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元素分析

指数 元素分析

元素分析(Elemental analysis,缩写:EA)是一种或一系列确定样品元素组成的化学步骤,是分析化学研究中常用的方法。元素分析可以仅为定性分析,也可以是定量分析。元素分析中最常见的方法是燃烧法,即充分燃烧样品使其中元素转化为与其相对应的氧化物后,定性或定量测定样品中的元素组成,在有机化学中尤其常用。 对于有机化学家,元素分析或“EA”几乎总是指CHNX分析 - 样品的碳(C),氢(H),氮(N),和杂原子(X)(卤素,硫)的质量成分的测定。 该信息对于帮助确定未知化合物的结构以及帮助确定合成化合物的结构和纯度是非常重要的。在今天,有机化学光谱技术(如核磁共振(NMR),1H和13C)中,质谱法和色谱法已经取代元素分析作为结构测定的主要技术,尽管它仍然提供非常有用的补充信息。它也是确定样品纯度的最快和最便宜的方法。 安托万·拉瓦锡(Antoine Lavoisier)被认为是元素分析的发明者,作为评估化合物化学成分的量化实验工具。在当时元素分析是基于在选择性吸附燃烧气体之前和之后的比吸附剂材料的重量测定。今天,基于燃烧气体热导率或红外光谱学检测的全自动系统或其他光谱方法被使用。 其它方法有质谱法、重量分析法、电磁波谱法、中子活化分析法等。元素分析在制药工程、采矿工程等领域有广泛的应用。.

24 关系: 卤素定量分析定性分析安托万-洛朗·德·拉瓦锡中子活化分析化學制药工程分析化学元素红外光谱学熱導率燃烧质谱法重量分析法采矿业色谱法電磁波譜核磁共振氧化物有机化学

卤素

卤素是元素周期表上的第ⅦA族元素(IUPAC新规定:17族),包括氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、-zh-hans:砹; zh-hant:砈;-(At)和(Ts)。.

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定量分析

需要测定物质(化合物)中各组分的相对含量的分析方法为定量分析。 一般需要先进行定性分析,确定物质组分后,再选择合适的分析方法进行定量分析,因为对不同的组分元素或离子,有不同的有效的分析方法,样品中是否含有干扰离子或元素,也是选择分析方法需要考虑的因素。由于定量分析可以确定组分的含量,所以有非常大的实际应用意义。 Category:分析化学.

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定性分析

定性分析的主要任务是确定物质(化合物)的组分,只有确定物质的组成后,才能选择适当的分析方法进行定量分析,如果只是为了检测某种离子或元素是否存在,为分别分析;如果需要经过一系列反应去除其他干扰离子、元素或要求了解有哪些其他离子、元素存在,为系统分析。 定性分析包括色谱法。 按照物质种类来分,定性分析分为定性无机分析和定性有机分析。 Category:分析化学.

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安托万-洛朗·德·拉瓦锡

安托万-洛朗·德·拉瓦锡(Antoine-Laurent de Lavoisier,),法国貴族,著名化学家、生物学家 ,被後世尊稱為“近代化學之父”。他使化学从定性转为定量,給出了氧與氫的命名,並且預測了硅的存在。他幫助建立了公制。拉瓦锡提出了「元素」的定義,按照這定義,於1789年發表第一個現代化學元素列表,列出33種元素,其中包括光與熱和一些當時被認為是元素的化合物。拉瓦锡的貢獻促使18世紀的化學更加物理及數學化。他提出规范的化学命名法,撰写了第一部真正現代化学教科书《化學基本論述》(Traité Élémentaire de Chimie)。他倡导并改进定量分析方法并用其验证了质量守恒定律。他創立氧化说以解释燃烧等实验现象,指出动物的呼吸实质上是缓慢氧化。这些划时代贡献使得他成为历史上最伟大的化学家之一。 拉瓦锡曾任税务官,因此他有充足的资金进行科学研究。不幸在法国大革命中被送上断头台而死。.

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中子活化分析

活化分析(activation analysis) 一种物理分析技术,通常可用来检测以毫克量(或更少)出现在试验样品中的许多元 素。在中子活化分析中,样品容易受到核反应器中热中子通量的影响,样品 中的某些中子被核素俘获形成原子序相同,但质量数较高的核素。这新形 成的核素辐射伽玛射线,可借助伽玛射线波谱仪利用辐射的伽玛射线来识 别存在的元素。另外这种技术也可利用带电粒子如质子或a 粒子而采用放射性分析。 Category:原子核物理学.

