儀器分析實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)八九十一講義

實(shí)驗(yàn)八氫化物發(fā)生－原子熒光法測定痕量硒一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握原子熒光光譜法分析基本原理；2.熟悉原子熒光光度計(jì)的結(jié)構(gòu)，掌握使用方法；3.學(xué)會利用工作曲線進(jìn)行原子熒光定量分析的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理1.原子熒光法的基本原理原子熒光是原子蒸氣受具有特征波長的光源照射后，其中一些自由原子被激發(fā)躍遷到較高能態(tài)，然后去活化回到某一較低能態(tài)（常常是基態(tài)）而發(fā)射出特征光譜的物理現(xiàn)象。當(dāng)激發(fā)輻射的波長與產(chǎn)生的熒光波長相同時，稱為共振熒光，各種元素都有特定的原子熒光光譜，根據(jù)原子熒光強(qiáng)度的高低可測得試樣中待測元素的含量。這就是原子熒光光譜分析。當(dāng)實(shí)驗(yàn)條件固定時，原子熒光強(qiáng)度與能吸收輻射線的原子密度成正比。當(dāng)原子化效率固定時，If便與試樣濃度C成正比。即：If=KC上式的線性關(guān)系，只在低濃度時成立。2.氫化物發(fā)生原理：KBH4+Se(Ⅳ)+HCl+H2O→H2Se↑+KCl+H3BO3+H2↑三、儀器和試劑1.儀器：①100mL容量瓶8個②移液管1.00mL1支，2.00mL1支5.00mL1支，10.00mL1支③量筒500mL2支④AFS-930順序注射雙道原子熒光光度計(jì)（北京吉天儀器有限公司）⑤SIS-100順序注射系統(tǒng)；AS-30自動進(jìn)樣器⑥Se超強(qiáng)空心陰極燈2.試劑：①硼氫化鉀（KBH4）1％②NaOH③HCl④HNO3⑤5%硫脲+5%抗壞血酸⑥Se標(biāo)準(zhǔn)儲備液1000μg/mL（國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心）3.儀器條件：光電倍增管負(fù)高壓（V）270；原子化器高度（mm）：8；燈電流（mA）60；載氣流量（mL/min）400；屏蔽氣流量（mL/min）800；讀數(shù)方式：峰面積。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.標(biāo)準(zhǔn)系列溶液配制取1mL1000μg/mLSe標(biāo)準(zhǔn)儲備液，移至1000mL容量瓶中，用1%HNO3稀釋至刻度，配成1μg/mL標(biāo)準(zhǔn)使用液供配制標(biāo)準(zhǔn)系列用。吸取5mL1μg/mLSe標(biāo)準(zhǔn)使用液于盛有60mL二次水的100mL容量瓶中，加5mL濃HCl及20mL5%硫脲+5%抗壞血酸溶液，用去離子水稀釋至刻度，搖勻（50μg/L），放置30min，供繪制工作曲線用。2.啟動儀器。主機(jī)－順序注射系統(tǒng)－微機(jī)。3.儀器自檢結(jié)束后，空心陰極燈預(yù)熱20min，石英原子化器點(diǎn)火預(yù)熱30min。4.按操作程序，根據(jù)儀器設(shè)定的條件，作出工作曲線并測出試樣中Se的含量。五、數(shù)據(jù)記錄和處理由儀器自行作出工作曲線并測出試樣中Se的含量。六、注意事項(xiàng)1.所用試劑硫脲-抗壞血酸、硼氫化鉀-氫氧化鈉一定要現(xiàn)用現(xiàn)配，不能過夜。2.所用試劑如鹽酸、氫氧化鈉等應(yīng)為優(yōu)級純，水為二次蒸餾水或超純水。3.還原劑的配制：先配NaOH溶液，再加KBH4。4.標(biāo)準(zhǔn)溶液配制結(jié)束要放置30min才能測定。5.插拔燈時要關(guān)閉電源。6.開機(jī)時必須檢查原子化器下部去水裝置的水封。7.在測試結(jié)束后，一定要用超純水對整個儀器管路進(jìn)行清洗，清洗時間不少于5min。8.每次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后要松動泵的壓塊。七、討論1.儀器參數(shù)的設(shè)置對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。2.預(yù)還原劑的種類和濃度、載流的種類和濃度、KBH4的濃度對測定的影響。八、思考題1.試說明原子熒光法的基本原理。2.繪出AFS—930原子熒光光度計(jì)的光路圖及各部件的名稱。