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仪器分析 课件ppt
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保障人类健康
仪器分析在保障人类健康方面具有重 要意义，如环境监测、食品药品安全 检测等。
仪器分析的发展历程
早期仪器分析
早期的仪器分析方法比较简单， 如比重法、折光法等。
20世纪发展
20世纪是仪器分析发展的重要时 期，随着科技的不断进步，新的 仪器分析方法不断涌现，如光谱
法、色谱法等。
现代仪器分析
现代仪器分析已经进入了一个全 新的时代，各种高灵敏度、高分 辨率、高自动化程度的仪器不断 涌现，为科学研究和技术创新提
工业生产控制
总结词
仪器分析在工业生产控制中是重要的工具，能够监测 和控制生产过程中的各种参数。
详细描述
仪器分析通过实时监测和控制工业生产过程中的温度、 压力、流量、浓度等参数，确保生产过程的稳定性和产 品质量，提高生产效率和降低能耗。
05
仪器分析的挑战与未来发展
Chapter
提高仪器分析的灵敏度与准确性
结合纳米技术、生物技术、信 息技术等新兴领域，开发新型 仪器分析工具。
探索微型化、便携式仪器分析 设备，满足现场快速检测的需 求。
实现仪器分析的自动化与智能化
通过自动化技术实现仪器分析流 程的连续性与高效性，降低人为
误差和提高分析效率。
利用人工智能和机器学习算法对 仪器分析数据进行处理、建模和 预测，提高分析的智能化水平。
气相色谱法
总结词
基于不同物质在固定相和流动相之间的分配 系数差异而建立的分析方法。
详细描述
气相色谱法是利用不同物质在固定相和流动 相之间的分配系数差异进行分析的方法，通 过分离和检测混合物中的各组分来测定各组 分的含量。该方法具有分离效果好、分析速 度快、应用范围广等优点。
仪器分析第2章电化学分析法
H g 2 C l2 8 C 0 H g H g C l2
2019/9/7
3）第三类电极──金属与两种具有共同阴离子的 难溶盐或难溶解的络离子组成的电极(汞电极）
Ag |Ag2C2O4，CaC2O4，Ca2+
E——lg[Ca2+]
Ag2C2O4+2e
2Ag+ C2O42- 即用银电极指示钙离子的浓度
2019/9/7
（4）零类电极—采用惰性导电材料作为电极，能 指示同时存在于溶液中的氧化态和还原态活度的 比值，也能用于一些有气体参与的电极反应。本 身不参与反应，仅作为电子传递的场所。
Fe3+，Fe2+|Pt
H+|H2，Pt
还有一种常见的指示电极：膜电极
2019/9/7
离子选择性电极又称膜电极。
2019/9/7
银-氯化银电极：
银丝镀上一层AgCl沉淀,浸在一定浓度 的KCl溶液中即构成了银-氯化银电极。
电极反应：AgCl + e- == Ag + Cl-
半电池符号：Ag，AgCl（固）KCl 电极电位（25℃）： EAgCl/Ag = EAgCl/Ag - 0.059lgaCl-
表 银-氯化银电极的电极电位（25℃）
2019/9/7
原电池
阳极：发生 氧化反应的 电极（负极） 阴极：发生 还原反应的 电极（正极）
阳极≠正极 阴极≠负极 电极电位较 正的为正极
2019/9/7
电解电池
阳极：发生氧 化反应的电极 （正极）； 阴极：发生还 原反应的电极 （负极）； 阳极=正极 阴极=负极
2019/9/7
电池的表达式
Zn+ Cu2+＝ Cu+ Zn2+
2019/9/7
3）第三类电极──金属与两种具有共同阴离子的 难溶盐或难溶解的络离子组成的电极(汞电极）
Ag |Ag2C2O4，CaC2O4，Ca2+
E——lg[Ca2+]
Ag2C2O4+2e
2Ag+ C2O42- 即用银电极指示钙离子的浓度
2019/9/7
