仪分实验讲义高化Word下载.docx

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分流比50/1；

尾吹气流量：

40mLmin-1；

空气流量：

300mLmin-1；

氢气流量：

25mLmin-1；

灵敏度：

3；

进样量：

1μL。

2．试剂

正己烷；

正庚烷；

正辛烷；

甲苯；

苯；

混合烃样。

四、实验步骤

1．开机

打开氮氢空一体机开关，开始制备气体，20min以后打开气相色谱仪开关，按仪器操作条件设置柱温、气化室、检测室温度。

设置完成后，按“输入”键，显示“monitor”后，按”运行”键，使各种温度控制开始运行（注意：

运行后，按“热导”“退出”关闭热导加热电源），稳机。

待仪器检测器温度超过120℃后，打开氢气阀，调节氢气表压力在0.08MPa，点燃氢火焰，氢火焰点燃后，将氢气压力减少到0.02MPa，开机完成。

在开机的同时，打开工作站计算机电源，进入工作站界面，等候进样。

2．测样

定性分析：

在选定的实验条件下，分别注入0.1μL的纯样，记录其保留时间，作为定性依据。

仪器稳定后，进混合样0.2μL，记录色谱图，待组分出完后，在工作站上记录保留时间、面积百分含量，计算三组混合样中各组分的平均百分含量，给出试验结果，列表完成实验报告。

