1、 仪器分析实验讲义编撰：王军锋 聂迎春 肖正凤陕西学前师范学院实验一 水样的pH值测定一、实验目的1.学习pHS-3C型酸度计的使用方法。2.了解电位法测定水的pH值的原理和方法。二 实验原理在日常生活和工农业生产中，所用水的质量都有一定标准。在进行水质检验中，水的pH值是重要检验项目之一，如生活饮用水pH要求为6.58.5。低压锅炉水要求pH为1012。电子工业、实验试剂配制则需要中性的高纯水。现在测量水的pH值比较精确的方法是电位法，该法是将玻璃电极(指示电极)、饱和甘汞电极(参比电极)与待测试液组成原电池，用酸度计（一种精密电位差计）测量其电势。原电池用下式表示：Ag|AgCl(s)|H2、Cl(0.1molL-1)|玻璃膜|试液溶液(xmolL-1)KCl(饱合)|Hg2Cl2(s)|Hg玻璃电极 被测溶液 甘汞电极玻璃电极为负极，饱和甘汞电极为正极。在一定条件下，电池的电动势E与pH为直线函数关系(推导过程从略)。由上式看出，求出E电池和K，即可知道试液的pH值。E电池可通过测量求得，而K是由内外参比电极及难于计算的不对称电位和液接电位所决定的常数，很难求得。在实际测量时，选用和待测试液pH值相似的、已知pH值的标准缓冲溶液在pH计上进行校正(这个过程叫定位)，即测量pH是采用相对方法：通过以上步骤，可在酸度计上直接读出试液的pH值。玻璃电极的响应斜率与温度有关，在一定的温度3、下应该是定值，25时玻璃电极的理论响应斜率为0.0591。但是玻璃电极由于制作工艺等的差异，每个pH玻璃电极其斜率可能不同，须用实验方法来测定。一支电极应使用两种不同pH值的标准pH缓冲溶液进行校正，两种缓冲溶液定位的pH值误差应在0.05之内。三 仪器及试剂1.仪器pHS-3C酸度计一台， E-201-C9型复合pH电极一支，（或231型玻璃电极和232型饱和甘汞电极各一支）， 50mL烧杯7只。2.试剂pH=4.00标准缓冲溶液(20)：称取1155下烘干23小时的一级纯邻苯二甲酸氢钾(KHC8H4O4)10.12g溶于不含CO2的蒸馏水中，在容量瓶中稀释至1000mL，贮于塑料瓶中。pH4、6.86标准缓冲溶液(20)：称取一级纯磷酸二氢钾(KH2PO4)3.39g和磷酸氢二钠(Na2HPO4)3.53g，将它们溶于不含CO2的蒸馏水中，在容量瓶中稀释至1000mL，贮于塑料瓶中。pH =9.18标准缓冲溶液(20)：称取一级纯硼砂(Na2B4O710H2O)3.80g，将它溶于不含CO2的蒸馏水中，在容量瓶中稀释至1000mL，贮于塑料瓶中。以上标准溶液也可用市售袋装缓冲溶液试剂直接配制。它们能稳定两个月，其pH值随温度不同稍有差异，见表1-2。四 实验步骤按照pHS-3C酸度计使用说明书进行操作。1.酸度计的校正(1) 选用仪器的“pH”档；调节温度补偿，达到溶液温度值； (5、2) 把用蒸馏水清洗过的电极插入pH=6.86标准缓冲溶液中；(3) 调节定位，使仪器显示读数与该缓冲溶液当时温度下的pH相一致；(4) 用蒸馏水清洗电极，用滤纸吸干，再插入pH=4.00的标准缓冲溶液（若待测液是酸性）或pH=9.18的标准缓冲溶液（若待测液是碱性）中，(5) 调节使仪器显示读数与该缓冲液当时温度下的pH一致，仪器完成校正。2溶液pH的测定。当被测溶液与标定溶液温度相同时，用蒸馏水缓缓淋洗两电极35次，再用滤纸吸干，然后将它们插入装有2550mL被测溶液的烧杯中，电极浸入水中，摇动烧杯、使溶液均匀，待读数稳定后读取pH；用蒸馏水清洗电极，滤纸吸干。3.测量水样：分别测定4个不6、同水样的pH，每个水样应重复测定三次。（注意，应根据水样的pH，选择相应的标准pH缓冲溶液对仪器定位）4.测量完毕后，放开测量开关，关上电源开关，拔掉电源，清洗电极，复合电极用3 molL-1KCl溶液浸泡。五 数据处理记录数据，填入下表中表1-1 实验数据记录表水样水样1水样2水样3水样4测定次数123123123123pH平均pH六 思考题1.电位法测定水样的pH值的原理是什么?2.酸度计为什么要用已知pH值的标准缓冲溶液校正？校正时应注意哪些问题?3.何谓指示电极、参比电极?实验二 离子选择性电极测定饮用水中的氟一、实验目的掌握直接电位法的测定原理及实验方法，并学会正确使用氟离子选择性电7、极和离子计的使用方法。二、实验原理饮用水中的氟含量的高低对人体的健康有一定的影响，氟的含量过低易得龋齿，过高则会发生氟中毒现象，适宜的含量为0.5毫克/升左右。目前测定氟的方法有比色法和电位法。前者的测量范围较宽，但干扰因素多，往往要对试样进行预处理，后者的测量范围虽然范围不如前者宽，但一般能满足大多数水质分析的要求，而且操作简便，干扰少，样品一般不必进行预处理。因此，现在电位法测定氟离子以成为常规的分析方法。