《分析化學(xué)》是研究物質(zhì)的組成、含量、結(jié)構(gòu)和形態(tài)等化學(xué)信息的分析方法及理論的一門科學(xué)。《分析化學(xué)》課程的主要任務(wù)是采用各種各樣的方法和手段，得到分析數(shù)據(jù)，鑒定物質(zhì)體系的化學(xué)組成、測定其中的有關(guān)成分的含量和確定體系中物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和形態(tài)，解決關(guān)于物質(zhì)體系構(gòu)成及其性質(zhì)的問題。學(xué)生通過本門課程的學(xué)習(xí)，全面、系統(tǒng)地掌握《分析化學(xué)》的基本理論、基本概念和基本計算，同時了解分析化學(xué)前沿領(lǐng)域的發(fā)展趨勢，了解分析化學(xué)新技術(shù)、新方法在藥學(xué)科學(xué)中的應(yīng)用和藥學(xué)科學(xué)的進(jìn)展對分析化學(xué)的要求。使學(xué)生初步具備分析問題和解決問題的能力。因而本門課程在藥學(xué)專門人才的培養(yǎng)中具有重要的地位和作用

 

       英文：chemical analysis，分析化學(xué)是大學(xué)本科的主干基礎(chǔ)課，包括“定量化學(xué)分析”理論課、實驗課和“儀器分析”理論課、實驗課。授課對象為化學(xué)類專業(yè)和生物、醫(yī)學(xué)、地學(xué)類專業(yè)的本科生。分析化學(xué)有很強的實用性，同時又有嚴(yán)密、系統(tǒng)的理論，是理論與實際密切結(jié)合的學(xué)科。學(xué)習(xí)分析化學(xué)有利于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和實事求是的作風(fēng)，使學(xué)生初步掌握科學(xué)研究的技能并初步具備科學(xué)研究的綜合素質(zhì)。分析化學(xué)涉及的內(nèi)容十分廣泛，發(fā)展非常迅速。在講授基本理論的同時，盡量穿插一些運用基礎(chǔ)理論解決實際問題的例子，包括藥物、環(huán)境、生物等各個領(lǐng)域中分析化學(xué)的新進(jìn)展，新成果。保持化學(xué)分析理論的系統(tǒng)性并不斷充實新內(nèi)容，保持儀器分析內(nèi)容的相對穩(wěn)定性并及時融進(jìn)新發(fā)展、新技術(shù)，將經(jīng)典分析化學(xué)與現(xiàn)代分析化學(xué)融合在一起。

　　利用物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的分析，稱為化學(xué)分析。化學(xué)分析歷史悠久，是分析化學(xué)的基礎(chǔ)，又稱為經(jīng)典分析。
　　根據(jù)其操作方法的不同，又可將其分為：
　　（1）滴定分析 根據(jù)滴定所消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度和體積以及被測物質(zhì)與標(biāo)準(zhǔn)溶液所進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)計量關(guān)系，求出被測物質(zhì)的含量，這種分析被稱為滴定分析。
　　（2）重量分析 根據(jù)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，選擇合適的化學(xué)反應(yīng)，將被測組分轉(zhuǎn)化為一種組成固定的沉淀或氣體形式，通過鈍化、干燥、灼燒或吸收劑的吸收等一系列的處理后，精確稱量，求出被測組分的含量，這種分析稱為重量分析。
　　根據(jù)其反應(yīng)類型的不同，又可將其分為：
　　（1）中和反應(yīng)分析法
　　（2）氧化還原反應(yīng)分析法
　　（3）沉淀反應(yīng)分析法
　　（4）絡(luò)合反應(yīng)分析法

       在19世紀(jì)無機化學(xué)知識逐漸系統(tǒng)化的時候,貝里采烏斯(JönsJakob Berzelius)分析天平的發(fā)明和使用,使測量得到的實驗數(shù)據(jù)更加接近真實值,這樣任何一個定律都有一個確鑿的事實證明.貝里采烏斯把測定原子量的很多新方法,新試劑,新儀器引用到分析化學(xué)中來,使定量分析精確度達(dá)到了一個新的高度.而后來人們都尊稱他為分析化學(xué)之父. 在定性分析方面,1829年德國化學(xué)家羅斯(Hoinrich Rose)編寫了一本《分析化學(xué)教程》，首次提出了系統(tǒng)定性分析方法.這與目前通用的分析方法已經(jīng)基本相同了.而到18世紀(jì)末,酸堿滴定的各種形式和原則也基本確定. 而對于分析化學(xué)的一個重要部分光譜分析,則是從牛頓開始的.牛頓從1666年開始研究光譜,并于1672年發(fā)表了他第一篇論文《光和色的新理論》。

