1、1仪器分析实验讲义2013 年 9 月2实验 1 金属或合金中杂质元素的原子发射光谱定性分析一、实验目的1 学习原子发射光谱分析的基本原理和定性分析方法。2 掌握发射光谱分析方法的电极制作、摄谱、冲洗感光板等基本操作。3 掌握铁光谱比较法定性判别未知试样中所含杂质元素。4 学会正确使用摄谱仪和投影仪。二、实验原理各种元素的原子被激发后，因原子结构不同，可发射许多波长不同的特征光谱谱线，因此可根据特征光谱线是否出现，来确定某种元素是否存在。但在光谱定性分析中，不必检查所有谱线，而只需根据待测元素 23 条最后线或特征谱线组，即可判断该元素存在与否。所谓元素的最后线是指当试样中元素含量降低至最低可
2、检出量时，仍能观察到的少数几条谱线。元素的最后线往往也是该元素的最灵敏线。而特征线组往往是一些元素的双重线、三重线、四重线或五重线等，它们并不是最后线。例如，镁的最后线是 285.2nm 一条谱线，而最易于辨认的却是在 277.6 278.2nm 之间的五重线。此五重线由于不是最后线，在低含量时，在光谱中不能找到。但由于特征谱线组易于辨认，当试样中某些元素含量较高时，就不一定依靠其最后线，而只用它的特征谱线组就足以判断了。表 1-1 列出了各元素在 228.0 460.0 nm 范围内的重要分析线，供光谱定性分析时使用。但必须注意，判定某元素时，如果最后线不出现，而较次灵敏线反而出现，则可能是
3、由其他元素谱线的干扰而引起的。事实上，由于试样中许多元素的谱线波长相近，而摄谱仪及感光板的分辨率又有限，在记录到的试样光谱中，谱线会相互重叠，发生干扰。当需要确证某一元素的分析线是否受到干扰时，首先要判明干扰元素是否存在（检查干扰元素的最后线存在与否） 。当一条分析线确实受到干扰时，可以根据别的分析线来确定该元素的存在与否。在光谱定性分析中，除了需要元素分析线表外，还需要一套与所用的摄谱仪具有相同色散率的元素标准光谱图。图 1-1 为波长范围在 301.0312.4nm 的元素标准光谱图。在该图下方，标有按已知波长顺序排列的标准铁线和波长标尺，图的上方是各元素在此波段范围内可能出现的分析线。在
4、元素符号下方标有该元素谱线波长，在元素符号的右上角，标有灵敏度的强度级别。灵敏度的强度一般分为 10 级，数字越大，表示灵敏度越高，通常可利用灵敏度的强度级别来估计元素含量（表 1-2）和判别有无干扰存在。实验时用哈特曼（Hartman）光栏把试样和纯铁并列摄谱于感光板上，感光板经显影、3定影、阴干后，置于光谱投影仪工作台上，并投影于投影屏，谱线被放大 20 倍，然后用元素标准光谱图进行对照比较，判定试样中有哪些元素存在，并通过其谱线强度级别，估计该元素的百分含量。若仅需了解某个或某个元素是否存在时，可先从表 1-1 中查出这些元素的分析线波长，再在光谱投影仪上与元素标准光谱图对照判断是否有指
5、定元素存在。表 1-1 各种元素的重要分析线元素 分析线波长/nm 元素 分析线波长 /nmAgAlAsAuBBaBeBiCCaCdCeCrCsCuDyErEuFeGaClGeHfHgHoInFrKLaLiLuMgMnMo328.07300.27228.81242.80249.68455.40234.86306.77247.86393.37228.80429.67340.51425.44455.54324.75313.54326.48272.79248.33294.36301.01265.12263.87253.65342.54303.94322.08404.41333.75323.26261
6、.54285.21257.61313.26338.29308.21234.98267.60249.77493.40313.04289.80396.85326.11413.77345.35427.48459.32327.40389.85259.94287.42303.91264.14365.02345.60325.61292.48404.72433.37(670.78)279.55259.37317.03394.40278.02313.11422.67340.37346.58428.97(852.11)302.06326.95277.34(766.49)280.27279.48396.15332
7、.13(894.35)282.02(769.90)279.83NaNbNdNiOsPPbPdPrPtRbReRhRuSbScSeSiSmSnSrTaTbTeThTiTlTmUVWYYbZnZr330.23313.08430.36305.08290.91253.40283.31340.46422.30265.95420.19346.05343.49343.67252.85335.37241.35251.61442.43284.00407.77268.51332.44238.33283.23308.80351.92286.92424.17318.34289.65324.23398.80330.26
8、327.31330.30292.78341.48305.87253.57280.20342.12422.53306.47421.56345.19332.31349.89259.81424.68288.16428.08286.33421.55271.47322.00238.58283.73334.90276.79424.44318.90294.44437.49328.99330.29339.20(587.00)295.08255.32346.47339.69359.62287.79317.50460.73331.12253.07287.04337.28322.98318.54294.70334.
