1、1仪器分析实验讲义仪器分析课程组嘉兴学院生物与化工学院2010 年 9 月2目 录实验一 火焰原子吸收法测定钙含量 3实验二 分子荧光法测定罗丹明 B 的含量 8实验三 有机化合物的紫外光谱分析 13实验四 苯甲酸等有机物的红外光谱测定 15实验五 用氟离子选择性电极测定水中微量 F- 22实验六 循环伏安法测定铁氰化钾的电极反应过程 25实验七 气相色谱法测定苯、甲苯和乙醇含量 29实验八 苯、萘的高效液相色谱分析及柱效能的测定 343实验一 火焰原子吸收法测定钙含量一、实验目的1了解原子吸收分光光度计的主要结构及工作原理。2掌握原子吸收分光光度计的操作方法及原子吸收分析方法。3了解火焰原子
2、吸收分析条件的选择。二、实验原理溶液中的钙离子在火焰温度下转变为基态钙原子蒸气，当钙空心阴极灯发射出波长为 422.7nm 的钙特征谱线通过基态钙原子蒸气时，被基态钙原子吸收，在一定浓度范围和一定火焰宽度的情况下，其吸光度与溶液中钙浓度成正比，符从比尔定律：A=kc其中 c 为待测元素钙的含量或浓度，k在一定实验条件下为一常数， A 为吸光度。这是原子吸收分光光度分析的定量基础。配制一组合适浓度的钙标准溶液，由低到高浓度，依次喷入火焰，分别测定吸光度。以测得的吸光度为纵坐标，待测元素的含量或浓度为横坐标，绘制A-c 标准曲线。在相同条件下，喷入待测试样溶液，根据测得的吸光度，由标准曲线求出试样
3、中待测元素的含量，这种定量方法称为标准曲线法。标准曲线法定量时，要求所配制的标准溶液的浓度应在吸光度与浓度呈直线关系的范围内，标准溶液与待测溶液都用相同的试剂处理，分析过程中操作条件保持不变，并且扣除空白值。标准曲线法简便、快速，适用于组成简单的试样分析。对于组成不确定的较为复杂的样品分析可以采用标准加入法：取相同体积的试样溶液两份，分别移入容量瓶 A 和 B 中，另取一定量的标准溶液加入到 B中，然后将两份溶液稀释至刻度，测定 A 和 B 的吸光度。设试样中待测元素（A 中）的浓度为 cx，A 溶液中的吸光度为 Ax，加入标准溶液（B 中）的浓度为 c0，B 中溶液的吸光度为 A0，则可得：
4、Ax=kcxA0= k(c0+cx)由上两式得：4cx=Ax0xc0实际测定中，都采用下述作图法：取若干份（如 6 份）体积相同的试样溶液，从第二份开始分别按比例加入不同量的待测元素的标准溶液，然后用溶剂稀释至一定体积（设试样中待测元素的浓度为 cx，加入标准溶液后浓度分别为 cx +c0，c x +2c0，c x + 3c0， cx + 4c0 及 cx +5c0） ，分别测得其吸光度（ Ax， A1， A2， A3， A4 及 A5） ，以 A对加入量作图，得到如图 2-1 所示的直线。这时曲线并不通过原点。其中，曲线相应的截距所反映的吸收值正是试样中待测元素所引起的效应。反向延长此曲线使
5、其与坐标轴相交，相应于原点与交点的距离，即为所求的试样中待测元素的浓度 cx。-cx-c0c02c03c04c05c0吸光度A浓 度 ( g/mL)图 1-1 标准加入法曲线原子吸收分光光度法实验条件主要包括分析线、狭缝宽度、空心阴极灯工作电流、原子化条件、检测进样量等。采用火焰原子化器装置时，常用乙炔空气燃气系统调节火焰温度，最高可达 2600K，可以检测 35 种元素。根据乙炔空气流量比例的不同，火焰区分为贫燃火焰、富燃火焰和中性火焰，相应的火焰温度及适用范围也不相同。钙的测定一般在化学计量火焰（即中性火焰，配比约为 1:4）中进行，以钙空心阴极灯发射出波长为 422.7nm 的钙特征谱线
6、为分析线，以锶溶液为干扰抑制剂测定钙含量。三、实验仪器与试剂1仪器 原子吸收分光光度计（附钙空心阴极灯） ，乙炔、空气供气系统，容量瓶（50mL、100mL） ，移液管，烧杯（50mL） 。2试剂 盐酸（1：1） ；钙标准储备液（1000gmL -1）：准确称取光谱纯氧化钙（其量按所需浓度和体积计算）于烧杯中，加入 1：1 盐酸 20mL，低温加热溶解完全，转入 1000mL 容量瓶，用去离子水稀释至刻度，摇匀备用。钙标准溶液（100gmL -1）：将钙标准储备液用去离子水稀释 10 倍制得。5干扰抑制剂锶溶液（10mgmL -1）：称取六水合氯化锶 30.4g 溶于 1000ml去离子水中。
