1、仪器分析实验,基本要求与注意事项,一、实验教学的基本情况（2006级） 二、实验教学的特点 三、实验教学的基本要求与规定 四、实验课程成绩的评定,讲 解 提 纲,1. 专业与人数：15人环境工程专业,一、实验教学的基本情况(2006级),实验时数与学分时数：学分：2,3. 参考教材仪器分析实验张济新 孙海霖 高等教育出版社,二、实验教学的目的与特点,1. 实验教学的重要、必要性,分析化学：化学分析与仪器分析。化学分析：化学成分及其含量。仪器分析：化学成分及其含量(微量、痕量)结构分析 状态分析 表面分析微区分析 在线分析 生命过程 分离分析 化学反应参数等,现代仪器分析不仅提供了的分析测试技术
2、，而且是自然科学领域重要的科学研究手段。,2. 实验教学的目的实验课教学应该使学生：尽量涉及较新和较多的仪器分析方法；尽量有效地利用每个实验单元的时间；尽量做一些设计性实验。教学中不仅要巩固和提高学生仪器分析方法的理论知识水平和实验操作技能，而且要着重培养学生分析问题和解决问题的能力。,通过仪器分析实验课的教学，应基本达到： 巩固和加深对各类常用仪器分析方法基本原理的理解. 了解常用仪器的基本结构、测试原理与重要部件的功能. 学会各类常用仪器使用方法和定性、定量测试方法. 掌握与各类常用仪器分析方法相关联的实验操作技术. 了解各类常用仪器分析方法的分析对象、应用与检测范围. 培养对实验中所产生
3、的各种误差的分析与判断能力. 掌握实验数据的正确处理方法与各类图谱的解析方法.,3. 实验教学的特点,仪器种类多、仪器台数少、投入费用高、维持费用高、维护人员技术性强。采用大轮转的方式进行实验教学。 实验内容多，涉及知识面广15种仪器分析方法，21个实验内容。无机、有机、物化、结构方面的化学知识；光学、电子学、数学、 计算机科学等学科的知识。 实验课与理论课不同步，实验课比理论课超前只有充分的预习才能达到教学效果。,三、实验教学的基本要求与规定,规章制度,四、实验成绩的评定,实验成绩评定的补充规定,1. 实验课迟到，该实验成绩降一级；迟到10分钟以上者,该实验成绩以不及格处理。 2. 对没有预
4、习或无预习报告的同学，指导教师有权终止其实验(不补做)。 3. 实验报告迟交一周以上者，该实验成绩成绩降一级；没交报告, 该实验成绩不及格。 4. 实验理论笔试成绩不及格者, 个人实验总成绩要相应地降级。 5. 实验成绩有1/3不及格或无故旷课两次以上，实验总成绩不及格(要重修)。,实验一 火焰原子吸收分光光度法测 定自来水中钙、镁的含量,一、实验目的,1、学习原子吸收光谱法的基本原理； 2、了解原子吸收分光光度计的基本结构及其操作方法； 3、掌握应用标准曲线法测定自来水中钙、镁含量的方法。,二、原子吸收光谱法的基本原理,由待测元素空心阴极灯发射出一定强度和一定波长的光，当它通过含有待测元素基
5、态原子蒸气的火焰时，其中部分特征谱线的光被吸收，而未被吸收的光经单色器，照射到光电检测器上被检测，根据该特征谱线光强被吸收的程度，即可测得试样中待测元素的含量。,定量分析依据 物质产生的原子蒸气中，待测元素的基态原子对光源特征辐射谱线的吸收符合朗伯-比尔定律,图1 基态原子对光的吸收,特点： 检出限低 准确度高 选择性高 （一般情况下共存元素不干扰） 应 用 广 （可测定70多种元素） 局限性：难熔元素、非金属元素测定困难、不能同时多元素测定,。,原子吸收分光光度计的基本结构,图2 361CRT原子吸收分光光度计,原子吸收分光光度计主要由光源、原子化器、单色器与检测系统组成。,图3 原子吸收分
6、光光度计示意图,光源,原子化系统,分光 系统,检测显 示系统,原子吸收光谱仪主要部件,空心阴极灯,提供待测元素的特征光谱。获得较高的灵敏度和准确度。光源应满足如下要求； 能发射待测元素的共振线； 能发射锐线光源； 辐射光强度大， 稳定性好。,定量分析方法,标准曲线法适用于组成简单、干扰较少的试样。 配制与试样溶液相同或相近基体的含有不同浓度的待测元素的标准溶液，分别测定吸光度值，作 吸光度-浓度曲线。测定试样溶液吸光度，从标准曲线上就可查得 其浓度值。,空心阴极灯工作原理,施加适当电压时，电子将从空心阴极内壁流向阳极;与充入的惰性气体碰撞而使之电离，产生正电荷，其在电场作用下，向阴极内壁猛烈轰