（4）零类电极—采用惰性导电材料作为电极，能 指示同时存在于溶液中的氧化态和还原态活度的 比值，也能用于一些有气体参与的电极反应。本 身不参与反应，仅作为电子传递的场所。
Fe3+，Fe2+|Pt
H+|H2，Pt
还有一种常见的指示电极：膜电极
2019/9/7
离子选择性电极又称膜电极。
2019/9/7
银-氯化银电极：
银丝镀上一层AgCl沉淀,浸在一定浓度 的KCl溶液中即构成了银-氯化银电极。
电极反应：AgCl + e- == Ag + Cl-
半电池符号：Ag，AgCl（固）KCl 电极电位（25℃）： EAgCl/Ag = EAgCl/Ag - 0.059lgaCl-
表 银-氯化银电极的电极电位（25℃）
2019/9/7
原电池
阳极：发生 氧化反应的 电极（负极） 阴极：发生 还原反应的 电极（正极）
阳极≠正极 阴极≠负极 电极电位较 正的为正极
2019/9/7
电解电池
阳极：发生氧 化反应的电极 （正极）； 阴极：发生还 原反应的电极 （负极）； 阳极=正极 阴极=负极
2019/9/7
电池的表达式
Zn+ Cu2+＝ Cu+ Zn2+
《临床检验仪器》电化学分析技术和临床相关仪器 ppt课件
二、电化学分析法
（Electrochemical analysis）
电化学分析法是建立在溶液电化学性 质基础上的一类分析方法。 测 定 物理量
电位 电流 确定 电导 电量
参与反应的化 学物质的量
电位分析法
§7-2
电化学分析原理
一、pH值测定原理 1. pH玻璃膜电极
（glass membrane electrode）
第七章
电化学分析技术和临床相关仪器
§7-1 §7-2 §7-3
概述 电化学分析原理 电解质分析仪
§7-4
血气分析仪
§7-1 概
一、电化学临床分析仪器
述
电化学临床分析仪器
是利用电化学分析技术而
设计的临床分析仪器。
电解质分析仪 分类
（electrolyte chemistry analyzers）
血气分析仪
§7-3
电解质分析仪
电解质分析仪（electrolyte analyzer） ： 采用离子选择性电极（ISE）测量溶
液中离子浓度的仪器 。
测定指标： 生物样品中的K+、 Na+、Cl-、Ca2+、Li+、 pH值等。
优点： 具有设备简单、操作方便、灵敏度和 选择性好、成本低、快速、准确、微量、 不破坏被测试样和不用进行复杂的预处理 等优点。 如 Nova 电解质/化 学分析仪： Na+、K+、Cl-、Ca2+、 Mg2+、Li+、TCO2、TCa、 Glu、BUN、Hct、pH、 Creat。
离子选择电极的构造
离子选择性电极的电极电位表示为：
2.303RT E k ln C f ISE x x nF
仪器分析-电化学分析
1
电位法是一种基于测量电极电 位变化的电化学分析方法。
02
电位法可以用于研究电极反应 的动力学参数和电极反应机理 ，还可以用于电化学合成和电 化学传感器等领域。
03
电位法具有操作简便、灵敏度 高、选择性好等优点，因此在 电化学分析中得到了广泛应用 。
电解法
电解法是一种通过电解溶液来分离和富集金属的方法。
3
极谱法具有操作简便、灵敏度高、选择性好等优 点，因此在电化学分析中得到了广泛应用。
电导法
01
电导法是一种基于测量溶液电导率变化的电化学分析方法。
02
电导法可以用于研究离子在电极表面的吸附和脱附过程，以及
离子在溶液中的迁移和扩散过程。
电导法具有操作简便、灵敏度高、选择性好等优点，因此在电
03
化学分析中得到了广泛应用。
通过开发便携式电化学分析设备，实 现个性化医疗和健康监测，为人们的 日常生活带来更多便利。
THANKS
感谢观看
展望
新材料的应用
新型电极材料和修饰剂的开发将为电 化学分析带来更多可能性，拓展其应 用领域。
与其他技术的联用
