大型精密仪器试验教材.docx
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大型精密仪器试验教材
实验一原子吸收光谱法测定植物中锌含量
一实验目的：
1巩固原子吸收光谱法的理论知识。
2学会使用Z-8000型原子吸收分光光度计。
3练习标准曲线法。
4熟悉锌的测定条件和方法。
二实验原理：
原子吸收分光光度法是基于蒸气相中被测元素的基态原子对其原子共振辐射的吸收，来测定试样中该元素含量的一种方法。
详细地说：
物质所产生的原子蒸气对特定谱线（通常是待测元素的特征谱线）的吸收作用来进行定量分析的一种方法，例如：
要测定溶液中M+离子的浓度，先将试液喷射成雾状进入燃烧火焰中，含M+的雾滴在火焰温度下，挥发并离解成M+离子蒸气，再用M+离子空心阴极灯作光源，它辐射出具有一定波长特征谱线的光，当通过一定厚度的M+原子蒸气时，部分光被蒸气中基态M原子吸收而减弱，通过单色器和检测器测得M元素特征谱线光被减弱的程度。
三仪器试剂和实验用品：
仪器：
Z—8000原子吸收分光光度计。
试剂和实验用品：
4：
1硝酸—高氯酸混和酸。
三角瓶,曲颈漏斗,容量瓶,移液管。
二次蒸馏水。
四实验步骤：
1样品制备：
1.1前处理：
称取1.000g左右的植物样品（过60目筛）放入三角瓶中,上盖小曲颈漏斗,加入1:
4的HCIO4:
HNO3溶液15.00ml,振荡均匀,将此三角瓶放于电炉的石棉网上,微微加热,使其渐渐沸腾,并有黄烟冒出,再略加大火煮沸,待黄烟变为白烟时,将电炉变为小火,当酸溶液转为淡绿色溶液约1~2ml时,此样为消煮完毕。
如一次加酸消煮不完全,可再加入混酸消煮。
将消煮液转移定器至50.00ml容量瓶中,少量多次冲洗,洗液并入容量瓶中定容,此液即为样品上机测定溶液。
1.2锌标准溶液的配制：
准确称取0.500g金属锌（99.99%），溶于10ml浓硝酸中，然后在水浴上蒸发至近干，用少量水溶解后移入1000ml容量瓶中，以水稀释至刻度,贮于聚乙烯瓶中，此溶液每毫升相当于含0.50mg锌。
1.3锌标准使用液：
吸取10.0ml锌标准溶液，置于50ml容量瓶中，以0.1mol/l硝酸稀释至刻度，此溶液每毫升相当于1000.0g锌。
1.4锌标准曲线的配制：
吸取0.0,0.10,0.20,0.40,0.80ml锌标准使用液,分别置于50ml容量瓶中,以硝酸（0.1mol/l）稀释至刻度,混匀，各容量瓶中每毫升分别相当于0,0.2,0.4,0.8,1.6g锌。
2上机测定：
2.1打开仪器开关,并安上所需的空心阴极灯,移动灯座,将灯置于对准光路的位置,调节适当的灯电流,预热15-30min。
2.2按照要求调节灯电流，波长，狭缝，燃烧头高度。
2.3在主控板上输入标准曲线的浓度值。
2.4启动空气泵和专用排风扇，点火并调节燃气、助燃气流速，并使仪器达到稳定状态。
2.5调节增益旋钮，使其在80-110之间。
2.6在仪器监控状态下，将各容量瓶中的锌标准溶液依次由小到大分别导入调至最佳条件的火焰原子化器进行测定。
绘制标准曲线，再依次导入消煮试剂空白液、样品液，根据标准曲线得出试液中锌的含量。
2.7测定完毕后，用蒸馏水喷入片刻、清洁喷雾器和燃烧器。
2.8工作结束后，首先应熄灭火，关闭气阀，气泵。
调节灯电流至最小，卸下空心阴极灯，关上电源开关。
关上排风扇。
2.9检查并罩好仪器。
五数据处理：
样品中锌含量的计算公式：
式中：
X—植物样品中锌的含量，mg/kg或mg/L。
C—测定样品液中锌的含量，g/ml。
CO—测定样品空白液中锌的含量，g/ml。
m—样品质量g（ml）。
。
V1—样品处理液体积，ml。
