实验室基础知识.ppt

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1、实验室基础知识,环境监测资格证考核教材,第一章 器 皿,一、玻璃器皿的分类 (一)容器类 用以贮存或运输液体或气体，以及在其中进行化学反应的各种玻璃器皿。 如：试剂瓶、烧杯、烧瓶(锥形、球形)、试管、比色管等。 容器类玻璃器皿的原料有软质玻璃(不可加热)和硬质玻璃(可加热)，在使用时应加以注意。 (二)量器类 用以计量液体体积的玻璃器皿。 量器的制作原料是白玻璃(软质玻璃)，不宜加热。 量器分为量入式和量出式。 量入式：只有量瓶和具塞量筒两种，主要用于定容。 量出式：如滴定管、吸管、量筒、量杯等。 1.量筒和量杯 用于量取要求并不精确的液体体积，例如配制百分浓度，体积比的浓度等的溶液。量筒的容

2、量允许误差大致相当它的最小分度值。 2.量瓶 全称单标线容量瓶，用于配制标准溶液和定容实验，是精确的量入用量具。量瓶是细长颈薄壁的平底容器，瓶颈上刻有一条环型标线，瓶壁标有容积及其检定时的温度。,3.吸管 又称移液管，是做精确量出用的量具，有分度吸管和单标线吸管两种。 4.滴定管 容量分析中的基本测量仪器，有常量和微量两个等级。在使用上分为酸式（具塞）和碱式（不具塞）两大类。 (三)其他常用玻璃器皿 1、冷凝管 作用：在蒸馏和回流中把蒸汽冷凝成液体。 分类：蛇形、球形、直形、空气冷凝管 注意：使用时冷却水管接下口，出水管接上口，不得接反。 2、干燥器 作用：存放烘干的样品、试剂、称量瓶等，保存

3、需要防潮的小型仪器。 注意：盖口磨砂玻璃平面涂以凡士林，打开盖子时只能推开，不能揭开。长期不用打不开时，可用热毛巾捂热开之。 3、漏斗 分类：普通玻璃漏斗、砂芯漏斗、分液漏斗,二、玻璃器皿的洗涤,玻璃仪器清洁与否能直接影响实验结果的准确性和精密度，因此，应十分重视玻璃仪器的洗涤。 实验室中常用肥皂、洗涤剂、洗衣粉、去污粉、洗液、和有机溶剂等清洗玻璃仪器。肥皂、洗涤剂等用于清洗形状简单、能用刷子直接刷洗的玻璃仪器，如烧杯、试剂瓶、锥型瓶等；洗液主要用于清洗不易或不应直接刷洗的玻璃仪器，如吸管、容量瓶、比色管等。此外也可用洗液洗涤长久不用的玻璃仪器以及刷子刷不下的污垢，利用它与污物起化学反应，氧化

4、破坏有机物而除去污垢。 (一)常用洗液的配制和使用 1、铬酸洗液 是实验室的传统洗液，由重铬酸钾和浓硫酸配制而成，有很强的氧化能力，对玻璃的侵蚀作用小，洗涤效果好，但六价铬能污染水质，应注意废液的处理。配制方法：称20克工业品重铬酸钾置于40毫升水中加热溶解，放冷。缓缓加入360毫升工业浓硫酸（注意不能将重铬酸钾溶液加入硫酸中），边加边用玻璃棒搅拌，因二者混合时大量放热，故硫酸不可加得太快，以防因剧烈放热而发生意外。配好后放冷，装入有盖的玻璃器皿中备用。,2、碱性高锰酸钾洗液 这种洗液作用缓慢温和，可洗涤有油污的器皿。配制方法：取4克高锰酸钾溶于80毫升水中，再加50%氢氧化钠至100毫升。使

5、用这种洗液后如玻璃器壁沾有褐色氧化锰，可用盐酸或草酸洗除。碱性高锰酸钾洗液不应在器皿中长期存留。 3、纯酸洗液 如 1+1盐酸、硫酸，10%硝酸等。 4、纯碱洗液 如10%以上的氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠等。 5、有机溶剂 沾有较多油脂性污物的玻璃器皿，尤其是难以使用毛刷刷洗的小件或形状复杂的玻璃仪器，如活塞内孔、吸管和滴定管的尖头等，可用汽油、甲苯、二甲苯、丙酮、酒精、氯仿等有机溶剂浸泡或搽洗。 (二)洗涤方法 1、常规洗涤法 洗涤玻璃仪器之前，应先用肥皂洗净双手。一般玻璃仪器经自来水冲刷去灰尘后，用毛刷蘸热肥皂液（洗涤剂等）仔细刷净内外表面，尤其应注意容器的磨砂部分和器口边缘处，边用水冲边