结合色谱、质谱等其他分析技术，实 现复杂样品中目标组分的分离与鉴定。
实时监测与原位分析
利用微型化仪器和传感器，实现实时 监测和原位分析，为环境、生物和医 学等领域提供有力支持。
个性化医疗与健康监测
干扰问题
在复杂样品中，电化学分析容易受到多种物质的干扰，导致检测结果 不准确。
局限性
某些电化学反应仅适用于特定类型的目标物质，对于其他物质可能不 适用，这限制了电化学分析的应用范围。
05
电化学分析的发展趋势与展望
发展趋势
智能化与自动化
电位法是一种基于测量电极电 位变化的电化学分析方法。
02
电位法可以用于研究电极反应 的动力学参数和电极反应机理 ，还可以用于电化学合成和电 化学传感器等领域。
03
电位法具有操作简便、灵敏度 高、选择性好等优点，因此在 电化学分析中得到了广泛应用 。
电解法
电解法是一种通过电解溶液来分离和富集金属的方法。
3
极谱法具有操作简便、灵敏度高、选择性好等优 点，因此在电化学分析中得到了广泛应用。
电导法
01
电导法是一种基于测量溶液电导率变化的电化学分析方法。
02
电导法可以用于研究离子在电极表面的吸附和脱附过程，以及
离子在溶液中的迁移和扩散过程。
电导法具有操作简便、灵敏度高、选择性好等优点，因此在电
03
化学分析中得到了广泛应用。
通过开发便携式电化学分析设备，实 现个性化医疗和健康监测，为人们的 日常生活带来更多便利。
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展望
新材料的应用
新型电极材料和修饰剂的开发将为电 化学分析带来更多可能性，拓展其应 用领域。
与其他技术的联用
结合色谱、质谱等其他分析技术，实 现复杂样品中目标组分的分离与鉴定。
实时监测与原位分析
利用微型化仪器和传感器，实现实时 监测和原位分析，为环境、生物和医 学等领域提供有力支持。
个性化医疗与健康监测
干扰问题
在复杂样品中，电化学分析容易受到多种物质的干扰，导致检测结果 不准确。
局限性
某些电化学反应仅适用于特定类型的目标物质，对于其他物质可能不 适用，这限制了电化学分析的应用范围。
05
电化学分析的发展趋势与展望
发展趋势
智能化与自动化
《仪器分析》PPT课件
紫外、可见、红外吸收光谱的 特点和区别
紫外吸收光谱：紫外线波长短、光子能量大（6.2~3.1ev)、能引起分子外层 价电子的跃迁（伴随振转）-----电子光谱，形状简单，具有不饱和结构（共轭 ）分子，其价电子跃迁所需能量与紫外线光子能量相当，故UV主要研究不饱和化 合物、应用范围窄，表示方法不同（A~波长）。
第二讲 可见紫外分光光度法
定义：以可见紫外吸收光谱建立的定性、定量分析方法。 可见紫外区：200nm~760nm 方法特点：（1）灵敏度高（ppm)
(2) 准确度高（相对误差0.5~0.2%） 适于微量组分测定
(3）应用广泛（定性、定量、结构） 为四大光谱之一。
（4）操作简便、快速、实验成本低。
基本概念
原子吸收光谱法（基于被测元素基态原子在蒸气状态下对特征电磁辐射的吸收 而 进 行 元 素 定 量 分 析 的 方 法 ---- 金 属 元 素 ）
核磁共振波谱法（在外磁场作用下，用10—100m无线电波照射分子，可引起 分子中某种核的能级跃迁，使原子核从低能级跃迁到高能级，即核磁共振，且在 某些特定磁场强度处产生强弱不同的吸收信号。以吸收信号频率对信号强度作图 ---NMR波谱图--- NMR 法）
基本概念
第一讲 光谱分析概论
光学分析：以电磁辐射或以物质发射的电磁辐射与物质间的相 互作用建立的仪器 分析方法，统称为光学分析。分为一般光学分析（折光、旋光、浊度分析等）和光谱 分析
光谱分析：以物质光谱建立的定性、定量及结构分析的方法。
光谱：当物质与辐射能相互作用时，物质内部发生能级跃迁，记录由能级跃迁所产 生的辐射能发射或吸收强度随波长的变化，得到的谱图称为光谱。
