儀器分析》實驗指導書

1、 儀器分析實驗指導書中國計量學院 質(zhì)量與安全工程學院二一年三月1 / 13學生實驗守則1 學生必須在規(guī)定時間內(nèi)參加實驗，不得遲到、早退。2 學生進入實驗室后，不準隨地吐痰、抽煙和亂拋雜物，保持室內(nèi)清潔和安靜。3 實驗前應認真閱讀實驗指導書，復習有關理論并接受教師提問檢查，一切準備工作就緒后，須經(jīng)指導教師同意后方可動用儀器設備進行實驗。4 實驗中，認真執(zhí)行操作規(guī)程，注意人身和設備安全。學生要以科學的態(tài)度進行實驗，細心觀察實驗現(xiàn)象、認真記錄各種實驗數(shù)據(jù)，不得馬虎從事，不得抄襲他人實驗數(shù)據(jù)。5 如儀器發(fā)生故障，應立即報告教師進行處理，不得自行拆修。不得動用和觸摸與本次實驗無關的儀器與設備。6 凡損壞

2、儀器設備、器皿、工具者，應主動說明原因，書寫損壞情況報告，根據(jù)具體情節(jié)進行處理。7 實驗完畢后，將實驗儀器和設備整理好，認真書寫實驗報告（包括數(shù)據(jù)記錄、分析與處理，以及繪制必要的圖形）。2 / 13前 言本實驗指導書是儀器分析課程的配套實驗教材。儀器分析是化學、化工、安全工程、環(huán)境工程等有關專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎課程。本課程涉及的分析方法是根據(jù)物質(zhì)的物理和物理化學特性對物質(zhì)的組成、狀態(tài)、結(jié)構、信息進行表征和測量，是學習化學分析之后，必須掌握的進行科學研究與質(zhì)量監(jiān)控的現(xiàn)代分析技術。儀器分析實驗是儀器分析課程教學的必須實驗環(huán)節(jié)。其目的是加深學生對本課程所涉及的重要基本原理、基本器件和常用儀器設備

3、的結(jié)構及工作原理的理解，并且鍛煉學生的動手實踐能力，使學生在后面的學習和工作中能夠綜合運用所學知識解決實際問題。本課程要求學生提前閱讀實驗指導書，在教師指導下自己動手，親自實踐，邊做邊想，認真記錄，并寫出實驗報告。 本實驗指導書由于時間倉促，水平所限，難免有疏漏廖誤之處，熱切期望實驗指導老師與學生能提出寶貴的意見，謝謝。3 / 13目 錄實驗一 紫外分光光度法測定水溶液中苯酚的含量··················

4、·1實驗二 原子光譜法測定水中金屬離子···································3實驗三 氣相色譜法測定苯系化合物········&

5、#183;·····························5實驗四 酚類化合物的高效液相色譜分析測定················

6、3;········8 4 / 13實驗一 紫外分光光度法測定水溶液中苯酚的含量一、實驗目的1鞏固紫外-可見分光光度計的基本原理，掌握用紫外-可見分光光度法進行定量測定的方法。2了解紫外-可見分光光度計的結(jié)構，學習使用紫外-可見分光光度計。二、實驗苯酚（C6H6O，PhOH），是最簡單的酚類有機物，一種弱酸。常溫下為一種無色晶體。有毒。有腐蝕性，常溫下微溶于水，易溶于有機溶液；當溫度高于70時，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入人體而引起中毒，屬高毒類物

7、質(zhì)，為細胞漿毒物，低濃度能使蛋白質(zhì)變性，高濃度能使蛋白質(zhì)沉淀，故對細胞有直接損害，能使粘膜、心血管和中樞神經(jīng)系統(tǒng)受到腐蝕、損害和抑制，對生物體的危害很大，會給環(huán)境造成嚴重的污染。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的光能量，相應地發(fā)生了分子振動能級躍遷和電子能級躍遷的結(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，其吸收光能量的情況也就不會相同，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處的吸光度的高低判別或測定該物質(zhì)的含量，這就是分光光度定性和定量分析的基礎。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)構和