六注意事项：
1在消化过程中，应适量加混酸，以免酸液暴沸溅出，样品为液态时，消化只能用HNO3,不可用HClO4。
消化时应在通风橱中进行。
2消化液应澄清透明，否则易堵塞进样系统。
3注意水、电、气的安全使用。
七思考题：
1火焰法可测定哪些元素？
2怎样调节火焰的高低及大小？
3怎样排除进样口堵塞故障？
实验二气相色谱法测定苯甲酸的含量
一实验目的：
1理解柱温的改变对组分保留行为的影响。
2学会气相色谱的定性方法。
3学会利用面积归一法和外标法进行定量分析。
二基本原理：
1分离度（R）
即待测组分相邻两峰间的分离程度
TR
（1）第一组分保留时间（min）
TR
（2）第二组分保留时间（min）
y1第一组分峰底宽
y2第二组分峰底宽
柱温严重影响分配系数，进而影响组分的分离度，当R1.5时表示组分完全分离，R=1时表示组分分离程度达98%。
2定性
混合试样注入色谱气化室后瞬间气化，进入色谱柱，各组分在固定相和流动相间进行反复多次的分配，由于各组分在色谱柱中向前运行的速度不同，从而从色谱柱中流出的时间不同，经过一定柱长使混合样品中的各组分离开来，在一定的色谱操作条件下，不同的组分有其特定的保留值，从而根据标准品中保留值来进行未知样的定性判定。
3定量
样品中某组分的含量与其峰面积成正比
mi：
未知样品的量g。
ms：
对照品（标准品）的量g。
Ai：
未知样品的峰面积。
As：
对照品峰面积。
（1）面积归一法定量：
是一种常用的定量方法，当样品中所有的组分全部从色谱柱中流出，当以峰面积为检测参数时，某组分的含量为
（2）外标法定量：
比较在相同分析条件下，组分纯样品与样品色谱分析所得峰面积或峰高，进行定量的方法，也叫定量-校正曲线法。
三仪器和试剂：
1仪器
GC-9A气相色谱仪（带有FID检测器）CR-3A数据处理器,
载气：
普通氮气（N2）
燃烧气：
氢气（H2）
助燃气：
空气（air）
色谱柱：
DEGS2.0m玻璃填充柱。
10ml具塞刻度试管。
色谱条件：
柱温180℃，JNJ和检测器温度240℃，N240ml/min
空气o.5kg/cm2，H20.6kg/cm2。
2试剂
苯甲酸标品、氯仿溶剂（分析纯）、未知含量的混合物。
四实验步骤：
1将减压表与气源连接，并与仪器连接。
2将色谱柱（填充柱或毛细管柱）与仪器连接。
3检漏，用肥皂液涂到气路系统及色谱柱连接点，保证没有气泡生成，即载气系统不漏气。
4通载气，利用调节阀将载气调至所需流量。
5打开主机开关，设置一定的柱温，进样口检测器温度，打开电加热器开关，按下“Start”键，，主机开始给各部件加热。
此时检测器和进样口先加热，待温度升至近90℃时,柱室开始升温,待柱室温度升到设定值时，“ready”灯点亮。
6点燃检测器：
将FID检测器的开关按下。
打开空气源，氢气源，调节各阀到所需流量。
将氢气源的主阀打开，调节次级阀指针到0.12MPa，，调节主机上氢气阀到0.1MPa，用点火器对准检测器出口点燃氢气，待稳定燃烧后，将H2再调低到所需的流量。
（FID检测器必须是富氢点燃，氢气和空气流量的配比一般为1:
10）。
7打开记录仪开关，选择文件号及数据处理参数，检查主机的电平平衡，如果在1000~+5000之间，可以调节记录仪上的“Zero”将基线调到记录纸的零点。
如果不在此范围，用主机上的零电位调节钮将电平值调到此范围，待基线稳定后即可进样。
8待仪器条件稳定后，注入1.0l苯甲酸标液，记录保留时间tR和半峰宽y1/2。
9改变柱温160、170、180、190、200℃，每改变一次柱温进1.0l混标，记录相应的保留时间和半峰宽，观察分离情况。
