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文檔簡介
1、現(xiàn)代化學(xué)實驗與技術(shù)2實驗講義(48課時)實驗1 鄰二氮菲分光光度法測定鐵 一、實驗原理 鄰二氮菲(phen)和Fe2+在pH39的溶液中,生成一種穩(wěn)定的橙紅色絡(luò)合物Fe(phen) 32+,其lgK=21.3,508=1.1 × 104L·mol-1·cm-1,鐵含量在0.16g·mL-1范圍內(nèi)遵守比爾定律。其吸收曲線如圖1-1所示。顯色前需用鹽酸羥胺或抗壞血酸將Fe3+全部還原為Fe2+,然后再加入鄰二氮菲,并調(diào)節(jié)溶液酸度至適宜的顯色酸度范圍。有關(guān)反應(yīng)如下: 2Fe3+2NH2OH·HC12Fe2+N2+2H2O+4H+2C1圖1-1 鄰二氮
2、菲一鐵()的吸收曲線 用分光光度法測定物質(zhì)的含量,一般采用標準曲線法,即配制一系列濃度的標準溶液,在實驗條件下依次測量各標準溶液的吸光度(A),以溶液的濃度為橫坐標,相應(yīng)的吸光度為縱坐標,繪制標準曲線。在同樣實驗條件下,測定待測溶液的吸光度,根據(jù)測得吸光度值從標準曲線上查出相應(yīng)的濃度值,即可計算試樣中被測物質(zhì)的質(zhì)量濃度。 二、儀器和試劑 1儀器 721或722型分光光度計。 2試劑 (1)0.1 mg·L-1鐵標準儲備液準確稱取0.702 0 g NH4Fe(S04)2·6H20置于燒杯中,加少量水和20 mL 1:1H2S04溶液,溶解后,定量轉(zhuǎn)移到1L容量瓶中,用水稀釋
3、至刻度,搖勻。(2)10-3 moL-1鐵標準溶液 可用鐵儲備液稀釋配制。 (3)100 g·L-1鹽酸羥胺水溶液 用時現(xiàn)配。 (4)1.5 g·L-1鄰二氮菲水溶液 避光保存,溶液顏色變暗時即不能使用。 (5)1.0 mol·L-1叫乙酸鈉溶液。 (6)0.1 mol·L-1氫氧化鈉溶液。 三、實驗步驟 1顯色標準溶液的配制 在序號為16的6只50 mL容量瓶中,用吸量管分別加入0,0.20,0.40,0.60,0.80,1.0 mL鐵標準溶液(含鐵0.1 g·L-1),分別加入1 mL 100 g·L-1鹽酸羥胺溶液,搖勻后放置2
4、 min,再各加入2 mL 1.5 g·L-1鄰二氮菲溶液、5 mL 1.0 mol·L-1乙酸鈉溶液,以水稀釋至刻度,搖勻。 2吸收曲線的繪制 在分光光度計上,用1 cm吸收池,以試劑空白溶液(1號)為參比,在440560 nm之間,每隔10 nm測定一次待測溶液(5號)的吸光度A,以波長為橫坐標,吸光度為縱坐標,繪制吸收曲線,從而選擇測定鐵的最大吸收波長。 3顯色劑用量的確定 在7只50 mL容量瓶中,各加2.0 mL 10-3 mol·L-1鐵標準溶液和1.0 mL 100 g·L-1鹽酸羥胺溶液,搖勻后放置2 min。分別加入0.2,0.4,0.
5、6,0.8,1.0,2.0,4.0 mL 1.5 g·L-1鄰二氮菲溶液,再各加5.0 mL1.0 mol·L-1 乙酸鈉溶液,以水稀釋至刻度,搖勻。以水為參比,在選定波長下測量各溶液的吸光度。以顯色劑鄰二氮菲的體積為橫坐標、相應(yīng)的吸光度為縱坐標,繪制吸光度顯色劑用量曲線,確定顯色劑的用量。 4溶液適宜酸度范圍的確定 在9只50 mL容量瓶中各加入2.0 mL10-3 mol·L-1。鐵標準溶液和1.0 mL 100 mol·L-1鹽酸羥胺溶液,搖勻后放置2 min。各加2 mL 1.5 g·L-1鄰二氮菲溶液,然后從滴定管中分別加入0,2.0
6、0,5.00,8.00,10.00,20.00,25.00,30.00,40.00 mL 01 mol·L-1NaOH溶液搖勻,以水稀釋至刻度,搖勻。用精密pH試紙或酸度計測量各溶液的pH。 以水為參比,在選定波長下,用1 cm吸收池測量各溶液的吸光度。繪制ApH曲線,確定適宜的pH范圍。 5絡(luò)合物穩(wěn)定性的研究 移取2.0 mL 10-3 mol·L-1鐵標準溶液于50 mL容量瓶中,加入1.0 mL 100 g·L-1鹽酸羥胺溶液混勻后放置2 min。2.0 mL 1.5 gL-1鄰二氮菲溶液和5.0 mL 1.0 mol·L-1。乙酸鈉溶液,以水稀釋
7、至刻度,搖勻。以水為參比,在選定波長下,用1 cm吸收池,每放置一段時間測量一次溶液的吸光度。 放置時間:5 min,10 min,30 min,1 h,2 h,3 h。 以放置時間為橫坐標、吸光度為縱坐標繪制At曲線,對絡(luò)合物的穩(wěn)定性作出判斷。 6標準曲線的測繪 以步驟l中試劑空白溶液(1號)為參比,用1 cm吸收池,在選定波長下測定26號各顯色標準溶液的吸光度。在坐標紙上,以鐵的濃度為橫坐標,相應(yīng)的吸光度為縱坐標,繪制標準曲線。 7鐵含量的測定試樣溶液按步驟1顯色后,在相同條件下測量吸光度,由標準曲線計算試樣中微量鐵的質(zhì)量濃度。 四、思考題 1用鄰二氮菲測定鐵時,為什么要加入鹽酸羥胺?其作
