有機元素微量定量分析

《有機元素微量定量分析》是2013年化學工業出版社出版的圖書，作者是王約伯、高敏。

基本介紹

• 中文名：有機元素微量定量分析
• 作者：王約伯、高敏
• 語言：簡體中文
• 出版時間：2013年10月1日
• 出版社：化學工業出版社
• 頁數：242 頁
• 開本：16 開
• 類型：科學與自然

內容簡介

本書總結了中國科學院上海有機化學研究所元素分析實驗室目前開展的所有常規測試項目所使用的方法。測試項目包括有機元素微量定量分析、微量和痕量金屬和部分非金屬的定量和定性分析、部分物理常數的測定等。有機元素微量定量分析作為該實驗室的特色項目，除了介紹方法以外，還針對化學工作者的需求，對方法的適用性做了研究，並列舉了實例來重點論述，以提高使用這些方法解決實際問題的能力。對於微量和痕量金屬和部分非金屬的定量和定性分析以及部分物理常數的測定，本書詳細地介紹了方法。 本書可作為從事有機元素微量定量分析的測試人員的工具書，也適用於分析化學工作者及相關專業的高等院校師生。

《有機元素微量定量分析》可作為從事有機元素微量定量分析的測試人員的工具書，也適用於分析化學工作者及相關專業的高等院校師生。

圖書目錄

第1章微量天平的安置和使用1

1.1微量化學天平的主要指標1

1.1.1靈敏度與分度值1

1.1.2精密度2

1.1.3精確度/準確度2

1.2微量化學天平的歷史和發展3

1.3微量電子天平的結構及工作原理4

1.4微量電子天平的安置5

1.4.1製作專用的穩定的天平台5

1.4.2減少氣流對天平的影響7

1.4.3控制溫度、濕度對天平的影響8

1.4.4必要時需要有抗磁性和抗靜電保護裝置8

1.5微量分析天平維護、保養和使用注意事項8

參考文獻9

第2章有機微量分析中樣品的稱量與制樣技術10

2.1樣品的要求10

2.2稱量容器10

2.3稱樣量的選擇11

2.4樣品的稱量和制樣技術11

2.4.1碳、氫、氮、氧元素的分析11

2.4.2硫、氯、溴、碘和氟元素的分析12

2.4.3磷元素的分析13

2.5天平的使用14

參考文獻14

第3章有機物中碳、氫、氮元素的分析——全自動元素分析儀法/CHN模式16

3.1元素分析儀的產生和發展16

3.1.1元素分析經典方法階段16

3.1.2催化劑性能改進階段17

3.1.3元素分析的自動化階段17

3.2方法原理20

3.3試劑與易耗品20

3.4儀器21

3.5樣品及稱量27

3.6分析步驟28

3.7儀器校驗31

3.7.1空白值的測定32

3.7.2儀器校正曲線的繪製和定量計算方法介紹32

3.7.3標準物質的測試33

3.7.4重複性測試33

3.7.5線性測試33

3.7.6適應性測試34

3.8不確定度評估35

3.8.1不確定度各分量的評估35

3.8.2合成標準不確定度37

3.8.3擴展不確定度評定37

3.9分析結果表述38

3.10安全注意事項38

3.11套用實例與方法改進38

3.11.1一般的非雜元素有機物38

3.11.2吸濕性、揮發性及帶結晶水樣品39

3.11.3甾體有機物40

3.11.4含金屬和過渡金屬的有機物40

3.11.5含矽有機物41

3.11.6含磷、硼的有機物42

3.11.7含氟有機物44

3.11.8吸濕厭氧樣品47

3.11.9石油、油品類48

3.11.10碳纖維、焦炭類49

3.11.11氘代有機物49

3.11.12高氮有機物50

3.12最新發展51

參考文獻54

第4章有機物中氧元素的分析——全自動元素分析儀法/O模式55

4.1方法原理55

4.2試劑與易耗品56

4.3儀器56

4.4樣品及稱量61

4.5分析步驟61

4.6儀器校驗65

4.6.1空白值的測定65

4.6.2儀器的校正曲線的繪製和定量計算方法介紹65

4.6.3標準物質的測試66

4.6.4重複性測試66

4.6.5線性測試66

4.6.6適應性測試67

4.7不確定度評估67

4.7.1不確定度各分量的評估67

4.7.2合成標準不確定度69

4.7.3擴展不確定度評定70

4.8分析結果的表述70

4.9安全注意事項70

4.10套用實例與方法改進70

參考文獻71

第5章有機物中硫元素的分析——氧瓶燃燒—高氯酸鋇滴定法72

5.1方法原理72

5.2儀器與裝置72

5.3試劑73

5.4樣品及稱量73

5.5實驗方法74

5.6線性範圍76

5.7不確定度評估78

5.7.1數學模型78

5.7.2不確定度來源分析78

5.7.3各分量不確定度的分析78

5.7.4測量結果的合成不確定度82

5.7.5擴展不確定度評定82

5.8分析結果的表述82

5.9安全注意事項82

5.10套用實例與方法改進83

5.10.1pH值的適宜性評估83

