1、仪器分析生物工程用全册仪器分析生物工程用全册配套完整课件配套完整课件第八章第八章 电位法和永停滴定法电位法和永停滴定法 续前一、几个概念一、几个概念Zn Zn2+ 双电层 动态平衡 稳定的电位差VCuCu377. 02VZnZn763. 02（有液接电位）jEE（无液接电位）100. 1)763. 0(337. 0E图示盐桥的组成和特点盐桥的组成和特点： 高浓度电解质溶液 正负离子迁移速度差不多 *盐桥的作用盐桥的作用：1）防止两种电解质溶液 混和，消除液接电位， 确保准确测定2）提供离子迁移通道 （传递电子）续前AgAgCalg059. 0lg059. 0CLCLCalg059. 0lg05
2、9. 0续前23lg059. 0FeFeaa0SHEVSCE2412. 0图示续前)25(lg059. 0lg059. 00CCaCLCLVKCL2000. 0溶液饱和IREEjxSCEn软质球状玻璃膜：含Na2O、CaO和SiO2 厚度小于0.1mm 对H+选择性响应n内部溶液：pH 67的膜内缓冲溶液 0.1 mol/L 的KCL内参比溶液 n内参比电极：Ag-AgCL电极(-) Ag,AgCl缓冲溶液缓冲溶液(PH 4或或7)膜膜H+(x mol/L)KCL(饱和饱和)Hg2CL2,Hg (+) n水泡前干玻璃层n水泡后 水化凝胶层 Na+与H+进行交换 形成双电层 产生电位差 扩散达动
3、态平衡 达稳定相界电位 (膜电位）续前)25(lg059. 001111CaaK 界电位膜外溶液与外凝胶层相)25(lg059. 002222CaaK 界电位膜内溶液与内凝胶层相的活度膜内参比溶液分别为膜外待测溶液和和的活度；凝胶层中分别为膜外层和膜内层和注：HaaHaa2121为定值时，当202121)25(aCaaKK12121lg059. 0lg059. 0aKaam膜电位1lg059. 0 aKmAgAgCL玻玻璃电极的电极电位pHK059. 0 玻lg059. 0 HK玻或pHS)25(5910CmVpH续前pHKpHKE059. 0 059. 0参玻参059. 0 059. 0)
4、(KEKEpH参液接电位液接电位1液接电位液接电位2续前XXXpHKpHKE059. 0 059. 0参玻参SSSpHKpHKE059. 0 059. 0参玻参)(059. 0SXSXpHpHEE059. 0SXSXEEpHpH 玻璃电极定义式对溶液中特定阴阳离子有选择性响应能力的电极电极敏感膜 电极管 内参比溶液和内参比电极电极膜浸入外部溶液时，膜内外有 选择响应的离子，通过交换和扩散 作用在膜两侧建立电位差，达平衡 后即形成稳定的膜电位iiISECnFRTKanFRTKlg303. 2lg303. 2iiafnFRTKKlg303. 2 注：阳离子 “+” ； 阴离子“-”K K 活度电极
5、常数活度电极常数K K浓度电极常数浓度电极常数 )lg(303. 2YXnnYYXXXaKaFnRTK，YXnnYXYXaaK，选择性系数X响应离子；Y干扰离子 1110NaHK，续前EnERTnFCC39CCEn，图示续前iiISECnFRTKanFRTKlg303. 2lg303. 2iiafnFRTKKlg303. 2iiSCEISESCECnFRTKCnFRTKElg303. 2 lg303. 2续前续前XXSCEISESCEXCnFRTKCnFRTKElg303. 2 lg303. 2SSSCEISESCESCnFRTKCnFRTKElg303. 2 lg303. 2SXCCnFRT
6、Elg303. 2 续前续前XCnFRTKElg303. 2 1SXSSXXVVVCVCnFRTKElg303. 2 2nFRTS303. 2) 1 ()2(式，且令式XXSSXXVCVCVCSElg则XSXSSXXSXXSXSSXXSECVVVCVCVVVVVVCVC)(10XSESXSSXVVVVCC10)(续前 利用电极电位的突变指示滴定终点的滴定分析方法。1E V曲线法曲线法 滴定终点滴定终点：曲线上转折点（斜率最大处）对应V 特点特点：应用方便 但要求计量点处电位突跃明显 2E/V V曲线法曲线法 曲线曲线：具一个极大值的一级微商曲线 滴定终点滴定终点：尖峰处（E/V极大值）所对应V