10选择最佳温度后，将进样器用溶剂洗净，然后进1.0l待测样品，待所有的组分从色谱柱中流出后，计算除溶剂外，各组分所含的百分含量。
11将进样器洗净，分别注入不同浓度的混合标样1.0l，浓度系列为100.00、500.00、1000.00、1500.00、2000.00g/ml，记录其保留时间峰面积或峰高。
12将进样器洗净，吸取1.0l待测样品，待所有组分从色谱柱中流出后，记录其保留时间和峰高或峰面积。
13分析结束后按开机相反的次序关机。
五数据处理：
1根据面积归一法计算苯甲酸的百分含量。
2做苯甲酸的标准曲线，然后计算待测样品中苯甲酸的含量。
六注意事项：
1利用保留值定性时，色谱条件必须严格一致，操作也要严格一致即起动记录仪的时间严格一致。
2面积归一法定量适用于各组分含量属常量范围的样品，测量低含量样品尤其是微量杂质组分时，误差较大。
3样品容易挥发，严禁敞开容器。
进样器吸样后应立即注入色谱仪中。
4外标法定量时，进样量要准确，操作条件稳定，经常考察定量校正曲线有无变化。
5开机前必须先给系统通入载气，否则会损坏仪器元件和色谱柱。
实验结束后，要先待柱温降50℃以下，检测器温度降至150℃以下，先关电源，然后再关闭载气。
在使用火焰检测器时，要求人走时，将氢气源关掉。
6调节各旋钮时要轻轻转动。
7微量进样器易碎，操作时要注意。
进样时将进样器中的气泡排出。
用完后用丙酮等溶剂洗净后放入针盒中，不要随意抽拉针芯，不要将针芯拉出，否则影响其气密性，进样时，要注意慢慢扎入进样口中，不可强行扎入，否则会将针头扎弯，一旦扎入后要迅速将样品打入气化室，再迅速将针头拔出，以防止色谱峰拖尾。
8调节流速到最小值，流量计看不到示值时，一定要验证柱后是否有载气流出，再调整一次流速时，一定要等基线稳定后再进样
七思考题:
1气相色谱测定苯甲酸时,怎样选择色谱柱?
2点火时,应注意哪些问题?
实验三气相色谱法测量有机氯农残含量
一实验目的：
1．了解毛细管气相色谱法在复杂样品分析中的应用。
2．了解程序升温色谱法的操作原理、特点。
3．熟悉相对定量校正因子的定义及计算方法。
4．学习内标法定量公式及应用。
二基本原理：
内标法
在待测样品中加入已知含量的某一组分或某几个组分，通过测出内标物的峰面积和欲测组分的峰面积后，计算欲测组分的校正因子，从而计算欲测组分的含量。
式中f’为相对定量校正因子
三仪器与试剂：
1仪器
日本岛津GC-9A气相色谱仪带63Ni的ECD检测器
CR-4A数据处理器
色谱柱OV-170125m×0.25mm×0.25m的毛细管柱
柱温150℃（停2min）10℃/min210℃（停5min）5℃/min240℃（停11min）。
载气H2，H2柱前压0.04Mpa，
，r柱半径
气化室及检测室温度280℃
纸速2cm/min
衰减（atten）8
补充气（makeup）高纯N2（纯度99.999%）流量20ml/min。
2试剂
有机氯农残的标准品,混和样品。
四实验步骤：
1将H2、N2气源与主机连接好，将毛细管柱安装好，试漏。
2通入高纯N2（使用前一天晚上通入N2为宜）,再通入载气（H2）。
3打开主机开关，根据分析条件设计各参数值，打开加热器开关，按主机“start”键给各部件加热。
4打开记录仪开关，待自检结束后，按“start”键，选第2项回车后，再输入“1”，使主机与记录器连接。
5待柱室与检测器、进样口温度与载气流速稳定后，用主机的零电位调节旋钮将基流调至-1000~+5000uv之间，然后将记录仪的记录笔调至0点。
按记录仪上的“Z”。
6贮存程序升温曲线：
按记录仪上的“ANAL”键，选第“5”项回车即将因程序升温带开的基线漂移贮存起来。
