儀器分析及實驗室的安全、

管理、儀器設備維護2013-03一、儀器分析法1.概述儀器分析法是以測定物質的物理性質為基礎的分析方法。主要利用物質的相互作用時產生的各種實驗現象，通過儀器分析直接或間接地表征物質的各種特性（物理的、化學的、生化的性質等）的實驗現象，通過探頭或感應器、放大器、分析轉化器等轉變成人可直接感受的已認識的關于物質成分、含量、分布或結構等信息的分析方法。通常是測量光、電、磁、聲、熱等物理量得到的分析結果，而測量這些物理量，通常需要用到儀器設備，故稱為儀器分析。2.儀器分析的特點a靈敏度高，檢出限量可降低；b選擇性好C操作簡便，分析速度快，容易實現自動化3.分類a電化學分析法：電位分析法、伏安分析法、庫倫分析法、極譜分析法、電導分析法、電解分析法等b光學分析法：原子發射光譜法、原子吸收光譜法、紫外吸收光譜法、紅外吸收光譜法、激光拉曼光譜法、分子發光光譜法。c核磁共振波譜法d質譜分析法e色譜分析法：氣象色譜法、高效液相色譜法二、電化學分析法概念應用電化學的基本原理和技術，研究在化學電池內發生的特定現象，利用物質的組成及含量與它的電化學性質的關系而建立起來的一類分析方法。此方法具有靈明度高、選擇性好、準確度高的特點電位法(pH計法)三、電位分析法1.原理

以玻璃電極為指示電極，飽和甘汞電極為參比電極，插入待測樣液中，組成原電池，該電池電動勢的大小，與溶液pH值有直線關系。當金屬在溶液中形成雙電層時，會使金屬與溶液之間產生一個電位差，這個電位差稱為電極電位。

E°為標準電極電位，其越大，表示其氧化態的氧化性越強。

E=E°-0.0591pH(25℃）即在250C時，每相差一個pH值單位就產生59.1mV的電池電動勢，利用酸度計測量電池電動勢并直接以pH表示，故可從酸度計上讀出樣品溶液的pH值。玻璃電極的電位是由于其敏感膜所形成的。2.酸度計的校正

（以PHS-3C型酸度計為例）a.試劑①標準緩沖溶液的選擇：純凈水測定時，選？②pH=3.999(200C)標準緩沖溶液：稱取10.12g于1100C干燥2小時并以冷卻的鄰苯二甲酸氫鉀，用無CO2蒸餾水溶解并稀釋到1L。③pH=6.878(200C)標準緩沖溶液：稱取110～1300C下干燥2小時并已冷卻的KH2PO43.387g和NaHPO43.533g，用無CO2蒸餾水溶解并稀釋到1L。④PH=9.227(200C)標準緩沖溶液：稱取3.80g硼砂[Na2B4O7.10H2O]，用無CO2蒸餾水溶解并稀釋到1L。b.步驟①開機開啟儀器右側下部的電源開關，預熱30min。②將復合電極補充液加滿，拔去保護套，浸入蒸餾水中浸泡半小時后，待儀器穩定，拔去短路插。③選擇兩種合適的標準緩沖溶液，測定溶液溫度，并將溫度補償旋鈕調至該溫度，將電極插入配制好的定位液（一般為6.86的緩沖液）中。調節定位，是數字顯示到定位液pH值。④撤去定位液，用去離子水沖洗電極，是數字回到7.00左右，取出電極，沖洗干凈，吸干水分，插入另一個緩沖溶液中，調節斜率按鈕至此緩沖液的數值。⑤清洗電極，至pH為7.00左右，取出電極，吸干水分。用溫度計測定樣品的溫度，調節溫度旋鈕至測定溫度。將電極插入被測溶液中，顯示器上的數值為被測溶液的pH值。⑥記錄數據，測量完畢，清洗電極，拔去電極插，換上短路插，關閉電源。3.玻璃電極的使用與維護

因為干玻璃電極不顯示PH效應,只有經過水化的玻璃電極才顯示PH效應,所以玻璃電極要浸泡在蒸餾水中備用。測定時玻璃電極的球泡應全部浸在溶液中。測定時應用磁力攪拌器以適宜的速度攪拌，攪拌的速度不宜過快，否則易產生氣泡附在電極上，造成讀數不穩；