本实验中应用氟离子选择性电极、饱和甘汞电极（SCE）和待测试液组成原电池。测量的电池电动势E与氟离子活度符合能斯特方程：其中K、R、F均为常数，若在试液中加入适量的惰性电解质（如硝酸钠等8、）,使离子强度保持不变，即使离子的活度系数为一常数，则上式中的氟离子活度可用浓度F-代替。25OC时上式可写作：可见，电动势E与lgF-成线性关系。因此，只要作出E对lgF-的标准曲线，即可由水样测得的E,从标准曲线求得水样中的氟离子浓度。三、仪器与试剂1.仪器：PXSJ-226离子计，CSB-F-1型氟离子选择性电极，饱和甘汞电极，磁力搅拌器容量瓶 100mL 7个移液管 50mL 1支吸量管 0.5mL 1支 、10mL 2支聚乙烯烧杯 100mL 7个 2.试剂：氟化钠标准溶液，0.100 molL-1：称取4.1988g氟化钠（G.R）,以去离子水溶解并稀释至1升，摇匀，储于聚乙烯瓶中9、备用。总离子强度调节缓冲液（TISAB）:取29克硝酸钠和0.2克二水合柠檬酸钠，溶于50毫升1：1（体积）的醋酸与50毫升5molL-1的氢氧化钠的缓冲溶液中，测量该溶液的pH,若不在5.05.5内，可用5molL-1的氢氧化钠和6molL-1的盐酸调节至所需范围。四、实验步骤1.调整仪器：氟电极接离子计的负端，饱和甘汞电极接离子计的正端，仪器连接好电源后，打开电源开关，仪器即显示“PXSJ226型离子计”等字样，稍等片刻，仪器自动进入起始状态，仪器必须开机预热0.5小时后方可进行测量。注意：测量前需用电阻在3M以上的去离子水浸泡活化一小时以上，当测得其在纯水中的毫伏数大于300mV时,便可10、用于测量。测量时，单晶薄膜上不可附有气泡，以免干扰读数。溶液的搅拌速度应缓慢、稳定。2.标准曲线法：（1）系列标准溶液的配制用吸量管取10毫升0.100 molL-1氟化钠标准溶液，和10毫升TISAB溶液，在100毫升容量瓶内用去离子水稀释至刻度，摇匀。并用逐级稀释法配制成浓度为10-2、10-3、10-4、10-5、10-6 molL-1的氟化钠系列标准溶液。逐级稀释时，只需加入9毫升TISAB溶液。（2）标准曲线的绘制将上述标准溶液依次倒入小聚乙烯塑料烧杯中(浸没电极即可)，用滤纸吸去悬挂在电极上的水滴，插入氟离子选择电极和饱和甘汞电极，连接线路，放入搅拌子，开动搅拌器，由稀至浓分别测量11、标准溶液的电位值，待电位值稳定后读取读数。每次测定前用被测试液清洗电极、烧杯以及搅拌子。标准溶液测量完毕后将电极用蒸馏水清洗直至测得电位值300mV左右待用。（3）饮用水样的测定：用移液管移取50毫升饮用水样于100毫升容量瓶中，加入10毫升TISAB溶液，用去离子水稀释至刻度，摇匀。清洗氟离子选择性电极，使其在纯水中测得的电动势在300毫伏。将清洗后的电极用滤纸吸去悬挂着的水滴，插入盛有上述未知水样的烧杯中，搅拌数分钟，读取稳定的电动势。五、数据及处理记录对氟化钠系列标准溶液所测得的电动势E，并在坐标纸上作E对pF的标准曲线。氟离子浓度（molL-1）10-210-310-410-510-612、pF23456E（mV）记录未知试样溶液的电动势，并由标准曲线查得未知试样溶液中的氟离子浓度F-，由下式计算饮用水中的氟离子含量。式中WF为每升饮用水样中氟离子的毫克数，设MF为氟的原子量。六、思考题1.氟离子选择性电极使用时应注意哪些问题？2. TISAB的组成是什么？它在测量中起的作用是什么？3.溶液的酸度对测定的影响如何？实验三 吸光光度法测定铁（以邻二氮菲为显色剂）一、试验目的通过吸光光度法测定铁的基本条件试验，学习如何选择吸光光度法分析的实验条件，并掌握721型分光光度计的使用方法。二、实验原理在可见区的吸光光度测量中，若被测组分本身有色，则可直接测量。若被测组分本身无色或颜色很浅，13、则可用显色剂与其反应（即显色反应），生成有色化合物，再进行吸光度的测量。铁的显色试剂很多，例如硫氰酸铵、巯基乙酸、磺基水杨酸钠等。邻二氮菲是测定微量铁的一种较好的试剂，它与二价铁离子反应，生成稳定的橙红色络合物(lgK稳=21.3)此反应很灵敏，此络合物的lgK稳 = 21.3，在510nm下，摩尔吸光系数为1.1104，在pH29之间，颜色深度与酸度无关，而且很稳定，在有还原剂存在的条件下，颜色深度可以保持几个月不变。本方法的选择性很高，相当于铁含量40倍的Sn2+、Al3+、Ca2+、Mg2+、Zn2+、SiO32-；和20倍的Cr3+、Mn2+、VO3-、PO43-；5倍的Co、Cu2+14、等均不干扰测定，所以此法应用很广。而Fe3+能与邻二氮菲生成31配合物，呈淡蓝色，lgK稳=14.1，稳定性较差。