5.10.2國產指示劑與進口指示劑的比較83

5.10.3氟對硫含量測定的影響83

5.10.4磷對硫含量測定的影響84

5.10.5金屬對硫含量測定的影響88

參考文獻94

第6章有機物中氯、溴元素的分析96

6.1氧瓶燃燒—銀電量法96

6.1.1工作原理96

6.1.2儀器與裝置96

6.1.3試劑98

6.1.4實驗方法98

6.1.5方法評估和分析實例98

6.2氧瓶燃燒—硝酸汞滴定法99

6.2.1方法原理100

6.2.2儀器與裝置100

6.2.3試劑100

6.2.4樣品及稱量101

6.2.5實驗方法101

6.2.6線性範圍103

6.2.7不確定度評估106

6.2.8分析結果的表述111

6.2.9安全注意事項111

6.2.10套用實例與方法改進111

參考文獻121

第7章有機物中碘元素的分析122

7.1氧瓶燃燒—碘量法122

7.1.1方法原理122

7.1.2儀器與裝置122

7.1.3試劑122

7.1.4樣品及稱量123

7.1.5實驗方法124

7.1.6分析結果的表述125

7.1.7安全注意事項125

7.2氧瓶燃燒—電位滴定法126

7.2.1方法原理126

7.2.2儀器與裝置126

7.2.3試劑126

724樣品及稱量127

725實驗方法127

726方法評估128

727不確定度評估129

728分析結果的表述133

729安全注意事項133

參考文獻133

第8章有機物中氟元素的分析——氧瓶燃燒硝酸釷滴定法134

81方法原理134

82儀器與裝置134

83試劑135

84樣品及稱量136

85實驗方法136

86線性範圍137

87不確定度評估139

871氟含量的定量數學模型139

872不確定度來源分析139

873各分量不確定度的分析140

874測量結果的合成不確定度142

875擴展不確定度評定143

88分析結果的表述143

89安全注意事項143

810套用實例與方法改進143

8101一般含氟有機物中氟的測定144

8102氯對氟含量測定的影響144

8103溴、碘對氟含量測定的影響146

8104硫對氟測定的影響148

8105磷對氟測定的影響150

8106硼、矽對氟測定的影響151

8107金屬離子對氟測定的影響152

8108含有干擾元素的含氟有機物中氟質量分數的測定實例154

參考文獻155

第9章有機物中磷元素的分析——磷釩鉬黃比色法156

91方法原理157

92儀器與裝置158

93試劑158

94樣品及稱量159

95實驗方法159

96線性範圍160

97不確定度評估161

971數學模型161

972不確定度來源分析161

973各分量不確定度的分析161

974合成標準不確定度165

975擴展不確定度評定165

98分析結果的表述165

99安全注意事項165

910套用實例與方法改進165

9101一般含磷有機物中磷的測定166

9102鹵族元素對磷測定的影響166

9103硫對磷測定的影響167

9104矽對磷測定的影響167

9105鹼金屬對磷測定的影響168

9106過渡金屬對磷測定的影響168

9107稀土金屬對磷測定的影響172

參考文獻172

第10章微量及痕量金屬與部分非金屬元素的分析——原子吸收分光

光度法173

101方法原理173

102試劑與裝置173

103儀器174

104實驗方法177

1041測試方法的建立177

1042儀器標準操作181

1043測定方法的定量性能考察182

1044標準曲線的繪製182

1045樣品試液的測定183

105線性範圍183

106不確定度評估183

1061火焰原子吸收分光光度法184

1062石墨爐原子吸收分光光度法187

107分析結果的表述187

108安全注意事項187

109文獻中推薦的測試條件187

1091常見元素的推薦測試條件187

1092石墨爐原子吸收分光光度法推薦條件191

參考文獻194

第11章微量及痕量元素的分析——電感耦合等離子發射光譜法195

111方法原理195

112試劑與裝置196

113儀器197

114實驗方法201

1141測試方法的建立201

1142測定方法的定量性能考察203

1143儀器標準操作203

1144標準曲線的繪製204

1145樣品試液的測定204

115動態線性範圍204

116不確定度評估205

1161數學模型205

1162測量不確定度來源分析205

1163各分量不確定度的分析205

1164合成標準不確定度208

1165擴展不確定度評定208

117分析結果的表述208

118安全注意事項208

參考文獻209

第12章水分含量的測定210