　　從此,觀察和研究光譜的人也越來越多,觀測的技術(shù)也越來越高明.而在1825年英國物理學(xué)家包特(Talbot)制造了一種研究光譜的儀器,對堿金屬火焰進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)了元素有特征光譜的現(xiàn)象.后來德國科學(xué)家本生(Bunsen)與基爾霍夫(Kirchhoff)利用本生燈發(fā)現(xiàn)了元素銫和銣.光譜學(xué)作為分析化學(xué)的一個重要分支從此誕生. 進(jìn)入20世紀(jì)之后,隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的發(fā)展,新的分析方法--儀器分析產(chǎn)生了,包括吸光光度法,發(fā)射光度法,極譜分析法,放射分析法,紅外光譜,紫外可見光光譜,核磁共振等現(xiàn)代化分析方法.這些分析方法超越了經(jīng)典分析方法的局限,靈敏度可以達(dá)到很高的水平. 目前分析化學(xué)還處于第三次變革,這意味著分析化學(xué)不再局限于測定物質(zhì)的組成和含量,而還要對物質(zhì)的狀態(tài),結(jié)構(gòu),微區(qū),薄層和表面的組成與結(jié)構(gòu)以及化學(xué)行為和生物活性等到做出瞬時的追蹤,無損的和在線監(jiān)測等分析及過程控制.甚至是要求直接觀察原子或分子形態(tài)和排列.

 

 

原子吸收光譜儀是一種檢測元素種類的儀器。通過一些技術(shù)手段使被測樣品原子化，產(chǎn)生大量基態(tài)自由原子，從而吸收由空心陰極燈發(fā)射出的被測元素的特征譜線，通過特征譜線即可分析出元素的種類，完成測量過程。因原子吸收光譜儀的靈敏、準(zhǔn)確、簡便等特點，現(xiàn)已廣泛用于冶金、地質(zhì)、采礦、石油、輕工、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、衛(wèi)生、食品及環(huán)境監(jiān)測等方面的常量及微痕量元素分析。

原子吸收光譜儀原理圖

o        1.采用最新多核嵌入技術(shù)對儀器進(jìn)行全自動控制和數(shù)據(jù)處理，確保可靠性

2.高性能液晶顯示器，顯示參數(shù)及測量數(shù)據(jù)

3.自動調(diào)整負(fù)高雅，燈電流

4.自動轉(zhuǎn)換光譜帶寬，0.1、0.2、1.0、2.0nm(四檔可選)

5.自動控制波長掃描，自動尋峰，國際水平的全波段快速掃描定位，30秒內(nèi)完成

6.自動調(diào)零，可以扣除零點漂移對數(shù)據(jù)的影響

7.自動能量調(diào)節(jié)

8.全方位燃?xì)庑孤┍Ｗo(hù)預(yù)警裝置

9.可選最佳火焰高度及原子化器位置，選擇最佳分析條件

10.可調(diào)燃?xì)饬髁浚�選擇元素分析最佳燃助比

11.可選配氫化物發(fā)生器，石英富集器

12.品質(zhì)卓越的光學(xué)系統(tǒng)，光學(xué)系統(tǒng)懸浮設(shè)計，震動，環(huán)境溫度變化不影響儀器性能。

o        1、光學(xué)系統(tǒng)

波長范圍 190－900nm

單色器 消象差C－T型單色器

光譜帶寬 0.2、0.4 、1.0、2.0nm 四檔自動可選

波長精確度 優(yōu)于±0.25nm

波長重復(fù)性 0.15nm

基線漂移 0.004A/30min

檢測器 高靈敏度、寬光譜范圍光電倍增管

光譜帶寬0.2nm時分開錳雙線（279.5nm和279.8nm）且谷峰能量比< 20%

2、原子化系統(tǒng)

特征濃度( Cu ) 0.025ug/ml/1%

檢出限 ( Cu ) 0.006ug/ml

燃燒器 100mm金屬鈦燃燒器，空冷預(yù)混合型

精密度 RSD≤1%

噴霧器 高效玻璃、全塑、不銹鋼霧化器

霧化室 耐腐蝕材料霧化室

位置調(diào)節(jié) 火焰燃燒器最佳高度及前后位置可調(diào)，一分鐘完成火焰/氫化物換裝

安全保護(hù) 具多種自動安全保護(hù)功能，乙炔漏氣報警、關(guān)閉系統(tǒng)