所以在加入显色剂之前，应用盐酸羟胺(NH2OHHCl)将Fe3+还原为Fe2+，其反应式如下：2 Fe3+ 2 NH2OHHCl 2Fe2+ + N2 + H2O + 4H+ 2Cl-测定时控制溶液的酸度为pH5较为适宜，用邻二氮菲可测定试样中铁的总量。三、仪器与试剂1、仪器721型分光光度计（附1厘米液槽4个）容量瓶50毫升7个滴定管50毫升1支吸量管1毫升1支2毫升1支5毫升1支量杯10毫升1个2、试剂铁标准溶液，100微克/毫升：准确称取0.8634克NH4Fe（SO4）2115、2 H2O置于烧杯中，加入20毫升1：1的盐酸和少量水，溶解后，转移至1升容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。盐酸羟胺溶液10%（临用时配制）邻二氮菲溶液0.15%（临用时配制）：应先用少许酒精溶液，再用水稀释。醋酸钠溶液1 molL-1氢氧化钠溶液精密试纸四、实验步骤1、准备工作打开仪器电源开关，预热，调解仪器。2、绘制吸光度对铁的浓度曲线取5个50毫升容量瓶，分别加入0，0.40，0.80，1.20，1.60， 2.00毫升100微克/毫升铁标准溶液，每个容量瓶再加入1毫升10%盐酸羟胺溶液，2毫升0.15%邻二氮菲溶液，以及5毫升1 molL-1醋酸钠溶液。在选定的波长下，用1厘米液槽，以不16、含铁的试剂溶液作参比溶液，测量各个溶液的吸光度。以吸光度对铁的浓度作图。3、未知试样溶液的测定取1个50毫升容量瓶，移取5.00毫升未知试样溶液，按实验步骤1的方法配制溶液，并测量吸光度。五、数据及处理记录系列标准溶液浓度及相应的吸光度。绘制吸光度对铁的浓度曲线，并确定其线性范围。从曲线求得试样溶液原始浓度的平均值。铁标液体积（ mL ） 铁浓度（ g/mL ） 吸光度 A 六、思考题1、实验中，盐酸羟胺、醋酸钠的作用是什么？若用氢氧化钠代替醋酸钠，有什么缺点？2、参比溶液的作用是什么？在本实验中可否用蒸馏水作参比？ 实验四 荧光光度法测定荧光素含量的测定一、实验目的1掌握荧光分析方法。2学会17、使用荧光分光光度计。二、实验原理荧光是光致发光。当物质的分子吸收光以后，从基态跃迁到激发态，为激发态分子，处于激发态的分子通过无辐射去活（释放能量），回到第一电子激发态的最低振动能级，再以发射辐射的形式去活，跃迁回至基态的各个振动能级则发出荧光。有苯环或具有多个共轭双键体系以及具有刚性平面结构的有机物分子易产生荧光。大多数无机盐金属离子不产生荧光，而一些金属鳌合物能产生很强的荧光。取代基的性质、溶剂的极性、体系的pH值和温度都会影响荧光体的荧光特性或荧光强度。1荧光光谱定量分析原理溶液的荧光强度F与该溶液对光吸收的程度、溶液中荧光物质的荧光效率及浓度有关：F2.303I0bc式中为荧光效率，为18、发射的光子数与吸收的光子数之比；I0为激发光强度；为摩尔吸光系数； b为光程长度，c为荧光物质浓度。当入射光强度一定时，FKc只有在c较小时上式才适用。即在低浓度时，荧光强度F与溶液荧光物质的浓度c成正比例关系。荧光分析仪由光源、单色器、液池和检测器等几个部分组成，其结构如图1。图1荧光分析仪光路图1氙灯，2凸面镜，3凹面镜，4入射狭缝，5激发凹面光栅6出射狭缝，7双透镜，8样品池，9透镜，10入射狭缝11出射狭缝，12发射凹面光栅，13凹面镜，14光电倍增管2激发光谱固定荧光最大发射波长，改变激发光波长，测得荧光强度与激发光波长的关系即为激发光谱曲线，由激发光谱曲线可选出最大激发波长。3荧光19、光谱固定最大激发光波长，测定不同发射波长时的荧光强度，即得到荧光光谱曲线。由荧光光谱曲线可选出最大发射波长。激发光谱与荧光光谱有镜像关系。荧光素产生较高的荧光量子效率（约0.85），低浓度时产生强的荧光，在pH510范围内pH与荧光有关，用0.1 molL-1 NaOH溶液保证恒定的发光效率。 二、实验主要用品 荧光分光光度计（F96PRO）容量瓶（50mL）移液管（5mL）荧光素、NaOH 三、实验步骤与内容1标准溶液配制 荧光素标准溶液I（1.010-3molL-1）：称0.0166克荧光素于小烧杯中，加少量水溶解，转移到50mL容量瓶中；加1moL/L NaOH 5mL，用水稀释至刻度。20、荧光素标准溶液II：取1mL荧光素标准溶液I于100mL容量瓶中，加1molL-1 NaOH 10mL，用水稀释到刻度，配成含荧光素为 110-5molL-1的0.1 molL-1 NaOH溶液。2扫描荧光发射光谱取荧光素标准溶液II 2mL于50 mL容量并中，加5 mL 1molL-1 NaOH溶液，用水稀释至刻度。将该溶液装入样品池中，在F96Pro荧光分光光度计上扫描荧光发射光谱，并找出萤光发射波长。3荧光素的定量分析（1）绘制工作曲线取荧光素标准溶液II 1.0、2.0、3.0、4.0、6.0mL分别于5个50mL容量并中，加5mL 1molL-1 NaOH，用水稀释至刻度，在F9621、Pro荧光分光光度计上测量其每个溶液荧光强度。