9、50343.82(585.99)255.49349.62三、仪器与试剂（1）仪器4WPG100 型一米平面光栅摄谱仪。光源：屑状、粒状、粉末状试样用交流电弧光源，棒状、块状金属试样用火花光源。电极：光谱纯石墨电极。感光板：天津紫外 II 型投影仪：8W 型光谱投影仪（2）试剂显影液：按感光板附配方配制停影液：每升含冰醋酸溶液 15 mL。定影液：F5 酸性坚膜定影液。表 1-2 定性分析结果的表示方法谱线强度级别 含量/（估计范围） 含量等级123456789101001010110.10.10.010.010.0010.001主大中小微痕四、实验步骤（一）摄谱1. 准备电极与试样（1）一对铁
10、电极将棒状铁电极在砂轮上打磨成顶端带直径为 2 mm 的平面锥体，要求表面光滑、无氧化层。（2）一对黄铜电极处理方法同铁电极。（3）四对光谱纯石墨电极将直径为 6 mm 的光谱纯石墨棒切成约 40 mm 长的小段，四支上电极用卷铅笔刀制成圆锥形，四支下电极在专用车具上制成孔穴内径为 3.5 mm，深 4 mm，壁厚 1 mm 凹形状。加工后的电极应直立在电极盒内。（4） 试样把屑状的低合金钢试样、丝状锡合金试样、铝粉（或镁粉）试样分别装入下电极孔穴中，试样应压紧并露出碳孔边缘。2. 装感光板 在暗室红灯下（勿直接光照感光板）取出感光板，找出其乳剂面（粗糙面） 。如需裁制，将乳剂面朝下，放在洁净
11、纸上，以金刚刀刻划玻璃面，然后上下对板。将裁好的感光板乳剂面朝下放入暗盒内，盖上后盖并拧紧后盖固定，装到摄谱仪上。3设置摄谱仪工作条件狭缝 5m；中间光栏 5mm；狭缝调焦、狭缝倾角、光栅转角置于仪器说明书规定数据。4安装电极分别将电极插入电板架上调整电极间距（3 mm 左右） 。对光，点燃电弧，调节电极头成像在中间光栏两侧，光线均匀照明狭缝前的十字对中盖，电极安装完毕。5准备摄谱选择适当光源；抽开暗盒挡板使感光板乳剂面对准光路；板移至合适高度；选择哈特5曼光栏；拿掉狭缝前的对中盖，准备摄谱。6摄谱顺序（1）定性分析采用哈特曼光栏（即不移动感光板）摄谱A摄铁谱 将哈特曼光栏置 2，5，8 处，
12、控制电流 5A 左右，曝光约 5 秒钟。B摄试样光谱 将哈特曼光栏置 1 处，控制电流 6A 左右，曝光 30s，然后升高电流至810A，至试样烧完为止（弧焰呈紫色，电流下降，发出吱吱声） 。移动光栏在 3（或4，6，7，9）位置依次增加曝光时间拍摄试样光谱。金属自电极试样用火花光源激发，曝光约 23 min；石墨电极孔穴中粉末试样用交流电弧激发，应使试样烧完为止。注意观察电弧颜色变化，并随时调整电极间距。作好摄谱记录，包括感光板移动位置、光栏、试样、光源种类、电流大小及曝光时间等。C摄空碳棒光谱 将哈特曼光栏置于 4（或其它摄谱位置）处，取未装试样的一对光谱纯石墨电极，按试样摄谱条件进行摄谱
13、，用以检查石墨纯度，认识氰的带状光谱并比较电弧与火花光谱。 （用两种光源在不同光栏位置各摄一次）（2）半定量分析（实验二，锡合金试样：焊锡丝或保险丝）采用哈特曼光栏摄谱。A摄铁谱 摄谱条件同定性分析，将哈特曼光栏置于 2、5、8 处。B摄试样光谱 将哈特曼光栏置于 1（或 3、4、6、7、9）处，控制电流 6A 左右，曝光10 s。改变光栏位置，依次曝光时间增至 20 s、30 s、40 s、50 s、60 s。7暗室处理摄谱完毕后，推上挡板，取下暗盒，在暗室里用红色安全灯下取出感光板进行显影、停影、定影、水洗，干燥、备用。（1）显影 显影液按天津外 II 型感光板附方配制。1820时，显景
14、46 分。显影操作时先将适量的显影液倒入瓷盘，把感光板先在水中稍加润湿。然后，乳剂面向上浸没在显影液中，并轻轻晃动瓷盘，以克服局部浓度的不均匀。（2）停晃 为了保护定影液，显影后的感光板可先在稀醋酸溶液（每升含冰醋酸15mL）中漂洗，或用清水漂洗，使显影停止。然后，浸入定影液中。停显操作也应在暗灯下进行。在 1820时，漂洗 1 分左右。（3）定影 用 F5 酸性坚膜定影液，204。将适量的定影液倒入另一瓷盘，乳剂面向上浸入其中。定影开始应在暗红灯下进行，15 秒后可开白炽灯观察。新鲜配制的定影液约5 分就能观察到乳剂通透（即感光板变得透明） 。（4）水洗 定影后的感光板需在室温的流水中淋洗