7、样品溶液的配制：称取氯化钙（其量按所需浓度和体积计算）于烧杯中，加入 1：1 盐酸 20mL ，低温加热溶解完全，转入 1000mL 试剂瓶，用去离子水稀释至刻度，摇匀备用。四、实验步骤1仪器工作条件选择 移取 100gmL-1 钙标准溶液 4.0 mL 于 100 mL 容量瓶中，加入 10 mgmL-1 锶溶液 4 mL，用去离子水稀释至刻度，摇匀，用此含钙 4gmL-1 的溶液选择仪器的工作条件。（1）燃气和助燃气流量比例的选择 固定空气流量为 6.5mLmin-1，改变乙炔流量分别为 1.2、1.4、1.6、1.8、2.0 和 2.2 mLmin-1，以去离子水为参比调零，测定钙溶液的
8、吸光度。从实验结果中选择出稳定性好且吸光度较大时的乙炔流量，作为测定的乙炔流量。（2）燃烧器高度的选择（本节内容根据实际情况决定是否选择） 在选定的空气和乙炔气流量条件下，改变燃烧器高度，以去离子水为参比，测定钙溶液的吸光度。从实验结果中选择出稳定性好且吸光度较大时的燃烧器高度，作为测定的燃烧器高度。2干扰抑制剂锶溶液加入量的选择 在 50ml 容量瓶中加入样品溶液1mL、 1:1 盐酸 2.5mL，分别加入 10mgmL-1 锶溶液 1.00、2.00、3.00、4.00 和5.00mL，以去离子水稀释至刻度。在选定的仪器工作条件下，以去离子水作参比调零，测定钙溶液的吸光度并作出吸光度锶浓度
9、关系曲线，从曲线上选择吸光度较大 且稳定时的锶溶液加入量。3线形范围的确定 在 6 个 50 mL 容量瓶中，分别加入 100gmL-1 钙标准溶液 0、1.00、2.00、3.00、4.00 和 5.00 mL，加入选定量的锶溶液和 1:1 盐酸2.5 mL，稀释至刻线并摇匀。在仪器工作条件下，以空白溶液为参比调零，分别测定吸光度（包括空白溶液在内） ，在计算机上作出吸光度钙浓度标准曲线，计算出回归方程，并确定在选定条件下钙测定的线性范围。4样品的测定 于 5 个 50mL 容量瓶中，各加入 3.00mL 样品溶液（视钙含量高低，加入样品溶液量在 1.05.0mL 范围内适当调整） 、1:1
10、 盐酸 2.5mL、6和选定的锶溶液量，再分别加入 100gmL-1 的钙标准溶液 0、1.00、2.00、3.00和 4.00 mL，用去离子水稀释至刻度，摇匀；在另一个 50 mL 容量瓶中，加入样品溶液 3.00 mL、1：1 盐酸 2.50 mL 和选定量的锶溶液，用去离子水稀释至刻度，摇匀，作为测定空白溶液。在选定的实验条件下，以测定空白溶液为参比，测定各溶液的吸光度。五、注意事项1乙炔为易燃气体，容易爆炸，使用时必须遵守操作规程（见实验室的安全守则） 。2雾化器和燃烧器是仪器的主要部件，应正确使用、保养。浓度过大的溶液不能直接吸收。六、实验结果和讨论1用标准曲线法计算样品溶液中的钙
11、含量（gmL -1） ，再根据样品溶液取样量及测定溶液体积计算钙样中钙含量（mgL -1） 。2以吸光度为纵坐标，加入的标准溶液浓度为横坐标，用标准加入法计算样品溶液中的钙含量（mgL -1） 。3比较用标准曲线法和标准加入法得到的实验结果并分析它们的特点。七、思考题1本实验中锶溶液的作用是什么？2何为空白溶液，为什么在制作标准曲线时空白溶液和测定样品时的空白溶液不完全一样？3采用标准加入法时应注意什么？附录： 火焰原子吸收分光光度计的结构、工作原理与使用调试说明仪器结构与工作原理：原子吸收分光光度计由光源、原子化器、分光系统和检测读出系统组成。光源系统提供待测元素的特征辐射光谱；原子化系统将
12、样品中的待测元素转化成为自由原子；分光系统将待测元素的共振线分出；检测读出系统将光信号转换成电信号进而读出吸光度值。目前使用最普遍的仪器是单道单光束和单道双光束原子吸收分光光度计。二、光源系统基于峰值吸收测定原理，必须提供锐线光源。目前普遍使用的是空心阴极灯。无极放电灯和高强度空心阴极灯的应用，明显地改善了许多元素的分析性能。空心阴极灯是一种辐射强7度大和稳定度高的锐线光源，其放电机理是一种特殊的低压辉光放电。三、原子化系统直接影响分析灵敏度和结果的重现性。原子化系统主要分为火焰原子化和石墨炉原子化两种。火焰原子化系统，一般包括雾化器、雾化室和燃烧器三部分，该系统的任务是产生大量的基态自由原子