7、击; 使阴极表面的金属原子溅射出来，溅射出来的金属原子再与电子、惰性气体原子及离子发生撞碰而被激发，于是阴极内辉光中便出现了阴极物质和内充惰性气体的光谱。,用不同待测元素作阴极材料，可制成相应空心阴极灯。空心阴极灯的辐射强度与灯的工作电流有关。,图4 空心阴极灯结构示意图,优缺点： 辐射光强度大，稳定，谱线窄，灯容易更换。 每测一种元素需更换相应的灯。,原子化系统,作用- 将试样中离子转变成原子蒸气。 原子化方法- 火焰法 无火焰法电热高温石墨管，激光。 火焰原子化装置雾化器和燃烧器。,图6 雾化器结构示意图,三、仪器设备,1）原子吸收分光光度计 2）50mL容量瓶 3）250mL容量瓶 4）
8、分析天平 5）钙、镁的空心阴极灯,四、试剂,1）钙标准贮备液（1000ug/mL）准确称取已在110下烘干2h的无水碳酸钙0.6250g于100mL烧杯中，用少量纯水润湿，盖上表面皿，滴加1mol/L盐酸溶液，直至完全溶解，然后把溶液转到250ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀备用。,2）钙标准使用液（100ug/mL）准确吸取10mL上述钙标准贮备液于100mL容量瓶中，用水稀释至刻度线，摇匀备用。 3）镁标准贮备液（1000ug/mL）准确称取金属镁0.2500g于100mL烧杯中，盖上表面皿，滴加5mL1mol/L盐酸溶液溶解之，然后把溶液转移到250mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀备
9、用。,4）镁标准使用也（50ug/mL）准确吸取5mL上述镁标准贮备液于100mL容量瓶中，用水稀释至刻度线，摇匀备用。,五、试验步骤,配制标准溶液系列（1）钙标准溶液系列 准确吸取2.00，4.00，6.00，8.00，10.0mL上述钙标准使用液，分别置于5只25mL容量瓶中，用水稀释至可底线，摇匀备用。该标准溶液系列钙的浓度分别为8.00，16.0，24.0，32.0，40.0ug/mL。,（2）镁标准溶液系列 准确吸取1.00，2.00，3.00，4.00，5.00mL上述钙标准使用液，分别置于5只25mL容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀备用。该标准溶液系列钙的浓度分别为2.00，4.0
10、0，6.00，8.00，10.0ug/mL。,2 . 配制自来水样溶液准确吸取适量（视未知钙、镁的浓度而定）自来水置于25mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。3. 根据实验条件，将原子吸收分光光度计按仪器操作步骤进行调节，待仪器电路和气路系统达到稳定，即可进样。测定各标准溶液系列溶液的吸光度。,4. 在相同的实验条件下，分别测定自来水样溶液中钙、镁的吸光度。,六、数据及处理,1. 记录实验条件 （1）仪器型号 （2）吸收线波长（nm） （3）空心阴极灯电流（mA） （4）狭缝宽度（mm） （5）燃烧器高度（mm） （6）负高压（档） （7）量程扩展（档）,（8）时间常数（档） （9）乙炔流量（
11、L/min） （10）空气流量（L/min） （11）燃助比,列表记录测量钙、镁标准溶液系列的吸光度（nm），然后以吸光度为纵坐标，标准溶液系列浓度为横坐标绘制标准曲线。 测量自来水样溶液的吸光度（mm），然后在上述标准曲线上查得水样中钙、镁的浓度（ug/mL）。若经稀释需乘上倍数求得原始自来水中钙、镁含量。,七、注意事项,实验时，要打开通风设备，使金属蒸汽及时排除室外 点火时，先打开空气，后开乙炔，熄火时，先关乙炔，后关空气，室内若有乙炔气味，应立即关闭乙炔起源，开通风，排除问题后，再继续实验。 更换空心阴极灯时，要将灯电流开关关掉，以防触电和造成电源短路 点火前，必须检查排液管水封是否有水