干放電極應放在合適的保存液中活化才能使用。4.pH電極的有關知識電極的分類參比電極指示電極甘汞電極銀-氯化銀電極金屬-金屬離子電極金屬-金屬難溶鹽電極汞電極惰性金屬電極離子選擇性電極電極的選用滴定方法參比電極指示電極酸堿滴定甘汞電極玻璃電極銻電極沉淀滴定甘汞電極玻璃電極銀電極硫化銀薄膜電極等離子選擇性電極氧化還原滴定甘汞電極鎢電極玻璃電極鉑電極配位滴定甘汞電極鉑電極汞電極銀電極氟離子鈣離子等離子選擇性電極5.pH計的注意事項A新電極初次使用應活化B酸度計使用之前應校準C標準液使用6-10次應更換新的標準液D使用前要用去離子水沖洗電極盒電極前端，用濾紙擦干，可用校準液或被測液沖洗電極頭。E電極保存液不能干枯，液面應高于電極頭，電極不可長時間存放在去離子水、校準液中。F測不同的樣品應使用不同的電極，電極應清潔G緩沖液選用應盡量靠近被測液的pH，或者位于兩緩沖液之間（一）儀器的基本構造（測定波長范圍200～1000nm）光源單色器吸收池檢測器顯示器1、光源紫外光光源——氫燈或氘燈(波長范圍180～360nm)可見光光源——鎢燈(波長范圍350～1000nm)2、單色器作用：將光源發射的連續光色散成單一波長的單色光組成：色散元件（棱鏡或光柵）+狹縫+透鏡系統3、吸收池可見光區用玻璃制吸收池紫外光區用石英制吸收池厚度0.5cm、1cm、2cm、3cm四.紫外-可見分光光度計1cm5cm吸收池也叫比色皿或比色杯，是由透明、厚度均勻、耐腐蝕的光學玻璃或石英制成。在紫外中使用石英玻璃比色皿。因為光學玻璃對紫外光有吸收。用作盛參比液的比色皿應與盛樣品液的比色皿相匹配（具有相同的厚度和透光性）。使用中應捏住比色皿的毛面，使用前應將比色皿的透光面用擦鏡紙擦拭干凈，使用前后都應徹底清洗。使用完畢后，用擦鏡紙擦干，晾干后放入吸收池盒中，防塵保存。4、檢測器作用：檢測光信號，并將其轉變成電信號要求：靈敏度高，響應時間短，噪音低，穩定性好常用：①光電管：放大光電流，可測量弱光；藍敏（210-625nm）和紅敏（625-1000nm）②光電倍增管：能將光電流放大108倍③光電二極管陣列檢測器：掃描速度快，可得到三維（A,λ,t）光譜圖5、顯示器電表指示、圖表指示、數字顯示裝置等（二）基本原理基本原理：紫外吸收光譜是由于分子中價電子的躍遷而產生的。因此，這種吸收光譜決定于分子中價電子的分布和結合情況。按分子軌道理論，在有機化合物分子中有幾種不同性質的價電子：形成單鍵的電子稱為σ鍵電子；形成雙鍵的電子稱為π鍵電子；氧、氮、硫、鹵素等含有未成鍵的孤對電子，稱為n電子。物質的吸收光譜本質上就是物質中的分子和原子吸收了入射光中的某些特定波長的光能量，相應地發生了分子振動能級躍遷和電子能級躍遷的結果。由于各種物質具有各自不同的分子、原子和不同的分子空間結構，其吸收光能量的情況也就不會相同，因此，每種物質就有其特有的、固定的吸收光譜曲線，可根據吸收光譜上的某些特征波長處的吸光度的高低判別或測定該物質的含量，這就是分光光度定性和定量分析的基礎。

朗伯-比耳定律朗伯-比爾定律：當一束平行單色光通過含有吸光物質的稀溶液時，溶液的吸光度與吸光物質濃度、液層厚度乘積成正比，即A=κcl

式中比例常數κ為吸光系數，與吸光物質的本性，入射光波長、溶劑及溫度等因素有關。c為吸光物質濃度，l為透光液層厚度此定律是紫外-可見分光光度法的理論基礎。紫外-可見波長范圍：

遠紫外光區：10-200nm；

近紫外光區：200-400nm；

可見光區：400-780nm。

紫外-可見吸收光譜法特點：

a儀器和分析操作較簡單，價格較便宜；

b靈敏度高，選擇性好；

c精密度和準確度較高，用途廣。

（三）影響紫外可見吸收光譜的因素

1.共軛效應——π→π共軛使吸收峰波長長移，吸收強度增加2.助色效應——助色團的n電子與發色團的π電子共軛，使吸收峰波長長移，吸收強度增加的現象。

3.超共軛效應——烷基的σ電子與共軛體系中的π電子共軛，使使收峰波長長移，吸收強度增加的現象。

4.溶劑效應——由溶劑的極性強弱引起吸收峰波長發生位移，吸收強度和形狀發生改變的現象。5.空間效應——由于空間障礙，防礙兩個發色團處在同一平面，使共軛程度降低，吸收峰向短波方向移動，吸收強度降低的現象。