13、，并能保持原子化期间基态原子浓度恒定。1、雾化器：雾化器是火焰原子化系统的核心部件，雾化器的作用是吸喷雾化。高质量的雾化器应满足下面要求：（1） 雾化效率高；（2） 雾滴细；（3） 喷雾稳定。2、燃烧器:作用是雾滴由雾化室进入燃烧器，在火焰中经历脱溶剂、熔融、蒸发、解离和还原等过程，产生大量的基态自由原子。燃烧器应具有高的脱溶剂效率，挥发效率和解离还原效率，并且噪声小，火焰稳定和燃烧安全。根据燃助比，火焰可分为贫燃火焰，化学计量焰和富燃火焰三大类。火焰中发生着复杂的化学反应（解离、还原、化合、电离） ，分析工作者的任务就在于如何创造条件使火焰中的各种化学平衡向有利于生成非化合、非缔合、非电离、
14、非激发的基态自由原子转化，以提高原子化效率。3 分光系统：目前商品原子吸收分光光度计普遍采用光栅单色器。单色器由入射狭缝、准直光镜、光栅、成象物镜和出口狭缝组成。光栅单色器的特性可用色散率；分辨率和闪耀波长来表达。4 检测读数系统：检测读数系统的主要部件是光电倍增管。光电倍增管的工作原理在这里就不详述了，但光电倍增管的疲劳现象应引起分析工作者的注意。光电倍增管刚开始时灵敏度低，过一段时间之后趋向稳定，长时间使用后则 又下降。疲劳的程度随照射光强度和外加电压而加重。因此设法阻挡非信号光进入检测器，同时尽可能不要使用过高的负高压，以保持光电倍增管的良好工作特性。图 1-2 原子吸收分光光度计结构示
15、意图 图 1-3 空心阴极灯结构示意图四、原子吸收分光光度计的使用说明按照相应型号的原子吸收分光光度计使用说明书进行。8实验二 分子荧光法测定罗丹明 B 的含量一、实验目的1、学习与掌握分子荧光光度计的基本原理、仪器组成、应用范围。2、掌握标准曲线法的原理、方法，及其在定量分析中的应用。3、了解食品安全分析方面知识，学习及掌握分子荧光法测定罗丹明 B 的含量的方法。二、实验原理食用色素作为食品添加剂主要用于全面改善食品外观和食品质量。近年来苏丹红、孔雀石绿事件给我国食品安全、出口贸易等带来很大问题, 食品中食用色素残留量过高会对人体产生毒性，容易致癌、致畸和致突变等，所以食品中违禁色素一直是食
16、品安全检测的重点。罗丹明B是一种具有鲜桃红色的人工合成染料, 又称玫瑰红B ，属于三苯甲烷类碱性染料，其分子结构见图1，其属违禁色素之一。所以，罗丹明B的分析检测得到关注。本实验根据罗丹明B的强荧光性，应用标准曲线法，建立未知样品中罗丹明B的测定方法。图3-1 罗丹明B的分子结构罗丹明 B 含有多环芳香烃的刚性分子，其在水中是强的荧光物质，并且在低浓度时，荧光强度与罗丹明 B 浓度呈正比：If=kC基于此，测定一系列已知浓度的罗丹明 B 的荧光强度，然后以荧光强度对罗丹明 B 浓度作标准曲线，再测定未知浓度罗丹明 B 的荧光强度，把它代入标准曲线方程求出其浓度。本方法应用标准曲线法（外标法）
17、，检测分析未知试样中罗丹明 B 的含量。ONCH3COHNH3C3C CH3+9首先，在一定条件下，配制一系列具有不同已知浓度的标准溶液，然后在最大的发射波长条件下，分别测量系列溶液的荧光强度，绘制 If-C 曲线，从而得到一条通过原点的直线，即得到标准曲线和标准曲线方程（I f=kC） 。当需要对某未知液的浓度 Cx 进行测定时，只需要在相同条件下测得未知液的荧光强度 Ix，就可直接在标准曲线上查得 Cx，或者根据标准曲线方程得到(C x=Ix/k） 。在实际操作中，应注意调整 Cx 的大小，使其对应的 If 处于标准曲线的直线范围（线性范围）之内。二、仪器与试剂1仪器 Cary eclip
18、se 型分子荧光分光光度计（美国瓦里安公司） ；10 mL 比色管 20支，比色管架 2 套，10 mL 的吸量管 4 支，1 mL 的吸量管 2 支，洗瓶 2 个。2试剂 （1）1.0 g L-1 罗丹明 B 储备溶液：准确称取 0.1 g 罗丹明 B，将之溶于 100 mL 的蒸馏水中，定容，摇匀备用；（2）1.0 g mL-1 的罗丹明 B 标准溶液：准确移取 0.5 mL 的 1.0 g L-1 罗丹明 B 储备溶液于 500 mL 的容量瓶中，用水定容，摇匀备用。三、实验步骤1系列标准溶液的配制：取 8 只 10 mL 的比色管，分别加入 1.0 g mL-1的罗丹明 B 标准溶液
