『壹』 什麼是分析化學
分析化學(analytical chemistry)是研究獲取物質化學組成和結構信息的分析方法及相關理論的科學,是化學學科的一個重要分支。分析化學的主要任務是鑒定物質的化學組成(元素、離子、官能團、或化合物)、測定物質的有關組分的含量、確定物質的結構(化學結構、晶體結構、空間分布)和存在形態(價態、配位態、結晶態)及其與物質性質之間的關系等。
分析化學開發分析物質成分、結構的方法,使化學成分得以定性和定量,化學結構得以確定。分析化學是化學家最基礎的訓練之一,化學家在實驗技術和基礎知識上的訓練,皆得力於分析化學。當代分析化學著重儀器分析,常用的分析儀器有幾大類,包括原子與分子光譜儀,電化學分析儀器,核磁共振,X光,以及質譜儀。儀器分析之外的分析化學方法,現在統稱為古典分析化學。
分析化學是化學的一個重要分支,它主要研究物質中有哪些元素或基團(定性分析);每種成分的數量或物質純度如何(定量分析);原子如何聯結成分子,以及在空間如何排列等等。
分析化學以化學基本理論和實驗技術為基礎,並吸收物理、生物、統計、電子計算機、自動化等方面的知識以充實本身的內容,從而解決科學、技術所提出的各種分析問題。
分析化學這一名稱雖創自玻意耳,但其實踐運用與化學工藝的歷史同樣古老。古代冶煉、釀造等工藝的高度發展,都是與鑒定、分析、製作過程的控制等手段密切聯系在一起的。在東、西方興起的煉丹術、煉金術等都可視為分析化學的前驅。
公元前3000年,埃及人已經掌握了一些稱量的技術。最早出現的分析用儀器當屬等臂天平,它在公元前1300年的《莎草紙卷》上已有記載。巴比倫的祭司所保管的石制標准砝碼(約公元前2600)尚存於世。不過等臂天平用於化學分析,當始於中世紀的烤缽試金法中。
古代認識的元素,非金屬有碳和硫,金屬中有銅、銀、金、鐵、鉛、錫和汞。公元前四世紀已使用試金石以鑒定金的成色,公元前三世紀,阿基米德在解決敘拉古王喜朗二世的金冕的純度問題時,即利用了金、銀密度之差,這是無傷損分析的先驅。
公元60年左右,老普林尼將五倍子浸液塗在莎草紙上,用以檢出硫酸銅的摻雜物鐵,這是最早使用的有機試劑,也是最早的試紙。遲至1751年,埃勒爾·馮·布羅克豪森用同一方法檢出血渣(經灰化)中的含鐵量。
火試金法是一種古老的分析方法。遠在公元前13世紀,巴比倫王致書埃及法老阿門菲斯四世稱:「陛下送來之金經入爐後,重量減輕……」這說明3000多年前人們已知道「真金不怕火煉」這一事實。法國菲利普六世曾規定黃金檢驗的步驟,其中提出對所使用天平的構造要求和使用方法,如天平不應置於受風吹或寒冷之處,使用者的呼吸不得影響天平的稱量等。
18世紀的瑞典化學家貝格曼可稱為無機定性、定量分析的奠基人。他最先提出金屬元素除金屬態外,也可以其他形式離析和稱量,特別是以水中難溶的形式,這是重量分析中濕法的起源。
德國化學家克拉普羅特不僅改進了重量分析的步驟,還設計了多種非金屬元素測定步驟。他准確地測定了近200種礦物的成分及各種工業產品如玻璃、非鐵合金等的組分。
18世紀分析化學的代表人物首推貝采利烏斯。他引入了一些新試劑和一些新技巧,並使用無灰濾紙、低灰分濾紙和洗滌瓶。他是第一位把原子量測得比較精確的化學家。除無機物外,他還測定過有機物中元素的百分數。他對吹管分析尤為重視,即將少許樣品置於炭塊凹處,用氧化或還原焰加熱,以觀察其變化,從而獲得有關樣品的定性知識。此法一直沿用至19世紀,其優點是迅速、所需樣品量少,又可用於野外勘探和普查礦產資源等。
19世紀分析化學的傑出人物之一是弗雷澤紐斯,他創立一所分析化學專業學校(此校至今依然存在);並於1862年創辦德文的《分析化學》雜志,由其後人繼續任主編至今。他編寫的《定性分析》、《定量分析》兩書曾譯為多種文字,包括晚清時代出版的中譯本,分別定名為《化學考質》和《化學求數》。他將定性分析的陽離子硫化氫系統修訂為目前的五組,還注意到酸鹼度對金屬硫化物沉澱的影響。在容量分析中,他提出用二氯化錫滴定三價鐵至黃色消失。
1663年波義耳報道了用植物色素作酸鹼指示劑,這是容量分析的先驅。但真正的容量分析應歸功於法國蓋·呂薩克。1824年他發表漂白粉中有效氯的測定,用磺化靛青作指示劑。隨後他用硫酸滴定草木灰,又用氯化鈉滴定硝酸銀。這三項工作分別代表氧化還原滴定法、酸鹼滴定法和沉澱滴定法。絡合滴定法創自李比希,他用銀滴定氰離子。
另一位對容量分析作出卓越貢獻的是德國莫爾,他設計的可盛強鹼溶液的滴定管至今仍在沿用。他推薦草酸作鹼量法的基準物質,硫酸亞鐵銨(也稱莫爾鹽)作氧化還原滴定法的基準物質。