3．关机

试验完成后，关机。

首先，将氢气阀关死，灭掉氢火焰，然后按“输入”键，显示“monitor”后，按“退出”键。

关闭各加热点电源，待温度降至室温后，关闭色谱仪电源。

五、数据记录与处理

1．列表记录各纯样的保留时间。

2．对混合烃样，与纯样保留时间相对照，确认各色谱峰对应样品。

利用色谱工作站，采用归一化法计算混合烃样中各组分的百分含量。

3．用计算机打印出各分析结果和色谱图。

六、思考题

1．毛细管色谱与填充拄色谱在仪器结构上有什么不同？

2．保留指数定性分析的优点？

3．归一化定量分析的优缺点？

实验二氟离子选择电极测定水样中F-

一、实验目的

1．掌握离子选择性电极法测定的基本原理。

2．了解总离子强度调节缓冲溶液的意义和作用。

3．掌握水中氟离子含量的测定操作及数据处理方法。

离子选择电极（ISE）分析法是六十年代以后发展起来的一种新技术。

由于它使用的仪器简单，操作简便，所以得到广泛应用。

本实验所用的氟离子选择电极是由LaF3化合物晶体压制成膜片，固定在聚四氟乙烯塑料管或玻璃管（即电极管）一端，以Ag-AgCl为内参比电极，0.1mol·

L-1的NaF溶液为内参比溶液制成的离子选择性电极。

当氟电极插入含F-的溶液时，LaF3敏感膜对F-产生响应，在膜和溶液的界面上产生一定的膜电位（Φ膜），该电位与F-离子浓度的关系在一定条件下遵守能斯特公式：

Φ膜=K-2.303RTlgαF-

在一定条件下膜电位Φ膜与F-活度的对数值成直线关系。

当氟离子选择性电极（做指示电极）与饱和甘汞电极（vs.SCE参比电极）插入被测溶液中组成原电池时，电池的电极电动势E在一定条件下与F-活度的对数值成直线关系：

E=K，-2.303RTlgαF-

式中K，值为包括内外参比电极的电位、液接电位等的常数。

通过测量电池的电动势可以测定F-的活度。

当溶液的总离子强度不变时，离子的活度系数为一定值，则电池电动势与F-的浓度CF-有如下关系：

E=K“-2.303RTlgCF-

E与F-的浓度CF-的对数值成直线关系。

因此，为了测定F-的浓度，常在标准溶液与试样溶液中同时加入相等的足够量的惰性电解质作总离子强度调节缓冲溶液，使他们的总离子强度相同。

当氟离子浓度在1～10-6mol·

L-1范围内时，氟电极电位与pF（F-浓度的负对数）成直线关系，可用标准曲线法或标准加入法进行测定。

在酸性溶液中，H+与部分F-形成HF或HF-2，会降低F-的浓度；

在碱性溶液中，LaF3薄膜与H-发生交换作用而使溶液中F-浓度增加，并使La（OH）3沉积在电极表面上。

因此溶液的酸度对测定有较大的影响，氟电极适宜测定的范围为5-8（视氟离子浓度大小而定）。

能与F-生成稳定络合物或难溶沉淀的元素（如Al、Fe、Zr、Th、Ca、Mg、Li及稀土元素等）会干扰测定，可用柠檬酸、DCTA、EDTA、磺基水杨酸及硫酸盐等掩蔽。

试样溶液中加入TISAB（总离子强度调节缓冲剂），可以起到控制一定的离子强度和酸度，以及掩蔽干扰离子等多种作用。

三、实验用品

1.仪器

PHS-2型或PHS-3型精密酸度计以及各种型号的离子计；

HDF或7601型氟电极；

232或222型甘汞电极；

电磁搅拌器。

2.试剂

氟标准溶液：

准确称取120℃下干燥2h的分析纯氟化钠4.199g，将它溶于去离子水，转入1L容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，放入聚乙烯瓶中。

TISAB（总离子调节缓冲溶液）：

于1000mL烧杯中，加入500mL去离子水和57mL冰醋酸、58gNaCl、12g柠檬酸搅拌至溶解。

将烧杯放入冷水浴中，缓缓加入6mLNaOH溶液，用pH计调节pH值至5.0-5.5之间，冷至室温，转入1000mL容量瓶中，用去离子水稀释至刻度。

1.使用离子选择电极一般注意事项

电极在使用之前应按说明书要求进行活化、清洗。

电极的敏感膜应保持清洁和完好，切勿玷污或受机械损伤。

固态膜电极钝化后，用M5（06#）金相砂纸抛光，一般可恢复原来的性能，或在湿鹿皮上放少量优质的牙膏及牙粉，用以摩擦氟电极，也可以使氟电极活化（有的氟电极的固态膜容易脱落，处理时应注意）。

测定时应按溶液从稀到浓的次序进行，在浓溶液中测定后应立即用去离子水清洗到空白电位，再测定稀溶液，否则将严重损伤电极寿命和测量准确度。

电极也不宜在浓溶液中长时间的浸泡，以免影响检出下限。

使用后，应将它清洗到空白电位值，擦干，按要求保存。

氟离子选择性电极的准备：

氟离子选择性电极在使用之前，宜在去离子水中浸泡数小时或过夜，或在1.0-3.0mol·

L-1NaF溶液中浸泡1-2小时，用去离子水洗到空白电位为300mV左右。

电极晶片勿与坚硬物碰擦，晶片上如沾有污油，用脱脂棉依次用酒精、丙酮轻拭，再用去离子水洗净，电极在连续使用期间的间隙内可浸泡在水中，长期不用时应风干后保存。

2.标准曲线法

吸取5mL0.100mol·

L-1氟标准溶液于50mL容量瓶中，加入5mLTISAB溶液，用去离子水稀释至刻度，混匀。

此溶液为10-2mol·

L-1氟标准溶液，用逐级稀释法配成浓度为10-3，10-4，10-5，及10-6mol·

L-1F-溶液的标准系列，逐级稀释时只须加入4.5mLTISAB溶液。

同时配空白溶液：

于50mL容量瓶中，加入5mLTISAB溶液，用去离子水稀释至刻度，混匀。

启动仪器，再将标准系列溶液（包括空白溶液）由低浓度到高浓度依次转入干塑料烧杯中，插入氟离子选择性电极和参比电极（vs.SCE），用电磁搅拌器搅拌2分钟后，在保持搅拌速度不变的情况下（或停止搅拌半分钟），开始读取平衡电位，然后每隔半分钟读一次数，直至3min内不变为止（或取其平均值）。