121重量法210

1211方法原理210

1212裝置210

1213實驗步驟210

1214計算210

1215分析結果的表述211

1216安全注意事項211

122卡爾·費休庫侖法211

1221方法原理211

1222儀器與裝置212

1223試劑212

1224實驗步驟213

1225適用範圍216

1226分析結果的表述216

1227安全注意事項216

1228反應過程的副反應216

123卡爾·費休容量法218

1231方法原理218

1232儀器與裝置219

1233試劑219

1234實驗步驟220

1235適用範圍221

1236分析結果的表述221

1237安全注意事項221

參考文獻221

第13章部分物理常數的測定222

131密度的測定222

1311方法原理222

1312試劑222

1313儀器與裝置222

1314實驗步驟222

1315計算223

1316分析結果的表述223

1317安全注意事項223

132液體運動學黏度的測定——平氏毛細管黏度計法223

1321方法原理223

1322儀器與裝置224

1323實驗步驟224

1324計算224

1325分析結果的表述224

1326安全注意事項225

133液體動力學黏度的測定——動力黏度計法225

1331方法原理225

1332儀器與裝置225

1333實驗步驟226

1334適用範圍228

1335分析結果的表述228

1336安全注意事項228

134熔點的測定——熔點儀法228

1341方法原理228

1342儀器229

1343實驗步驟229

1344適用範圍及準確度232

1345測定結果232

1346常見問題及分析解決措施232

135色度的測定——鉑鈷標準溶液目視法233

1351方法原理233

1352試劑234

1353儀器與裝置234

1354實驗步驟234

1355適用範圍234

1356分析結果的表述234

1357安全注意事項234

136酸度和鹼度的測定——中和滴定法234

1361方法原理235

1362試劑235

1363實驗步驟235

1364計算235

1365分析結果的表述236

1366安全注意事項236

137折射率的測定——折射率儀法236

1371方法原理236

1372儀器238

1373實驗步驟238

1374適用範圍及精度239

1375測定結果239

1376其他功能239

138蒸發殘渣的測定——重量法239

1381方法原理239

1382儀器與裝置239

1383實驗步驟239

1384計算240

1385分析結果的表述240

1386安全注意事項240

139灼燒殘渣的測定——重量法240

1391方法原理240

1392試劑240

1393儀器與裝置241

1394實驗步驟241

1395計算241

1396分析結果的表述241

1397安全注意事項242

參考文獻242

20世紀初，奧地利格拉茨（Graz）大學的弗基茨·普雷格爾（Fritz Pregl）和弗里德里希·埃米希（Friedrich Emich）通過對傳統常量分析方法的改進，發展了一種標準的分析操作法，稱為微量分析。微量分析是一種適用於極少量物質（2～3mg）的分析方法，而當時常規分析往往用量以克或數百毫克計。在光譜、質譜和核磁共振等分析手段廣泛使用和發展之前，微量分析化學為有機化合物的成分分析和結構鑑定做出過重大的貢獻，例如早期的甾族化合物的研究。普雷格爾因為在有機微量分析方面的貢獻而獲得了1923年諾貝爾化學獎。

中國的有機元素微量分析的發展起源於中國科學院上海有機化學研究所的首任所長莊長恭先生。莊先生在1933年回國前曾從慕尼黑專程去了奧地利格拉茨大學化學系（Pregl自1913年起直到去世曾長期在此工作），掌握學習這一當時最先進的方法，並訂購一台由Pregl校正過的微量天平和全套裝置。1934年，莊先生和黃耀曾一起在前中央研究院化學研究所建立起有機元素微量分析方法，並在解放後將全套裝置和建立的方法帶到上海有機化學研究所，成立了新中國第一個有機微量分析實驗室。自1950年成立以來，實驗室60餘載堅持微量分析的研究實踐，在他們的努力下，中國的有機元素微量分析得到了長足的發展和改進。比如隨著化合物種類和數量的增多，早期的微量定量方法得到了改進，微量分析的套用領域也由早期單純的化學化工拓展到了材料、醫藥、石油、地質、農業、食品、環保等各領域。在波譜學在分析化學中廣泛套用的今天，元素微量分析依然作為一種重要的分析手段，與其他分析手段相互補充，提供元素組成的重要信息。至今很多重要的化學期刊仍然將元素微量分析的數據作為必需，儘管有的刊物將元素微量分析數據和高分辨質譜數據作為二選一的要求，但有的期刊強調，元素微量分析的數據是說明純度的重要數據。

