儀器分析教案給學生

1、16P湖南工學院教案用紙課 程 教 案課程名稱： 儀器分析實驗 任課教師 歐麗娟，劉開建，張德春 所屬院部： 材料與化學工程學院 教學班級： 化工1201-04班 教學時間：2014 2015 學年第 二 學期湖 南 工 學 院實驗一 高效液相色譜法測定苯酚和苯一、實驗目的 1掌握高效液相色譜法測定苯酚和苯的方法；2了解流動相流速對色譜分離的影響。二、實驗原理 酚類屬于高毒物質(zhì)，主要污染源是煉油、木材防腐及某些工廠的工業(yè)廢水。人體攝入一定量酚類物質(zhì)后，會出現(xiàn)急性中毒，長期飲用被酚類污染的水可引起頭昏、貧血及神經(jīng)系統(tǒng)障礙。因此，酚類物質(zhì)被列為環(huán)境優(yōu)先控制的污染物。酚類化合物種類繁多，如甲酚、氯酚

2、、硝基酚、氨基酚等。由于取代基位置和取代基數(shù)目睥不同又分為對甲酚、間甲酚、鄰甲酚、2，4，6-三甲酚等，不同的酚地人體的毒害作用不同，容量法和分光光度法測得的是總酚含量，液相色譜將分離和測定結(jié)合成來，可對各種不同的酚類物質(zhì)進行定量測定。本實驗采用十八烷基硅烷鍵合相為固定相，甲醇-水溶液為流動相分離苯酚和苯混合物，因固定相的極性小于流動相的極性，此法稱為反相液液相色譜法。當兩組分在固定相和流動相中分配時，極性大的物質(zhì)在流動相中的溶解度較大，而極性小的物質(zhì)在流動相中的溶解度較小，組分的流出順序是極性大的化合物在前，極性小的化合物在后。三、儀器和試劑 主要儀器：高效液相色譜儀；2. 色譜柱：15 c

3、m 4.6 mm，KR100-C18，10 mm；3. 0.45 mm有機相濾膜；4. 1 mL注射器；5. 標準進進針頭。試劑：1 甲醇：色譜純；2. 超純水：使用前過濾；3. 苯酚、苯混合液：3 mL苯酚、4 mL苯溶于10 mL甲醇-水（85：15）中。四、實驗步驟 1. 開機按操作規(guī)程開機，并使儀器處于工作關(guān)態(tài)。色譜條件如下：流動相：甲醇-水（85：15，體積比）；流速：1.0 mL/min, 1.5 mL/min；檢測波長254 nm；柱溫30 ；進樣量20 mL。2. 試樣測定首先設定流速為1.0 mL/min，待基線穩(wěn)定后，進樣測定；然后把流速改為1.5mL/min，待基線穩(wěn)定后

4、，再次進樣測定。3. 關(guān)機實驗完畢后，清洗色譜柱，關(guān)機。五、數(shù)據(jù)處理 論g 根據(jù)不同流速下所得各組分的保留時間和半峰高寬計算塔板數(shù)和分離度。N = (tR/s)2 = 16(tR)2/W = 5.54(tR/W1/2)2其中：W峰寬；s曲線拐點處峰寬的一半，即峰高0.607處峰寬的一半；W1/2半峰高寬；tR保留時間。R = 2(tR2tR1)/(W1+W2)tR保留時間；W峰寬。一般說當R1時，兩峰有部分重疊；當R=1.0時，分離度可達98%；當R=1.5時，分離度可達99.7%。通常用R=1.5作為相鄰兩組分已完全分離的標志。R1.5稱為完全分離。六、思考題 1、若降低甲醇含量，保留時間t

5、R和分離度是否有改變？如何變化？2、根據(jù)實驗的色譜條件判斷各組分的流出順序。教學后記實驗二 氣相色譜法測定苯系物一、實驗目的 1了解氣相色譜的儀器組成、工作原理及數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析的基本操作。2面積歸一化法測定苯、甲苯和二甲苯混合物中各組分的含量。二、實驗原理 氣相色譜方法是利用試樣中各組份在氣相和固定液相間的分配系數(shù)不同將混合物分離、測定的儀器分析方法，特別適用于分析含量少的氣體和易揮發(fā)的液體。當汽化后的試樣被載氣帶入色譜柱中運行時，組份就在其中的兩相間進行反復多次分配，由于固定相對各組份的吸附或溶解能力不同，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，按流出順序離開