19、0，2.00，3.00，4.00，5.00，6.00，7.0，8.00 mL，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。2最大激发和发射波长的确定：根据荧光预扫描后，获得最大激发和发射波长，从而获得罗丹明 B 的最大激发波长（ EXmax=556 nm）和最大发射波长（ EMmax=578 nm） 。3绘制激发光谱和发射光谱：以最大发射波长 578 nm，在 200-576 nm 范围内扫描激发光谱；以最大激发波长 556 nm，在 558-800 nm 范围内扫描荧光发射光谱（荧光） 。4设度荧光参数：设定荧光的激发和发射狭缝宽度均为 5 nm，扫描速度为最快，光电倍增管的检测器电压为 560 v，以最大激
20、发波长 556 nm，在 558-650 nm 范围内扫描荧光发射光谱（荧光） ，测定系列标准溶液的荧光发射强度10If。5测定标准溶液的荧光强度：以最大激发波长 556 nm，在 558-650 nm 范围内扫描荧光发射光谱（荧光） ，获得最大发射波长 578 nm 处的荧光发射强度If，并测定系列标准溶液的荧光发射强度 If，记录数据于表一。6测定未知试样的荧光强度：在标准系列溶液同样条件下，测定未知样品的 578 nm 处的荧光强度 If，并记录数据于表一。7绘制标准曲线和获得未知试样中罗丹明 B 的浓度：以罗丹明 B 溶液的浓度 C 为横坐标，以荧光强度 If 为纵坐标，从而得到标准曲
21、线，可用坐标纸来获得 Cx；也可用计算机的 excel 获得标准曲线方程 If=kC，并由标准曲线方程If=kC 和 Ix，从而求算出未知试样罗丹明 B 的浓度（ g mL-1） 。四、数据记录与处理1. 表一. 标准曲线数据V 罗丹明 B (mL) 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00C 罗丹明 B（ g mL-1）0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 Cx荧光强度 If（=578 nm）2. 标准曲线的绘制，可用坐标纸来获得 Cx；也可用计算机的 excel 获得，得到标准曲线方程 If=kC，根据标准曲线方程 If=kC 和 Ix (Cx
22、= Ix/k)，获得未知样品中罗丹明 B 的含量（g mL-1） 。 （用坐标纸或计算机得出未知样品中罗丹明 B的含量，并将标准曲线图附于实验报告的相应位置）五、注意事项1. 实验前要写实验预习报告；实验结束后，检查仪器是否正常，是否关闭，注意记录仪器使用情况，并负责打扫实验室的卫生，方可离开实验室。2要用坐标纸或计算机来求出未知样品中罗丹明 B 的含量，并将标准曲线图附于实验报告的相应位置。六、思考题1. 哪些物质会发荧光？为什么罗丹明 B 会发荧光？112. 荧光分光光度计有哪些部件组成？比色皿为什么需要四面透光？光源与检测器为什么要成直角？3. 如何获得最大激发波长和发射波长？为什么最大
23、激发波长小于最大发射波长？如何绘制激发光谱和发射光谱？4. 哪些因素可能会对罗丹明 B 荧光产生影响？附录 分子荧光光度计的相关资料1分子发光的过程基态分子吸收光能，电子由基态跃迁到激发态，激发态的电子很不稳定，电子即由激发态返回基态，并发射出电磁辐射(即光) ，为发光的过程。 2分子荧光的基本原理分子受到光激发，电子跃迁至高电子能级的各振动能级，电子经过振动弛豫（放出热能）和内转移过程，至第一激发单重态的最低振动能级，然后电子由第一激发单重态的最低振动能级到基态各振动能级，由此发射出荧光。 具体可见： M +光能（h ，激发波长）M*M +热量（振动弛豫）+ h， （发射波长） ，由于能量的
24、损失了 E（振动弛豫过程中有热能放出） ，所以 ， 大于 ， 即最大发射波长大于最大激发波长。根据发射出的荧光强度 If 和分子的浓度 C 成正比关系，即 If=KC，并选择一定的分析方法，如标准曲线法和标准加入法，可以建立分子荧光法测定未知溶液中有机物的含量。3分子荧光光度计的仪器组成测量荧光的仪器主要由四个部分组成：激发光源、样品池、双单色器系统、检测器。结构如图 2-1。特点：光源与检测器成直角，有两个单色器；比色皿需要四面透光。4分子荧光光度计的应用分子荧光法适合于那些会发荧光的有机化合物的含量测定，不发荧光的物质不适合此方法，发荧光的有机化合物一般具有含有苯环和稠环的刚性结构的有机分