15、15 分以上。淋洗时，乳剂面向上，充分洗除残留的定影液。否则谱片在保存过程会发黄而损坏。（5）干燥 谱片应在干净架上自然晾干。如果快速干燥，可在酒精中浸一下，再用冷风机吹干，乳剂面不宜用热风吹，30以上的温度会使乳剂软化起皱而损坏。显影、定影完毕后，随即把显影液和定影倒回储存瓶内。（二）识谱1将待观察的感光板乳剂面朝上（短波在右边，长波在左边）置于光谱投影仪上，调整投影仪手轮使谱线达到清晰，然后用“标准谱线图”进行比较。2认识铁光谱，将谱板从短波向长波移动，即自 240nm 左右，每隔 10nm 记忆铁光谱的特征线。在 360nm 左右出现氰带。 360nm，390nm，420nm 是三个氰带
16、（CN）的带头。3大量元素的检查，凡试样谱带上的粗黑谱线，均用“谱线图”查对，以确定试样中哪些元素大量存在。64杂质元素的检查，在波长表上查出待测元素的分析线，根据其分析线所在的波段用图谱与谱板进行比较。如果某元素的分析线出现，则可确定该元素存在。但应注意试样中大量元素和其他杂质元素谱线的干扰。一般应找 23 条分析线进行检查，根据这 23 条分析线均已出现，才能确定此元素的存在。五、数据记录及处理1. 指定元素分析表 1-3 低合金钢试样和镁粉试样分析结果该元素是否存在指定元素 所查波长 /nm低合金钢试样 镁粉试样AgAlBCuMgPbSi2. 全分析表 1-4 黄铜试样全分析结果含量 所
17、含元素主体或大量中量或小量微量或痕量六、问题讨论1 定性分析时，如何判断试样中某元素的存在与否？可能会出现哪些异常情况？如何解释？2 在光谱定性分析中，为什么要使用哈特曼光栏？3 试样光谱旁为什么要摄一条铁光谱？4 摄谱的主要工作条件及选择这些条件的依据是什么？实验 2 火焰原子吸收光谱法测定水中 Cu 和 Zn 的含量一、实验目的1 学习原子吸收光谱法的基本原理。2 熟悉原子吸收分光光度计的基本结构及其操作技术。二、实验原理在使用锐线光源的情况下，低浓度组分的基态原子蒸气对共振线的吸收符合朗伯比耳定律： 00g1KLNIA式中 A 为吸光度；I 0 为入射光强度； I 为经原子蒸气吸收后的透
18、过光强度； K 为吸光系数；L 为吸收层厚度即燃烧器的缝长，在实验中为一定值；N 0 为待测元素的基态原子密度。7当试样原子化火焰的绝对温度低于 3000K 时，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。在固定的实验条件下，原子总数与试样浓度 c 的比例是恒定的，因此上式可写作： cKA式中 在一定实验条件下是常数，即吸光度与浓度成正比，这是原子吸收分光光度法K的定量基础。定量方法可用标准曲线法和标准加入法等。标准曲线法是原子吸收分光光度分析中一种常用的定量方法，常用于未知试样溶液中共存基体成分较为简单的情况。当试样组成复杂，配制的标准溶液与试样组成之间存在较大差别时，常采用标准加
19、入法。该法是在数个容量瓶中加入等量的试样，分别加入不等量（倍增）的标准溶液，用适当溶剂稀释至一定体积后，依次测出它们的吸光度。以加入标样的质量（g ）为横坐标，相应的吸光度为纵坐标，绘出标准曲线，再将曲线外推至与横坐标相交，横坐标与标准曲线延长线的交点至原点的距离 x 即为容量瓶中所含试样的质量（g） ，从而求得试样的含量。本实验测定饮用水中铜和锌的含量，分别选用 324.8 nm 和 307.6 nm（次灵敏性，或选用灵敏线 213.9 nm）的波长进行测量。三、仪器与试剂（一）仪器原子吸收分光光度计，铜空心阴极灯，无油空气压缩机，乙炔钢瓶，50 ml 容量瓶，100 mL 容量瓶，50 m
20、L 移液管，10 mL 吸量管。（二）试剂硫酸铜（分析纯） ，硫酸锌（分析纯）四、实验步骤（一）铜和锌标准储备液的配制分别配制 1000 gmL-1 铜和锌标准贮备液 50 mL。（二）100 g mL-1 铜和锌标准溶液的配制分别准确吸取 10.00 mL 1000 gmL-1 铜和锌标准贮备液于 100 mL 容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀备用。（三）配制标准溶液系列取 5 个 100 mL 容量瓶，依次加入 2.00，4.00，6.00，8.00 及 10.00 mL 100 gmL-1 铜和锌的标准溶液，用去离子水稀释至刻度，摇匀备用。该混合标准溶液系列铜和锌的浓度分别为 2.00，4