最早的微量分析是化學顯微術,即在顯微鏡下觀察樣品或反應物的晶態、光學性質、顆粒尺寸和圓球直徑等。17世紀中葉胡克從事顯微鏡術的研究,並於1665 年出版《顯微圖譜》。法國葯劑師德卡羅齊耶在1784年用顯微鏡以氯鉑酸鹽形式區別鉀、鈉。德意志化學家馬格拉夫在1747年用顯微鏡證實蔗糖和甜菜糖實為同一物質;在1756年用顯微鏡檢驗鉑族金屬。1891年,萊爾曼提出熱顯微術,即在顯微鏡下觀察晶體遇熱時的變化。科夫勒及其夫人設計了兩種顯微鏡加熱台,便於研究葯物及有機化合物的鑒定。後來又發展到電子顯微鏡,解析度可達1埃。
不用顯微鏡的最早的微量分析者應推德國德貝賴納。他從事濕法微量分析,還有吹管法和火焰反應,並發表了《微量化學實驗技術》一書。近代微量分析奠基人是埃米希,他設計和改進微量化學天平,使其靈敏度達到微量化學分析的要求;改進和提出新的操作方法,實現毫克級無機樣品的測定,並證實納克級樣品測定的精確度不亞於毫克級測定。
有機微量定量分析奠基人是普雷格爾,他曾從膽汁中離析出一種降解產物,其量尚不足作一次常量碳氫分析。在聽了埃米希於1909年所作有關微量定量分析的講演並參觀其實驗室後,他決意將常量燃燒法改為微量法(樣品數毫克),並獲得成功;1917年出版《有機微量定量分析》一書,並在1923年獲諾貝爾化學獎。
德國化學家龍格在1850年將染料混合液滴在吸墨紙上使之分離,更早些時候他曾用染有澱粉和碘化鉀溶液的濾紙或花布塊作過漂白液的點滴試驗。他又用浸過硫酸鐵和銅溶液的紙,在其中部滴加黃血鹽,等每滴吸入後再加第二滴,因此獲得自行產生的美麗圖案。1861年出現舍恩拜因的毛細管分析,他將濾紙條浸入含數種無機鹽的水中,水攜帶鹽類沿紙條上升,以水升得最高,其他離子依其遷移率而分離成為連接的帶。這與紙層析極為相近。他的學生研究於濾紙上分離有機化合物獲得成功,能明顯而完全分離有機染料。
20世紀60年代,魏斯提出環爐技術。僅用微克量樣品置濾紙中,繼用溶劑淋洗,而後在濾紙外沿加熱以蒸發溶劑,遂分離為若干同心環。如離子無色可噴以靈敏的顯色劑或熒光劑,既能檢出,又能得半定量結果。
色譜法也稱層析法。1906年俄國茨維特將綠葉提取汁加在碳酸鈣沉澱柱頂部,繼用純溶劑淋洗,從而分離出葉綠素。此項研究發表在德國《植物學》雜志上,但未能引起人們注意。直到1931年德國的庫恩和萊德爾再次發現本法並顯示其效能,人們才從文獻中追溯到茨維特的研究和更早的有關研究,如1850年韋曾利用土壤柱進行分離;1893年裡德用高嶺土柱分離無機鹽和有機鹽等等。
氣體吸附層析始於20世紀30年代的舒夫坦和尤肯。40年代,德國黑塞利用氣體吸附以分離揮發性有機酸。英國格盧考夫也用同一原理在1946年分離空氣中的氫和氖,並在1951年製成氣相色譜儀。第一台現代氣相色譜儀研製成功應歸功於克里默。
氣體分配層析法根據液液分配原理,由英國馬丁和辛格於1941年提出。並因此而獲得1952年諾貝爾化學獎。戈萊提出用長毛細管柱,是另一創新。
色譜-質譜聯用法中將色譜法所得之淋出流體移入質譜儀,可使復雜的有機混合物在數小時內得到分離和鑒定,是最有效的分析方法之一。
希臘哲學家泰奧弗拉斯圖斯曾記錄各種岩石礦物及其他物質遇熱所發生的影響,這是熱分析技術的最早紀錄。法國勒夏忒列和英國羅伯茨·奧斯汀同稱為差熱分析的鼻祖。20世紀60年代又出現了精細的差熱分析儀和奧尼爾提出的差示掃描量熱法,它能測定化合物的純度及其他參數,如熔點和玻璃化、聚合、熱降解、氧化等溫度。
比色法以日光為光源,靠目視比較顏色深淺。最早的記錄是1838年蘭帕迪烏斯在玻璃量筒中測定鑽礦中的鐵和鎳,用標准參比溶液與試樣溶液相比較。1846 年雅克蘭提出根據銅氨溶液的藍色測定銅。隨後有赫羅帕思的硫氰酸根法測定鐵;奈斯勒法測定氨;苯酚二磷酸法制定硝酸根;過氧化氫法測定釷;亞甲基藍法測定硫化氫;磷硅酸法測定二氧化硅等。
最早研究化合物的紫外吸收光譜的是亨利,他繪制出摩爾吸光系數對波長的曲線。紅外光譜在20年代開始應用於汽油爆震研究,繼用於鑒定天然和合成橡膠以及其他有機化合物中的未知物和雜質。喇曼光譜是研究分子振動的另一種方法。喇曼光譜法的信號太弱,使用困難,直至用激光作為單色光源後,才促進其在分析化學中的應用。
而對於原子發射光譜法的應用可上溯至牛頓,他在暗室中用棱鏡將日光分解為七種顏色;1800年赫歇耳發現紅外線;次年裡特用氫化銀還原現象發現紫外區;次年,渥拉斯頓觀察到日光光譜中的暗線;15年後,夫琅和費經過研究,命名暗線為夫琅和費線。