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化學

化學是一門研究物質的性質、組成、結構、以及变化规律的基礎自然科學。化學研究的對象涉及物質之間的相互關係,或物質和能量之間的關聯。傳統的化學常常都是關於兩種物質接觸、變化,即化學反應,又或者是一種物質變成另一種物質的過程。這些變化有時會需要使用電磁波,當中電磁波負責激發化學作用。不過有時化學都不一定要關於物質之間的反應。光譜學研究物質與光之間的關係,而這些關係並不涉及化學反應。准确的说,化学的研究范围是包括分子、离子、原子、原子团在内的核-电子体系。 「化學」一詞,若單從字面解釋就是「變化的學問」之意。化学主要研究的是化学物质互相作用的科学。化學如同物理皆為自然科學之基礎科學。很多人稱化學為「中心科學」,因為化學為部分科學學門的核心,連接物理概念及其他科學,如材料科學、纳米技术、生物化學等。 研究化學的學者稱為化學家。在化學家的概念中一切物質都是由原子或比原子更細小的物質組成,如電子、中子和質子。但化学反应都是以原子或原子团为最小结构进行的。若干原子通过某种方式结合起来可构成更复杂的结构,例如分子、離子或者晶體。 當代的化學已發展出許多不同的學門,通常每一位化學家只專精於其中一、兩門。在中學課程中的化學,化學家稱為普通化學(Allgemeine Chemie,General Chemistry,Chimie Générale)。普通化學是化學的導論。普通化學課程提供初學者入門簡單的概念,相較於專業學門領域而言,並不甚深入和精確,但普通化學提供化學家直觀、圖像化的思維方式。即使是專業化學家,仍用這些簡單概念來解釋和思考一些複雜的知識。.

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制药工程

制药业,是人類歷史上將製藥技術提升至藥物量產化的工程技術。由於現代的藥物大多數屬有機化合物,在溫度、雜質的存在下極容易受到感染或變壞,好的制藥過程需要在環境有很好的配合。 制药工程是一个化学、药学和工程学交叉的工科类专业,以培养从事药品制造,新工艺、新设备、新品种的开发、放大和设计人才为目标。.

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分析化学

分析化学是開發分析物質成分、結構的方法,使化學成分得以定性和定量,化學結構得以確定。定性分析可以找到样品中有何化学成分;定量分析可以确定这些成分的含量。在分析样品时一般先要想法分离不同的成分。分析化學是化學家最基礎的訓練之一,化學家在實驗技術和基礎知識上的訓練,皆得力於分析化學。 分析的方式大概可分为两大类,经典方法和仪器分析方法。仪器分析方法使用仪器去测量分析物的物理属性,比如光吸收、荧光、電導等。仪器分析法常使用如电泳、色谱法、场流分级等方法来分离样品。當代分析化學著重儀器分析,常用的分析儀器有幾大類,包括原子與分子光譜儀,電化學分析儀器,核磁共振,X光,以及質譜儀。儀器分析之外的分析化學方法,現在統稱為古典分析化學。古典方法(也常被称为湿化学方法)常根据颜色,气味,或熔点等来分离样品(比如萃取、沉淀、蒸馏等方法)。这类方法常通过测量重量或体积来做定量分析。.

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元素

#重定向 化學元素.

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硫是一种化学元素,在元素周期表中它的化学符号是S,原子序数是16。硫是一种非常常见的无味无臭的非金属,纯的硫是黄色的晶体,又稱做硫黄、硫磺。硫有许多不同的化合价,常見的有-2, 0, +4, +6等。在自然界中常以硫化物或硫酸盐的形式出现,尤其在火山地区纯的硫也在自然界出现。硫单质难溶于水,微溶于乙醇,易溶于二硫化碳。对所有的生物来说,硫都是一种重要的必不可少的元素,它是多种氨基酸的组成部分,尤其是大多数蛋白质的组成部分。它主要被用在肥料中,也廣泛地被用在火药、潤滑劑、殺蟲劑和抗真菌剂中。.

