有机元素定量分析教学课件PPT.ppt

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1、有机元素定量分析,有机分析,1.1概述,元素定量分析是对有机化合物中所含元素进行含量测定，分析化合物的组成。一般元素定量分析，主要测定有机化合物的常见组成元素，如碳、氢、氮、硫、磷、卤素等。氧的百分含量通常不直接测定，而是在测得其它所有元素的含量后，从100%减去这些数值得到。,有机分析,测定有机化合物中的元素时，通常包括三个步骤：试样的分解、干扰元素的消除及在分解产物中测定元素的含量。,有机分析,分解有机物的方法，可分为干法分解和湿法分解两类。干法分解是使有机化合物在适当的条件下燃烧分解，而湿法分解则为酸煮分解，经分解有机化合物中的待测元素转化为简单的无机化合物或单质。分解产物可采用化学分析

2、法或物理、物理化学分析方法进行测定，根据测定方法的不同，在测定前需对分解产物进行干扰元素的消除。,有机分析,1.2元素的测定,1.2.1 碳和氢的测定有机化合物的基本组成元素是碳和氢，所以碳和氢含量的测定是有机元素定量分析的一项重要任务。整个分析过程包括：试样的燃烧分解、一般干扰元素的消除、燃烧产物的测定。,有机分析,一、试样的燃烧分解测定碳和氢的常用方法通常是燃烧分解法利用高锰酸银的热解产物作催化剂，在50050的条件下，使试样在氧气流中燃烧分解，其中的碳和氢定量的转化为CO2和H2O。此燃烧方法由于氧气流速慢，所以燃烧的时间较长，共需约30min左右。,有机分析,二.一般干扰元素的消除常见

3、的干扰元素：有机物中的氮、硫、卤素是卤素和硫的干扰可以被高锰酸银的热解产物消除。含氮化合物燃烧时，生成产物为二氧化氮，可用活性二氧化锰吸收。,有机分析,三.燃烧产物的测定样品中的碳和氢经燃烧后生成二氧化碳和水，用吸收剂吸收后称量。1 吸收剂常用的吸水剂有无水氯化钙、无水硫酸钙、硅胶、无水高氯酸镁和五氧化二磷等。二氧化碳一般用碱石棉吸收。,有机分析,2 吸收顺序无水高氯酸镁吸收管，必须安装在碱石棉管的前面。对于含氮有机物，应在水吸收管和二氧化碳吸收管之间，装上氮氧化物吸收管以消除氮的干扰。,有机分析,四.仪器装置 经典的燃烧分解测定碳和氢的装置，主要由燃烧管和一系列吸收管组成。,有机分析,五、测

4、定过程（1）检查装置是否漏气（2）燃烧管的空烧（4）测定空白值（5）结果计算,有机分析,1.2.2氮 的 测 定有机物中氮的测定，通常是将有机物中氮转化为N2或NH3的形式。然后分别用气量法或气相色谱法测定N2，用容量法或分光光度法测定NH3，从而计算有机物中氮的百分含量。前法主要归于经典的杜马法（Dumas）后者归于经典的克达尔法（Kjedahl）。,有机分析,一.克达尔法克达尔法亦称硫酸消化法（一）基本原理克达尔法全过程：1消化煮解2碱化蒸馏3吸收4滴定5分析结果的计算,有机分析,（二）测定条件1试样的分解条件在消化过程中为了加速分解过程，缩短消化时间，常加入适量的无水硫酸钾或硫酸钠和催化

5、剂（统称消化剂）。消化装置见图7-6。,有机分析,图7-6 消化装置,有机分析,2碱化蒸馏和吸收碱化蒸馏和吸收可用直接蒸馏法和水蒸气蒸馏法。装置如图7-7、7-8。（1）碱的用量（2）蒸馏速度（3）硼酸吸收液及其用量,有机分析,有机分析,（三）还原后克达尔定氮法克达尔法的局限性在于不能使硝基、亚硝基、偶氮基、肼或腙等含氮有机物中的氮完全转变成硫酸氢铵。因此，当测定这类试样时，需要在分解以前用适当的还原剂将这些官能团还原。,有机分析,（四）微量氮化物总氮量的测定,有机分析,二.杜马法试样置于填有氧化剂和还原铜的燃烧管中，在二氧化碳气流下，于600800燃烧分解，有机物中的氮转变为氮气。,有机分析

6、,1.2.3 卤素的测定卤素的测定方法较多，其共同点是将有机物中的卤素通过氧化或还原法定量地转变为无机卤化物，然后用化学分析或物理化学分析法测定卤素含量。常用的方法有：卡里乌斯（Carius）封管法、过氧化纳分解法、改良斯切潘诺夫法和氧瓶燃烧法。,有机分析,一、氧瓶燃烧法氧瓶燃烧法是将试样包在无灰滤纸内，点燃后，立即放入充满氧气的燃烧瓶中，以铂丝（或镍铬丝）作催化剂，进行燃烧分解，燃烧产物被预先装入瓶中的吸收液吸收，试样中的卤素、硫、磷、硼、金属分别形成卤离子、硫酸根离子、磷酸根离子、硼酸根离子及金属氧化物而被溶解在吸收液中。然后，根据各个元素的特点采用一般方法（通常是容量法）来测定其中的各个