本生發明了名為本生燈的煤氣燈,燈的火焰近於透明而不發光,便於光譜研究。1859年,本生和他的同事物理學家基爾霍夫研究各元素在火焰中呈示的特徵發射和吸收光譜,並指出日光光譜中的夫琅和費線是原子吸收線,因為太陽的大氣中存在各種元素。他們用的儀器已具備現代分光鏡的要素,他們可稱為發射光譜法的創始人。
能斯脫在1889 年提出了能斯脫公式,將電動勢與離子濃度、溫度聯系起來,奠定了電化學的理論基礎。隨後,電化學分析法有了發展,電沉積重量法、電位分析法、電導分析法、安培滴定法、庫侖滴定法、示波極譜法相繼出現。氫電極、玻璃電極和離子選擇性電極陸續製成,尤以極譜分析技術貢獻卓著。
還有一些方法對無機物質和有機物質同樣有效,如氣相色譜法便是其中之一。樣品中一氧化碳、二氧化碳、氫、氮、氧、甲烷、乙烯、水氣等在同一柱中,在選擇的條件下可逐一分離或分組分離。奧薩特氣體分析器也是如此,只是分離的原理不同。
痕量分析是指樣品所含的量極為微少。一般,在樣品中含量多的為主要成分,含量少的為次要成分。桑德爾認為含量在1%~0.01%的為次要成分。有人認為在 10%~0.01%的為次要成分。含量在萬分之一以下稱為痕量。痕量分析的動向趨於測定愈來愈低的含量,因此出現了超痕量分析,即含量接近或低於一般痕量下限。這名稱只是定性的。
微痕量分析尚另有一種意義,即使用微量分析的稱樣,而測定其中痕量元素。為與前述一詞區分,後一詞應稱為微樣痕量分析。
理想的化學分析方法應該具有這樣的一些特點:選擇性最高,這樣就可以減輕或省略分離步驟;精密度和准確度高;靈敏度高,從而少量或痕量組分即可檢定和測定;測定范圍廣,大量和痕量均能測定;能測定的元素種類和物種最多;方法簡便;經濟實惠。但匯集所有優點於一法是辦不到的,例如,在重量分析中,如要提高准確度,需要延長分析時間。因為化學法制定原子量要求准確到十萬分之一,所以最費時間。
分析方法要力求簡便,不僅野外工作需要簡便、有效的化學分析方法,室內例行分析工作也如此。因為在不損失所要求的准確度和精度的前提下,簡便方法步驟少,這就意味著節省時間、人力和費用。例如,金店收購金首飾時,是將其在試金石板上劃一道(科學名稱是條紋),然後從條紋的顏色來決定金的成色。這種條紋法在礦物鑒定中仍然採用。
分析化學所用的方法可分為化學分析法和儀器分析法,二者各有優缺點,相輔相成。分析化學者必須明確每一種方法的原理及其應用范圍和優缺點,這樣在解決分析問題時才能得心應手,選擇最適宜的方法。一般來說,化學法准確、精密、費用少而且容易掌握。儀器法迅速,能處理大批樣品,但大型儀器價格昂貴,幾年後又須更新儀器。
近來分析化學中的新技術有激光在分析化學中的應用、流動注射法、場流分級等。場流分級所用的場可以是重力、磁、電、熱等,樣品流經適當的場時能進行分級,故稱為場流分級。目前,該法已成功地用於有機大分子(如血球、高聚物等)之分級。可以預期它在無機物分離方面也將得到應用。
加強對高靈敏度和高選擇性試劑的研究,對於隱蔽解蔽和分離、富集方法的研究,以及元素存在狀態的測定(與環境分析和地球化學的關系至為密切)都是重要的課題。將二三種各具優點的方法聯合使用,可使以前不能測定的項目變為可能,仍是發展的方向,氣相色譜法與質譜法的聯用便是明顯的例子。
分析化學有極高的實用價值,對人類的物質文明作出了重要貢獻,廣泛的應用於地質普查、礦產勘探、冶金、化學工業、能源、農業、醫葯、臨床化驗、環境保護、商品檢驗等領域。
[編輯]當代分析化學
當代分析化學將研究分為兩個范疇,一是分析的對象,一是分析的方法。<分析化學期刊>(Analytical Chemistry)每年在第12期會在兩個范疇輪流做一次回顧評述。
[編輯]分析的對象
生物分析化學(Bioanalytical chemistry)
材料分析(Material analysis)
化學分析(Chemical analysis)
環境分析(Environmental analysis)
鑒識化學/鑒識科學(Forensic chemistry|Forensics)
[編輯]分析的方法
光譜學
質譜學
分光度和比色法
層析和電泳法
結晶學
顯微術
電化學分析
[編輯]古典分析
雖說當代分析方法絕大部分為儀器分析,但有些儀器最初的設計目的,是為了簡化古典方法的不便,基本原理仍來自於古典分析。另外,樣品配置等前置處理,仍需要藉由古典分析手法的協助。以下舉一些古典分析方法:
滴定法
重量分析
無機定性分析
[編輯]儀器分析
原子吸收光譜法(Atomic absorption spectros, AAS)
原子熒光光譜法(Atomic fluorescence spectros, AFS)
α質子-X射線光譜儀(Alpha particle X-ray spectrometer, APXS)
毛細管電泳分析儀(Capillary electrophoresis, CE)
色譜法(Chromatography)
比色法(Colorimetry)
循環伏安法(Cyclic Voltammetry, CV)
差示掃描量熱法(Differential scanning calorimetry, DSC)
電子順旋共振儀(Electron paramagnetic resonance, EPR)
電子自旋共振(Electron spin resonance, ESR)
橢圓偏振技術(Ellipsometry)
場流分離法(Field flow fractionation, FFF)
傳式轉換紅外線光譜術(Fourier Transform Infrared Spectros, FTIR)
氣相色譜法(Gas chromatography, GC)
氣相色譜-質譜法(Gas chromatography-mass spectrometry, GC-MS)
高效液相色譜法(High Performance Liquid Chromatography, HPLC)
離子微探針(Ion Microprobe, IM)
感應耦合電漿(Inctively coupled plasma, ICP)
Instrumental mass fractionation (IMF)
選擇性電極(Ion selective electrode, ISE)
激光誘導擊穿光譜儀(Laser Inced Breakdown Spectros, LIBS)
質譜儀(Mass spectrometry, MS)
穆斯堡爾光譜儀系統(Mossbauer spectros)
核磁共振(Nuclear magnetic resonance, NMR)
粒子誘發X-射線產生(Particle inced X-ray emission spectros,PIXE)
熱裂解-氣相色譜-質譜儀(Pyrolysis-Gas Chromatography-Mass Spectrometry, PY-GC-MS)
拉曼光譜(Raman spectros)
折射率
共振增強多光子電離譜(Resonance enhanced multi-photon ionization, REMPI)
掃瞄穿透X射線顯微鏡(Scanning transmission X-ray micros, STXM)
薄板層析(Thin layer chromatography, TLC)
穿透式電子顯微鏡(Transmission electron micros, TEM)
X射線熒光光譜儀(X-ray fluorescence spectros, XRF)
X射線顯微鏡(X-ray micros, XRM)
『貳』 礦物鑒定和研究的化學方法
礦物鑒定和研究的化學方法包括簡易化學分析和化學全分析:
(一)簡易化學分析法
簡易化學分析法,就是以少數幾種葯品,通過簡便的試驗操作,能迅速定性地檢驗出樣品(待定礦物)所含的主要化學成分,達到鑒定礦物的目的。常用的有斑點法、顯微化學分析法及珠球反應等。
(1)斑點法:這一方法是將少量待定礦物的粉末溶於溶劑(水或酸)中,使礦物中的元素呈離子狀態,然後加微量試劑於溶液中,根據反應的顏色來確定元素的種類。這一試驗可在白瓷板、玻璃板或濾紙上進行。此法對金屬硫化物及氧化物的效果較好。現以試黃鐵礦中是否含Ni為例,說明斑點法的具體做法。
將少許礦粉置玻璃板上,加一滴HNO3並加熱蒸干,如此反復幾次,以便溶解進行完全,稍冷後加一滴氨水使溶液呈鹼性,並用濾紙吸取,再在濾紙上加一滴2%的二甲基乙二醛肟酒精溶液(鎳試劑),若出現粉紅色斑點(二甲基乙二醛鎳),表明礦物中確有Ni的存在。因此該礦物應為含鎳黃鐵礦。
(2)顯微化學分析法:該法也是先將礦物製成溶液,從中吸取一滴置載玻片上,然後加適當的試劑,在顯微鏡下觀察反應沉澱物的晶形和顏色等特徵,即可鑒定出礦物所含的元素。