雖然元素微量分析在各個領域的套用已經非常廣泛，而且還有商品化的成套儀器可以方便使用，但針對不同類型有機物，如金屬有機物、高氟及全氟有機物及含磷、硼等有機物，往往要求特別的注意。我國目前還沒有（或者說很少）全面、權威的工具書對該分析方法予以梳理、總結和說明。這本書恰恰填補了這樣一個空白。作者依託上海有機化學研究所全面的有機化學體系和元素分析實驗室的研究和實踐，總結了該實驗室60餘年來從事元素微量分析的經驗，系統而深入地介紹了元素微量分析的各個方法及改進，許多方法都列舉了實例，如在有機物中碳、氫、氮元素的微量定量分析一章中列舉了高氟及全氟有機物以及對空氣與水敏感樣品的方法改進和結果，又如在硫元素的微量定量分析一章中詳細研究了各種因素對測試結果的影響程度及改進方法，在痕量水分測定一章中增加了樣品適用性的內容，更有實用性和針對性。這是一本元素微量分析研究領域不可多得的工具書，是該實驗室數十年寶貴經驗的總結，相信對廣大化學工作者及相關科學工作者的研究會有相當的助益和參考價值。

中國科學院院士

2012年10月

序二

20世紀初，奧地利格拉茨大學的弗基茨·普雷格爾（Fritz Pregl）和弗里德里希·埃米希（Friedrich Emich）通過對傳統常量方法的改進，將微量分析系統化，使之成為標準的分析操作方法。微量分析是一種適用於極少量物質的分析方法。在現代光譜、質譜和核磁共振等分析手段廣泛使用和發展之前，微量分析為有機化學化合物如早期的天然產物、萜類和甾體等的研究與鑑定做出過重大的貢獻。普雷格爾也因為在有機微量分析方面的傑出貢獻而獲得了1923年諾貝爾化學獎的殊榮。

1950年莊長恭先生在中國科學院上海有機化學研究所建立了有機微量分析實驗室。歷經六十餘載的不懈努力和鑽研，該實驗室在有機元素微量分析方法和技術方面得到了長足的發展和改進。隨著化合物門類的增多，對早期的微量定量方法不斷有了新的挑戰。作者及同事們從天然產物領域轉入到當時新興的金屬有機化學、元素有機化學和氟化學等領域，攻克了一個個難關。微量分析中的元素分析範疇也從早期的單純化合物拓展到了材料、醫藥、石油、地質、農業、食品和環保等領域。在先進波譜學廣泛採用的今天，元素微量分析依然不失為一種重要的分析手段，與其他分析技術互補，為物質的元素組成提供了必需的信息。

雖然元素微量分析在各個領域的套用已經非常廣泛，但遺憾的是，迄今還沒有或很少有一本既全面又權威的工具書，將名目繁多的分析技術方法予以梳理、總結和說明，因此《有機元素微量定量分析》的出版適時地填補了這樣一個空缺。作者依託中國科學院上海有機化學研究所在有機化學領域中詳盡、豐碩的研究內容，元素分析實驗室厚積的從事元素微量分析的經驗和各種測試手段，以及作者的實踐經驗與心得，深入系統地介紹了元素微量分析的各種方法和改進以及適用的檢測範圍。許多方法都列舉了實例和操作規範，如在有機物中碳、氫、氮元素的微量定量分析一章中列舉了高氟及全氟有機物以及對空氣、水敏感樣品的方法和結果；又如在硫元素的微量定量分析一章中詳盡探討了各種因素對測試結果的不同影響及對策；在痕量水分測定一章中增加了樣品適用度的內容，使之更有實用性和針對性。

《有機元素微量定量分析》是一本元素微量分析研究領域不可多得的工具書，是一個在元素分析研究領域的良師益友，對廣大相關學科工作者的研究和使用具有相當的參考價值。我極力推薦該書。

中國科學院院士

2012年10月