材料化學分析 教學PPT課件

材料化學分析 教學PPT課件,材料化學分析,教學PPT課件,材料,化學分析,教學,PPT,課件 項目六 儀器分析材料化學分析任務一比色分析標準曲線法測鐵含量任務二比色分析標準加入法測鐵含量目錄/CONTENTS任務三電位分析標準曲線法測氟離子含量任務四電位分析標準加入法測氟離子含量任務五氣相色譜法測有機物含量比色分析標準曲線法測鐵含量任務一通過學習,學生能說出吸光光度標準曲線法測鐵的原理及試驗步驟通過操作訓練,學生能完成比色分析標準曲線法測鐵含量操作,并具有一定的準確度與精密度,完成相應的數(shù)據(jù)處理學習目標要求學生在實訓教室學習比色分析的意義標準曲線法的測定方法,會數(shù)據(jù)處理,在實驗室學習測定要求測定的注意事項,并完成分光光度標準曲線法測定鐵含量的操作,完成測定結(jié)果的計算使學生具備根據(jù)任務書要求規(guī)范完成測定的能力任務描述比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量4一、吸光光度法比色分析是基于溶液對光的選擇性吸收而建立起來的一種分析方法,又稱吸光光度法許多物質(zhì)本身具有明顯的顏色,如K2Cr2O7溶液呈橙色,KMnO4溶液呈紫紅色另外,有些物質(zhì)雖無顏色,或者顏色不明顯,可是當它們與某些化學試劑反應后,則可生成具有明顯顏色的物質(zhì)例如,Fe3+離子與一定量的KSCN試劑反應,生成的Fe(SCN)63-配離子具有血紅色;在水中呈淺藍色的Cu2+與氨水反應,則形成深藍色的Cu(NH3)42+配離子等這些有色溶液顏色的深淺與濃度有關(guān)溶液濃度改變時,溶液顏色的深淺也就隨著改變?nèi)芤河鷿?顏色愈深;溶液愈稀,顏色愈淺因此不難想到,可以利用比較顏色的深淺,來測定溶液中有色物質(zhì)的濃度例如,當兩個含有相同有色物質(zhì)的溶液,在相同條件下,顏色深淺相同時,則此兩個溶液中該種有色物質(zhì)的濃度必定相等如果其中一個是已知濃度的標準溶液,則另一個未知溶液的濃度就可以確定通俗地說,比較溶液顏色的深淺來測定溶液中被測組分含量的分析方法,稱為比色分析法比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量5二、物質(zhì)對光的選擇性吸收自然界的物質(zhì)在太陽光的照射下,可以呈現(xiàn)出不同的顏色但如果把它們放置于黑暗處,則什么顏色也看不到了可見物質(zhì)呈現(xiàn)的顏色與光有著密切的關(guān)系人眼所能看見的有顏色的光叫做可見光,其波長范圍大約在400760nm之間(1m=106m=109nm=1010A)其他波長的光可統(tǒng)稱為不可見光,其中包括紫外光(10400nm)和紅外光(780nm300m)所謂白光(日光白熾燈光日光燈光)是由各種不同顏色的光按一定的強度比例混合而成如果讓一束白光通過三棱鏡,就分解為紅橙黃綠青藍紫七種顏色的光每種顏色的光都具有一定的波長范圍理論上將具有同一波長的光稱為單色光,由不同波長組成的光稱為復合光簡單地說只具有一種顏色的光叫做單色光,而由幾種單色光混合而成的光稱為復合光,把復合光分解成單色光的現(xiàn)象,叫做光的色散比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量6二、物質(zhì)對光的選擇性吸收實驗證明,不僅七種單色光可以混合成白光,如果把適當顏色的兩種單色光按一定的強度的比例混合,也可以成為白光這兩種單色光就叫做互補色光圖62中處于直線關(guān)系的兩種單色光互為補色,如綠光和紫光互補藍光和黃光互補等物質(zhì)的顏色是因物質(zhì)對不同波長的光具有選擇性吸收作用而產(chǎn)生的物質(zhì)顏色與吸收光顏色的互補關(guān)系互補色光示意圖比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量7三、吸光光度法的特點比色分析法和分光光度法測定物質(zhì)的濃度下限(最低濃度)一般可達10-510-6mol/L,相當于含量10-310-4%的微量組分比如,含量僅10-4%的組分只要稱取1g試樣,便可以測定如果被測定的組分含量更低(10-510-7%),通過富集(采用萃取共沉淀等方法)后仍可以用此法測定測定這樣低含量的組分,采用典型的化學分析方法是無法達到的例如,含鐵量為0.001%的試樣,若用滴定分析法測定,稱取試樣1g,僅含F(xiàn)e 0.01mg,用0.0015mol/L的K2Cr2O7標準滴定溶液滴定至化學計量點時,消耗K2Cr2O7溶液為VmL,則一般滴定管的讀數(shù)誤差為0.02mL,顯然不能使用滴定分析法測定上述試樣中的微量鐵由于鐵含量太低,也不能用重量分析法進行測定但是如果將0.01mg的鐵,在容量瓶中制成50mL溶液,在一定條件下,用鄰二氮菲顯色,生成橙紅色的配合物,顏色相當明顯,因而可用比色分析法來測定（一）靈敏度高,適合于測定低含量組分比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量8三、吸光光度法的特點一般比色分析的相對誤差為5%20%,分光光度法為2%5%,其準確度雖不如滴定分析法及重量法,但完全可以滿足微量組分測定準確度的要求因為在這種情況下,滴定分析法和重量法也不夠準確,甚至無法進行測定例如,一滴0.1mol/L的KMnO4溶液用水稀釋至100mL時,仍可得到明顯的適合于比色分析的顏色但這滴溶液所含的KMnO4的量,只相當于0.6mg金屬錳顯然,這樣微小的量用滴定分析法或重量法進行測定,是難以得到準確的結(jié)果的（二）準確度較高比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量9三、吸光光度法的特點比色分析及分光光度法的儀器設備都不復雜,且操作簡便試驗溶液進行分析時,一般只經(jīng)歷顯色和比色兩個步驟,就可得出分析結(jié)果在生產(chǎn)過程的例行分析中,一般幾分鐘,甚至在數(shù)十秒內(nèi)就可報出結(jié)果（三）操作簡便測定快速比色分析及分光光度法的儀器比較簡單,價格便宜;又因分析時所用