分析实验上.doc

实验一 连续变化分光光度法测定配合物组成及其稳定常数一、实验目的1.掌握连续变化分光光度法测定配合物组成及其稳定常数的基本原理及实验方法。2.熟悉一般分光光度计的使用。二、实验原理连续变化法是测定配合物组成及其稳定常数最常用的方法之一。即在金属离子和配合剂的摩尔数之和保持稳定，而连续改变它们之间的相对比率，根据所得的吸光度和这种相对比率关系曲线的极值确定配合物组成，并计算稳定常数。对反应，稳定常数为：当CM + CR = C0 (常数) 时，金属离子及配合剂的摩尔分数分别为： 和 而它们的和等于1，极值时配合剂和金属离子摩尔分数的比值，即为配合物的配位数（如图1）。 fM 摩尔分数 fR 图1 连续变化法示意图如果fM = fR，即为11型配合物；fR = 0.66，n = 2，即生成MR2 配合物。从图1看出，在实验测得最大吸光度A处，配合剂与金属离子的浓度比与配合物质中的配合比完全相同，此时，配合物有一定程度的离解，配合剂与金属离子在溶液中均不过量，延长线交点的吸光度A0为配合物完全不离解时应具有的吸光度，因此A可用以度量配合物实际浓度；而A0可作为配合物完全不离解时浓度的度量，即：= = 故配合物的解离度为： 由于=（1），M= ，R = n 。故配合物的稳定常数为：采用连续变化分光光度法测定配合物组成及其稳定常数，虽然比较简单，但一般只能得到近似的结果。三、仪器与试剂1仪器：WFJ7200 型可见分光光度计；1 cm比色皿；50 mL容量瓶12个；10 mL吸量管2支。2试剂：1.0010-3 molL-1铁标准溶液；1.0010-3 molL-1邻二氮菲标准溶液；10 % 盐酸羟胺水溶液；醋酸醋酸铵pH = 4缓冲液。四、实验步骤取12个50 mL容量瓶，分别加入1.0010-3 molL-1铁标准溶液0、1.0、2.0、2.5、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0 mL，再依次加入10 % 盐酸羟胺2 mL，再加入pH = 4缓冲液5 mL ，再加入1.0010-3 molL-1邻二氮菲标准溶液 10.0、9.0、8.0、7.5、7.0、6.0、5.0、4.0、3.0、2.0、1.0、0 mL，最后用水稀释至刻度摇匀，在510 nm处用1 cm比色皿测试每个溶液的吸光度。五、数据处理1以 fR 或 fM 作横坐标，吸光度作纵坐标作图，求出配合物的组成。2求出铁邻二氮菲配合物的稳定常数。六、思考题1为什么在溶液中要加入盐酸羟胺？用什么作参比溶液？2连续变化法测定配合物的稳定常数的适用范围是什么？实验二 铬和钴混合液分光光度法的同时测定一、实验目的 1通过实验加深对配位体场电子跃迁作用机制的理解。2掌握用解联立方程法同时测定混合物组成的原理及实验方法。3进一步熟悉分光光度计的使用。二、实验原理过渡金属离子与配位体（H2O也是其中一种）所形成的配合物，具有两种类型的吸收光谱。一种是电荷转移所引起，另一种是过渡金属离子所具有的d电子在受配位体的影响而发生变化了的d轨道上跃迁所致（见图2）。前者所需能量较大，常发生在紫外区；后者所需能量较小，常发生在可见光区。过渡金属水合离子所呈现的某种特征颜色，一般都是由配位体场d电子跃迁所致。图2 配位场对d轨道能量的影响配位体场吸收带的max决定于配位体场分裂能（E）的大小。吸收带的max与分裂能之间的关系满足式（2-1），即： E = h = hc / max （2-1）对于几何构型相同的几种配位体配合物，过渡金属离子所呈现的颜色与其d电子壳层中d电子的总数有密切的关系，Cr3+ 和 Co2+ 分别为 d3和 d7的过渡金属离子，其M(H2O)6n+ 型水合离子分别为紫色和桃红色，其吸收谱带部分重叠。欲以分光光度法测定Cr3+与Co2+混合液，可采用解联立方程法，其方法原理如下：设一体系中含有两吸光组分A和B。若A和B的吸收光谱部分重叠，则可根据吸光度的加和性质，在A和B的最大吸收波长1和2处测量总吸光度和。图3 相互重叠的A、B混合物的紫外吸收光谱则可由下列方程式求出A和B各组分的浓度： （2-2）式中，、分别代表组分A和B在1与2处的摩尔吸光系数。根据光吸收定律式，在吸收池厚度为1 cm的条件下， （2-3）配制一系列ni组分的标准溶液，在j处测量吸光度，并以相对于标准溶液的浓度作标准工作曲线，其斜率即为ni组分在特定波长j处的摩尔吸光系数。本实验中A和B分别代表Cr3+和Co2+。三、仪器与试剂1仪器：WFJ7200型可见分光光度计；1 cm比色皿；玻璃器皿一套。2试剂：0.350 molL-1 Co(NO3)2溶液；0.100 molL-1 Cr(NO3)3溶液。