所有标准系列测得电位值均减去空白溶液测得的电位值，求得一系列△E值，在普通坐标纸上作△E-pF图即得标准曲线。

吸取自来水样25mL于50mL容量瓶中，加入5mLTISAB溶液，用去离子水稀释至刻度，摇匀，在与测绘标准曲线相同条件下测定电位，求△E。

从标准曲线上查出F-浓度，再计算自来水中的氟含量。

3.标准加入法

准确吸取50mL自来水样于100mL容量瓶中，加入10mLTISAB溶液，用去离子水稀释至刻度，摇匀，吸取50mL于干塑料烧杯中，测定E1。

在上述试液中准确加入0.5mL浓度为10-3molL-1的氟标准溶液，混匀，继续测定E2，计算出两次测定的电位差值。

根据测定结果，计算自来水中氟含量，并与标准曲线法测得的结果比较。

五、实验记录与处理

1．列表记录实验数据，在坐标纸上绘制E~lgCF-或E~pF曲线。

2．根据水样测得的电位值，在校正曲线上查得其对应的浓度，计算水样中F-的含量。

3．根据标准加入法所得的△E和从校正曲线上计算所得的电极响应斜率S代入方程式：

计算水样中F-的含量。

式中：

cs和Vs分别为标准溶液的浓度和体积；

cx和Vx分别为试样溶液中的F-浓度和体积。

1．氟离子选择性电极在使用时应注意哪些问题？

2．氟离子选择电极测定水样中F-浓度的原理是什么？

3．所添加TISAB的作用有哪些？

实验三大气中氮氧化物的测定-分光光度法

1．学会大气流量采样器的使用方法。

2．掌握气体吸收富集技术及分光光度法测定室内空气环境中的氮氧化物含量的原理方法。

大气中的氮氧化物包括一氧化氮与二氧化氮等，在测定氮氧化物浓度时，应先用三氧化铬氧化管将一氧化氮转化为二氧化氮。

二氧化氮被吸收在溶液中形成亚硝酸，与对氨基苯磺酸发生重氮化反应，再与盐酸萘乙二胺偶合，生成玫瑰红色偶氮染料，根据颜色深浅，利用分光光度法测定。

因为NO2（气）转变为NO2（液）的转换系数是0.76，故在计算结果时应除以0.76。

用亚硝酸钠标准溶液配制系列标准溶液，各加入等量吸收液显色，定容，制成标准色列，于540nm处测其吸光度及试剂空白溶液的吸光度，以经试剂空白修正后的标准色列的吸光度对亚硝酸根含量绘制标准曲线。

1．仪器

多孔玻板吸收管；

双球玻璃管（内装三氧化铬—砂子）；

空气采样器（流量范围0~1Lmin-1）；

S22PC分光光度计，1cm比色皿。

所有试剂用不含亚硝酸根的重蒸馏水配制。

其检验方法是：

所配制的吸收液对540nm光的吸光度不超过0.005。

1）吸收液：

称取5.0g对氨基苯磺酸，置于1000mL容量瓶中，加入50mL冰乙酸和900mL水的混合液，盖塞振摇使其完全溶解，继之加入0.050g盐酸萘乙二胺，溶解后，用水稀释至标线，此为吸收原液，贮于棕色瓶中，在冰箱中可保存两个月。

保存时应密封瓶口，防止空气与吸收液接触。

2）采样时，按4份吸收原液于1份水的比例混合配成采样用吸收液。

三氧化铬—砂子氧化管：

筛取20-40目海砂（或河砂），用（1+2）的盐酸溶液浸泡一夜，用水洗至中性，烘干。

将三氧化铬与砂子按重量比（1:

20）混合，加少量水调匀，放在红外灯下或烘箱内于105℃烘干，烘干过程中应搅拌几次。

制备好的三氧化铬—砂子应是松散的，若粘在一起，说明三氧化铬比例太大，可适当增加一些砂子，重新制备。

称取约8g三氧化铬—砂子装入双球玻璃管内，两端用少量脱脂棉塞好，用乳胶管或塑料管制的小帽将两端密封，备用。

采样时将氧化管与吸收管用一小段乳胶管相接。

3）亚硝酸钠标准贮备液：

称取0.1500g粒状亚硝酸钠（NaNO2），预先在干燥器内放置24h以上，溶解于水，移入1000mL容量瓶中，用水稀释至标线。

此溶液每毫升含100.0µ

gNO2-，贮于棕色瓶内，冰箱中保存，可稳定三个月。

4）亚硝酸标准溶液：

吸取贮备液5.00mL于100mL容量瓶里，用水稀释至标线。

此溶液毫升含5.0µ

gNO2-。

1．采样

将一支内装5.00mL吸收液的多孔波板吸收管进气口接三氧化铬—砂子氧化管，并使管口略微向下倾斜，以免当湿空气将三氧化铬弄湿时污染后面的吸收液。

将吸收管的出气口与空气采样器相连接。

以0.2～0.3Lmin-1的流量避光采样至吸收液呈微红色为止，记下采样时间，密封好采样管，带回实验室，当日测定。

若吸收液不变色，应延长采样时间，采样量不少于6L。

在采样的同时，应测定采样现场的温度和大气压力，并做好记录。

2．标准曲线的绘制

取7支10mL具塞比色管，按表7-1所列数据配制标准色列。

以上溶液摇匀，避开阳光直射放置15min，在540nm波长处，用1cm比色皿，以水为参比，测定吸光度。

以吸光度为纵坐标，相应的标准溶液中NO2-含量（µ

g）为横坐标，绘制标准曲线。

表7-1亚硝酸钠标准色列

管号

0123456

亚硝酸钠标准溶液/mL

吸收原液/mL

水/mL

NO2-含量/µ

g

00.100.200.300.400.500.60

4.004.004.004.004.004.004.00

1.000.900.800.700.600.500.40

00.51.01.52.02.53.0

3．样品的测定

采样后放置15min，将样品溶液移入1cm比色皿中，按绘制标准曲线的方法和条件测定空白溶液和样品溶液的吸光度。

计算结果时应乘以吸释倍数。

计算公式：

A---样品溶液的吸光度。

A0---试剂空白溶液的吸光度。

b---标准曲线斜率，即单位吸光度对应的NO2-的毫克数。

Vn---标准状态下的采样体积（L）。

0.76---NO2（气）转换为NO2-（液）的系数。

1．列表记录各项实验数据。

2．绘制标准曲线。

3．求出大气中氮氧化物的含量。

六、注意事项

1．吸收液应避光，且不能长时间暴露在空气中，以防止光照使吸收液显色或吸收空气中的氮氧化合物而使试剂空白值增高。

2．氧化管适于在相对湿度为30-70%时使用。

当空气相对湿度大于70%时，应勤换氧化管，小于30%时，则在使用前，用经过水面的潮湿空气通过氧化管，平衡1h。

在使用过程中，应经常注意氧化管是否吸湿引起板结，或者变成绿色。

若板结会使采样系统阻力增大，影响流量，若变成绿色，表示氧化管已失效。

3．亚硝酸钠（固体）应密封保存，防止空气及湿气侵入。

部分氧化成硝酸钠或是呈粉末状的试剂都不能不直接法配制标准溶液。

若无可粒状亚硝酸钠试剂，可用高锰酸钾容量法标定出亚硝酸钠贮备溶液的准确浓度后，再稀释为含5.0µ

gmL-1亚硝酸根的标准溶液。

4．溶液若呈黄棕色，表明吸收液已受三氧化铬污染，该样品应报废。