基态：物质分子处于能量低且稳定的状态。 激发态：物质分子接受了外来辐射能，内部能级由原来低能级跃迁到较高能级，
仪器分析第2章电化学分析法
E膜＝E道，外 E扩，外－E扩，内－E道，内
＝（k1
RT nF
ln
a1 a1'
)
(k 2
RT nF
ln
a2 a2'
)
RT ln a1 nF a2
RT K nF ln a1
离子选择性电极的作用原理
对于离子选择性电极（ISE),电极内部 还有一参比电极：
EISE
E内参比
E膜＝K’
[ Ag ]2 K SP,Ag2C2O4 K SP,Ag2C2O4 [Ca 2 ]
[C2O4 2 ]
K SP,CaC2O4
E
E Ag
/ Ag
RT F ln a Ag
E Ag / Ag
0.059 lg[ Ag ]2 2
E Ag / Ag
0.059 lg 2
Zn |Zn2+(0.1mol/L ) | Cu2+(1mol/L) | Cu
用盐桥后 Zn |Zn2+(0.1mol/L ) || Cu2+(1mol/L) | Cu
|表示由电势差产生。用于两相界面不相混的两种溶液 之间。
左边：氧化反应，负极
右边：还原反应，正极
||用盐桥连接，消除液接电位。
溶液位于两电极之间。
Pt|H2(101 325 Pa ),H+(1mol/L)||Ag2+(1mol/L)|Ag
Pt，气体或均相反应，惰性材料作为电极，交换电子的场所。 H2,25℃ 下的压强。
02:09:03
电池电动势
E电池＝E右－E左 Zn |Zn2+(0.1mol/L ) || Cu2+(1mol/L) | Cu
《临床检验仪器》电化学分析技术和临床相关仪器 ppt课件
一、电解质分析仪的分类
（一）按自动化程度分类
半自动电解质分析仪 全自动电解质分析仪 （二）按工作方式分类 湿式电解质分析仪 – 临床上常用
干式电解质分析仪
（三）常见电解质分析的仪器分类 电解质分析仪 — 只进行单独的电解质分
析 ，分析血清、血浆、
全血和稀释尿液标本 。
血气分析仪 — 含H+、Na+、K+、Ca2+、Cl等电解质分析，既可以做 急诊化验又可批量分析。
第七章
电化学分析技术和临床相关仪器
§7-1 §7-2 §7-3
概述 电化学分析原理 电解质分析仪
§7-4
血气分析仪
§7-1 概
一、电化学临床分析仪器
述
电化学临床分析仪器
是利用电化学分析技术而
设计的临床分析仪器。
电解质分析仪 分类
（electrolyte chemistry analyzers）
血气分析仪
外加直流电压 < 0.4V
进入电极内O2 不反应
0.4V~0.8V
在铂阴极表面被还原
在测定时，O2在铂阴极表面发生的 反应如下： O2 + 2 H2O → H2O2
H2O2 + 2 e- → 2 OH-
当阴极表面附近的氧被消耗后，阴极 表面氧气分压：
PO2= 0.00 kPa/mmHg
样品中的氧将通过渗透膜向阴极发生 浓度扩散。 当氧浓度扩散梯度相对稳定时，就产 生一个稳定的电解电流，称之为极限扩散 电流 I0 。
自动生化分析仪 — 含电解质分析。
二、电解质分析仪的结构 （一）湿式电解质分析仪 基本组成
离子选择性电极 参比电极 分析箱 测量电路 控制电路 驱动电机 显示器
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ni：被测离子i的电荷，nj：干扰离子j的电荷
选择性系数Ｋｉ／ｊ的意义
在其它条件相同时，提供相同电位的欲测离 子活度αi和干扰离子活度αj的比值
选择性系数愈小，j离子对i离子的干扰愈小
估量某种干扰离子对测定造成的误差
36
相 对 误 差
K (α) i,j
α .精品课件.
ni /nj j
i
100%
47
.精品课件.