四、实验步骤1参照 WFJ7200型可见分光光度计的使用方法，开启仪器，预热备用。2绘制 Cr3+ 和Co2+ 水溶液的吸收光谱，确定波长1和2。分别移取0.100 molL-1 Cr(NO3) 3溶液和0.350 molL-1 Co(NO3) 2溶液各5.00 mL于2个25 mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。用1 cm玻璃吸收池，以蒸馏水为参比溶液，分别绘制其在400700 nm波长范围内的吸收光谱，并找出最大吸收峰的波长1和2。3作标准工作曲线，求、。取4个25 mL容量瓶，分别加入0.100 molL-1 Cr(NO3)3溶液2.50、5.00、7.50和10.0 mL，另取4个25 mL容量瓶，分别加入0.350 molL-1 Co(NO3)2溶液2.50、5.00、7.50和10.0 mL，皆用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。用1cm玻璃吸收池，以蒸馏水为参比，用WFJ7200型分光光度计，分别在波长1和2处测量上述8个溶液的吸光度。4试液的测定。移取5.00 mL试液于25 mL容量瓶中，用蒸馏水定容，摇匀。在同3的操作条件下，于波长1和2处测量试液的吸光度。五、数据处理1绘制Cr3+和Co2+水溶液的吸收光谱，确定1和2。2已知h = 6.62610-34 Js，c = 3.01010 cms-1。试根据式（2-1）和实验所得，求出Cr3+水合离子配位体场的分裂能（kJmol-1）。3据式（2-2），在1和2处，分别作Cr(NO3)3溶液及Co(NO3)2溶液的4条标准工作曲线，求得4条直线的斜率、。4通过式（2-2）计算未知液中各组分的浓度。六、思考题1影响过渡金属离子配位体场跃迁吸收带的主要因素是什么？2同时测定两组分混合液时，如何选择吸收波长？3欲同时测定三组份混合溶液中的各组分，拟采用解联立方程法，如何设计实验方案？实验三 苯甲酸离解常数的测定一、实验目的1测定苯甲酸在不同pH条件下的吸光度，求出苯甲酸的离解常数。2掌握紫外吸收光谱法测定弱酸离解常数的方法及在研究离子平衡中的应用。3学习并掌握紫外可见分光光度计的使用。二、实验原理利用分光光度法可以精确地测定弱酸或弱碱的离解常数。如果一个化合物其紫外吸收光谱随其溶液的pH值，即溶液中氢离子浓度不同而不同，则可以利用紫外吸收光谱测定其离解常数。设弱酸HB按下式离解： 它的离解常数 （3-1）式中、分别表示平衡时HB，H3O+和B-的活度，在稀溶液中可以用浓度c代替活度，因此 （3-2）等式两边取负对数，则上式可写成 （3-3）为了测定离解常数Ka，需要测出溶液的pH值及cHB与cB-的比值。pH值可以用加入缓冲液的方法加以控制或用pH计进行测量。平衡体系中cHB和cB-可以用分光光度法测定，但是HB和B-必须在紫外光区或可见光区有吸收，而且它们的吸收带应有明显的差别。为了通过测量溶液的吸光度求出 cHB和cB-，需要配制3个不同pH的HB溶液，即足够强的酸性溶液、足够强的碱性溶液和pH接近HB的pKa值的溶液，在一定波长下分别测量3个溶液的吸光度，在酸性溶液中由于同离子效应的影响，HB离解极少，测得的吸光度A可以看成是HB的吸光度AHB；在碱性溶液中HB几乎全部离解，测得的吸光度A可以看成是B-的吸光度AB-；而当溶液的pH在pKa附近时，HB与B-共存，平衡时其吸光度为（吸收液层厚度都为1 cm）： （3-4）式中分别为HB、B-的摩尔吸光系数；分别为平衡时HB、B-浓度。在酸性溶液中测得的吸光度为： （3-5） 在碱性溶液中测得的吸光度为： （3-6） 式中，co为HB的起始浓度，且 （3-7）将式（3-7）代入式（3-4）中可求得分别为： （3-8） （3-9）将式（3-8）与式（3-9）相除得： （3-10）将（3-10）中与分别用和代替，得： （3-11）将（3-11）式代入（3-3）式中，可得pKa的计算公式： （3-12）根据式（3-12），只需测定酸性溶液中HB的吸光度，碱性溶液中B-的吸光度以及溶液pH接近pKa时平衡混合物的吸光度，就可以计算出HB的离解常数pKa。三、仪器与试剂1仪器：TU-1901双光束紫外可见分光光度计；pH计；分析天平；1cm石英比色皿；25 mL、500 mL容量瓶；5 mL吸量管。2试剂（1）苯甲酸；0.05 mol L-1 H2SO4；0.1 molL-1 NaOH。（2） pH = 3.6缓冲液：将8 g NaAc3H2O溶于100 mL蒸镏水中，加134 mL 6 molL-1 HAc，用蒸镏水稀释至500 mL。