3、分析方法

測量方法 空氣－乙炔火焰法，氫化物發(fā)生器原子吸收法，富氧－空氣乙炔火焰法

濃度計算方式 標(biāo)準(zhǔn)曲線法（1～3次曲線），自動擬合，標(biāo)準(zhǔn)加入法

重復(fù)測量次數(shù) 1～20次，計算平均值，自動給出標(biāo)準(zhǔn)偏差和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差

結(jié)果打印 參數(shù)打印，數(shù)據(jù)結(jié)果打印，圖形打印，匯總報告

軟件環(huán)境 Windows 98/2000/XP

4、基本從參數(shù)

AC 220V/50Hz

功率 150W

重量 70kg

體積 1000mm（長）×350mm（寬）×390mm（高）

工作環(huán)境溫度 10～35℃

工作環(huán)境濕度 ≤80%

 將復(fù)色光分解為光譜，并進(jìn)行記錄的精密光學(xué)儀器。在可見光和紫外光區(qū)域，過去常用照相法記錄光譜，故也稱攝譜儀。在紅外區(qū)域，一般用光敏或熱敏元件逐點記錄，故有紅外分光計的名稱。現(xiàn)在在各個波段均采用光電接收和記錄的方法，比較直接、靈敏，稱為“光電記錄光譜儀”。為了得到更多的光譜線，可以把被分析物質(zhì)放在等離子體火焰中激發(fā)，在光譜儀中除采用光電接收方法外，還配有專用計算機，計算物質(zhì)中各元素含量。可以在數(shù)秒種內(nèi)從顯示器的熒光屏讀出結(jié)果。這種儀器稱為“等離子體光電直讀光譜儀”簡稱ICP光譜儀。
    ICP光譜儀是當(dāng)前光譜分析中最迅速最靈敏的一種儀器。光譜儀是上述各種儀器的總稱。雖然各種光譜儀的形式各異，但均有三大主要部分：一是激光光譜的光源；二是光譜儀系統(tǒng)，使不同波長的光聚焦在儀器上的特定位置。三是用置于焦點上的探測器來量光的強度。近代的光譜儀大都采用微型計算機處理實驗結(jié)果。
     ICP光譜法是上世紀(jì)60年代提出、70年代迅速發(fā)展起來的一種分析方法，它的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用是與其克服了經(jīng)典光源和原子化器的局限性分不開的，與經(jīng)典光譜法相比它具有如下優(yōu)點：
1. 因為ICP光源具有良好的原子化、激發(fā)和電離能力，所以它具有很好的檢出限。對于多數(shù)元素，其檢出限一般為0.1～100ng/L。
2. 因為ICP光源具有良好的穩(wěn)定性，所以它具有很好的精密度，當(dāng)分析物含量不是很低即明顯高于檢出限時，其RSD一般可在1%以下，好時可在0.5%以下。
3. 因為ICP發(fā)射光譜法受樣品基體的影響很小，所以參比樣品無須進(jìn)行嚴(yán)格的基體匹配，同時在一般情況下亦可不用內(nèi)標(biāo)，也不必采用添加劑，因此它具有良好的準(zhǔn)確度。這是ICP光譜法最主要的優(yōu)點之一。
4. ICP發(fā)射光譜法的分析校正曲線具有很寬的線性范圍，在一般場合為5個數(shù)量級，好時可達(dá)6個數(shù)量級。
5. ICP發(fā)射光譜法具有同時或順序多元素測定能力，特別是固體成像檢測器的開發(fā)和使用及全譜直讀光譜儀的商品化更增強了它的多元素同時分析的能力。
6. 由于ICP發(fā)射光譜法在一般情況下無須進(jìn)行基體匹配且分析校正曲線具有很寬的線性范圍，所以它操作簡便易于掌握，特別是對于液體樣品的分析。
      ICP發(fā)射光譜法除具有上述主要優(yōu)點外目前尚有一些局限性，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
1. 對于固體樣品一般需預(yù)先轉(zhuǎn)化為溶液，而這一過程往往使檢出限變壞。
2. 因為工作時需要消耗大量Ar氣，所以運轉(zhuǎn)費用高。
3. 因目前的儀器價格尚比較高，所以前期投入比較大。
4. ICP 發(fā)射光譜法如果不與其他技術(shù)聯(lián)用，它測出的只是樣品中元素的總量，不能進(jìn)行價態(tài)分析

 