21、.00，6.00，8.00，10.00 gmL -1。（四）配制未知水样溶液吸取 50.00 mL 未知水样置于 100 mL 容量瓶中，用纯水稀释至刻度，摇匀备用。（五）吸光度的测量按 AAS320 型原子吸收分光光度计的步骤开启仪器，设置参数，点火。根据实验条件选择空心阴极灯、调节狭缝宽度、灯电流、燃烧器高度、负高压、波长、乙炔流量、空气流量等参数，用去离子水调节吸光度为 0，测量各标准溶液系列溶液的铜吸光度。在相同的实验条件下，测定水样溶液中铜的吸光度。以相同的方式制作锌溶液的标准曲线，测定水样中锌的含量。五、数据记录及处理1. 记录实验条件表 1 实验条件表实验条件 Cu Zn8吸收线
22、波长/nm空心阴极灯电流/mA狭峰宽度/mm燃烧器高度/mm负高压/V乙炔流量/Lmin -1空气流量 / Lmin-12. 绘制铜和锌的标准曲线，分别计算水样中铜和锌的含量 (gmL-1)。六、问题讨论1. 原子吸收分光光度分析为何要用待测元素的空心阴极灯作光源？能否用氢灯或钨灯代替，为什么？2. 试讨论影响试样吸光度大小的因素。实验 3 三氯苯酚存在时苯酚含量紫外分光光度法测定一、实验目的1 掌握等吸光度法消除干扰的原理和方法。2 学会使用多功能光栅光谱仪。二、实验原理分光光度法测定多组分混合物时，通过解联立方程式，可求出各组分含量。然而，对吸收光谱相互重叠的两组分混合物，若只要测定其中某
23、一组分含量，可利用等吸光度测量法达到目的。对含有 N 和 M 两组分的试样，设它们的吸收光谱相互重叠，见图 3-7。如要求测定M 组分含量而消除 N 组分的干扰，则可从 N 的吸收光谱选择两个波长 1、 2，在这两波长处 N 组分具有相等的吸光度，即对 N 来说，不论其浓度是多少， AN = A1-A2 = 0。而对M 而言，这两个波长下测得吸光度差值 AM 与 M 的浓度呈现线性关系，据此关系可确定M 的含量。所选波长必须满足两个基本条件：干扰组分在这两个波长处的吸光度应相等，即AN 等于零；待测组分在所这两个波长处的的吸光度差值 AM 足够大。为了选择有利于测量的 1 和 2，应先分别测绘
24、它们单一组分时的吸收光谱，再用作图法确定 1 和 2。在待测组分 M 的吸收峰处或其附近选择测定波长 2，作一垂直于 x 轴的直线，交于干扰组分 N 的吸收光谱上的某一点，再从此点画一平行于 x 轴的直线，在组分 N图 3-1 等吸光度法原理9的吸收光谱上便可得到一个或几个交点，交点处的波长可作为参比波长 1。当 1 有几个位置可供选择时，所选择的 1，应能获得较大的待测组分的吸光度差值。在本实验中，2,4,6三氯苯酚水溶液和苯酚水溶液的吸收光谱相互重叠，要求测定2,4,6三氯苯酚存在下苯酚的含量。三、仪器与试剂（1）仪器UV-2300 紫外分光光度计、50 mL 容量瓶、5 mL 吸量管、1
25、0 mL 吸量管（2）试剂0.250 gL-1 苯酚水溶液、 0.10 gL-1 2，4，6三氯苯酚水溶液。四、实验步骤1. 溶液的配制（1）2，4，6三氯苯酚溶液的配制移取 10.00 mL 浓度为 0.100gL-1 的 2，4，6三氯苯酚水溶液至 50 mL 容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，摇匀。（2）苯酚系列标准溶液的配制取五个 50mL 容量瓶，分别加入 2.00，4.00，6.00，8.00，10.00 mL 浓度为 0.250gL-1的苯酚水溶液，用去离子水稀释至刻度，摇匀。（3）待测试液的配制移取 5.00 mL 含有 2，4，6三氯苯酚的未知试样溶液至 50 mL 容量瓶中，