6、刷洗至无肥皂液，再用自来水冲洗35次，用蒸馏水充分荡洗3次。洗净的玻璃仪器壁上应能被水均匀湿润（不挂水珠）。玻璃仪器经蒸馏水冲洗后，残留的水分应为中性。 洗涤中应按少量多次的原则用水冲洗，每次充分振荡后倾倒干净。凡能使用刷子刷洗的玻璃仪器，都尽量用刷子蘸肥皂液刷洗。,2、不便刷洗的器皿 根据不同污垢的性质，选择不同的洗液浸泡或共煮，然后再按常法用水冲洗。 3、水蒸汽洗涤 主要用于成套仪器，如酚、氰蒸馏装置，凯氏定氮装置等。 也可用蒸馏瓶制成简易水蒸汽洗涤装置。 4、特殊的清洁要求 (1)比色皿的清洗 不得用铬酸洗液洗涤；用酸浸泡时间不得过长；洗后应晾干，不得烘干；比色有机溶液(如测砷、挥发酚)

7、后应用有机溶剂清洗，若用水洗需晾干后使用。 (2)测定金属用的器皿需用稀硝酸浸泡，再用水清洗。 (3)测定铬的器皿不得用铬酸洗液洗涤。 (4)测定磷的器皿不得用洗衣粉等含磷洗涤剂洗涤。 (三)玻璃器皿的干燥 1、控干 用滴水架或专用柜 2、烘干 用干燥箱(量器不得使用) 3、吹干 用电吹风，热风或冷风 4、烤干 用酒精灯或红外线灯(只适用硬质玻璃),三、量器的检定,玻璃量器的真实容量并不与其出厂的标称容量完全相符，因此，在分析工作开始之前，尤其是对精密度要求较高的分析工作，必须对所用量器进行容量检定。 （一）量器的等级 根据量器的精度(容量的允许误差)和流出时间，分为A、B两级。 1、精度（容

8、量的允许误差） 量器的实际容量与标称容量在限定的范围内的差值，见表1和表3。 2、流出时间 流出时间是指量出式量器充满液体至标线后，按规定方式排出全部水量所需的时间，见表2和表4。,表1 标准温度20时全量和零至任意分量的容量允许差表,表2 滴 定 管 的 流 出 时 间 表,表3 标准温度20时标称容量允差表,表4 吸 管 的 流 出 时 间 表,（二）量器的校准,1、测量法(衡量法) 称量量器某一刻度内放出或容纳的纯水重量，并同时记录水温，然后将重量换算为体积： Vt = 式中：Vt 在t时纯水的体积； Wt在t时的空气中，以黄铜砝码称得水重； dt 在t时的空气中，纯水的密度 将任意温度

9、下水的重量换算成体积单位时，需要考虑三个因素： 温度改变，水的密度随之改变；物体由于空气浮力致使重量改变； 温度改变，玻璃量器热胀冷缩引起容积的改变。 一般量器是指20时的容量，温度变化而引起的容量变化是相对20时的容量而言，此变化可由下式计算： Vt=V20+V20(t-20)0.000026/ 式中：0.000026是钠钙玻璃膨胀系数,将代入，得： V20+V20(t-20)0.000026/= V20= 令：=dt1+(t-20)0.000026/ 则：V20= 式中的，表示在不同温度下，以水充满20时容量为1升的玻璃量器，于空气中用黄铜砝码称得的水重。 值可以通过查表得出。 用式可以测

10、量量器在不同温度下的实际容量； 用式可以确定量器的等级。,例：校准标称容量为1000毫升的量瓶，在27时，称得水重为996.05克，问该瓶在27时的实际容量，并指出它的等级。 解：根据式 V27= =1000.38ml 根据式 V20= =1000.39ml =1000.39-1000=+0.39ml 1000mlA级容量瓶0.40ml 答：该瓶在27时的实际容量为1000.38ml；该瓶为A级品。 2、比较法 此法较方便实用，对于要求不太高的试验可采用此法，可减少偶 然误差。如用己校准过的吸管校正一系列比色管或量瓶。,四、量器的使用规则,1、标准溶液的配制、量取和稀释等操作，应以A级无分度吸

11、管与A级容量瓶配套使用。 2、水样的量取和稀释的操作，应以A级或B级无分度吸管与A级或B级容量瓶配套使用。 3、一般试剂的量取可使用刻度吸管或量筒。 4、不得将容量瓶作量出式量器使用。 5、不得将比色管作为量器用以定容和稀释等操作，若需在比色管内定容，则应将一列比色管用比较法校准。 6、滴定管的选用应以用量消耗不超过2/3为宜。不得使用大容量滴定管连续滴定多份试样，也不宜使用小容量滴定管多次充液滴定同一试样。,第二章 试 剂,一、化学试剂的规格和用途 (一)一般试剂 常见的化学试剂分为四种规格： 1、优级纯(G.R 绿色瓶签) 为一级品，又称保证试剂，主要成分含量高，杂质少，用于精确分析和研究

12、工作，有的还可作基准物质。 2、分析纯(A.R 红色瓶签) 为二级品，质量略低于优级纯，用于一般分析和科研。 3、化学纯(C.P 蓝色瓶签) 为三级品，质量较分析纯差，用于工业分析及教学实验。 4、实验试剂(L.R 棕色瓶签) 为四级品，杂质含量较多，主要用于一般化学实验。 (二)高纯试剂 质量品级高于一级品的高纯试剂，目前国际上尚无统一的明确规格，国内通常用9表示产品的纯度，在规格栏中标以2个9、3个9、4个9等。如： 杂质总含量不大于0.01%，其纯度为4个9(99.99%)； 杂质总含量不大于0.001%，其纯度为5个9(99.999%)； 杂质总含量不大于0.0001%，其纯度为6个9

