《儀器分析》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書講解學(xué)習(xí)

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。儀器分析實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書-儀器分析實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中國(guó)計(jì)量學(xué)院質(zhì)量與安全工程學(xué)院二一年三月學(xué)生實(shí)驗(yàn)守則1學(xué)生必須在規(guī)定時(shí)間內(nèi)參加實(shí)驗(yàn)，不得遲到、早退。2學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后，不準(zhǔn)隨地吐痰、抽煙和亂拋雜物，保持室內(nèi)清潔和安靜。3實(shí)驗(yàn)前應(yīng)認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，復(fù)習(xí)有關(guān)理論并接受教師提問(wèn)檢查，一切準(zhǔn)備工作就緒后，須經(jīng)指導(dǎo)教師同意后方可動(dòng)用儀器設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。4實(shí)驗(yàn)中，認(rèn)真執(zhí)行操作規(guī)程，注意人身和設(shè)備安全。學(xué)生要以科學(xué)的態(tài)度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，細(xì)心觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、認(rèn)真記錄各種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，不得馬虎從事，不得抄襲他人實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。5如儀器發(fā)生故障，應(yīng)立

2、即報(bào)告教師進(jìn)行處理，不得自行拆修。不得動(dòng)用和觸摸與本次實(shí)驗(yàn)無(wú)關(guān)的儀器與設(shè)備。6凡損壞儀器設(shè)備、器皿、工具者，應(yīng)主動(dòng)說(shuō)明原因，書寫損壞情況報(bào)告，根據(jù)具體情節(jié)進(jìn)行處理。7實(shí)驗(yàn)完畢后，將實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備整理好，認(rèn)真書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告（包括數(shù)據(jù)記錄、分析與處理，以及繪制必要的圖形）。前言本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書是儀器分析課程的配套實(shí)驗(yàn)教材。儀器分析是化學(xué)、化工、安全工程、環(huán)境工程等有關(guān)專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。本課程涉及的分析方法是根據(jù)物質(zhì)的物理和物理化學(xué)特性對(duì)物質(zhì)的組成、狀態(tài)、結(jié)構(gòu)、信息進(jìn)行表征和測(cè)量，是學(xué)習(xí)化學(xué)分析之后，必須掌握的進(jìn)行科學(xué)研究與質(zhì)量監(jiān)控的現(xiàn)代分析技術(shù)。儀器分析實(shí)驗(yàn)是儀器分析課程教學(xué)的必須實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。

3、其目的是加深學(xué)生對(duì)本課程所涉及的重要基本原理、基本器件和常用儀器設(shè)備的結(jié)構(gòu)及工作原理的理解，并且鍛煉學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，使學(xué)生在后面的學(xué)習(xí)和工作中能夠綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。本課程要求學(xué)生提前閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，在教師指導(dǎo)下自己動(dòng)手，親自實(shí)踐，邊做邊想，認(rèn)真記錄，并寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書由于時(shí)間倉(cāng)促，水平所限，難免有疏漏廖誤之處，熱切期望實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師與學(xué)生能提出寶貴的意見，謝謝。目錄實(shí)驗(yàn)一紫外分光光度法測(cè)定水溶液中苯酚的含量1實(shí)驗(yàn)二原子光譜法測(cè)定水中金屬離子3實(shí)驗(yàn)三氣相色譜法測(cè)定苯系化合物5實(shí)驗(yàn)四酚類化合物的高效液相色譜分析測(cè)定8實(shí)驗(yàn)一紫外分光光度法測(cè)定水溶液中苯酚的含量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?鞏

4、固紫外-可見分光光度計(jì)的基本原理，掌握用紫外-可見分光光度法進(jìn)行定量測(cè)定的方法。2了解紫外-可見分光光度計(jì)的結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)使用紫外-可見分光光度計(jì)。二、實(shí)驗(yàn)苯酚（C6H6O，PhOH），是最簡(jiǎn)單的酚類HYPERLINK/view/14997.htmt_blank有機(jī)物，一種弱酸。常溫下為一種無(wú)色晶體。有毒。有腐蝕性，常溫下微溶于水，易溶于有機(jī)溶液；當(dāng)溫度高于70時(shí)，能跟水以任意比例互溶，其溶液沾到皮膚上用酒精洗滌。暴露在空氣中呈粉紅色。酚主要由呼吸道和皮膚進(jìn)入人體而引起中毒，屬高毒類物質(zhì)，為細(xì)胞漿毒物，低濃度能使蛋白質(zhì)變性，高濃度能使蛋白質(zhì)沉淀，故對(duì)細(xì)胞有直接損害，能使粘膜、心血管和中樞神經(jīng)系統(tǒng)受

