第10-19章学习指导书

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1号,得到相应的色谱峰,那么可以用如下归一化公式计算各组分的含量。(2)外标法:用待测第十章电位法和永停滴定法【目的要求】1.了解电位法的基本原理2.熟悉永停滴定法3.掌握直接电位法及电位滴定法的基本内容【学习要点】第一节电位法的基本原理1.化学电池化学电池是一种电化学反应器,它由两个电极插入适当的电解质溶液中组成。化学电池分为电解池和原电池两类。将电能转变为化学能的装置称为电解池;将化学能转变成电能的装置称为原电池。2.指示电极和参比电极(1)指示电极电极电位随溶液中被测离子活(浓)度的变化而改变的电极称为指示电极。指示电极分为金属基电极和膜电极两大类。金属基电极是以金属为基体的电极,包括金属-金属离子电极、金属-金属难溶盐电极和惰性电极。以固体膜或液体膜为传感体,对某种离子具有选择性响应的电极称为膜电极。(2)参比电极;电极电位已知并基本保持不变的电极称为参比电极,其电位不受溶液中待测离子活(浓)度的影响。常用的参比电极是甘汞电极和银-氯化银电极。第二节直接电位法直接电位法(directpotentiometry)是利用电池电动势与被测组分活(浓)度之间的函数关系,直接测定试样溶液中被测组分活(浓)度的电位法。1.pH玻璃电极的工作原理2.pH玻璃电极的性能(1)电极斜率:当溶液中的pH值变化一个单位时,引起的玻璃电极的电位变化称为电极斜率或转换系数,用S表示。S的理论值在25℃时为59mV。(2)碱差和酸差:玻璃电极的电位,只在一定范围内和pH呈线性关系。(3)不对称电位:当玻璃膜两侧溶液的pH相等时,膜电位理应等于零,但是实际上2总存在1~30mV的电位差,这种电位称为不对称电位。(4)温度:玻璃电极最适宜使用温度为5~45℃。温度过低,内阻增大;温度过高,电极使用寿命下降。3.pH值的测定原理和方法(1)测定电池组成以pH玻璃电极为指示电极(—),饱和甘汞电极(+)为参比电极,浸入被测溶液即组成原电池,(2)测定原理采用两次测量法测定溶液pH值。测量时,在相同实验条件下先测定已知pH值的标准缓冲液与玻璃电极和SCE组成的电池的电动势ES。0.059pHFT2.303RpHpHSxSSxSxEEEE必须注意一点,为使测定准确,在选择标准溶液时,pHs必须尽量与待测的pHx接近,并且注意,在测定前玻璃电极必须预先在蒸馏水中浸泡24小时以上。4.测定方法由于液接电位、不对称电位的存在以及活度系数难于计算,故在直接电位法中一般不采用由能斯特方程式来直接计算被测离子浓度,而采用以下几种方法。(1)标准曲线法在离子选择电极的线性范围内,测量从稀到浓不同浓度标准溶液的电动势,并作E-lgCi标准曲线,然后在相同条件下测量样品溶液的EX,最后从标准曲线上查出相应的lgCX。这种方法称为标准曲线法。(2)标准比较法若标准曲线线性好,则可用标准比较法,即两次测量法。在标准溶液和样品溶液中,分别加入总离子强度调节缓冲剂后,再分别测定ES和EX。)lg(lg303.2SXSXccnFRTEE(3)标准加入法若样品溶液离子强度很大,离子强度调节剂不能起作用,或样品溶液基质复杂且变动性较大时,则可用标准加入法测定。XSESSSESXcccV10)VV(V)VV)(VVV10(VSXSXSXXS第三节电位滴定法1.基本原理电位滴定法是一种用电位确定终点的滴定分析法,它根据滴定过程中电3极电位的突跃来确定化学计算计量点的达到。2.电位滴定终点确定的方法(1)E-V曲线法(2)VVE/曲线法(3)VVE22/曲线法第四节永停滴定法1.基本原理永停滴定法是根据滴定过程中插入被滴定溶液中的双铂电极间电流的变化来确定化学计量点的电流滴定法。根据滴定过程中电流的变化情况,永停滴定常分为三种不同类型。(1)标准溶液为不可逆电对,样品溶液为可逆电对(2)标准溶液为可逆电对,样品溶液为不可逆电对(3)标准溶液和样品溶液均为可逆电对作业:p153思考题和习题2,4第十章紫外-可见分光光度法【目的要求】1.