13、(99.9999%)。 (三)其他规格的试剂 如色谱纯试剂、光谱纯试剂、生化试剂、生物染色剂等,二、试剂的使用和保存,(一)使用 使用化学试剂必须遵守以下原则。 1、使用化学试剂前应检查试剂的外观，注意其生产日期，不能使用失效的试剂。如怀疑有变质可能，应检验合格后再用。使用中要注意保护瓶上的标签，如有脱落应及时贴好，如有损毁应照原样补全并贴牢。 2、取用液体试剂只准倾出使用，不得在试剂瓶中直接吸取，倒出的试剂不得再倾回原瓶中。倾倒液体试剂时应使瓶签在上方，以免淌下的试剂沾污或腐蚀瓶签。 3、取用固体试剂时应遵守“只出不回，量用为出”的原则，倾出的试剂有余量者不得倒回原瓶。所用牛角匙应清洁干燥，

14、不允许一匙多用。,(二)保存 1、分类摆放。化学试剂较多时，应按各种试剂的化学性质分类保管。性质稳定的固体盐类可按阳离子或阴离子分类，分开摆放，取用后及时放回原处。 2、剧毒试剂如氰化钠(钾)、氧化砷、汞盐等应贮存于保险柜中，并有专人保管。 3、易挥发试剂应贮放在有通风设备的房间里 4、易燃易爆试剂应贮存于铁皮柜或砂箱中。 5、影响试剂变质的因素。 (1)空气 空气中的氧、二氧化碳、水分、纤维和尘埃都可能使某些试剂变质。化学试剂必须密封贮于容器内，开启取用后应立即盖严，必要时应加蜡封。 2)温度 试剂变质的速度与温度的高低有密切的关系。必须根据试剂的性质选择保存的环境温度。 (3)光 日光中的

15、紫外线能使某些试剂变质。一般要求避光的试剂，可装在棕色瓶内，属于必须避光的，在棕色瓶外还要包一层黑纸。 (4)杂质 试剂的纯度对其变质情况的影响不容忽视，贮存和取用这类试剂时应特别注意防止杂质污染。 (5)贮存期 不稳定的试剂在长期贮存中能发生歧化、聚合、分解或沉淀变化。这类试剂最好分次少量采购贮存。使用前如怀疑其可能变质，应经检验合格后再用。 对变质试剂可通过提纯或精制以提高质量，否则应废弃不用。,三、实验用水,国家标准GB668286“实验室用水规格”中明确规定了实验室用三个等级净化水的规格和相应的质量检验方法，应根据实验工作的不同要求选用不同等级的水。 (一)实验室用水的质量要求 1、外

16、观 实验室用水应为无色透明的液体，其中不得有肉眼可辨的颜色及纤絮杂质。 2、等级 (1)一级水 基本上不含有溶解杂质或胶态离子及有机物。可用二级水进一步处理制得，如用石英蒸馏器再蒸馏、离子交换柱混合床等方法处理。一级水用于制备标准水样或超痕量物质的分析。 (2)二级水 常含有微量的无机、有机或胶态杂质。可用蒸馏、反渗透或离子交换法制得的水进行再蒸馏的方法制备。用于精确分析和研究工作。 (3)三级水 适用于一般分析工作。可用蒸馏、反渗透或离子交换等方法制备。,3、质量指标 实验室用水应符合表1的规定。 表 1 实验用水的质量标准,4、贮存 实验用水在贮存中沾污的主要原因是容器的可溶成分的溶解或吸

17、收空气中的二氧化碳和其他杂质。所以，一级水尽可能用前现制，不贮存。二级水和三级水经适量制备后，可盛装在预先经过处理并用同级水充分清洗过的、密闭的聚乙烯容器中，贮存于空气清新的洁净实验室内。 (二)实验用水的质量检验 1、pH值测定 2、电导率测定 3、可氧化物检验 取1000毫升二级水（100毫升三级水）注入烧杯中，加入10.0毫升1摩尔/升硫酸溶液和1.0毫升C（1/5KMnO4）=0.01摩尔/升高锰酸钾溶液，盖上表面皿，煮沸5分钟，与置于另一相同容器中的不加试剂的等体积水样作比较，溶液所呈淡红色不得完全褪尽。 4、吸光度测定 将水样分别注进1厘米和2厘米的石英比色皿中，在紫外分光光度计上

18、，于254纳米处以1厘米比色皿中的水为参比，测定2厘米比色皿中水的吸光度，按表1指标进行判别。 5、二氧化硅测定,(三)实验用水的制备,1、蒸馏水 有金属蒸馏器、玻璃蒸馏器和石英蒸馏器等几种类型。 2、去离子水 用离子交换树脂处理原水，所获得的水称为去离子水或离子交换水。其原理是当原水通过离子交换柱时，水中的K+、Na+、Ca2+、Mg2+等阳离子被阳离子交换树脂所吸附，树脂上的H+被交换到水中；水中的SO42-、Cl-、HCO3-、HSiO3-等阴离子被阴离子交换树脂所吸附，树脂上的OH-被置换到水中，与H+结合生成H2O。此法能去除水中绝大部分盐类、碱和游离酸，但不能完全去除有机物和非电解