启动主机上的“start”键，在未进样的情况下，完成一次分析，以扣除程序升温造成的基线漂移。
7扣除背景，按下“ANAL“键，选第七项，找到升温曲线文件，然后按回车键。
8待仪器稳定到初始温度后，吸取0.1g/ml的六六六混合标样1l进样。
记录保留时间峰面积值。
9取待测样品1.0l进样分析。
10按开机相反顺序关机。
五结果处理：
（以六六六为例）
α-六六六
β-六六六
γ-六六六
δ-六六六
标
未
标
未
标
未
标
未
保留时间
峰面积A
含量
内标峰面积
1计算各异构体的校正因子。
2按内标法计算六六六的含量。
六注意事项：
1．使用ECD检测器，不能使用含氯和电负性强的有机溶剂做试剂，例如氯仿、三氯甲烷等。
2．在一个温度程序执行完毕后，需等待色谱仪回到初始柱温并稳定后才能进行下一次分析。
3．内标法定量时，要求准确称取内标物的重量。
选用的内标物必须能与样品很好地互溶，不与样品中的组分起化学反应，能与样品中的组分色谱峰很好的分离。
4．如果所测样品温度沸程较宽时，需采用多个内标来进行定量。
5．当分析微量组分时，宜采用内标法。
七思考题:
1简述程序升温法的优缺点?
2简述浓硫酸净化原理?
实验四气相色谱-质谱联机对农药的定性分析
一实验目的：
1了解GC/MS的结构及各部功能。
2学会混合物GC/MS联机定性分析的方法
3初步掌握GC/MS定量分析方法。
二实验原理：
质谱法是将样品气体经离子源作用，样品分子被电离成分子离子或碎裂成碎片离子，这些离子被电场加速，并在质量分析器中按质荷比（m/z）大小进行分离、记录的方法。
所得的结果即为质谱图，一般用“条形”图表示。
具有一定能量的电子冲击分子或原子时，分子或原子失去外层价电子，成为带有一个正电荷的阳离子。
若阳离子生成时间超过10-6秒，就能被电场加速后进入磁场，被磁场偏转，偏转半径。
V：
加速电场电压。
H：
磁场强度。
m/z：
离子的质荷比
在仪器设计中R不变，所以改变加速电压或磁场强度可以使一种m/z的离子通过出口狭缝进入检测系统，其它m/z的离子则撞击在管壁上，被真空泵吸走，那么连续地改变加速电压或磁场强度，通过电场或磁场扫描可以使不同离子按m/z值的大小顺序先后到达检测器被检测出来。
气相色谱方法具有高分离分析能力，但定性较差，而质谱法具有很强的定性能力，但无法实现对混合物的定性分析，将二者联合起来，发挥各自的长处，从而能实现复杂化合物的定性、定量分析。
三仪器与试剂:
1仪器日本岛津公司QP5000型气相色谱质谱联用仪，HP公司数据处理器。
2试剂：
丙酮、标准品、混合未知样
四实验步骤：
1打开墙壁电源，GC电源，MS电源，PC电源，使PC机与GC-MS连接，程序进入class-5000软件系统。
2在Class-5000界面，双击打开Vaccumcontrol，在Start下拉菜单中单击autostart，起动抽真空装置，待显示Ready后关团该界面，回到Class-5000主界面。
3建Tuning文件：
双击打开Tuning窗口，单击Peak，在放大倍数同为“1”时，点亮灯丝，看m/z18（水峰）是否大于m/z28（空气即以N2为代表）峰，如果m/z18>m/z28，那么关闭此界面进行autoTuning，将Tuning结果贮存，如果KV2.2kv可以正常工作。
如果K＞2.2kv，说明离子源已严重被污染，需要拆下清洗。
4在主界面双击打开”MethodDevelopment”，单击AnalParaml，在此界面下选择SampleInletUnit为DI再选择数据采集方式Scan还是SIM，选好后，在File下拉单中打开存贮的TuningFile，选择所选的TuningFile名后，“OK”退回到MethodDeveloponent界面，这时建立DI的分析条件。