由实验数据可绘制标准曲线。（2）测定未知样品以绘制工作曲线的条件测定未知样品的荧光强度。四、数据处理1绘制标准曲线。以荧光强度和溶液浓度作图，绘制标准曲线。2求出未知样浓度。由未知样品的荧光强度在工作曲线上求出未知样浓度。五、思考题1解释为什么荧光强度的测量要在与激发辐射成直角的方向？2叙述如何绘制荧光发射光谱。实验五 荧光光度法测定维生素B2的含量一、实验目的 （ 1）学习荧光光度法测定多维葡萄糖粉中维生素B2的分析原理。 （ 2）掌握970CRT荧光光度计的操作技术。 二、实验原理 维生素B2，又叫核黄素，是橘黄色无臭的针状结晶。维生素B2易溶22、于水而不溶于乙醚等有机溶剂。在中性或酸性溶液中稳定，光照易分解，对热稳定。维生素B2水溶液在430440nm蓝光或紫外光照射下会发生绿色荧光，荧光峰在535nm，在pH 67的溶液中荧光强度最大，在pH 11的碱性溶液中荧光消失。 由于维生素B2在碱性溶液中经光线照射，会发生光分解而转化为光黄素，后者的荧光比核黄素的荧光强的多。因此，测量维生素B2的荧光时，溶液要控制在酸性范围内，且须在避光条件下进行。 三、仪器与试剂 970CRT荧光分光光度计。 10g/mL维生素B2标准溶液：准确称取10.0mg维生素B2，用热蒸馏水溶解后，转入1L棕色容量瓶中，冷却后加蒸馏水至标线，摇匀，置于暗处保存。23、 冰乙酸（AR）；维生素B2试样溶液。 四、实验步骤 (1) 标准曲线的绘制 于6只50mL容量瓶中，分别加入10g/mL维生素B2标准溶液0.50、1.00、1.50、2.00、2.50、3.00mL，再各加入冰乙酸2.0mL，加水至标线，摇匀。在970 CRT荧光分光光度计上，用1cm荧光比色皿于激发波长440nm，发射波长540nm处，测量标准系列溶液的荧光强度。 (2)维生素B2样品浓度的测定 样品稀释后在相同的测量条件下，测量其荧光强度。平行测定三次。 五、实验记录及数据处理 以相对荧光强度为纵坐标，维生素B2的质量为横坐标绘制标准曲线。从标准曲线上查出待测试液中维生素B2的质量，并24、计算出维生素B2试样的浓度。 六、思考题 1. 试解释荧光光度法较吸收光度法灵敏度高的原因。 2. 维生素B2在pH=67时最强，本实验为何在酸性溶液中测定？实验六 原子吸收分光光度法测定水样中的铜 一、实验目的1了解AA7003型原子吸收分光光度计的基本结构和使用方法。2观察了解空心阴极灯电流、火焰高度、火焰状态等因素对吸光度值的影响。3掌握原子吸收分光光度法进行定量测定的方法。 二、实验原理原子吸收光谱法基于从光源发出的被测元素的特征辐射通过样品蒸气时，被待测元素基态原子所吸收，由辐射的减弱程度求得样品中被测元素的含量。在锐线光源条件下，光源的发射线通过一定厚度的原子蒸气，并被基态原子所吸25、收，吸光度与原子蒸气中待测元素的基态原子数间的关系遵循朗伯比耳定律：A= logI0/I = KLN 式中A为吸光度；I0为入射光强度；I 为经过原子蒸气吸收后的透射光强度；K 为吸光系数，L为光波所经过的原子蒸气的光程长度，N为基态原子密度。在火焰温度低于3000K的条件下，可以认为原子蒸气中基态原子的数目实际上接近于原子总数。特定的实验条件下，原子总数与试样浓度c的比例是恒定的，所以，上式又可以写成： A=Kc这就是原子吸收分光光度法的定量基础。常用的定量方法为标准曲线法和标准加入法等。原子吸收分光光度计主要组成部分包括光源、原子化器、分光系统和检测系统。其光路如图1所示。 图1 原子吸收26、分光光度计光路图1 空心阴极灯；2火焰；3入射狭缝；4凹面反射镜；5光栅；6出射狭缝；7检测器 三、实验主要用品 AA7003型原子吸收分光光度计 空心阴极灯（铜灯一只） 空气压缩机，乙炔钢瓶，容量瓶（50mL， 100 mL，1000 mL） 移液管（5 mL），烧杯（100 mL，250 mL）四、实验步骤与内容1.铜的标准溶液配制取浓度为1mgmL-1铜的标准溶液2.5mL于50mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，其含铜量为50gmL-1。2.工作曲线的绘制分别移取浓度为50gmL-1铜的标准溶液0.00，1.00，3.00，4.00，5.00mL于50mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度。以27、零号溶液为空白，选择灯电流为25mA，在324.7nm的波长位置测量吸光度值。将测得的吸光度值对铜溶液的质量浓度作图，绘出工作曲线。3.