25、子，如苯、蒽、芘等芳烃化合物和罗丹明 B 等有机物；同时有机分子的刚性结构越强，荧光强度会越强。12光源光源氙氙灯灯激发单色器激发单色器样品池样品池光电倍增管光电倍增管数据处理数据处理仪器控制仪器控制发射单色器发射单色器图 2-1 分子荧光光度计的结构13实验三 有机化合物的紫外光谱分析一、实验目的1、了解紫外分光光度计的主要结构及工作原理。2、掌握紫外分光光度计的操作方法及紫外定性定量分析方法3掌握紫外分光光度法测定水中苯酚含量的原理与分析条件的选择。二、实验原理水样中的苯酚在 271nm 下有最大吸收，其吸收值 A 的大小与苯酚的浓度 c的大小成正比，符合郎伯比尔定律：A=bc其中 A 为
26、吸收度；c 为试样中苯酚的浓度，molL -1；b 为吸收池厚度，cm； 为摩尔吸收系数，Lmol -1cm-1。若在最大吸收波长下，首先绘制出苯酚在最大吸收波长下的标准曲线，然后在相同条件下测定出水样中苯酚的吸收度 Ax，即可由标准曲线中 Ax 对应的浓度 cx 确定出待测的苯酚浓度。三、实验仪器与试剂1仪器 GW751 型紫外分光光度计。2试剂 浓度为 100gmL-1 的苯酚标准溶液；待测水样。四、实验步骤1标准曲线的绘制由刻度移液管分别移取 100gmL-1 的苯酚标准溶液 0.50、1.00、3.00、5. 00、10.00、15.00 和 20.00mL 于 50ml 容量瓶中，蒸
27、馏水稀释至刻度，得到浓度分别为 1、2、6、10、20、30 和 40gmL-1 的苯酚标准溶液，摇匀备用。以蒸馏水作参比，调节零点，用 1cm 的石英比色皿与 271nm 处测定吸光度，做吸收度苯酚浓度的标准曲线或求出直线的回归方程。2样品的分析移取 25mL 试样于 50mL 容量瓶中，蒸馏水稀释至刻度，摇匀，用水调节零点。用 1cm 石英比色皿于 271nm 处测定吸光度。五、实验结果和讨论141绘制苯酚标准曲线以苯酚标准浓度为横坐标，以吸光度为纵坐标，作图，得到苯酚标准曲线。2水样中苯酚含量的计算在苯酚标准曲线上找出待测样品的吸光度值 Ax，查出对应的浓度出 cx，由下列公式计算待测水
28、样中苯酚的含量=c x50/25即为待测水样中苯酚的含量。六、思考题1本实验是否可以采用标准加入法进行？为什么？2是否可以看到苯酚的精细结构？15实验四 苯甲酸等有机物的红外光谱测定一、实验目的1学习傅立叶变换红外光谱基本原理和仪器构造；2掌握该仪器的操作使用方法和光谱分析方法；3 通过实验初步掌握各种物态的样品制备方法。二、实验原理红外光谱反映分子的振动情况。当用一定频率的红外光照射某样品时，若该物质的分子中某基团的振动频率与之相同，则该物质就能吸收这种频率的红外光，使分子又振动基态跃迁到激发态。若用不同频率的红外光通过待测物质时就会出现不同强弱的吸收现象。由于不同化合物具有其不同特征的红外
29、光谱，许多化合物都有其特征的红外光谱，根据红外光谱图上的吸收峰数目、吸收频率和吸收强度，将被测定化合物的光谱与已知结构化合物的光谱加以比较，就可以对被测定化合物进行初步的定性分析。根据比尔定律，测量化合物红外谱图中的某一特征谱带的吸光度，即可进行定量分析。苯甲酸可以采用 KBr 晶体压片法制样进行定性。苯甲酸具有芳烃和羧酸的红外光谱特征。苯环有 =CH3080cm-1 和1600,1580,1500,及 1450 cm-1 等特征吸收峰；此外还应存在 1000 cm-1 以下的两个吸收带（ =CH） 。高级脂肪醇随碳原子数的增加状态由液体逐渐变为固体。十二醇分子式：CH3(CH2)10CH2O
30、H 性质：又称月桂醇，十二醇，正十二（烷）醇。存在于白柠檬油、松针油、大吊克吕花油等精油中。无色液体（室温） ，或低于 20呈固体，具有弱而持久的油脂气息。凝固点 26，沸点 255259 。十二醇在常温下可以按照液体样品制备方法测定红外光谱。出现 OH 峰3500、1050 cm-1 和与 CH 吸收特征 3000-2700 cm-1 之间的双峰，1470、1380 cm-1 及 720 cm-1 等。三、仪器与试剂1仪器 红外光谱仪。油压式压片机，玛瑙研钵，盐片，红外干燥灯。162. 试剂 KBr(AR)，无水乙醇(AR)，十二碳醇，苯甲酸。四、实验步骤1固体样品苯甲酸的红外光谱测定 取约
31、 1mg 苯甲酸样品于干净的玛瑙研钵中，加约 100mg 的 KBr 粉末在红外灯下研磨成粒度约 2m 左右细粉后，移入压片模中，将模子放在油压式压片机上，加压力，在 20-25MPa 压力下维持 5min。放气去压，取出模子进行脱模可获得一片直径为 13mm 的半透明盐片，将片子装在样品架上，即可进行红外光谱测定。2液体样品的红外光谱测定 在一块干净剖光的 NaCl 盐片上，滴加一滴液体（若样品粘稠可以在红外灯下照片刻后滴加）样品，压上另一块盐片，将它置于池架上，即可进行红外光谱测定。也可以采用带空硫酸纸与 KBr 盐片代替 NaCl 盐片，操作方法如下：将适量研细的 KBr 粉末放在硫酸纸