的試劑數(shù)量較少,可以節(jié)省費用而且?guī)缀跛械臒o機物質(zhì)和許多有機物質(zhì)都能直接或間接地用此法進行測定,因此在工業(yè)生產(chǎn)和科學研究部門中應用極為廣泛由于科學技術(shù)不斷發(fā)展,新的靈敏度高選擇性好的顯色劑掩蔽劑不斷出現(xiàn),測量儀器不斷改進,所以它的用途日益增多在硅酸鹽化學分析中,比色分析是常用的方法之一（四）節(jié)省費用應用廣泛比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量10四、光吸收的基本定律朗伯比耳定律是吸光光度法的定量依據(jù)當一束平行的單色光照射到一有色溶液上時,光的一部分被溶液吸收,一部分透過溶液,一部分被比色器皿的表面反射如圖,入射光的強度為I0,被吸收光的強度為Ia,透過光的強度為It,反射光的強度為Ir,則它們之間的關(guān)系為:I0=Ia+It+Ir在吸光光度法中,通常將試液和空白溶液分別置于相同質(zhì)料和厚度的吸收池中,反射光的強度(Ir)基本上是不變的,其影響可以互相抵消,于是上式可以簡化為:I0=Ia+It因此,當入射光強度I0一定時,如果Ia越大,It就越小,即透過光的強度越小,此時光通過溶液后強度減弱的程度也越大比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量11四、光吸收的基本定律T也常用百分數(shù)表示,如T=40%,即表示有40%的光透過溶液,此即為百分透光率為了表示有色溶液對入射光的吸收程度,常用“吸光度”這一概念,吸光度用A表示當一束強度為I0的平行單色光垂直照射到長度為b的液層濃度為c的溶液時,由于溶液中吸光質(zhì)點(分子或離子)的吸收,通過溶液后光的吸收強度減弱為It,則式中:A吸光度;K比例常數(shù)吸光度與溶液的透射比的關(guān)系是比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量12五 比色法和吸光光度法及其儀器用眼睛觀察比較溶液顏色深度以確定物質(zhì)含量的方法稱為目視比色法其優(yōu)點是儀器簡單,操作簡便,適宜于大批試樣的分析靈敏度高,因為是在復合光=白光下進行測定,故有些顯色反應不符合朗伯比爾定律,仍可用該法進行測定其主要缺點是準確度不高,標準系列不能久存,需要在測定時臨時配制（一）目視比色法比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量13五 比色法和吸光光度法及其儀器吸光光度法是借助分光光度計來測量一系列標準溶液的吸光度,繪制標準曲線,然后根據(jù)被測溶液的吸光度,從標準曲線上求得被測物質(zhì)的濃度或含量吸光光度法與目視比色法在原理上并不完全一樣吸光光度法是比較有色溶液對某一波長光的吸收情況,而目視比色法是比較透過光的強度例如,測定溶液中KMnO4溶液的含量,吸光光度法測量的是KMnO4溶液對黃綠色光的吸收情況,目視比色法是比較紅紫色光透過KMnO4溶液后的強度（二）吸光光度法根據(jù)光的吸收定律:吸光度與吸光物質(zhì)的含量成正比,這是光度法進行定量的基礎,標準曲線就是根據(jù)這一原理制作的具體方法:在選擇的實驗條件下分別測量一系列不同含量的標準溶液的吸光度,以標準溶液中待測組分的含量為橫坐標,吸光度為縱坐標作圖,得到一條通過原點的直線,稱為標準曲線(或工作曲線)（三）標準曲線的制作比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量14五 比色法和吸光光度法及其儀器(1)吸光光度法用光電池(或光電管)代替人的眼睛進行測量,消除了眼睛疲勞輕度色盲等造成的主觀誤差,提高了分析結(jié)果的準確度(2)在有其他有色物質(zhì)共存時,可選用單色器和適當?shù)膮⒈热芤簛硐蓴_,因而提高了選擇性(3)由于使用工作曲線,在分析大批試樣時,簡化了手續(xù),加快了分析速度（四）吸光光度法特點比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量15六分光光度計及基本部件分光光度計一般按工作波長范圍分類,紫外可見分光光度計主要應用于無機物和有機物含量的測定,紅外分光光度計主要用于結(jié)構(gòu)分析分光光度計又可分為單光束和雙光束兩類721N型分光光度計是數(shù)字顯示的單光束可見分光光度計分光光度計的基本部件有:光源分光系統(tǒng)(單色器)吸收池檢測器和顯示裝置721N型分光光度計光學系統(tǒng)圖1光源;2聚光透鏡;3色散棱鏡;4準光鏡;5保護玻璃;6狹縫;7反射鏡;8光柵;9聚光透鏡;10吸收池;11光門;12保護玻璃;13光電管比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量16六分光光度計及基本部件通常用612V鎢絲燈作為可見光區(qū)的光源,發(fā)出的連續(xù)光譜在36080nm范圍內(nèi)光源應該穩(wěn)定,即要求電源電壓保持穩(wěn)定為此,通常在儀器內(nèi)同時配有電源穩(wěn)壓器（一）光源單色器的作用是將光源發(fā)出的連續(xù)光譜分解為單色光的裝置,分為棱鏡和光柵棱鏡是根據(jù)光的折射原理而將復合光色散為不同波長的單色光,然后再讓所需波長的光通過一個很窄的狹縫照射到吸收池上它由玻璃或石英制成玻璃棱鏡可用于可見光范圍,石英棱鏡則在紫外和可見光范圍均可使用光柵是根據(jù)光的衍射和干涉原理將復合光色散為不同波長的單色光,然后再讓所需波長的光通過狹縫照射到吸收池上它的分辨率比棱鏡大,可用的波長范圍也較寬（二）單色器比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量17六分光光度計及基本部件吸收池亦稱比色皿,用于盛放試液的容器它是由無色透明耐腐蝕化學性質(zhì)相同厚度相等的玻璃制成,按其厚度分為0.5cm1cm2cm3cm和5cm在可見光區(qū)測量吸光度時使用玻璃比色皿,紫外區(qū)則使用石英比色皿使用比色皿時應注意保持清潔透明避免磨損頭光面（三）吸收池顯示裝置的作用是把