19、质，并常含有微量树脂浸出物和树脂崩解微粒。 (1)离子交换树脂的处理与再生 a、新树脂的处理 b、离子交换树脂的再生 (2)离子交换装置(交换床) a、复合床 b、混合床 c、联合床,(3)去离子水制备注意事项 a、原水含余氯高时，应除氯后再入柱制水。 b、原水硬度高时应作预处理，以延长交换柱的工作周期。 c、间歇制水后，最初出水质量较差。 d、制得纯水接触空气后，电阻率迅即下降。 3、电渗析法 操作简单，使用方便，但价格较高，不适应基层实验室。 4、特殊要求的实验用水 (1)不含有机物的水 加碱性高锰酸钾溶液再蒸馏。对水要求不高的项目可直接用蒸馏水。 (2)不含CO2的水 将蒸馏水或去离子水

20、煮沸10分钟或通入纯氮处理。 (3)不含酚的水 加入NaOH至pH11，使水中的酚生成不挥发的酚钠再蒸馏或用活性碳吸附。 (4)不含氨的水 加入H2SO4至pH2，使水中的氨或胺都转变成不挥发的盐类，再蒸馏。 其他特殊要求的水按照分析方法要求制备。,第三章 溶液,一、溶液的基本知识 （一）溶液的定义 一种以分子、原子或离子状态分散于另一种物质中的构成的均匀而又稳定的体系叫溶液。 溶液由溶质和溶剂组成，用来溶解别种物质的物质叫溶剂，能被溶剂溶解的物质叫溶质。 （二）溶液浓度的表示 1、物质的量浓度 定义：物质（B）的物质的量（nB）除以溶液的体积（V）即物质的量浓度 CB=nB/V CB的单位是

21、mol/m3，在环境监测分析中常用mol/L 物质的量浓度，是物质的量的导出单位，在使用物质的量浓度时必须指明基本单元。 例如：C（H2SO4）=0.1mol/L与C1/2(H2SO4)=0.1mol/L 它们表示物质的量浓度都是0.1mol/L，但基本单元不同，前者是H2SO4，后者是（1/2）H2SO4 所以配制这两种溶液所需H2SO4重量也不同,前者为9.8克,后者为4.9克。,常用标准溶液的物质的基本单元： 在酸碱滴定中，以NaOH为基本单元 高锰酸钾法以（1/5）KMnO4为基本单元 重铬酸钾法以（1/6）K2Cr2O7为基本单元 碘量法以Na2S2O3为基本单元 溴酸钾法以（1/6

22、）KBrO3为基本单元 硫酸亚铁法以FeSO4为基本单元 在络合滴定中，以H2Y2 -为基本单元 在沉淀滴定中，以AgNO3为基本单元 2、百分浓度（%） （1）重量重量百分比浓度（m1/m2%） （2）重量体积百分比浓度（m/V%） （3）体积体积百分比浓度（V1/V2%） 3、体积比浓度（a+b） a代表溶液体积，b代表溶剂体积。 例如1+5硫酸溶液表示1体积的硫酸与5体积的水组成的溶液。 4、滴定度（T） 单位体积溶液中相当于待测物质的重量，或单位体积溶液中所含溶质的重量。 如：g/L、mg/ml、g/ml、ng/ml,（三）浓度计算,滴定分析中常用的量和单位及相互关系,在滴定反应中，有

23、关浓度计算的基本原理是等物质的量的规则。 等物质的量规则：在化学反应中消耗了的两反应物的物质的量相等。 即：n1=n2 或：C1V1=C2V2 或：（m1/M1）1000=C2V2 式中：C1V1待测物质的物质的量浓度和体积（ml） C2V2标准溶液物质的量浓度和体积（ml） m1待测物质的质量（克） M1待测物质的摩尔质量（克/摩尔） 应用等物质的量规则进行计算时，关键在于基本单元的确定。 例1：用Na2CO3标准溶液标定HCl溶液，已知C（1/2Na2CO3）=0.1000mol/L，用量为20.00ml，以甲基橙作指示剂，以HCl溶液滴定，到达终点时，用去HCl溶液22.15ml，问C（

24、HCl）为多少？ 解：根据C1V1=C2V2 所以C（HCl）= =0.0903mol/L 答:C(HCl)为0.0903mol/L,例2：配制浓度C（1/6K2Cr2O7）=0.1000mol/L的标准溶液500ml,需要称取基准试剂K2Cr2O7多少克? 解:已知M(K2Cr2O7)=294.18(g/mol) M(1/6K2Cr2O7)=294.18/6=49.03(g/mol) 根据（m/M）1000=CV 所以m=0.100049.03500/1000=2.4515(g) 答:应称取基准K2Cr2O72.4515g。 例3：用碘酸钾作基准物，标定硫代硫酸钠溶液，问（1）配制0.100

