分析化学实验常识.

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1 分析化学实验常识

2 分析化学实验常识 1.分析化学实验用水 2.纯水质量的检验 3.化学试剂的分类、分级和用途 4.试剂的使用注意事项及保存 5.标准物质
6.标准溶液 7.玻璃器皿的洗涤方法 8.化学实验废液的安全处理 9.滴定管的使用方法 10.容量瓶的使用方法 11.移液管与吸量管的使用方法 12.电子天平的称量方法 13.固相萃取 14.超临界流体萃取技术 15.顶空进样

3 1.分析化学实验用水 分析化学实验应使用纯水，一般是蒸馏水或去离子水。有的实验要求用二次蒸馏水或更高规格的纯水（如：电分析化学、液相色谱等的实验）。纯水并非绝对不含杂质，只是杂质含量极微而已。分析化学实验用水的级别及主要技术指标，见表1。 表1 分析化学实验室用水的级别及主要技术指标（GB 6682－2008） 指 标 名 称 一级 二级 三级 pH值范围（25℃） — 电导率（25℃）/mS·m-1（≤） 0.01 0.10 0.50 可氧化物质（以（O）计）/mg·L-1 （≤） 0.08 0.4 蒸发残渣（105±2℃）/mg·L （≤） 1.0 2.0 吸光度（254nm，1cm光程） （≤） 0.001 可溶性硅（以（SiO2）计）/mg.L-1（≤） 0.02

4 蒸馏水 通过蒸馏方法、除去水中非挥发性杂质而得到的纯水称为蒸馏水。同是蒸馏所得纯水，其中含有的杂质种类和含量也不同。 用玻璃蒸馏器蒸馏所得的水含有Na+和SiO2- 等离子；而用铜蒸馏器所制得的纯水则可能含有Cu+离子 去离子水 利用离子交换剂去除水中的阳离子和阴离子杂质所得的纯水，称之为离子交换水或“去离子水”。未进行处理的去离子水可能含有微生物和有机物杂质，使用时应注意。

5 2.纯水质量的检验 1．电阻率：选用适合测定纯水的电导率仪
纯水的质量检验指标很多，分析化学实验室主要对实验用水的电阻率、酸碱度、钙镁离子、氯离子的含量等进行检测。 　　1．电阻率：选用适合测定纯水的电导率仪 　　（最小量程为0.02μS·cm-1）测定（见表1.1）。 　　2．酸碱度：要求pH值为6~7。检验方法如下： 　　① 简易法： 　　 取2支试管，各加待测水样10 ml，其中一支加入2滴甲基红指示剂应不显红色；另一支试管加5滴0.1% 溴麝香草酚蓝（溴百里酚蓝）不显蓝色为合要求。 　　 ② 仪器法： 　　 用酸度计测量与大气相平衡的纯水的pH值，在6~7为合格。 　　3．钙镁离子：取50 ml待测水样，加入pH=10的氨水-氯化铵缓冲液1 ml和少许铬黑T（EBT）指示剂，不显红色（应显纯蓝色）。 　　4．氯离子：取10 ml待测水样，用2滴1 mol·L-1 HNO3酸化，然后加入2滴10 g·L-1 AgNO3溶液，摇匀后不浑浊为合要求。 　　 化学分析法中，除络合滴定必须用去离子水外，其它方法均可采用蒸馏水。分析实验用的纯水必须注意保持纯净、避免污染。通常采用以聚乙烯为材料制成的容器盛载实验用纯水。

6 3.化学试剂的分类、分级和用途 　　化学试剂产品已有数千种，而且随着科学技术和生产的发展，新的试剂种类还将不断产生，现在还没有统一的分类标准，现只简要地介绍标准试剂、一般试剂、高纯试剂和专用试剂。 标准试剂 标准试剂是用于衡量其他待测物质化学量的标准物质。我国习惯于将滴定分析用的标试剂和相当于IUPAC的C级、D级的pH标准试剂称为基准试剂和pH基准试剂。主要试剂的种类及用途列于表2中。