8、用是什么?試寫出有關(guān)反應(yīng)方程式。 2根據(jù)有關(guān)實驗數(shù)據(jù),計算鄰二氮菲一Fe()絡(luò)合物在選定波長下的摩爾吸收系數(shù)。 3在有關(guān)條件實驗中,均以水為參比,為什么在測繪標準曲線和測定試液時。要以試劑空白溶液為參比?實驗2 分光光度法測定鄰二氮菲一鐵()絡(luò)合物的組成 一、實驗原理絡(luò)合物組成的確定是研究絡(luò)合反應(yīng)平衡的基本問題之一。金屬離子M和絡(luò)合劑L形成絡(luò)合物的反應(yīng)為M + nL=MLn式中,n為絡(luò)合物的配位數(shù),可用摩爾比法(或稱飽和法)進行測定,即配制一系列溶液,各溶液的金屬離子濃度、酸度、溫度等條件恒定,只改變配位體的濃度,在絡(luò)合物的最大吸收波長處測定各溶液的吸光度,以吸光度對摩爾比cL/cM作圖,如圖
9、2-1所示。圖2-1 摩爾比法測定絡(luò)合物組成將曲線的線性部分延長相交于一點,該點對應(yīng)的cL/cM值即為配位數(shù)n。摩爾比法適用于穩(wěn)定性較高的絡(luò)合物組成的測定。 二、儀器與試劑 1儀器 721或722型分光光度計。 2試劑 10-3 mol·L-1鐵標準溶液;100 g·L-1鹽酸羥胺溶液;10-3 mol·L-1鄰二氮菲水溶液;1.0 mol·L-1乙酸鈉溶液。 三、實驗步驟 取9只50 mL容量瓶,各加入1.0 mL10-3 mol·L鐵標準溶液,1 mL100 g·L-1。鹽酸羥胺溶液,搖勻,放置2 min。依次加入1.0,1.5,
10、2.0,2.5,3.0,3.5,4.0,4.5,5.0 ml。10-3 mol·L-1鄰二氮菲溶液,然后各加5 mL 1.0 mol·L-1叫乙酸鈉溶液,以水稀釋至刻度,搖勻。在510 nm處,用1 cm吸收池,以水為參比,測定各溶液的吸光度A。以A對cL/cM作圖,將曲線直線部分延長并相交,根據(jù)交點位置確定絡(luò)合物的配位數(shù)n。 四、思考題 1在什么條件下,才可以使用摩爾比法測定絡(luò)合物的組成? 2在此實驗中為什么可以用水為參比,而不必用試劑空白溶液為參比?實驗3 有機化合物的紫外吸收光譜及溶劑性質(zhì)對吸收光譜的影響一、實驗原理 具有不飽和結(jié)構(gòu)的有機化合物,如芳香族化合物,在紫外
11、區(qū)(200400 nm)有特征的吸收,為有機化合物的鑒定提供了有用的信息。 紫外吸收光譜定性的方法是比較未知物與已知純樣在相同條件下繪制的吸收光譜,或?qū)⒗L制的未知物吸收光譜與標準譜圖(如Sadtler紫外光譜圖)相比較,若兩光譜圖的max和max相同,表明它們是同一有機化合物。極性溶劑對有機物的紫外吸收光譜的吸收峰波長、強度及形狀有一定的影響。溶劑極性增加,使n*躍遷產(chǎn)生的吸收帶藍移,而*躍遷產(chǎn)生的吸收帶紅移。 二、儀器與試劑 1儀器 UV-2401型紫外一可見分光光度計,帶蓋石英吸收池2只(1cm)。 2試劑 (1)苯、乙醇、正己烷、氯仿、丁酮。 (2)異亞丙基丙酮分別用水、氯仿、正己烷配成
12、濃度為0.4 g·L-1的溶液。 三、實驗步驟 1苯的吸收光譜的測繪 在1 cm的石英吸收池中,加人兩滴苯,加蓋,用手心溫熱吸收池底部片刻,在紫外分光光度計上,以空白石英吸收池為參比,從220360 nm范圍內(nèi)進行波長掃描,繪制吸收光譜。確定峰值波長。 2乙醇中雜質(zhì)苯的檢查 用l cm石英吸收池,以乙醇為參比溶液,在230280 nm波長范圍內(nèi)測繪乙醇試樣的吸收光譜,并確定是否存在苯的B吸收帶? 3溶劑性質(zhì)對紫外吸收光譜的影響 (1)在3支5 mL帶塞比色管中,各加入0.02 mL,丁酮,分別用去離子水、乙醇、氯仿稀釋至刻度,搖勻。用1 cm石英吸收池,以各自的溶劑為參比,在2203
13、50 nm波長范圍內(nèi)測繪各溶液的吸收光譜。比較它們的max的變化,并加以解釋。 (2)在3支10 mL帶塞比色管中,分別加入0.20 mL異亞丙基丙酮,并分別用水、氯仿、正己烷稀釋至刻度,搖勻。用1 cm石英吸收池,以相應(yīng)的溶劑為參比,測繪各溶液在200350 nm范圍內(nèi)的吸收光譜,比較各吸收光譜max的變化,并加以解釋。 四、注意事項 1石英吸收池每換一種溶液或溶劑必須清洗干凈,并用被測溶液或參比液蕩洗三次。 2本實驗所用試劑均應(yīng)為光譜純或經(jīng)提純處理。 五、思考題 1分子中哪類電子躍遷會產(chǎn)生紫外吸收光譜? 2為什么極性溶劑有助于n*躍遷向短波方向移動?而*躍遷向長波方向移動?實驗4 紫外吸收
14、光譜測定蒽醌試樣中蒽醌的含量和摩爾吸收系數(shù) 一、實驗原理 利用紫外吸收光譜進行定量分析時,必須選擇合適的測定波長。在蒽醌試樣中含有鄰苯二甲酸酐,它們的紫外吸收光譜如圖4-4所示。由于在蒽醌分子結(jié)構(gòu)中的雙鍵共軛體系大于鄰苯二甲酸酐,因此蒽醌的吸收峰紅移比鄰苯二甲酸酐大,且兩者的吸收峰形狀及其最大吸收波長各不相同,蒽醌在波長251 nm處有一強烈吸收峰(=4.6×104L·mol-1·cm-1),在波長323 nm處有一中等強度的吸收峰(=4.7×103L·mol-1·cm-1),而在251 nm波長附近有一鄰苯二甲酸酐的強烈吸收峰max
15、 (=3.3×104L·mol-1·cm-1),為了避開其干擾,選用323 nm波長作為測定蒽醌的工作波長。由于甲醇在250350nm無吸收干擾,因此可用甲醇為參比溶液。圖4-1蒽醌(曲線1)和鄰苯二甲酸酐(曲線2)在甲醇中的紫外吸收光譜 摩爾吸收系數(shù)k是衡量吸光度定量分析方法靈敏度的重要指標,可利用求標準曲線斜率的方法求得。 二、儀器與試劑 1儀器UV-2401型紫外可見分光光度計 。 2試劑 (1)葸醌、甲醇、鄰苯二甲酸酐。 (2)蒽醌試樣。 (3)4.0 g·L-1蒽醌標準貯備液 準確稱取0.400 0 g蒽醌置于100 mL燒杯中,用甲醇溶解后,