（3） pH = 4.5缓冲液：将50 g NaAc3H2O溶于100 mL蒸馏水中，加85 mL 6 molL-1 HAc，用蒸馏水稀释至500 mL。四、实验步骤1配制苯甲酸溶液准确称取0.120 g苯甲酸，溶于蒸馏水中，然后移入500 mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度。各取5 mL上述苯甲酸溶液于4个25 mL容量瓶中，分别加入2.5 mL 0.05 mol L-1 H2SO4溶液，2.5 mL 0.1 molL-1 NaOH溶液，20 mL pH = 3.6的缓冲溶液和20 mL pH = 4.5的缓冲溶液，然后用蒸馏水稀释至刻度。2测定苯甲酸溶液的pH值用pH计分析测量4种苯甲酸溶液的pH值。3测定苯甲酸溶液的紫外吸收光谱分别以0.005 moLL-1 H2SO4、0.01 molL-1 NaOH和pH = 3.6、pH = 4.5 缓冲液作参比，用1 cm吸收池，测定上述4种苯甲酸溶液在波长250285 nm范围内的吸收光谱。五、数据处理1根据苯甲酸溶液的吸收光谱，选择一个测定波长，例如 = 272 nm，确定该波长下4种溶液的吸光度AHB，AB-，A（pH = 3.6）和A（pH = 4.5）。 2将溶液的pH值，吸光度值代入式（3-12）中，分别计算pH = 3.6和pH = 4.5条件下苯甲酸的离解常数，并计算平均值。六、思考题1将测得的苯甲酸离解常数与文献值对照，讨论产生误差的原因。2苯甲酸的离解常数是否与溶液的pH及溶液的温度有关？为什么？3若改变测定波长，对离解常数值有何影响？请另选一个波长计算离解常数验证之。实验四 荧光分光光度法测定维生素 B2一、实验目的 1了解 F 96 荧光分光光度计的性能及操作。2掌握荧光分析法的基本原理。3学习荧光分析法测定维生素 B2 的含量。二、实验原理 维生素 B2 是一种具有强烈荧光特性的化合物。其水溶液在 pH = 67 时荧光最强，其最大激发波长为 ex = 465 nm ，最大发射波长为 em = 520 nm。在低浓度时，ex = 465 nm 时在 520 nm 处测得的荧光强度与维生素 B2 成正比。即：IFKc采用校正曲线法可测定复合维生素片剂中维生素 B2 含量。当 pH 在11以上时，荧光猝灭。图 4 维生素 B2 的激发光谱（a）和荧光光谱（b）三、仪器与试剂 1仪器：F96 型荧光分光光度计；容量瓶；移液管。2试剂：1HAc 溶液；维生素 B2；复合维生素片剂。四、实验步骤1维生素 B2 标准溶液的配制称取 10.0 mg 维生素 B2，先溶解于少量 1HAc中，然后转移至 1 000 mL容量瓶中，用 1HAc稀释至刻度，摇匀，即配制成 10.0 g/mL的维生素 B2 标准溶液。溶液保存在棕色容量瓶中，置阴凉暗处。 2标准系列溶液的配制取 5个50 mL的容量瓶，分别加入 1.00、2.00、3.00、4.00 及 5.00 mL 维生素 B2 标准溶液，用水稀释至刻度，摇匀，待测。 3未知样品溶液的配制取复合维生素片剂适量，于100 mL小烧杯中，以 1HAc溶解，转移至 50 mL容量瓶中，以水稀释至刻度，待测。4将标准系列溶液及未知样品溶液，分别置于 F96 荧光分光光度计上，选择合适的激发波长和测定波长，测定其荧光强度，绘制工作曲线，查出未知样品中维生素 B2 的含量。五、数据处理1由记录仪记录所得荧光光谱图上查出标准系列不同浓度维生素 B2 相应的荧光强度，作工作曲线。2在荧光光谱图上查出未知样品的荧光强度，在工作曲线上查出对应浓度，进行换算后求出片剂中维生素 B2 的含量。六、注意事项1维生素B2的水溶液较稳定，但在强光作用下极不稳定，分解速度随温度的升高和pH的增高而加速，维生素B2在强酸或强碱溶液中分解，荧光消失。2在测量前，应仔细阅读仪器使用说明书，选择适宜的测量条件。在测定过程中，不可中途改变设置好的测定条件，如有改变，则应全部重做。3复合维生素片剂产地不同，维生素B2含量不同，因此配制样品溶液时应使其荧光强度位于标准曲线的中段。七、思考题1结合荧光产生的机理，说明为什么荧光物质的最大发射波长总是大于最大激发波长？2为什么测量荧光必须和激发光的方向成直角？3根据维生素 B2的结构特点，进一步说明能发生荧光的物质应具有什么样的分子结构？实验五 环境水中油污的测定 紫外光度法测定一、 实验目的1了解紫外吸收法测定石油类物质的原理。2了解水样预处理方法和环境监测过程。二、实验原理石油及其产品在紫外光区有特征吸收，带有苯环的芳香族化合物，主要吸收波长为250260 nm；带有共轭双键的化合物主要吸收波长为215230 nm。一般石油的两个吸收波长为225及254 nm。