7 表2.主要的国产标准试剂的等级及用途 类别（级别） 相当于IUPAC的级 主要用途 容量分析第一基准试剂 C 容量分析工作基准试剂的定值
D 容量分析标准溶液的定值 容量分析标准溶液 E 容量分析法测定物质的含量 杂质分析标准溶液 仪器或化学分析中作为微量杂质分析的标准 一级pH基准试剂 pH基准试剂的定值和高精密度pH计的校准 pH基准试剂 pH计的校准（定位） 气相色谱分析标准试剂 气相色谱法进行定性和定量分析的标准 农药分析标准试剂 农药分析 临床分析标准溶液 临床化验 热值分析试剂 热值分析仪的标定 有机元素分析标准试剂 有机物的元素分析

8 一般试剂 一般试剂是实验室最遍使用的试剂，包括通用的一、二、三、四级试剂和生化试剂等。一般试剂的分级、标志、标签颜色和主要用途列于表3中。 表3一般试剂 级别 中文名称 英文符号 标签颜色 主要用途 一级试剂 优级纯 GR 绿色 精密分析实验 二级试剂 分析纯 AR 红色 一般分析实验 三级试剂 化学纯 CP 蓝色 一般化学实验 四级试剂 实验试剂 LR 棕色 生化试剂 BR 咖啡色 生物化学实验 生物染色剂 枚红色

9 高纯试剂 　　高纯试剂其最大的特点是其杂质含量比优级或基准试剂都低，用于微量或痕量分析中试样的分解和试液的制备，可最大限度地减少空白值带来的干扰，提高测定结果的可靠性。同时，高纯试剂的技术指标中，其主体成分与优级或基准试剂相当，但标明杂质含量的项目则多1～2倍。 专用试剂 　　专用试剂顾名思义是指专门用途的试剂。例如在色谱分析法中用的色谱纯试剂、色谱分析专用载体、填料、固定液和薄层分析试剂，光学分析法中使用的光谱纯试剂和其它分析法中的专用试剂。专用试剂除了符合高纯试剂的要求外，更重要的是在特定的用途中、其干扰的杂质成分不产生明显干扰的限度之下。

10 4.试剂的使用注意事项及保存 注意事项 （1）打开瓶盖（塞）取出试剂后，应立即将瓶（塞）盖好，以免试剂吸潮、沾污和变质。
　注意事项 　　（1）打开瓶盖（塞）取出试剂后，应立即将瓶（塞）盖好，以免试剂吸潮、沾污和变质。 　　（2）瓶盖（塞）不许随意放置，以免被其它物质沾污，影响原瓶试剂质量。 　　（3）试剂应直接从原试剂瓶取用，多取试剂不允许倒回原试剂瓶。 　　（4）固体试剂应用洁净干燥的小勺取用。取用强碱性试剂后的小勺应立即洗净，以免腐蚀。 　　（5）用吸管取用液态试剂时，决不许用同一吸管同时吸取二种试剂。 　　（6）盛装试剂的瓶上，应贴有标明试剂名称、规格及出厂日期的标签，没有标签或标签字迹难以辨认的试剂，在未确定其成份前，不能随便用。

11 保存 　　　（1）容易腐蚀玻璃影响试剂纯度的试剂，应保存在塑料或涂有石蜡的玻璃瓶中。如：氢氟酸、氟化物（氟化钠、氟化钾、氟化铵）、苛性碱（氢氧化钾、氢氧化钠）等。 　　　（2）见光易分解，遇空气易被氧化和易挥发的试剂应保存在棕色瓶里，放置在冷暗处。如过氧化氢（双氧水）、硝酸银、焦性没食子酸、高锰酸钾、草酸、铋酸钠等属见光易分解物质；氯化亚锡，硫酸亚铁，亚硫酸钠等属易被空气逐渐氧化的物质；溴、氨水及大多有机溶剂属易挥发的物质。 　　　（3）吸水性强的试剂应严格密封保存。如：无水碳酸钠，苛性钠，过氧化物等。 　　　（4）易相互作用、易燃、易爆炸的试剂，应分开贮存在阴凉通风的地方。如：酸与氨水、氧化剂与还原剂属易相互作用物质；有机溶剂属易燃试剂；氯酸、过氧化氢、硝基化合物属易爆炸试剂等。 （5）剧毒试剂应专门保管，严格取用手续，以免发生中毒事故。如：氰化物（氰化钾、氰化钠）、氢氟酸、二氯化汞、三氧化二砷（砒霜）等属剧毒试剂。

