元素分析仪方法讲解

《元素分析仪方法讲解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《元素分析仪方法讲解（87页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、有机元素微量分析 报告人 王约伯 （一）有机微量定量分析操作技术 （二）有机元素微量分析的历史及发展 （三）有机元素微量分析目前的概况 （四）分析化学发展经历中的三大变革 （五） Vario EL元素分析仪的改良及分析操作 中常见的一些问题 （六） 元素分析误差的来源 （七） 特殊样品的分析 （八） 有机元素微量分析展望 （九） 实验室计量论证问题 （一）有机微量定量分析操作技术 1.1 有机微量定量分析的定义 1.2 有机微量定量分析的特点 1.3 有机微量定量分析的一些要求 1.1 有机微量定量分析的定义 在有机定量分析中，按试样取量多少，将分析 方法分为常量、半微量、微量和超微量几类。所

2、谓有机 微量分析是指样品取量一般在110mg范围内的分析的方 法。这几类分析法的样品取量大略范围列于下表中。 由该表可以看出：各类方法的样品取量依次相差 大约一个数量级。但实际上，某一类方法的上限与其前 一类方法的下限之间却没有十分严格的界限。 方法名称 样品的大约取量 常量分析 0.11克（102103毫克） 半微量分析 110厘克（10102毫克） 微量分析 110毫克 超微量分析 101000微克（1021毫克） 有机微量分析与有机痕量分析是两种不同的概念： 前者是指样品取量少（毫克量）而待测成分 （元素或官能团）含量颇高（一般1.0）的分析；后者 是指样品取量可多一些（有时可多至数十克

3、），而待测 成分浓度极低（可低至ppm甚至ppb数量级）的分析。 这两种概念不可互相混淆，因为常适用于微 量分析的方法并不一定适合于痕量分析，反之亦然。例 如有机微量定量分析常用容量法或重量法，而有机痕量 分析则多采用分光光度法、荧光光度法或色谱法。 1.2 有机微量定量分析的特点 有机微量定量分析由于样品取量微小，使得它具 有下列特点： a. 分析过程中的化学反应（例如燃烧分解、吸收反应 等）所需时间较短，适于快速分析。 b. 分析过程中可能伴随发生的中毒、爆炸等事故的危 害性大为减少，所以特别适合于剧毒或易爆炸物质的分 析。 c. 分析过程中便于采用气相色谱法、热导法或库仑分 析法等新技术

4、以达到自动分析的目的。 d. 可节约试剂和人工。 e. 由于采用了微量化学天平和精密的微量容量分 析仪器，同样由于样品取量少，分析反应时间短， 外界环境条件（如室温、大气压、湿度等）的波动 对分析结果的影响相应减少，所以微量分析的精密 度和准确度并不亚于常量分析，有时甚至比后者高 。 1.3 有机微量定量分析的一些要求 a. 由于样品取量少，为了使分析结果具有高的精密 度，必须使样品均匀一致。因此，在用微量分析法测某 一化合物的元素组成或官能团含量时，必须事先将样品 仔细提纯并干燥。 b. 所用天平砝码和滴定管等必须经常校正。 c. 由于样品取量少，仪器污染或试剂中杂质对分析 结果的影响非常显

5、著。因此必须采用洁净的仪器和分析 纯规格的试剂，溶剂应事先经过干燥和重蒸馏处理。必 须在与测定试样完全相同的条件下进行空白测定，以校 正外界杂质对分析结果引起的误差。 d.在微量容量法中，所用标准溶液的滴定度一般很低 ，不容易保持恒定，应经常标定核验。在储存及滴定过 程中，应注意空气中二氧化碳、氧气及湿气对试剂的污 染。 e.微量分析室应尽可能远离一般化学实验室或工厂厂 房，以防空气中有机物蒸气、氨或酸的蒸气以及尘埃等 对分析测定的干扰。微量天平室应注意防震，避免阳光 直照，尽可能保持恒定的温度与湿度。 （二）有机元素微量分析的历史及发展 2.1 有机元素分析的用途 2.2 从有机元素分析到有