26、用去离子水稀释至刻度，摇匀。2. 苯酚水溶液及 2，4，6三氯苯酚水溶液吸收光谱的绘制。在 220 350nm 波长范围，以去离子水作参比溶液，分别测绘苯酚水溶液（30.0 mgL-1）及 2，4，6三氯苯酚水溶液（20.0 mgL-1）的吸收光谱。将测得的两个吸收光谱叠加在一起，选择合适的 1 及 2。在选择的波长 1、 2 处，再用 2，4，6三氯苯酚水溶液复测其吸光度是否相等。3. 苯酚标准曲线的绘制及未知试样溶液中苯酚含量的测定在所选择的测定波长 2 及参比波长 1 处，用去离子水作参比溶液，分别测量苯酚系列标准溶液及待测试液的吸光度。五、数据记录及处理1 将实验数据记录在表 3-2
27、中。表 3-22 = /nm 1 = /nm溶液A2 A1 A标准溶液 1标准溶液 2标准溶液 3标准溶液 4标准溶液 5试液2 应用 Origin 或 Excel 软件拟合苯酚的工作曲线，获取线性方程及相关系数。3 计算原始试样中苯酚的含量(mgL -1)。六、问题讨论1 本实验与普通的分光光度法有何异同？2 根据苯酚和 2，4，6三氯苯酚的吸收光谱选择测定 2，4，6三氯苯酚含量的两个波10长。3. 如需同时测定苯酚和三氯苯酚的含量，应如何设计实验？实验 4 气相色谱的保留值法定性及归一化法定量一、实验目的1 熟练掌握根据保留时间，用已知物对照定性的分析方法。2 熟悉用归一化法定量测定混合
28、物各组分的含量。3 熟悉色谱仪操作，掌握用微量注射器进样的技术。二、实验原理在相同的色谱条件下，同一物质具有相同的保留值（保留时间，保留体积或保留距离） ，因此，可通过比较保留时间进行定性分析。对于较简单的多组分混合物，若其色谱峰均能分开，则可将各个峰的保留时间，与各相应的标准物质在同一条件下所测的保留时间进行对照，确定各色谱峰所代表的物质。这一方法是常用的定性分析方法，应用简便。但有些物质在相同的色谱条件下往往具有近似甚至完全相同的保留时间，因此，其应用常限于当未知物已被确定可能为某几个化合物或属于某种类型时作最后的确证。倘若得不到标准物质，就无法与未知物的保留时间进行对照，这时，可利用文献
29、保留值及经验规律进行定性分析。对于组分复杂的混合物，则要与化学反应及其它仪器分析法结合起来进行定性分析。在气相色谱中，定量测定是建立在检测信号(色谱峰面积或峰高) 的大小与进入检测器组分的量（质量、体积、摩尔量等）成正比的基础上，即色谱信号与组分的量满足下列关系：wi = fiAi 或 wi = fi hiwi: 组分的量；f i：绝对校正因子； Ai：峰面积；h i：峰高。归一化法、内标法、标准曲线法是色谱分析中常用的几种定量分析方法。选择适宜的物质作为欲测组分的参比物（内标物） ，定量加到样品中去，依据欲测组分和内标物峰面积（或峰高）之比及内标物的加入量进行定量分析的方法称为内标法。把内标
30、物加到样品中，使其和欲测组分在同一色谱条件下进行分析可克服标准曲线法因色谱条件波动引起的定量误差，特别是由于进样量不准确产生的误差。内标法的关键是选择合适的内标物。内标物应是原样品中不存在的纯物质，该物质的性质应尽可能与欲测组分相近，不与被测样品发生化学反应，同时完全溶于被测样品中。内标物的峰应尽可能接近欲测组分的峰，或位于几个欲测组分的峰中间，且与样品中的所有峰不重叠。内标物的加入量应与欲测组分的相近。当欲测组分(i) 的量为 wi，加入内标物 (s)的量为 ws，待测组分和内标物的峰面积分别为Ai 和 As，待测组分和内标物的绝对校正因子分别为 fi 和 fs，则有：wi = fiAiws
31、 = fsAs两式相除得： shishisii ffi绝对校正因子是指在一定操作条件下，进样量(w)与峰面积( A)或峰高(h) 之比，即。绝对校正因子因直接受操作条件的影响，不易测准，因此在定量分析中常采用Af/相对校正因子。上式中的 为待测组分对内标物的相对校正因子， 。 不受实验if sifii11条件的影响，只与检测器类型有关，可由实验测定或由文献值计算得到。三、仪器与试剂（1）仪器GC112A 型气相色谱仪、5 L 微量注射器、氮气钢瓶。（2）试剂正戊烷、正己烷、正庚烷、苯、甲苯。四、实验步骤1. 色谱仪的调节在色谱仪控制面板上将柱温、气化室温度、检测器温度分别设定为 100、120