16、轉(zhuǎn)移到100 mL容量瓶中,以甲醇稀釋至刻度,搖勻。 (4)0.040 0 g·L-1。蒽醌標準溶液吸取1.0 mL上述蒽醌貯備液于100 mL容量瓶中,以甲醇稀釋至刻度,搖勻。 三、實驗步驟 1、蒽醌系列標準溶液的配制 在5只10 mL容量瓶中,分別加入2.00,4.00,6.00,8.00,10.00 mL葸醌標準溶液(0.040 0 g·L-1),然后用甲醇稀釋到刻度,搖勻備用。 2、稱取0.100 0 g葸醌試樣于小燒杯中,用甲醇溶解后,轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中,以甲醇稀釋至刻度,搖勻備用。 3、用1 cm石英吸收池、,以甲醇作為參比溶液,在200350 nm波長范
17、圍內(nèi)測定一份蒽醌標準溶液的紫外吸收光譜。 4、配制濃度為0.1 g·L-1鄰苯二甲酸酐的甲醇溶液,按上述方法測繪其紫外吸收光譜。 5、在選定波長下,以甲醇為參比溶液,測定蒽醌標準溶液系列及葸醌試液的吸光度。以蒽醌標準溶液的吸光度為縱坐標,濃度為橫坐標繪制標準曲線,根據(jù)葸醌試液的吸光度,在標準曲線上查得其對應(yīng)的濃度,并根據(jù)試樣配制情況。計算葸醌試樣中葸醌的含量,并計算此波長處的k值。四、思考題1、為什么選用323 nm而不選用251 nm波長作為蒽醌定量分析的測定波長?2、本實驗為什么用甲醇作參比溶液?實驗5 有機化合物紅外光譜的測定與分析一、實驗?zāi)康牧私獠⒊醪秸莆崭盗⑷~變換紅外光譜儀
18、的基本原理與構(gòu)造;通過測定樣品的紅外光譜,學(xué)習樣品制備的方法;初步掌握獲得譜圖的一般操作程序與技術(shù);學(xué)習譜圖的解析方法。二、實驗原理 紅外光譜是研究分子振動和轉(zhuǎn)動信息的分子光譜,它反映了分子化學(xué)鍵的特征吸收頻率,可用于化合物的結(jié)構(gòu)分析和定量測定。根據(jù)實驗技術(shù)和應(yīng)用的不同,一般將紅外光區(qū)劃分為三個區(qū)域:近紅外區(qū)(131584000cm-1),中紅外區(qū)(4000400cm-1)和遠紅外區(qū)(40010cm-1),一般的紅外光譜在中紅外區(qū)進行檢測。紅外光譜對化合物定性分析常用方法有已知物對照法和標準譜圖查對法。傅立葉變換紅外光譜儀主要由紅外光源、邁克爾遜(Michelson)干涉儀、檢測器、計算機等系
19、統(tǒng)組成。光源發(fā)散的紅外光經(jīng)干涉儀處理后照射到樣品上,透射過樣品的光信號被檢測器檢測到后以干涉信號的形式傳送到計算機,由計算機進行傅立葉變換的數(shù)學(xué)處理后得到樣品紅外光譜圖。三 、儀器及試劑1、儀器: Avatar360 FTIR紅外光譜儀、壓片機、壓片模具、磁性樣品架、可拆式液體池、KBr鹽片、紅外烘燈、瑪瑙研缽。2、試劑:苯甲酸、甲醛、苯乙酮、乙酸、無水丙酮(以上試劑均為分析純)、KBr(光譜純)。四、實驗步驟1苯甲酸固體紅外光譜的測定與分析(KBr壓片法)(1)取干燥的苯甲酸試樣約1mg于干凈的瑪瑙研缽中,在紅外烘燈下研磨成細粉,再加入約150mg干燥的KBr一起研磨至二者完全混合均勻,顆粒
20、粒度約為2µm以下。(2)取適量的混合樣品于干凈的壓片模具中,堆積均勻,用壓片機加壓制成透明試樣薄片。(3)將試樣薄片裝在磁性樣品架上,放入Avatar360 FTIR紅外光譜儀的樣品室中,先測空白背景,再將樣品置于光路中,測量樣品紅外光譜圖。(4)掃譜結(jié)束后,取出樣品架,取下薄片,將壓片模具、試樣架等用無水乙醇擦洗干凈,置于干燥器中保存好。 (5)對所測譜圖進行基線校正及適當平滑處理,標出主要吸收峰的波數(shù)值,打印譜圖,判別各主要吸收峰的歸屬,分析樣品的結(jié)構(gòu)。(6)進行圖譜檢索,與人工分析進行對比。2苯甲醛、苯乙酮和丙酮等羰基類液體有機物紅外光譜的測定與分析(液膜法)(1)用滴管取少
21、量液體樣品,滴到液體池的一塊鹽片上,蓋上另一塊鹽片(稍轉(zhuǎn)動驅(qū)走氣泡),使樣品在兩鹽片間形成一層透明薄液膜。固定液體池后將其置于紅外光譜儀的樣品室中,測定樣品紅外光譜圖。(2)對所測譜圖進行基線校正及適當平滑處理,標出主要吸收峰的波數(shù)值,判別各主要吸收峰的歸屬,打印譜圖,比較各種化合物羰基峰的位置差異,說明原因。(3)進行圖譜檢索,與人工分析進行對比。五、注意事項1KBr應(yīng)干燥無水,固體試樣研磨和放置均應(yīng)在紅外烘燈下,防止吸水變潮;KBr和樣品的質(zhì)量比約在100200:1之間。2可拆式液體池的鹽片應(yīng)保持干燥透明,切不可用手觸摸鹽片表面;每次測定前后均應(yīng)在紅外烘燈下反復(fù)用無水乙醇及滑石粉拋光,用鏡
22、頭紙擦拭干凈,在紅外烘燈下烘干后,置于干燥器中備用。鹽片不能用水沖洗。六、思考題1用壓片法制樣時,為什么要求將固體試樣研磨到顆粒粒度在2 m左右?為什么要求KBr粉末干燥、避免吸水受潮?2KBr鹽片為什么要保持干燥?應(yīng)如何保存?3苯甲醛、苯乙酮和丙酮等羰基峰位有何不同?說明原因。實驗6 火焰原子吸收光譜法靈敏度和自來水中鈣、鎂的測定 一、實驗原理 在使用銳線光源條件下,基態(tài)原子蒸氣對共振線的吸收,符合朗伯-比爾定律,即 A=lg(I0I)=KLN0 在試樣原子化時,火焰溫度低于3 000 K時,對大多數(shù)元素來講,原子蒸氣中基態(tài)原子的數(shù)目實際上十分接近原子總數(shù)。在一定實驗條件下,待測元素的原子總