(4) 敏化电极
气敏电极
是一种基于界面化学反应 的敏化电极，由离子选择 性电极与参比电极置于内 充有电解质溶液的管中组 成的复合电极。
氨电极
NH
4
OH
NH 3
H 2O
48
pH变化→膜电.精位品课件的. 产生→与铵离子浓度相关
酶电极
也是一种基于界面化学反应的敏化电 极，酶在界面反应中起催化作用，而 催化反应的产物是一种能被离子选择 性电极所响应的物质。
9
.精品课件.
10
.精品课件.
原电池
发生氧化反应的电极称为阳极（负极） 发生还原反应的电极称为阴极（正极）
电解电池
发生氧化反应的电极称为阳极（正极） 发生还原反应的电极称为阴极（负极）
电子流出为负极，电子流入为正极
11
.精品课件.
化学电池可用图解法表示：
Zn︱ZnSO4(0.1mol/L)‖CuSO4(0.1mol/L)︱Cu
如何得到K’?
pH标
E标 K' 0.059
用标准溶液测定
pH试
pH标
E E标 2.303RT /
F
定位旋钮、斜率旋钮和温度旋钮的作用！
31
.精品课件.
32
.精品课件.
复合pH电极
33
.精品课件.
pH值的测量误差
pH < 1，pH > pH实→正误差→酸差
H+活度下降
原 If
因
以Na+为主的一价阳离子参与响应
例题：离子选择性电极的选择性
1. 在含有Cl-和Br-的溶液中测定Cl-,
K Cl-/Br-=10-3 ， Cl-=10-3mol/L ，Br-=10-2 mol/L, 问Br-引起多大的测量误差?
2. 用Na+离子选择性电极测Na+ ，已知
K Na+/Ca2+=5×10-4，欲测1.0×10-4 mol/L Na+， 问Ca 2+的浓度如何控制才可使其造成的误差
在5%以内。
37
.精品课件.
1.解
E%
K i,j
(α j )ni/nj αi
100%
10-3
10-2 10-3
100%
1%
2.解
38
αj
E%
αi Ki,j
n j /ni
Hale Waihona Puke 0.051.0 10- 4 5 10- 4
2/1
1.0 104
mol/L
.精品课件.
2. 离子选择性电极的种类
晶体膜电极 均相膜电极
5
.精品课件.
3. 电化学分析法的特点
易实现自动化和连续化
易实现小型化
价格便宜
成分分析和电化学性质研究
化学平衡常数测定
化学反应机理研究
化学工业生产流程中的监测与自动控制
环境监测
生物、药物分析
活体分析和监测
6
.精品课件.
二、 电化学分析基本概念
1. 化学电池：
化学能与电能互相转换的装置
20
.精品课件.
一、电位分析简介
1. 装置示意图
将指示电极和参比电极 一起插入待测溶液中， 组成一个原电池，在零 电流条件下测定两电极 间的电位差（即所构成 的原电池的电动势）。
电位测量示意图
21
.精品课件.
2. 零电流概念及其实现
使电极上的氧化还原反应以极慢的速度 进行，减少浓差极化现象，测量的电位 值将更正确的反映电极电位。
原电池：自发地将化学能转变成电能的装 置
电解池：由外电源提供电能，使电流通过 电极，在电极上发生电极反应的装置。
7
.精品课件.
8
.精品课件.
当电池工作时，电流必须在电池内部和 外部流通，构成回路。电流是电荷的流 动，外部电路是金属导体，移动的是带 负电荷的电子。电池内部是电解质溶液， 移动的是分别带正、负电荷的离子。为 使电流能在整个回路中通过，必须在两 个电极的金属／溶液界面处发生有电子 跃迁的电极反应，即离子从电极上取得 电子，或将电子交给电极。
（1）参比电极（reference electrode）
在恒温恒压条件下，电极电位不随溶 液中被测离子活度的变化而变化，具有 基本恒定的数值的电极。如
氢电极：基准，电位值为零 甘汞电极 Ag/AgCl电极
14
.精品课件.