8、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)對不同波長光的吸收和光強度的變化對物質(zhì)進行定性和定量分析。紫外可見分光光度法的定量分析基礎是朗伯-比爾(Lambert-Beer)定律。朗伯定律是說明光的吸收與吸收層厚度、溶液濃度成正比。苯酚在210±2nm和270±2nm處有比較大吸收。270nm處的吸收峰干擾因素少，以270±2nm處吸收峰作為測定水中苯酚含量的依據(jù)。三、儀器與試劑1. 分光光度計2. 200 mL燒杯，100mL容量瓶1 / 133. 苯酚（分析純）四、實驗步驟1. 苯酚標準溶液配制準確稱取 100.0mg 苯酚于200mL燒杯中，加入水

9、，溶解后，定量地轉(zhuǎn)移至1000 mL（100 mg/L）容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻。2. 最大吸收波長確定用移液管移取20.0mL苯酚溶液（含0.1mg/mL）加入到50mL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波長下進行波長掃描，測其最大吸收波長。 3. 標準曲線的制作在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30.0 mL苯酚溶液（含0.1mg/mL）以水稀釋至刻度50mL得到0，10，20，30，40，50，60 mg/L溶液。在最大吸收波長下，用1cm石英比色池，以水溶液為空白，測其

10、各溶液的吸光度，并以苯酚含量為橫坐標，吸光度A為縱坐標繪制標準曲線。4. 苯酚含量測定取未知苯酚濃度試樣溶液，在其相同條件下測量吸光度，根據(jù)吸光度由標準曲線上查出試液中相當于苯酚的含量，然后計算試樣中微量苯酚含量。五、數(shù)據(jù)處理根據(jù)標準樣品的標準曲線，對試樣中組分含量的測定。六、思考題1. 采用紫外分光光度法檢測水中苯酚，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)苯酚最大吸收波長的吸光度，簡單計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，簡單說明其作用。 2 / 13實驗二 原子吸收光譜法測定水中金屬離子一、實驗目的1. 掌握原子吸收光譜的基

11、本原理、儀器基本結(jié)構和使用方法。2. 掌握水中金屬銅含量測定方法。二、實驗原理原子吸收光譜法基于試樣蒸氣中被測元素的基態(tài)原子對由光源發(fā)出的該原子的特征譜線產(chǎn)生吸收。待測元素的基態(tài)原子蒸氣對共振線的吸收強度(吸光度)A與試樣濃度c成正比，通過測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。定量方法可用標準曲線法和標準加入法，本實驗采用標準曲線法?；鹧嬖踊悄壳笆褂米顝V泛的原子化技術之?；鹧嬷性拥纳墒且粋€復雜的過程，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，且隨火焰燃氣與助燃氣的比例不同而異。對銅的測定，為

12、了得到較高的靈敏度，宜用富燃性火焰，在清晰不發(fā)亮的氧化焰中進行。原子吸收光譜儀一般由光源、原子化系統(tǒng)、分光及檢測系統(tǒng)組成。三、儀器1. 原子吸收分光光度計，銅元素空心陰極燈；2. 容量瓶、移液管3. 硝酸銅、硝酸四、實驗步驟1標準系列溶液和待測溶液的配制（1）銅標準系列 取5支100 mL容量瓶，分別加入1.0、2.0、4.0、3 / 136.0、8.0 mL濃度為0.10 mg/mL的銅標準液，以去離子水稀至刻度。各溶液Cu濃度為1，2，4，6，8 ppm。（2）實際水樣的處理取實際廢水，進行消解處理、過濾。（3）實際水樣的測定 稱取硝酸銅0.0075 g（相對分子質(zhì)量：241），稀釋至50

13、0 mL容量瓶中，用去離子水釋至刻度，用于測定Cu含量。2標準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定銅標準溶液吸光度，測定Cu波長為324.75 nm。分別以濃度和吸光度作圖（吸光度A為縱坐標，標準溶液的濃度C為橫坐標），得到A-C關系曲線（標準曲線）。標樣1標樣2標樣3標樣4標樣5未知樣品吸光度A濃度ppm3. 實際廢水中銅含量測定在相同的實驗條件下，測定處理廢水中的吸光度值，從A-C關系曲線（標準曲線）上查得水樣溶液銅的濃度。 五、數(shù)據(jù)處理根據(jù)標準樣品的標準曲線，對試樣中組分的定量分析。六、思考題1. 原子吸收分光光度計主要由哪幾部分組成。各部分的作用是什么？2. 原