23、數(shù)目與該元素在試樣中的濃度呈正比。則A = k c用A-c標準曲線法或標準加入法,可以求算出元素的含量。由原子吸收法靈敏度的定義,按下式計算其靈敏度S: 二、儀器與試劑 1儀器 原子吸收分光光度計;鈣、鎂空心陰極燈。 2試劑 (1)1.0 g·L-1鎂標準貯備溶液 (2)1.0 g·L-1鈣標準貯備溶液 (3)50 mg·L-1標準使用溶液 (4)100 mg·L-1鈣標準使用溶液 (5)MgO(GR);無水CaCO3(GR);HCI(AR) 配制用水均為二次蒸餾水。 三、實驗步驟1鈣、鎂系列標準溶液的配制(1)配制鈣系列標準溶液:2.0,4.0,6.0
24、,8.0,10.0 mg·L-1(2)配制鎂系列標準溶液:0.1,0.2,0.3,0.4,0.5 mg·L-12工作條件的設(shè)置 (1)吸收線波長Ca 422.7 nm。Mg 285.2 nm (2)空心陰極燈電流4 mA (3)狹縫寬度0.1 mm (4)原子化器高度6 mm (5)空氣流量4 L·min-1,乙炔氣流量12 L·min-13鈣的測定 (1)用10 mL的移液管吸取自來水樣于100 mL,容量瓶中,用蒸餾水稀釋至刻度,搖勻。 (2)在最佳工作條件下,以蒸餾水為空白,由稀至濃逐個測量鈣系列標準溶液的吸光度,最后測量自來水樣的吸光度A。4鎂的
25、測定 (1)用2 mL的吸量管吸取自來水樣于100 mI容量瓶中,用蒸餾水稀釋至刻度,搖勻。 (2)在最佳工作條件下,以蒸餾水為空白,測定鎂系列標準溶液和自來水樣的吸光度A。5實驗結(jié)束后,用蒸餾水噴洗原子化系統(tǒng)2 min,按關(guān)機程序關(guān)機。最后關(guān)閉乙炔鋼瓶閥門,旋松乙炔穩(wěn)壓閥,關(guān)閉空壓機和通風機電源。6繪制鈣、鎂的Ac標準曲線,由未知樣的吸光度Ax,求算出自來水中鈣、鎂含量(mg·L-1)?;?qū)?shù)據(jù)輸入微機,按一元線性回歸計算程序,計算鈣、鎂的含量。7根據(jù)測量數(shù)據(jù),計算該儀器測定鈣、鎂的靈敏度S。 四、注意事項 1乙炔為易燃易爆氣體,必須嚴格按照操作步驟工作。在點燃乙炔火焰之前,應(yīng)先開
26、空氣,后開乙炔氣;結(jié)束或暫停實驗時,應(yīng)先關(guān)乙炔氣,后關(guān)空氣。乙炔鋼瓶的工作壓力,一定要控制在所規(guī)定范圍內(nèi),不得超壓工作。必須切記,保障安全。 2注意保護儀器所配置的系統(tǒng)磁盤。儀器總電源關(guān)閉后,若需立即開機使用,應(yīng)在斷電后停機5 min再開機,否則磁盤不能正常顯示各種頁面。五、思考題1為什么空氣、乙炔流量會影響吸光度的大小?2為什么要配制鈣、鎂標準溶液?所配制的鈣、鎂系列標準溶液可以放置到第二天使用嗎?為什么?實驗7 pH玻璃電極響應(yīng)斜率及溶液pH的測定一、實驗原理進行pH測定時,使用如下電池作測量體系: pH玻璃電極 試液 SCE=> E電池= k + 0.059·pH (25
27、)由: E電池=ESCE E玻 +E液接 E玻=k 0.059·pH其中0.059V/pH(或59mV/pH) 稱為pH玻璃電極響應(yīng)斜率(25),理想的pH玻璃電極在25時其斜率應(yīng)為59mV/pH,但實際上由于制作工藝等的差異,每個pH玻璃電極其斜率可能不同,須用實驗方法來測定。二、儀器及試劑1儀器:PHS-3C型酸度計、雷磁復(fù)合pH玻璃電極、2試劑:鄰苯二甲酸氫鉀標準緩沖溶液 pH=4.00磷酸二氫鉀和磷酸氫二鈉標準緩沖溶液 pH=6.86 硼砂標準緩沖溶液 pH=9.18 三、實驗步驟1PHS-3C酸度計的標定(1)把選擇開關(guān)旋鈕調(diào)到pH檔;(2)調(diào)節(jié)溫度補償旋鈕,使旋鈕白線對準
28、溶液溫度值;(3)把斜率調(diào)節(jié)旋鈕順時針旋到底;(4)把用蒸餾水清洗過的電極插入pH=686標準緩沖溶液中;(5)調(diào)節(jié)定位調(diào)節(jié)旋鈕,使儀器顯示讀數(shù)與該緩沖溶液當時溫度下的pH值相一致;(6)用蒸餾水清洗電極,用濾紙吸干,再插入pH=400的標準緩沖溶液中,調(diào)節(jié)斜率旋鈕使儀器顯示讀數(shù)與該緩沖液當時溫度下的pH值一致,儀器完成標定。儀器標定后,不得再轉(zhuǎn)動定位調(diào)節(jié)旋鈕!否則應(yīng)重新進行標定工作。2pH玻璃電極響應(yīng)斜率的測定把選擇開關(guān)旋鈕調(diào)到mV檔,將電極 插入pH=400的標準緩沖溶液中,搖動燒杯、使溶液均勻,在顯示屏上讀出溶液的mV值,依次測定pH=686、pH=91 8標準緩沖溶液的mV值;3未知p