32、、120。热导池检测器桥电流设为 50 mA。2. 色谱定性分析 用微量注射器分别吸取适量下列溶液进样，绘制色谱图，将保留时间记录在表 8-2 中。a. 正己烷。b. 正庚烷。c. 正辛烷。d. 苯。e. 甲苯。f. 定性未知样。3. 内标法定量分析（1）测定苯的相对校正因子将 1.00 mL 苯与 1.00 mL 内标物甲苯混合均匀，然后用微量注射器吸取适量该混合液进样，绘制色谱图，将峰面积记录在表 8-3 中。（2）测定己烷中的苯含量将 1.00 mL 内标物甲苯与 2.00 mL 定量未知样混合均匀，然后用微量注射器吸取适量该混合液进样，绘制色谱图，将峰面积记录在表 8-4 中。平行测定
33、 3 次。五、数据记录及处理1. 将仪器操作参数记录在表 8-1 中。表 4-1 色谱操作参数进样口温度/ 柱前压/MPa柱箱温度/ 载气流量/旋钮圈数检测器温度/ 氢气流量/旋钮圈数TCD 桥电流/mAFID 检测器空气流量/旋钮圈数2. 比较标准纯物质与定性未知试样色谱峰的保留时间，鉴定定性未知样的各色谱峰。表 4-2 定性分析标准物质 保留时间/min 定性未知样 保留时间/min 化合物名称正己烷 峰 1正庚烷 峰 2正辛烷 峰 3苯甲苯3. 计算苯的相对校正因子。表 4-3 苯相对校正因子的测定12V 苯 /V 甲苯A 苯A 甲苯苯f4. 用内标法求出定量未知样中苯的体积百分含量。表
34、 4-4 定量分析样品编号 1 2 3A 苯A 甲苯苯含量/%苯的平均含量/%相对平均偏差/%六、问题讨论1、如果实验要求测定未知试样各组分的重量百分数，应如何配制混合标准样品？其各组分的校正因子是否与本实验求得的值相同？为什么？2、气相色谱法适合测定哪一类物质？实验 5 高效液相色谱法测定饮料中的咖啡因一、实验目的1. 学习高效液相色谱法分离咖啡因的原理。2. 练习高效液相色谱仪的基本操作。3. 掌握高效液相色谱法进行定性及定量分析的基本方法。二、方法原理咖啡因又称咖啡碱，属于黄嘌呤衍生物，化学名为 1、3、7三甲基黄嘌呤，是从茶叶或咖啡中提取的一种生物碱，它能兴奋大脑皮层，使人精神亢奋。咖
35、啡中含咖啡因约 1.21.8%，茶叶中含 2.04.7% ，可乐饮料和 APC 药片中均含有咖啡因。其分子式为 C8H10O2N4，结构式如下： NNH3COCH3CH3O定量测定咖啡因的传统分析方法是采用萃取分光光度法。用反相高效液相色谱法将饮料中的咖啡因与其它组分（如单宁酸、咖啡酸、蔗糖等）分离后，将不同浓度的咖啡因标准溶液也分别进样分析。如流速和泵的压力等实验条件在整个实验过程中是恒定的，测定它们在色谱图上的保留时间 tR 和峰面积 A 后，可直接用 tR 定性，用峰面积进行定量，以工作曲线法（即外标法）测定饮料中的咖啡因含量。13固相萃取是一个包括液相和固相的物理萃取过程。在固相萃取过
36、程中，固相对分析物的吸附力大于样品母液，当样品通过固相萃取柱时，分析物被吸附在固体表面，其他组分则随样品母液通过柱子，最后用适当的溶剂将分析物洗脱下来。本实验主要使用固相萃取分离提取饮料样品中的咖啡因，以液相色谱方法测定其含量。三、仪器和试剂1高效液相色谱仪，UV（254 nm ）检测器。2超声波清洗仪。3分析天平4. C18 固相萃取小柱（500mg/3mL）5色谱柱：250 nm 4.6 nm，5 m，C 18 柱。6平头微量注射器：100 L。7流动相：60%甲醇+40%超纯水（ v/v，使用前超声波脱气 10 min）；流速：1.0 mL min-1；检测波长：275 nm；柱温： 3
37、0；进样量：25 L。8咖啡因标准储备溶液（1000 g mL-1）：将咖啡因在 110下烘干 1 h，准确称取 0.1000 g 咖啡因，以超纯水溶解，定量转移至 100 mL 容量瓶中，并稀释至刻度。9未知饮料样品：取未知饮料样品 1 mL，过 0.22 m 滤膜，HPLC 分析。四、实验步骤1、标准溶液的配制（20、40、60、80、100 g mL-1）：分别取 1、2、3、4、5 mL 的咖啡因标准储备液，以超纯水稀释至 50 mL，摇匀。2饮料样品分离提取：固相萃取基本步骤如下（1）首先用 2 mL 甲醇溶液洗涤固相萃取小柱 2 次，然后用 2 mL 水洗涤 2 次。（2）往固相色