放大的信號以吸光度A或透射比T的方式顯示或記錄下來分光光度計常用的顯示裝置是檢流計微安裝數(shù)字顯示記錄儀（四）顯示裝置比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量18六分光光度計及基本部件檢測器的作用是接受從比色皿發(fā)出的透射光并轉(zhuǎn)換為電信號進行測量,分為光電管和光電倍增管光電管是一個真空或充有少量惰性氣體的二極管陰極是金屬做成的半圓筒,內(nèi)側(cè)涂有光敏物質(zhì),陽極為一金屬絲光電管依其對光敏感的波長范圍不同分為紅敏和紫敏紅敏光電管是在陰極表面涂銀和氧化銫,適用波長范圍為6251000nm;紫敏光電管是陰極表面涂銻和銫,適用波長范圍為200625nm光電倍增管是由光電管改進而成的,管中有若干個稱為倍增極的附加電極因此,可使光激發(fā)的電流得以放大,一個光子約產(chǎn)生106107個電子它的靈敏度比光電管高200多倍適用波長范圍為160700nm光電倍增管在現(xiàn)代的分光光度計中廣泛被采用（五）檢測系統(tǒng)比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量19七分光光度標準曲線法測鐵含量測定鐵含量常用的方法有配位滴定法氧化還原滴定法分光光度法等分光光度法是最常用的測定基本方法,具有操作簡便裝置簡單的特點因此是目前實驗室廣為采用的方法測定原理:在測定微量鐵時,通常以鹽酸羥胺或抗壞血酸還原Fe3+為Fe2+,在pH=29范圍內(nèi),使Fe2+與鄰二氮菲反應生成穩(wěn)定的橙紅色配合物Fe(C12H8N2)32+,其lgKf=21.3,max=510nm反應式如下:比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量20任務實施介紹比色分析標準曲線法測定鐵含量的意義方法及數(shù)據(jù)處理（一）集中教學學生以1人為一組,進行測定操作操作步驟如下:1.玻璃儀器選用清洗檢查2.標準曲線的繪制。3.未知樣含量的測定(做二只平行樣品)。4.空白試驗。（二）實操訓練比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量21任務實施1.儀器設備清潔干凈堆放整齊2.操作規(guī)范3.原始記錄完整4.作圖規(guī)范正確5.結(jié)果計算準確6.完成速度符合要求（三）完成任務要求任務二比色分析標準加入法測鐵含量通過學習,學生能說出吸光光度標準加入法測鐵的原理及試驗步驟通過操作訓練,學生能完成吸光光度標準加入法測鐵操作,并具有一定的準確度與精密度,完成相應的數(shù)據(jù)處理學習目標要求學生在實訓教室學習光度分析法的設計標準加入法的測定方法,會數(shù)據(jù)處理,在實驗室學習測定要求測定的注意事項,并完成分光光度標準加入法測定鐵含量操作,完成測定結(jié)果的計算任務描述23比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量一顯色反應按顯色反應的類型來分,主要有氧化還原反應和配位反應兩大類,而配位反應是最主要的對于顯色反應一般應滿足下列要求:(1)選擇性好,干擾小,或干擾容易消除;靈敏度夠高,有色物質(zhì)的濯笥?104(2)有色化合物的組成恒定,符合一定的化學式對于形成不同配合比的配位反應,必須注意控制實驗條件,使生成一定組成的配合物,以免引起誤差(3)有色化合物的化學性質(zhì)應足夠穩(wěn)定,至少保證在測量過程中溶液的吸光度基本恒定這就要求有色化合物不容易受外界環(huán)境條件的影響,如日光照射空氣中的氧和二氧化碳的作用等,此外,也不應受溶液中其他化學因素的影響(4)有色化合物與顯色劑之間的顏色差別要大,即顯色劑對光的吸收與配合物的吸收有明顯區(qū)別,一般要求兩者的吸收峰波長之差莫(稱為對比度)大于60nm（一）顯色反應的選擇24比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量一顯色反應無機顯色劑在光度分析中應用不多,這主要因為生成的配合物不夠穩(wěn)定,靈敏度和選擇性也不高如用KSCN作顯色劑測鐵鉬鎢和鈮;用鉬酸銨做顯色劑測硅磷和釩;用過氧化氫作顯色劑測鈦等在光度分析中應用較多的是有機顯色劑,有機顯色劑及其產(chǎn)物的顏色與它們的分子結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系有機顯色劑分子中一般都含有生色團和助色團生色團是某些含不飽和鍵的基團,如偶氮基對醌基和羰基等這些基團中的電子被激發(fā)時所需要的能量較小，波長200nm以上的光就可以做到,故往往可以吸收可見光而表現(xiàn)出顏色助色團是某些含孤對電子的基團,如氨基羥基和鹵代基等這些與生色基團上的不飽和鍵相互作用,可以影響生色團對光的吸收,使顏色加深（二）顯色劑25比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量二顯色條件的選擇酸度對顯色反應的影響主要表現(xiàn)為:(1)影響顯色劑的平衡濃度和顏色:顯色反應所用的顯色劑不少是有機弱酸,顯然,溶液酸度的變化,將影響顯色劑的平衡濃度,并影響顯色反應的完全程度(2)影響被測金屬離子的存在狀態(tài):大多數(shù)金屬離子很容易水解,當溶液的酸度降低時,它們在水溶液中除了以簡單的金屬離子形式存在之外,還可能形成一系列氫氧基或多核氫氧基絡離子酸度更低時,可能進一步水解生成堿式鹽或氫氧化物沉淀這都影響著顯色反應的進行(3)影響配合物的組成:對于某些生成逐級配合物的顯色反應,酸度不同,配合物的配合比往往不同,其顏色也不同（一）溶液的酸度26比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量二顯色條件的選擇顯色反應一般可用下式表示:M(被測組分)+R(顯色劑)MR(有色配合物)為了使顯色反應進行完全,一般需加入過量的顯色劑但顯色劑不是越多越好對于有些顯色反應,顯色劑加入太多,反而會引起副反應,對測定不利例如,在Fe3+的比色測定中常用KSCN作顯色劑,SCN-離