6、色譜柱進入檢測器，被檢測，在記錄器上繪制出各組份的色譜峰流出曲線。在色譜條件一定時，任何一種物質(zhì)都有確定的保留參數(shù)，如保留時間、保留體積及相對保留值等。因此，在相同的色譜操作條件下，通過比較已知純樣和未知物的保留參數(shù)或在固定相上的位置，即可確定未知物為何種物質(zhì)。測量峰高或峰面積，采用外標法、內(nèi)標法或歸一化法，可確定待測組分的質(zhì)量分數(shù)。三、儀器和試劑 1儀器設備1）天美GC-8A型氣相色譜儀，Chromato-Solution Light色譜工作站。2）進樣口: 毛細柱進樣口 (S/SL)。3）檢測器：TCD檢測器。4）色譜柱：PEG-6000/6201，42m。5）5ul微量注射器。2氣體：高

7、純N2 (99.999%)，載氣流速：30mL/min。3、藥品：苯、 甲苯 、二甲苯。四、實驗步驟 1檢查N2氣源的狀態(tài)及壓力，然后打開氣源，檢漏。2. 按下列條件設置參數(shù)：柱箱溫度：110； 進樣器溫度（或氣化室溫度）：120；檢測器TCD溫度：120。3. 開啟電腦中的工作站程序及色譜儀。15min后設置橋流：80mA。升溫結(jié)束，待基線平穩(wěn)后，即可進樣。4用微量注射器準確抽取0.5L溶液，注射入進樣口。注意不要將氣泡抽入針筒。進樣的同時，用鼠標點擊工作站上的“開始”綠色按鈕，待準備結(jié)束（1-2s），按下色譜工作站“CH1”按鈕，開始記錄圖譜，儲存并處理圖譜數(shù)據(jù)。 若想在設定的“采集時間”

8、前終止實驗，可用鼠標點擊工作站上的“停止”紅色按鈕。在相同的色譜條件下，分別測定苯、 甲苯 、二甲苯標準溶液及混合樣品。五、思考題 1、如何確定色譜圖上各主要峰的歸屬？2、如何確定各組分的含量？教學后記實驗三 火焰原子吸收光譜法測定水中鈣含量（4學時）一、實驗目的 1、了解原子吸收光譜儀的構(gòu)造及使用方法。2、了解火焰原子吸收分光光度法分析原理。3、掌握標準曲線法測定元素含量的分析技術(shù)。 二、實驗原理 原子吸收光譜法是基于氣態(tài)基態(tài)原子外層的電子對共振線的吸收。氣態(tài)的基態(tài)原子數(shù)與物質(zhì)的含量成正比。當式樣組成復雜，配制的標準溶液與式樣組成之間差別較大時，常采用標準法，本實驗就使用標準加入法，基本方法

9、是在五個容量瓶中加等量的待測式樣，分別加入不等量（倍增）的標準溶液，用適當溶劑稀釋至一定體積后，依次測出它們的吸光度。以加入標樣的質(zhì)量為橫坐標，相應的吸光度為縱坐標，繪制標準工作曲線，圖中橫坐標與標準曲線正常的交點與原點的距離X即為容量瓶所含待測元素的質(zhì)量，再通過計算求出式樣的含量。三、儀器和試劑 主要儀器：AA-6300C型原子吸收分光光度計，乙炔鋼瓶，空氣壓縮機、鈣空心陰極燈，容量瓶， 移液管。 試劑： 鈣標準溶液：2.0 4.0 6.0 8.0 10.0ug/ml，自來水樣 四、實驗步驟 1、鈣標準溶液的配制A、精確稱取1.400g標準品氧化鈣，用蒸餾水定容至1000mL，此溶液含鈣1.

10、000mg/mL。（貯備液）B、用吸管吸取10mL 1.000mg/mL鈣的貯備液于100ml容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度，此溶液含鈣0.1000mg/mL。C、用10ml吸管分別吸取2、4、6、8、10mL 0.1000mg/ml的鈣溶液于5個100ml容量瓶中，用蒸餾水稀釋到刻線，搖勻。此系列標準溶液分別含鈣2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 ug/mL。 2、自來水樣的制備用10ml吸管吸取自來水樣于100ml容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度。 3、參照AA-6300C火焰法操作規(guī)程完成鈣系列標準溶液吸光值的測定。 測量條件： 分析線：422.7nm 燈電流: 3mA 燃燒器

