有机元素微量定量分析(elementar会议报告).ppt

有 机 元 素 微 量 定 量 分 析 ------碳、氢、氮元素自动分析仪的产生和发展 ------Elementar vario EL III元素分析仪的改良 报告人：张剑锋 第一部分 碳、氢、氮自动分析仪的产生和发展 有机元素微量定量分析的三个阶段 八十多年来，有机元素微量分析对有机化学的发展作出了巨大的贡献，同时有机化学的发展又推动着有机元素微量分析不断向前。从整个发展过程来看，主要可分为以下三个阶段: 1，1912年到1940年左右，属于经典方法阶段，即试样在缓慢的氧气和空气流中进行燃烧分解，燃烧产物以称重方式进行定量，整个分析时间长达1小时之久。 2，1940年以后的二十年左右，碳、氢微量分析主要集中于提高氧化剂的效能，加快燃烧速度等方面的改进，如加快氧气流速，提高燃烧温度以缩短燃烧分解时间；应用各种高效能的催化氧化剂以提高氧化性能和除去干扰元素，以及含硅、氟、磷、金属等元素的有机物的碳、氢分析和几种元素同时的分析法。 3，六十年代开始，碳、氢微量分析由于成功地采用了多种新技术、新方法，如热导检出的气相色谱，示差吸收法以及各种电化学分析法，使得几十年来主要凭借手工操作的落后面貌得以彻底的革新。近年来，电子天平和电子计算机技术的引入，使全自动分析成为可能。 一，经典法 1, C、H元素的经典测定方法 H2O用过氯酸镁吸收管吸收，CO2用碱石棉吸收管吸收，用重 量法测定C、H含量。 2, N元素的经典测定方法 I，克达尔定氮法（Kjeldahl） 溶液以氢氧化钠饱和后进行蒸馏，馏份以碘量法测定。 II，杜马定氮法（Dumas） 用氢氧化钾溶液将生成的CO2及其他酸性气体溶解吸收，再 根据不溶于氢氧化钾溶液的氮气的体积计算出氮在有机化 合物中的含量。 二，元素分析仪的产生和发展 元素分析仪是有机元素分析的自动化仪器。最早出现于20世纪60年代，经不断改进，配备了微计算机和微处理机进行条件控制和数据处理，方法简便迅速，逐渐取代了经典的元素分析方法。 1，碳、氢、氮分析仪，主要有以下两种设计原理。 I，基于热导法的自动分析仪设计原理 ① 自积分热导法。 ② 热导检出的气相色谱法。 II，基于电化学分析法的自动分析仪设计原理 ① 电导分析法。 ② 库仑分析法。 ③ 库仑-电导分析法相结合 I，基于热导法的自动分析仪设计原理 ① 自积分热导法。亦称示差吸收热导法，其原理是由Simon(西蒙，瑞士联邦技术学院有机化学部工作)等首先提出的。样品的燃烧部分，采取某些特定的测碳、氢、氮的方法，在分解样品时通入一定量的氧气助燃，以氦气为载气，将燃烧气体带过燃烧管和还原管，二管内分别装有氧化剂和还原剂，并填充银丝以除去干扰物质如卤素等。最后从还原管流出的气体除氦气外只有二氧化碳、水和氮气。通入一定体积的容器中并混匀，再由载气带此气体通过高氯酸镁以除去水分。在吸收管前后各有一热导池检测器，由二者响应信号之差给出水的含量。除去水分后的气体再通入烧碱石棉吸收管中，由吸收管前后热导池信号之差再求出二氧化碳含量。最后一组热导池则测量纯氦气与含氮的载气的信号差，得出氮的含量。此类型仪器的代表有：美国Perkin-Elmer 240型元素分析仪。 Perkin-Elmer 240型元素分析仪也基于自积分热导法设计原理，只是样品在密闭的充氧燃烧管中进行静态燃烧，并且氮的测定系直接自钢瓶将稳定的纯氦通入第三组热导池的参考臂作为氮的参比。 主要缺点：无法解决气体混合器及各阀门之间存在的死体积问题，这样易造成混合组份的气体有一定的损失和浓度的不均匀。由于Perkin-Elmer公司长期以来没能有效的解决这个问题，该公司已放弃这种设计原理而选用热导检出的气相色谱法，这种大手笔的改动可以在Perkin-Elmer公司推出的必威体育精装版型号为PE2400Ⅱ型CHNS/O元素分析仪上看到。 ② 热导检出的气相色谱法。由燃烧部分与气相色谱仪组成，燃烧装置与前述相似，燃烧气体由氦气载入气相色谱柱，柱内一般填充聚苯乙烯型高分子小球，将燃烧气体按氮气、二氧化碳、水的顺序分离成三个色谱峰，由积分仪求出各峰面积，测定前先用已知碳、氢、氧含量的标准样品求出元素的换算因子，即可求出未知样品中各元素含量。常用样品量只有几百微克。此类型的代表有意大利Carlo-Erba 1102 型元素分析仪。 Carlo-Erba 1102型元素分析仪，分成C、H、N分析和O分析两个独立单元，燃烧生成