32、的小孔中刚好将孔覆盖完全（注意量不宜过多）按照方法 1 进行压片，得到一张小孔处黏附有 KBr 薄膜的纸片，用端头整齐的毛细管点上一滴分析纯的乙酸乙酯在 KBr 薄膜上，将它置于池架上，即可进行红外光谱测定。3未知物的红外光谱测定 根据教师提供的未知物，确定样品制备方法并进行测定其红外光谱。五、注意事项1固体样品经研磨（红外灯下）后仍应防止吸潮。2盐片应保持干净透明，每次测定前均应用无水乙醇及滑石粉抛光（红外灯下） ，切勿水洗。六、实验结果和讨论1对苯甲酸及乙酸乙酯的特征带进行归属。2推测未知物可能的结构。3压片太厚时，红外光谱有何变化？4羰基化合物与芳香化合物各有何特征红外光谱？七、思考题1
33、固体样品有哪几种制样方法？它们各适用于哪几种情况？2测试红外光谱时，样品容器一般常用 NaCl 和 KBr，它们适用的波数范17围各为多少？3为什么红外光谱是连续的曲线图谱？4在制备液体样品时，样品质量通过什么来控制？ 八、讲解要点1. 利用红外光谱仪进行化合物定性的基本原理是什么？许多化合物都有其特征的红外光谱，根据红外光谱图上的吸收峰数目、吸收频率和吸收强度，将被测定化合物的光谱与已知结构化合物的光谱加以比较，就可以对被测定化合物进行初步的定性分析。根据比尔定律，测量化合物红外谱图中的某一特征谱带的吸光度，即可进行定量分析。 2. 什么样的固体样品可以利用溴化钾压片的方法来制样？一般来说，
34、凡是脆性的化合物，即只要利用研钵可以研得碎的固体样品都能利用溴化钾压片的方法来进行红外样品的制备。如果是韧性的化合物（即在研钵中研不碎的化合物），通常是一些高聚物，如用粉碎机或哈氏切片机可以设法将它们弄成足够细（通常为几微米）的颗粒，也可以用溴化钾压片的方法来制样。3. 对用来进行压片制样的溴化钾试剂有什么要求？该如何进行预处理？对用来进行压片制样的溴化钾试剂有两个要求：纯净和干燥。为了得到足够纯度的溴化钾试剂，通常可将买来的分析纯溴化钾试剂用重结晶的方法进行提纯。而要得到干燥的溴化钾试剂，可以在 140的烘箱内烘两小时以上，然后放在干燥器内备用。此外，为了确保制得干燥的样品，还必须在红外线干
35、燥灯烘烤的情况下进行压片操作。应尽量避免在空气潮湿的雨天进行压片制样。附录：Nicolet Nexus470 型傅立叶变换红外光谱仪结构、工作原理与使用说明一、仪器的结构和工作原理（一）概述仪器型号为 Nicolet Nexus470 型傅立叶变换红外光谱仪。该仪器是美国 Nicolet 公司于1999 年推出的新型智能化光谱仪，价值 4.0 万$。在其产品系列中属于中上档次，是精密型18化学分析仪器。红外光谱分析主要是用于物质鉴别，分析物质的化学结构，研究分子间以及分子内部的相互作用。在化工、医药、环境、材料、煤炭等领域有广泛应用。（二）仪器结构1、470 型主光学台：主要有以下部分组成：光
36、学测量系统：其核心为迈克尔逊干涉仪（由动镜、定镜、分束器、空气轴组成） ，此外还有红外光源、He-Ne 激光器、光路光学系统、红外 DGTS 检测器等。电子线路系统：包括线路板、控制电路部分。样品箱：包括各种附件和可替换采样器。目前已购买基本样品箱、气体池、ATR 检测器和简易石英池。光路外接道：可实现 GC、LC 、TGA 联机分析还可联接红外显微镜、红外遥测及红外发射等设备。2、OMNIC 软件操作系统：该系统为仪器的操作平台，用于控制光谱仪采样、诊断、数据分析、普图处理、显示输出等全过程，可供用户开发实用程序。目前已购买 OMNIC5.2 软件包、多媒体教学软件、部分图谱库和必要的分析软
37、件。3、计算机专用接口：插入计算机 PCI 槽，实现光谱仪与计算机联接。光谱仪主要靠计算控制。（三）仪器原理用红外光照射被检测物质时，不同的分子结构或化学键，会吸收一定波长的红外光，并将这部分光能转化为分子的转动动能或振动动能，引起化学键能级的跃迁，这是一个量子化过程，通过检测并记录红外光的这一吸收过程，就得到了物质化学结构的红外光谱图。其中包含了被检测物质的分子结构和化学健的信息。光路及仪器的工作原理框图如图 4-1：图 4-1 红外光谱仪光路及仪器的工作原理框图二、仪器的使用方法（一）使用步骤：红外光源激光器 干涉仪 样品 检测器干涉图 傅立叶变换 红外光谱图191启动仪器，半小时后方可使