25、0mol/L碘酸钾标准溶液500ml,须称取碘酸钾多少克?(2)取20.00ml硫代硫酸钠溶液,以0.1000mol/L碘酸钾标准溶液滴定,消耗体积为19.85ml,计算硫代硫酸钠溶液的浓度. 解:(1)碘酸钾与硫代硫酸钠的反应为: KIO3+6Na2S2O3+6HCl=KI+3Na2S4O6+3H2+6NaCl 从反应式可知,硫代硫酸钠为基本单元是(Na2S2O3);碘酸钾的基本单元是(1/6KIO3),M(1/6KIO3)=35.667(g/mol) 根据（m/M）1000=CV m=0.100035.667500/1000=1.7833(g) (2)根据C1V1=C2V2 C(Na2S2

26、O3)=(0.100019.85)/20.00=0.0992mol/L 答:(1)应称取1.7833克碘酸钾 (2)硫代硫酸钠浓度为0.0992mol/L,(四)溶液的使用和保存 1、吸取试验液的吸管应预先洗净、控干。多次或连续使用时，每次用后应妥善存放，避免污染，不允许裸露平放在桌面或插在试液瓶内。 2、同时取用相同容器盛放的几种试液，特别是当两人以上在同一实验台操作时，应注意防止盖错瓶塞，造成交叉污染。 3、试液瓶内液面以上的内壁，常有水气凝成的成片水珠，用前应振摇混匀水以保证试液的浓度准确。 4、每次取用试液后应随即盖好瓶塞，不能为省事而使试液瓶口在整个分析操作过程中长时间敞开。 5、已

27、经污染、变质或失效的试液应随即处理，以免与新配试液混淆而被误用。 6、试液在使用或保存过程中，试液附近不许放置加热设备，以防试液温升变质或引起浓度变化。 7、贮有试液的容器应放在试液橱内或无阳光直射的试液架上。试液架应安装玻璃拉门，以免灰尘积聚在瓶口上而导致倒取试液时引进污染。必要时可在瓶口罩上烧杯防尘。,二、指示剂,定义：在化学分析中，常以化常反应的外观变化指示物质反应进行的程度。对难以由外观变化做出明确判断的反应，常需借重一种辅助试剂，以它在反应进行中所发生的外观变化指示反应的进行程度，这种辅助试剂就是指示剂。 1、酸碱指示剂 随着溶液pH值的改变能呈现出的颜色改变的物质称为酸碱指示剂。酸

28、碱指示剂通常是有机弱酸或有机弱碱，其主要特征是未离解的这类弱酸或弱碱分子和离解后所产生的离子具有不同的颜色。 HIn = In- + H+ 酸型色 碱型色 常用的酸碱指示剂：,由以上酸碱指示剂的变色范围可看出其变化范围约为2个pH单位。在酸碱滴定中，到达滴定终点时，加入最后一滴滴定液所引起的pH值变化范围可达45个pH单位（滴定弱酸或弱碱pH值变化范围相应小些），酸碱指示剂可以起到指示滴定终点的作用。具体内容在容量法原理部分介绍。 2、氧化还原指剂 氧化还原指示剂是一些有机化合物，它们本身具有氧化还原性质。它们的氧化态和还原态具有不同的颜色，能因氧化还原作用而发生颜色变化，因而可以指示滴定终点

29、。 （1）常用的氧化还原指示剂,（2）自身指示剂 在氧化还原滴定中，有些标准溶液本身有颜色，如果反应物为无色或浅色的物质，则无需另加指示剂，可利用标准溶液本身的颜色指示终点，如高锰酸钾标准溶液。 （3）能与氧化剂或还原剂产生特殊颜色的指示剂 有的物质本身不具有氧化还原性，但它能与氧化剂或还原剂产生特殊的颜色，因而可以指示剂滴定终点，如：淀粉溶液。 3、络合指示剂（金属指示剂） 络合指示剂也是一种络合剂，它能与金属离子形成有色络合物，但络合物的颜色与指示剂本身的颜色不一样。 M + In- = MIn 颜色甲 颜色乙 当EDTA溶液滴入后，金属离子逐步被络合，在到达等当点时，溶液中的游离子金属离

30、子已几乎全部被络合，这时过量一点EDTA便夺取指示剂络合的金属离子，释放出指示剂，因而引起溶液颜色变化，指示出终点的到达。 MIn + Y - = MY + In- 颜色乙 颜色甲,常用的络合指示剂 络合指示剂需要具备的条件 （1）有色的金属络合物（MIn）与指示剂（In）的颜色要有明显的区别，利于终点的判断； （2）有色的金属络合物要有适当的稳定性； （3）有色络合物应易溶于水，显色反应要灵敏、迅速，并具有一定的选择性； （4）指示剂应比较稳定，不易被氧化或变质。 4、吸附指示剂 5、荧光指示剂,三、缓冲溶液,(一)定义:缓冲溶液是一种能对溶液酸碱度起调节和控制作用的试剂。它能耐受进入其中的