12 5.标准物质 标准物质指已确定其一种或几种特性，用于校准测量器具、评价测量方法或确定材料特性量值的物质。 表4 滴定分析中常用的工作基准试剂
试剂名称 主要用途 使用前的干燥方法 国家标准编号 氯化钠 标定AgNO3溶液 500~550℃灼烧至恒重 GB 草酸钠 标定KMnO4溶液 ℃干燥至恒重 GB 无水碳酸钠 标定HCl、H2SO4溶液 270~300℃干燥至恒重 GB 三氧化二砷 标定I2溶液 浓H2SO4干燥器中干燥至恒重 GB 邻苯二甲酸氢钾 标定NaOH、HClO4溶液 105~110℃干燥至恒重 GB 碘酸钾 标定Na2S2O3溶液 180+2℃干燥至恒重 GB 重铬酸钾 标定Na2S2O3、FeSO4溶液 120+2℃干燥至恒重 GB 氧化锌 标定EDTA溶液 800℃干燥至恒重 GB 乙二胺四乙酸二钠 标定金属离子溶液 硝酸镁饱和溶液恒湿器中放置7天 GB 溴酸钾 GB 硝酸银 标定卤化物及硫氰酸盐溶液 H2SO4干燥器中干燥至恒重 GB 碳酸钙 110+2℃干燥至恒重 GB

13 6.标准溶液 标准溶液的配置与标定 （1）直接法 用分析天平准确称取一定量的基准试剂,溶于适量的蒸馏水或合适的溶液中，再定量转移到容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度。根据称取试剂的质量和容量瓶体积，计算它的准确浓度。基准物质可以直接用于配制标准溶液或用于标定溶液浓度。基准物质需要具备下列条件：①试剂的组成与其化学式完全相符；②试剂的纯度应足够高（一般要求纯度为99.9%），而杂质的含量应少到不至于影响分析的准确度；③试剂在通常条件下应该稳定；④试剂在参加反应时，应按反应式定量进行，没有副反应。 （2）标定法 实际上只有少数试剂符合基准试剂的要求。很多试剂不宜用直接法配制标准溶液，而要用间接的方法，即标定法。这种情况下，先配成接近所需浓度的溶液，然后用基准试剂或另一种已知准确浓度的标准溶液来标定它的浓度。

14 7.玻璃器皿的洗涤方法 一般玻璃器皿→洗涤液浸泡/涮洗→自来水冲净 较精密的玻璃量器（如滴定管，移液管）→铬酸洗液浸泡10min→自来水洗涤
微量、痕量分析器皿→1+1的盐酸或硝酸浸泡→自来水洗净 带有微孔玻璃纱滤板的过滤器→酸洗→抽滤→水洗→抽滤→晾干或烘干

15 8.化学实验废液的安全处理 含汞盐废液的处理：将废液调至pH 8～10，加入过量的硫化钠，使其生成硫化汞沉淀，再加入共沉淀剂硫酸亚铁，生成的硫化铁吸附溶液中悬浮的硫化汞微粒而生成共沉淀。弃去清液，残渣用焙烧法回收汞，或再制成汞盐。 含砷废液的处理：加入氧化钙，调节pH为8，生成砷酸钙和亚砷酸钙沉淀。或调节pH为10以上，加入硫化钠与砷反应，生成难溶低毒的硫化物沉淀。 含铅、镉废液：用消石灰将pH调节至8~10，使Pb2+、Cd2+生成Pb(OH)2和Cd(OH)2沉淀，加入硫化亚铁作为共沉淀剂，使之沉淀。 含氰废液：氢氧化钠调节pH值为10以上，加入过量的高锰酸钾（3%）溶液，使CN－氧化分解。如CN－含量高，可加入过量的次氯酸钙和氢氧化钠溶液。 含氟废液：加入石灰生成氟化钙沉淀。 含Cr6+ 废液的处理：我国环境保护有关规定，Cr6+最高允许排放浓度为0.5 mg·L-1，而有些国家往往限制到0.05 mg·L-1。Cr6+处理方法，一般常用化学还原法，还原剂可用SO2等（二氧化硫、硫酸亚铁、亚硫酸氢钠等）。