（四）紫外-可見分光光度計（TU-1810）使用操作1.打開儀器電源，預熱20min；2.打開電腦中軟件，運行軟件，儀器自檢后進入初始化界面；3.對儀器依次進行基線校準、暗電流校正、波長校正、波長定位；4.“測量”——“波長定位”——輸入所需波長——“確認”；5.附件設置：“測量”——“附件”——進行參數設置；6.多聯池空白校正；7.測標曲；8.測樣品，與標準曲線比較定量；9.測試結束，退出系統，關閉儀器，關閉電腦。（五）注意事項1.使用時，應嚴格按照操作說明進行；2.空白液與被測液必須澄清，若有渾濁，應過濾，并棄去初濾液；3.一般被測液的吸光度讀數，以在0.2-0.8之間誤差較?。?.測定時應用待測液沖洗吸收池3-4次，用擦鏡紙擦干透光面；5.使用過程中，若出現異常，應報告質管部門，不得擅自調整，丙記錄；6.使用完畢后設備和工作臺要整理干凈，并填寫使用記錄。（六）分光光度計的檢定和校準1.吸收池配對性試驗：每次測定前，應先用蒸餾水做吸收池配對性試驗。兩個吸收池透光率相差＜0.5%2.波長準確性與重現性：通過譜線校正法測試。在吸收池中置一白紙擋住光路，轉動波長至486nm附近，遮光觀察白紙上藍色斑。輕微移動波長，至此藍色光斑最亮。根據調整的波長范圍觀察所得到的相應顏色，并進行對比核對，判斷波長的準確性。3.吸收度的準確性與透光率重現性：一般要求透光率的精度、穩定性和重現性不超過0.5%。透光率的準確性可用已知吸光系數的物質核對，常用重鉻酸鉀。取在120℃干燥至恒重的工作基準試劑重鉻酸鉀約60mg，精密稱量，用硫酸溶液（0.005mol/L）溶解并稀釋定容至1000mL，搖勻。按下表規定的吸收峰與谷波長處測定。將測定的吸光度，計算出吸光系數，取平均值與表中規定的規定值核對，相對偏差在±1%以內，則透光率準確性很好。透光率重現性可結合準確性試驗同時進行，即在固定波長、溶液濃度以及狹縫寬度等儀器條件下，多次測量透光率，觀測各次測量值的差異。λnm235（谷）257（峰）313（谷）350（峰）Εcm1%124.5144.048.6106.64.雜散光（1）用濃度為10g/L的碘化鈉水溶液，1cm石英吸收池，蒸餾水作參比，于220nm波長處測量溶液的透光率。（2）用濃度為50g/L亞硝酸鈉水溶液，1cm石英吸收池，蒸餾水作參比，于380nm波長處測量溶液的透光率。其透光率應符合下表規定（檢查雜散光應在校正波長以后）試劑nmC（g/ml）λ（nm）T（%）NaI0.01220＜0.8%NaNO20.05380＜0.8%實驗室的安全、管理、儀器設備維護（一）用電常識1.防止觸電A不用潮濕的手觸摸電器B電源裸露部分應有絕緣裝置C所有電器的金屬外殼都應保護接地D實驗時，應先連接好電路后才能接通電源。實驗結束后，應先切斷電源再拆線路E修理或安裝電器時，應先切斷電源F不能用試電筆試高壓電，使用高壓電源應有專門的防護工具G如有人觸電，應迅速切斷電源，然后進行搶救2.觸電常見原因及預防措施A缺乏電氣安全知識B違章操作儀器設備等C設備不合格D儀器設備、電路系統維修不善E偶然因素預防措施A保護接地和保護接零B安全電壓的使用C裝設漏電保護器3.安全電壓是指不致使人直接死亡或致殘的電壓。一般環境條件下允許持續接觸的“安全特低電壓”是24V。根據國標的規定，我國安全電壓額定值的等級為42V、36V、24V、12V和6V。應根據作業場所、操作員條件、使用方式、供電方式、線路狀況等因素選擇。應滿足的條件A標稱電壓不超過交流50V、直流120VB由安全隔離變壓器供電C安全電壓電路與供電電路及大地隔離4.防止短路A線路中各接點應牢固，電路元件兩端接頭不要互相接觸，以防短路。B電線、電器不要被水淋濕或浸在導電液體中。5.電器儀表的安全使用電壓：單位伏特符號V電流：單位安培符號A萬用表有兩種：機械表和數字表