5、到腐蝕、損害和抑制，對(duì)生物體的危害很大，會(huì)給環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。物質(zhì)的吸收光譜是物質(zhì)中的分子和原子吸收了入射光中的某些特定波長(zhǎng)的光能量，相應(yīng)地發(fā)生了分子振動(dòng)能級(jí)躍遷和電子能級(jí)躍遷的結(jié)果。由于各種物質(zhì)具有各自不同的分子、原子和不同的分子空間結(jié)構(gòu)，其吸收光能量的情況也就不會(huì)相同，因此，每種物質(zhì)就有其特有的、固定的吸收光譜曲線，可根據(jù)吸收光譜上的某些特征波長(zhǎng)處的吸光度的高低判別或測(cè)定該物質(zhì)的含量，這就是分光光度定性和定量分析的基礎(chǔ)。分光光度分析就是根據(jù)物質(zhì)的吸收光譜研究物質(zhì)的成分、結(jié)構(gòu)和物質(zhì)間相互作用的有效手段。紫外可見分光光度法是根據(jù)物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸收和光強(qiáng)度的變化對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性和定量分析。紫

6、外可見分光光度法的定量分析基礎(chǔ)是朗伯-比爾(Lambert-Beer)定律。朗伯定律是說(shuō)明光的吸收與吸收層厚度、溶液濃度成正比。苯酚在2102nm和2702nm處有比較大吸收。270nm處的吸收峰干擾因素少，以2702nm處吸收峰作為測(cè)定水中苯酚含量的依據(jù)。三、儀器與試劑1.分光光度計(jì)2.200mL燒杯，100mL容量瓶3.苯酚（分析純）四、實(shí)驗(yàn)步驟1.苯酚標(biāo)準(zhǔn)溶液配制準(zhǔn)確稱取100.0mg苯酚于200mL燒杯中，加入水，溶解后，定量地轉(zhuǎn)移至1000mL（100mg/L）容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻。2.最大吸收波長(zhǎng)確定用移液管移取20.0mL苯酚溶液（含0.1mg/mL）加入到50mL

7、容量瓶中，定容。以水溶液為空白試劑，用1cm石英比色池，在200-700nm波長(zhǎng)下進(jìn)行波長(zhǎng)掃描，測(cè)其最大吸收波長(zhǎng)。3.標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作在7只50mL容量瓶中，用吸量管分別加入0.00、5.0、10.0、15.0、20.0、25.0和30.0mL苯酚溶液（含0.1mg/mL）以水稀釋至刻度50mL得到0，10，20，30，40，50，60mg/L溶液。在最大吸收波長(zhǎng)下，用1cm石英比色池，以水溶液為空白，測(cè)其各溶液的吸光度，并以苯酚含量為橫坐標(biāo)，吸光度A為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。4.苯酚含量測(cè)定取未知苯酚濃度試樣溶液，在其相同條件下測(cè)量吸光度，根據(jù)吸光度由標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出試液中相當(dāng)于苯酚的含量，然后計(jì)算

8、試樣中微量苯酚含量。五、數(shù)據(jù)處理根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)樣品的標(biāo)準(zhǔn)曲線，對(duì)試樣中組分含量的測(cè)定。六、思考題1.采用紫外分光光度法檢測(cè)水中苯酚，根據(jù)苯酚紫外吸收曲線，指出最大（vmax）、最小吸收峰（vmin）。2.根據(jù)苯酚最大吸收波長(zhǎng)的吸光度，簡(jiǎn)單計(jì)算苯酚的摩爾吸光系數(shù)。3.紫外分光光儀器分析由哪幾部分組成，簡(jiǎn)單說(shuō)明其作用。實(shí)驗(yàn)二原子吸收光譜法測(cè)定水中金屬離子一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握原子吸收光譜的基本原理、儀器基本結(jié)構(gòu)和使用方法。2.掌握水中金屬銅含量測(cè)定方法。二、實(shí)驗(yàn)原理原子吸收光譜法基于試樣蒸氣中被測(cè)元素的基態(tài)原子對(duì)由光源發(fā)出的該原子的特征譜線產(chǎn)生吸收。待測(cè)元素的基態(tài)原子蒸氣對(duì)共振線的吸收強(qiáng)度(吸光度)A與試

9、樣濃度c成正比，通過(guò)測(cè)定溶液的原子吸收的吸光度從而得出溶液的濃度。AK/c該式為原子吸收分光光度法的定量基礎(chǔ)。定量方法可用標(biāo)準(zhǔn)曲線法和標(biāo)準(zhǔn)加入法，本實(shí)驗(yàn)采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法?；鹧嬖踊悄壳笆褂米顝V泛的原子化技術(shù)之?；鹧嬷性拥纳墒且粋€(gè)復(fù)雜的過(guò)程，其最大吸收部位是由該處原子生成和消滅的速度決定的，它不僅與火焰的類型及噴霧效率有關(guān)，且隨火焰燃?xì)馀c助燃?xì)獾谋壤煌?。?duì)銅的測(cè)定，為了得到較高的靈敏度，宜用富燃性火焰，在清晰不發(fā)亮的氧化焰中進(jìn)行。原子吸收光譜儀一般由光源、原子化系統(tǒng)、分光及檢測(cè)系統(tǒng)組成。三、儀器1.原子吸收分光光度計(jì)，銅元素空心陰極燈；2.容量瓶、移液管3.硝酸銅、硝酸四、實(shí)驗(yàn)步驟1標(biāo)