未知样的分析取1个50毫升容量瓶，移取50毫升自来水，用制作工作曲线的相同测量条件测定其吸光度值。五、数据处理铜标准溶液体积（mL）铜标准溶液浓度（ug/mL）吸光度（A）由工作曲线上查出自来水中铜的质量浓度。六、 思考题1原子吸收光谱仪由哪几部分组成？各部分的作用是什么？2为保证分析的准确度和精密度，在实验中应该注意哪些问题？ 实验七 高效液相色谱的定性定量方法一、实验目的1、了解并熟悉高效液相色谱仪的流程。2、掌握液相色谱定性及外标定量方法。3、了解液相色28、谱检测器及色谱柱的分类。二、实验原理（一）高效液相色谱高效液相色谱仪的主要部件：贮液器、高压泵、梯度洗提装置、进样器、色谱柱、检测器、恒温器、数据处理系统等。二、实验原理（一）高效液相色谱高效液相色谱仪的主要部件：贮液器、高压泵、梯度洗提装置、进样器、色谱柱、检测器、恒温器、数据处理系统等。 仪器流程：贮液器中贮存的载液（常需除气）经过过滤后由高压泵输送到色谱柱入口。当采用梯度洗提时一般需用双泵系统来完成输送。样品由进样器注入载液系统，而后送到色谱柱进行分离。分离后的组分由检测器检测，输出信号供给记录仪或数据处理装置。如果需收集馏分作进一步分析，则在色谱柱一侧出口将样品馏分收集起来。各部分功能29、：1、高压泵： 往复式柱塞泵：是一种恒流泵，这种泵的特点是不受整个色谱体系中其余部分阻力稍有变化的影响，连续供给恒定体积的流动相；更换溶剂方便，很适用于梯度洗提；不足之处是输出有脉冲波动，会干扰某些检测器（如差示折光检测器），但对紫外检测器的影响不大。2、进样装置： 高压定量进样阀：这是通过进样阀（常用六通阀）直接向压力系统内进样而不必停止流动相流动的一种进样装置。3、色谱柱：目前液相色谱法常用的标准柱型是内径为4.6mm，长度为25cm的直形不锈钢柱。填料颗粒度510m，色谱柱的填料种类主要有-C18、-C8、-NH2、-CN、-SO3-、-COOH 等等。4、检测器： 紫外光度检测器：紫外30、光度检测器是液相色谱法广泛使用的检测器，它的作用原理是基于被分析样品组分对特定波长紫外光的选择性吸收，组分浓度与吸光度的关系遵守比耳定律。紫外光度检测器有固定波长（单波长和多波长）、可变波长（紫外分光和紫外可见分光）和二极管阵列检测器。这种检测器的特点：灵敏度高；最小检测浓度可达10-9g/mL；对温度和流速不敏感，可用于梯度洗提；结构简单；缺点是不适用于对紫外光完全不吸收的试样。 示差检测器是通过对物质的物理常数折光指数的测量来进行检测的，它是一种通用型检测器，但是，它的缺点是对温度变化非常敏感，不能用于梯度洗脱。 荧光检测器是通过检测被测物在一定波长紫外光激发下发出的荧光量来对被测物进行定31、量的，但并不是所有有机物都能发出荧光，在紫外光照射下会产生荧光的有机物，绝大多数为环状化合物，像某些代谢物、食品、药物、氨基酸、多肽、胺类。维生素、石油高沸点馏分、生物碱、胆碱和甾族化合物等。（二）分离原理苯、萘、联苯、菲分别属于单环，多环及稠环芳烃，且极性强度和分子量均有差别，因此，它们在强极性的流动相与非极性固定相之间的分配系数K就不同，保留时间也就不相同，混合样品因此而得以在色谱体系中被分离开。 由于苯、萘、联苯、菲都对紫外波长有吸收，因此选用紫外检测器进行检测。在反相色谱系统里,固定相是非极性的,流动相是极性的。在化学键合相色谱中，固定相的配合基常是链长2-18碳原子的烷基。流动相一般32、为极性有机溶剂和水的混合溶液。以溶质极性减弱的次序洗脱。随着移动相极性的增强。保留值亦随之增大。 溶剂的组成对样品的保留有非常深刻的影响，溶质保留值的大小是随洗脱液的极性的降低而下降的，当流动相组成一定时,样品在较长烷基配合基的固定相上的保留值较大。 在高效液相色谱中,定性方法有已知标准物定性，保留值经验定性、用不同色谱体系定性、离析色谱峰后用其他方法定性等。本次实验采用已知标准物根据保留值定性的方法。 定量方法有归一化法、内标法、外标法等。本次实验采用外标法定量。 标准曲线法即外标法是配制已知浓度欲定量组分的标准溶液，测量各组分的峰高或峰面积，用峰高或峰面积对浓度做标准曲线。将欲测组分置于与33、标准物完全相同的分析条件下操作，将得到的峰面积或峰高用插入法与标准物的校正曲线作对照，就可得到组分的浓度。 数据处理部分用专用色谱软件-色谱工作站来处理，可以方便的做到谱图自动积分、定量分析及分析自动化于一身。方便重复性操作。三、实验仪器及条件色谱仪：奥泰高效液相色谱仪。色谱柱； C18 5 m 4.6200mm 流动相：甲醇：水=90:10 流速：1.0 mL/min检测器：UV-254nm 温度：室温数据处理器： Chromeleon色谱工作站。苯、甲苯的标准溶液浓度：0.125mg/mL、0.25 mg/mL、0.50 mg/mL、0.75 mg/mL、1 mg/mL四、实验步骤1、分别34、精密称取适量的苯、甲苯标准品于100 mL容量瓶中，用甲醇溶解，并稀释至刻度作为标准溶液。