這方法用來區別相似礦物是很有效的,例如呈緻密塊狀的白鎢礦(Ca[WO4])與重晶石(Ba[SO4])相似,此時只要在前者的溶液中滴一滴1∶3H2SO4,如果出現石膏結晶(無色透明,常有燕尾雙晶),表明要鑒定的礦物為白鎢礦而不是重晶石。
(3)珠球反應:這是測定變價金屬元素的—種靈敏而簡易的方法。測定時將固定在玻璃棒上的鉑絲之前端彎成一直徑約為1mm的小圓圈,然後放入氧化焰中加熱。清污後趁熱粘上硼砂(或磷鹽),再放入氧化焰中煅燒,如此反復幾次,直到硼砂熔成無色透明的小球為止。此時即可將灼熱的珠球粘上疑為含某種變價元素的礦物粉末(注意!一定要少),然後將珠球先後分別送入氧化焰及還原焰中煅燒,使所含元素發生氧化、還原反應,借反應後得到的高價態和低價態離子的顏色來判定為何種元素。例如在氧化焰中珠球為紅紫色,放入還原焰中煅燒一段時間後變為無色時,表明所試樣品應為含錳礦物,具體礦物的名稱可根據其他特徵確定之。
(二)化學全分析
化學全分析包括定性和定量的系統化學分析。進行這一分析時需要較為繁多的設備和標准試劑,需要較純(98%以上)和較多的樣品,需要較高的技術和較長的時間。因此,這一方法是很不經濟的,除非在研究礦物新種和亞種的詳細成分、組成可變礦物的成分變化規律以及礦床的工業評價時才採用。通常在使用這一方法之前,必須進行光譜分析,得出分析結果以備參考。
『叄』 金屬元素分析方法
金屬材料分為:輕金屬、重金屬、熔敷金屬、有色金屬、稀有金屬、貴金屬、半金屬等; 鋼鐵、緊固件、鑄鐵、鋼管、鋼筋線材、焊接材料、鋼板型鋼、銅材鋁材、鋼絲繩及各種金屬掛件等各類金屬及合金製品。
一,金屬的物理性質
金屬晶體內存在自由電子,使金屬具有許多共同的特性。 1、大多數金屬晶體都是銀白色或白色、灰白色的,有金屬光澤,不透明; 2、一般金屬具有較高的熔點、沸點和硬度,但不同金屬又各有差異。常溫下,除汞(Hg)為液態外,一般金屬都是固態。3、金屬都有良好的導熱性和導電性,還有良好的延性和展性,可以進行機械加工。
二,金屬的化學性質
通常把元素周期表中具有金屬光澤、可塑性、導電性及導熱性良好的化學元素稱為金屬。金屬最突出的特性是它們的容易失去電子的傾向。因此,從化學角度看,金屬是指在溶液中容易生成正離子的化學元素,其氧化物與水結合形成氫氧化物而不形成相應的酸。金屬之間在化學上的差別主要表現在電子序方面,許多化學反應,特別是氧化還原反應,決定與其電極電位的正負及其數值大小。
三,金屬材料分析方法
在金屬檢測物中的化學成分方法還是很多,現在公司普遍採用的是用光譜儀測定.光譜儀有傳統的光電管光譜儀,以及隨著數碼技術的發展,並在檢測中發揮越來越大的作用。還有化學分析方法檢測金屬物中化學成分含量的,通過對金屬物試塊的切削、腐蝕通過顯微鏡用肉眼觀測然後對比金屬化學成分圖譜判定起各種成分的含量。
四、定量檢測技術
重金屬分析方法有:紫外可分光光度法(UV)、原子吸收法(AAS)、原子熒光法(AFS)、電感耦合等離子體法(ICP)、X熒光光譜(XRF)、電感耦合等離子質譜法(ICP-MS)。除上述方法外,更引入光譜法來進行檢測,精密度更高,更為准確!日本和歐盟國家有的採用電感耦合等離子質譜法(ICP-MS)分析,但對國內用戶而言,儀器成本高。也有的採用X熒光光譜(XRF)分析,優點是無損檢測,可直接分析成品,但檢測精度和重復性不如光譜法。最新流行的檢測方法--陽極溶出法,檢測速度快,數值准確,可用於現場等環境應急檢測。
『肆』 什麼是分析化學
分析化學是化學的一個重要分支,它主要研究物質中有哪些元素或基團(定性分析);每種成分的數量或物質純度如何(定量分析);原子如何聯結成分子,以及在空間如何排列等等。
分析化學以化學基本理論和實驗技術為基礎,並吸收物理、生物、統計、電子計算機、自動化等方面的知識以充實本身的內容,從而解決科學、技術所提出的各種分析問題。
分析化學這一名稱雖創自玻意耳,但其實踐運用與化學工藝的歷史同樣古老。古代冶煉、釀造等工藝的高度發展,都是與鑒定、分析、製作過程的控制等手段密切聯系在一起的。在東、西方興起的煉丹術、煉金術等都可視為分析化學的前驅。
公元前3000年,埃及人已經掌握了一些稱量的技術。最早出現的分析用儀器當屬等臂天平,它在公元前1300年的《莎草紙卷》上已有記載。巴比倫的祭司所保管的石制標准砝碼(約公元前2600)尚存於世。不過等臂天平用於化學分析,當始於中世紀的烤缽試金法中。