14、子吸收分光光度計對光源的基本要求是什么，采用什么燈作為光源？為什么？3. 自來水樣中哪些可能存在的雜質(zhì)會影響測定的靈敏度？應該如何避免這些影響？4 / 13實驗三 氣相色譜法測定苯系化合物一、 實驗目的1、掌握氣相色譜儀的基本結(jié)構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、實驗原理色譜法（chromatography），是利用不同物質(zhì)在不同相態(tài)的選擇性分配，以固定相對流動相中的混合物進行洗脫，混合物中不同的物質(zhì)會以不同的速度沿固定相移動，最終達到分離的效果，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

15、色譜法（gas chromatography）是用氣體作為流動相的色譜法。氣相色譜系統(tǒng)由氣源、進樣裝置、色譜柱、檢測器、恒溫裝置和記錄器等部分組成。氣源負責提供色譜分析所需要的載氣，即流動相，載氣需要經(jīng)過純化和恒壓的處理。氣相色譜的色譜柱一般直徑很細長度很長，根據(jù)結(jié)構可以分為填充柱和毛細管柱兩種。恒溫裝置是保護色譜柱和控制柱溫度的裝置，在氣相色譜中，柱溫常常會對分離效果產(chǎn)生很大影響，程序性溫度控制常常是達到分離效果所必須的。檢測器是對色譜柱分離的樣品進行檢測。實現(xiàn)了分離與檢測的結(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)不同而進行分離。當氣化后的試樣被載氣帶入色譜柱進行分離時，組分

16、就在其中的兩相中進行反復多次的分配， 由于固定相各個組分的吸附或溶解能力不同， 因此各組分在色譜柱中的運行速度（遷移速率）就不同。 經(jīng)過一定的柱長后，使彼此分離，順序離開色譜柱進入檢測器。檢測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，經(jīng)過放大后在記錄儀上記錄下來，即可得到各組分的色譜峰。根據(jù)保留時間和峰高或峰面積，便可進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；氫火焰離子化檢測器（FID）；毛細管色譜柱：HP5，以聚氧化硅烷-聚乙二醇為固定相（30 m×0.25 mm×0.25 m）；5 L、10 L微量進樣器；色譜工作站。5 / 132.

17、GC-FID操作條件汽化溫度為200 ；檢測器溫度為200 ；載氣（N2）總量為40 mL/min, 分流比為30:1；氫氣和空氣流量分別為30 mL/min和300 mL/min；程序升溫：初始溫度40 , 保持1 min，升溫速率為10 /min并升至150 ，保持1 min；進樣量110 L。四、實驗步驟1.標準樣品的配制用乙醇分別配制約0.8 mg/L二甲苯各50mL。用乙醇配制大約均為0.6-1.0 mg/L混合溶液（甲苯、二甲苯混合溶液）50mL。2. 標準樣品分析待儀器基線平直后，注入二甲苯（鄰、間、對二甲苯）標準溶液試樣3-5 L。記錄二甲苯的保留時間。3. 未知樣品定性分析在

18、相同的色譜條件下，待儀器基線平直后，注入未知試樣3-5L，記錄樣品保留時間。 根據(jù)標準樣品保留時間，進行定性。 五、數(shù)據(jù)處理 測定標準樣的保留時間；測定未知試樣中峰的保留時間，與標準樣品色譜圖進行比較，根據(jù)保留時間進行定性。六、思考題1.在分析有機物時常采用氫火焰離子化檢測器，為什么？ 2. 進樣操作應注意哪些事項？一定色譜條件下，進樣量大小是否會影響色譜峰保留時間？3. 氣相色譜組成。其中溫控系統(tǒng)主要控制哪幾個部件的溫度，為什么？ 6 / 13實驗四 酚類化合物的高效液相色譜分析測定一、實驗目的1 學習高效液相色譜儀的操作；2 了解高效液相色譜柱分離化合物的基本原理；3 掌握用高效液相色譜法分離苯酚類化合物。二、實驗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行分離。當試樣隨著流動相進入色譜柱中后，組分就在其中的兩相間進行反復多次（103-106）的分配（吸附脫附放出）由于固定相對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行速度就不同，經(jīng)過一定的柱長后，便彼此分離，順序離開色譜柱進入檢測器，產(chǎn)生的離子流信號經(jīng)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（紫外檢測器、高壓輸液泵、色譜柱）2. 流動相：60%甲醇+40%水3.苯