38、用。2打开 OMNIC 软件3进行采样设置： collection experiment setup根据不同样品的需要进行采样次数、分辨率次序（先采本底或先采样品）等参数的设置（对于一般的固体样品可在缺省状态下进行）4采集样品红外光谱在 OMNIC 窗口中，选择采集工具图标（collection ） ，按仪器提示，将样品放入样品箱，仪器自动按规定参数采集样品本底红外光谱或者样品箱底本底光谱之后，计算机显示出所采集的样品的红外光谱图。5光谱的分析处理利用 OMNIC 程序可对光谱图进行光滑、调基、转换、微分、差错、标峰、谱图检索、储存等处理。6保存光谱或输出谱图报告（二）制样方法：要得到一张高质
39、量的红外光谱图，必须根据样品的状态性质选择适当的制样方法。根据目前仪器的配置可采用的制样方法如下：1固体样品的制备：常见固体样品包括高聚物、部分有机化合物、无机化合物、矿物等。目前可采用的方法主要是压片法和浆糊法。（1）KBr 压片法KBr 为最常用的中红外（4000 400cm -1）的透光材料，适用于大多数的固体样品的红外光谱分析。a模具有两种模具：Nicolet 配用的 3mm、7mm 模具和抽真空模具b样品制备首先把分析纯的 KBr 在研钵中充分研细，直到颗粒粒径达 2m 以下，放入干燥器中备用；按一定比例量取样品， （一般样品量为 25mg，KBr 量为100120mg）放在研钵中充
40、分研磨混合均匀，直到混合物中在明显的样品颗粒为止，以上操作应在红外烘干下操作，以防 KBr 吸水； 将研好的粉末用不锈钢铲小心移至模膛内，刮平，小心放入顶模，放在压片机上固定，摇动手柄加压到 10kg/cm2 约 12mm 泻压取出；将压片放到样品架上，采集其光谱。c应用范围：固体有机物、粉末高聚物、无机化合物、矿物20d注意事项：KBr 的烘干；样品与 KBr 的充分混合及干燥；模具的清理及防锈（干燥）（2）浆糊法a工具：研钵及不锈钢铲（或刀片） 、滴管b介质：石蜡油、氟油c制样方法：将研磨好的样品放在研钵中，用滴管取适量（12 滴）石蜡油或氟油混合后研磨均匀，用不锈钢铲取出研磨均匀的样品，
41、涂在窗片上，放上另一窗片压紧d应用范围：可用在因 KBr 吸水而引起光谱歧变的样品分析e注意事项：石蜡油和氟油均为有机介质，在不同的范围会产生红外吸收。其位置如下：石蜡油（长链烃）：30002850cm -1（CH） ；1468,1379cm -1（CH 2，CH 3 的 CH） ；720cm-1（CH 2） n n4 的骨架振动。氟油（全氟烃）：1400500cm -1 存在强度不同的 CF 吸收。因此在进行样品的谱图解析时应扣除介质本身光谱的影响。2液体样品的制备用于液体样品的取样工具有可拆卸液体池、石英池及 OMNI 采样品。（1）低沸点液体由于样品沸点低，为防止挥发应选用密封池。用干净
42、注射器取出样品，注入液体池上面的输入孔，当输出孔有液体溢出时，用塞子塞紧，放至样品架上，移至采样室即可进行测定。（2）高沸点、低粘度的样品用滴管滴加在可拆卸液体池的两片窗片之间压紧自动形成均匀的液膜，则可以进行测定。（3）高粘度样品比如各类油脂，热解产物等，需用不锈钢铲取少量样品涂于 KBr 窗片上，刮匀，将窗片放在样品架上既可测定。（4）水溶性液体不可用盐窗测定，只能采用石英池法或 OMNI 采样品进行采样分析。3气体样品的制备本仪器配备了 10m 气体池，可用于低浓度气体、弱吸收性气体及痕量分析。因多次反21射，测定时，背景吸收明显，要进行补偿或用差谱法扣除。4复杂样品的采样分析利用 OM
43、NI 采样品可以对涂层、橡胶、织物、有机体、液体等进行无损伤检测。OMNI 采样品为单反射结构，光谱信息较弱。三、仪器的维护1使用环境：该仪器为精密型仪器，需在恒温、防潮、干燥、防震的环境中保存和使用，由于光学台的主要窗片为盐窗，特别需要长期的干燥条件，否则会对仪器造成损坏。2需要配有净化稳压电源，仪器可长期运行（利于防潮） 。3仪器使用后，必须对仪器及附件彻底清洗（无水酒精、甲醛） 。22实验五 用氟离子选择性电极测定水中微量 F-一、目的要求学习氟离子选择性电极测定微量 F-的原理和测定方法。二、基本原理氟离子选择性电极的敏感膜为 LaF3 单晶膜（掺有微量 EuF2，利于导电） ，电极管