古代認識的元素,非金屬有碳和硫,金屬中有銅、銀、金、鐵、鉛、錫和汞。公元前四世紀已使用試金石以鑒定金的成色,公元前三世紀,阿基米德在解決敘拉古王喜朗二世的金冕的純度問題時,即利用了金、銀密度之差,這是無傷損分析的先驅。
公元60年左右,老普林尼將五倍子浸液塗在莎草紙上,用以檢出硫酸銅的摻雜物鐵,這是最早使用的有機試劑,也是最早的試紙。遲至1751年,埃勒爾·馮·布羅克豪森用同一方法檢出血渣(經灰化)中的含鐵量。
火試金法是一種古老的分析方法。遠在公元前13世紀,巴比倫王致書埃及法老阿門菲斯四世稱:「陛下送來之金經入爐後,重量減輕……」這說明3000多年前人們已知道「真金不怕火煉」這一事實。法國菲利普六世曾規定黃金檢驗的步驟,其中提出對所使用天平的構造要求和使用方法,如天平不應置於受風吹或寒冷之處,使用者的呼吸不得影響天平的稱量等。
18世紀的瑞典化學家貝格曼可稱為無機定性、定量分析的奠基人。他最先提出金屬元素除金屬態外,也可以其他形式離析和稱量,特別是以水中難溶的形式,這是重量分析中濕法的起源。
德國化學家克拉普羅特不僅改進了重量分析的步驟,還設計了多種非金屬元素測定步驟。他准確地測定了近200種礦物的成分及各種工業產品如玻璃、非鐵合金等的組分。
18世紀分析化學的代表人物首推貝采利烏斯。他引入了一些新試劑和一些新技巧,並使用無灰濾紙、低灰分濾紙和洗滌瓶。他是第一位把原子量測得比較精確的化學家。除無機物外,他還測定過有機物中元素的百分數。他對吹管分析尤為重視,即將少許樣品置於炭塊凹處,用氧化或還原焰加熱,以觀察其變化,從而獲得有關樣品的定性知識。此法一直沿用至19世紀,其優點是迅速、所需樣品量少,又可用於野外勘探和普查礦產資源等。
19世紀分析化學的傑出人物之一是弗雷澤紐斯,他創立一所分析化學專業學校(此校至今依然存在);並於1862年創辦德文的《分析化學》雜志,由其後人繼續任主編至今。他編寫的《定性分析》、《定量分析》兩書曾譯為多種文字,包括晚清時代出版的中譯本,分別定名為《化學考質》和《化學求數》。他將定性分析的陽離子硫化氫系統修訂為目前的五組,還注意到酸鹼度對金屬硫化物沉澱的影響。在容量分析中,他提出用二氯化錫滴定三價鐵至黃色消失。
1663年玻意耳報道了用植物色素作酸鹼指示劑,這是容量分析的先驅。但真正的容量分析應歸功於法國蓋·呂薩克。1824年他發表漂白粉中有效氯的測定,用磺化靛青作指示劑。隨後他用硫酸滴定草木灰,又用氯化鈉滴定硝酸銀。這三項工作分別代表氧化還原滴定法、酸鹼滴定法和沉澱滴定法。絡合滴定法創自李比希,他用銀滴定氰離子。
另一位對容量分析作出卓越貢獻的是德國莫爾,他設計的可盛強鹼溶液的滴定管至今仍在沿用。他推薦草酸作鹼量法的基準物質,硫酸亞鐵銨(也稱莫爾鹽)作氧化還原滴定法的基準物質。
最早的微量分析是化學顯微術,即在顯微鏡下觀察樣品或反應物的晶態、光學性質、顆粒尺寸和圓球直徑等。17世紀中葉胡克從事顯微鏡術的研究,並於1665年出版《顯微圖譜》。法國葯劑師德卡羅齊耶在1784年用顯微鏡以氯鉑酸鹽形式區別鉀、鈉。德意志化學家馬格拉夫在1747年用顯微鏡證實蔗糖和甜菜糖實為同一物質;在1756年用顯微鏡檢驗鉑族金屬。1891年,萊爾曼提出熱顯微術,即在顯微鏡下觀察晶體遇熱時的變化。科夫勒及其夫人設計了兩種顯微鏡加熱台,便於研究葯物及有機化合物的鑒定。後來又發展到電子顯微鏡,解析度可達1埃。
不用顯微鏡的最早的微量分析者應推德國德貝賴納。他從事濕法微量分析,還有吹管法和火焰反應,並發表了《微量化學實驗技術》一書。近代微量分析奠基人是埃米希,他設計和改進微量化學天平,使其靈敏度達到微量化學分析的要求;改進和提出新的操作方法,實現毫克級無機樣品的測定,並證實納克級樣品測定的精確度不亞於毫克級測定。
有機微量定量分析奠基人是普雷格爾,他曾從膽汁中離析出一種降解產物,其量尚不足作一次常量碳氫分析。在聽了埃米希於1909年所作有關微量定量分析的講演並參觀其實驗室後,他決意將常量燃燒法改為微量法(樣品數毫克),並獲得成功;1917年出版《有機微量定量分析》一書,並在1923年獲諾貝爾化學獎。
德國化學家龍格在1850年將染料混合液滴在吸墨紙上使之分離,更早些時候他曾用染有澱粉和碘化鉀溶液的濾紙或花布塊作過漂白液的點滴試驗。他又用浸過硫酸鐵和銅溶液的紙,在其中部滴加黃血鹽,等每滴吸入後再加第二滴,因此獲得自行產生的美麗圖案。1861年出現舍恩拜因的毛細管分析,他將濾紙條浸入含數種無機鹽的水中,水攜帶鹽類沿紙條上升,以水升得最高,其他離子依其遷移率而分離成為連接的帶。這與紙層析極為相近。他的學生研究於濾紙上分離有機化合物獲得成功,能明顯而完全分離有機染料。