11、高度: 5mm 狹縫寬度: 0.4mm4、在相同測量條件下完成樣品自來水中鈣含量的測定。5、記錄測定值，換算成樣品濃度。6、實驗室衛(wèi)生整理，完成實驗報告。五、AA-6300C操作規(guī)程(火焰法)1、 開機 打開電源（穩(wěn)壓器），依次打開計算機電源，自動啟動完Windows（DOS）后，再打開儀器電源開關(guān)。2、 初始化 啟動WizAArd系統(tǒng)，選擇聯(lián)機。系統(tǒng)很快就會進入初始化，初始化成功“OK”（確定）。每次開機都必須經(jīng)過初始化才能控制儀器。3、尋峰3.1 初始化后出現(xiàn)元素燈選擇窗口，如需更改元素燈可以根據(jù)需要進行選擇。3.2 選擇元素燈后，系統(tǒng)將會彈出被調(diào)整元素燈參數(shù)對話框，根據(jù)需要進行相關(guān)的參數(shù)

12、設置。設置好參數(shù)后，下一步進行相應的元素燈尋峰。3.3 單擊“尋峰”按鈕對當前工作波長進行尋峰。當需要對當前元素的其他特征波長進行尋峰，可在“特征譜線”下拉框中選擇相應的波長。3.4 當需要查看儀器當前能量狀態(tài)或需要對能量進行調(diào)整時，可依次選擇主菜單的【應用】/【能量調(diào)試】，4、參數(shù)設置尋峰結(jié)束后，程序進入系統(tǒng)測試狀態(tài)，選擇系統(tǒng)菜單的“儀器”下的“燃燒器參數(shù)設 置”，對燃氣流量、燃燒器高度和位置進行設置。一般為1200-1800ml/min（燃氣流量）。調(diào)整位置使光斑正好切入燃燒器中縫上方6-8mm。4.1在進入測量之前，對待測樣品進行設置。單擊工具按鈕 即可打開樣品設置向?qū)А?.2對測量參數(shù)

13、進行設置。單擊工具按鈕 即可打開測量參數(shù)設置對話框。選擇計算方式為連續(xù)、積分時間為1-3秒、濾波系數(shù)0.6秒。5、測量 使用火焰法時，在進入測量前,請依次打開空壓機電源、乙炔鋼瓶閥門，使乙炔分表壓力在0.05-0.06Mpa.，并認真檢查氣路以及水封。當您確認無誤后，可單擊工具按鈕即可將火焰點燃。再單擊測量鍵進行測量。6、關(guān)機在關(guān)機前必須經(jīng)過火焰狀態(tài)下，先關(guān)閉乙炔鋼瓶閥門，待火焰熄滅后再關(guān)閉空壓機。退出AA系統(tǒng)、再關(guān)閉主機、最后關(guān)閉電源。六、實驗注意事項 1、AA-6300C型原子吸收分光光度計系精密貴重儀器，在未熟悉儀器的性能及操作方法之前，不得隨意撥動主機記錄器的各個開關(guān)和旋鈕。 2、儀器

14、在開機進行測量時必須嚴格按照操作規(guī)程的方法進行。 3、本實驗使用易燃氣體乙炔，故在實驗室嚴禁煙火，以免發(fā)生事故。 4、點燃火焰時，必須先開空氣，后開乙炔，熄滅火焰時，則應先關(guān)乙炔，后關(guān)空氣，防止回火，爆炸事故的發(fā)生。七、結(jié)果處理1、在坐標紙上畫出：鈣的校準曲線（注意空白值如何處理）。2、由校準曲線查出并計算未知樣品中鈣的含量。八、思考題 1、為什么燃助比和燃燒器高度的變化會明顯影響鈣的測量靈敏度？2、空白溶液的含義是什么？3、為什么原子吸收光譜儀的光源需要調(diào)制？教學后記實驗四 熒光分光光度法測定維生素B2的含量（4學時）一、實驗目的1、掌握標準曲線法定量分析維生素B2的基本原理。2、了解熒光分

15、光光度計的基本原理、結(jié)構(gòu)及性能，掌握其基本操作。二、實驗原理1、維生素B2（又叫核黃素，VB2）是橘黃色無臭的針狀結(jié)晶，其結(jié)構(gòu)式為： 維生素B2易溶于水而不溶于乙醚等有機溶劑，在中性或酸性溶液中穩(wěn)定，光照易分解，對熱穩(wěn)定。維生素B2溶液在430440 nm藍光的照射下，發(fā)出綠色熒光，熒光峰在535 nm。維生素B2在pH=67的溶液中熒光強度最大，在pH=11的堿性溶液中熒光消失，所以可以用熒光光度法測維生素B2的含量。維生素B2在堿性溶液中經(jīng)光線照射會發(fā)生分解而轉(zhuǎn)化為光黃素，光黃素的熒光比核黃素的熒光強的多，故測維生素B2的熒光時溶液要控制在酸性范圍內(nèi)，且在避光條件下進行。2、熒光分光光度計