石油产品中，如燃料油、润滑油等的吸收峰与石油相近。因此，波长的选择应视实际而定，原油和重质油可选254 nm，而轻质油及炼油厂的油可选225 nm。 标准油采用15号机油或20号重柴油。若用塑桶采集或保存水样，会引起测定结果偏低。三、仪器与试剂1仪器：TU-1901双光束紫外可见分光光度计；1 cm石英比色皿；1 000 mL分液漏斗；50 mL比色管；G3型25 mL玻璃砂芯漏斗。2试剂（1）标准油储备溶液：准确称取15# 机油0.100 g溶于石油醚中，移入100 mL容量瓶内，稀释至标线，储于冰箱中。此溶液每毫升含1.00 mg油。（2）标准油使用溶液：临用前把上述标准油储备液用石油醚稀释10倍，此溶液每毫升含0.10 mg油。（3）无水硫酸钠（在300 下烘1 h，冷却后装瓶备用）；石油醚；1+1硫酸；氯化钠。（4）水样品：湖水、河水、生活污水、工业废水等。四、实验步骤1向7个50 mL比色皿中，分别加入0、2.00、4.00、8.00、12.00、20.00和25.00 mL标准油使用溶液，用石油醚稀释至标线。先用较高浓度标液在210250 nm下扫描吸收光谱，观察峰波长变化。然后在选定波长处，用1 cm石英比色皿，以石油醚为参比测定吸光度（A），减去空白的吸光度后（A），将测定数据填入表1。经空白校正后，绘制标准曲线。2将已测量体积（V, mL）的水样，仔细移入1 000 mL 分液漏斗中，加入1+1硫酸5 mL酸化。加入氯化钠，其量约为水量的2（m/V）。用20 mL石油醚（6090馏分）清洗采样瓶后，移入分液漏斗中。充分振摇3 min静置使之分层，将水层移入采样瓶内。3将石油醚萃取液通过内铺约5 mm厚度无水硫酸钠层的砂芯漏斗，滤入50 mL比色管内。表1 标准油系列实验（紫外）标准系列mL0.002.004.008.0012.0020.0025.00x,mg0.0000.2000.4000.8001.2002.0002.500AA0.000标准曲线A =x （线性相关系数r = ）4将水层移回分液漏斗内，再用20 mL石油醚重复萃取一次，同上操作。然后用10 mL石油醚洗涤漏斗，其洗涤液均收集于同一比色管内，并用石油醚稀释至标线。5在选定波长处，用1cm石英比色皿，以石油醚为参比，测量其吸光度（A），减去空白的吸光度后（A），由表1标准曲线计算相应的油含量（x，mg），由下式计算水样品中石油浓度c，并计算平行样品相对偏差（R.D.），填入表2。样品中油浓度 mg/L表2 水样中油测定结果（紫外）样品名称取样量V，mLAAx，mgc，mg/L cmg/LR.D.（）1#2#3#五、 思考题1分析平行样品中相对偏差（R.D），说明误差的主要来源？2如何绘制工作曲线？ 3NaCl、无水Na2SO4各起什么作用？4石油醚萃取处理水样有何优点？ 荧光光度法测定一、实验目的1学习和掌握荧光光度法测定石油类物质的基本原理和方法。2熟悉荧光分光光度计的结构及使用方法。二、实验原理在紫外光或波长较短的可见光照射后，一些物质会发射出比入射光波长更长的荧光，以测量荧光的强度和波长为基础的分析方法叫做荧光光度分析法。对同一物质而言，若alc0.05，即对很稀的溶液，荧光强度IF与该物质的浓度C有以下的关系IF2.3f Ioalc式中f为荧光过程的量子效率；Io为入射光强度；a为荧光分子的吸收系数；l为试液吸收光程。Io和l不变时IFKc式中K为常数。因此，在低浓度的情况下，荧光物质的荧光强度IF与浓度c呈线性关系。荧光分析实验首先选择滤光片（包括激发滤光片和荧光滤光片），基本原则是使测量获得最强荧光，且受背景影响最小。激发光谱是选择激发滤光片的依据，该滤光片的最大透射比与待测物质激发光谱的最大峰值波长相近。荧光物质的激发光谱是在荧光最强的波长处，改变激发光波长测量荧光强度的变化，用荧光强度对激发光波长作图所得的谱图。荧光光谱是选择荧光滤光片的主要依据。它是将激发光波长固定在最大激发波长处，然后扫描发射波长，测定不同发射波长处的荧光强度即得荧光（发射）光谱。本实验采用标准曲线法来测定石油类物质的含量。水体中石油类物质用二氯甲烷萃取后，其萃取液在紫外线照射下产生荧光。当水样中含油量很低时，荧光强度与石油量成正比。因此，可利用测量荧光强度来测定水样中微量油的含量。三、 仪器与试剂1仪器：LS55型荧光/发光/磷光光谱仪（PE公司）；25 mL比色管；250 mL分液漏斗。2试剂（1）二氯甲烷；硫酸奎宁；无水硫酸钠。（2）水样：湖水、河水、生活污水、废水等。（3）荧光标准溶液：称取0.0500 g硫酸奎宁，用0.5 molL-1硫酸溶液溶解后，移入500 mL容量瓶中并稀释至刻度。