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碳(Carbon,拉丁文意為煤炭)是一種化學元素,符號為C,原子序数為6,位於元素週期表中的IV A族,屬於非金屬。每個碳原子有四顆能夠進行鍵合的電子,因此其化合價通常為4。自然產生的碳由三種同位素組成:12C和13C為穩定同位素,而14C則具放射性,其半衰期約為5,730年。碳是少數幾個自遠古就被發現的元素之一(見化學元素發現年表)。 碳的同素異形體有數種,最常見的包括:石墨、鑽石及無定形碳。這些同素異形體之間的物理性質,包括外表、硬度、電導率等等,都具有極大的差異。在正常條件下,鑽石、碳納米管和石墨烯的熱導率是已知材質中最高的。 所有碳的同素異形體在一般條件下都呈固态,其中石墨的熱力學穩定性最高。它們不易受化學侵蝕,甚至連氧都要在高溫下才可與其反應。碳在無機化合物中最常見的氧化態為+4,並在一氧化碳及過渡金屬羰基配合物中呈+2態。無機碳主要來自石灰石、白雲石和二氧化碳,但也大量出現在煤、泥炭、石油和甲烷水合物等有機礦藏中。碳是所有元素中化合物种类最多的,目前有近一千萬種已記錄的純有機化合物,但這只是理論上可以存在的化合物中的冰山一角。 碳的豐度在地球地殼中排列第15(见地球的地殼元素豐度列表),並在全宇宙中排列第4(见化學元素豐度),名列氫、氦和氧之下。由於碳元素極為充沛,再加上它在地球環境下所能產生的聚合物種類極為繁多,因此碳是地球上所有生物的化學根本。.

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红外光谱学

红外光谱学是光谱学中研究电磁光谱红外部分的分支。它包括了许多技术,到目前为止最常用的是吸收光谱学。同所有的分光镜技术一样,它可以被用来鉴别一种化合物和研究样品的成分。红外光谱学相关表见于文献,方便查找。.

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熱導率

热导率k是指材料直接传导热能的能力,或称热传导率。热导率定义为单位截面、长度的材料在单位温差下和单位时间内直接传导的熱能。热导率的单位为瓦米-1开尔文-1 W \over\ m K。 热导率k.

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燃烧

燃燒是物體快速氧化,產生光和熱的過程。 燃烧的本质是氧化还原反应。广义燃烧不一定要有氧气参加,任何发光、发热、剧烈的氧化还原反应,都可以叫燃烧。 燃燒需要三種要素並存才能發生,分別是可燃物如燃料、助燃物如氧氣、以及溫度要達到燃点。燃燒三要素並稱為火三角。助燃物是燃燒反應中的氧化劑,氧氣是燃燒反應中最常見的助燃物,但其他化合物也可能是助燃物,例如鎂帶可以在二氧化碳中燃燒,此時二氧化碳即為助燃物。 在一個完整的燃燒反應中,一物質和氧化劑(如氧氣、氟氣)反應,其生成物為燃料的各元素氧化反應後的產物。例如: 然而在真實情況下不可能達到完整的燃燒反應。當燃燒反應達到化學平衡時,會產生多種主要和次要產物;例如燃燒碳時會產生一氧化碳和煤煙。此外,在大氣中發生燃燒反應時,因為大氣中含有78%的氮氣的緣故,會產生各式各樣的氮氧化物和氮化物。.

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质谱法

质谱(mass spectrometry,缩写:MS)是一种电离化学物质并根据其质荷比(质量-电荷比)对其进行排序的分析技术。简单来说,质谱测量样品内的质量。 质谱法被用于许多不同领域,并被用于纯样品和复杂混合物。 质谱是离子信号作为质荷比的函数的曲线图。这些频谱被用于确定样品的元素或,颗粒和分子的质量,并阐明分子的化学结构,如肽和其他化合物。 在典型的质谱法中,可以是固体,液体或气体的样品被电离,例如用电子轰击它。 这可能导致一些样品的分子破碎成带电的碎片。 然后,这些离子根据其质荷比被分离,通常通过加速它们并使其经受电场或磁场:相同质荷比的离子将经历相同数量的偏转。离子通过能够探测带电粒子的机制被探测到,例如一个电子倍增管。 结果被显示为作为质荷比的函数的已经探测离子的相对丰度的频谱。 样品中的原子或分子可以通过将已知质量与鉴定的质量相关联或通过特征分解模式来鉴定。.

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重量分析法

重量分析是分析化學中一種以分析物固體質量為基礎來測量的定量測定方法。測量水樣中的固體懸浮物即是一個簡單的例子,過濾一已知體積的水並收集其固體物質後秤重。 在大部分情況下,分析物必須先以適合的試劑使其沉澱後轉換成固體,沉澱物再經由過濾,洗滌,乾燥以除去溶液的水分並秤重後收集。透過沉積物的質量與其化學成分即能計算出分析物在原始樣品的量。 在其他情況下,以蒸發來去除分析物會更簡單,分析物或許可由低溫環境收集或吸收材質,如活性碳,直接測量。或者樣品可以在乾燥前與乾燥後秤重,取 其差值即可知分析物所損失的質量。這種方法在測量含水混合物,如食品,特別有用。.