子濃度不同時可生成六種不同色調(diào)的配合物,它們的化學式是Fe(SCN)2+Fe(SCN)2+Fe(SCN)63-在SCN-濃度低時生成Fe(SCN)2+,SCN-=0.1mol/L時主要生成Fe(SCN)2+,前者色調(diào)較黃,而后者較紅因此,用KSCN顯色測定Fe3+時,必須嚴格控制顯色劑的用量在實際工作中,通常根據(jù)實驗結(jié)果來確定顯色劑的用量其方法是將被測組分的濃度及其他條件固定,然后加入不同量的顯色劑,測定其吸光度,繪制吸光度(A)與顯色劑濃度(f)關(guān)系曲線選擇與曲線平坦部分對應的顯色劑濃度值確定顯色劑適宜的用量（二）顯色劑的用量27比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量二顯色條件的選擇有些顯色反應瞬間完成,溶液顏色很快達到穩(wěn)定狀態(tài),并在較長時間內(nèi)保持不變;有些顯色反應雖能迅速完成,但有色配合物的顏色很快開始褪色;有些顯色反應進行緩慢,溶液顏色需經(jīng)一段時間后才穩(wěn)定因此,必須經(jīng)實驗來確定最合適測定的時間區(qū)間實驗方法為配制一份顯色溶液,從加入顯色劑起計算時間,每隔幾分鐘測量一次吸光度,制作吸光度時間曲線,根據(jù)曲線來確定適宜時間（三）顯色反應時間28比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量二顯色條件的選擇通常,顯色反應大多在室溫下進行但是,有些顯色反應必須加熱至一定溫度才能完成例如,用硅鉬酸銨法測定硅的反應,在室溫下需10min以上才能完成反應;而在沸水浴中,則只需30s便能完成許多有色化合物的溫度較高時容易分解,如MnO-4溶液長時間煮沸就會與水中的微生物或有機物反應而褪色（四）顯色反應溫度有機溶劑常降低有色化合物的解離度,從而提高了顯色反應的靈敏度如在Fe(SCN)3的溶液中加入與水混溶的有機溶劑(如丙酮),由于降低了Fe(SCN)3的解離度而使顏色加深,提高了測定的靈敏度此外,有機溶劑還可能提高顯色反應的速率,影響有色配合物的溶解度和組成等如用偶氮氯膦法測定Ca2+,加入乙醇后,吸光度顯著增大又如,用氯代黃酚S法測定鈮()時,在水溶液中顯色需幾小時,加入丙酮后則只需30min（五）溶劑29比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量二顯色條件的選擇試樣中存在干擾物質(zhì)會影響被測組分的測定例如,干擾物質(zhì)本身有顏色或與顯色劑反應,在測量條件下也有吸收,造成干擾干擾物質(zhì)與被測組分反應或與顯色劑反應,使顯色反應不完全,也會造成干擾干擾物質(zhì)在測量條件下從溶液中析出,使溶液變渾濁,無法準確測定溶液的吸光度(1)控制溶液酸度例如,用二苯硫腙法測定Hg2+時,Cd2+Cu2+Co2+Ni2+Sn2+Zn2+Pb2+Bi3+等均可能發(fā)生反應,但如果在稀酸(0.5molL-1H2SO4)介質(zhì)進行萃取,則上述離子不再與二苯硫腙作用,從而消除其干擾(2)加入掩蔽劑選取的條件是掩蔽劑不能與待測離子作用,掩蔽劑以及它與干擾物質(zhì)形成的配合物的顏色應不干擾待測離子作用（六）干擾及其消除方法30比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量二顯色條件的選擇(3)利用氧化還原反應,改變干擾離子的價態(tài)如用鉻天青S比色測定Al3+時,Fe3+有干擾,加入抗壞血酸將Fe3+還原為Fe2+后,干擾即消除(4)利用校正系數(shù)如,用SCN-測定鋼中的鎢時,可利用校正系數(shù)扣除釩(V)的干擾,因為釩(V)與SCN-生成藍色(NH4)2VO(SCN)4配合物而干擾測定實驗表明,質(zhì)量分數(shù)為1%的釩相當于0.20%鎢(隨實驗條件不同略有變化)在測得試樣中釩的量后,就可以從鎢結(jié)果中扣除釩的影響(5)利用參比溶液消除顯色劑與某些共存有色離子的干擾如,用鉻天青S比色法測定鋼中的鋁,Ni2+Co2+等干擾測定為此可取一定量試液,加入少量NH4F,使Al形成AlF3-6絡離子而不再顯色,然后加入顯色劑及其他試劑,以此作參比溶液,以消除Ni2+Co2+對測定的干擾（六）干擾及其消除方法31比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量二顯色條件的選擇(6)選擇適當?shù)牟ㄩL例如,MnO-4的最大吸收波長為525nm,測定MnO-4時,若溶液中有Cr2O-7存在,由于它在525nm處也有一定的吸收,故影響MnO-4的測定為此,可選用545nm甚至575nm波長進行MnO-4的光度測定這時,測定靈敏度雖較低,但卻在很大程度上消除了Cr2O-7的干擾(7)當溶液中存在有消耗顯色劑的干擾離子時,可以通過增加顯色劑的用量來消除干擾(8)分離若上述方法均不能奏效時,只能采用適當?shù)念A先分離的方法（六）干擾及其消除方法32比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量三測量波長的吸光度范圍的選擇為了使測定結(jié)果有較高的靈敏度,選擇被測物質(zhì)的最大吸收波長的光作為入射光,這稱為“最大吸收原則”選用這種波長的光進行分析,不僅靈敏度高,而且能夠減少或消除由非單色光引起的對朗伯比爾定律的偏離但是,如果在最大吸收波長處有其他吸光物質(zhì)干擾測定時,則應根據(jù)“吸收最大,干擾最小”的原則來選擇入射波長例如丁二酮肟光度法測定鋼中鎳,配合物丁二酮肟鎳的最大吸收波長為470nm,但溶液中的鐵用酒石酸鈉掩蔽后,在470nm處也有一定吸收,干擾對鎳的測定為避免鐵的干擾,可以選擇波長520nm進行測定在520nm雖然測定鎳的靈敏度有所降低,但酒石酸鐵的吸光度很小,可以忽略,因此不干擾鎳的測定（一）測量波長的選擇33比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量三測量波長的吸光度范圍的選擇從儀器測量誤差的角度來看,為了使測量結(jié)果得到較高的準確度,一般應控制標準溶液和被測試液的吸光度在0.