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀原理

2011-09-21

1、ICP-AES分析性能特點
等離子體（Plasma）在近代物理學(xué)中是一個很普通的概念，是一種在一定程度上被電離（電離度大于0.1%）的氣體，其中電子和陽離子的濃度處于平衡狀態(tài)，宏觀上呈電中性的物質(zhì)。

電感耦合等離子體（ICP）是由高頻電流經(jīng)感應(yīng)線圈產(chǎn)生高頻電磁場，使工作氣體形成等離子體，并呈現(xiàn)火焰狀放電（等離子體焰炬），達(dá)到10000K的高溫，是一個具有良好的蒸發(fā)－原子化－激發(fā)－電離性能的光譜光源。而且由于這種等離子體焰炬呈環(huán)狀結(jié)構(gòu)，有利于從等離子體中心通道進(jìn)樣并維持火焰的穩(wěn)定；較低的載氣流速（低于1L/min）便可穿透ICP，使樣品在中心通道停留時間達(dá)2～3ms，可完全蒸發(fā)、原子化；ICP環(huán)狀結(jié)構(gòu)的中心通道的高溫，高于任何火焰或電弧火花的溫度，是原子、離子的最佳激發(fā)溫度，分析物在中心通道內(nèi)被間接加熱，對ICP放電性質(zhì)影響小；ICP光源又是一種光薄的光源，自吸現(xiàn)象小，且系無電極放電，無電極沾污。這些特點使ICP光源具有優(yōu)異的分析性能，符合于一個理想分析方法的要求。
一個理想的分析方法，應(yīng)該是：可以多組分同時測定；測定范要圍寬（低含量與高含量成分能同測定）；具有高的靈敏度和好的精確度；可以適用于不同狀態(tài)的樣品的分析；操作要簡便與易于掌握。ICP-AES分析方法便具有這些優(yōu)異的分析特性：
⑴ ICP-AES法首先是一種發(fā)射光譜分析方法，可以多元素同時測定。
發(fā)射光譜分析方法只要將待測原子處于激發(fā)狀態(tài)，便可同時發(fā)射出各自特征譜線同時進(jìn)行測定。ICP-AES儀器，不論是多道直讀還是單道掃描儀器，均可以在同一試樣溶液中同時測定大量元素（30～50個，甚至更多）。已有文獻(xiàn)報導(dǎo)的分析元素可達(dá)78個[4]，即除He、Ne、Ar、Kr、Xe惰性氣體外，自然界存在的所有元素，都已有用ICP-AES法測定的報告。當(dāng)然實際應(yīng)用上，并非所有元素都能方便地使用ICP-AES法進(jìn)行測定，仍有些元素用ICP-AES法測定，不如采用其它分析方法更為有效。盡管如此，ICP-AES法仍是元素分析最為有效的方法。
⑵ ICP光源是一種光薄的光源，自吸現(xiàn)象小，所以ICP-AES法校正曲線的線性范圍可達(dá)5~6個數(shù)量級,有的儀器甚至可以達(dá)到7～8個數(shù)量級，即可以同時測定0.00n%～n0%的含量。在大多數(shù)情況下，元素濃度與測量信號呈簡單的線性。既可測低濃度成分（低于mg/L），又可同時測高濃度成分（幾百或數(shù)千mg/L）。是充分發(fā)揮ICP-AES多元素同時測定能力的一個非常有價值的分析特性。
⑶ ICP-AES法具有較高的蒸發(fā)、原子化和激發(fā)能力，且系無電極放電，無電極沾污。由于等離子體光源的異常高溫（炎炬高達(dá)1萬度，樣品區(qū)也在6000℃以上），可以避免一般分析方法的化學(xué)干擾、基體干擾，與其它光譜分析方法相比，干擾水平比較低。等離子體焰炬比一般化學(xué)火焰具有更高的溫度，能使一般化學(xué)火焰難以激發(fā)的元素原子化、激發(fā)，所以有利于難激發(fā)元素的測定。并且在Ar氣氛中不易生成難熔的金屬氧化物，從而使基體效應(yīng)和共存元素的影響變得不明顯。很多可直接測定，使分析操作變得簡單，實用。
⑷ ICP-AES法具有溶液進(jìn)樣分析方法的穩(wěn)定性和測量精度，其分析精度可與濕式化學(xué)法相比。且檢出限非常好，很多元素的檢出限低于1mg/L，如表1所列。現(xiàn)代的ICP-AES儀器，其測定精度RSD可在1%以下，有的儀器短期精度在0.4%RSD。同時ICP溶液分析方法可以采用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行校正，具有可溯源性，已經(jīng)被很多標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的定值所采用，被ISO列為標(biāo)準(zhǔn)分析方法。
⑸ ICP-AES法采用相應(yīng)的進(jìn)樣技術(shù)可以對固、液、氣態(tài)樣品直接進(jìn)行分析。
當(dāng)今ICP-AES儀器的發(fā)展趨勢是精確、簡捷、易用，且具有極高的分析速度。更加注重實際工作的需求及效率，使用者無需在儀器的調(diào)整上耗費時間和精力，從而能夠把更多的精力放在分析測定工作上，使ICP成為一個易操作、通用性的實用工具。而且儀器更具多樣化的適配能力，可根據(jù)實際工作需要選擇不同的配置，例如在同一臺儀器上可實現(xiàn)垂直觀測、水平觀測、雙向觀測，全波段覆蓋、分段掃描，無機、有機樣品、油樣分析，自動進(jìn)樣器、超聲霧化器、氫化物發(fā)生器、流動注射進(jìn)樣、固體進(jìn)樣等多種配置形式，并可根據(jù)需求隨時升級，真正做到了一機多能，高效易用。新型的ICP商品儀器，綜合了前幾代儀器的優(yōu)點，對儀器的結(jié)構(gòu)、控制和軟件功能等方面進(jìn)行調(diào)整、推出新一代的ICP儀器。由于高集成固體檢測器的普遍使用，高配置計算機的引入，使儀器在結(jié)構(gòu)上更加緊湊、功能更加完善，并在控制的可靠性、數(shù)據(jù)通用性上都有了質(zhì)的飛躍。
2、ICP-AES分析的進(jìn)樣技術(shù)
ICP-AES法可以對固、液、氣態(tài)樣品直接進(jìn)行分析。進(jìn)樣技術(shù)有液體霧化進(jìn)樣、氣體直接進(jìn)樣、固體超微粒氣溶膠進(jìn)樣。
對于液體樣品分析的優(yōu)越性是明顯的，對于固體樣品的分析，所需樣品前處理也很少，只需將樣品加以溶解制成一定濃度的溶液即可。通過溶解制成溶液再行分析，不僅可以消除樣品結(jié)構(gòu)干擾和非均勻性，同時也有利于標(biāo)準(zhǔn)樣品的制備。分析速度快：多道儀器可同時測定30～50個元素，單道掃描儀器10分鐘內(nèi)也可測定15個以上元素。而且已可實現(xiàn)全譜自動測定。可測定的元素之多，大概比任何類似的分析方法都要多，可以肯定目前還沒有一種同時分析方法可以與之相匹敵。
   ICP-AES法的應(yīng)用中，儀器的操作使用要簡單得多，而樣品的預(yù)處理卻是十分重要和關(guān)鍵。
表1.1   各元素ICP-AES分析法的檢出限（L.D. mg∕L）

