仪器分析及实验室安全、管理、仪器设备维护(检验员基础

仪器分析及实验室的安全、管理、仪器设备维护2013-03一、仪器分析法1.概述仪器分析法是以测定物质的物理性质为基础的分析方法。主要利用物质的相互作用时产生的各种实验现象，通过仪器分析直接或间接地表征物质的各种特性（物理的、化学的、生化的性质等）的实验现象，通过探头或感应器、放大器、分析转化器等转变成人可直接感受的已认识的关于物质成分、含量、分布或结构等信息的分析方法。通常是测量光、电、磁、声、热等物理量得到的分析结果，而测量这些物理量，通常需要用到仪器设备，故称为仪器分析。2.仪器分析的特点a灵敏度高，检出限量可降低；b选择性好C操作简便，分析速度快，容易实现自动化3.分类a电化学分析法：电位分析法、伏安分析法、库伦分析法、极谱分析法、电导分析法、电解分析法等b光学分析法：原子发射光谱法、原子吸收光谱法、紫外吸收光谱法、红外吸收光谱法、激光拉曼光谱法、分子发光光谱法。c核磁共振波谱法d质谱分析法e色谱分析法：气象色谱法、高效液相色谱法二、电化学分析法概念应用电化学的基本原理和技术，研究在化学电池内发生的特定现象，利用物质的组成及含量与它的电化学性质的关系而建立起来的一类分析方法。此方法具有灵明度高、选择性好、准确度高的特点电位法(pH计法)三、电位分析法1.原理以玻璃电极为指示电极，饱和甘汞电极为参比电极，插入待测样液中，组成原电池，该电池电动势的大小，与溶液pH值有直线关系。当金属在溶液中形成双电层时，会使金属与溶液之间产生一个电位差，这个电位差称为电极电位。E°为标准电极电位，其越大，表示其氧化态的氧化性越强。E=E°-0.0591pH(25℃）即在250C时，每相差一个pH值单位就产生59.1mV的电池电动势，利用酸度计测量电池电动势并直接以pH表示，故可从酸度计上读出样品溶液的pH值。玻璃电极的电位是由于其敏感膜所形成的。2.酸度计的校正（以PHS-3C型酸度计为例）a.试剂①标准缓冲溶液的选择：纯净水测定时，选？②pH=3.999(200C)标准缓冲溶液：称取10.12g于1100C干燥2小时并以冷却的邻苯二甲酸氢钾，用无CO2蒸馏水溶解并稀释到1L。③pH=6.878(200C)标准缓冲溶液：称取110～1300C下干燥2小时并已冷却的KH2PO43.387g和NaHPO43.533g，用无CO2蒸馏水溶解并稀释到1L。④PH=9.227(200C)标准缓冲溶液：称取3.80g硼砂[Na2B4O7.10H2O]，用无CO2蒸馏水溶解并稀释到1L。b.步骤①开机开启仪器右侧下部的电源开关，预热30min。②将复合电极补充液加满，拔去保护套，浸入蒸馏水中浸泡半小时后，待仪器稳定，拔去短路插。③选择两种合适的标准缓冲溶液，测定溶液温度，并将温度补偿旋钮调至该温度，将电极插入配制好的定位液（一般为6.86的缓冲液）中。调节定位，是数字显示到定位液pH值。④撤去定位液，用去离子水冲洗电极，是数字回到7.00左右，取出电极，冲洗干净，吸干水分，插入另一个缓冲溶液中，调节斜率按钮至此缓冲液的数值。⑤清洗电极，至pH为7.00左右，取出电极，吸干水分。用温度计测定样品的温度，调节温度旋钮至测定温度。将电极插入被测溶液中，显示器上的数值为被测溶液的pH值。⑥记录数据，测量完毕，清洗电极，拔去电极插，换上短路插，关闭电源。3.玻璃电极的使用与维护因为干玻璃电极不显示PH效应,只有经过水化的玻璃电极才显示PH效应,所以玻璃电极要浸泡在蒸馏水中备用。测定时玻璃电极的球泡应全部浸在溶液中。测定时应用磁力搅拌器以适宜的速度搅拌，搅拌的速度不宜过快，否则易产生气泡附在电极上，造成读数不稳；干放电极应放在合适的保存液中活化才能使用。