16、 （1）常溫下，處于基態(tài)的分子吸收一定的紫外可見光的輻射能成為激發(fā)態(tài)分子，激發(fā)態(tài)分子通過無輻射躍遷至第一激發(fā)態(tài)的最低振動能級，再以輻射躍遷的形式回到基態(tài)，發(fā)出比吸收光波長長的光而產(chǎn)生熒光。在稀溶液中，熒光強度IF與物質(zhì)的濃度c有以下的關(guān)系： 當實驗條件一定時，熒光強度IF與熒光物質(zhì)的濃度成線性關(guān)系： 這是熒光光譜法定量分析的理論依據(jù)。（2）熒光分析法的特點A、與紫外-可見分光度法比較，熒光分析法具有更高的靈敏度。B、選擇性好。熒光法既能依據(jù)發(fā)射光譜，又能依據(jù)吸收光譜來鑒定物質(zhì)。C、所需試樣量少、操作方法簡便。（3）熒光分析儀器A、常用的熒光分析儀器由激發(fā)光源、單色器、液槽、檢測器和顯示記錄器五

17、部分構(gòu)成，如下圖所示： 光源單色器吸收池單色器檢測器B、熒光分析儀器與分光光度計比較主要差別有兩點：（a）熒光分析儀器采用垂直測量方式，以消除透射光的影響；（b）熒光分析儀器有兩個單色器，能夠獲得單色性較好的激發(fā)光并消除其它雜散光干擾。（c）熒光分光光度計工作原理：由光源氙弧燈發(fā)出的光通過切光器使其變成斷續(xù)之光以及激發(fā)光單色器變成單色光后，此光即為熒光物質(zhì)的激發(fā)光，被測的熒光物質(zhì)在激發(fā)光照射下所發(fā)出的熒光，經(jīng)過單色器變成單色熒光后照射于測樣品用的光電倍增管上，由其所發(fā)生的光電流經(jīng)過放大器放大輸至記錄儀，激發(fā)光單色器和熒光單色器的光柵均由電動機帶動的凸輪所控制，當測繪熒光發(fā)射光譜時，將激發(fā)光單色

18、器的光柵，固定在最適當?shù)募ぐl(fā)光波長處，而讓熒光單色器凸輪轉(zhuǎn)動，將各波長的熒光強度訊號輸出至記錄儀上，所記錄的光譜即發(fā)射光譜，簡稱熒光光譜。當測繪熒光激發(fā)光譜時，將熒光單色器的光柵固定在最適當?shù)臒晒獠ㄩL處，只讓激發(fā)光單色口的凸輪轉(zhuǎn)動，將各波長的激發(fā)光的強度訊號輸出至記錄儀，所記錄的光譜即激發(fā)光譜。當進行樣品溶液的定量分析時，將激發(fā)光單色器固定在所選擇的激發(fā)光波長處，將熒光單色器調(diào)節(jié)至所選擇的熒光波長處，由記錄儀得出的信號是樣品溶液的熒光強度。三、實驗儀器和試劑主要儀器：熒光分光光度計，1cm石英皿，25mL容量瓶，移液管試劑：維生素B2標準溶液：10.0g/mL，待測樣品溶液四、實驗步驟1、系列

19、標準溶液的制備取維生素B2標準溶液（10.0g/mL）0.50mL、1.00mL、1.50mL、2.00mL、2.50mL分別置于25mL的容量瓶中，各加入去離子水稀釋至刻度，搖勻。得濃度依次為0.20g/mL、0.40g/mL、0.60g/mL、0.80g/mL、1.00g/mL的一系列維生素B2標準溶液，待測。2、標準溶液及樣品的熒光測定將激發(fā)波長固定在最大激發(fā)波長，熒光發(fā)射波長固定在最大熒光發(fā)射波長處。測量上述系列標準維生素B2溶液的熒光發(fā)射強度。記錄數(shù)據(jù)，以溶液的熒光發(fā)射強度為縱坐標，標準溶液濃度為橫坐標，制作標準曲線。 在同樣條件下測定未知溶液的熒光強度，并由標準曲線確定未知試樣中維