16 9.滴定管的使用方法 滴定管 滴定管是用于滴加溶液并确定溶液体积的玻璃仪器。它分为酸式滴定管和碱式滴定管。 洗涤：滴定管一般用自来水冲洗，零刻度线以上部位可用毛刷刷洗，零刻度线以下部位如不干净，则应采用洗液洗。洗净后的滴定管内壁应被水均匀润湿而不挂水珠。 漏水：对于酸式滴定管，应在旋塞与塞套内壁涂少许凡士林，若旋塞孔或出口尖嘴被凡士林堵塞，可将滴定管充满蒸馏水后，将旋塞打开，用洗耳球在滴定管上部挤压，将凡士林排出。对于碱式滴定管，应检查橡胶管是否老化，玻璃珠大小是否合适。并及时更新，更换，以达到控制灵活，不漏溶液的目的。

17 装溶液：在装溶液之前要用待装溶液润洗滴定管内壁2~3次，每次用10~15ml溶液，然后将瓶中的溶液直接导入滴定管中，直至充满至零刻度以上为止。
排气：倒好溶液后，应检查尖嘴部分和橡胶管内是否有气泡。若碱式滴定管中有气泡，可用右手拿滴定管，左手拇指和食指捏住玻璃珠部位，是橡胶管向上弯曲翘起，并捏挤橡胶管，是溶液从管口喷出，排出气泡。若酸式滴定管中有气泡，可用右手拿滴定管，左手迅速打开旋塞，是溶液冲出管口，流入水槽，同时右手可上下抖动滴定管。排除酸式滴定管抵罪部分的气泡，也可采用碱式滴定管排气的方法，但在排气前需在尖嘴上先接上一根长约10cm的橡胶管。

18 读数：滴定管读数前，滴嘴上不能挂有液珠。要将滴定管从滴定架上取下，用右手的大拇指和食指捏住滴定管上部，是滴定管自然垂直，再读数。视线要与溶液的凹液面相平，并且读至0.01ml位。
滴定：使用酸式滴定管时，左手握滴定管，其无名指和小指向手心弯曲，轻轻贴出口部分，用其余三指控制旋塞的转动。使用碱式滴定管，仍以左手握管，其拇指在前，食指在后其他三个手指辅助夹住出水管用拇指和食指捏住玻璃珠所在部位，向后边挤橡胶管，使玻璃珠移至手心一侧，这样，溶液即可从玻璃珠旁的孔隙流出。滴定时要边滴边摇，眼睛注视溶液低落点颜色的变化。开始滴定速度可稍快，接近终点时应一滴一滴的加入，并且不断摇动。

19 10.容量瓶的使用方法 容量瓶 容量瓶是一种细颈梨形的平底玻璃瓶，带有磨口玻璃塞或塑料塞，颈上有标度刻线，一般表示在20℃时当液体充满至标度刻线时液体的准确体积。它主要用于配制准确浓度的溶液或定量稀释溶液。 检查容量瓶： ①检查瓶塞是否漏水：加自来水至标度刻线附近，盖好瓶塞后，左手用食指按住塞子其余手指拿住瓶颈标线以上部分，右手用之间托住平底边缘。将瓶倒立两分钟，如不漏水，将瓶直立，转动瓶塞180。后，再倒立2分钟检查，如不漏水，便可使用。②检查其标度刻线位置离瓶口是否太近：若太近，则不便混匀溶液。 配制溶液:先称出固体试样于烧杯中，加蒸馏水或其他溶剂溶解，然后将溶液定量转移到容量瓶中，混匀。定量转移溶液时要用玻璃棒引流。 稀释溶液:用移液管移取一定体积的溶液于容量瓶中，加蒸馏水至标度刻线，然后混匀。 不宜长期保存溶液 容量瓶不能再烘箱中烘烤，也不能再电炉等加热器上直接加热。