4.pH电极的有关知识电极的分类参比电极指示电极甘汞电极银-氯化银电极金属-金属离子电极金属-金属难溶盐电极汞电极惰性金属电极离子选择性电极电极的选用滴定方法参比电极指示电极酸碱滴定甘汞电极玻璃电极锑电极沉淀滴定甘汞电极玻璃电极银电极硫化银薄膜电极等离子选择性电极氧化还原滴定甘汞电极钨电极玻璃电极铂电极配位滴定甘汞电极铂电极汞电极银电极氟离子钙离子等离子选择性电极5.pH计的注意事项A新电极初次使用应活化B酸度计使用之前应校准C标准液使用6-10次应更换新的标准液D使用前要用去离子水冲洗电极盒电极前端，用滤纸擦干，可用校准液或被测液冲洗电极头。E电极保存液不能干枯，液面应高于电极头，电极不可长时间存放在去离子水、校准液中。F测不同的样品应使用不同的电极，电极应清洁G缓冲液选用应尽量靠近被测液的pH，或者位于两缓冲液之间（一）仪器的基本构造（测定波长范围200～1000nm）光源单色器吸收池检测器显示器1、光源紫外光光源——氢灯或氘灯(波长范围180～360nm)可见光光源——钨灯(波长范围350～1000nm)2、单色器作用：将光源发射的连续光色散成单一波长的单色光组成：色散元件（棱镜或光栅）+狭缝+透镜系统3、吸收池可见光区用玻璃制吸收池紫外光区用石英制吸收池厚度0.5cm、1cm、2cm、3cm四.紫外-可见分光光度计1cm5cm吸收池也叫比色皿或比色杯，是由透明、厚度均匀、耐腐蚀的光学玻璃或石英制成。在紫外中使用石英玻璃比色皿。因为光学玻璃对紫外光有吸收。用作盛参比液的比色皿应与盛样品液的比色皿相匹配（具有相同的厚度和透光性）。使用中应捏住比色皿的毛面，使用前应将比色皿的透光面用擦镜纸擦拭干净，使用前后都应彻底清洗。使用完毕后，用擦镜纸擦干，晾干后放入吸收池盒中，防尘保存。4、检测器作用：检测光信号，并将其转变成电信号要求：灵敏度高，响应时间短，噪音低，稳定性好常用：①光电管：放大光电流，可测量弱光；蓝敏（210-625nm）和红敏（625-1000nm）②光电倍增管：能将光电流放大108倍③光电二极管阵列检测器：扫描速度快，可得到三维（A,λ,t）光谱图5、显示器电表指示、图表指示、数字显示装置等（二）基本原理基本原理：紫外吸收光谱是由于分子中价电子的跃迁而产生的。因此，这种吸收光谱决定于分子中价电子的分布和结合情况。按分子轨道理论，在有机化合物分子中有几种不同性质的价电子：形成单键的电子称为σ键电子；形成双键的电子称为π键电子；氧、氮、硫、卤素等含有未成键的孤对电子，称为n电子。物质的吸收光谱本质上就是物质中的分子和原子吸收了入射光中的某些特定波长的光能量，相应地发生了分子振动能级跃迁和电子能级跃迁的结果。由于各种物质具有各自不同的分子、原子和不同的分子空间结构，其吸收光能量的情况也就不会相同，因此，每种物质就有其特有的、固定的吸收光谱曲线，可根据吸收光谱上的某些特征波长处的吸光度的高低判别或测定该物质的含量，这就是分光光度定性和定量分析的基础。朗伯-比耳定律朗伯-比尔定律：当一束平行单色光通过含有吸光物质的稀溶液时，溶液的吸光度与吸光物质浓度、液层厚度乘积成正比，即A=κcl式中比例常数κ为吸光系数，与吸光物质的本性，入射光波长、溶剂及温度等因素有关。c为吸光物质浓度，l为透光液层厚度此定律是紫外-可见分光光度法的理论基础。紫外-可见波长范围：远紫外光区：10-200nm；近紫外光区：200-400nm；可见光区：400-780nm。紫外-可见吸收光谱法特点：a仪器和分析操作较简单，价格较便宜；b灵敏度高，选择性好；c精密度和准确度较高，用途广。（三）影响紫外可见吸收光谱的因素1.共轭效应——π→π共轭使吸收峰波长长移，吸收强度增加2.助色效应——助色团的n电子与发色团的π电子共轭，使吸收峰波长长移，吸收强度增加的现象。3.超共轭效应——烷基的σ电子与共轭体系中的π电子共轭，使使收峰波长长移，吸收强度增加的现象。4.溶剂效应——由溶剂的极性强弱引起吸收峰波长发生位移，吸收强度和形状发生改变的现象。5.空间效应——由于空间障碍，防碍两个发色团处在同一平面，使共轭程度降低，吸收峰向短波方向移动，吸收强度降低的现象。