20世紀60年代,魏斯提出環爐技術。僅用微克量樣品置濾紙中,繼用溶劑淋洗,而後在濾紙外沿加熱以蒸發溶劑,遂分離為若干同心環。如離子無色可噴以靈敏的顯色劑或熒光劑,既能檢出,又能得半定量結果。
色譜法也稱層析法。1906年俄國茨維特將綠葉提取汁加在碳酸鈣沉澱柱頂部,繼用純溶劑淋洗,從而分離出葉綠素。此項研究發表在德國《植物學》雜志上,但未能引起人們注意。直到1931年德國的庫恩和萊德爾再次發現本法並顯示其效能,人們才從文獻中追溯到茨維特的研究和更早的有關研究,如1850年韋曾利用土壤柱進行分離;1893年裡德用高嶺土柱分離無機鹽和有機鹽等等。
氣體吸附層析始於20世紀30年代的舒夫坦和尤肯。40年代,德國黑塞利用氣體吸附以分離揮發性有機酸。英國格盧考夫也用同一原理在1946年分離空氣中的氫和氖,並在1951年製成氣相色譜儀。第一台現代氣相色譜儀研製成功應歸功於克里默。
氣體分配層析法根據液液分配原理,由英國馬丁和辛格於1941年提出。並因此而獲得1952年諾貝爾化學獎。戈萊提出用長毛細管柱,是另一創新。
色譜-質譜聯用法中將色譜法所得之淋出流體移入質譜儀,可使復雜的有機混合物在數小時內得到分離和鑒定,是最有效的分析方法之一。
希臘哲學家泰奧弗拉斯圖斯曾記錄各種岩石礦物及其他物質遇熱所發生的影響,這是熱分析技術的最早紀錄。法國勒夏忒列和英國羅伯茨·奧斯汀同稱為差熱分析的鼻祖。20世紀60年代又出現了精細的差熱分析儀和奧尼爾提出的差示掃描量熱法,它能測定化合物的純度及其他參數,如熔點和玻璃化、聚合、熱降解、氧化等溫度。
比色法以日光為光源,靠目視比較顏色深淺。最早的記錄是1838年蘭帕迪烏斯在玻璃量筒中測定鑽礦中的鐵和鎳,用標准參比溶液與試樣溶液相比較。1846年雅克蘭提出根據銅氨溶液的藍色測定銅。隨後有赫羅帕思的硫氰酸根法測定鐵;奈斯勒法測定氨;苯酚二磷酸法制定硝酸根;過氧化氫法測定釷;亞甲基藍法測定硫化氫;磷硅酸法測定二氧化硅等。
最早研究化合物的紫外吸收光譜的是亨利,他繪制出摩爾吸光系數對波長的曲線。紅外光譜在20年代開始應用於汽油爆震研究,繼用於鑒定天然和合成橡膠以及其他有機化合物中的未知物和雜質。喇曼光譜是研究分子振動的另一種方法。喇曼光譜法的信號太弱,使用困難,直至用激光作為單色光源後,才促進其在分析化學中的應用。
而對於原子發射光譜法的應用可上溯至牛頓,他在暗室中用棱鏡將日光分解為七種顏色;1800年赫歇耳發現紅外線;次年裡特用氫化銀還原現象發現紫外區;次年,渥拉斯頓觀察到日光光譜中的暗線;15年後,夫琅和費經過研究,命名暗線為夫琅和費線。
本生發明了名為本生燈的煤氣燈,燈的火焰近於透明而不發光,便於光譜研究。1859年,本生和他的同事物理學家基爾霍夫研究各元素在火焰中呈示的特徵發射和吸收光譜,並指出日光光譜中的夫琅和費線是原子吸收線,因為太陽的大氣中存在各種元素。他們用的儀器已具備現代分光鏡的要素,他們可稱為發射光譜法的創始人。
能斯脫在1889年提出了能斯脫公式,將電動勢與離子濃度、溫度聯系起來,奠定了電化學的理論基礎。隨後,電化學分析法有了發展,電沉積重量法、電位分析法、電導分析法、安培滴定法、庫侖滴定法、示波極譜法相繼出現。氫電極、玻璃電極和離子選擇性電極陸續製成,尤以極譜分析技術貢獻卓著。
還有一些方法對無機物質和有機物質同樣有效,如氣相色譜法便是其中之一。樣品中一氧化碳、二氧化碳、氫、氮、氧、甲烷、乙烯、水氣等在同一柱中,在選擇的條件下可逐一分離或分組分離。奧薩特氣體分析器也是如此,只是分離的原理不同。
痕量分析是指樣品所含的量極為微少。一般,在樣品中含量多的為主要成分,含量少的為次要成分。桑德爾認為含量在1%~0.01%的為次要成分。有人認為在10%~0.01%的為次要成分。含量在萬分之一以下稱為痕量。痕量分析的動向趨於測定愈來愈低的含量,因此出現了超痕量分析,即含量接近或低於一般痕量下限。這名稱只是定性的。
微痕量分析尚另有一種意義,即使用微量分析的稱樣,而測定其中痕量元素。為與前述一詞區分,後一詞應稱為微樣痕量分析。
理想的化學分析方法應該具有這樣的一些特點:選擇性最高,這樣就可以減輕或省略分離步驟;精密度和准確度高;靈敏度高,從而少量或痕量組分即可檢定和測定;測定范圍廣,大量和痕量均能測定;能測定的元素種類和物種最多;方法簡便;經濟實惠。但匯集所有優點於一法是辦不到的,例如,在重量分析中,如要提高准確度,需要延長分析時間。因為化學法制定原子量要求准確到十萬分之一,所以最費時間。