20.8范圍內(nèi),可通過控制溶液的濃度或選擇不同厚度的吸收池來達到目的（二）吸光度范圍的選擇丁二酮肟鎳(a)和酒石酸鐵(b)的吸收曲線34比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量四、參比溶液的選擇在進行光度測量時,利用參比溶液來調(diào)節(jié)儀器的零點,可以消除由于吸收池壁及溶劑對入射光的反射和吸收帶來的誤差,并扣除干擾的影響參比溶液可根據(jù)下列情況來選擇(1)當試液及顯色劑均無色時,可用蒸餾水作參比溶液(2)顯色劑為無色,而被測試液中存在其他有色離子,可用不加顯色劑的被測試液作參比溶液(3)顯色劑有顏色,可選擇不加試樣溶液的試劑空白作參比溶液(4)顯色劑和試液均有顏色,將一份試液加入適當掩蔽劑,將被測組分掩蔽起來,使之不再與顯色劑作用,而顯色劑及其他試劑均按試液測定方法加入,以此作為參比溶液,這樣就可以消除顯色劑和一些共存組分的干擾(5)改變加入試劑的順序,使被測組分不發(fā)生顯色反應,可以此溶液作為參比溶液消除干擾35比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量五、標準加入法的制作標準加入法,又名標準增量法或直線外推法,是一種被廣泛使用的檢驗儀器準確度的測試方法這種方法尤其適用于檢驗樣品中是否存在干擾物質(zhì)當很難配置與樣品溶液相似的標準溶液,或樣品基體成分很高,而且變化不定或樣品中含有固體物質(zhì)而對吸收的影響難以保持一定時,采用標準加入法是非常有效的標準曲線法適用于標準曲線的基體和樣品的基體大致相同的情況,優(yōu)點是速度快,缺點是當樣品基體復雜時不正確標準加入法可以有效克服上面所說的缺點,因為它是把樣品和標準混在一起同時測定的(“標準加入法”的叫法就是從這里來的),但它也有缺點就是速度很慢標準曲線法可在樣品很多的時候使用,先做出曲線,然后從曲線上找點,比較方便。標準加入法,適合數(shù)量少的時候用36比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量任務實施介紹比色分析標準加入法測定鐵含量的意義方法及數(shù)據(jù)處理（一）集中教學學生以1人為一組,進行測定操作操作步驟如下:1.玻璃儀器選用清洗檢查2.用標準加入法測定未知水樣中鐵含量:(1)鐵標準溶液的稀釋:用0.100mg/mL鐵標準溶液,準確配制0.0100mg/mL鐵標準溶液100mL（二）實操訓練37比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量任務實施(2)在兩只50mL容量瓶中,用吸量管分別加入5.00mL未知水樣,各加1mL 1%鹽酸羥胺溶液,搖勻,經(jīng)2min后再加5mL 1mol/L NaAc溶液及3mL 0.1%鄰菲羅啉溶液,以水稀釋至刻度,搖勻在721型分光光度計上,波長為510nm處,用2cm比色皿,測定溶液的吸光度,每個試樣讀兩次數(shù)據(jù)(3)在另四只50mL的容量瓶中用吸量管分別加入5.00mL未知水樣,再用吸量管分別加入0.501.002.003.00mL的0.0100mg/mL的鐵標準溶液,按(2)的相同方法及測定條件下,測定其吸光度,每個試樣讀兩個數(shù)據(jù)(4)繪出工作曲線,并將它外推至濃度軸,則在濃度軸上的截距,即為未知濃度cx（二）實訓操作38比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量任務實施(1)儀器設備清潔干凈堆放整齊(2)操作規(guī)范(3)原始記錄完整(4)作圖規(guī)范正確(5)計算準確(6)完成速度符合要求（三）完成任務要求電位分析標準曲線法測氟離子含量任務三通過學習,學生能說出電位分析法基本原理標準曲線法測氟離子的試驗步驟通過操作訓練,學生能規(guī)范安裝連接和使用電位滴定儀并完成標準曲線法測氟離子操作,具有一定的準確度與精密度,完成相應的數(shù)據(jù)處理學習目標要求學生在實訓教室學習電位分析的原理電極的類型,以及標準曲線法測定氟離子的方法,學會數(shù)據(jù)處理,在實驗室學習測定要求測定的注意事項,并完成氟離子測定操作,完成測定結(jié)果的計算使學生具備根據(jù)任務書要求規(guī)范完成測定的能力任務描述40比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量一、電位分析概述電位分析法是電化學分析法的一個重要組成部分電化學分析是利用物質(zhì)的電學及電化學性質(zhì)進行分析的一類分析方法,是儀器分析的一個重要分支電化學分析法的特點是靈敏度選擇性和準確度都很高,適用面廣由于測定過程中得到的是電信號,因而易于實現(xiàn)自動化連續(xù)化和遙控測定,尤其適用于生產(chǎn)過程的在線分析隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展,近年來電分析化學在方法技術(shù)和應用上也得到了長足發(fā)展,并呈蓬勃上升的趨勢根據(jù)測量的參數(shù)不同,電化學分析法主要分為電位分析法庫侖分析法極譜分析法電導分析法及電解分析法等(本教材只介紹電位分析法)這些電化學分析法盡管在測量原理測量對象及測量方式上都有很大差別,但它們都是在一種電化學反應裝置上進行的,這反應裝置就是電化學電池41比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量一、電位分析概述電化學電池是化學能和電能進行相互轉(zhuǎn)換的電化學反應器,它分為原電池和電解池兩類原電池能自發(fā)地將本身的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?