2、取适量苯、甲苯混合样品于100 mL容量瓶中并用甲醇溶解至刻度作为未知样。3、用超纯水（经0.22 m滤膜过滤）和甲醇（色谱纯）配制成比例为90:10的混合溶液作为流动相。4、依次打开色谱工作站、主机、脱气器及紫外检测器的电源开关。5、调整检测器波长在254nm处，观察色谱工作站中色谱图基线情况。7、待基线平稳后，用微量进样器分别取20 L标准溶液，由进样阀进样，同时记录色谱图和保留时间。8、取未知样品20 L进样，记录色谱图和保留时间。五、数据处理1、根据得到的标准曲线色谱图与保留时间，在未知样品谱35、图中确定每个峰的归属。标准品苯 甲苯保留时间（min）未知混合样品1号峰2号峰保留时间（min）各峰对应的组分2、通过相应的色谱峰峰面积计算出标准曲线的回归方程和线性相关系数标准样浓度1浓度2浓度3浓度4浓度5各组分峰面积苯苯苯苯苯甲苯甲苯甲苯甲苯甲苯标准曲线苯相关系数甲苯3、计算出未知样品中待测组分的含量。混合未知样苯甲苯峰面积含量(mg/mL)4、打印出相应的色谱图。六、注意事项1、要注意观察泵的压力值，如有异常，要及时停泵，2、使用微量注射器时要注意取量的准确性，3、注射样品至进样阀时，要将注射器推到阀的根部。七、问题讨论1、根据分离原理的不同，高效液相色谱法可分为几类？2、高效液相色谱36、的定量方法有那几种？3、流动相使用前需要做那些准备工作？4、流动相还可以作为改变什么的参数呢？实验 八 红外吸收光谱的测定及结构分析一、实验的目的与要求1. 掌握红外光谱法进行物质结构分析的基本原理，能够利用红外光谱鉴别官能团，并根据官能团确定未知组分的主要结构；2. 了解仪器的基本结构及工作原理；3. 了解红外光谱测定的样品制备方法；4. 学会傅立叶变换红外光谱仪的使用。二、原理红外吸收光谱法是通过研究物质结构与红外吸收光谱间的关系，来对物质进行分析的，红外光谱可以用吸收峰谱带的位置和峰的强度加以表征。测定未知物结构是红外光谱定性分析的一个重要用途。根据实验所测绘的红外光谱图的吸收峰位置、强37、度和形状，利用基团振动频率与分子结构的关系，来确定吸收带的归属，确认分子中所含的基团或键，并推断分子的结构，鉴定的步骤如下：(1)对样品做初步了解，如样品的纯度、外观、来源及元素分析结果，及物理性质(分子量、沸点、熔点)。(2)确定未知物不饱和度，以推测化合物可能的结构；(3)图谱解析首先在官能团区(40001300cm1)搜寻官能团的特征伸缩振动；再根据“指纹区”(1300400cm-1)的吸收情况，进一步确认该基团的存在以及与其它基团的结合方式。三、仪器与试剂1.Nicolet 510P FT-IR Spectrometer（美国Nicolet公司）；2. FW-4型压片机(包括压模等)(38、天津市光学仪器厂)；真空泵；玛瑙研钵；红外灯；镊子；可拆式液体池；盐片(NaCl, KBr, BaF2等)。3.试剂：KBr粉末(光谱纯)；无水乙醇(AR)；滑石粉；丙酮；脱脂棉；4.测试样品：对硝基苯甲酸；苯乙酮等。四、实验步骤1. 了解仪器的基本结构及工作原理2. 红外光谱仪的准备 打开红外光谱仪电源开关，待仪器稳定30分钟以上，方可测定； 打开电脑，选择win98系统，打开OMNIC E.S.P软件；在Collect菜单下的Experiment Set-up中设置实验参数； 实验参数设置：分辨率4 cm-1，扫描次数32，扫描范围4000-400 cm-1；纵坐标为Transmittan39、ce3. 红外光谱图的测试液体样品的制备及测试将可拆式液体样品池的盐片从干燥器中取出，在红外灯下用少许滑石粉混入几滴无水乙醇磨光其表面。再用几滴无水乙醇清洗盐片后，置于红外灯下烘干备用。将盐片放在可拆液池的孔中央，将另一盐片平压在上面，拧紧螺丝，组装好液池，置于光度计样品托架上，进行背景扫谱。然后，拆开液池，在盐片上滴一滴液体（苯乙酮）试样，将另一盐片平压在上面(不能有气泡)组装好液池。同前进行样品扫描，获得样品的红外光谱图。扫谱结束后，将液体吸收池拆开，及时用丙酮洗去样品，并将盐片保存在干燥器中。固体样品的制备及测试在红外灯下，采用压片法，将研成2m左右的粉未样品12mg与100200mg光40、谱纯KBr粉未混匀再研磨后，放入压模内，在压片机上边抽真空边加压，压力约10MPa，制成厚约1mm，直径约10mm的透明薄片。采集背景后，将此片装于样品架上，进行扫描，看透光率是否超过40%，若达到，测试结果正常，若未达到40%，需根据情况增减样品量后，重新压片。扫谱结束后，取下样品架，取出薄片，按要求将模具、样品架等清理干净，妥善保管。五、结果与讨论1. 根据苯乙酮的光谱进行图谱解析。