7、 特点特点：在计量点处变化较大，因而滴定准确； 但数据处理及作图麻烦 32E/V2 V曲线法曲线法 曲线曲线：具二个极大值的二级微商曲线 滴定终点滴定终点：2E/V2由极大正值到极大负值与 纵坐标零线相交处对应的VVPVPVP续前续前根据滴定过程中双铂电极的电流 变化来确定化学计量点的电流滴定法1.电解反应 2.当Ox=Red时,电流最大 当Ox Red时,电极电位 取 决于浓度较低的一方将两个相同Pt电极插入样品溶液中，在两极间外加低电压，连电流计，进行滴定，通过电流计指针的变化确定SP续前根据滴定过程的电流变化，分为三种类型Ce4+ Fe2+VPVPVPI2 + 2S2O32- 2I-+
8、S4O62-Ce4+ + Fe2+ Ce3+ +Fe3+续前图示续前图示图示n分配系数的微小差异吸附能力的微小差异n微小差异积累较大差异吸附能力弱的组分先流出； 吸附能力强的组分后流出back续前mmaanamnmaaVXSXYXYXK的浓度为溶质分子在流动相中面的浓度为溶质分子在吸附剂表maXX为流动相的体积为吸附剂表面面积maVS图示mmssmsVXVXCCK的浓度为溶质分子在流动相中的浓度为溶质分子在固定相中msCC为流动相的体积为固定相的体积msVV图示 利用组分在流动相和固定相间溶解度差别实现分离利用组分在流动相和固定相间溶解度差别实现分离 mSSmSmSSHHRSOXXRSOXHR
9、SOHXRSOK3333图示依据被测组分与离子交换剂交换能力（亲和力）依据被测组分与离子交换剂交换能力（亲和力） 不同而实现分离不同而实现分离 backmSPXXK图示 利用被测组分分子大小不同、在固定相上选择性利用被测组分分子大小不同、在固定相上选择性 渗透实现分离渗透实现分离 back图示)1 (0msRVVKtt续前mSCCK 0uuRR度组分在流动相中迁移速度组分在色谱柱中迁移速RRtttLtLR00定距洗脱保留比) 1(R在流动相中出现的几率为单位时间内一个分子设 R在固定相中出现的几率为单位时间内一个分子设1RmSmmSSVVKVCVCRR1mSVVKR11RRRtttLtLuuR
10、000度组分在流动相中迁移速度组分在色谱柱中迁移速) 1(R0RttR时间组分在固定相中的停留续前)1 (0mSRVVKtt色谱过程方程RtK)1 (0msBBRVVKtt)1 (0msAARVVKtt)(0BAmsBRARRKKVVtttt0RBAtKK电信号强度随时间变化曲线流出曲线上突起部分续前ABAAWfhs2)(205. 0fs在0.951.05之间fs小于0.95fs大于1.05 当没有待测组分进入检测器 时，反映检测器噪音随时间 变化的曲线（稳定平直直线）仪器本身所固有的，以噪音 带表示（仪器越好，噪音越小）基线向某个方向稳定移动 （仪器未稳定造成）mRRttt0tttRR或图示
11、续前cRRFtVCRcRFtFV1无关；为定值，与注：321VVVVmCmmFtVCmcmFtFV1无关；为定值，与注：差，峰形，色谱峰扩展mV续前CRmRRFtVVVcRcRFtFV1无关；与注：12121212kkVVttrRRRR，121212kkKKr，续前lglglglg100)()()()(zRnzRzRxRxttttzI之间和应介于数为一对正构烷烃的含，注：)()()(nzRzRxRtttCnzz355. 221W4W21699. 1WW 图示)1 (0mSRVVKttmsmmssmsVVKVCVCWWk)1 ()1 (00ktVVKttmSR0tttRR又0ttkR长注：Rtk
12、)(0BARkktt不等是分离的前提不等或注：kKmSCCK 指一定温度下，某组分在两相中分配达平衡时，在两相中的浓度关系曲线固定相表面活性吸附中心未达饱和，K一定，与溶质浓度无关固定相表面吸附中心活性不均，K不同先占据强吸附中心再占据弱吸附中心，K随着溶质浓度的增加而减小 溶质与固定相作用，改变其表面性质K随着溶质浓度的增加而增加 图示假想：式分布溶质含量分布服从二项pq为，固定相中的溶质含量设载气中溶质含量为1)(Nqp的含量号塔板上组分在载气中分别代表次转移后，展开式各项注：NN03223333)(qpqqppqp1037. 0222. 0444. 0297. 0)333. 0667.