此溶液每毫升含0.1 mg硫酸奎宁；取上述溶液1.00 mL于250 mL容量瓶中，用0.5 molL-1硫酸溶液稀释至刻度。此溶液每毫升含0.400 g硫酸奎宁。（4）0.5 molL-1硫酸：取浓硫酸27.8 mL徐徐注入水中，并稀释至100 mL。（5）缓冲溶液（pH = 6.2）：称取柠檬酸13.89 g，磷酸氢二钠12.08 g，用水溶解并稀释至1 000 mL，摇匀备用。为了防止生长霉菌，可在溶液中加一些百里酚结晶或几毫克碘化汞。（6）标准油的制备：于每升待测定的水样加40 mL二氯甲烷萃取，分层后放出萃取液。合并各次萃取液于锥形瓶中，待足够量后，加入过量的无水硫酸钠脱水，然后过滤。滤液在60水浴上蒸除溶剂，并将余下油品移入称量瓶内，在60下烘至恒重。（7）标准油使用溶液：称取上述制得的标准油品0.0500 g用二氯甲烷溶解，并稀释至50 mL。此溶液每毫升含1.00 mg油。临用前，根据需要再用二氯甲烷稀释成所需浓度的标准油溶液（如0.100 mg/mL）四、 实验步骤1校准曲线（1）根据荧光仪各档的灵敏度，可配制适当浓度的硫酸奎宁标准溶液。参阅仪器的说明书，进行校准。（2）取标准油使用溶液0、1.00、2.00、3.00、4.00和5.00 mL于已盛有200 mL水的250 mL分液漏斗中，加入5 mL缓冲溶液，各加入20.0 mL二氯甲烷进行萃取，振摇2 min。静置分层后，将萃取液移入比色管中，以二氯甲烷稀释至刻度，选择激发波长（扫描获得或365 nm）和最大发射波长（扫描获得或绿色滤光片）测定荧光强度（IF），经空白校正后（IF），以荧光强度（IF）为纵坐标，油的毫克数（ x, mg ）为横坐标，绘制校准曲线（如表3）。表3 标准油系列实验（荧光）标准系列mL0.001.002.003.004.005.00x，mg0.000.1000.2000.3000.4000.500荧光强度IFIF0.000标准曲线IF = x + ( r = )2水样的测定取适量水样（V, mL）置250 mL 分液漏斗中，加水至200 mL ，用稀硫酸或氢氧化钠溶液调至中性。再加5 mL 缓冲溶液，摇匀。准确加入与绘制校准曲线相同体积的二氯甲烷进行萃取，以下操作与绘制校准曲线完全相同。由测得荧光强度经空白校正后，校准曲线计算相应的油量。并由下式计算水样中油浓度c，填入表4。 mg/L表4 水样中油测定结果（荧光）样品名称取样量V，mL 荧光强度c mg/Lcmg/LR.D()IFIF1#2#3#五、思考题1萃取液若产生乳化现象，如何解决？2分液漏斗活塞为何不能涂抹凡士林或润滑油？实验六 荧光光度法测定水中的痕量铝一、实验目的1学习荧光分光光度法的基本原理及定量分析的实验技术。2学会如何选择荧光的激发波长和荧光的测量波长。二、实验原理铝离子能与许多有机试剂形成能发荧光的配合物。在弱酸性介质中，铝离子与荧光镓试剂可形成11的荧光配合物，该溶液在352 nm或485 nm的紫外光或可见光照射下会产生峰值波长为576 nm的荧光（即激发峰波长为352 nm或485 nm，发射峰波长为576 nm），由此可建立铝的荧光测定方法。在7080 下加热20 min可使荧光强度达到最大。加热后在室温下放置060 min荧光强度变化不大。三、仪器与试剂1仪器：荧光分光光度计；电热恒温水浴；聚乙烯塑料瓶一套。2试剂（1） 0.02 %荧光镓水溶液；NaAc-HAc缓冲溶液（配成 Ac- = 4 molL-1，pH = 5.0）；5 % NH2OHHCl溶液；0.5 %邻菲罗林溶液。（2） 铝标准溶液：准确称取99.9 %铝丝0.5000 g，用浓盐酸溶解后定容至500 mL，控制酸度为0.1 molL-1。此溶液铝含量为1.000 mg/mL。使用时稀释。四、实验步骤1标准样品的配制在8个80 mL聚乙烯瓶中，分别加入0.50 g/mL的铝标准溶液0.00、0.40、0.80、1.20、1.60、2.00 mL，加水至总体积为25.00 mL，第7、8号瓶分别加入水样25.00 mL。然后分别加入0.3 mL缓冲溶液、0.2 mL5% NH2OHHCl溶液，摇匀，静置片刻。再加入0.50 mL 0.5%邻菲罗林溶液和0.20 mL 0.02%荧光镓水溶液，摇匀。置于7080 水浴中加热20 min，取出冷却至室温。2样品的测定在荧光分光光度计上，用352 nm 激发，在576 nm处测定各瓶溶液的荧光强度。五、数据处理1将各瓶标准溶液测得的荧光强度对标准溶液的浓度或体积作图，绘制标准（工作）曲线。2利用工作曲线查找出未知溶液的铝浓度，并表示成水中可溶性铝的含量，以g/L表示。六、思考题1荧光相对强度与哪些因素有关？为什么？2荧光分光光度计与紫外可见分光光度计有什么异同点？