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采矿业

采矿业是从地下开采有经济价值的矿物或其他物质的活动,开采的部位都是矿物比较集中的矿床,采矿业开采的物质包括铝矾土、煤、钻石、铁、稀有金属、铅、石灰石、镍、磷、岩盐、锡、铀和钼等,几乎任何不能由农业生产的原始物质都是由矿物提供的,从广义来说,石油、天然气、甚至地下水的开采都能算做采矿业范畴。.

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色谱法

--(chromatography,--)是一种分离和分析方法,在分析化学、有机化学、生物化学等领域有着非常广泛的应用。色谱法利用不同物质在不同相态的选择性分配,以流动相对固定相中的混合物进行洗脱,混合物中不同的物质会以不同的速度沿固定相移动,最终达到分离的效果。色谱法起源于20世纪初,1950年代之后飞速发展,并发展出一个独立的三级学科——色谱学。历史上曾经先后有两位化学家因为在色谱领域的突出贡献而获得诺贝尔化学奖,此外色谱分析方法还在12项获得诺贝尔化学奖的研究工作中起到关键作用。.

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電磁波譜

在電磁學裏,電磁波譜包括電磁輻射所有可能的頻率。一個物體的電磁波譜專指的是這物體所發射或吸收的電磁輻射(又稱電磁波)的特徵頻率分佈。 电磁波谱频率从低到高分別列为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线。可见光只是电磁波谱中一个很小的部分。電磁波譜波長有長到數千公里,也有短到只有原子的一小段。短波長的極限被認為,幾乎等於普朗克長度,長波長的極限被認為,等於整個宇宙的大小,雖然原則上,電磁波譜是無限的,而且連續的。.

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核磁共振

核磁共振(NMR,Nuclear Magnetic Resonance)是基於原子尺度的量子磁物理性質。具有奇數質子或中子的核子,具有內在的性質:核自旋,自旋角動量。核自旋產生磁矩。NMR觀測原子的方法,是將樣品置於外加強大的磁場下,現代的儀器通常採用低溫超導磁鐵。核自旋本身的磁場,在外加磁場下重新排列,大多數核自旋會處於低能態。我們額外施加電磁場來干涉低能態的核自旋轉向高能態,再回到平衡態便會釋放出射頻,這就是NMR訊號。利用這樣的過程,可以進行分子科學的研究,如分子結構、動態等。.

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氫是一種化學元素,其化學符號為H,原子序為1。氫的原子量為,是元素週期表中最輕的元素。單原子氫(H)是宇宙中最常見的化學物質,佔重子總質量的75%。等離子態的氫是主序星的主要成份。氫的最常見同位素是「氕」(此名稱甚少使用,符號為1H),含1個質子,不含中子;天然氫還含極少量的同位素「氘」(2H),含1個質子和1個中子。 氫原子最早在宇宙復合階段出現並遍佈全宇宙。在標準溫度和壓力之下,氫形成雙原子分子(分子式為H2),呈無色、無臭、無味非金屬氣體,不具毒性,高度易燃。氫很容易和大部份非金屬元素形成共價鍵,所以地球上大部份的氫都以分子的形態存在,比如水和有機化合物等。氫在酸鹼反應中尤其重要,因為在這類反應中各種分子須互相交換質子。在離子化合物中,氫原子可以獲得一個電子成為氫陰離子(H−),或失去一個電子成為氫陽離子(H+)。雖然在一般寫法中,氫陽離子就是質子,但在實際化合物中,氫陽離子的實際結構是更為複雜的。氫原子是唯一一個有薛定諤方程式解析解的原子,所以對氫原子模型的研究在量子力學的發展過程中起到了關鍵的作用。 16世紀,人們通過混合金屬和強酸,首次製備出氫氣。1766至1781年,亨利·卡文迪什第一次發現氫氣是一種獨立的物質,燃燒後會產生水。安東萬-羅倫·德·拉瓦節根據這一性質,將其命名為「Hydrogen」,在希臘文中意為「生成水的物質」。19世纪50年代,英国医生合信编写《博物新编》(1855年)时,把元素名翻译为“轻气”,成為今天中文「氫」字的來源。 氫氣的工業生產主要使用天然氣的蒸汽重整過程,或通過能源消耗更高的水電解反應。大部份的氫氣都在生產地點直接使用,主要應用包括化石燃料處理(如裂化反應)和氨生產(一般用於化肥工業)。在冶金學上,氫氣會對許多金屬造成氫脆現象,使運輸管和儲存罐的設計更加複雜。.