12、，以防止回火。 钢瓶附近严禁烟火。,八、思考题,1. 简述原子吸收分光光度分析的基本原理。2. 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为光源？能否用氢灯或钨灯代替，为什么？,实验二 原子吸收分光光度法测定黄酒中铜标准加入法,一、实验目的与要求 （1）学习使用标准加入法进行定量分析； （2）掌握黄酒中有机物质的消解方法； （3）熟悉原子吸收分光光度计的基本方法。,二、基本原理,取等体积的试样两份，分别置于相同体积的两种容量瓶中，其中一只加入一定量待测元素的标准溶液，分别用水稀释至刻度，摇匀，分别测定其吸光度，则：Ax=kcxA0=k(c0+cx),式中cx为待测元素的浓度，c0为加入
13、标准溶液后溶液浓度的增量，Ax,A0分别为两次测量的吸光度，将以上两式整理得：,三、实验仪器,1）原子吸收分光光度计 2）铜的空心阴极灯,四、实验试剂,1. 金属铜 （优级纯） 2. 浓盐酸、浓硝酸、浓硫酸 （均为分析纯） 3. 纯水 （去离子水或蒸馏水） 4. 稀盐酸溶液 （1:1和1:100） 5. 稀硝酸溶液（ 1:1和1:100 ）,6. 标准溶液的配制 （1）铜标准贮备液（1000ug/mL）：准确称取0.5000 g金属铜于100mL烧杯中，加入10mL浓硝酸溶液溶解，然后转移到500mL容量瓶中，用1:100硝酸稀释至刻度，摇匀备用。（2）铜标准使用液（100ug/mL）：吸取上
14、述铜标准贮备液10mL与100mL容量瓶中，用1:100硝酸溶液稀释至刻度，摇匀备用。,五、实验步骤,1. 黄酒试样的消化：量取200mL黄酒试样于500mL高筒烧杯中，加热蒸发至浆液状，慢慢加入20mL浓硫酸，并搅拌，加热消化，若一次消化步完全，可再加入20mL浓硫酸继续消化，然后加入10mL浓硝酸，加热，若溶液呈黑色，再加入5mL浓硝酸，继续加热，如此反复直至溶液呈淡黄色，此时黄酒中的有机物质全部被消化完，浆消化液转移到100mL容量瓶中，再用去离子水稀释至刻度，摇匀备用。,2. 标准溶液系列配制 （1）铜标准溶液系列 取5只100mL容量瓶，各加入10mL上述黄酒消化液，然后分别加入0.
15、00，2.00，4.00，6.00，8.00mL上述铜标准使用液，再用水稀释至刻度，摇匀，该系列溶液加入铜浓度分别为0.00，2.00，4.00，6.00，8.00ug/mL。,六、数据处理,1. 记录实验条件 2. 列表记录测量的铜标准系列溶液的吸光度（mm），然后以吸光度为纵坐标，铜标准系列加入浓度为横坐标，绘制铜的工作曲线。 3. 延长铜工作曲线与浓度轴相交，交点cx，根据求得的cx，分别换算为黄酒消化液中铜的浓度（ug/mL）。 4. 根据黄酒试样被稀释的情况，计算黄酒中铜的含量。,七、思考题,1. 采用标准加入法定量应注意哪些问题？2. 以标准加入法进行定量分析有什么优点？,实验三
16、红外分光测油仪测定水体中油的含量,一、实验目的 1、学习红外测油的基本原理； 2、了解红外测油仪的基本结构及其操作方法； 3、掌握应用标准曲线法测定水样中油的含量的方法。,二、实验原理,用四氯化碳萃取水中油类物质，测定总萃取物，总萃取物的含量波数分别为2930cm-1（CH2基团中CH键的伸缩振动）2960cm-1（CH3基团中CH键的伸缩振动）和3030cm-1（ 芳香环中CH键的伸缩振动）谱带处的吸光度A2930、A2960、A3030进行计算。,三、实验仪器,1. 红外分光测油仪 2.分液漏斗：1000mL，活塞上不得使用油性润滑剂。 3. 容量瓶（50mL）,四、实验试剂,1. CCI