而電解池則需要外部電源供給電能,然后將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能電位分析法是在原電池內(nèi)進行的,而庫侖分析法極譜分析法和電解分析法是在電解池內(nèi)進行的電化學電池均由兩支電極容器和適當?shù)碾娊赓|(zhì)溶液組成（一）電化學電池42比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量一、電位分析概述電位分析法是將一支電極電位與被測物質(zhì)的活(濃)度有關(guān)的電極(稱指示電極)和另一支電位已知且保持恒定的電極(稱參比電極)插入待測溶液中組成一個化學電池,在零電流的條件下,通過測定電池電動勢,進而求得溶液中待測組分含量的方法它包括直接電位法和電位滴定法直接電位法是通過測量上述化學電池的電動勢,從而得知指示電極的電極電位,再通過指示電極的電極電位與溶液中被測離子活(濃)度的關(guān)系,求得被測組分含量的方法直接電位法具有簡便快速靈敏應用廣泛的特點,常用于溶液pH值和一些離子濃度的測定,在工業(yè)連續(xù)自動分析和環(huán)境監(jiān)測方面有獨到之處近年來,隨著各種新型電化學傳感器的出現(xiàn),直接電位法的應用更加廣泛（二）電位分析法的分類和特點43比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量一、電位分析概述電位滴定法是通過測量滴定過程中電池電動勢的變化來確定滴定終點的電滴定分析法與化學分析法中滴定分析不同的是電位滴定的滴定終點是由測量電位突躍來確定,而不是由觀察指示劑顏色變化來確定因此,電位滴定法分析結(jié)果準確度高,容易實現(xiàn)自動化控制,能進行連續(xù)和自動滴定,廣泛用于酸堿氧化還原沉淀配位等各類滴定反應終點的確定,特別是那些滴定突躍小,溶液有色或渾濁的滴定,使用電位滴定可以獲得理想的結(jié)果此外,電位滴定還可以用來測定酸堿的離解常數(shù)配合物穩(wěn)定常數(shù)等（二）電位分析法的分類和特點44比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量二電極電位與溶液中離子濃度的關(guān)系將金屬片M插入含有該金屬離子Mn+的溶液中,此時金屬與溶液的接界面上將發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移形成雙電層,產(chǎn)生電極電位,其電極半反應為:電極電位 與Mn+離子活度的關(guān)系,可用能斯特(Nernst)方程式表示,式中,是標準電極電位,V;R為氣體常數(shù),8.3145Jmol-1K-1;T為熱力學溫度,K;n為電極反應中轉(zhuǎn)移的電子數(shù);F為法拉第(Faraday)常數(shù),96486.7Cmol-1;aMn+為金屬離子Mn+的活度,molL-1;當離子濃度很小時,可用Mn+的濃度代替活度為了便于使用,用常用對數(shù)代替自然對數(shù)因此在溫度為25時,能斯特方程式可近似地簡化成下式:45比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量二電極電位與溶液中離子濃度的關(guān)系由上式可得,如果測量出 ,那么就可以確定Mn+的活度但實際上,單支電極的電位是無法測量的,它必須用一支電極電位隨待測離子活度變化而變化的指示電極和一支電極電位已知且恒定的參比電極與待測溶液組成工作電池,通過測量工作電池的電動勢來獲得 的電位設電池為:則電動勢(用E表示)為：式中:為電位較高的正極的電極電位;為電位較低的負極的電極電位;為液體接界電位,其值很小,可以忽略46比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量二電極電位與溶液中離子濃度的關(guān)系通過測量E的變化就可以確定滴定的終點,根據(jù)標準滴定溶液消耗的體積可以計算出被測物的含量,這是電位滴定法的基本理論依據(jù)(1)參比電極可作正極,也可作負極,由兩電極電位的高低而定(2)在兩種組成不同或濃度不同的溶液接觸界面上,由于溶液中正負離子擴散通過界面的遷移率不相等,破壞界面上電荷平衡,形成雙電層,產(chǎn)生一個電位差這電位差稱為液體接界電位在實際測試中,由于使用了鹽橋,使液體接界電位減到很小,在電動勢計算中可忽略不計47比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量三參比電極和指示電極參比電極是用來提供電位標準的電極對參比電極的主要要求是:電極的電位值已知且恒定,受外界影響小,對溫度或濃度沒有滯后現(xiàn)象,具備良好的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性。(1)甘汞電極 電極組成和結(jié)構(gòu)甘汞電極由純汞Hg2Cl2Hg混合物和KCl溶液組成其結(jié)構(gòu)如圖。甘汞電極有兩個玻璃套管,內(nèi)套管封接一根鉑絲,鉑絲插入純汞中,汞下裝有甘汞和汞(Hg2Cl2Hg)的糊狀物;外套管裝入KCl溶液,電極下端與待測溶液接觸處是熔接陶瓷芯或玻璃砂芯等多孔物質(zhì)（一）參比電極(a)單鹽橋型;(b)電極內(nèi)部結(jié)構(gòu);(c)雙鹽橋型1導線;2絕緣帽;3加液口;4內(nèi)電極;5飽和KCl溶液;6多孔性物質(zhì);7可卸鹽橋磨口套管;8鹽橋內(nèi)沖液48比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量三 參比電極和指示電極 甘汞電極的電極反應和電極電位甘汞電極的半電池為:Hg,Hg2Cl2(固)|KCl(液)電極反應為:25時電極電位為:可見,在一定溫度下,甘汞電極的電位取決于KCl溶液的濃度,當Cl-活度一定時,其電位值是一定的（一）參比電極49比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量三 參比電極和指示電極 飽和甘汞電極的使用在使用飽和甘汞電極時,需要注意下面幾個問題:A.使用前應先取下電極下端口和上側(cè)加液口的小膠帽,不用時戴上B.電極內(nèi)飽和KCl溶液的液位應保持有足夠的高度(以浸沒內(nèi)電極為度),不足時要補加為了保證內(nèi)參比溶液是飽和溶液,電極下端要保持有少量KCl晶體存在,否則必須由上加液口補加少量KCl晶體C.