實(shí)驗(yàn)九循環(huán)伏安法測定鐵氰化鉀的電極反應(yīng)過程一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.學(xué)習(xí)玻碳電極的預(yù)處理方法。2.掌握電化學(xué)工作站CHI660E的使用方法。3.掌握循環(huán)伏安法測定[Fe(CN)6]3-/4-的基本原理。二、實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)采用電化學(xué)中典型的K3Fe(CN)6/K4Fe(CN)6電化學(xué)可逆體系設(shè)計(jì)了循環(huán)伏安法實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)采用計(jì)算機(jī)控制化的電化學(xué)分析儀，實(shí)驗(yàn)參數(shù)容易控制，測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，便于計(jì)算機(jī)處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果。循環(huán)伏安法(CV)就是在電極上施加一個線性掃描電壓，當(dāng)?shù)竭_(dá)某設(shè)定的終止電位后，再反向回掃至某設(shè)定的起始電位。對于可逆體系，進(jìn)行正向掃描時若溶液中存在氧化態(tài)Ox，電極上將發(fā)生還原反應(yīng)：Ox+ne-=Red；反向回掃時，電極上的還原態(tài)Red將發(fā)生氧化反應(yīng)：Red=Ox+ne-。(1)對于擴(kuò)散控制的可逆體系，峰電流可表示為Randles-Sevcik公式：ip=2.69×105n3/2Av1/2D1/2c，其中：ip為峰電流，n為電子轉(zhuǎn)移數(shù)，D為擴(kuò)散系數(shù)，v為電壓掃描速度，A為電極面積，c為被測物質(zhì)濃度。(2)從循環(huán)伏安圖可獲得氧化峰電流ipa與還原峰電流ipc，氧化峰電位Epa與還原峰電位Epc。對于擴(kuò)散控制的可逆體系，氧化峰電流ipa與還原峰電流ipc絕對值的比值ipa/ipc=1，氧化峰電位Epa與還原峰電位差Epc：(3)鐵氰化鉀離子[Fe(CN)6]3-和亞鐵氰化鉀離子[Fe(CN)6]4-氧化還原電對在一定的掃描速率下，從起始電位(0.7V)正向掃描到轉(zhuǎn)折電位(-0.3V)期間，溶液中[Fe(CN)6]3-被還原生成[Fe(CN)6]4-，產(chǎn)生還原電流；當(dāng)反向掃描從轉(zhuǎn)折電位(-0.3V)變到原起始電位(0.7V)期間，在工作電極表面生成的[Fe(CN)6]4-被氧化生成[Fe(CN)6]3-，產(chǎn)生氧化電流。為了使液相傳質(zhì)過程只受擴(kuò)散控制，應(yīng)在電解質(zhì)溶液處于靜止下進(jìn)行電解。三、儀器與試劑儀器：EC550電化學(xué)分析儀（武漢高仕睿聯(lián)公司），玻碳電極為工作電極，飽和甘汞電極（SCE）為參比電極，鉑片電極為對電極。試劑：鐵氰化鉀（K3Fe(CN)6），亞鐵氰化鉀（K4Fe(CN)6），氯化鉀（KCl）。所有試劑均為分析純，實(shí)驗(yàn)用水為二次蒸餾水。四、實(shí)驗(yàn)步驟(1)玻碳電極的預(yù)處理：將玻碳電極在麂皮上依次用粒徑為0.3μm和0.05μm的α-Al2O3懸濁液拋光成鏡面，然后分別用無水乙醇和蒸餾水超聲清洗2分鐘。(2)K3Fe(CN)6/K4Fe(CN)6溶液的配制：首先配制濃度為20.0mmol/L[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-溶液(100mL)。分別取0.6585gK3Fe(CN)6和0.8448gK4Fe(CN)6于100mL燒杯中，再向燒杯中加入14.91gKCl，加蒸餾水溶解定容到100mL的容量瓶中，得到20.0mmol/L[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-溶液(含2.0mol/LKCl)。然后取5mL20.0mmol/L[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-溶液定容到100mL的容量瓶中，得到1.0mmol/L[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-溶液(含0.1mol/LKCl)。