1、測電容：測電容主要是測其沖放電的好壞，調到歐姆檔，然后用兩個表筆分別接它的兩個腳，這時候表的數字就會慢慢變大，最后變成無窮大，然后調換表筆，情況也和前面一樣。

2、測電阻：測電阻主要是測其阻值是否準確，調到歐姆檔，隨便用表筆接它的兩個腳，看萬用表的讀數，是否和電阻的實際阻值相同。

3、測電感線圈：測電感線圈主要是測其是否導通，也是歐姆檔，隨便用表筆接它的兩個腳，電感說白了就是一根導線，測它的阻值應該很小才對。

4、測變壓器：測變壓器和測電感用很多相同之處。先介紹一下變壓器，變壓器由初級繞組、次級繞組和鐵心組成。有升壓和降壓變壓器兩種。

萬用表使用注意事項在測電流、電壓時，不能帶電換量程。選擇量程時，要先選大的，后選小的，盡量使被測值接近于量程。測電阻時，不能帶電測量。因為測量電阻時，萬用表由內部電池供電，如果帶電測量則相當于接入一個額外的電源，可能損壞表頭。用畢，應使轉換開關在交流電壓最大擋位或空擋上。使用萬用表之前，必須熟悉每個轉換開關、旋鈕、插孔和接線柱的作用，了解表盤上每條刻度線所對應的被測電量。測量前，必須明確要測什么和怎樣測法，然后撥到相應的測量種類和量程檔上。假如預先無法估計被測量的大小，應先撥到最大量程檔，再逐漸減小量程到合適的位置。每一次拿起表筆準備測量時，務必再核對一下測量種類及量程選擇開關是否撥對位置。必須養成這種習慣！因為對粗心大意的操作者來說，這可能是避免損壞萬用表的最后機會了。萬用表在使用時應水平位置。若發現表針不指在機械零點，須用螺旋刀調節表頭上的調整螺絲，使表針回零。讀數時視線應正對著表針。若表盤上有反射鏡，眼睛看到的表針應與鏡里的影子重合。測量完畢，將量程選擇開關撥到最高電壓檔，防止下次開始測量時不慎燒表。測電流時應將萬用表串聯到被測電路中。測直流電流時注意正負極性，若表筆接反了，表針會反打，容易碰彎。測電流時，若電源內阻和負載電阻都很小，應盡量選擇較大的電流量程，以降低萬用表內阻，減小對被測電路工作狀態的影響。測電壓時，應將萬用表并聯在被測電路的兩端。測直流電壓時要注意正負極。如果誤用直流電壓檔去測交流電壓，表針就不動或略微抖動。如果誤用交流電壓檔去測直流電壓，讀數可能偏高一倍，也可能讀數為零（和萬用表的接法有關）。選取的電壓量程，應盡量使表針偏轉到滿刻度的1/2或1/3。嚴禁在測高壓（如220V）或大電流（如0.5V）時撥動量程選擇開關，以免產生電弧，燒壞轉換開關觸點測高內阻電源的電壓時，應盡量選較大的電壓量程，因為量程越大，內阻也越大。這樣表針的偏轉角度雖然減小了，但是讀數卻更真實些。即使這樣，仍會產生較大的測量誤差。（二）實驗室儀器設備安全使用A儀器設備安全用電儀器應按說明書裝接適當的電源，是否需要接地，直流電源正負極不要弄反，線路是否連接牢固，儀器發生故障時應及時切斷電源B操作應嚴格遵守操作規程，不能超負荷使用設備，設備的安全防護裝置應齊全可靠，并及時消除不安全因素C儀器設備的維護管理日常維護、定期維護、定期檢查、精度檢查（三）實驗室安全防護1.使用化學藥品的防護a防毒實驗前，應了解所有藥品的毒性及防護措施；有毒氣體操作應在通風櫥中進行；苯、四氯化碳等的蒸氣會引起中毒，應在通風良好處進行使用；某些能透過皮膚進入人體的藥品（苯、有機溶劑），應避免與皮膚接觸；氰化物、高汞鹽、可溶性鋇鹽、金屬鹽等有劇毒，要妥善保管，小心使用；禁止實驗室內吃喝，；離開實驗室要洗手。b防爆可燃氣體與空氣混合比例達到爆炸極限，便會發生爆炸。