使用前應檢查玻璃彎管處是否有氣泡,若有氣泡應及時排除掉,否則將引起電路斷路或儀器讀數(shù)不穩(wěn)定D.使用前要檢查,電極下端陶瓷芯毛細管是否暢通檢查方法是:先將電極外部擦干,然后用濾紙緊貼瓷芯下端片刻,若濾紙上出現(xiàn)濕印,則證明毛細管未堵塞（一）參比電極50比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量三 參比電極和指示電極 飽和甘汞電極的使用E.安裝電極時,電極應垂直置于溶液中,內(nèi)參比溶液的液面應較待測溶液的液面高,以防止待測溶液向電極內(nèi)滲透F.飽和甘汞電極在溫度改變時常顯示出滯后效應(如溫度改變8時,3h后電極電位仍偏離平衡電位0.20.3mV),因此不宜在溫度變化太大的環(huán)境中使用但若使用雙鹽橋型電極,加置鹽橋可減小溫度滯后效應所引起的電位漂移飽和甘汞電極在80以上時電位值不穩(wěn)定,此時應改用銀氯化銀電極G.當待測溶液中含有Ag+S2-Cl-及高氯酸等物質(zhì)時,應加置KNO3鹽橋（一）參比電極51比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量三 參比電極和指示電極(2)銀氯化銀電極 電極的組成和結(jié)構(gòu)將表面鍍有AgCl層的金屬銀絲,浸入一定濃度的KCl溶液中,即構(gòu)成銀氯化銀電極,其結(jié)構(gòu)如圖 銀氯化銀電極的電極反應和電極電位銀氯化銀電極的半電池為:Ag,AgCl(固)KCl(液)電極反應為:25時電極電位為:（一）參比電極1導線;2KCl溶液;3Hg;4鍍AgCl的Ag絲;5多孔物質(zhì)52比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量三 參比電極和指示電極 銀氯化銀電極的使用銀氯化銀電極常在pH玻璃電極和其他各種離子選擇性電極中用作內(nèi)參比電極銀氯化銀電極不像甘汞電極那樣有較大的溫度滯后效應,在高達275左右的溫度下仍能使用,而且有足夠穩(wěn)定性,因此可在高溫下替代甘汞電極銀氯化銀電極用作外參比電極使用時,使用前必須除去電極內(nèi)的氣泡內(nèi)參比溶液應有足夠高度,否則應添加KCl溶液應該指出,銀氯化銀電極所用的KCl溶液必須事先用AgCl飽和,否則會使電極上的AgCl溶解因為AgCl在KCl溶液中有一定溶解度（一）參比電極53比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量三 參比電極和指示電極電位分析法中,電極電位隨溶液中待測離子活(濃)度的變化而變化,并指示出待測離子活(濃)度的電極稱為指示電極常用的指示電極有金屬基電極和離子選擇性電極兩大類,我們主要使用離子選擇性電極離子選擇性電極是一種電化學傳感器,它是由對溶液中某種特定離子具有選擇性響應的敏感膜及其他輔助部分組成前面所討論的pH玻璃電極就是對H+有響應的氫離子選擇性電極,其敏感膜就是玻璃膜與pH玻璃電極相似,其他各類離子選擇性電極在其敏感膜上同樣也不發(fā)生電子轉(zhuǎn)移,而只是在膜表面上發(fā)生離子交換而形成膜電位因此這類電極與金屬基電極在原理上有本質(zhì)區(qū)別由于離子選擇性電極都具有一個傳感膜,所以又稱為膜電極,常用符號“SIE”表示（二）指示電極54比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量三 參比電極和指示電極 離子選擇性電極的分類離子選擇性電極自20世紀70年代以來發(fā)展迅速,目前已被廣泛應用于各領域的科研和生產(chǎn)中離子選擇性電極的分類如下:（二）指示電極55比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量三 參比電極和指示電極 離子選擇性電極的基本構(gòu)造離子選擇性電極種類繁多,各種電極的形狀結(jié)構(gòu)也不盡相同,但其基本構(gòu)造大致相似（二）指示電極如圖所示,離子選擇性電極由電極管內(nèi)參比電極內(nèi)參比溶液和敏感膜構(gòu)成電極管一般由玻璃或高分子聚合材料制成內(nèi)參比電極常用銀氯化銀電極內(nèi)參比液一般由響應離子的強電解質(zhì)及氯化物溶液組成敏感膜由不同敏感材料做成,它是離子選擇性電極的關(guān)鍵部件敏感膜用黏結(jié)劑或機械方法固定于電極管端部由于敏感膜內(nèi)阻很高,故需要良好的絕緣,以免發(fā)生旁路漏電而影響測定56比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量三 參比電極和指示電極 離子選擇性電極膜電位將某一合適的離子選擇性電極浸入含有一定活度的待測離子溶液中時,在敏感膜的內(nèi)外兩個相界面處會產(chǎn)生電位差,這個電位差就是膜電位(膜）。膜電位產(chǎn)生根本原因是離子交換和擴散。離子選擇性電極的膜電位與溶液中待測離子活度的關(guān)系符合能斯特方程,即25時：式中:K為離子選擇性電極常數(shù),在一定實驗條件下為一常數(shù),它與電極的敏感膜內(nèi)參比電極內(nèi)參比溶液及溫度等有關(guān)ai為i離子的活度;ni為i離子的電荷數(shù)當i為陽離子時,式中第二項取正值;i為陰離子時該項取負值（二）指示電極57比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量三 參比電極和指示電極 