6、机元素微量分析 F. PREGL 对有机元素微量分析的贡献 2.3 我国的有机元素微量分析及微量化学分析的奠基 人 庄长恭先生 2.4 有机元素微量定量分析的三个阶段 2.5 50年代改良法及有机元素催化剂的研究 2.6 70年代起市售商品仪器 2.1 元素分析用途 元素含量 二. 各成分比 例 三. 纯度 四. 经验式推 算 例：一个化合物测得C、H、N、含 量为C:71.09H:10.36N:6.71 O:11.84100.00 C: 71.09/12 = 5.92 1.351 = 7.998 8 H: 6.71/1 = 6.71 1.351 = 9.06 9 N: 10.36/14 =

7、0.74 1.351 = 1 O: 11.84/16 = 0.74 1.351 = 1 该化合物经验式为C8H9N1O1n, 此为最小简式，根据分子量可推算出 分子式。成份分析结束后用波谱作结 构分析知有苯环、乙酰基、胺基则该 化合物为C6H5.NH .COCH3，化合物名称 应为乙酰苯胺。 2.2 从有机元素分析到有机元素微量分析 F. PREGL 对有机元素微量分析 的贡献 2.3 我国有机元素微量分析及微量化学分析 的奠基人 庄长恭先生 2.4 有机元素微量定量分析的三个阶段 八十多年来，有机元素微量分析对有机化学 的发展作出了巨大的贡献，同时有机化学的发展 又推动着有机元素微量分析不断

8、向前。从整个发 展过程来看，主要可分为以下三个阶段： （1）1912年到1940年左右，属于经典方法阶 段，即试样在缓慢的氧气和空气流中进行燃烧分 解，燃烧产物以称重方式进行定量，整个分析时 间长达1小时之久。 （2）1940年以后的二十年左右，碳、氢微量 分析主要集中于提高氧化剂的效能，加快燃烧速 度等方面的改进，如加快氧气流速，提高燃烧温 度以缩短燃烧分解时间；应用各种高效能的催化 氧化剂以提高氧化性能和除去干扰元素，以及含 硅、氟、磷、金属等元素的有机物的碳、氢分析 和几种元素同时的分析法。 （3）六十年代开始，碳、氢微量分析由于成 功地采用了多种新技术、新方法，如热导检出的 气相色谱，

9、示差吸收法以及各种电化学分析法， 使得几十年来主要凭借手工操作的落后面貌得以 彻底的革新。近年来，电子天平和电子计算机技 术的引入，使全自动分析成为可能。 2.6 70年代起市售商品仪器 1960年以后，随着物化分析及电子技术的飞 速发展，国内外测定CHN元素的方法渐趋自动化 ，其测定原理基本上仍为杜马法，仅在分解部分 采用电子机械控制并在最后产物的测定方面采用 物化分析方法。这类仪器的设计原理主要为气相 色谱热导法、示差热导法或吸附解吸热导法。 （三） 有机元素微量分析目前的概况 3.1 开展的项目、方法及原理 3.1.1 C、H元素的经典测定方法 3.1.2 O元素的经典测定方法 3.1.

10、3 N元素的经典测定方法 3.1.4 F元素的经典测定方法 3.1.5 S元素的经典测定方法 3.1.6 P元素的经典测定方法 3.1.7 Cl, Br元素的经典测定方法 3.1.8 I元素的经典测定方法 3.1.9 卤素的库仑测定法 3.2 元素分析国际惯例 3.2.1 元素分析的数据出具 3.2.2 标准样品及其使用规则 3.2.2 元素分析误差表 3.2.3 对样品的要求 3.1 开展的项目、方法及原理 3.1.1 C、H元素的经典测定方法 有机C O2 CO2 有机H O2 H2O H2O用过氯酸镁吸收管吸收， CO2用碱 石棉吸收管吸收，用重量法测定C、H含量。 3.1.2 O元素的

11、经典测定方法 有机O 高温热分解 CO2 + CO +H2O等 惰性气流中 CO2 Pt-C CO H2O C H2 CO 2NO 2C N2 2CO 2SO2 5C CS2 4CO 15CO 2HI3O8 115120 15CO2 3I2 H2O 或 CO CuO CO2 +Cu 3.1.3 N元素的经典测定方法 克达尔定氮法： 有机氮 浓硫酸，催化剂 NH4HSO4 加热煮解 NH4HSO4 NaOH NH3 溶液以氢氧化钠饱和后进行蒸馏，馏分以 碘量法测定 杜马定氮法： 有机N CO2气流中，CuO N2氮的氧化物CO2 H2O 氮的氧化物 CO2气流中，Cu N2 用氢氧化钾溶液将生成