使用時，防止氣體逸出，室內通風良好；操作大量可燃氣體時，嚴禁同時使用明火，防止電火花及其它撞擊火花；對受震動和受熱都易引起爆炸的藥品（高氯酸鹽、過氧化物）要特別小心；嚴禁將強氧化劑和強還原劑混合在一起；久藏的乙醚使用前應除去可能產生的氧化物；容易引起爆炸的實驗，進行時應有防爆措施。c防火許多有機溶劑易燃燒，大量使用時，室內不能有明火電火花或靜電放電，實驗室內不能大量存放這類藥品，用后及時回收處理，不可倒入下水道，以免聚集引起火災；在空氣中易自燃的物質應隔絕空氣保存，使用時要小心。常用的滅火劑：水、沙、二氧化碳滅火器、四氯化碳滅火器、泡沫滅火器和干粉滅火器等滅火器的選擇：金屬鈉、鉀、鎂、鋁粉、電石、過氧化鈉著火，應用干沙；比水輕的易燃液體（汽油、苯等）著火應用泡沫；有灼燒的金屬或熔融物的地方著火，應用干沙或干粉；電氣設備或帶電系統著火，可用二氧化碳滅火器或四氯化碳滅火器。d防灼傷衣服著火后，立即臥倒打滾；用水、大衣滅火；切勿奔跑，燃燒更猛烈造成嚴重燒傷，不要用手滅火；化學藥品沾浸衣服時立即脫去，如有氣體中毒應立即脫離現場，傷及皮膚時用水沖洗或用藥醫治；；重傷應立即搶救，傷口初步處理后送醫院救治。2.氣體使用常識（氧氣）A搬運鋼瓶時，防止劇烈震動，嚴禁連接壓力表裝車運輸B嚴禁與氫氣同在一個實驗室使用C盡可能遠離熱源D在使用時，特別注意手上、工具上、鋼瓶和周圍不能沾有油污E氧氣瓶與氧氣表一起使用，不能隨便用在其他鋼瓶上F開閥門及調壓時，人應在瓶的側面，以保安全G開氣瓶總閥之前，必須首先檢查氧氣表調壓閥門是否處于關閉狀態H防止漏氣，若漏氣應將螺旋旋緊或換皮墊I鋼瓶內壓力在0.5MPa以下時不能再用3.意外事故處理a.對于玻璃或其他機械損傷首先檢查傷口內有無玻璃或金屬碎片，然后用硼酸水清洗，涂碘酒，必要時進行簡單包扎。若傷口過大過深，應迅速在傷口上部和下方勒緊血管止血，然后就醫。b.輕度燒傷或燙傷時，若皮膚出現紅腫，可涂75%乙醇，若起泡，立即用大量水沖洗，然后再涂抹獾油或萬花油，嚴重者送醫院。c.強酸、強堿濺到皮膚或眼睛里立即用大量水沖洗，然后再用碳酸氫鈉或硼酸清洗。d.吸入氯氣或氯化氫氣體可立即吸入少量乙醇和石油醚的混合蒸汽。若吸入硫化氫氣體而感到不適，應立即去室外通風處e.若有機物著火應立即用濕布、細沙、或泡沫滅火器撲滅，嚴禁用水f.電氣設備著火，必須先切斷電源，再用二氧化碳滅火器，不能用泡沫滅火器g.煤氣中毒應到室外呼吸新鮮空氣，嚴重者就醫h.從業人員在操作過程中發現直接危及人身安全的緊急情況時，立即撤離現場。4.化學藥品的管理化學藥品按無機物、有機物、生物培養劑分類存放，無機物按酸、堿、鹽分類存放，鹽類中按金屬活潑性順序分類存放，生物培養劑按培養菌群不同分類存放，其中屬于危險化學藥品的劇毒品應鎖在專門的毒品柜中，有專門人員加鎖保管、實行領用經申請、審批、雙人登記簽字制度。5.什么樣的化學藥品是危險品a.易爆和不穩定物質。有機過氧化物和濃過氧化氫等b.氧化性物質。氧化性酸、過氧化氫c.可燃性物質。d.有毒物質e.腐蝕性物質f.放射性物質易燃易爆試劑應貯存于鐵皮柜（壁厚1mm以上）中，柜子的頂部有通風口。嚴禁在化驗室存放大于20L的瓶裝易燃液體。易燃易爆藥品不要放在冰箱內（防爆冰箱除外）6.劇毒品的保管、發放、使用、處理管理制度a.劇毒品倉庫和保存箱必須有兩人同時管理。雙鎖，兩人同時到場才能開鎖b.保管人員必須熟悉劇毒品的有關物理化學性質，以便做好倉庫溫度控制與