7、元素的含量。,有机分析,包括:燃烧分解 吸收 测定,有机分析,有机分析,图7-11 燃烧瓶及铂金丝,固体试样和沸点较高的液体试样可直接称在无灰滤纸的中央。沸点较低的试样，可以将试样封入胶囊中的滤纸条上，把开口端捏压粘合后，再同样用滤纸裹住，夹在铂金丝上。于燃烧瓶中加入适量的吸收液，通氧3060s,点燃滤纸尾部，立即插入燃烧瓶中，按紧瓶塞。,有机分析,燃烧后，如发现吸收液呈现黑色颗粒或见到滤纸碎片，则表明试样未分解完全，必须重作。燃烧完毕，将燃烧瓶剧烈震荡数分钟，至白烟完全消失，即吸收完全。打开瓶塞，用少量水淋洗瓶塞及铂丝。按各元素的测定方法进行测定。,有机分析,二、氯、溴的测定汞液滴定法（一）

8、基本原理燃烧分解：含卤或溴的有机物在氧气中,吸收：分解产物用氢氧化钠或氢氧化钠和过氧化氢混合液吸收,有机分析,滴定：加热煮沸溶液，除去过量的过氧化氢，调节溶液呈弱酸性（pH3.2），用硝酸汞标准溶液滴定，以二苯卡巴腙为指示剂，紫红色指示终点。计算结果：,有机分析,（二）测定条件 1吸收液及其用量 2滴定条件 溶液酸度约为pH=3.2为宜，在80%乙醇介质中进行滴定 3.硝酸汞标准溶液标定,有机分析,元素分析仪,有机分析,其基本原理是，将样品置于氧气流中燃烧，用氧化剂使其有机成分充分氧化，令各种元素定量地转化成与其相对应的挥发性氧化物，使这些产物流经硅胶填充柱色谱，用热导池检测器分别测定其浓度，

9、最后用外标法确定每种元素的含量。,元素分析仪,一、性 能 指 标,测试元素：C，N，H，S，O 分析范围:C 0.001-3.6 H 0.001-1.0 N 0.001-6.0 S 0.001-2.0 O 0.001-2.0 分析准确度：0.3%分析精度：0.2%样品量：500mg功能特点：可精确测量C，N，H，S，O的含量用途：用于有机化合物、高分子材料、药物、石油产品等材料中C，N，H，S，O质量百分含量的测定仪器附件：超微量电子天平 最高灵敏度：0.1mg 最大载荷量：5g,二、仪 器 的 测 试 原 理 及 构 成,原理1.PE2400 SERIES CHNS/O 元素分析仪采用经典分

10、析技术 在纯氧环境下相应的试剂中燃烧或在惰性气体中高温裂解，以测定有机物中的C、H、N、S、O。2.该仪器有三种测定模式：CHN模式（未买）、CHNS模式、和氧模式。CHNS模式是样品在纯氧中燃烧转化成CO2、H2O、N2和SO2，通过色谱柱分离后进行热导检测，测得样品中的C、H、N、S的含量；氧模式是样品在H2/He中进行高温裂解得到CO和其他气体，分出CO并由热导检测，即可测得样品中氧的含量。,分 析 流 程 示 意 图,仪 器 构 成,天 平,1.炉 体 部 分,燃烧管,还原管,自动进样装置,2.燃 烧 管 和 还 原 管,CHNS模式,O模式,Cu,EA-600,Cu,C,五、样 品

11、制 备,1因为元素分析仪测定的元素含量中有H的含量，所以待测样品必须要干燥，不能含有水，最好在测定前进行真空干燥（干燥时间视样品而定）。,2样品的提纯方法对测试的结果有较大的影响。普通过滤得到的样品，结果与预期值会有比较大的偏差，而结晶得到的样品，纯度有保证，测定结果会比较好。3样品称量过程中进行包样时，要注意不能把样品皿弄破。否则样品的重量不准，会造成结果无效。,五、样 品 制 备,4正常情况下，如果标准样品的结果测定准确，那么待测样品只需要测定两次就可以了。如果发现测定结果超出了仪器的准确度，可能会是以下几种情况：A样品不纯，多测一次，看结果如何；B燃烧管中的炉渣多，做一次空白运行，让炉渣

12、烧净即可；CN的含量上升很快，可能是管中Cu粉已失效，可还原Cu粉，或换还原管。,5如果想让结果更加接近预期值，可更换标准样，选用与待测试样接近的标准样。,八、注 意 事 项,1.装填反应管时，使用通风橱，防护玻璃罩，橡皮手套和穿好工作服，接触试剂后，彻底洗净手和脸。2.更换燃烧管和还原管时，一定关掉炉子，等它冷却至室温。3.还原管处于室温时，决不能进行测定，除非关掉氧阀。4.炉子左侧风扇必须正常工作。5.开机时必须先给气，再开电。,6.关机时务请遵守关机步骤。7.开气瓶时，先把低压表关死，打开总阀后，再把低压表调节到适当数值，以免冲坏低压表。8.所有开封的试剂必须放入干燥器中9.氧分析用的脱附管拆下后需密封。10.载气和氧气必须纯度大于99.995%11使用自动天平加上样品称样及取下样品时，请升起支托托住托盘。,谢谢大家,