仪器分析实验指导.docx

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仪器分析实验指导

仪器分析实验指导

仪器分析教研室

2019年12月

实验一原子吸收分光光度法测定水中钙、镁的含量……………………………1

实验二可见分光光度法测定药片中芦丁的含量…………………………………5

实验三荧光光度法测定维生素B1………………………………………………8

实验四差示分光光度法法测定样品中高含量镍…………………………………11

实验五离子选择电极法测定牙膏中的氟…………………………………………14

实验六高效液相色谱法测定饮料中咖啡因的含量………………………………17

实验七气相色谱法测定药用油中薄荷醇含量……………………………………20

实验八有机物红外光谱的测定及谱图解析………………………………………23

实验九原子吸收分光光度法测定人发微量元素…………………………………26

实验十气相色谱法测定牙膏中的薄荷醇含量……………………………………29

实验十一核磁共振波谱法测定有机物结构………………………………………30

实验十二气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）分析药用油成分…………………32

实验一原子吸收分光光度法测定水中钙、镁的含量

一、实验目的

1.了解原子吸收分光光度计的工作原理和结构；

2.学习原子吸收分光光度计的使用；

3.掌握应用标准对照法测定水中元素的含量。

二、实验原理

原子吸收分光光度法是基于待测物质所产生的原子蒸气对特征谱线（即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。

当具有一定强度的某波长光辐射通过原子蒸气时，由于原子蒸气对该波长的吸收，使其强度减弱，减弱的强度与原子蒸气中待测元素原子浓度符合特定的函数关系，即遵循朗伯-比尔定律:

式中，A为吸光度；I0为入射光强度；I为经原子蒸气吸收后的透射光强度；K为吸光系数；C为待测元素浓度；L为辐射光穿过原子蒸气的光程长度。

如果控制实验条件恒定，则L为定值，上式变为：

A=KC

本实验采用标准对照法进行定量分析：

在相同条件下测定试样溶液和某一浓度的标准溶液的吸光度Ax和As，由标准溶液的浓度Cs可计算出试样中被测物的浓度Cx。

由As=KCsAx=KCx

求得Cx=AxCs/As

三、仪器与试剂

1.仪器：

360MC型或WFX-310原子吸收分光光度计空心阴极灯乙炔钢瓶空气压缩机针头过滤器试管2个

2.试剂：

钙、镁标准溶液（实验室配）

四、实验步骤

1.待测水样供试液的制备

用1ml移液管吸取待测水样于10mL刻度具塞试管中，用蒸馏水稀释至刻度。

2.仪器测量参数的设置

按所用型号原子吸收分光光度计使用说明，熟悉使用方法。

待仪器充分预热后，按表1所给测定条件，调好仪器参数。

并用去离子水喷雾调仪器零点。

3.吸取钙或镁标准溶液，测定其吸光值，记录吸光度。

4．待测水样测定

在相同条件下，测量待测水样供试液的吸光度。

表1：

仪器测定参数一览表

检测

元素

波长

（nm）

灯电流

（mA）

助燃比

狭缝

（mm）

燃烧器高度（mm）

Ca

422.7

5

4:

1

0.2

9

Mg

285.2

4

4:

1

0.2

9

5.关机：

样品测完后，用蒸馏水喷雾2~3min，然后先关乙炔，再关空气压缩机开关，切断电源将各旋钮转至初始状态。

五、数据处理

1、记录测试参数与测试条件

2、记录原始数据并绘制标准曲线

3、计算待测水样中钙或镁的含量

标准溶液浓度

标准溶液吸光度

水样吸光度

钙（或镁）含量

六、注意事项

1.要准确配制标准系列溶液。

2.按照所用仪器的使用方法操作仪器和设定测量条件。

3.乙炔为易燃、易爆气体，必须严格按照操作规程进行操作。

开启乙炔气和点火前，要检查气路有无泄漏，废液管是否水封良好。

在点燃乙炔火焰之前，应先开空气阀，然后开乙炔气阀。

结束或暂停实验时，应先关乙炔气，再关压缩空气。

4.实验过程中，要打开抽风机，抽去废气。

七、思考题

1．原子吸收分光光度法中，光源的作用是什么?