29、H試液的測定當被測溶液與標定溶液溫度相同時,用蒸餾水清洗電極,濾紙吸干,將電極插入未知試液中,搖動燒杯、使溶液均勻, 在顯示屏上讀出溶液的pH值;用蒸餾水清洗電極,濾紙吸干。四、實驗數(shù)據(jù)及其處理1pH玻璃電極響應(yīng)斜率的測定作EpH圖,求出直線斜率即為該玻璃電極的響應(yīng)斜率。若偏離59 mV/pH太多,則該電極不能使用。2記錄未知試液pH值。實驗8 自動電位滴定測定工業(yè)純堿總堿度一、實驗原理滴定分析重要條件是反應(yīng)能夠完全、定量進行,有99.9%的反應(yīng)物能轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物。反應(yīng)要迅速,副反應(yīng)少,有合適的確定終點的方法(指示劑)。常規(guī)滴定分析的缺點是有時無法找到合適的指示劑,有色和渾濁溶液的測定困難,滴定終
30、點判斷困難,非水溶液的測定困難。二、 電位滴定法能準確滴定帶有以上普通方法不能進行的樣品,可用于各類滴定反應(yīng)中,包括酸堿反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、絡(luò)合反應(yīng)和沉淀滴定。其原理是測量滴定過程中指示電極電位的變化來確定終點。在電位滴定法中,需要在待測溶液中插入兩個電極,一個為指示電極,一個為參比電極,這兩個電極同時浸入試液中就組成了一個原電池。在電位滴定中,通過測量電極電位的變化就可求得滴定終點。普通滴定法是利用指示劑顏色的突變,后者是利用電動勢的突變。三、電位滴定中如何選擇電極滴定方法指示電極參比電極 酸堿反應(yīng)PH玻璃電極甘汞電極氧化還原反應(yīng)鉑電極甘汞電極絡(luò)合滴定汞電極,銀電極甘汞電極沉淀滴定銀電極甘汞
31、電極四、 試劑與儀器ZD-4A自動電位滴定儀、結(jié)晶碳酸鈉、0.1000mol/L鹽酸標準溶液五、實驗步驟(一)儀器介紹(二)電極標定(pH滴定模式需要,常選用二點標定)1、將PH復(fù)合電極及溫度電極插入緩沖溶液6.86中,按“標定”鍵,當顯示的PH值讀數(shù)趨于穩(wěn)定后,按“F2(確認)”鍵,儀器顯示電極的百分斜率和E0值,至此一定標定結(jié)束。2、將電極用蒸餾水洗凈擦干凈后,插入PH=4.02或9.18的標準緩沖溶液中,重復(fù)上步操作,二點標定結(jié)束。(三)清洗(滴定前和滴定結(jié)束后)按“清洗”鍵(蒸餾水洗滌、滴定劑潤洗),設(shè)置清洗次數(shù)。(四)預(yù)滴定1、準確稱取0.5克(A組)、1.0克(B組)于100ml燒
32、杯中,溶解,定量轉(zhuǎn)移入100ml容量瓶中,用蒸餾水稀釋至刻度,搖勻。2、用移液管移取上液10ml于100ml燒杯中,加入60ml水, 在燒杯中放入一?!皵嚢枳印薄?、選擇“滴定”4、在滴定模式中,選擇“預(yù)滴定”模式5、選擇“PH”模式6、按“開始”鍵開始用0.1mol/l鹽酸標準溶液滴定7、記錄3個滴定終點的EP值和PH值(最多5個)8、選擇H+/V值最大的為終點平行測定2次,取平均值為滴定終點預(yù)滴定數(shù)據(jù)記錄V0PH0V1PH1V2PH2V3PH3H+/VV0PH0V1PH1V2PH2V3PH3滴定終點(五)預(yù)設(shè)終點滴定1、用移液管移取上液10ml于100ml燒杯中,加入60ml水, 在燒杯中
33、放入一?!皵嚢枳印?。2、選擇“滴定”3、在滴定模式中,選擇“預(yù)設(shè)終點滴定”模式4、選擇“PH”模式6、“斜率“、”電位“缺省設(shè)置7、設(shè)置:預(yù)設(shè)終點數(shù)“1“8、設(shè)置:第一終點“?“(預(yù)滴定確定的終點)9、設(shè)置:第一預(yù)控點 : 對大突躍的反應(yīng),預(yù)控點要設(shè)置到離終點電位遠一點的地方。(一般距離終點電位100mv以上,而對小突躍的反應(yīng),預(yù)控點可以設(shè)置到離終點近一點的地方,以加快速度。10、設(shè)置:延時時間 10S11 設(shè)置完畢,按“開始”鍵開始用0.1mol/l鹽酸標準溶液滴定12、滴定結(jié)束,記錄滴定體積13、平行測定三次,計算純堿中總堿度。第二次測定時,選擇“重復(fù)上次測定”即可預(yù)設(shè)終點第一預(yù)控點測定次
34、數(shù)123VHCL/ml總堿量/Na2CO3%總堿量/Na2CO3%平均值單次測定偏差相對平均偏差(六)人工滴定1、準確稱取0.5克(A組)、1.0克(B組)于100ml燒杯中,溶解,定量轉(zhuǎn)移入100ml容量瓶中,用蒸餾水稀釋至刻度,搖勻。2、用移液管移取上液10ml于250ml錐形瓶中,加甲基橙1滴,用0.1mol/l鹽酸標準溶液滴定至溶液由黃色變?yōu)槌壬礊榻K點。平行測定三份。計算純堿中總堿度。測定次數(shù)123VHCL/ml總堿量/Na2CO3%總堿量/Na2CO3%平均值單次測定偏差相對平均偏差六、思考題1、自動電位滴定法的適用范圍?2、本實驗中,自動電位滴定法與手動滴定法相比,精密度有何區(qū)別
35、,為什么?實驗9 烴類物質(zhì)的定性分析(氣相色譜法)一、實驗?zāi)康?1.了解氣相色譜儀的結(jié)構(gòu) 2.掌握氣相色譜儀的使用及操作 3.掌握氣相色譜儀的熱導(dǎo)檢測器的使用規(guī)則 4.了解氣相色譜儀的應(yīng)用及定性分析的注意事項二、實驗原理1.混合物的定性分析 色譜 定性分析的任務(wù)是確定色譜圖上各色譜峰代表何組分,根據(jù)各色譜峰的保留值進行色譜定性分析。在一定的色譜操作條件下,每種物質(zhì)都有一確定不變的保留值(如保留時間),故可作為定性的依據(jù),只要在相同色譜條件下,對已知純樣和待測試樣進行色譜分析,分別測量各組分峰的保留值,若某組分峰的保留值與已知純樣相同,則可認為二者是同一物質(zhì)。這種色譜定性分析方法要求色譜條件穩(wěn)定