甘汞电极
金属汞+甘汞+氯化钾溶液
电极表达式： Hg | Hg2Cl2 (s), KCl 电极反应：Hg2Cl2 +2e → 2Hg + 2Cl-
电分析化学法
Electroanalytical methods
1
.精品课件.
第一章 电分析化学引论 Introduction
2
.精品课件.
一、概述
问题
什么是电分析化学法？它能给我们带来 什么信息？
电化学分析法的分类？ 和其他分析方法相比，这一方法有什么
特点？
3
.精品课件.
1. 什么是电分析化学法？
阳极（-）
阴极（+）
12
.精品课件.
2. 电极反应、电极电位及能斯特方程
电极反应：Ox + ne- = Red 电极电位及能斯特方程：
o RT ln O nF R
电动势：
( ) 右 左
Walther Nernst 1864-1941
13
.精品课件.
3. 电极的种类（根据电极的作用 分类）
(-) Ag,AgCl(s)︱NaCl 和NaF 混合溶液︱ LaF3膜︱试液(aF- ) ‖KCl(饱和),Hg2Cl2︱Hg (+)
EM
K
-
2.303RT F
lgF
干扰情况： 1. 高pH时：La水解，生成La(OH)3，释放出F-，正干扰 2. 低pH时：溶液中的F-生成HF或HF2-，负干扰
41
.精品课件.
被测离 玻璃组成（摩尔比） 子
近似选择性系数
Li+
15Li2O-25Al2O3-60SiO2
KLi+,Na+=0.3, KLi+, K+<10-3
Na+
11Na2O-18Al2O3-71SiO2
KNa+,K+=3.610-4 (pH=11)
KNa+,K+=3.310-4 (pH=7)
例子：测F-过程所使用的TISAB典型组成
1mol/LNaCl ： 使 溶 液 保 持 较 大 稳 定 的 离 子 强 度 0.25mol/LHAc和0.75mol/LNaAc：控制pH在5左右 0.001mol/L柠檬酸钠：掩蔽Fe3+、Al3+等干扰离子
H3O
24
.精品课件.
25
.精品课件.
Ag+AgCl
内部参比 a内
干玻璃
水化层
外部试液 a外
26
.精品课件.
膜电位及其表达式
E试 k1 RT ln aH , 试
F
aH `, 试
E内 k 2 RT ln aH , 内
F
aH ` , 内
膜电位的表达式
EM
E试 E内
RT ln F
aH , 试 aH , 内
利用物质的电学及电化学性质来进行分 析的方法
通过将测定对象构成化学电池的一部分 来实现
测量电池的电化学参数如电位、电流、 电导、电量等
得到物质的种类及含量信息或物质的电 化学性质
4
.精品课件.
2. 电化学分析的分类
按电化学参数分：
电导、电位*、伏安*、库仑*
按工作原理（方式）：
直接法* 、滴定法* 、电重量法
根据组成膜材料的活性物质不同，分为 带电荷的载体电极和中性载体电极两类
钙离子选择性电极是这类电极的重要例 子
43
.精品课件.
RM R M
K k lg M ,试
44
.精品课件.
（3）晶体膜电极
敏感膜：难溶盐加压或拉制成的单晶、 多晶或混晶。对形成难溶盐的阳离子或 阴离子产生响应。
氟离子选择性电极是目前最成功的单晶 膜电极
pH > 12, pH < pH实→负误差→碱(钠)差
34
.精品课件.
三、离子选择性电极
1．电极选择性系数
H+离子选择电极对Na+的响应
EM
K
2.303RT F
lg(H
K ) Na H ,Na
35
.精品课件.
膜电位表达的通式
EM
K
2.303 RT ni F
lg(i
Ki, j ( j )ni / n j )
18
.精品课件.
（3）工作电极
工作电极是指在测试过程中可引起试液 中待测组分浓度明显变化的电极，（伏 安、库仑）如玻碳电极、Pt电极等
（4）辅助电极或对电极 辅助电极(对电极)与工作电极形成通路， 它只提供电子传递的场所。如Pt电极、 玻碳电极等 。
19
.精品课件.
第二章 电位分析法 Potentiometry