分析元素	Ag	Al	As	Au	B	Ba	Be	Bi	Ca	Cd	Ce	Co	Cr	Cu	Dy	Er	Eu
L.D.-80*1	6.6	22	50	16	4.5	1.2	0.25	21	0.18	2.4	50	5.0	4.0	2.3	10	9.4	2.5
L.D.-99*2	0.3	0.2	0.9	0.6	0.3	0.04	0.05	2.6	0.02	0.09	2.0	0.2	0.2	0.2	1.0	0.7	0.2
分析元素	Fe	Ga	Gd	Ge	Hf	Hg	Ho	In	Ir	K	La	Li	Lu	Mg	Mn	Mo	Na
L.D.-80*1	1.7	21	14	17	11	25	5.4	59	25	60	9.4	1.8	0.94	0.14	1.3	7.4	29
L.D.-99*2	0.2	4	0.9	6.0	3.3	0.5	0.4	9	5	0.2	1	0.2	0.2	0.01	0.04	0.2	0.5
分析元素	Nb	Nd	Ni	Os	P	Pb	Pd	Pr	Pt	Re	Rh	Ru	S	Sb	Sc	Se	Si
L.D.-80*1	39	47	9.4	0.34	73	40	40	36	28	57	40	28	-	17	-	70	9
L.D.-99*2	5	2	0.3	0.13	1.5	1.5	3	2	4.7	3.3	5	6	9	2.0	0.09	1.5	1.5
分析元素	Sm	Sn	Sr	Ta	Tb	Te	Th	Ti	Tl	Tm	U	V	W	Y	Yb	Zn	Zr
L.D.-80*1	40	25	0.4	24	22	39	61	3.5	39	4.9	240	4.6	28	3.2	1.7	1.7	6.6
L.D.-99*2