17、4：在26003300cm-1之间扫描，其吸光度不超过0.03（1cm比色皿、空气池作参比） 2. 无水硫酸钠（Na2SO4）:在高温炉内300加热2h，冷却后装入磨口玻璃瓶中，于干燥器内保存。 3. 氯化钠（NaCI)。,1 萃 取直接萃取: 将一定体积的水样全部倒入分液漏斗中，加硫酸酸化至pH2，用20ml四氯化碳洗涤采样瓶后移入分液漏斗中，加入约20g氯化钠，充分振荡2min，并经常开起活塞排气。静置分呈后，将萃取液经10mm厚度无水硫酸钠的玻璃砂芯漏斗流入容量瓶内。用20ml四氯化碳重复萃取一次。取适量的四氯化碳洗涤玻璃砂芯漏斗，洗涤液一并流入容量瓶，加四氯化碳稀释至标线定容，并摇匀。
18、,五、实验步骤,2. 仪器调试 点击【测量目标】中的【测量水体中的油】进入测量界面。 用鼠标点击【调整满度】，进入【调整满度】对话框，波长自动调整到3.2753.285um左右。打开暗盒，满度显示为0（T%），如果不为0 （T%），请调整仪器后面的零点调整电位器，顺时针是增大，逆时针是减小，直到屏幕显示满度0（T%）为止（平时不必调整）。,零点调整完成后，放入装有合格的四氯化碳的比色皿，盖上暗盒调整满度，满度调整到80%85%之间，如果显示不是这个范围，调整对话框中的升降按钮。满度调整完后，推出满度调整功能。,3. 测量标准曲线测量高浓度标准曲线，油标准液为5、10、20、40、80mg/L。
19、测量低浓度标准曲线，油标准液为0.4、0.8、1.6、3.2、6.4mg/L。 4. 测量样品将萃取后的四氯化碳直接扫描测量。,实验四 气相色谱定性分析纯物质对照法,一、实验目的与要求 1. 学习利用保留值和相对保留值进行色谱对照的定性方法。 2. 熟悉色谱仪器操作。,二、实验原理,各物质在一定得色谱条件（一定得固定相与操作条件等）下游各自确定的保留值，因此保留值可作为一种定性指标。对于较简单的多组分混合物，若其中所有待测组分均为已知，他们的色谱峰均能分开，则可将各个色谱峰的保留值与各相应的标准样品在同一条件下所得的保留值进行对照比较，就能确定各色谱峰所代表的物质，这就是纯物质对照法定性的原理
20、。,该法是气相色谱分析中最常用的一种定性方法。以保留值作为定性指标，虽然简便，但由于保留值的测定，受色谱操作条件的影响较大，而相对保留值，仅与所用的固定相和温度有关，不受其他色谱操作条件的影响，因而更适合用于色谱定性分析。相对保留值ris定义为：,式中,分别为死时间、被测组分i,及标准物质s的调整保留时间。,三、实验仪器,1. 气相色谱仪 2. 氮气或氢气钢瓶 3. 色谱柱 4. 微量进样器 （10uL，100uL，和1mL）,四、实验试剂,1. 苯 2. 甲苯 3. 乙苯 4. 邻二甲苯 5. 1，2，3-三甲苯均为分析纯,五、实验步骤,1. 在四只10mL容量瓶中，按1:100（V/V）比
21、例分别配制：苯：邻二甲苯，甲苯：邻二甲苯，乙苯：邻二甲苯，1，2，3三甲苯：邻二甲苯溶液，摇匀备用。 2. 根据实验条件，将色谱仪按仪器操作步骤调节到可进样状态，待仪器上的电路和气路系统的达到平衡，记录仪上基线平直时，即可进样。,3.分别吸取以上各种混合液3uL，依次进样，并在记录纸上，于进样信号附近标明混合液组分名称。重复进样两次。 4.吸取3uL已加入甲苯的未知试样按1：100（V/V）比例配比进样，记录色谱图。重复进样两次。 5.在相同实验条件下，取0.30.5mL空气进样，记录色谱图，并重复进样两次。,六、数据及记录,1. 记录实验条件 2. 测量各色谱图中各组分的保留时间tR、空气保留时间（死时间）tM和计算各组分的调整保留时间及相对保留时间（以甲苯作为标准物质），并把数据列于下表中（以mm作为单位）。,3. 测量未知试样中各组分的tR，并计算其t/R和ris值，然后与上表所列数据进行对照比较确定未知试样中的各个组分。,七、思考题,1.为什么可以利用色谱峰的保留值进行色谱定性分析？ 2.在测绘空气的色谱图时，若不严格控制相同实验条件，将对实验结果产生什么后果？,