20、生素B2的濃度，計算待測樣品溶液中的維生素B2的含量。五、實驗注意事項1、使用熒光分光光度計時，要按照儀器使用規(guī)定使用，不可隨意操作。2、使用石英比色皿時，要注意勿用手直接觸摸比色皿表面，因握住側(cè)棱。六、實驗數(shù)據(jù)記錄及處理1、在EXCEL上擬合系列標準溶液濃度與熒光發(fā)射強度的標準曲線圖。2、由校準曲線查出并計算待測樣品溶液中的維生素B2的含量。七、思考題 1、試解釋熒光光度法較吸收光度法靈敏度高的原因?2、維生素B2在pH67時熒光最強，本實驗為何在酸性溶液中測定？教學后記實驗五 紫外吸收光譜法測定苯酚含量（4學時）一、實驗目的 1、了解紫外可見分光光度計的結(jié)構(gòu)、性能及使用方法。2、熟悉定性、

21、定量測定的方法。二、實驗原理 紫外分光光度法，又稱紫外吸收光譜法，它是研究分子吸收200.0800.0nm波長范圍內(nèi)的吸收光譜。紫外吸收光譜主要產(chǎn)生于分子價電子在電子能級間的躍遷，是研究物質(zhì)電子光譜的分析方法。通過測定分子對紫外光的吸收，可以對大量的無機物和有機物進行定性和定量測定。苯酚已經(jīng)被列入有機污染物的黑名單。但在一些藥品、食品添加劑、消毒液等產(chǎn)品中均含有一定量的苯酚。如果其含量超標，就會產(chǎn)生很大的毒害作用。苯酚在紫外光區(qū)的最大吸收波長max=270nm。對苯酚溶液進行掃描時，在270nm處有較強的吸收峰。 定性分析時，可在相同的條件下，對標準樣品和未知樣品進行波長掃描，通過比較未知樣品

22、和標準樣品的光譜圖對未知樣進行鑒定。在沒有標準樣品的情況下，可根據(jù)標準譜圖或有關(guān)的電子光譜數(shù)據(jù)表進行比較。 定量分析是在270nm處測定不同濃度苯酚的標準樣品的吸光值，并繪制標準曲線。再在相同的條件下測定未知樣品的吸光度值，根據(jù)標準曲線可得出未知樣中苯酚的含量。三、儀器和試劑 主要儀器：紫外可見分光光度計，容量瓶（1000ml、250ml、50ml），移液管（5ml、10ml）試劑：苯酚（AR） + Q, 1 Z: # j- N 四、實驗步驟 于5支50ml的容量瓶中，用吸量管分別加入0.5 ml、2ml、5ml、10ml、20ml的10ug/ml苯酚標準溶液，用蒸餾水定容至刻度，搖勻。9 -

23、 v# A O V* w: E在標準系列溶液所測的紫外圖中找到最大吸收波長，并記錄最大吸收波長和每種溶液的吸光度。實驗完畢后，清洗，關(guān)機。五、數(shù)據(jù)處理1、苯酚的吸收曲線圖2、苯酚濃度的測定，在相同情況下，直接測定未知樣品的吸光度。3、根據(jù)回歸曲線方程計算出待測苯酚濃度。測得樣品的A，代人標準曲線方程計算得樣品濃度c=？ug/ml 六、思考題: X2 / Q/ l& : S- a2. - da6 L& s+ C0紫外可見分光光度法的定性、定量分析的依據(jù)是什么？9 教學后記實驗六 苯甲酸紅外吸收光譜的測繪（4學時）一、實驗目的 1、學習用紅外吸收光譜進行化合物的定性分析，2、掌握用壓片法制作固體試樣晶片的方法；3、熟悉紅外分光光度儀的工作原理及其使用方法。二、實驗原理 在化合物分子中，具有相同化學鍵的原子基團，其基本振動頻率吸收峰(簡稱基頻峰)基本上出現(xiàn)在同一頻率區(qū)域內(nèi)，例如，CH3(CH2)5CH3、CH3(CH2)4CN和CH3(CH2)5CH=CH2等分子中都有-CH3，-CH2-基團，它們的伸縮振動基頻峰與圖1 CH3(CH2)6CH3分子的紅外吸收光譜中-CH3，-CH2-基團的伸縮振動基頻峰都出現(xiàn)在同一頻率區(qū)域內(nèi)，即在3000cm-1波數(shù)附近，但又有所不同，這是因為同一類型原子基團，在不同化合物分子中所處的化學環(huán)境有所不同，使基頻峰頻率發(fā)生一定移動，例如