36、,保留值測定準確。2.定量分析 確定了各個色譜峰代表的組分后,即可對其進行定量分析。色譜定量分析的依據(jù)足第i個待測組分的質(zhì)量與檢測器的響應(yīng)信號(峰面積A或峰高A)呈正比:式中Ai為其峰面積(cm2),hi為其峰高(cm),fi為絕對校正因子。 經(jīng)色譜分離后,混合物中各組分均產(chǎn)生可測量的色譜峰;則可按歸一化公式計算各組分的質(zhì)量分數(shù),設(shè)為fi,相對校正因子,則三、儀器和試劑 1儀器GC-14B 型氣相色譜儀(日本島津) ;熱導(dǎo)池檢測器;皂膜流量計;微量注射器。 2試劑 正己烷、環(huán)己烷、正庚烷均為AR;混合物試液。 四、色譜條件3 mm×2 m螺旋型不銹鋼柱;SE-30(弱極性固定相,液體
37、),101白色硅烷化擔體(80100目);液載比5%;Tc:; Ti=90; Td=90; 橋電流80 mA;載氣為N2(99.999%,壓力: KPa 五、實驗步驟 1開機打開載氣-檢查氣密性-開主機電源-開檢測器電源并確定(編碼為4)-開CBM102-開電腦-打印機2. 參數(shù)設(shè)定(主機鍵盤上)設(shè)定三個溫度(柱溫:按COL-INIT.TEMP-65 進樣口溫度:INJ-90 檢測器溫度:按SHIF T.DDET-T TCD-T-90-確認)-開加熱開關(guān)-按START-待三個溫度恒定-設(shè)定橋電流3. 電腦上出現(xiàn)準備就緒單次分析-樣品記錄(填好)-開始-待機-進樣(2-4微升)-按GC-STAR
38、T-按CBM102)-采集-看到譜圖(Y軸×10000)-停止-打印-后處理-調(diào)出該數(shù)據(jù)文件-報告文件 4混合物的分析 (1)混合物試液的分析 用微量注射器移取2.0 µL混合物試液進行分析,連續(xù)記錄各組分色譜峰的保留時間,并在色譜圖上相應(yīng)色譜峰處作出標記,以資鑒別。計算出各峰相應(yīng)的保留時間。 (2)正已烷、環(huán)己烷、正庚烷純樣保留時間的測定 分別用微量注射器移取上述純樣溶液各0.4 µL,依次進樣分析,分別測定出各色譜峰的保留時間tR,計算出各峰相應(yīng)的保留時間tR,。六、結(jié)果處理1 將混合物試液各組分色譜峰的調(diào)整保留時間與已知純樣進行對照,對各色譜峰所代表的組分作
39、出定性判斷。譜圖上第一個峰代表什么物質(zhì),第二個峰代表什么物質(zhì),第三個峰代表什么物質(zhì) 2用歸一化方法計算混合物試液中各組分的質(zhì)量分數(shù)。各組分的值fi,見下表。組分正己烷環(huán)己烷苯正庚烷fi,0.890.941.000.89 4實驗完畢,依次關(guān)閉熱導(dǎo)池橋電流,各加熱開關(guān),總機開關(guān),最后關(guān)閉載氣。并將各加熱開關(guān)旋鈕旋至最低檔處。 七、注意事項 1熱導(dǎo)池橋電流不能太高,否則會引起基線不穩(wěn)定,甚至容易燒壞熱敏元件。 2測定時,取樣要準確,進樣要迅速,并瞬間拔出注射器。注入試樣溶液時,試液中不應(yīng)有氣泡。 3測定時應(yīng)嚴格控制實驗條件恒定,實驗條件穩(wěn)定是實驗成功的關(guān)鍵。 八、思考題 1使用熱導(dǎo)池檢測器時,能否先
40、接通電源,再開啟載氣?為什么? 2如何選擇適當?shù)臉螂娏骱洼d氣種類以提高熱導(dǎo)池檢測器的靈敏度? 3進樣操作應(yīng)注意哪些事項?在一定的色譜操作條件下,進樣量的大小是否會影響色譜峰的保留時間和半峰寬度?實驗10 氣相色譜法測定正庚烷中雜質(zhì)正已烷含量 ( 內(nèi)標定量分析)一 實驗?zāi)康? 掌握內(nèi)標定量方法 2 了解色譜定量的常用幾種方法 3掌握混合物中物質(zhì)含量測定二 實驗原理 1. 內(nèi)標法是選擇一種被測樣品中不存在的純物質(zhì)作內(nèi)標物,定量地加入到已知質(zhì)量的樣品中,測定內(nèi)標物和樣品中被測組分的峰面積,引入質(zhì)量校正因子,就可計算樣品中待測組分的質(zhì)量百分數(shù)。在一定色譜條件下,注入檢測器的待測組分i的質(zhì)量mi與檢測器
41、對應(yīng)的響應(yīng)信號(如峰面積Ai或峰高hi)成正比。 2.內(nèi)標物條件 A 內(nèi)標物與試樣互溶且是試樣中不存在的純物質(zhì) B 內(nèi)標物和試樣組分峰能分開 C內(nèi)標峰盡量和被測峰靠近,內(nèi)標物的量也要接近被測組分含量,最好性能也相近。3 內(nèi)標法是常用的比較準確的定量方法,分析條件不必如外標法那樣嚴格,進樣量也不必嚴格控制,缺點是每次分析都要準確稱取樣品和內(nèi)標物的質(zhì)量,不適合快速分析。4 常用定量方法 A 面積歸一法(峰高歸一法) B 內(nèi)標法 C 內(nèi)標曲線法(不用校正因子) D 外標法-標準曲線法(不用校正因子) E 標準加入法三 儀器與試劑 1 儀器 GC-14B型氣相色譜儀(日本島津),熱導(dǎo)池檢測器,1ul注