（四）紫外-可见分光光度计（TU-1810）使用操作1.打开仪器电源，预热20min；2.打开电脑中软件，运行软件，仪器自检后进入初始化界面；3.对仪器依次进行基线校准、暗电流校正、波长校正、波长定位；4.“测量”——“波长定位”——输入所需波长——“确认”；5.附件设置：“测量”——“附件”——进行参数设置；6.多联池空白校正；7.测标曲；8.测样品，与标准曲线比较定量；9.测试结束，退出系统，关闭仪器，关闭电脑。（五）注意事项1.使用时，应严格按照操作说明进行；2.空白液与被测液必须澄清，若有浑浊，应过滤，并弃去初滤液；3.一般被测液的吸光度读数，以在0.2-0.8之间误差较小；4.测定时应用待测液冲洗吸收池3-4次，用擦镜纸擦干透光面；5.使用过程中，若出现异常，应报告质管部门，不得擅自调整，丙记录；6.使用完毕后设备和工作台要整理干净，并填写使用记录。（六）分光光度计的检定和校准1.吸收池配对性试验：每次测定前，应先用蒸馏水做吸收池配对性试验。两个吸收池透光率相差＜0.5%2.波长准确性与重现性：通过谱线校正法测试。在吸收池中置一白纸挡住光路，转动波长至486nm附近，遮光观察白纸上蓝色斑。轻微移动波长，至此蓝色光斑最亮。根据调整的波长范围观察所得到的相应颜色，并进行对比核对，判断波长的准确性。3.吸收度的准确性与透光率重现性：一般要求透光率的精度、稳定性和重现性不超过0.5%。透光率的准确性可用已知吸光系数的物质核对，常用重铬酸钾。取在120℃干燥至恒重的工作基准试剂重铬酸钾约60mg，精密称量，用硫酸溶液（0.005mol/L）溶解并稀释定容至1000mL，摇匀。按下表规定的吸收峰与谷波长处测定。将测定的吸光度，计算出吸光系数，取平均值与表中规定的规定值核对，相对偏差在±1%以内，则透光率准确性很好。透光率重现性可结合准确性试验同时进行，即在固定波长、溶液浓度以及狭缝宽度等仪器条件下，多次测量透光率，观测各次测量值的差异。λnm235（谷）257（峰）313（谷）350（峰）Εcm1%124.5144.048.6106.64.杂散光（1）用浓度为10g/L的碘化钠水溶液，1cm石英吸收池，蒸馏水作参比，于220nm波长处测量溶液的透光率。（2）用浓度为50g/L亚硝酸钠水溶液，1cm石英吸收池，蒸馏水作参比，于380nm波长处测量溶液的透光率。其透光率应符合下表规定（检查杂散光应在校正波长以后）试剂nmC（g/ml）λ（nm）T（%）NaI0.01220＜0.8%NaNO20.05380＜0.8%实验室的安全、管理、仪器设备维护（一）用电常识1.防止触电A不用潮湿的手触摸电器B电源裸露部分应有绝缘装置C所有电器的金属外壳都应保护接地D实验时，应先连接好电路后才能接通电源。实验结束后，应先切断电源再拆线路E修理或安装电器时，应先切断电源F不能用试电笔试高压电，使用高压电源应有专门的防护工具G如有人触电，应迅速切断电源，然后进行抢救2.触电常见原因及预防措施A缺乏电气安全知识B违章操作仪器设备等C设备不合格D仪器设备、电路系统维修不善E偶然因素预防措施A保护接地和保护接零B安全电压的使用C装设漏电保护器3.安全电压是指不致使人直接死亡或致残的电压。一般环境条件下允许持续接触的“安全特低电压”是24V。根据国标的规定，我国安全电压额定值的等级为42V、36V、24V、12V和6V。应根据作业场所、操作员条件、使用方式、供电方式、线路状况等因素选择。应满足的条件A标称电压不超过交流50V、直流120VB由安全隔离变压器供电C安全电压电路与供电电路及大地隔离4.防止短路A线路中各接点应牢固，电路元件两端接头不要互相接触，以防短路。B电线、电器不要被水淋湿或浸在导电液体中。5.电器仪表的安全使用电压：单位伏特符号V电流：单位安培符号A万用表有两种：机械表和数字表1、测电容：测电容主要是测其冲放电的好坏，