31、少量强酸或强碱性物质以及用水稀释的影响而保持溶液的pH值基本不变。 （二）组成及作用原理 缓冲溶液一般由浓度较大的弱酸及弱酸盐或弱碱及弱碱盐组成的。如：HAcNaAc和NH3NH4Cl等。缓冲溶液的特点是具有抗酸抗碱能力，例如HAcNaAc，如果溶液中H+的浓度增大了，Ac-便与它起反应，生成难电离的HAc以消耗H+；如果H+的浓度减小了，HAc便发生电离，产生H+以补尝H+的消耗。缓冲溶液的作用就是对抗溶液中H+浓度的变化，从而对溶液的酸度起到调节和控制的作用。 （三）缓冲容量 当向缓冲溶液中加入少量强酸或强碱，或将溶液在一定范围稀释时，溶液的pH值基本保持不变。但加入过量的强酸或强碱，或稀

32、释倍数过大时，缓冲溶液将失去作用。可见缓冲溶液的缓冲作用是有一定的限度，这种限度称作缓冲容量。,缓冲容量的大小主要取决两个因素： 1、与缓冲溶液的浓度有关。缓冲溶液的浓度越大，缓冲容量越大；反之，缓冲容量越小。 2、与缓冲溶液的组分比有关。缓冲溶液的组分比为1：1时缓冲容量最大，组分比离1：1越远，缓冲容量就越小。 （四）缓冲范围 当缓冲溶液的组分比值为1：1时，缓冲容量最大，此时pH=pka 当缓冲溶液的组分比值为1：10或10：1时，缓冲溶液的pH值范围为pH值范围为pH=pka1，在此范围以外，缓冲作用便减弱了。因此 pH=pka1为缓冲溶液的有效范围。对于弱碱和弱碱盐组成的缓冲溶液，p

33、OH=pkb1，再由pH+pOH=14的关系，求出相应的pH值缓冲范围。 （五）缓冲溶液的种类 缓冲溶液根据其组成中各成份性质的不同分为四类。 1、弱酸与弱酸盐缓冲溶液 以醋酸与醋酸钠缓冲溶液为例，介绍其缓冲机制。这种缓冲溶液偏酸性，当有强酸性或强碱性物质进入时则发生如下反应： HCl+NaAcHAc+NaCl HAc+NaOHNaAc+H2O,2、弱碱与弱碱盐缓冲溶液 以氨水氯化铵缓冲溶液为例介绍其缓冲机制。这种缓冲液偏碱性，当强酸或强碱性物质进入时发生如下反应： HCl+NH4OHNH4Cl+H2O NH4Cl+NaOHNH4OH+NaCl 3、酸式盐与碱式盐缓冲溶液 以磷酸二氢钾磷酸氢二

34、钠缓冲溶液为例。这种缓冲溶液近中性溶液，其缓冲机制如下： HCl+Na2HPO4NaH2PO4+NaCl KOH+KH2PO4K2HPO4+H2O 4、单盐缓冲溶液 （1）邻苯二甲酸氢钾缓冲溶液为弱酸性溶液，能缓冲强酸性或强碱性物质的影响； （2）硼砂 缓冲溶液为弱碱性，能缓冲强酸性物质的影响，对强碱性物质的影响必须有强酸配伍时才能起到缓冲作用。,（六）缓冲溶液的选用原则 1、按所需控制的溶液pH值选用适当的缓冲溶液。 2、缓冲溶液的任一组分对分析过程均不应有干扰。 3、根据反应步骤中所需缓冲的酸或碱的浓度及强度选用缓冲容量相当的缓冲溶液。 （七）缓冲溶液配制注意事项 1、配制氨水氯化铵缓冲溶

35、液，因市售氨水（25-28%）极易挥发，使浓度变低，配制后达不到所要求的pH值，用前应先测定其含量，按测定量加入氨水。 2、配制磷酸盐缓冲溶液，Na2HPO412H2O在空气中易干燥失去结晶水成为Na2HPO42H2O，应将其加热至130，干燥23h，使其失去全部结晶水生成Na2HPO4。这种无水物易吸水，应于用前干燥，置于称量瓶中在干燥器内冷至室温迅速称量。,四、标准溶液,（一）基准物质 凡能用于直接配制标准溶液或用于标定其他标准溶液的高纯度化学试剂称为基准试剂或基准物质。 基准物质的必备条件： 1、纯度高，一般要求纯度在4个9以上。 2、组成恒定，标定时能按化学反应式定量完成，没有副反应或

36、逆反应。 3、性质稳定，不易吸水，不吸收二氧化碳，不被空气氧化，干燥时不分解，便于精确称量和长期保存。 4、摩尔质量较大，因摩尔质量愈大称量时相对误差愈小。 常用的基准试剂： （二）常用的基准试剂 在环境分析中常用的基准试剂如下表所示。,表 常用的基准试剂,（三）配制方法 1、直接法 准确称取一定量的基准试剂，溶解后移入量瓶中，用溶剂稀释到标线。根据所取的基准试剂量和量瓶的容量直接计算溶液的准确浓度。 2、间接法 先配成稍高于所需浓度的溶液，再用基准试剂或已知浓度 标准溶液准确标定其浓度，必要时再用稀释法调整其浓度至所需值。 （四）标定 标准溶液常用酸碱滴定法、氧化还原滴定法或络合滴定法等容量