2．原子吸收分光光度计与紫外-可见分光光度计的主要区别是什么?

附：

360MC原子吸收分光光度计操作规程

1.检查各开关置于关断位置，所有调节器逆时针转到头，连接雾化器塑料管构成水封后插入废液桶内；

2.通电，开启电源总开关，上方指示灯亮；

3.打开光源室门，选取空心阴极灯，插入插座；

4.开启灯电源供电开关，慢慢顺时针转动电器面板上相应灯电流调节器旋钮，使电流表指针指示适当值；

5.仔细调节灯位置，使能量指示到最大值；

6.调节燃烧器缝口与光轴方向平行且位于光轴正下方适当高度；

7.开启右电器面板上光电倍增管高压开关，正常时指示灯点亮，将工作选择开关置于能量档，慢慢顺时针旋转高压调节器旋钮，使能量表针移动；

8.调狭缝适当宽度值；

9.慢慢转动波长首轮，找准选定波长的位置，使能量指示最大值；

10.接通空气压缩机、乙炔钢瓶，按规定条件调节其流量，并在燃烧器上方点火（注意：

先开空气，后开乙炔，再点火）。

11.用蒸馏水喷雾2~3min，将工作选择开关置于吸光度档，然后调节高压，使能量在70-90范围内，

12.空心阴极灯预热20min后可进入测定工作状态

13.样品测完后，用蒸馏水喷雾2~3min，然后先关乙炔，再关空气源开关，切断电源将各旋钮转至零位。

附：

WFX-310原子吸收分光光度计操作步骤

1、开机：

开启主机电源“power”，一起开始自检。

若自检未通过，发出“哔……”报警声，可关闭电源，5min后重启。

2、点燃HCL：

装上所需测试元素的空心阴极灯，并置于工作光路，开启“HCL”开关，点按“灯1”或“灯2”，输入电流值，按“ENTER”确定。

3、选择合适的狭缝宽度。

4、点按“．”输入高压值，如“200”，按“ENTER”确定。

5、选择波长：

转动“波长调节”旋钮外圈，快速调节到所测元素的波长数值，再缓慢调节“波长调节”内圈，精确调节波长，使能量显示最大。

如能量读数过低，可重复操作步骤四，适当提高高压值；如能量读书过高，可适当减低高压值。

6、调整灯位置：

打开光源室，调节“灯位置”调节旋钮，使能量读数显示最高。

7、调节空气压力：

开启空气压缩机“风机开关”，再开启“工作开关”，等待一段时间，调节“压力调节”旋钮，使压力显示未0.2Mpa。

8、调节乙炔流量：

开启乙炔钢瓶主开关，调节输出压力为0.05Mpa。

9、点火：

在确定废液器水封良好的情况下，开启主机乙炔开关，根据火焰类型，调节“C2H2流量”调节旋钮至合适流量，用点火器点燃火焰。

10、待仪器稳定15min后，点按“高压平衡”，自动调节PMT负高压。

11、吸入双蒸水，点按“调零”，使吸光度显示为零。

12、测试：

吸入样品，待读书稳定后读取样品元素吸光度。

13、测试时，可适当调节“延迟时间”，使显示数值稳定。

14、调节完毕，吸入双蒸水清洗原子化器15min，关闭主机“乙炔”开关，熄灭火焰。

关闭乙炔钢瓶开关，关闭空压机“工作开关”、“风机开关”。

关闭主机“HCL”开关、“power”开关。

15、倒弃废液瓶废水，清洁仪器及实验室。

实验二可见分光光度法测定药片中芦丁的含量

一、实验目的：

1.了解显色反应基本原理

2.熟悉朗伯-比尔定律

3.掌握标准曲线法定量测定组分含量的方法

二、实验原理：

根据朗伯-比尔定律:

当用一适当波长的单色光照射厚度一定的均匀溶液时，吸光度与溶液浓度呈正比，即：

A=kc

（A为吸光度，k为比例系数，c为溶液浓度）

在定量分析时，测定一系列已知浓度的标准品溶液的吸光度A，以标准溶液浓度c为横坐标，吸光度A为纵坐标，做出标准曲线。

在分析待测溶液时，根据测量的吸光度A，查标准曲线即可确定相应的浓度。

本实验分析物质芦丁是一种黄酮甙类药物，其分子中含酚羟基和碱性氧原子，能与Al3+生成黄色配合物，在亚硝酸钠的碱性溶液中呈现红橙色，最大吸收波长480nm。

本实验利用可见分光光度计对系列浓度芦丁配合物的吸光度进行测定，根据芦丁配合物浓度与吸光度之间的关系制作标准曲线法进行定量分析。

三、仪器与试剂：

1、仪器：

721s可见分光光度计，分析天平，涡旋混合器，刻度试管（10mL）8支，1mL吸量管2支、2mL吸量管2支、5mL吸量管2支，研钵一个。

2、试剂：

芦丁标准溶液、NaNO2溶液（0.05mol/L）、Al（NO3）3溶液（0.1mol/L）、NaOH溶液（0.1mol/L）、60%乙醇溶液，芦丁片，蒸馏水。

四、实验步骤：

1.芦丁标准液的配制（实验室）：

0.45g芦丁标准品用60%乙醇溶液稀释至1000mL,浓度为0.45mg/mL

2.样品溶液的制备：

1片芦丁片研磨，称重，用60%乙醇定容至10mL，旋涡震荡2min，超声10min，上清液备用。

3.标准曲线的制备及样品测定（7支试管编号，按下表操作）：

1

2

3

4

5

6

7（样品管）

标准溶液（mL）

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

0.5（样品）

60%乙醇（mL）

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

0.0

2.0

NaNO2溶液（mL）

0.15

0.15

0.15

0.15

0.15

0.15

0.15

摇匀，放置6min

Al（NO3）3溶液（mL）

0.15

0.15

0.15

0.15

0.15

0.15

0.15

摇匀，放置6min

NaOH溶液（mL）

2.0

2.0

2.0

2.0

2.0

2.0

2.0

蒸馏水定容至5mL，振摇，放置15min

用第1管做参比溶液、721s可见分光光度计在480nm比色，读取吸光度值。

以各标准溶液浓度（mg/mL）为横坐标，各管吸光度值为纵坐标，做图既得标准曲线。

五、实验记录

芦丁标准溶液体积V（mL）

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

样品溶液0.5

标准溶液浓度c（mg/mL）

吸光度A

六、数据处理及计算结果

根据样品溶液的吸光度查标准曲线得样品稀释后芦丁的浓度，计算芦丁片中芦丁的百分含量。

附：

721s分光光度计操作步骤：

1．预热

为保证测定结果的准确，须开机预热30分钟后再测定样品。

2．设定测试波长

调节仪器面板波长选择旋钮，到指定测试波长。

3．仪器调零

在透光率档，打开样品室盖（关闭光门），按“0%”键，仪器自动调零。

4．调透光率100%

将盛有参比溶液的比色杯置入样品室光路，盖下盖子（即打开光门）按下“100%”即自动调整透光率100%。

注意：

调整100%时整机自动增益系统可能影响0%，故应检查0%，如有变化可重调0%一次。

5．吸光度测定

按面板模式键，选择吸光度档，测定。

依次将样品置入光路，读取吸光度值。

实验三荧光分光光度法测定维生素B1

一、实验目的

1．学习荧光分光光度法分析的基本原理

2．掌握荧光光度计的使用方法

二、原理

维生素B1（又名硫胺素）在碱性高铁氰化钾溶液中氧化成硫色素，可用正丁醇提取，硫色素在紫外线照射下，发出蓝色荧光，荧光的强弱与维生素B1含量成正比，这是维生素B1荧光定量测定的根据。

本实验采用标准对照法进行定量分析。

三、仪器与试剂

1.仪器：

荧光分光光度计，5mL吸量管3支、1mL吸量移液管2支、10mL比色管4只，漩涡混合器。

2.试剂:

碱性铁氰化钾溶液（避光保存）、50ug/mL维生素B1标准液（0.1mol/LHCl配置）、15%NaOH溶液、正丁醇（AR）、去离子水。

四、实验步骤

1.按下表配制待测溶液

2.激发光谱扫描：

吸取标准溶液的正丁醇上清液于比色池中，固定测量波长,改变激发光波长，测量荧光强度的变化。

以激发光波长为横坐标，荧光强度为纵坐标作图，即得激发光谱，记录最大激发波长。

3.发射光谱扫描：

固定最大激发光波长为其激发波长，测定不同发射波长处的荧光强度，以荧光波长为横坐标，荧光强度为纵坐标作图，即得发射光谱。

记录发射光波长。

4.各待测溶液荧光强度的测定：

设置荧光测定条件（激发光波长、激发光狭缝10nm、发射光波长、发射光狭缝2nm）取各管上层正丁醇清液依次测定并记录下列荧光强度：

a.标准溶液荧光强度Fs

b.标准空白溶液荧光强度Fs0

c.样品溶液荧光强度Fx

d.样品空白溶液荧光强度Fx0

标准溶液标准空白样品溶液样品空白

VitB1标准溶液（mL）11——

VitB1样品溶液（mL）——11

15%NaOH（mL）—3—3

碱性铁氰化钾（mL）3—3—

加入蒸馏水至5mL，摇匀

正丁醇（mL）5555

摇匀50秒，静置分层

五、数据处理：

样品溶液Fx–样品空白Fx0

标准溶液Fs–标准空白Fs0

×50

VitB1样品溶液含量（μg/mL）=

附：

WFY-28型荧光分光光度计操作规程

1.开机

开启光源电源，再开荧光分光光度计主机电源。

开启计算机电源，打开荧光中文操作系统。

点击“复位”进行荧光分光光度计系统复位。

2.激发光谱扫描

点击“参数设置”，选择激发光谱扫描，固定发射单色器的波长位置，激发单色器波长扫描，完成对标准溶液激发光谱的采集，从激发光谱图中得出最适合的激发光波长，需要设置的参数有激发单色器的波长扫描范围（如激发波长300-500nm，发射波长460nm），图谱纵坐标为0-100，光谱带宽（激发10nm，发射2nm）。

3.发射光谱扫描

在最适合的激发波长下，对标准溶液的发射光谱进行采集，从而确定最适合的发射波长。

如本实验中从激发光谱图得到激发波长为375或376nm，然后发射光波长扫描范围设置为300-500nm，图谱纵坐标为0-100，光谱带宽（激发10nm，发射2nm）。

4.时间扫描

从固定激发波长和发射波长，在一段时间内进行光谱能量的扫描。

5.关机

先关闭荧光分光光度计主机电源，然后在关闭光源电源，最后关闭计算机电源。

实验四差示分光光度法测定样品中高含量镍

一、实验目的

1．了解高吸光度差示法的基本原理及其优点

2．掌握高吸光度差示法测定的基本操作

二、仪器与试剂

1、仪器：

721s分光光度计（配1cm比色皿4只），涡旋混合器，刻度试管（10ml）7支，1ml移液管5支。

2、试剂：

镍标准溶液（0.05g/l）、柠檬酸铵溶液（5%）、碘溶液（0.1mol/l）、丁二酮肟溶液（0.2%）。

三、基本原理

普通分光光度法在测定高含量或高吸收溶液时，由于偏离比尔定律及吸光度超出了准确测量的范围，因而高浓度样品的测定采用高吸光度差示法则比较适宜。

差示分光光度法和普通分光光度法的区别在于所用参比溶液的不同。

差示法是采用一已知浓度的标准溶液代替普通分光光度法中的“空白溶液”作参比来测定试样溶液的吸光度，而其测定过程则基本相同。

应用高吸光度差示法，由于选择适宜的参比溶液浓度，通过调满度（即T=100%或A=0），充分利用了仪器的灵敏度，扩展了读数标尺，使吸光度测量的相对误差△A/A大为减小，从而提高了测量结果的准确度。