20 容量瓶的操作

21 11.移液管与吸量管的使用方法 移液管是中间有一较大空腔的细长玻璃管，管颈上部标有一刻度线。吸量管是带有分刻度的玻璃管。二者均是用于准确量取一定体积溶液的玻璃仪器。 需注意： ①二者使用之前都必须润洗。 ②移取溶液后，关键部位仍留有少量溶液，对此除特别注明“吹” 字的以外，管尖部位留存的溶液是不能吹入接受容器的。 ③量筒与移液管都是量取一定体积溶液的玻璃仪器，然而移液管是精确量取，量筒是粗略量取。

22 12.电子天平称量方法 电子天平是基于电磁力平衡原理来称量的天平。
直接称量法：天平零点调定后，将被称物直接放在称量盘上，所得读数即被称物的质量。这种方法适用于称量洁净干燥的器皿、棒状或块状的金属等。注意不得用手直接取放被称物，可用镊子，钳子等。 增量法：将干燥的小容器轻轻放在天平秤盘上，待显示平衡后按“TARE”键扣除皮重并显示零点，然后往容器中缓缓加入试样并观察屏幕，当达到所需质量时停止加样，显示平衡后即可记录所称取试样的净重。

23 减量法：减量法是以天平上的容器内试样量的减少值为称量结果。用称量瓶粗称试样后放在电子天平的秤盘上显示稳定后，按TARE键是显示为零，然后取出称量瓶向容器中敲出一定量样品，再将称量瓶放在天平上称量，如果所示质量达到要求范围，即可记录称量结果。若需连续称取第二份试样，则再按一下“TARE”键，显示零后向第二个容器中转移试样。 何时采用减量法？ 此法用于称量质量在一定范围内的试样或试剂；易吸水、 易氧化或易与CO2反应的试样；需平行多次称取的试剂以及用不干燥的容器称取样品时。

24 百分之一毫克与千分之一毫克天平何时用？ 百分之一毫克天平属于微量分析天平，它的分度值是0.01mg；千分之一毫克天平属于超微量分析天平，它的分度值是0.001mg.当所要称取的物质需要精确到0.01mg时采用百分之一毫克的分析天平；当当所要称取的物质需要精确到0.001mg时，则采用千分之一毫克分析天平。

25 13.固相萃取 固相萃取（Solid-Phase Extraction，简称SPE）是近年发展起来一种样品预处理技术，由液固萃取和柱液相色谱技术相结合发展而来，主要用于样品的分离、纯化和浓缩，与传统的液液萃取法相比较可以提高分析物的回收率，更有效的将分析物与干扰组分分离，减少样品预处理过程，操作简单、省时、省力。广泛的应用在医药、食品、环境、商检、化工等领域。 固相萃取（SPE）是一种用途广泛而且越来越受欢迎的样品前处理技术，它建立在传统的液-液萃取（LLE） 基础之上，结合物质相互作用的相似相溶机理和目前广泛应用的HPLC、 GC中的固定相基本知识逐渐发展起来的。SPE具有有机溶剂用量少、便捷、安全、高效等特点。 SPE根据其相似相溶机理可分为四种：反相SPE、正相SPE、离子交换SPE、吸附SPE。

26 SPE大多数用来处理液体样品，萃取、浓缩和净化其中的半挥发性和不挥发性化合物，也可用于固体样品，但必须先处理成液体。目前国内主要应用在水中多环芳烃（PAHs） 和多氯联苯（PCBs）等有机物质分析，水果、蔬菜及食品中农药和除草剂残留分析，抗生素分析，临床药物分析等方面。 SPE装置由SPE小柱和辅件构成。SPE小柱由三部分组成，柱管、烧结垫和填料。SPE辅件一般有真空系统、真空泵、吹干装置、惰性气源、大容量采样器和缓冲瓶。康林推荐使用美国Supelco公司专利产品-固相萃取（SPE）装置。 固相萃取是一个包括液相和固相的物理萃取过程。在固相萃取中，固相对分离物的吸附力比溶解分离物的溶剂更大。当样品溶液通过吸附剂床时，分离物浓缩在其表面，其他样品成分通过吸附剂床；通过只吸附分离物而不吸附其他样品成分的吸附剂，可以得到高纯度和浓缩的分离物。