实验七 苯甲酸、液体石蜡红外吸收光谱的测定一、实验目的1了解傅立叶变换红外光谱仪的工作原理及仪器操作方法。2掌握红外光谱测定样品的制备方法并了解其优缺点。3初步学习红外光谱的解析，掌握红外吸收光谱分析的基本方法。二、实验原理红外吸收光谱是反映分子振动形式的光谱。当用一定频率的红外光照射某物质分子时，若红外光的频率与该物质分子中某些基团的振动频率相等，则该物质吸收这一波长红外光的辐射能量，使分子由振动基态跃迁到激发态。检测物质分子对不同波长红外光的吸收程度，就可以得到该物质的红外光谱。红外光谱可用于物质结构分析和定量测定。 要获得一张高质量的红外光谱图，除了仪器本身的因素外，尚需合适的样品制备方法。样品的制备在红外光谱图测试技术中占有重要的地位，如果样品处理方法不当，仪器的性能再好也得不到满意的红外光谱图。不同状态和性质的样品，需选择不同的制样方法。1气体试样气体试样一般都充入红外气槽内进行测定，它的两端粘合有能透过红外光的窗片。制样时，先用真空气泵将气槽抽空，再充入测试气体至合适压力，即可进行样品检测。2 液体样品液体样品一般是放在液体吸收池中，使其形成一定厚度的液膜，然后进行测定。对于一些吸收很强的液体，往往采用将其制成溶液的方法以降低其浓度来获得良好的测试效果。一些气体和固体样品也可以采用溶液的方式来进行测试。使用溶液法时，需特别仔细地选择所使用的溶剂。对溶剂的一般要求是：对测试样品的溶解度大；在使用范围内无吸收；具有一定的化学惰性，不与测试样品起反应；不腐蚀盐窗。3 固体试样固体的制样方法有多种，除溶液法外，常有糊状法、粉末法、压片法和薄膜法等。（1）溶液法：将固体样品配制成溶液，然后将溶液充入液体吸收池中进行检测。（2）糊状法：将样品粉末与糊剂一起研磨成糊状物，然后将糊状物涂在窗片上进行检测。常用的糊剂有液体石蜡、全氟煤油等。糊剂的折射率应与样品相近，本身的红外光谱要简单，不与样品发生反应。由于糊厚度难以掌握，糊状法常用于定性。（3）粉末法：将样品细粉悬浮在易挥发的液体中，将悬浮液转移到盐窗上，溶剂挥发后，样品在盐窗上形成均匀薄层，然后进行检测。粉末法的最大问题是粒子的散射问题，样品的大颗粒会使入射光发生反射。（4）压片法：将溴化钾与样品混合研磨，然后将磨细的混合粉末装入模具中，置于压片机上，加压，制成样品薄片进行检测。这是固体样品常用的制样方法。如果粉末研磨的不均匀，大的颗粒会反射入射光。这种杂乱无章的反射降低了样品光束到达检测器上的能量，影响检测结果。为降低散射现象，通常使粉末的颗粒直径小于入射光的波长，即要粉末研细至2 m以下。压制好的晶片要厚薄均匀、透明、无裂痕。（5）薄膜法：将固体样品制成薄膜来检测，它主要用于高分子化合物的检测，薄膜的制备主要有两种方法：一种是直接加热熔融样品，然后涂成或压制成膜。另一种是先把样品制成溶液，然后蒸干溶剂以形成薄膜。此法常因熔融试样时温度过高，使试样分解或因溶剂未除尽而干扰谱图。三、仪器和试剂1仪器：Nexus-870型傅立叶变换红外光谱仪；压片机（包括压模）；窗片池；玛瑙研钵；红外灯；镊子。2试剂：苯甲酸；液体石蜡；三氯甲烷；脱脂棉。以上试剂均为分析纯。四、实验步骤1打开主机、工作站和打印机的开关，预热10 min。打开红外软件，设置仪器参数。2制样及检测（1）固体样品的红外光谱测绘用吸附溶剂（三氯甲烷）的脱脂棉，将模具擦拭干净，自然晾干或放于红外灯下烘干备用。取10 mg左右的苯甲酸固体样品于玛瑙研钵内，然后加入约为样品质量100倍左右的溴化钾，在红外灯下混合研磨。研磨至颗粒直径小于2 m。将适量研磨好的样品装于干净的模具内，加压，维持5 min。放气卸压后，取出模具脱模，得一圆形样品片。将样品放于样品支架上。扫描背景后，将制好的样品放到红外光谱仪的样品池中，进行样品扫描。扫描完毕后，用溶剂清洗压模，干燥后放入干燥器内。（2）液体试样的红外光谱测绘用吸附溶剂（三氯甲烷）的脱脂棉将液体窗片擦拭干净，自然晾干或放于红外灯下烘干备用。液体石蜡是C9C22直链烷烃混合物（含部分支链烷烃），它的粘度较大，沸点较高。对于这种高沸点的液体，可在一片擦洗干净的窗片上滴一小滴，然后再压上另一片窗片。将其夹在样品支架上。这样制得的样品厚度称为“毛细厚度”。两个窗片之间不能有气泡，否则会产生干涉条纹。对于沸点较低的液体，可用注射器将样品注入到可拆卸的液体池中。扫描背景后，将制好的样品放到红外光谱仪的样品架上，进行扫描。扫描完毕后，用溶剂清洗窗片池。干燥后放入干燥器内。五、数据处理1计算机打印样品的红外吸收光谱图。2解析苯甲酸的红外光谱。找出：芳烃CH伸缩振动吸收峰；CO的伸缩振动吸收峰；芳环CC振动吸收峰。3解析液体石蜡的红外光谱。找出：CH伸缩振动吸收峰；CH变形振动吸收峰；CH平面摇摆吸收峰。