10、準(zhǔn)系列溶液和待測(cè)溶液的配制（1）銅標(biāo)準(zhǔn)系列取5支100mL容量瓶，分別加入1.0、2.0、4.0、6.0、8.0mL濃度為0.10mg/mL的銅標(biāo)準(zhǔn)液，以去離子水稀至刻度。各溶液Cu濃度為1，2，4，6，8ppm。（2）實(shí)際水樣的處理取實(shí)際廢水，進(jìn)行消解處理、過(guò)濾。（3）實(shí)際水樣的測(cè)定稱取硝酸銅0.0075g（相對(duì)分子質(zhì)量：241），稀釋至500mL容量瓶中，用去離子水釋至刻度，用于測(cè)定Cu含量。2標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作將上述溶液以去離子水調(diào)零，由低濃度向高濃度依次測(cè)定銅標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度，測(cè)定Cu波長(zhǎng)為324.75nm。分別以濃度和吸光度作圖（吸光度A為縱坐標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度C為橫坐標(biāo)），得到A-C關(guān)系

11、曲線（標(biāo)準(zhǔn)曲線）。標(biāo)樣1標(biāo)樣2標(biāo)樣3標(biāo)樣4標(biāo)樣5未知樣品吸光度A濃度ppm3.實(shí)際廢水中銅含量測(cè)定在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，測(cè)定處理廢水中的吸光度值，從A-C關(guān)系曲線（標(biāo)準(zhǔn)曲線）上查得水樣溶液銅的濃度。五、數(shù)據(jù)處理根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)樣品的標(biāo)準(zhǔn)曲線，對(duì)試樣中組分的定量分析。六、思考題1.原子吸收分光光度計(jì)主要由哪幾部分組成。各部分的作用是什么？2.原子吸收分光光度計(jì)對(duì)光源的基本要求是什么，采用什么燈作為光源？為什么？3.自來(lái)水樣中哪些可能存在的雜質(zhì)會(huì)影響測(cè)定的靈敏度？應(yīng)該如何避免這些影響？實(shí)驗(yàn)三氣相色譜法測(cè)定苯系化合物實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握氣相色譜儀的基本結(jié)構(gòu)及分離分析的基本原理；了解氣相色譜儀的操作；2、了解影響分

12、離效果的因素；3、掌握色譜分析法定性和定量分析的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理色譜法（chromatography），是利用不同物質(zhì)在不同相態(tài)的選擇性分配，以固定相對(duì)流動(dòng)相中的混合物進(jìn)行洗脫，混合物中不同的物質(zhì)會(huì)以不同的速度沿固定相移動(dòng)，最終達(dá)到分離的效果，是一種利用混合物中組分在兩相間的分配原理以獲得分離的方法。氣相色譜法（gaschromatography）是用氣體作為流動(dòng)相的色譜法。氣相色譜系統(tǒng)由氣源、進(jìn)樣裝置、色譜柱、檢測(cè)器、恒溫裝置和記錄器等部分組成。氣源負(fù)責(zé)提供色譜分析所需要的載氣，即流動(dòng)相，載氣需要經(jīng)過(guò)純化和恒壓的處理。氣相色譜的色譜柱一般直徑很細(xì)長(zhǎng)度很長(zhǎng)，根據(jù)結(jié)構(gòu)可以分為填充柱和毛細(xì)管柱兩

13、種。恒溫裝置是保護(hù)色譜柱和控制柱溫度的裝置，在氣相色譜中，柱溫常常會(huì)對(duì)分離效果產(chǎn)生很大影響，程序性溫度控制常常是達(dá)到分離效果所必須的。檢測(cè)器是對(duì)色譜柱分離的樣品進(jìn)行檢測(cè)。實(shí)現(xiàn)了分離與檢測(cè)的結(jié)合。氣相色譜分離是利用試樣中各組分在色譜柱中的分配系數(shù)不同而進(jìn)行分離。當(dāng)氣化后的試樣被載氣帶入色譜柱進(jìn)行分離時(shí)，組分就在其中的兩相中進(jìn)行反復(fù)多次的分配，由于固定相各個(gè)組分的吸附或溶解能力不同，因此各組分在色譜柱中的運(yùn)行速度（遷移速率）就不同。經(jīng)過(guò)一定的柱長(zhǎng)后，使彼此分離，順序離開色譜柱進(jìn)入檢測(cè)器。檢測(cè)器將各組分的濃度或質(zhì)量的變化轉(zhuǎn)換成一定的電信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大后在記錄儀上記錄下來(lái)，即可得到各組分的色譜峰。根據(jù)保