在3000 cm-1附近有四个弱吸收峰，这是苯环及CH3的CH伸缩振动；在16001500 cm-1处有23个峰，是苯环的骨架振动，所以可判定该化合物有苯环存在；在指纹区760、692 cm-1处有2个峰，说明41、是单取代苯环；在1687 cm-1处强吸收峰为C=0的伸缩振动，在1265 cm-1出现强吸收峰，这是芳香酮的吸收；在1363 cm-1及1430 cm-1处的吸收峰分别为CH3的CH对称及反对称变形振动，所以根据上述图谱分析此物质的结构与苯乙酮标准红外光谱比较，完全一致。 2. 根据对硝基苯甲酸的图谱进行解析在3020cm-1的吸收峰是苯环上的=CH伸缩振动引起的。在1605cm-1、1511cm-1的吸收峰是苯环骨架C=C伸缩振动引起的。在817cm-1的吸收峰说明苯环上发生了对位取代。 在3000cm-1左右和1400cm-1左右的吸收峰是酸的吸收，在1530cm-1、1300 cm-142、处是基团NO2的吸收峰。所以推测是对硝基苯甲酸，再与对硝基苯甲酸的标准红外图谱比较。六、实验要点及注意事项1.制备试样是否规范直接关系到红外图谱的准确性，所以对液体样品，应注意使盐片保持干燥透明，每次测定前后均应用无水乙醇及滑石粉抛光，在红外灯下烘干。对固体样品经研磨后也应随时注意防止吸水，否则压出的片子易沾在模具上。2. 仪器注意防震、防潮、防腐蚀。七、思考题1. 为什么进行红外吸收光谱测试时要做空气背景扣除?2. 进行液体样品测试时，如样品中含水应该如何操作？3. 进行固体样品测试时，为什么要将样品研磨至2m 左右？4. 影响基团振动频率的因素有哪些? 这对于由红外光谱推断分子的结构有什么43、作用? 实验九 电导法测定水的纯度目的要求1、熟悉电导法的基本原理，掌握电导法测定各种水的电导率并计算出它们的含盐量。2、学习电导率仪的使用方法及操作基本原理电解质水溶液中的离子在电场作用下能产生定向移动，因此，具有电导率。其导电能力的大小称电导。在一定范围内，电解质溶液的浓度与其电导率的大小成线性关系。所以，根据测量水的电导率可知水中离子的浓度，即知道了水的纯度。测量电导的方法，可用两个电极插入溶液中，测量两电极间的电阻R。R（L/A）其中：电阻率；L两电极间距离；A电极面积；R的倒数为电导L，的倒数为电导率K。L=K(A/L)一般用L/A作为电导池常数，国产DDS11A型电导率仪，能进行电44、极常数的校正。其他型号仪器需计算校正。 电极常数可通过测量电极在一定浓度KCl溶液（标准溶液）的电导来求得。因为K/L，K(电导率)为一定温度下KCl溶液的电导率，可从手册中查出，L为同实验条件下测出的电导，故可求出。仪器与试剂DDS11A型电导率仪；电导电极；KCl标准溶液：准确称取预先在烘箱中已烘干的KCl（保证试剂）0.7455 g，置于100 mL容量瓶中，用高纯度水配成0.1000 mol/L KCl标准溶液。水样：高纯水、普通去离子水、自来水。实验步骤1、按DDS11A型电导率仪使用说明调整仪器，将电极和容器用被测溶液洗23次，然后将电极插入溶液中，将电导仪旋扭拨到“测量”，量程选45、择开关逐档下降到适当位置，读出表上读数，分别测出各种水的电导率，并比较它们的纯度。2、电导池常数的校正DDS11A型电导率仪所附配套电极，出厂时均注明其电极常数，我们可以通过以下实验进行校正。准确吸取0.1000 mol/L的KCl溶液10.00 mL和20.00 mL，分别置于100 mL容量瓶中，配成0.0100 mol/L 和0.0200 mol/L 的KCl标准溶液，再将出厂时已注明电极常数的电极放在此溶液中（此溶液的电导率可由手册查出）。将仪器开关拨到“测量”档，调整校正调节器，使表头指示为查出值，然后将开关回到校正，不动开关，调节电极常数调节器，使表头满度。此时，电极常数调节器所示46、数值，应为电极的电极常数。结果与讨论1、根据测量结果，由下列经验公式分别计算出各种水的含盐量。总盐量（mg/L）0.72K18 式中：K18：18时水样的电导率（s/cm）；0.72是经验常数；温度常数0.022。2、根据三种水的电导率，比较其纯度。3、电极常数的校正。KCl溶液的浓度0.0100 mol/L 0.0200 mol/L 原电极的常数校正后的电极常数思考题1、电导和电导率有什么不同，本实验所用仪器测出的是什么？2、电导池常数决定于什么？3、电导法在应用中有哪些局限性？实验十 库仑滴定法测定微量砷目的要求1、了解恒电流库仑法的基本原理。2、掌握库仑滴定的基本原理和实验操作。3、学习47、恒电流库仑滴定中终点指示法。基本原理库仑滴定法是建立在控制电流电解过程基础上的一种相当准确而灵敏的分析方法，可用于微量分析及痕量物质的测定。与待测物质起定量反应的“滴定剂”由恒电流电解在试液内部产生。