38、谱小柱中加入 3 mL 的可乐溶液，慢速使样品流出。（3）用 20%的甲醇溶液洗涤 2 次，然后用 3 mL 的甲醇溶液洗脱，收集流出液。3、按给定色谱条件平衡色谱仪，将仪器调节至进样状态，等待进样分析。4、按操作规程，首先对标准溶液进行色谱分析，获得保留时间和峰面积，制作标准曲线。5、对未知样品进行色谱分析，由保留时间进行定性分析，由峰面积进行定量分析。五、数据处理1. 记录实验数据，包括各个标准溶液色谱峰的保留时间和峰面积。2. 根据标准品出峰时间进行样品中咖啡因的定性分析。3. 根据标准曲线计算未知样品中咖啡因的含量。六、问题讨论1. 外标法和内标法有什么不同？2. 根据咖啡因的分子结构
39、和保留时间回答咖啡因在本色谱柱中是强保留还是弱保留，试解释原因。3. 试说明咖啡因能否用离子交换色谱法分析。实验 6 离子选择性电极法测定天然水中的氟一、实验目的1 掌握离子选择性电极法的测定原理及实验方法。2 学会正确使用氟离子选择性电极和电位仪。二、实验原理氟离子选择性电极是以氟化镧单晶片为敏感膜的电位法指示电极，对溶液中的氟离子14具有好的选择性。氟电极与饱和甘汞电极组成的电池可表示为： Ag,Cl)Lmol1.0(NaCl),Lol10(aFLF)(1KClHg, 1332 和和电池电动势 E 与氟离子活度的关系式为（25）lg.2RTFg59.K其中 0.059 为 25时电极的理论
40、响应斜率，其他符号具有通常意义。用离子选择性电极测量的是溶液中的离子活度，而通常定量分析需要测量的是离子的浓度，不是活度。所以必须控制试液的离子强度。如果测量试液的离子强度维持一定，则上述方程可表示为： Fg0591.KE式中的 K 为常数。由上式可知，电动势 E 与 lg F-成线性关系。因此，只要作出 E 对 lg F-的标准曲线，即可由水样测得的 E，从标准曲线上求得水样中氟离子的浓度。用氟离子选择性电极测量样品中 F 时，适用的 pH 范围为 5.06.5。pH 值过低，易形成 ，影响 F 的活度；pH 值过高，易引起单晶膜中 La3+的水解，形成 La(OH)3，影响2H电极的响应。
41、三、仪器与试剂（1）仪器pH/mV 计。电磁搅拌器。氟离子选择性电极，饱和甘汞电极。100 mL 容量瓶。10 mL吸量管，50 mL 移液管。烧杯。（2）试剂0.1000 molL-1 氟化钠标准溶液。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 mL 1:1 的醋酸与 50 mL 5 molL-1 氢氧化钠的混合溶液中，测量溶液的 pH，若不在 5.0 5.5 内，可用 5 molL-1 氢氧化钠或 6 molL-1 盐酸调节至所需范围。四、实验步骤1. 系列标准溶液的配制准确移取 10.00 mL 0.1000 molL-1 的氟离子标准
42、溶液于 100 mL 容量瓶中，加入 10.0 mL TISAB 溶液。用去离子水稀释致刻度，摇匀。用逐级稀释法配成浓度为 10-2 molL-1、10 -3 molL-1、10 -4molL-1、10 -5 molL-1、10 -6 molL-1 的一组标准溶液。逐级稀释时，只需添加 9.0 mL 的 TISAB 溶液。2. 标准曲线的测绘用滤纸吸去悬挂在电极上的水滴，把电极插入盛有 10-6 molL-1 氟化钠标准溶液的烧杯中，开启磁力搅拌器，缓慢而稳定地搅拌溶液。待显示的毫伏数稳定后，读取并记录毫伏数。由稀至浓依次测定 10-5、10 -4、10 -3 和 10-2molL-1 氟化钠
43、标准溶液的毫伏数。3. 水样的测定用移液管移取 50.00 mL 水样于 100 mL 容量瓶中，加入 10.0 mL TISAB 溶液，用去离子水稀释致刻度，摇匀。将该未知试样溶液倒入小烧杯中，待测。清洗氟电极，使其在纯水中的毫伏数大于氟电极说明书中规定的空白值。用滤纸吸去清洗后的电极上悬挂着的水滴，插入盛有上述未知试样溶液的烧杯中，搅拌数分钟，读取稳定的毫伏数。五、数据记录及处理151 记录标准溶液及试样溶液的电位测定值。表 6-1 标准溶液及试样溶液的电位测定值标准溶液中的 cF/molL-1 E/mV E/mV(待测试样溶液)1.010-21.010-31.010-41.010-51.