14、留時(shí)間和峰高或峰面積，便可進(jìn)行定性和定量的分析。三、儀器與試劑1.島津2010C型氣相色譜儀；氫火焰離子化檢測(cè)器（FID）；毛細(xì)管色譜柱：HP5，以聚氧化硅烷-聚乙二醇為固定相（30m0.25mm0.25m）；5L、10L微量進(jìn)樣器；色譜工作站。2.GC-FID操作條件汽化溫度為200；檢測(cè)器溫度為200；載氣（N2）總量為40mL/min,分流比為30:1；氫氣和空氣流量分別為30mL/min和300mL/min；程序升溫：初始溫度40,保持1min，升溫速率為10/min并升至150，保持1min；進(jìn)樣量110L。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.標(biāo)準(zhǔn)樣品的配制用乙醇分別配制約0.8mg/L二甲苯各50mL

15、。用乙醇配制大約均為0.6-1.0mg/L混合溶液（甲苯、二甲苯混合溶液）50mL。2.標(biāo)準(zhǔn)樣品分析待儀器基線平直后，注入二甲苯（鄰、間、對(duì)二甲苯）標(biāo)準(zhǔn)溶液試樣3-5L。記錄二甲苯的保留時(shí)間。3.未知樣品定性分析在相同的色譜條件下，待儀器基線平直后，注入未知試樣3-5L，記錄樣品保留時(shí)間。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)樣品保留時(shí)間，進(jìn)行定性。五、數(shù)據(jù)處理測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)樣的保留時(shí)間；測(cè)定未知試樣中峰的保留時(shí)間，與標(biāo)準(zhǔn)樣品色譜圖進(jìn)行比較，根據(jù)保留時(shí)間進(jìn)行定性。六、思考題1.在分析有機(jī)物時(shí)常采用氫火焰離子化檢測(cè)器，為什么？2.進(jìn)樣操作應(yīng)注意哪些事項(xiàng)？一定色譜條件下，進(jìn)樣量大小是否會(huì)影響色譜峰保留時(shí)間？3.氣相色譜組成。其中溫控

16、系統(tǒng)主要控制哪幾個(gè)部件的溫度，為什么？實(shí)驗(yàn)四酚類化合物的高效液相色譜分析測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)高效液相色譜儀的操作；了解高效液相色譜柱分離化合物的基本原理；掌握用高效液相色譜法分離苯酚類化合物。二、實(shí)驗(yàn)原理高效液相色譜分離是利用試樣中各組分在色譜柱中的流動(dòng)相和固定相間的分配系數(shù)、吸附能力、離子交換作用或分子尺寸大小的差異進(jìn)行分離。當(dāng)試樣隨著流動(dòng)相進(jìn)入色譜柱中后，組分就在其中的兩相間進(jìn)行反復(fù)多次（103-106）的分配（吸附脫附放出）由于固定相對(duì)各種組分的吸附能力不同（即保存作用不同），因此各組份在色譜柱中的運(yùn)行速度就不同，經(jīng)過(guò)一定的柱長(zhǎng)后，便彼此分離，順序離開色譜柱進(jìn)入檢測(cè)器，產(chǎn)生的離子流信號(hào)經(jīng)

17、放大后，在記錄器上描繪出各組分的色譜峰。三、儀器與試劑1.高效液相色譜儀（紫外檢測(cè)器、高壓輸液泵、色譜柱）2.流動(dòng)相：60%甲醇+40%水3.苯酚、對(duì)苯二酚（均為色譜純）4.未知混合樣品四、實(shí)驗(yàn)步驟1.標(biāo)準(zhǔn)樣品的配置分別用甲醇配制0.2mg/L苯酚、對(duì)苯二酚標(biāo)準(zhǔn)溶液各50mL。對(duì)苯酚、對(duì)苯二酚混合溶液配制：用甲醇配制大約均為0.15-0.2mg/L混合溶液50mL。2.高效液相色譜的色譜條件.流動(dòng)相：甲醇：水=60:40流動(dòng)相流速：0.8mL/min柱溫：室溫檢測(cè)波長(zhǎng)：280nm進(jìn)樣量：5-10微升標(biāo)準(zhǔn)樣品分析待儀器基線平直后，分別注入所配苯酚類標(biāo)準(zhǔn)溶液試樣各10L。3.待測(cè)樣品分析獲得兩種標(biāo)準(zhǔn)樣品色譜后，注入未知試樣10L，記錄色譜圖。五、數(shù)據(jù)處理1.測(cè)定每一個(gè)