13、0(3图示图示222)(02RtteCCRtt hCC20max355. 221W又AhWC210605. 1222)(maxRtteCC 流出曲线方程峰越尖锐或maxmaxCCttttCCttRRR理理HLn理理或nLH/22212)(16)(54. 5)(WtWttnRRR理续前，但柱压和分析时间一定，；，分离能力，柱效一定，讨论：理理理理理理理nLHnHLHnLn1不同；组分不同则与所用组分有关，选用注：计算理理nn一致无量纲，上下单位必须理n续前2212)(54. 5)(16WtWtnRReffeffeffnLH/0ttkR2)1(kknneff理理，实的反映柱效扣除了死时间，更能真和
14、讨论：nnkHneffeffeff小结小结（人为定义），nWtR212 练习32102 . 1)0 . 220. 05 . 1(54. 5nmmH7 . 1102 . 120003 uCuBAH/uBAHCuu/项可忽略，最佳uCAHBuu项可忽略，最佳CBuCuBdudHop2BCAHscmtLum2)/(min（测定）前提下和较短在保证足够大最佳utRR高，峰越尖锐，柱效，一定，三个常数注：nHu dpA2填充不规则因子填充颗粒直径dpdpA 柱效，nHAdp柱效，nHAdp注：注：颗粒太小，柱压过高且不易填充均匀 填充柱60100目 空心毛细管柱（0.10.5mm），A=0，n理较高 n
15、ext涡流扩散系数图示gDB2）弯曲因子（111空心毛细管柱填充柱数（常数）组分在载气中的扩散系gDgRDBtuB， gRDMTtu）（或柱效，nHuB/纵向扩散系数MTDTDgg或续前传质阻抗系数lllgDdfkkCCCC22)1 (32固定液液膜厚度df系数组分在固定液中的扩散lDllDdfC2TDl2)1 (kkCl续前lDTdf柱效，nHuCCl最佳可用53102kk续前图示续前续前图示续前续前CR dtdwR 基线，0043212121GABIVRRRRRR色谱峰，0043212121GABIVRRRRRR1噪声：无样品通过时，由仪器本身和工作条件等噪声：无样品通过时，由仪器本身和工
16、作条件等 偶然因素引起基线的起伏称为偶然因素引起基线的起伏称为（以噪声带衡量）（以噪声带衡量）2漂移：基线随时间向一个方向的缓慢变化称为漂移：基线随时间向一个方向的缓慢变化称为 （以一小时内的基线水平变化来表示）（以一小时内的基线水平变化来表示）backwCCCASC321/mgmLmV 的电信号样品进入检测器所产生载气携带指mgmLSC11)(2cmA峰面积）记录器灵敏度（cmmVC/1）记录纸纸速倒数（cmCmin/2）柱出口载气流速（min/3mLC）进样量（mgwwCCASm6021/gsmV 的信号强度样品进入检测器所产生秒钟携带指gSm11)(2cmA峰面积）记录器灵敏度（cmmV
17、C/1）记录纸纸速倒数（cmCmin/2）进样量（gw mmSND2/sg检测器中物质的质量指单位时间内载气引入mDCCSND2/mLgmLmg或检测器中物质的质量指单位体积的载气引入CD相临两组分间峰顶间距离是峰底宽平均值的几倍相临两组分间峰顶间距离是峰底宽平均值的几倍 （衡量色谱分离条件优劣的参数）（衡量色谱分离条件优劣的参数）22112WWttRRR峰宽和之半）保留值之差（峰顶间距)2(21)1 (21122112)(177. 1)(2WWttWWttRRRRR完全未分开完全分离基本分离0 . 165 . 140 . 1RtRtRRR22114kknR理理HLnuCuBAH/121212