12、的CO2及其他酸性气 体溶解吸收，再根据不溶于氢氧化钾溶液的氮气 的体积计算出氮在有机化合物中的含量。 3.1.4 F元素的经典测定方法 有机F O2 Pt CO2H2O+HF H2O HF(或H2SiF6) Th(NO3)2 ThF4 有机氟在氧瓶中燃烧分解后，以去离 子水吸收生成的氟化氢或氟硅酸，在一定的酸度 下，以甲基百里香兰(Methyl Thymol Blue Complexon) 为指示剂，用硝酸钍标准溶液滴定。 3.1.5 S元素的经典测定方法 有机S O2 Pt SO2SO3H2OCO2 SO2SO3H2O2 H2O 2H2SO4 有机硫在氧瓶中燃烧分解后，以H2O2 水溶液吸

13、收、氧化生成的SO2与SO3，使之转化为 SO42-。以偶氮氯膦()(Chlorphosphona )为指示剂 ，用高氯酸钡标准溶液滴定生成的SO42-。 3.1.6 P元素的经典测定方法 有机P H2SO4HClO4 H3PO4 H3PO4 钒钼酸 钒钼酸磷 含磷有机化合物被浓硫酸及高氯酸氧 化分解后，化合物中的磷转变为正磷酸根离子， 正磷酸根离子与钒钼酸反应生成黄色的钒钼酸磷 ，在分光光度计上于410nm 测定。 3.1.7 Cl、Br元素的经典测定方法 有机X O2 Pt XX2H2OCO2 X22NaOH H2O2 2 NaX O22 H2O 有机氯(溴)化物在氧瓶中燃烧分解后， 由过

14、氧化氢的碱溶液吸收生成的卤化氢，以二苯 基卡巴腙为指示剂，用硝酸汞或醋酸汞标准溶液 滴定生成的Cl-（Br-）。 3.1.8 I元素的经典测定方法 有机碘 O2 ， Pt H2OCO2 I2 KOH H2O I2 + 5Br2+ 12KOH 2KIO3 + 6H2O + 10 KBr KIO3 + 5KI +3H2SO4 3K2SO4 + 3 H2O + 3I2 6Na2S2O3 + 3I2 3Na2S4O6 + 3NaI 有机碘化物在氧瓶中燃烧分解生成的碘被 溴水氧化成碘酸，碘酸在酸性溶液中氧化碘化钾 使之析出碘，以淀粉为指示剂，用硫代硫酸钠溶 液滴定生成的碘，从而计算有机化合物中碘的含 量

15、。 3.1.9 卤素的库仑测定法 氧瓶分解有机化合物后，Cl-、Br-、I-由银电极电 解生成的Ag+滴定 Ag Ag+ + e Ag + Cl- AgCl 反应到终点时，溶液中出现过量的银离子，使通 过指示电极的电流显著增加，当指示电极达到预定值时 ，自动切断电解电源并记录电流及时间，被测元素的百 分含量可通过所消耗的电量按法拉第电解定律换算出。 3.2 元素分析国际惯例 3.2.1. 元素分析的数据出具 二次平行，不超过允许误差。 二次不平行，加测一次，取其平行的二次。 如三次不平行，补测标准样品。 a. 标准样品数据无疑问，出上述三次报告，不得重 测。 b. 如标准样品超差，前三次数据作废，此时必须复 测二次标准样品。 c. 待标样测试正确后，再作二次被测样品。 3.2.2 标准样品及其使用规则 a. 各国通过计量认证的有机元素分析标准样 品。 英国B.D.H.公司 1972年颁布 Analyst, 97, 740-751 b. 我国有机元素分析标准样品系列 上海测试技术研究所， 1985年后研制生 产，国标。 c. 各元素分析仪器厂家提供的依EN或DIN等 标 准的有机元素分析标准物质。 每瓶小于2克，大瓶必须分装，专人使用，不 能互借。 使用后需放入干燥器内，避光保存。 一旦标样吸水