27 14.超临界流体萃取技术 技术原理 超临界流体萃取分离过程的原理是超临界流体对脂肪酸、植物碱、醚类、酮类、甘油酯等具有特殊溶解作用，利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。在超临界状态下，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来。 当然，对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的，但可以控制条件得到最佳比例的混合成分，然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体，被萃取物质则完全或基本析出，从而达到分离提纯的目的，所以超临界流体萃取过程是由萃取和分离组合而成的。

28 超临界流体萃取的工艺流程

29 萃取装置 超临界萃取装置可以分为两种类型，一是研究分析型，主要应用于小量物质的分析，或为生产提供数据。二是制备生产型，主要是应用于批量或大量生产。 超临界萃取装置从功能上大体可分为八部分：萃取剂供应系统，低温系统、高压系统、萃取系统、分离系统、改性剂供应系统、循环系统和计算机控制系统。具体包括二氧化碳注入泵、萃取器、分离器、压缩机、二氧化碳储罐、冷水机等设备。由于萃取过程在高压下进行，所以对设备以及整个管路系统的耐压性能要求较高，生产过程实现微机自动监控，可以大大提高系统的安全可靠性，并降低运行成本。

30 超临界流体萃取的特点 (1)超临界流体CO2萃取与化学法萃取相比有以下突出的优点：
②使用SFE是最干净的提取方法,由于全过程不用有机溶剂,因此萃取物绝无残留溶媒,同时也防止了提取过程对人体的毒害和对环境的污染,是100%的纯天然； ③萃取和分离合二为一，当饱含溶解物的CO2-SCF流经分离器时，由于压力下降使得CO2与萃取物迅速成为两相（气液分离）而立即分开，不仅萃取效率高而且能耗较少，节约成本； ④CO2是一种不活泼的气体,萃取过程不发生化学反应,且属于不燃性气体无味、无臭、无毒，故安全性好； ⑤CO2价格便宜，纯度高，容易取得，且在生产过程中循环使用，从而降低成本； ⑥压力和温度都可以成为调节萃取过程的参数。通过改变温度或压力达到萃取目的。压力固定，改变温度可将物质分离；反之温度固定，降低压力使萃取物分离，因此工艺简单易掌握，而且萃取速度快。

31 (2)从超临界流体性质看，其具有的特点： ①萃取速度高与液体萃取，特别适合于固态物质的分离提取； ②在接近常温的条件下操作，能耗低于一般精馏发，适合于热敏性物质和易氧化物质的分离； ③传热速率快，温度易于控制； ④适合于挥发性物质的分离 超临界流体萃取技术的应用 咖啡豆的脱咖啡因，烟草的脱尼古丁，开非香料的提取，啤酒花中有用成分的提取，从大豆中提取豆油和蛋黄的脱胆固醇。

32 15.顶空进样 顶空进样分为手工进样和机器进样。顶空进样器是专为色谱分析中需要样品制备而特制的一种高性能低成本的经济型进样器, 它利用顶空技术(气体萃取)，免除了繁杂的样品前处理过程, 可用于气体、液体或者固体样品中挥发性组份的定性、定量分析。具有方便、花费少、易于自动化的特点。 仪器特点： ①可加热的气密针套，确保样品无稀释、无冷凝 ②灵敏度高，重现性佳 ③最多可同时加热六个样品，效率高 ④加热箱支持多种规格的顶空瓶 ⑤操作简单，可方便的连接国内外各类型号的气相色谱仪

33 应用领域 ①法庭科学：血、尿中醇、醛、酮等挥发性毒物的检验 ②交通安全：车辆驾驶人员饮酒及醉酒驾车时血液中酒精含量值的检验
③酿酒/食品行业：啤酒中低沸点香味成分的测定;浸出油中的6#溶剂残留量的检测 ④环境保护：如江、河、湖等地表水及自来水中挥发性卤代烃的测定 ⑤制药行业：药品中的残留溶剂的检测 ⑥材料控制：饮料瓶中乙醛残留量的检测 技术指标最高温度：150℃(1℃增量任设) 控温精度：0.5℃ 平衡时间设置：0-999分钟(带声音提示) 进样体积：最大2.5ml(使用1.0ml和2.5ml气密性进样针) 顶空瓶规格(最多放置六个)：2，10，20 ml(可选) 从25℃到70℃的稳定时间：8min(使用1ml气密针和六个20ml空瓶)