本实验利用Ni2+在氨性溶液中与丁二酮肟生成鲜红色配合物，在530nm波长处进行高吸光度差示法测量样品试液中镍的含量。

采用标准曲线法进行定量分析。

四、实验步骤

1.7支试管编号，按下表配制标准系列溶液及样品溶液

123456测定管

标准溶液（mL）0.10.20.30.40.50.60.5（样品）

柠檬酸铵（mL）0.50.50.50.50.50.50.5

碘溶液（mL）0.250.250.250.250.250.250.25

摇匀

丁二酮肟溶液（mL）1111111

蒸馏水稀释至5ml，振摇

2.吸光度的测定：

在530nm波长处，用1cm比色皿，以第一份溶液为参比测定其它标准溶液的吸光度及样品溶液的吸光度。

五、实验记录

镍标准溶液体积V/mL

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

试样溶液

镍标准溶液浓度C/mg/mL

镍标液与参比液浓度差⊿C

吸光度A

六、数据处理及计算结果

作差示分光光度法标准曲线，求算试样溶液的浓度。

附：

721s分光光度计操作步骤：

1．预热

为测定结果的准确，须开机预热30分钟后正式测定样品。

2．设定测试波长

调节仪器面板波长选择旋钮，使到指定测试波长。

3．仪器调零

打开试样盖（关闭光门），或用不透光材料在样品室中阻断光路，然后按“0%”键，仪器自动调零。

4．仪器调整100%T

将放入待测溶液的比色杯置入样品室光路，盖下盖子（即打开光门）按下“100%”即自动调整100%，一次有误差时可加按一次。

注意：

调整100%时整机自动增益系统可能影响0%，故应检查0%，如有变化可重调0%一次。

5．测定吸光度

按面板模式键，选择吸光度测定，依次将样品置入光路，读取吸光度值。

实验五离子选择电极法测定牙膏中的氟

一、目的

1．掌握直接电位法的测定原理及实验方法。

2.熟悉氟离子选择电极和离子计的使用方法。

二、原理

目前，人们广泛使用各类含氟牙膏。

本实验将通过离子选择电极法测量牙膏样品中氟离子的含量。

实验应用氟离子选择电极、甘汞电极和待测试液组成原电池。

测量得到的电动势与氟离子浓度的关系符合Nernst公式：

E=K+（2.303RT/F）lgaF-

若在试液中加入适量的惰性电解质（如硝酸钠等），使离子强度保持不变，即使离子的活度系数为一常数，那么：

E=K’+（2.303RT/F）lg[F-]

本实验采用标准加入法进行定量。

该法操作简便，可排除基体干扰的影响。

三、仪器及试剂

1.仪器：

PHS-3E型离子计、氟电极、甘汞电极、磁力搅拌器、电子天平、1mL微量移液器1个、100mL烧杯2个、100mL量筒1个、0.1mL吸量管1支，5mL吸量管1支。