5．绘制标准曲线，向各管中加亚硝酸钠标准使用溶液时，都应以均匀，缓慢的速度加入。

七、思考题

1．气体采集时间由什么因素来决定？

2．计算大气中氮氧化物含量时为什么要除0.76？

3．影响实验结果准确度的可能因素有哪些？

如何避免？

实验四苯酚、苯甲酸、苯胺的紫外光谱定性鉴定及苯胺含量分析

一、实验目的

1．掌握吸收光谱法进行物质定性分析的基本原理。

2．掌握差示分光光度法的基本原理。

3．学习UV2300型紫外分光光度计的使用方法。

各种物质由于结构的不同，就有不同的可见及紫外吸收光谱曲线。

换句话说，就是具有吸收曲线上的不同最大吸收波长λmax、最低吸收波长λmin。

它们及肩峰以及整个吸收光谱的形状决定于物质的性质，其特征随物质结构而异，是进行物质定性的依据。

所以在进行定性分析时，通常是根据λmax，吸收系数εmax和εmaxλ1/εmaxλ2比值等物理常数来进行的。

在本实验中，要鉴定苯酚，苯甲酸及苯胺三种物质，我们首先从文献上查得三种物质的λmax及摩尔吸收系数εmax并算出吸收系数的比值εmaxλ1/εmaxλ2，现列表如下：

物质

λmax

（nm）

εmax

εmaxλ1

εmaxλ2

溶剂

苯酚

210.5

270

6200

1450

4.3

水

苯甲酸

230

10000

800

12.5

苯胺

280

8600

1430

6

然后在紫外分光光度计上分别作三物质水溶液（试液）的吸收光谱曲线。

再由曲线上找出λmax，并计算出λmax对应的吸光度的比值。

与表上所列数值进行对照，比较λmax及吸光度比值是否一致，即可判断是何种物质。

用紫外分光光度计进行定量分析时，若被分析物质波度太低，可将选择开关置于“0.1”即可使透光率的读数扩展十倍，有利于低浓度的分析。

对于高浓度的分析，则可用差示分光光度法来完成。

其方法原理是：

配两种比试样溶液稍稀的标准溶液C1<

C2,并且C1<

C2<

Cx。

以C1作参比溶液，测C2、Cx的消光度。

根据郎白---比尔定律：

A=εLCx

A1=εLC1,；

A2=εLC2及Ax=εLCx

A2-A1=εL（C2-C1）

Ax-A1=εL（Cx-C1）

因为以C1作参比溶液，所以A1=0，因此：

A2=εL（C2-C1）

AX=εL（CX-C1）

解联立方程式可以求得试液的浓度CX。

紫外－可见分光光度计（UV2300）；

细口瓶；

容量瓶；

吸量管；

滴定管；

吸液球；

烧杯。

没有标签的苯酚水溶液，浓度约310-3molL-1，称A溶液；

没有标签的苯甲酸水溶液，浓度约310-3molL-1，称B溶液；

没有标签的苯胺水溶液，浓度约310-3molL-1，称为C溶液；

标准苯胺溶液（310-3molL-1）：

称取分析纯苯胺0.1400克溶于少量水中，然后转移至500毫升容量瓶中，加水稀释至刻度。

1．取A溶液、B溶液及C溶液各2.50mL，分别放入三只50mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，则得A＃、B＃、C＃三种溶液。

2．取三只50mL容量瓶，用滴定管分别加入310-3molL-1苯胺标准溶液2.00、2.50及5.00mL，用水稀释至刻度，得1＃、2＃及3＃溶液。

3．在UV2300型分光光度计上，光源用氢弧灯，吸收池用石英池，以蒸馏水作参比液，分别对A＃、B＃及C＃溶液在200-360nm波长范围扫描，绘制苯酚、苯甲酸及苯胺的吸收光谱曲线。