六、注意事项1盐窗是溴化钾（KBr）或其它金属卤代盐晶体加工而成的，易潮解、易碎、较昂贵。操作时应尽量避免磕碰，装配吸收池紧固螺钉时用力尽量均匀，以免压裂或压碎窗片。2窗片在实验时一定要清洗干净。3清洗窗片所用的溶剂一般是四氯化碳、三氯甲烷等，有一定的毒性，操作时应在通风橱内进行。4研磨固体样品时应注意防潮，研磨者不要对着研钵直接呼气。5操作仪器时，应严格按照操作规程进行。七、思考题1化合物产生红外吸收的基本条件是什么？2红外吸收光谱图能够提供化合物的哪些信息？3在红外光谱的测试中，为什么采取KBr晶体做盐窗？4溶液法选择溶剂时应注意哪些问题？实验八 顺、反丁烯二酸的区分一、实验目的 1用红外光谱法区分丁烯二酸的两种几何异构体。2练习用KBr压片法制样。3进一步熟悉傅立叶变换红外光谱仪的操作。二、实验原理区分烯烃顺、反异构体，常常借助于1 000650 cm-1范围的C-H谱带。烷基型烯烃的顺式结构出现在730675 cm-1，反式结构出现在960 cm-1。当取代基变化时，顺式结构峰变化较大，反式结构峰基本不变，因此在确定异构体时非常有用。除上述谱带外，对于丁烯二酸，位于1 7101 580 cm-1范围的光谱也很特征。顺丁烯二酸和反丁烯二酸的区别，是分子中两个羧基相对于双键的几何排列不同，顺丁烯二酸分子结构对称性差，加之双键与羰基共轭，在1 600 cm-1出现很强的C=C谱带；反丁烯二酸分子结构对称性强，双键位于对称中心，其伸缩振动无红外活性，在光谱中观察不到吸收谱带。另外，顺丁烯二酸只能生成分子间氢键，羰基谱带位于1 705 cm-1，接近羰基C=O频率的正常值；而反丁烯二酸能生成分子内氢键，其羰基谱带移至1 680 cm-1。因此，利用这一区间的谱带可以很容易地将两种几何异构体区分开来。三、仪器与试剂1仪器：Nexus870型傅立叶变换红外光谱仪；压片机（包括压模）；玛瑙研钵；红外灯；镊子。2试剂：溴化钾粉末；顺丁烯二酸；反丁烯二酸。均为分析纯。四、实验步骤1打开主机、工作站和打印机的开关，预热10 min。打开红外软件，设置仪器参数。2将24 mg顺丁烯二酸放在玛瑙研钵内，然后加入200400 mg干燥的KBr粉末，在红外灯下混合研磨。研磨至颗粒直径小于2 m。将适量研磨好的样品装于干净的模具内，加压，维持5 min。放气卸压后，取出模具脱模，得一圆形样品片。将样品片放于样品支架上。3扫描背景后，将制好的样品放到红外光谱仪的样品池中，进行扫描。得顺丁烯二酸的红外吸收光谱图。4用上述同样方法制得反丁烯二酸的样品片，测得反丁烯二酸的红外吸收光谱图。5测试完毕后，用吸附溶剂（三氯甲烷）的脱脂棉擦洗压模，干燥后放入干燥器内。五、数据处理1根据实验所得的两张谱图，鉴别顺、反异构体。2查阅Sadtler谱图或从标准谱库中查出顺、反丁烯二酸的标准谱图，将实测谱与标准谱进行对照比较，标出每个特征吸收峰的波数，并确定其归属。六、注意事顶1研磨固体时应注意防潮，操作者不要对着研钵直接呼气。2制片时压缩时间为510 min，时间越长锭片越透明，但连续10 min以上就得不到这种效果了。3为使锭片受力均匀，在锭片模具内需将粉末弄平后再加压，否则锭片会产生白斑。4操作仪器时，应严格按照操作规程进行。七、思考题1用溴化钾压片法制样时，对试样的制片有何要求？2将样品的红外吸收光谱与从标准谱库上查得的红外吸收光谱进行对比。实验九 单纯化合物1H-NMR的结构鉴定一、实验目的1通过实验了解脉冲傅立叶变换NMR谱仪的基本原理与构造。2初步掌握获得 1H-NMR谱图的一般操作程序与技术，做出给定未知物的1H- NMR谱图。 3通过给定未知物的结构的推定，加深理解关于化学位移、偶合常数、一级谱、峰面积及其影响因素等NMR基本概念，并了解运用这些概念分析谱图，推定分子结构的一般过程。二、实验原理化学位移是NMR法直接获取的首要信息，同一种核其共振频率的差异归根为其周围电子环境的不同，即受屏蔽不同，这种差异被称为化学位移。影响化学位移的因素很多。化学位移与被测核本身的电子结构、成键电子的杂化轨道类型、价态、氧化数、配位数、几何构型直接有关。核外球形分布的电子云，如s电子，在外磁场中所感应出来的次级磁场的方向总与外磁场相反，因此对核产生抗磁屏蔽，导致化学位移偏小；非球型分布的电子云，如p电子、d电子则相反，表现为顺磁性，使偏大。邻近原子电负性越大，诱导效应越大，将强烈吸引电子，使核去屏蔽，值变大；近邻重原子的旋轨偶合产生屏蔽效应，值变小；近邻基团的共轭效应，如p-共轭与-共轭，有不同的屏蔽效应；分子中原子间的电子环电流产生磁各向异性效应。当分子内或分子间两核素空间位置相当接近时，范德华作用常使变大。