元素形态分析研究与应用--邢志.pdf

元素形态分析的方法与应用 邢 志 清华大学分析中心 电 话：010 Email ：xingz@mail.tsinghua.edu.cn 1 内 容 • 元素形态分析的意义 • 元素形态分析的方法 • 元素形态分析的发展趋势 2 一、元素形态分析的意义 3 1、元素形态分析的定义与范畴 元素形态（Elemental species）通常是指某 一元素特定的物理化学存在形式。确定任一特 定元素或数个特定元素及其化合物在样品中的 存在形式和测量其浓度的方法通常称为元素形 态分析法（Elemental speciation）。 4 可分为四个不同层次的内容： • 价态分析 – 因氧化态的不同而存在于体系中的无机阴、阳离子的 分析。如 Fe(III)/Fe(II)、Cr （III）/Cr （VI ）、 As(V)/As(III) 等的分析。 • 金属配合物形态分析 – 元素在特定环境下通过配位键与配体形成稳定或不稳 定络合物，对其进行分析的方法称为金属配合物形态 分析。 5 • 有机金属化合物形态分析 –元素通过共价键与碳联结成为有机化合物，对这类 物质进行分析称为有机金属化合物形态分析。如对 各种有机铅、有机汞、有机砷及其他有机金属和类 金属化合物的分析。 • 蛋白或酶中（金属）元素的形态分析 –许多重要的蛋白质和酶都含有金属或类金属，这些 金属或类金属元素对蛋白质和酶的生物功能起着重 要的作用，对这类生物大分子中的金属或类金属元 素进行分析的方法称为蛋白或酶中的（金属）元素 形态分析。 6 2、为什么要进行元素形态分析 • 随着研究的深入人们逐渐认识到，在环境和生命体中不同 存在形态的元素表现出不同的生理活性和毒性，单纯测量 一个元素在生命或环境体系中的总量可能达不到研究这一 元素的生物功能的目的。 –例如铬（VI）是一个众所周知的有害元素，但是将这一元素还原 成铬（III）后，就没有毒性而成为人体所必须的一个微量元素了 。因此在研究生物体系中铬元素的存在和分布时，应该区分其价 态。 7 • 据报道曾发现一个地区生长的庄稼发生枯 萎的现象，并诊断出庄稼的这一病因是缺 铁的结果。然而，对土壤分析的结果表明 其含有大量的铁元素，那么，为什么植物 不能有效地利用土壤中的铁呢？ • 通过元素形态分析的手段，人们发现之所 以植物不能有效利用土壤中的铁元素，是 因为价态问题。植物只能利用二价的铁， 而土壤中存在的都是三价的铁，因此不能 被植物吸收。 • 搞清病因后，植物学家对该庄稼的基因进