掌握常用基本概念;紫外—可见吸收光谱的特征常数;Lambert—Beer定律及偏离Lambert—Beer定律的主要因素;单组分定量分析方法2.熟悉紫外—可见分光光度计的主要部件、分光光度计的类型,定性鉴别、纯度检测,两组分混合物的定量方法。3.了解紫外—可见分光光度计的光学性能及校正;紫外光谱在有机化合物结构研究中的应用;比色法。【学习要点】第一节电磁辐射与电磁波谱1.基本概念(1)电磁辐射:是一种以巨大速度通过空间而不需要任何物质作为传播媒介的光子流。磁辐射具有波动性和粒子性。(2)电磁波谱:所有的电磁辐射在本质上是完全相同的,它们之间的区别仅在4于波长或频率不同。若把电磁辐射按波长长短顺序排列起来,即为电磁波谱。(3)吸收光谱法:物质吸收相应的辐射能而产生的光谱,其产生的必要条件是所提供的辐射能量恰好满足该吸收物质两能级间跃迁所需的能量。利用物质的吸收光谱进行定性、定量及结构分析的方法称为吸收光谱法。(4)发射光谱法:发射光谱是指构成物质的原子、离子或分子受到辐射能、热能、电能2.基本计算(1)电磁辐射的频率:ν=Cσν/C(2)电磁辐射的能量E=hν=hChCσ3.光谱分析仪器组成:辐射源、分光系统、检测系统第二节紫外-可见分光光度法的基本原理一、紫外可见吸收光谱的基本概念1.紫外可见吸收光谱是一种吸收光谱,它是由分子中的价电子的跃迁而产生的。以波长为横坐标,以吸光度为纵坐标所绘制的曲线,称为吸收曲线或吸收光谱。吸收曲线上的峰称为吸收峰,最大吸收峰的峰顶对用的波长称为最大吸收波长。2.电子跃迁类型(1)σ→σ*跃迁处于σ成键轨道上的电子吸收光能后跃迁到σ*反键轨道。饱和烃中电子跃迁均为此种类型,吸收波长<150nm。(2)π→π*跃迁处于π成键轨道上的电子吸收光能后跃迁到π*反键轨道上,所需的能量小于σ→σ*跃迁所需的能量。孤立的π→π*跃迁吸收波长一般在200nm左右,共轭的π→π*跃迁吸收波长>200nm,强度大。(3)n→π*跃迁含有杂原子不饱和基团,其非键轨道中的孤对电子吸收能量后向π*反键轨道跃迁,这种吸收一般在近紫外区(200-400nm),强度小。(4)n→σ*跃迁含孤对电子的取代基,其杂原子中孤对电子吸收能量后向σ*反键轨道跃迁,吸收波长约在200nm。以上四种类型跃迁所需能量σ→σ*>n→σ*≥π→π*>n→π*3.生色团和助色团5(1)生色团有机化合物分子结构中含有π→π*或n→π*跃迁的基团,能在紫外-可见光范围内产生吸收的原子团。(2)助色团含有非键电子的杂原子饱和基团,与生色团或饱和烃连接时,能使该生色团或饱和烃的吸收峰向长波方向移动,并使吸收强度增加的基团。(3)红移(长移)由于化合物的结构改变,如发生共轭作用、引入助色团以及溶剂改变等,使吸收峰向长波方向移动。(4)蓝移(紫移或短移)当化合物的结构改变或受溶剂影响使吸收峰向短波方向移动。4.吸收带吸收峰在紫外-可见光谱中的位置。主要有四种类型:(1)R带(2)K带(3)B带(4)E带5.影响吸收带的因素(1)位阻的影响(2)溶剂效应(3)体系pH的影响二、朗伯-比尔定律1.朗伯-比尔定律是吸收光谱的基本定律2.表达式A=Ecl其中:A为吸光度,A=-lgT=lg(I0/It),透光率(T):透过样品的光与入射光强度之比。T=It/I0;,E为吸光吸收,c为浓度,l为吸光厚度。3.吸光系数(E)吸光物质在单位浓度及单位厚度时的吸光度。根据浓度单位的不同,常有摩尔吸光系数ε和百分吸光系数之分。4.影响比尔定理的因素(1)光学因素光的单色性(2)化学因素溶液的浓度(3)比尔定律成立的条件单色光和稀溶液第三节紫外可见分光光度计紫外可见分光光度计的组成:光源、单色器、吸收池、检测器和记录仪6第四节定性定量分析方法1.定性参数最大吸收波长、吸光吸收2.常用的定量方法(1)吸光吸收法(2)标准曲线法(3)对照法作业p181思考题和习题1,2,3,5,8,12第十一章分子荧光分析法【目的要求】1.