42、射器 2 試劑 正已烷(AR), 環(huán)已烷(AR),正庚烷樣品四 氣相色譜條件 3 mm×2 m的螺旋型不銹鋼柱,SE-30固定液,白色101型硅烷化擔體,液載比5%,Ti=90, Tc=70 Td=90, 橋電流為80mA, 載氣N2(含量99.999% 壓力:100KPa ) 五 實驗步驟 1 調(diào)試好儀器 設(shè)置好參數(shù) 基線穩(wěn)定 定性(上節(jié)課已完成) 2 稱好干凈的小三角錐瓶的質(zhì)量,加入一定量純正已烷(記錄質(zhì)量)和環(huán)已烷(記錄質(zhì)量)混合均勻,并注入( ul) 至色譜儀,可得色譜圖,找出兩物質(zhì)的峰面積,求出相對質(zhì)量校正因子(fi/s )。 3 另取一個干凈的小三角錐瓶稱量,加入一定量正
43、庚烷樣品(記錄質(zhì)量),再加入一定量內(nèi)標物環(huán)已烷(記錄質(zhì)量)。環(huán)已烷的質(zhì)量應(yīng)與正庚烷樣品中正已烷的質(zhì)量相當?;旌暇鶆?,注入( ul)至色譜儀,可得色譜圖,找出兩物質(zhì)的峰面積,求出雜質(zhì)正已烷的百分含量。六 數(shù)據(jù)處理 1 根據(jù)實驗步驟2得出的數(shù)據(jù)求出 fi/s = mi/ms×As/Ai2正庚烷樣品中正已烷的百分含量的計算 根據(jù)實驗步驟3得出的數(shù)據(jù) W=m環(huán)/M樣×A正已烷/A環(huán)×fi/s ×100七 內(nèi)標法定量的注意事項1. 選好內(nèi)標物;2. 估算好內(nèi)標物的量,并準確稱好內(nèi)標物的質(zhì)量及樣品的質(zhì)量。實驗11 反相高效液相色譜法分離苯、甲苯一、實驗?zāi)康?
44、0; 1. 學(xué)習高效液相色譜的操作。 2. 了解反相液相色譜發(fā)分離非極性化合物的基本原理。 3. 掌握用反相色譜法分離芳香烴類化合物的方法。 二、方法原理 高效液相色譜法是一種重要的色譜分離技術(shù)。根據(jù)所用固定相和分離機理的不同,一般將高效液相色譜法分為分配色譜、吸附色譜、離子交換色譜和空間排斥色譜等。 在分配色譜中,組分在色譜柱上的保留程度取決于它們在固定相和流動相之間的分
45、配系數(shù)K: 組分在固定相中的濃度 K= 組分在流動相中的濃度 顯然,K值越大,組分在固定相上的保留時間越長固定相與流動相之間的極性差值也越大。因此,出現(xiàn)了流動相為非極性而固定相為極性物質(zhì)的正相色譜法和流動相為極性而固定相為非極性的反相色譜法。目前應(yīng)用最廣的固定相是通過化學(xué)反應(yīng)的方法將固定液鍵合到硅膠表面上,即所謂的鍵合固定相。若將正構(gòu)烷烴等非極性物質(zhì)(如nC18 烷)鍵合到硅膠基質(zhì)上,以極性溶劑(如甲醇和水)為流動相,則可分離非極性或弱極性的化合物。據(jù)此,采用反相液相色譜法可分離烷基苯類化合物。 三、儀器與試劑
46、0; L-20AT高效液相色譜儀、紫外(254nm)檢測器、色譜柱 C18柱(250毫米×4毫米)、注射器(10微升) 、流動相80%甲醇+20%水(使用前應(yīng)超聲波脫氣)、苯、甲苯、未知樣品 四、實驗步驟 1. 在老師的指導(dǎo)下開啟液相色譜儀,設(shè)定操作條件。 2. 待儀器穩(wěn)定后,分別用注射器進苯、甲苯各10微升,進樣的同時,要作好記錄保留時間和保留距離的準備。 3. 進未知樣10微升,記下各組分色譜峰的保留時間。 &
47、#160; 4. 以標準物的保留時間為基準,給未知樣品各組分定性。 5. 根據(jù)峰面積,估算未知樣品中相應(yīng)組分的含量。 五、問題討論 簡述高效液相色譜的應(yīng)用實驗12 熱重差熱聯(lián)用分析法研究CuS04·5H20的脫水過程一、實驗?zāi)康?1熟悉熱重和差熱分析法的基本原理。 2掌握熱重差熱聯(lián)用分析的實驗方法和數(shù)據(jù)處理方法。 3了解CuSO4·5H2O的脫水機理。二、方法原理 熱分析是一種非常重要的分析方法。它是在程序控制溫度下,測量物質(zhì)的物理性質(zhì)與溫度關(guān)系的一種技術(shù)。 熱分析主要用于研究物理變化(晶
48、型轉(zhuǎn)變、熔融、升華和吸附等)和化學(xué)變化(脫水、分解、氧化和還原等)。熱分析不僅提供熱力學(xué)參數(shù),而且還可以給出有一定參考價值的動力學(xué)數(shù)據(jù)。熱分析在固態(tài)科學(xué)的研究中被大量而廣泛地采用,諸如研究固相反應(yīng)、熱分解和相變以及測定相圖等。許多固體材料都有這樣或那樣的“熱活性”,因此熱分析是一種很重要的研究手段。 本實驗用TGDTA聯(lián)用技術(shù)來研究CuSO4·5H2O的脫水過程。 l熱重法(TG) 熱重法(thermogravimetry,TG)是在程序控溫下,測量物質(zhì)的質(zhì)量與溫度或時間的關(guān)系的方法,通常是測量試樣的質(zhì)量變化與溫度的關(guān)系。a.熱重曲線由熱重法記錄的重量變化對溫度的關(guān)系曲線稱熱重曲線(