2.试剂：

0.001mol/LNaF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50ml1：

1（体积）的醋酸与50ml5M氢氧化钠的混合溶液中，测量该溶液的pH，若不是5.0—5.5可用5MNaOH或6NHCl调节。

四、实验步骤：

1．离子计的调节：

安装好测定装置，氟电极接离子计负极，甘汞电极接正极。

按离子计使用方法调节好仪器，用“－mV”档进行测量。

2．样品的测定：

称取牙膏约1.00g于100mL烧杯中，加50mLH2O溶解。

取上液0.1mL加5mLTISAB45mL去离子水混匀，测定其电极电位E1，再加入0.5mL0.001mol/LNaF标准溶液混匀，测定其电极电位E2。

五、数据及处理

用标准加入法计算牙膏中F—的含量

CSVS

VX

CX=（10⊿E/S-1）-1

Cs—标准溶液浓度，

VS—标准溶液体积，

VX—样品溶液体积

⊿E=︱E2-E1︱（单位：

V）S=0.05916

附录：

一、离子计使用方法

1.安装好测定装置，氟电极接PH计负极，甘汞电极接正极。

2.打开电源，选择模式使仪器进入mV测定状态。

3.把氟电极和参比电极夹在电极架上。

4.用蒸馏水清洗电极头部。

5.把磁转子放入被测试液，将电极插入液面下，开启磁转子，待读数稳定后记录。

二、实验注意事项

1.在进行测试之前，先要检查一下使用的仪器和电极对是否处于使用状态，仪器开机预热。

2.测定时不需加热，请勿打开加热按钮。

3.磁转子沿烧杯壁轻放至杯中，缓慢增加搅拌速度，且控制不宜过快，以防磁转子跳动，打破玻璃电极。

4.电极对置入试液的深度基本相同；电极高度不能过低；可在搅拌中读取数值。

5.由于电极有“记忆”效应，每测完一个样品后一定要清洗氟电极。

6.磁转子要回收。

实验六反相高效液相色谱法测定饮料中咖啡因的含量

一、实验目的

1．了解反相高效液相色谱分离系统的结构和原理。

2．熟悉反相高效液相色谱仪的使用方法。

3．掌握反相高效液相色谱测定咖啡因的方法。

二、实验原理

咖啡因又称咖啡碱，是一种生物碱，属黄嘌呤衍生物，其化学名称为1，3，7-三甲基黄嘌呤，它能使人大脑兴奋。

茶叶、咖啡、可乐饮料，APC药片等含有咖啡因。

传统测定咖啡因含量的方法是先进行萃取，再用分光光度法测定。

由于有些具有紫外吸收的杂质也同时存在，会产生一些误差，并且整个过程也比较繁琐。

用反相色谱法测定咖啡因是先分离，后检测，消除了杂质干扰，使得检测结果更为准确。

在高效液相色谱中，若采用非极性固定相（如十八烷基键合相）和极性流动相，即构成反相色谱分离系统。

与正相色谱系统相比，反相色谱系统的应用更为广泛。

饮料中咖啡因含量的测定，采用反相高效液相色谱法可以将饮料中的咖啡因与其他组分（如单宁酸、咖啡酸、蔗糖等）进行分离。

通过设置适宜的色谱条件，将浓度不同的咖啡因标准溶液及待测溶液依次注入液相色谱仪，通过测定色谱图上的保留时间定性，确定咖啡因的色谱峰。

然后用峰面积作为定量测定的参数，采用标准曲线法测定饮料中的咖啡因含量。

三、仪器与试剂

1.仪器：

高效液相色谱仪（配紫外检测器）、ODS柱（4.6mm×150mm,5μm）、微量注射器（平头）、超声波发生器、10mL一次性注射器、针头过滤器（滤膜0.45µm）、试管2只。

2.试剂：

2.11mg/mL咖啡因标准储备溶液：

准确称取0.1000g咖啡因，用少量甲醇加热溶解，并用甲醇定容至100mL。

2.2咖啡因标准工作溶液：

用移液管准确移取0.25mL、0.50mL、1.00mL、1.25mL、1.50mL咖啡因标准储备溶液，分别置于10mL容量瓶（或比色管中）中，用甲醇稀释至刻度，其浓度分别为25µg/mL、50µg/mL、100µg/mL、125µg/mL、150µg/mL。

然后，将这些溶液脱气过滤。

2.3甲醇（色谱纯）、去离子水。

四、实验步骤：

1.开机：

依次打开高压泵、检测器、工作站。

色谱条件如下：

色谱柱：

ODS柱（4.6mm×150mm,5μm）

柱温：

室温

流动相：

甲醇：

水=40:

60

流动相流速：

1mL/min

检测器：

UV（270nm）

待基线稳定后，开始进样。

2.样品的准备：

用一次性注射器移取1mL已超声脱气的饮料，经滤膜（0.45µm）过滤后取20µL,待液相色谱仪准备好后进行分析。

3.标准工作曲线的绘制：

取各浓度标准溶液20µL，按浓度从低到高依次进样，记录峰面积和保留时间的数据。

4.样品测定：

取待测样品20µL进样，记录峰面积和保留时间的数据

5.实验完毕，清洗色谱系统后，关机。

五、结果处理

1.根据实验数据，绘制咖啡因浓度和峰面积的标准工作曲线。

2.根据保留时间，从样品色谱图上找出咖啡因的峰。

根据样品色谱图咖啡因的峰面积及标准工作曲线，计算样品中咖啡因的含量。

六、思考题

1．试分析咖啡因标准工作溶液和样品