18、RRttkkKKnR 因为 Rn所以HnLn1或已知RnHL，或所以nRHRLR1或续前1R因为R，所以1，无法分离01R的影响都很大微小变化对R一倍R2 . 11 . 1续前影响峰位影响峰位主要受固定相用量、柱温和载气流速的影响主要受固定相用量、柱温和载气流速的影响kkR100RkRkkk，1，峰扩张，的影响对时RtRk变慢时，Rkk5RtRkk很少，时，10续前图示练习，柱压，峰宽，RnLLnHk不变不变不变，21221)(LLRR练习LRnR2121LLRR215 . 175. 0LmL42T固定相检测本底KDCDBLg12续前改善分离效果 缩短分析周期 改善峰形 提高检测灵敏度n选择载
19、气应与检测器匹配选择载气应与检测器匹配TCD选H2，He（u 大，粘度小）FID选N2（u 小，粘度大）minHuopCBuopBCAH2minopopuuuu分析时间是主要矛盾分离是主要矛盾n选择流速和载气应同时考虑对柱效和分析时间的影响选择流速和载气应同时考虑对柱效和分析时间的影响uCHuuuBNuuopop气选气选22练习06. 121. 111. 1)40.1663.17(2)(22112WWttRRR2)(16WtnR3493)11. 140.16(1621 n3397)21. 163.17(1622n34452)33973493(221nnn续前mmnLH3107 . 834453
20、00LRnRcmL6022121LLRR2305 . 106. 1LiiiACm)(或定量依据21605. 1WhA)(21605. 185. 015. 0WWhAiiiiiiAmfAfm关）分性质、仪器灵敏度有绝对校正因子（与组if的量或质量进入检测器中的物质imsiisssiisimimAmAAmAmfffgiwimifff，相对重量校正因子相对摩尔校正因子作条件变化无关）相对校正因子（与操定量）（或不可以直接用同一检测器响应不同相同量的不同物质对于不同质对于不同检测器响应前提：相同量的同种物iiiACm续前siAAsi和测混匀进样基准物纯品过程：精称保留时间接近与前提：sisiismis
21、siisimmAAfAfAfmm%100%100%11nniiiiiiiiifAfAfAfAfAfAC%100%100%1niiiiiAAAAAAC同系物或结构异构体siisiiAACC)()(图示ssiisifAfAmm%100%100%mmfAfAmmCsssiiiisiisAAmmm和测混匀进样）（含过程：对样对样）（）（sisiiiAAAACC)(%)(sisiiAACfCsisimmmm）纯（）样过程：（sisiffAA和的比值消除利用0的截距为前提：sisiAAmm对对样样）（）（）（）（%isisiiCAAAAC示例60. 4130. 0065. 1)(065. 121iihWA
22、30. 4187. 0065. 1)(065. 121sshWA%23. 0%10037.792572. 058. 030. 4187. 0065. 155. 060. 4130. 0065. 1%100%2mmfAfAOHsssii比较续前理理nLH/22212)(16)(54. 5)(WtWttnRRR理effeffnLH/2212)(54. 5)(16WtWtnRReff0ttkR2)1(kknneff理 （填充柱）：uCuBAHGC/（毛细管柱）或uCuBH/dpA2dpAgmDDB22gRDBtB，MTDTDgg或llgsmCCCCCCllDdfC2TDL续前uCAHHPLC：mDB