化学位移还受到近邻强偶极基团所产生电场效应的影响，分子间或分子内氢键的影响，介质的影响，如溶剂分子的极性、磁性、酸碱性，配位能力等；也与体系的浓度、温度有关。若体系同时存在多个活性基团，因发生化学交换而影响峰位。当体系存在具有未成对电子的顺磁性物质时，不仅对化学位移而且对峰形有很大的影响。总之，分子中各种基团具有各自特定的化学位移范围，因此利用的大小可粗略判定谱峰所属的基团。由于受邻近核的核自旋磁场的影响，特定核的共振峰发生裂分，裂分的大小（偶合常数）与峰形是NMR法可直接获取的另一重要信息。它提供了分子内各基团的空间位置与相互连接的信息。不同化学键连接的核之间的偶合常数J的大小也有特定的范围。1H是I=1/2的核，丰度高，弛豫较快，在常规测量时，各峰面积正比于1H原子的个数。因此谱图中峰面积（积分值）便成为确定分子内各基团上被测核数相对比例和定量分析的依据。根据NMR谱图中化学位移值、偶合常数值，谱峰的裂分数、谱峰面积等实验数据，运用一级近似（n+1）规律，进行简单图谱解析，可找出各谱峰所对应的官能团及它们相互的连接，结合给定的已知条件可推出样品的分子结构式。三、仪器与试剂1仪器：脉冲傅立叶变换核磁共振（PFTNMR）谱仪；5 mm核磁共振样品管。2试剂：已知分子式的系列试样，比如：C3H8O，C4H8O，C4H8O2，C4H10O，C7H12O4，C8H10等；已知相对分子质量M = 72，且只含有碳、氢、氧3种元素系列化合物。四、实验步骤1启动仪器，使探头处于热平衡状态，装载工作程序待用（教师提前完成）。2锁场并调分辨率。以内锁方式观察标准样品中氘信号进行锁场。利用标样中乙醛的FID信号或醛基四重峰，仔细调节匀场线圈电流，根据此图形，调节好仪器分辨率。3设置测量参数及测量。设置的参数包括：（1）1H谱观测频率及其观测偏置；（2）1H谱谱宽为1015 ppm；（3）观测射频脉冲4590；（4）延迟时间约2 s；（5）累加次数8次；（6）采样数据点8 K；（7）脉冲序列类型，无辐照场单脉冲序列。4切换到外锁状态。更换欲测的试样：（1）选择某一已知分子式的试样，测出1H-NMR谱；（2）选择某一已知分子量的试样，测出1H-NMR谱。5作出谱图。利用所选用参数，对采集的FID信号作如下加工与处理：（1）数据的窗口处理；（2）作快速傅立叶变换（FFT）获得频谱图；（3）作相位调整；（4）记录峰位置及强度；（5）对谱峰作积分处理。记录相对积分值。五、注意事项上机操作时务必注意：1严格按操作规程，按步进行，本实验中不用的按钮不得任意乱动。2严禁将磁性物体带到强磁体附近，尤其是探头区。3样品管的插入与取出，务必小心谨慎，切忌折断或碰碎在探头中造成事故，样品管外壁应擦干净，用量规限定涡轮转子的高度，用以保持试样在磁体中心位置。4 仪器分辨率务必反复仔细调节好。六、数据处理1按表5记录实验数据并作整理。2讨论分析实验结果，推出化合物分子结构，写出实验体会。表5 1H-NMR谱测定结果峰序号 /ppm /Hz J/ppm J/Hz 峰积分高度/cm 相对数 七、思考题1为什么利用脉冲傅立叶方式可获得NMR谱图？它与连续波方式相比有何优点？2NMR波谱法与IR、UV光谱法相比较有何重要差异？为什么？3NMR谱仪有哪些主要部件，各自功能及它们之间的相互关系如何？4什么是内锁、外锁？什么是内标、外标？5如何获取一张正确的1H-NMR谱图？分析讨论你所作的谱图的优劣。6结合本实验讨论从中可获取哪些信息。分析你推定化合物结构的理由。实验十 乙酰丙酮互变异构现象的研究一、实验目的通过对互变异构体的核磁共振谱图的测定与分析，计算互变异构反应的平衡常数与自由焓，从而了解NMR还可用于研究分子动态平衡过程及获取有关热力学参数。二、实验原理NMR 可研究化学动态学问题。它不仅可以跟踪化学反应过程，还可研究平衡体系中的交换过程等。NMR是利用射频场来观测事物的，对于100 MHz工作的仪器，射频场的频率在108 Hz，人们将10-8 s及更长的时间的区间称为NMR时标。对于寿命为NMR时标的物种的转变过程用NMR来研究特别适宜，这样的过程包括许多平衡体系中的动态交换过程，比如同一分子存在的构象的转变、互变异构体间的转变、分子内转移、配体与配合物（或配离子）之间的交换等过程。在不同的实验条件下，如不同温度下，这些交换过程的NMR图谱（峰位、峰形、峰面积等）会有很大的差异。当交换核的共振信号表现为分立而又无加宽时，在NMR的时标上被认为是慢的化学交换过程。酮的烯醇化是常见的互变异构反应，1,3-二酮有如下互变异构反应：这是一个慢速反应过程，当利用化学位移差别较大的酮式亚甲基氢和烯醇式基烯基氢的峰面积A来定量时，可按下式计算烯醇式所占质量分数w及平衡常数K：由K推算互变异构反应的自由焓G：G= RT ln K互变异构体中酮式和