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氧化物

氧化物,是负价氧和另外一个化學元素組成的二元化合物,例如氧化鐵(Fe2O3)或氧化鋁(Al2O3),通常經由氧化反應產生。氧化物在地球的地殻極度普遍,而在宇宙的固體中也是如此。 氧离子(O2−)是氢氧根(OH−)离子的共轭碱,存在某些氧化物离子晶体中。自由的氧离子具强碱性(pKb ~ -22),在水溶液中是不稳定的。 氧化物中的氧元素应该呈负氧化态。如果含氧二元化合物中的氧为正氧化态,例如二氟化二氧(O2F2)和二氟化氧(OF2),则它们一般称为氟化物,而非氧化物。.

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氮是一种化学元素,其化学符号为N;原子序数是7。在自然界中氮单质最普遍的形态是氮气,这是一种在标准状况下无色无味无臭的雙原子气体分子,由于化学性质稳定而不容易发生化學反应。氮气是地球大气中含量最多的气体,佔總體積的78.09%。1772年在苏格兰爱丁堡,由丹尼尔·卢瑟福分離空氣後发现。氮属于氮族元素中的一种。 氮是宇宙中常見的元素,在銀河系及太陽系的豐度排第七名。其生成的原因推測是由於超新星中碳和氫產生的核融合。由於氮元素及其和氫、氧形成的常见化合物都极易揮發,因此在內太陽系中的類地行星中氮元素較不常見。不過和地球一样,其他行星及其卫星的大氣層中,气态的氮及其化合物很常见。 很多工业上很重要的化合物(比如氨、硝酸、用作推进剂或炸药的有机硝酸盐以及氰化物)都含有氮原子。氮原子之间具有非常牢固的化学键,无论是在工业中或是在生物体內,将转化为有用的含氮化合物都是很不容易的。相应的,当含氮化合物燃烧,爆炸或分解时会产生氮气,并通常可以释放大量有用的能量。合成产生的氨和硝酸盐是关键的工业化肥料,而硝酸盐肥料是引起水系统富营养化的关键污染物。 含氮化合物除了作为肥料和能量储存的功用之外还有其他多种用途。氮是克維拉纤维和氰基丙烯酸酯强力胶水等多种材料的组成部分。在各种药学药品的大类中(包括抗生素)都含有氮元素。许多药物都是天然含氮信号分子的类似物或前体药物。比如,有机硝酸盐硝酸甘油和硝普钠在体内代谢产生一氧化氮以控制血压。植物中的生物鹼(经常是防卫性化合物)根据定义是含有氮的,许多知名的含氮药物(比如咖啡因和吗啡)是生物碱或是合成的天然产物类似物,像许多植物生物碱一样用作于动物体内的神经传导物质的接收器上(例如合成苯丙胺)。 氮主要存在于所有的有机体的氨基酸(以及蛋白质)和核酸(DNA和RNA)之中。人类身体中的3%的重量都是氮元素构成的,其含量仅次于氧元素、碳元素和氢元素。氮循环是指氮元素从空气进入生物圈和有机化合物中然后再返回大气的转移过程。.

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有机化学

有机化学是研究有机化合物及有機物質的结构、性质、反應的学科,是化学中极重要的一个分支。有机化学研究的對象是以不同形式包含碳原子的物質 ,又称为碳化合物的化学。 有關有机化合物或有機物質結構的研究包括用光譜、核磁共振、红外光谱、紫外光谱、质谱或其他物理或化學方式來確認其組成的元素、組成方式、實驗式及化學式。有關性質的研究包括其物理性質及化學性質,也需評估其,目的是要了解有機物質在其純物質形式(若是可能的話),以及在溶液中或是混合物中的性質。有機反應的研究包括有機物質的製備(可能是有機合成或是其他方式),以及其化學反應,可能是在實驗室中的,或是In silico(經由電腦模擬的)。 有机化学研究的範圍包括碳氫化合物,也就是只由碳和氫組成的化合物,化合物中也有可能还会参与其他的元素,包括氢、 氮、氧和卤素,还有诸如磷、硅、硫等元素。 。有机化学和許多相關領域有重疊,包括药物化学、生物化学、有机金属化学、高分子化学以及材料科学等。 有机化合物之所以引起研究者浓厚的兴趣,是因为碳原子可以形成稳定的长碳链或碳环以及许许多多种的官能基,这种性质造就有机化合物的多样性。有機化合物是所有碳基生物的基礎。有機化合物的應用範圍很廣,包括醫學、塑膠、藥物、、食物、化妆品、护理用品、炸藥及塗料等。.

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