23、2TDm相忽略大低，流动相柱温BTRtnHuuHmlu，但柱效，时，min/1min/1mlu 选择兼顾柱效和分析时间，dpA2dpA柱效，nHAdp图示续前）（忽略固定相传质阻抗smmssmmCCCCCC忽略固定相传质阻抗态流动相的传质阻抗注：只考虑流动相和静uCuCAHHPLCsmm：msmmDdpCC2mDdpC2TDm柱效，nHCdp柱效，nHDm，柱阻，但易产生气泡mmDTCDT图示 )1 (0mRVSKttmVSKk续前续前续前续前22114kknRuCAH流动相采用粘度小、低流速的匀的固定相：采用粒度小、填充均n12121212RRRRVVttkkKK温影响小）质和固定相性质（受
24、柱：调整流动相种类、性0ttVVKVCVCWWkRmsmmssms小）的配比（受柱温影响较：调整流动相和固定相k续前续前 图示续前1，cchhEE，注：续前续前续前光基态激发态释放能量发光hMM*发射光谱激发态光基态吸收辐射能量*MhM吸收光谱转振电分EEEEchhE能级差转振电EEE远红外吸收光谱红外吸收光谱可见吸收光谱紫外转振电mevEmevEmevE2525005. 0005. 025. 125105. 025. 106. 0201图示1. *跃迁：跃迁：饱和烃饱和烃（甲烷，乙烷）（甲烷，乙烷）E很高，很高， n * * n *图示续前图示续前 续前续前图示图示图示续前图示图示第三节第三
25、节 基本原理基本原理一、一、Lamber-Beer定律：吸收光谱法基本定律定律：吸收光谱法基本定律描述物质对单色光吸收强弱与液层厚度和待测物浓度的关系描述物质对单色光吸收强弱与液层厚度和待测物浓度的关系CABeerlALamber定律：定律：nlSII吸光质点数为厚度为物体截面为透过光强为入射光强为0续前n取物体中一极薄层xxdISdnkSdSdnkdSdnI透过薄层减弱的光强为几率光子通过薄层被吸收的不让光子通过的面积为薄层的吸光质点数为设入射光强为SdnkIdIxxnIIxxSdSkIdI00SnEIISnkII00lglnClSnCVnlVS和由续前lCEIIBeerLamber0lg定
26、律表达式lCETAIITlg0吸光度透光率lECAT1010或：吸光系数EcbaAAAA总二、吸光系数和吸收光谱二、吸光系数和吸收光谱lCAE续前%1110cmEM续前下测定须在较小的左右测定灵敏度高maxmaxmaxmaxlCAEAA样参调节光路光学性质和厚度相同样品池样品溶液，参比池空白溶液样品池参比池配制样品的溶剂空白溶液ATA%1000注：采用空白对比消除因溶剂和容器的吸收、光的散射和 界面反射等因素对透光率的干扰三、偏离三、偏离Beer定律的因素定律的因素lCEA（一）光学因素（一）光学因素 Beer定律应用的重要前提定律应用的重要前提入射光为单色光入射光为单色光 续前2102012
27、1IIII和为对应的透过光光强分别和入射光光强分别为的光组成和设入射光由波长为lECIIlCEIITA10lglg0002010201020102010201211212110101010IIIIIIIIIIIITlCEElCElCElCE）（又0201020111210lglgIIIIlCETAlCEE）（续前偏离线性关系越严重与）（定律不成线性关系，偏离与成线性关系CAEEBeerCAEElCEAEE1221121续前（二）化学因素（二）化学因素四、透光率的测量误差四、透光率的测量误差TTlElEAClCETAlg1lgTTTCClg434. 0浓度的相对误差续前0)lg()lg434.