库仑滴定终点借指示剂或电化学方法指示。按法拉第定律算出反应中消耗“滴定剂”的量，从而计算出砷的含量。本实验用双铂片电极在恒定电流下进行电解，在铂阳极上KI中的I可以氧化成I2。在阳极 2II22e在阴极 2H2eH2在阳极上析出的I2是个氧化剂，可以氧化溶液中的As(III)，此化学反应为：I2AsO33H2O AsO432I2H滴定终点可以用淀粉的方法指示，即产生过量的碘时，能使有淀粉的溶液出现48、蓝色。也可用电流上升的方法（死停法），即终点出现电流的突跃。滴定中所消耗I2的量，可以从电解析出I2所消耗的电量来计算，电量Q可以由电解时恒定电流I和电解时间t来求得：QIt （安培秒）本实验中，电量可以从KLT-1型通用库仑仪的数码管上直接读出。砷的含量可由下式求得： 式中M为砷的原子量74.92，n为砷的电子转移数。I2与AsO33的反应是可逆的，当酸度在4 mol/L以上时，反应定量向左进行，即H2AsO4氧化I；当pH9时，I2发生岐化反应，从而影响反应的计量关系。故在本实验中采用NaH2PO4-NaOH缓冲体系来维持电解液的pH在78之间，使反应定量地向右进行。即I2定量的氧化H3A49、sO3。水中溶解的氧也可以氧化I为I2，从而使结果偏低。故在标准度要求较高的滴定中，须要采取除氧措施。为了避免阴极上产生的H2的还原作用，应当采用隔离装置。仪器与试剂KLT-1型通用库仑仪；10 mL量筒；0.5 mL、5 mL移液管试剂：（1）磷酸缓冲溶液：称取7.8 g NaH2PO42H2O和2 g NaOH，用去离子水溶解并稀释至250 mL（0.2 mol/L NaH2PO4 ； 0.2 mol/L NaOH）。（2）0.2 mol/L 碘化钾溶液：称取8.3 g KI，溶于250 mL去离子水中即得。（3）砷标准溶液：准确称取0.6600 g As2O3，以少量去离子水润湿，加入N50、aOH溶液搅拌溶解，稀释至8090 mL。用少量H3PO4中和至溶液近于pH 7，然后转移至100 mL容量瓶中稀释至刻度，摇匀。此溶液浓度为砷5.00 mg/mL，使用时可进一步稀至500 g/mL。实验步骤1、调好通用库仑仪；2、开启电源开关预热半个小时；3、取10 mL 0.2 mol/L KI，10 mL 0.2 mol/L 磷酸缓冲溶液，放于电解池中，加入20 mL蒸馏水，加入含砷水样5.00 mL，将电极全部浸没在溶液中。4、终点指示选择电流上升5按下电解按钮，灯灭，开始电解。数码管上开始记录毫库仑数。6、电解完毕后，记下所消耗的毫库仑数。7、再在此电解液中加入5.00 mL含砷水51、样，再做一次电解得到第二个毫库仑数，如此重复4次，得到4个毫库仑数。8、舍去第一次的数据，取后三个的平均值，计算水样中的As量。以As mg/mL，或As2O3 mg/mL 表示。数据处理电 解 次 数样 品 量电 解 电 流库 仑 数1234思考题1、0.1安培电流通过氰化亚铜溶液2小时，在阴极上析出0.4500 g铜，试求此电解池的电流效率。2、库仑滴定的基本要求是什么？双铂电极为什么能指示终点？实验十一 液相色谱法测定污染水样中的甲苯一、实验目的 1液相色谱仪的整套装置、工作原理、工作流程；会操作和使用化学工作站。2掌握外标法测定甲苯的实验方法。二、 实验原理 液相色谱法就是同一时刻进入52、色谱柱中的各组分，由于在流动相和固定相之间溶解、吸附、渗透或离子交换等作用的不同，随流动相在色谱柱中运行时，在两相间进行反复多次（103106次）地分配过程，使得原来分配系数具有微小差别的各组分，产生了保留能力明显差异的效果，进而各组分在色谱柱中的移动速度就不同，经过一定长度的色谱柱后，彼此分离开来，最后按顺序流出色谱柱而进入信号检测器，在记录仪上或色谱数据机上显示出各组分的色谱行为和谱峰数值。测定各组分在色谱图上的保留时间（或保留距离），可直接进行组分的定性；测量各峰的峰面积，即可作为定量测定的参数，采用工作曲线法（即外标法）测定相应组分的含量。 液相色谱仪工作原理图高效液相色谱仪是实现液相色谱分离分析过程的装置，如上图所示。贮液器中存贮的载液（用作流动相的液体常需除气）经过过滤后由高压泵输送到色谱柱入口（当采用梯度洗脱时，一般需用双泵系统来完成输送）。样品由进样器注入载液系统，而后送到色谱柱进行分离。分离后的组分由检测器检测，输出信号供给记录仪或数据处理装置。如果需收集馏分作进一步分析，则在色谱柱出口将样品馏分收集起来，对于非破坏型检测器，可直接收集通过检测器后的流出液。其中输液泵，色谱柱及检测器是仪器的关键部件。三、仪器与试剂1. 奥泰液相色谱微量注射器 10L 1支2溶液的配制：（1）内标物溶液的配制：准确称取0.0020g苯酚纯品，加甲醇溶解后定容至5ml制成}