5DI条件室温max240℃（停5min）
6选择MS条件，质量数扫描范围选择40~300aum溶剂切割时间为0，磁场扫描时间隔为0.5sec光电倍增管电压1.0~1.5KV。
选择好后“NEXT”。
7谱库的选择：
按相似度进行检索，选择,Simiplerseareh.选择公共标准谱库NIST谱库,和私人库,选上后再选择检索深度,然后“NEXT”,因不是定量分析,继续按“NEXT”键.。
8打印格式的选择：
根据所要分析情况选择打印格式，一般需要色谱图（TIC图），PeakReport，MssSepeeture,或者SearchResult.然后OK。
按Analys进入RealTime窗口。
9单击SingleSample,设置数据文件名称，“OK”。
单击SendParam,将上述信息传递给MS。
10建立气相色谱操作条件，在class-5000主菜单中双击打开sampleDerelopment点开AnalParam,选择进样方式为GC，Scan方式和设定调谐文件，OK。
11建立GC条件，双击GCchromatograph设置色谱柱初始温度为100℃，温度平衡时间为1min，进样口温度220℃，接口温度230℃。
不分流分析的时间为2min。
用鼠标选择SPL后选择进样方法。
设定AFC的载气压力，分流比等。
12用鼠标选择Columnoven的后，设定柱的升温条件，设定载气的压力程序。
用鼠标选择Relpot后，图表即可显示升温条件和压力情况。
选择Next。
13设定质谱条件、MassRange35.00~40000，ScanIntercal0.5~1.0，SolventCut5min，StartTime6.00min，EndTime同气谱时间，Detector1.20kv。
Next。
14谱库选择、定量表和打印格式的选择，同质谱试验，OK用鼠标选择Analyze。
15保存方法文件，在提示栏中输入文件名称，然后“save”。
程序进入RealTime界面，选择SingSample输入数据文件名（必须），OK。
16用鼠标选择SendParam，Start灯点亮，进混合样，按GC面板上的Start,开始分析。
五数据处理：
1分析结束后，到主菜单中双击PostRunAnalyze,双击Browser,选所要处理的数据文件名Load。
2质谱显示及背景扣除
将光标移到所要处理的色谱峰处，双击，在MS窗口即显示此位置的质谱图。
用鼠标选择右下角的sb，将其涂黑，用鼠标选择峰正前或正后位置双击，MS即显示扣除背景的质谱图。
3在NIST库中搜索。
选择Libsearch单击，再单击第一项，仪器在NIST库中自动检索出与所做的质谱图相似度在所选定范围的化合物。
然后将给定的化合物与待测物的其它结构分析信息一同，分析确定该化合物的结构。
六注意事项：
1质谱属大型精密仪器，实验中应严格按操作规程进行操作，以防损坏仪器。
2仪器在未达到规定的真空度之前，禁止开机进行操作。
3在做直接质谱时，要防止用于去触摸进样杆。
4做质谱分析时，待测样品的纯度要求在95%以上。
5不需要对质谱图上的所有离子峰都进行归属。
七思考题：
1气质联机的作用较气谱有何优点？
3气质联机的结构较气谱有何不同？
实验五大豆中总氨基酸含量的分析
一实验目的：
学习利用氨基酸自动分析仪测定大豆中氨基酸含量的方法。
二实验原理：
大豆经酸水解后，其中的各种氨基酸主要是基于离子交换树脂上可电离的离子与流动相中具有相同电荷的各种氨基酸的离子进行可逆交换，不同氨基酸与离子交换树脂的亲合力不同，其各自色谱的保留时间也不同，因此可以分别测得各种不同氨基酸的含量。