37、法进行标定。标定时须做到： 1、基准试剂必须在充分干燥后称取。当指定使用含结晶水的试剂时，只能将其放在适且的干燥器内进行干燥而不得加热，必要时应于精制后再称量。 2、标定标准溶液必须分别独立称取2-3份基准试剂进行平行测定，不允许只称取一份基准试剂配成溶液后从中分取几份进行标定。平行标定结果应有严格的一致性（相对误差2），否则需重新标定。,3、每份基准试剂的称用量不应过小。使用25毫升的滴定管时，以能消耗滴定液20毫升左右为宜；如使用50毫升的滴定管，则滴定液的消耗量应在45毫升左右。 4、对浓度不稳定的标准溶液，应酌情定期重新标定。最好在每次使用前进行标定。 5、一种标准溶液能分析多种物质时

38、例如EDTA标溶液，应采用含有被测物质而又符合基准试剂条件的试剂作为标定剂。例如测定水的硬度时，使用碳酸钙标定EDTA-Na2标准溶液。 四、标准溶液的管理 标准溶液是相对分析方法中赖以比较的物质基础，其质量的优劣直接关系着监测结果的精密度，准确度和可比性的正确实现。因而，在监测分析工作中，各实验室一向对它十分重视。下面介绍标准溶液在保存和使用中的要求和注意事项。 （一）各种标准溶液必须按其化学性质进行配制和保存。对于在稀释溶液中不稳定的物质，应先配制浓度较高的贮备标准溶液，使用前再按分析方法的要求稀释成工作标准溶液（标准使用溶液）。 （二）配制好的标准溶液应使用能密塞的硬质玻璃瓶或塑料瓶贮存

39、，不得长期保存在量瓶中。,（三）工作标准溶液应在每次实验时现行稀释，一次性使用不宜保留。 （四）贮备标准溶液（水溶液）应在低温保存，用前充分摇匀，适当 倾出于干燥洁净的容器中，置室温下平衡温度后使用。剩余部分应即弃去，不得倾回原瓶。 （五）用有机溶剂配制 贮备标准溶液不宜长期大量存放在冰箱内，以免相互污染或发生危险。 （六）对光敏感的物质，其贮备标准溶液应装贮在棕色容器内，密塞后保存于阴凉避光处。 （七）标准溶液的容器标签上必须标注配制日期、名称、浓度和配制人姓名。 （八）一般的标准溶液不宜长期保存。随时检查发现有变质或可疑情况（如瓶口破损，瓶塞松动，标签模糊、涂改或损毁，溶液量有不明原因的增

40、加或减少等异常现象）时，应即废弃不用。 （九）高浓度剧毒或有毒物质的贮备标准溶液应按有毒试剂的使用和管理规定执行，妥善保管，不得随意放置。,第四章 常用分析仪器的基本原理、 计量性能和操作维护方法,一、分析天平 天平和砝码是监测实验室中必备的质量计量基准。 称量的准确度对分析结果的正确性有极大的影响。熟悉掌握分析天平的结构原理及使用维护规则是对监测分析人员的基本要求。 (一)天平的原理 传统的天平是根据杠杆原理制成的。目前比较先进的电子天平，引进了电子传感的原理，己经突破了“杠杆加刀口”的传统模式。 根据考试要求，在这里仍然介绍传统的分析天平。如TG328B(1/万半自动电光分析天平)。 A

41、B C Q P,设有一杠杆ABC，B为支点，A、C两端所受的压力分别为Q、P 当达到平衡时，支点两边的力矩相等，即：QAB=PBC 如果B为ABC的中点，则AB=BC 若P为物体重量，Q为砝码的重量，则平衡时，P=Q (二)天平的分类与分级 (略） (三)天平的计量性能 反映一台天平的好坏，能否正常使用的指标。主要有三个方面。 1、灵敏性 (1)定义：天平的灵敏性是指天平反应出放在称盘上的物体重量改变的能力。反应改变量越小，灵敏度越高。具体说：在天平上放1mg的物体，天平能摆动几格，摆动的格数越多就越灵敏。常用的TG328B天平为10格。 (2)感量与灵敏度 感量即分度值(s)，是指天平偏移格

42、所需的质量数。如TG328B为0.1mg。通常可用感量表示天平的灵敏度。 感量与灵敏度互为倒数，即E=1/s， 如TG328B天平的灵敏度：E=1/s=1/0.1=10格/mg,(3)影响灵敏度的因素 a、重心的位置，离支点越近越灵敏(可调节感量砣)。 b、刀口的钝锐(使用的因素)。 灵敏度可自行简易测量：加10mg砝码，空载时1格。 2、不等臂性(即准确性) (1)根据天平的原理，要求两臂等长(不等臂天平两臂有一定的比例)，实际均存在偏差，但符合一定的范围。 (2)检验方法：在天平的两边都放上全量的标准砝码，测量平衡点，然后交换两边的砝码，再测量平衡点。要求：使用中9分度，修理后3分度。 (