由曲线上找出λmax，并求出λmax所对应的吸光度之比。

鉴定A＃、B＃、C＃三溶液各为哪种物质。

4．在230nm波长下，先以蒸馏水作参比溶液，测定1＃、2＃及3＃溶液的消光值。

测定结果可能是3＃溶液的吸光值为∞。

假定3＃溶液的浓度不知道，是我们要测定的试液，为了确定3＃溶液的浓度，采用通常的分光光度法是不行的。

为此，采用差示分光光度法则可解决问题。

方法是以1＃溶液作参比溶液，调透光率为100.00，然后分别测得2＃及3＃溶液对1＃溶液的吸光度。

以2＃溶液作标准溶液，试计算3＃溶液的浓度与配制的浓度是否相符。

5．结束工作：

1）先关闭记录器及灯电源的电源，再关闭主机电源，最后拉开-220V电源刀闸。

2）用自来水，蒸馏水洗干净吸收池。

3）整理好药品、仪器。

2．定性鉴定苯酚、苯甲酸及苯胺。

3．高浓度苯胺的定量分析。

1．紫外分光光度法的定性依据是什么？

2．紫外分光光度法在分析化学中有哪些应用？

3．影响紫外吸收够的因素有哪些？

实验五红外光谱的测定及结构分析

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．了解红外光谱测定的样品制备方法；

3．学会红外分光光度计的使用。

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物质时，若该物质的分子中某集团的振动频率与之相同，则该物质就能吸收此种红外光，使分子由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特征的红外光谱，因此可以用红外光谱对物质进行结构分析。

同时，根据分光光度原理，若选定待测物质的某特征波数吸收峰，利用吸收峰强度也可以对物质进行定量分析。

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；

①首先在“官能团区”（4000～1300cm-1）搜寻官能团的特征伸缩振动；

②再根据“指纹区”（1300～600cm-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。

由于绝大部分有机物的红外光谱比较复杂，特别是指纹区的许多谱峰无法一一归属，因此，仅仅依靠红外光谱图的解析常常难以确定有机物的结构，通常还需要借助于标准试样或红外标准谱图。

同一物质再相同的测定条件下测得的红外光谱有很好的重复性，如果两张谱图中各吸收峰的位置、形状及其相对强度一致，则两个化合物具有相同结构。

因此，可以通过比对试样与标准物质的红外光谱，或比较试样的红外光谱与红外标准谱图，进行定性分析。

三、仪器与试剂

红外分光光度计（BRUKERTENSOR27型）；

压片机、固体压片模具、玛瑙研钵、可拆式液体池、盐片等。

KBr（AR）；

无水乙醇（AR）、待测样品（水杨酸；

对苯二酚；

葡萄糖；

邻苯二甲酸；

萘；

乙二醇；

正庚烷等。

）。

四、实验步骤

1．样品制备

（1）液体样品的制备

采用液体吸收池法制备试样。

将可拆式液体样品池的盐片从干燥器中取出，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，在盐片上滴一滴试样，将另一盐片平压在上面（不能有气泡）组装好液池。

将液体吸收池置于光度计样品托架上，即可准备扫谱。

（2）固体样品的制备

采用压片法，先加入1－2mg的样品在玛瑙研钵中磨细后加入100－200mg已干燥的KBr粉未，充分混合并研磨，使平均尺寸为2μm即可，将研好的粉末均匀的放入模具内，然后将模具放入压片机中，在10T/cm2左右的压力下1－2min即可得到透明或均匀半透明的薄片，压力不宜太高，否则会损坏模具。

将此片装于样品架上，即可准备扫谱。

2．样品测试

（1）打开红外分光光度计的开关，并打开电脑。

（2）打开电脑桌面的OPUS软件。

（3）打开“高级测量”选项，建立样品名称。

（4）将压好的KBr片（未加样品的）放入样品架，扫描背景单通道。

（5）将样品置于样品架上，扫描样品单通道。

（6）对扫描好的