氟離子選擇性電極的結(jié)構(gòu)和應用氟離子選擇性電極是晶體膜電極中典型的單晶膜電極氟離子選擇性電極的電極膜為LaF3單晶,為了改善導電性,晶體中還摻入少量的EuF2和CaF2單晶膜封在硬塑料管的一端,管內(nèi)裝有0.1molL-1NaF、0.1molL-1NaCl溶液作內(nèi)參比溶液,以Ag、AgCl電極作內(nèi)參比電極,其結(jié)構(gòu)如圖所示（二）指示電極當氟電極插入含氟溶液中時,F-離子在膜表面交換所產(chǎn)生的膜電位與溶液中F-離子活度的關(guān)系在氟離子活度為1010-6molL-1范圍內(nèi)遵守能斯特方程式25時膜電位為：58比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量四測定離子活(濃)度的方法離子選擇性電極可以直接用來測定離子的活(濃)度,也可作為指示電極用于電位滴定工作電池的電動勢在一定實驗條件下與欲測離子的活度的對數(shù)呈直線關(guān)系因此通過測量電動勢可測定欲測離子的活(濃)度標準曲線法是常用的測定方法之一所謂標準曲線法是在所配制的一系列已知濃度的含待測離子的標準溶液中,依次加入相同量TISAB,并插入離子選擇性電極和參比電極,在同一條件下,測出各溶液的電動勢E,然后以所測得電動勢E為縱坐標,以濃度c的對數(shù)(或負對數(shù)值)為橫坐標,繪制E-lg ci或E-(-lg ci)的關(guān)系曲線59比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量四測定離子活(濃)度的方法在待測溶液中加入與繪制標準曲線同樣量的同一TISAB溶液,并用同一對電極測定其電池電動勢Ex,再從所繪制的標準曲線上查出Ex所對應的lgcx,換算為cx由于K值容易受溫度攪拌速度及液接電位等的影響,標準曲線不是很穩(wěn)定,容易發(fā)生平移實際工作中,每次使用標準曲線都必須先選定12標準溶液測出E值,確定曲線平移的位置,再供分析試液若試劑等更換,應重做標準曲線采用標準曲線法進行測量時實驗條件必須保持恒定,否則將影響其線性當ci濃度以物質(zhì)的量molL-1表示時,由于其數(shù)值小,宜用-lg c作橫坐標,如果ci以-1表示時,其數(shù)值大,用lg c為橫坐標較為方便標準曲線不一定是通過零點的直線,電位值也不一定是正值,也可以是負值對于陰離子,濃度愈大電位值愈小60比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量四測定離子活(濃)度的方法標準曲線法主要適用于大批同種試樣的測定對于要求不高的少數(shù)試樣,也可用一個濃度與試液相近的標準溶液,在相同條件下,分別測出Ex與Es,然后用與pH實用定義相似的公式計算出即式中cxcs分別為待測試液和標準溶液的濃度;ExEs為相同條件下測得待測溶液與標準溶液的電動勢;S為電極的斜率,其值可通過兩份不同濃度標準溶液在相同條件下測量出的E值用 求得61比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量任務實施介紹標準曲線法測定氟離子的意義方法及數(shù)據(jù)處理（一）集中教學學生以1人為一組,進行氟離子含量測定操作操作步驟如下:(1)玻璃儀器選用清洗檢查(2)電極的準備:氟電極的準備:氟電極在使用前,宜在10-3molL-1的NaF溶液中浸(離子)泡活化12h,然后用蒸餾水清洗電極數(shù)次,直至測得的電位值約為-300mV(此值各支電極不同)檢查和預處理飽和甘汞電極(3)儀器的準備和電極的安裝:按儀器說明書,接通電源,預熱20min接入飽和甘汞電極和氟離子選擇性電極（二）實操訓練62比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量任務實施(4)繪制標準曲線:吸取10.0/mL的F-標準溶液0.001.002.004.008.0010.00mL氟標準使用液,分別置于50mL容量瓶中,于各容量瓶中分別加入10mL總離子強度緩沖劑(TISAB),加水至刻度,混勻,備用(5)水樣中氟的測定:吸取未知試樣25mL放入50mL容量瓶中,加入總離子強度調(diào)節(jié)緩沖溶液(TISAB)10mL,用去離子水稀釋至刻度,搖勻(6)測定:將配制的溶液(浸沒電極的晶片即可)分別倒入潔凈的塑料燒杯中,插入氟離子選擇性電極和飽和甘汞電極,放入攪拌子啟動攪拌器,在攪拌的條件下,由稀至濃分別測量標準溶液的電位值E（二）實訓操作63比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量任務實施1.儀器設備清潔干凈堆放整齊2.操作規(guī)范3.原始記錄完整4.作圖規(guī)范正確5.結(jié)果計算準確6.完成速度符合要求（三）完成任務要求任務四電位分析標準加入法測氟離子含量通過學習,學生能說出電位分析標準加入曲線法測氟離子含量的原理及試驗步驟通過操作訓練,學生能完成電位分析標準加入曲線法測氟離子操作,并具有一定的準確度與精密度,完成相應的數(shù)據(jù)處理學習目標要求學生在實訓教室學習影響電位法的因素標準加入法的測定方法,會數(shù)據(jù)處理,在實驗室學習測定要求測定的注意事項,并完成氟離子測定操作,完成測定結(jié)果的計算使學生具備根據(jù)任務書要求規(guī)范完成測定的能力任務描述65比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量一 測定原理與電位法測定pH值相似,離子活(濃)度的電位法測定也是將對待測離子有響應的離子選擇性電極與參比電極浸入待測溶液組成工作電池,并用儀器測量其電池電動勢離子活(濃)度的電位法測定裝置1容器;2電磁攪拌器;3旋轉(zhuǎn)磁鐵;4玻璃封閉鐵攪棒;5待測離子試液66比色分析標準曲線法測鐵含量比色分析標準加入法測鐵含量電位分析標準曲線法測氟離子含量電位分析標準加入法測氟離子含量氣相色譜法測有機物含量二定量分析方法離子選擇性電極響應的是離子的活度,活度與濃度的關(guān)系是:ai=rici式中ri為i離子的活度系數(shù),ci為i離子的濃度因此,要用離子選擇性電極測定溶液中被測離子濃度的條件是:在使用標準溶液校正電極和用此電極測定試液這兩個步驟中,必須保持溶液中離子活度系數(shù)不變由于活度系數(shù)是離子強度的函數(shù),因此要求保持溶液的離子強度不變要達到這一目的的常用方法是:在試液和標準溶液中加入相同量的惰性電解質(zhì)(稱為離子強度調(diào)節(jié)劑)有時將離子強度調(diào)節(jié)劑pH緩沖溶液和消除干擾的掩蔽劑等事先混合在一起,這種混合液稱為總離子強度調(diào)節(jié)緩沖劑,其英文縮寫為“TISAB”（一