28、0(434. 0)lg434. 0(2TTTTTTTdTd对应最小的测量误差，%80.36434. 0lgTT%5 . 0%1%2 . 0TT今假设大多数分光光度计的适宜测量范围7 . 02 . 0%20%65：AT测定结果相对误差较小续前表明测量误差较小的范围表明测量误差较小的范围一直可延至较高吸光度区，一直可延至较高吸光度区，对测定有利对测定有利 第四节第四节 紫外分光光度计紫外分光光度计 1光源：光源：2单色器：单色器：包括狭缝、准直镜、色散元件包括狭缝、准直镜、色散元件 棱镜棱镜对不同波长的光折射率不同对不同波长的光折射率不同色散元件色散元件 分出光波长不等距分出光波长不等距 光栅光栅
29、衍射和干涉衍射和干涉 分出光波长等距分出光波长等距钨灯或卤钨灯钨灯或卤钨灯可见光源可见光源 3501000nm氢灯或氘灯氢灯或氘灯紫外光源紫外光源 200360nm续前3吸收池：吸收池： 玻璃玻璃能吸收能吸收UV光，仅适用于可见光区光，仅适用于可见光区 石英石英不能吸收紫外光，适用于紫外和可见光区不能吸收紫外光，适用于紫外和可见光区 要求：匹配性（对光的吸收和反射应一致）要求：匹配性（对光的吸收和反射应一致）4检测器：检测器：将光信号转变为电信号的装置将光信号转变为电信号的装置5记录装置：讯号处理和显示系统记录装置：讯号处理和显示系统光电池光电池光电管光电管光电倍增管光电倍增管二极管阵列检测器
30、二极管阵列检测器类型：类型： 续前续前第五节第五节 定性和定量分析定性和定量分析一、定性分析一、定性分析续前续前min%11maxmax，shcmE续前例：例：45. 315. 388. 170. 155036127836155036127812AAAAVB，三处最大吸收，定性鉴别：药典规定续前续前%06. 01002101 . 1%/101 . 1100/101 . 1143505. 0334%11肾上腺酮mlmgmlglEACcm二、定量分析二、定量分析lECA定量依据：续前要求单色光前提：iECAmLgCigW 求含样过程：已知稀释)/(/)(lEAmLgCi100/lALmolCi/或
31、%100%样CCii练习mLgmLglEAC/0 .20100/00200. 01207414. 0练习mLgmLgCi/1045. 2100/1045. 21207507. 053mLgC/1050. 2100101001050. 252样%0 .98%1001050. 21045. 2%100%5512样CCBi练习%)0 .764(591. 01001025000.20367255iEAmLmLmLmgmlmLHCL求已知测移取稀至样品稀至吡啶 mLgmLglEACi/1092. 7100/1092. 7764591. 064%0 .99%10025010100100 . 21092.
32、7%100%26样CCii续前条件前提：固定仪器和测定CACKA样样同上条件固定条件查得测定样品曲线分别测定配制标准系列过程：CAACA标样标样标样标样AACCAACC示例mLmgmLmLmLmg250 . 32550/200. 0样品标样分别移取续前标样与样品浓度相近；截距为固定仪器和测定条件；前提：0标样和分别测定一定过程：AASiSiAACCsCiCCSiSiAAmm%100%mmii练习mLgCCii/1 .98518. 0508. 01000100000.25105 . 2%1 .98%100%12标示量标示量iCB练习1207508. 01050. 2iiClEACmLgCi/1
33、.98%1 .98%100%12标示量标示量iCB续前cbaAAAA总定量依据：两组分在各自两组分在各自max下不重叠下不重叠分别按单组分定量分别按单组分定量aaaaaaEACCEA1111由bbbbbbEACCEA2222由bbaaAEAE222111；测定；测定过程：续前1测测A1b组分不干扰组分不干扰可按单组分定量测可按单组分定量测Ca 2测测A2a组分干扰组分干扰不能按单组分定量测不能按单组分定量测Ca babaaaAEEAE2222111；和测定；测定过程：aaaaaaEACCEA1111由bbaababaCECEAAA22222由baababECEAC222续前（1）解线性方程组法
34、）解线性方程组法（2）等吸收双波长消去法）等吸收双波长消去法（3）系数倍率法）系数倍率法1解线性方程组法解线性方程组法babababaAEEAEE22221111；和测定；和测定bbaababaCECEAAA11111bbaababaCECEAAA22222bababbabbaaEEEEEAEAC12211221babaabaababEEEEEAEAC12212112练习9 .927%11cmEmLgmLgCi/10900. 4100/10900. 419 .927463. 064mLgC/10000. 55052001000.1063样%0 .98%10010000. 510900. 4%100%66样咖啡酸CCi5052001稀释因子注：练习%11cmE12000 .100120001010%11MEcmmLgmLglETlEACi/10165. 3100/10166. 311200417. 0lglg64mLgC/10000. 410022500500. 06样%15.79%10010000. 410165. 3%100%66样样品CCi