44、内放入 NaF+NaCl 混合溶液作为内参比溶液，以 Ag-AgCl 做内参比电极。当将氟电极浸入含 F-溶液时，在其敏感膜内外两侧产生膜电位 M：M：=K-0.059lg F- (25)以氟电极作指示电极，饱和甘汞电极为参比电极，浸入试液组成工作电极：Hg,Hg2Cl2|（饱和）F -试液|LaF 3|NaF,NaCl(均 0.1molL-1) |AgCl,Ag工作电池的电动势E=K-0.059lg F- (25)在测量时加入以 HOAc-NaOAc,柠檬酸钠和大量 NaCl 配制成的总离子强度调节缓冲液（TISAB） ，由于加入了高离子强度的溶液（本试验所用 TISAB离子强度 I1.2）
45、 ，可以在测量过程中维持离子强度恒定，因此工作电池电动势与 F浓度的对数成线性关系：E=K-0.059lg c F- 本试验采用标准曲线法测定 F-浓度，即配制成不同浓度的 F-标准溶液，测定工作电池的电动势，并在同样条件下测得试液的 E,由 E-lg cF-曲线查的未知试液中的 F-浓度。组成较为复杂时，则应采用标准加入法或 Gran 作图法测定。氟电极的适用酸度范围为 pH=56,测定浓度在 10016-6molL-1 范围内，M 与 lg c F-呈线性响应，电极的检测下限在 10-7 molL-1 左右。氟离子选择性电极是比较成熟的离子选择性电极之一，其应用范围较为广泛。本试验所介绍的
46、测定方法，完全适用于各种不同试验中氟离子的测定，如人指甲中的 F-的测定（指甲需先经适当的预处理） ，为诊断氟中毒提供科学依据；采取适当措施，用标准曲线法可直接测定雪和雨水中的痕量 F-含量；磷肥厂的23废渣，经 HCl 分解，即可用来快速、简便的测定其 F-含量，用标准加入法不需预处理即可直接测定尿中的无机氟与河水中的 F-，通过预处理，则可测定尿和血中的总氟含量；大米、玉米、小麦粒经磨碎、干燥、并经 HClO4 浸取后，不加 TISAB，即可用标准加入法测定其中的微量氟；本法还可测定儿童食品中的微量氟。三、仪器与试剂仪器1. pHS-2 型酸度计或其他类型的酸度计2. 氟离子选择性电极3.
47、 饱和甘汞电极4. 电磁搅拌器5. 容量瓶 1000ml、100 ml6. 吸量管 10 ml试剂1. 0.100 molL-1 F-标准溶液准确称取于 120干燥 2h 并经冷却的优级纯 NaF 4.20 g 于小烧杯中，用水溶解后，转移至 1000mL 容量瓶中定容配成水溶液，然后转入洗净、干燥的塑料瓶中。2. 总离子强度调节缓冲液（TISAB） 于 1000mL 烧杯中加入 500mL 水和 57mL 冰乙酸，58gNaCl,12g 柠檬酸钠（Na 3C6H5O72H2O） ，搅拌至溶液。将烧杯置于冷水中，用 pH 计控制，缓慢滴加 6 molL-1NaOH 溶液，至溶液的 pH=5.0
48、5.5，冷却至室温，转入 1000mL 容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。转入洗净后干燥的试剂瓶中。3. F-试液 浓度约在 10-110-2 molL-1。四、试验步骤1. 按 pHS-2 型酸度计操作步骤所述调试仪器，按下“-mV” 按键。摘去甘汞电极的橡皮帽，并检查内电极是否浸入饱和 KCl 溶液中，如未浸入，应补充饱和 KCl 溶液。安装电极。2. 准确吸取 0.100 molL-1 F-标准溶液 10.00mL，置于 100mL 容量瓶中，加24入 TISAB10.0mL，用水稀释至刻度，摇匀，得 pF=2.00 溶液。3. 吸取 pF=2.00 溶液溶液中的 10.00mL，置于 100mL 容量瓶中，加入TISAB9.0mL，用水稀释至刻度，摇匀，得 pF=3.00 溶液。仿照上述步骤，配制pF=4.00，pF=5.00，pF=6.00 溶液。4. 将配制的标准溶液系列由低浓度到高浓度逐个转入塑料小烧杯中，并放入氟电极和饱和甘汞电极及搅拌子，开动搅拌器，调节至适度的搅拌速度，搅拌 3min，至指针无明显移动时，读取个溶液的“-mV” 值，注意读取方法。5. 吸取 F-试液 10.00mL，置于 100mL 容量瓶中，加入 10.0mLTISAB，用水稀释至刻度，摇匀。按照标准溶液的测定步骤，测定其电位 E值。五、数据及处理1. 实验数据E=_Mv2