44、010-62 绘制 E- lgcF 曲线。3 由标准曲线查得试样溶液中氟离子浓度F ，由下式计算饮用水中氟含量。 10.5FFMW式中 WF 为每升饮用水中氟的毫克数，M F 为氟的原子量。六、问题讨论1 TISAB 的组成是什么？它们在测量中起什么作用？2 本实验测定的是 F 离子的活度，还是浓度？为什么？3 为什么要清洗氟电极，使其响应电位值高于规定值？实验 7 库仑滴定法测定药片与果蔬中维生素 C 的含量一、实验目的1 掌握库仑滴定和双铂电极安培法指示终点的原理和方法。2 学习使用 KLT-1 型通用库仑仪的使用方法和有关操作技术。3 学习库仑滴定法测定维生素 C 的实验方法。二、实验原
45、理维生素 C 的主要成分抗坏血酸具有重要的生理作用，能够促进骨胶原的生物合成，有利于组织创伤口的更快愈合；促进氨基酸中酪氨酸和色氨酸的代谢，延长肌体寿命；促进牙齿和骨骼的生长，防止牙床出血。人体无法自行合成维生素 C，需通过食物来供应身体所需。因此，维生素 C 是人体一种必需的一种营养素。缺乏维生素 C 会导致坏血病，损害人体健康，因此测定抗坏血酸含量的实验方法很有必要。维生素 C 含量的测定方法有紫外分光光度法，反相高效液相色谱法，阻抑光度法等。库仑滴定是通过电解产生的物质作为“滴定剂”来滴定被测物质的一种分析方法。在分析时，以 100%的电流效率产生一种物质（滴定剂） ，能与被分析物质进行
46、定量的化学反应，反应的终点可借助指示剂、电位法、电流法等进行确定，根据滴定终点时所耗电量，由法拉第电解定律计算出产生“滴定剂”的量，从而计算出被测物质的量。本实验是以电解产生的碘来测定维生素 C 的含量。电解碘化钾溶液时，在工作电极上发生的反应为：阳极 e2I331阴极 OHH22为了使电解产生的碘电流效率达到 100%，要求电解液的 pH 小于 9，但是 KI 在强酸性条件下很容易被空气中的氧氧化为 I2，同时为了减少维生素 C 的副反应，电解液 pH 应16控制在弱酸性条件下，使电解产生的碘能把维生素 C 定量氧化，它的反应式为因此，可测定砷的含量。 10nFmQ)g/(WcVc样VM式中
47、各符号具有通常的意义。滴定终点用双铂电极安培法来指示。本实验所用的两个工作电极及一对指示电极都为铂电极。实验过程中指示电极外加电压为 0.2V ，中间有高灵敏度的检流计。在实验达到计量点前，溶液中没有过量的 I2，阴极处于理想极化状态，这时指示电极外加电压为0.2V，故两指示电极间没有电流通过或电流很小（即残余电流） 。但当溶液中抗坏血酸被作用完全后溶液中即有过量的 I2 及 I-，则指示电极上便发生了下列反应：阳极： ； 阴极： e331 13Ie2I这时，指示电极的电流明显增大。在一定范围内，此电流的大小与碘的浓度成线性关系。因此，通过指示电流时间的曲线，便可求出等当点时间 t 等 ，见图
48、 5-1（a） 。但是，当试剂中含有微量可氧化还原的杂质时，对等当点时间 t 等 的准确测定有一定影响。为此，可在引入待测试样之前加几滴维生素 C 溶液，进行短时间的电解，使溶液中含有微量碘，把指示电流预先设定在略高于残余电流的某一 i0 值。然后引入试样进行电解滴定。最后应用图解法求出指示电流回复到 i0 时所需的时间 t，确定为库仑滴定等当点时间，见图 5-1（b） 。本实验采用 KLT-1 型通用库伦仪，当指示电极上的电流明显发生变化时，电解自动停止并显示电解消耗的总电量毫库仑数。为了防止电解产物对电极的影响，在工作阴极上加一个底部有微孔玻璃板的玻璃套管。加于指示电极上电压的任何微小变化
49、，或者搅拌速度的变化，都会引起指示电流的改变和不稳定。所以指示系统要用独立的工作电源，且搅拌要稳定。电解池中指示电极要置于工作电极的电场外，但又要靠近工作阳极，并使溶液流动方向从工作阳极流向指示电极。三、仪器与试剂1. 仪器KTL-1 型通用库仑仪、磁力搅拌器、研钵。2. 试剂图 7-1 指示电极对时间的曲线170.2mol/L NaAc，0.3mol/L HAc， 维生素 C（又名抗坏血酸） ，碘化钾。四、实验步骤1. 仪器开启电源前，将所有琴键全部释放，工作、停止开关置停止位置，电解电流量程至5mA，电流微调放在最大位置。2. 开启电源开关，预热 30 min。3. 电解液的配制：将 15 mL 0.2mol/L NaAc 与 45 mL 0.3mol/L HAc 混合均