49、TG曲線)。曲線的縱坐標為質(zhì)量,橫坐標為溫度(或時間)。例如固體的熱分解反應(yīng)為: A(固)B(固)+C(氣)其熱重曲線如圖l所示。圖l 固體熱分解反應(yīng)的典型熱重曲線圖中為起始溫度,即試樣質(zhì)量變化或標準物質(zhì)表觀質(zhì)量變化的起始溫度;Ti為起始溫度;為終止溫度,即試樣質(zhì)量或標準物質(zhì)的質(zhì)量不再變化的溫度;TiTf為反應(yīng)區(qū)間,即起始溫度與終止溫度的溫度間隔。TG曲線上質(zhì)量基本不變動的部分稱為平臺,如圖1中的ab和cd。從熱重曲線得到試樣組成、熱穩(wěn)定性、熱分解溫度、熱分解產(chǎn)物和熱分解動力學(xué)等有關(guān)數(shù)據(jù)。同時還獲得試樣質(zhì)量變化率與溫度或時間的關(guān)系曲線,即微商熱重曲線。 當溫度升至Ti才產(chǎn)生失重。失重量為W0-
50、W1,其失重率(百分分數(shù))為: 式中,W0為試樣重量,W1為失重后試樣的重量。反應(yīng)終點的溫度為Tf,在Tf形成穩(wěn)定相。若為多步失重,將會出現(xiàn)多個平臺。根據(jù)熱重曲線上各步失重量可以簡便地計算出各步的失重分數(shù),從而判斷試樣的熱分解機理和各步的分解產(chǎn)物。需要注意的是,如果一個試樣有多步反應(yīng),在計算各步失重率時,都是以W0,即試樣原始重量為基礎(chǔ)的。 從熱重曲線可看出熱穩(wěn)定性溫度區(qū)、反應(yīng)區(qū)、反應(yīng)所產(chǎn)生的中間體和最終產(chǎn)物。該曲線也適合于化學(xué)量的計算。 在熱重曲線中,水平部分表示重量是恒定的,曲線斜率發(fā)生變化的部分表示重量的變化,因此從熱重曲線可求算出微商熱重曲線。事實上新型的熱重分析儀都有計算機處理數(shù)據(jù),
51、通過計算機軟件,從TG曲線可得到微商熱重曲線。 微商熱重曲線(DTG曲線)表示重量隨時間的變化率(dWdt),它是溫度或時間 的函數(shù):dWdt = (T或t) DTG曲線的峰頂d2Wdt2=O,即失重速率的最大值。DTG曲線上峰的數(shù)目和TG曲線的臺階數(shù)相等,峰面積與失重量成正比。因此,可從DTG的峰面積算出失重量和百分率。 在熱重法中,DTG曲線比TG曲線更有用,因為它與DTA曲線類似,可在相同的溫度范圍內(nèi)進行對比和分析,從而得到有價值信息。 實際測定的TG和DTG曲線與實驗條件,如加熱速率、氣氛、試樣重量、試樣純度和試樣粒度等密切相關(guān)。最主要的是精確測定TG曲線偏離水平時的溫度即反應(yīng)開始的溫
52、度??傊琓G曲線的形狀和正確的解釋取決于恒定的實驗條件。 b. 熱重曲線的影響因素 為了獲得精確的實驗結(jié)果,分析各種因素對TG曲線的影響是很重要的。影響TG曲線的主要因素基本上包括:儀器因素浮力、試樣盤、揮發(fā)物的冷凝等;實驗條件升溫速率、氣氛等;試樣的影響試樣質(zhì)量、粒度等。 2差熱分析(DTA) 差熱分析(differential thermal analysis,DTA)是在程序控制溫度下,測量物質(zhì)和參比物的溫度差與溫度關(guān)系的一種方法。當試樣發(fā)生任何物理或化學(xué)變化時,所釋放或吸收的熱量使試樣溫度高于或低于參比物的溫度,從而相應(yīng)地在差熱曲線上可得到放熱或吸熱峰。差熱曲線(DTA曲線)是由差熱
53、分析得到的記錄曲線,曲線的橫坐標為溫度,縱坐標為試樣與參比物的溫度差(T),向上表示放熱,向下表示吸熱。差熱分析也可測定試樣的熱容變化,它在差熱曲線上反映出基線的偏離。a 差熱分析的基本原理圖2示出了差熱分析的原理圖。圖中兩對熱電偶反向聯(lián)結(jié),構(gòu)成差示熱電偶。S為試樣,R為參比物。在電表T處測得的為試樣溫度Ts;在電表T處測得的即為試樣溫度Ts和參比物溫度TR之差T。所謂參比物即一種熱容與試樣相近而在所研究的溫度范圍內(nèi)沒有相變的物質(zhì),通常使用的是Al2O3熔石英粉等。圖2 差熱分析原理圖 圖3 差熱曲線類型及其與熱分析曲線間的關(guān)系如果同時記錄Tt和Tt曲線,可以看出曲線的特征和兩種曲線相互之間的
54、關(guān)系,如圖3所示。在差熱分析過程中,試樣和參比物處丁相同受熱狀況。如果試樣在加熱(或冷卻)過程中沒有任何相變發(fā)生,則Ts =TR ,T=0, 這種情況下兩對熱電偶的熱電勢大小相等;由于反向聯(lián)結(jié),熱電勢互相抵消,差示熱電偶無熱電勢輸出,所以得到的差熱曲線是一條水平直線,常稱為基線。由于爐溫是等速升高的,所以,Tt曲線為一平滑直線,如圖3a所示。過程中當試樣有某種變化發(fā)生時,TsTR,差示熱電偶就會有電勢輸出,差熱曲線就會偏離基線,直至變化結(jié)束,差熱曲線重新回到基線。這樣,差熱曲線上就會形成峰。圖3b為有一吸熱反應(yīng)的過程。該過程的吸熱峰開始于1,結(jié)束于2。Tt和Tt曲線的關(guān)系,圖中已用虛線聯(lián)系起來。圖3c為有一放熱反應(yīng)的過程。有一放熱峰,Tt和Tt曲線的關(guān)系同樣用虛線聯(lián)系起來。 差熱曲線的溫度需要用已知相變點溫度的標準物質(zhì)來標定。 b影響差熱曲線的因素 影響差熱曲線的因素比較多,其中主要的有:儀器方面的因素。包括加熱爐的形狀和尺寸、坩堝大小、熱電偶位置等。實驗條件。升溫速率、氣氛等。試樣的影響。試樣用量、粒度等。 3.TGDTA聯(lián)用 熱重法不容易
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