43、3)影响不等臂的因素 a、制作误差(两臂不等长)、温度影响(使用中)。 b、两承重刀距支点不等、三刀刃不在一个平面或不平行(由于刀口、刀承上螺丝松动引起)。 天平的不等臂性自己不可检验和调节，只作了解。 3、示值变动性(即重现性) (1)定义：在相同条件下，对同一物体多次重复称量的重现性。 (2)检验方法：无论是新天平还是使用中的天平，空载时多次 检查零点及全载时多次称量的停点(平衡点)的变动都小于1分度。,(3)影响的因素 a、重心位置、与灵敏度相反 b、温度、气流、震动的影响（使用中） c、横梁的调整状态(刀刃、刀承摩擦的大小、刀刃钝锐等)。 (四)天平的使用 1、用前准备 (1)检查天平

44、的水平状态，用底脚螺丝调节水平。 (2)检查全套砝码是否都在零位，各部件是否处于正确位置。 (3)打开天平的两个侧门510分钟，使天平的温、湿度与外部平衡，避免由此引起的示值变动。关好侧门。 (4)调节天平零点，并多次启闭天平，使各零部件的落位正常，以减少天平的变动。 2、使用注意事项 (1)取放砝码和称量物品应使用侧门，中门仅用于调试或检修。启闭侧门要轻稳，以免天平移位。放好砝码和称重物品应立即关好侧门。 (2)称量时，启闭开关旋纽要轻缓、均匀，以防损伤刀刃。 (3)砝码和称量物品均应放在盘的中央部位，以减少天平的摆动和刀刃受损。,(4)称量物品的总量不得超过天平的最大载荷。最好先在架盘天平

45、上进行粗称，以免横梁发生严重倾斜和震动，并可减少操作时间。 (5)称量腐蚀性、吸湿性或挥发性强的物品，必须放在密塞的容器内进行。任何试剂和样品均不得在样品盘上直接称量。 (6)天平处于开启状态时不得启闭天平罩门，更不允许在称盘上取放砝码和物品，以保护刀刃不受损伤。 (7)待称物品的温度必须经预平衡，使接近天平的温度后再进行称量。 3、称量结束时的操作。读取称量数据后应立即关闭天平，先将砝码复位再取出称量物品，关好侧门，切断电源，罩好防尘罩，登记使用情况。 (五)天平的维护 1、安放地点 （1）天平室要干燥、通风、光线明亮柔和，无直射阳光。 （2）天平室附近不得有震动源，不得有热源。 （3）天平

46、室内应避免明显气流（如穿堂风、电风扇的气流等）、有害气体和灰尘进入，并应保持室温相对稳定。 （4）天平台要求平、稳，可砌筑减震式混凝土台，台基应深入地下，台身应离开墙壁。台面应有足够的工作面积以便于操作和记录，并可铺衬橡胶垫减震。一般台高约800毫米，台宽以600毫米为宜。,2、天平的保养 （1）天平应有专人负责日常的维护和保养。 （2）应设立天平和砝码的管理档案，详细记录检定、维修和保养以及使用情况。日常使用应进行使用登记。 （3）天平内应保持干燥，适时更换干燥剂。严禁使用有腐蚀性的干燥剂。 （4）保持天平室和天平罩内清洁。天平罩内的纤尘可用软毛刷刷拭，刀和刀承可用绸布沾少许无水乙醇或乙醚擦

47、拭，反射镜面宜用镜头纸或麂皮轻拭。操作时注意避免零件碰伤，保护好刀刃。 （5）天平在安装、修理、移动位置后，均应进行计量性能检定，检定应由计量部门进行。 (六)称量方法 1、常规称量法 需要精确称量某物的重量，但无严格规定量要求时使用这种称量法。 称量时，按天平操作程序先称空容器重量，加试样于该容器中再称重，前后两次称重差值为试样的准确量。例如，精确称量0.5克某试样，先称得空容器重7.4632克，于其中加入试样后再称重为8.0085克，则称取的试样重为8.0085-7.4632=0.5453克。,2、固定称量法 要求准确称取指定重量的试样时使用此法。例如，配制准确浓度的重铬酸钾标准溶液时，需

48、准确称取在120干燥的基准重铬酸钾试剂12.258克。称量时先称空容器重8.6464克，再加砝码总重为20.9044克。将试剂徐徐加入容器中至所需量。加入试剂时，天平不得处于开启状态。 3、减量称量法 适用于易潮、可与空气作用的物品。称量时先称装有试料的容器重量，再称从其中倾出一定量后的重量，前后两次称重之差即为试料量。,二、pH计(酸度计),(一)概述 水溶液的pH值在化学上定义为溶液中氢离子活度的负对数。在离子强度极小的溶液中，活度系数接近于1 ，此时pH值可简单表示为氢离子浓度的负对数。 用酸度计测量pH值属于电化学分析法中的电位分析法，由浸入试液中的两个电极组成原电池，其中一个电极的电位随着被测离子的活度而变化，能指示被测离子的活度，称为指示电极(玻璃电极)；而另一个电极的电位则不受试液组成变化的影响，称为参比电极(甘汞电极)。通过测量原电池的电动势，由能斯特公式即可求得被测离子的活度。用酸度计测定水中pH值一般不受水的颜色、浊度、胶体物质等的影响，适用于饮用水、地表水和污水中pH值的测定。 (二