文档介绍：高等分析化学
(硕士研究生学位课)
俞斌
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教师简介俞斌: 1945年出生南京。1964年南京金陵中学(原南京十中)毕业考入清华大学。文革后的1980年考入清华大学硕士研究生,1983年毕业到本校任教。曾任过应化系党总支副书记、应化系主任、江苏圣诺热管集团副总经理(主持工作) 、理学院院长。二级教授。主讲过本科生的〝无机与分析化学〞、〝分析化学〞、〝化工工艺〞、〝环境监测〞、〝药物分析〞、〝红楼梦赏析〞、〝红楼人物与文化〞、〝桥牌入门〞和研究生的〝高等分析化学〞等十余门课程。独著、合著、主编、参编《计算机化学》、《无机与分析化学教程》、《工业水处理技术》、《仪器分析》、《红楼梦赏析》等著作八部。荣获过国家级、省部级奖励数项。指导研究生近50名。发表过文、理等科学术论文数十篇。
第一章痕量分析概述
绪论—痕量分析问题的提出
(1) 材料科学
许多材料允许杂质含量< (ppb) ,最纯的单晶硅杂质含量需< (10-12g)/g()。材料的表面特征、微区及微粒等分析的物质都是痕量级的。
(2) 环境科学
新合成化合物年增加~10%。环境污染物严重地威胁着人类的健康。这些污染物浓度很低时就会对人和生物造成很大的危害。环境中的有害物质是分布在大量的无害混和物当中,形态差异微小,但毒性相距甚远。2,3,7,8-四氯二恶英比2,3,6,9-四氯二恶英毒性高1000倍,2,3,7,8-四氯二恶英有22种异构体,环境中的含量仅为10-12g/g(ppt)。
As2O3、Cd、稀土元素污染物浓度很低时也都会对人和生物体造成很大的危害。是优先监测污染物。
(3) 生命科学
许多生命过程是通过痕量的金属元素产生的。这些痕量的元素的分析浓度要求小到10-15g(fg)/g。而且许多需分析的物质深入到细胞、蛋白质、肽、生物酶中,使分析难度更大。
微量(痕量)元素在生物体中有四大作用:
a) 激活酶(如Co、Zn、Cu等)。没有这些痕量元素,生物酶是无法发生生理作用的。
b) 参与生成激素(如I2)。
c) 进行氧的输送(如Fe)。
d) 参与核酸的合成和代谢作用。
在生命科学中, ,痕量元素分析就十分重要。
痕量分析与微量分析
痕量分析与微量分析是不相同的两个概念,既有区别又有联系。
(1) 痕量分析
测定组分的浓度C = 10-2~10-6g/g,即1μg/g,俗称为1ppm时,这种分析叫作〝痕量分析〞。当测定的组分的浓度C<10-6 g/g时,这种分析叫作〝超痕量分析〞。痕量分析是相对于常量分析而言,用(浓度)来分类。但痕量分析所用试样量可以较小,但也有可能还比较大。如:用1g~10g,1~10mL试样等。
检出限与灵敏度
(1) 检出限
分析方法能作出响应的试样最低浓度或含量叫作检出限。若响应信号与浓度或含量是线性关系:y = bx + a 则检出限定义为:y变化最小值()时对应的x(即被测样浓度)的变化量。
Δymin = dy/dx×Δx
Δx = Δymin /dy/dx =
(2) 灵敏度
试样的浓度或含量变化1个单位时, 响应信号的变化量。即信号y对试样含量的变化率dy/dx。若响应信号y与浓度或含量x是线性关系:y = bx +a ,灵敏度为直线的斜率b。
Δy = dy/dxΔx = dy/dx×1 = dy/dx = b
〝检出限〞和〝灵敏度〞是两个完全不同的概念。在分析化学(包括仪器分析)中,检出限主要决定于先天条件,如仪器的种类、质量的优劣或滴定法中终点指示剂的选择等;但也和实验条件有关。
灵敏度主要决定于实验条件的选择,如显色系统的选择、平衡关系等。
痕量分析对外部条件的要求
洁净分析实验室
(1) 空气净化
实验室的主要污染源是室内外大气中颗粒物、水蒸气和其它干扰物质。对进入实验室的空气必须进行净化。净化系统和流程如下:
大气→水洗→冰冻
↓
调湿、调温
↓
预过滤→ HEDP过滤器→活性炭吸附
↓↓↓
A区 B区 C区
A区:
一般实验室,洁净等级为100000级。即每立方英尺中,≥≤100000颗,≥5μm的颗粒≤65颗。
B区:
用于无机痕量分析。不能用于有机痕量分析。洁净等级为100级。即每立方英尺中,≥≤100颗,不得有≥5μm的颗粒。