分析方法要力求簡便,不僅野外工作需要簡便、有效的化學分析方法,室內例行分析工作也如此。因為在不損失所要求的准確度和精度的前提下,簡便方法步驟少,這就意味著節省時間、人力和費用。例如,金店收購金首飾時,是將其在試金石板上劃一道(科學名稱是條紋),然後從條紋的顏色來決定金的成色。這種條紋法在礦物鑒定中仍然採用。
分析化學所用的方法可分為化學分析法和儀器分析法,二者各有優缺點,相輔相成。分析化學者必須明確每一種方法的原理及其應用范圍和優缺點,這樣在解決分析問題時才能得心應手,選擇最適宜的方法。一般來說,化學法准確、精密、費用少而且容易掌握。儀器法迅速,能處理大批樣品,但大型儀器價格昂貴,幾年後又須更新儀器。
近來分析化學中的新技術有激光在分析化學中的應用、流動注射法、場流分級等。場流分級所用的場可以是重力、磁、電、熱等,樣品流經適當的場時能進行分級,故稱為場流分級。目前,該法已成功地用於有機大分子(如血球、高聚物等)之分級。可以預期它在無機物分離方面也將得到應用。
加強對高靈敏度和高選擇性試劑的研究,對於隱蔽解蔽和分離、富集方法的研究,以及元素存在狀態的測定(與環境分析和地球化學的關系至為密切)都是重要的課題。將二三種各具優點的方法聯合使用,可使以前不能測定的項目變為可能,仍是發展的方向,氣相色譜法與質譜法的聯用便是明顯的例子。
分析化學有極高的實用價值,對人類的物質文明作出了重要貢獻,廣泛的應用於地質普查、礦產勘探、冶金、化學工業、能源、農業、醫葯、臨床化驗、環境保護、商品檢驗等領域。
分析化學的核心是「量」。
『伍』 識別銀,有什麼好的物理或者化學方法
化學鑒別方法如下:
銀溶於硝酸,生成硝酸銀。硝酸銀是一種透明晶體,有感光性,且易溶於水。硝酸銀是合成許多其他銀化合物的原料,也可作為防腐劑,還用於彩色玻璃中的黃色添加劑。
銀不易與硫酸反應,因此硫酸在珠寶製造中用於清洗銀焊及退火後留下的氧化銅火痕。
銀易與硫以及硫化氫(H2S)反應生成黑色的硫化銀(Ag2S),這在失去光澤的銀幣或其他物品上很常見,銀在高溫下也可以和氧氣反應,生成棕色的氧化銀(Ag2O)。
當銀制電氣觸點在富含硫化氫的環境下工作時,觸點上的硫化銀還會生成銀晶須。
與硫化氫和氧氣反應
4Ag +2 H2S + O2 = 2Ag2S + 2H2O
與濃硫酸反應
2Ag + 2H2SO4(濃) ==== Ag2SO4 + SO2↑ + 2H2O
與鹵族元素反應
2Ag + F2 ===== 2AgF 暗棕色
2Ag + Cl2 ===== 2AgCl 白色
2Ag + Br2 ===== 2AgBr 淡黃色
2Ag + I2 ===== 2AgI 黃色
2Ag + S ==== Ag2S
『陸』 食鹽的化學分析方法...
成分主要是NaCl 和 KIO3 首先將其配成溶液 1 鈉離子: 鉑絲蘸去溶液在酒精燈上烤 若火焰為黃色 則有鈉離子(原理是焰色反應 鉀離子在焰色反應中是紫色 看不出來 不影響) 2 氯離子 用硝酸銀 產生白色沉澱 3 碘元素 主要以碘酸根形式存在 可以找個還原性離子(如亞硫酸根) 將其還原成I2 再加澱粉 若變藍就說明含碘 第一次回答問題 是根據我所了解的說的 希望有所幫助
『柒』 食品中透明質酸 用什麼方法測定
目前,透明質酸的測定方法有很多報道,包括ELISA、分光光度法、熒光分析法、電化學分析法、Bitter-Muir 法[和CTAB 濁度法[等等,但主要集中在測定人體血液、發酵液和化妝品中的透明質酸含量,在保健食品中的檢測方法的報道很少。有一篇文獻是利用酶聯免疫法(ELISA)檢測保健食品中的透明質酸。
『捌』 如何檢測玻璃的化學成份
樓上的回答牛頭不對馬嘴,根本不是題主問的吧?
我來回答一下吧。
玻璃,陶瓷,金屬等也是可以做元素分析的。
我接觸過的有ICP-MS,樣品需要進行消解再進樣分析,可以定性和定量分析,通量較高,一天可以分析幾十個樣品。但儀器較貴,普及性不高。
思考後我想,玻璃應該還可以做原子吸收光譜,不過可能專屬性不是很高,干擾較多。
上網查了一下,似乎有專門的玻璃元素成分快速分析儀,可以進行定量分析,且價格比較親民。我沒有用過。
其他還有能譜儀,不過我沒用過。而且,這一領域是有國家標準的,你可以查查。
不知道你是想問定量分析還是定性分析?有疑問請追問哈。