掌握荧光的产生;荧光的激发光谱与发射光谱;荧光物质的必要条件;分子结构与荧光;影响荧光的外界因素;荧光强度与浓度的关系;定量分析方法。2.熟悉磷光的产生;荧光分光光度计。3.了解无机化合物的荧光分析;有机化合物的荧光分析;荧光分析新技术简介。【学习要点】第一节荧光分析法的基本原理1.荧光的定义物质分子接受光子能量而被激发,然后从激发态的最低振动能级返回基态时发射出的光称为荧光。2.荧光光谱法领用物质荧光光谱的特性和强度对物质进行定性定量分析的方法称为荧光分析法,也称荧光光谱法3.激发光谱和发射光谱(1)激发光谱是荧光强度(F)对激发波长(λex)的关系曲线,它表示不同激发波长的辐射引起物质发射某一波长荧光的相对效率。(2)发射光谱(也称荧光光谱)是荧光强度(F)对发射波长(λem)的关系曲线,它表示当激发光的波长和强度保持不变时,在所发射的荧光中各种波长组分的相对强度。4.荧光光谱具有如下特征:荧光波长总是大于激发光波长;荧光光谱的形状与激发波长无关;荧光光谱与激发光谱存在“镜像对称”关系。5.能够发射荧光的物质应同时具备的两个条件:物质分子必须有强的紫外-可见吸收。物质分子必须有一定的荧光效率。76.强荧光物质的分子结构特征:①共轭键结构②刚性平面结构③含有给电子取代基7.影响荧光的外界因素①温度②溶剂③酸度④荧光熄灭剂第二节荧光分光光度计和荧光分析法1.荧光分光光度计的主要部件①激发光源②单色器(两个分别为激发光单色器和发射光单色器)③样品池④检测器2.定量依据当ECL≤0.05时,F=Kc。3.定量分析法标准曲线法和比例法作业p194-195思考题和习题1,3,4第十二章原子吸收分光光度法【目的要求】1.掌握基本概念;原子吸收线的轮廓;原子吸收值与原子浓度的关系。2.熟悉原子吸收分光光度计类型、主要部件;定量分析方法。3.了解试样处理和测定条件的选择、干扰及其抑制。第一节基本原理1.基本概念(1)共振吸收线:原子从基态激发到能量最低的激发态(第一激发态)产生的谱线。(2)积分吸收:吸收线轮廓所包围的面积,即气态原子吸收共振线的总能量。(3)峰值吸收:通过测量中心频率处的吸收系数来测定吸收度和原子总数。2.基本原理(1)原子吸收光谱分析法是基于原子蒸气对同种元素特征谱线的共振吸收作用来进行定量分析的方法。(2)吸收线轮廓是指具有一定频率范围和形状的谱线,它可用谱线的半宽度来表征。吸收线轮廓是由自然变宽、热变宽、压力变宽等原子本身的性质和外界因素影响而产生的。(3)采用测量峰值吸收的方法来代替测量积分吸收,必须满足以下条件:①发8射线轮廓小于吸收线轮廓;②发射线与吸收线频率的中心频率重合。(4)原子吸收光谱分析法的定量关系式:A=Kc,常用的方法有:标准曲线法、标准加入法、内标法等。第二节原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计主要由锐线光源、原子化器、分光系统和检测系统组成。作业p208思考题和习题1,3第十三章红外吸收光谱法【目的要求】1.掌握红外光谱的区划;红外吸收光谱的表示方法;红外光谱与紫外光谱的区别;振动形式;基频峰与泛频峰、特征峰与相关峰;吸收峰的位置、强度及影响因素。2.熟悉各类有机化合物红外光谱的特征;红外分光光度计的主要部件、样品制备;红外光谱解析方法。3.了解红外光谱的主要用途;红外谱图解析示例。【学习要点】第一节基本原理1.基本概念(1)红外吸收光谱法以连续波长的红外光为光源照射样品引起分子振动能级之间跃迁,而产生红外吸收光谱。红外线(或红外辐射)是指波长在0.76~1000μm范围内的电磁辐射。(2)基频峰和泛频峰当分子吸收一定频率的红外线,由振动基态(V=0)跃迁至第一激发态(V=1)时,所产生的吸收峰。将倍频峰、合频峰及差频峰统称为泛频峰。(3)振动的形式①伸缩振动:化学键两端原子沿着键轴方向作规律性的伸缩运动。②弯曲振动:键角发生规律性变化的振动,又称为变形振动。(4)红外活性振动和红外非活性振动能引起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