三仪器与试剂：
1仪器
日立835-50型氨基酸自动分析仪
氨基酸自动分析仪具有自动进样器，分析柱、高压泵、贮液器、循环水浴、反应水浴、检测器、数据处理系统，打印机等主要部件，缓冲液由高压泵输送到分析柱入口，样品由进样器注入缓冲液系统，而后送到色谱柱进行分离。
分离后的组合与高压泵输送的显色剂在反应水浴中呈颜色反应，而后进入检测器检测，输出信号供给数据处理机处理，而后由记录仪打印出色谱图及分析结果。
2试剂：
（1）缓冲液：
4种不同PH值的柠檬酸钠盐的缓冲液，1种再生液（主要成分NaOH）。
（2）显色液：
茚三酮。
四操作步骤：
1供给电源：
打开主机总电源开关。
2打开分光计开关。
3预热约半小时，反应水浴达98℃。
4程序输入：
按0PROG将分析程序通过键盘输入
按1FILE1[Enter]0[Enter]
按2FILE11[Enter]0[Enter]
按3FILE53[Enter]0[Enter]
按1FILE2[Enter]1[Enter]
按4FILE1[Enter]1[Enter]
按1FILE3[Enter]8[Enter]
按1FILE4[Enter]18[Enter]
按1FILE1[Enter]38[Enter]
按1FILE6[Enter]40[Enter]
按1FILE2[Enter]46[Enter]
按1FILE1[Enter]56[Enter]
按4FILE2[Enter]65[Enter]
按6FILE2[Enter]70[Enter]
5按COND键
两泵运转，2分钟后，按RG键，在样品盘上放好样品。
6调基线：
按00SET1[Enter]DISPlAY调570nm钮仪器显示520左右
按00SET2[Enter]DISPlAY调440nm钮仪器显示520左右
仪器自动进入分析状态。
7分析开始：
开始测定一水样，而后测定标样（测定1~2个标样）。
8输入因子表：
（1）检测频道
00SET1[Enter]26SET1[Enter]0[Enter]
T1[Enter]T2[Enter]5000[Enter]氨基酸名称[Enter]2[Enter]
T1[Enter]T2[Enter]5000[Enter]氨基酸名称[Enter]2[Enter]
T1[Enter]T2[Enter]5000[Enter]氨基酸名称[Enter]2[Enter]
T1[Enter]T2[Enter]5000[Enter]氨基酸名称[Enter]2[Enter]
60000[Enter]
20SET7[Enter]PRINT
20SET3[Enter]
（2）检测频道：
01SET2[Enter]26SET2[Enter]0[Enter]
T1[Enter]T2[Enter]10000[Enter]25[Enter]2[Enter]60000[Enter]
20SET7[Enter]PRINT
20SET3[Enter]
即可正常分析。
五数据处理：
计算各种氨基酸含量：
六注意事项：
1开机前观察的两个水浴水位是否在上限位置。
2每种缓冲液是否够用。
3更换清洗杯中的水。
4茚三酮试剂是否够用。
5氮气0.28~0.3Kg/cm2
6记录纸是否够用。
7废液桶是否已满。
实验六紫外吸收光谱法测定磷的含量
一实验目的
1了解掌握紫外分光光度计的构造，原理及使用方法。
2学习土壤中速效磷的分析方法。
二实验原理
1紫外及可见光谱是化合物分子中电子跃迁产生的吸收光谱也叫电磁波谱，当光照射在吸光介质时
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