(3)[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-溶液的循環(huán)伏安圖，參數(shù)設(shè)置如下：初始電位：0.7V；終止電位：-0.3V；循環(huán)次數(shù)：1次；靜止時間：2秒。(4)不同的掃描速率下[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-溶液的循環(huán)伏安圖：在1.0mmol/L[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-中，以50、100、150、200、250、300mV/s，在0.7至-0.3V電位范圍內(nèi)掃描，循環(huán)次數(shù)：1次；靜止時間：2秒。分別記錄循環(huán)伏安圖中的還原峰電流ipc值與氧化峰電流ipa值。五、數(shù)據(jù)處理同一濃度不同掃描速度：峰電流ip隨電位掃描速率v的變化而變化，以氧化峰電流ipa值對v1/2作圖。六、注意事項(xiàng)(1)電極在使用過程中要小心，特別是鉑片對電極。(2)飽和甘汞電極在使用前要檢查飽和氯化鉀是否有氣泡。七、思考題1.對玻碳電極進(jìn)行預(yù)處理的目的是什么？2.Randles-Sevcik公式的適用范圍是什么？實(shí)驗(yàn)十一分子熒光光譜法測定二氯熒光素一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握熒光光譜法分析基本原理。2.掌握熒光物質(zhì)激發(fā)光譜和發(fā)射（熒光）光譜及最大激發(fā)波長和最大發(fā)射（熒光）波長的測定。3.學(xué)會利用工作曲線法進(jìn)行熒光物質(zhì)的定量分析。二、實(shí)驗(yàn)原理含有熒光基團(tuán)的化學(xué)物質(zhì)，其分子吸收了輻射能成為激發(fā)態(tài)分子，再從激發(fā)態(tài)返回基時發(fā)射光的波長比吸收的入射光波長更長，分子熒光就是發(fā)光方式中較常見的光致發(fā)光。在一定頻率和一定強(qiáng)度的激發(fā)光照射下，當(dāng)溶液的濃度很小和光被吸收的分?jǐn)?shù)也不太大時，稀溶液體系將符合比爾定律，溶液產(chǎn)生的熒光強(qiáng)度與溶液中該熒光物質(zhì)的濃度成線性關(guān)系，用公式表示為：IF=kc二氯熒光素化學(xué)式為C20H10Cl2O5，結(jié)構(gòu)式如下，是典型的熒光物質(zhì)，可以用熒光光度法定量測定。圖11-1二氯熒光素的結(jié)構(gòu)式激發(fā)波長為500nm左右，發(fā)射波長為520nm左右，對于稀溶液，用同一儀器，且測試條件一定的情況下，同一物質(zhì)的熒光強(qiáng)度與其濃度成正比。儀器軟件根據(jù)測量數(shù)據(jù)自動擬合線性方程，給出待測物質(zhì)含量。三、儀器與試劑1.儀器：RF—5301PC分子熒光光度計(jì)（SHIMADZU）；分析天平；容量瓶；移液管。2.試劑：二氯熒光素；NaOH；鹽酸；試劑均為AR以上級；實(shí)驗(yàn)用水為二次蒸餾水。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.100μg/mL二氯熒光素標(biāo)準(zhǔn)儲備液的配制：稱取0.0100g二氯熒光素，加入1mol/LNaOH5mL，再加3mL1mol/LHCL溶解后，移入100mL量瓶容中，用二次蒸餾水稀釋至刻度、搖勻，備用；2.0.5μg/mL標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的配制：移取0.50mL上述溶液于100mL容量瓶中稀釋至刻度。3.標(biāo)準(zhǔn)系列溶液配制：分別吸取0.5μg/mL二氯熒光素標(biāo)準(zhǔn)工作溶液0.0，2.0，4.0，6.0，8.0，10.0mL放入6個100mL容量瓶中，用去離子水稀釋至刻度，搖勻，備用。4.啟動熒光儀器①將熒光光度計(jì)Xe燈置于“ON”的位置，打開電源開關(guān)；儀器預(yù)熱半小時②啟動連接熒光光度計(jì)的計(jì)算機(jī)后，雙擊RF—5301PC顯示圖標(biāo)③靜等儀器自檢完成，出現(xiàn)喀嚓聲音后，顯示RF-5301PC主窗口后可以測定5.發(fā)射（熒光）光譜和激發(fā)光譜的繪制在熟悉分子熒光分析儀的使用性能和操縱方法的基礎(chǔ)上，根據(jù)本實(shí)驗(yàn)所用的標(biāo)準(zhǔn)溶液及未知試樣溶液的實(shí)際情況，繪制發(fā)射光譜和激