仪器分析实验.doc

实验一 分光光度法测定铁邻二氮菲络合物的组成一、 目的要求：1 掌握吸收光谱的绘制方法，加深理解Lamber-Beer吸收定律。2 学习选择分光光度分析的条件，掌握用摩尔法测定络合物组成的基本原理和实验方法。二、 基本原理 见分析化学（上册）三、 试剂和仪器铁标准溶液：准确称取4.822 g NH4Fe(SO4)2.12H2O于100 mL烧杯中，加入20 mL(1+1)盐酸及少量水溶解，移入1 L容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。此溶液含铁0.0100 mol/L，作为储备液。用时稀释成0.0010 mol/L的工作液。邻二氮菲溶液：准确称取0.495 5 g邻二氮菲于100 mL烧杯中，加少量水溶解后，移入250 mL 容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。此溶液浓度为0.0100 mol/L。用时稀释成0.0010 mol/L的工作液。1.0 mol/L醋酸钠溶液；10% 盐酸羟胺溶液（新鲜配制）。紫外可见分光光度计。四、 实验步骤（一） 绘制吸收曲线取两只25 mL容量瓶，向其中一只加入1.0 mL铁工作溶液(0.0010mol/L)。然后在两只容量瓶中分别加入1 mL 10%盐酸羟胺溶液、4 mL 0.0010 mol/L 邻二氮菲溶液及5 mL 1.0 mol/L 醋酸溶液，用水稀释至刻度，摇匀。在分光光度计上，用1 cm比色皿，以不含铁的溶液作为参比溶液，测量含铁溶液的吸收光度值。测定波长范围是460560 nm, 每隔10 nm测定一个数值。以波长为横坐标、吸光度A为纵坐标绘制吸收曲线。由吸收曲线确定最大吸收波长max为测定波长（二） 验证Lamber定律取0.5、1、2、3 cm的4个比色皿，分别盛入上述(一)中的溶液，以试剂空白作为参比溶液，在所选的测定波长下测定吸光度。以液层厚度为横坐标、吸光度为纵坐标作图，求出直线斜率和相关系数，并找出合适厚度的比色皿。（三） 用摩尔比法测定络合物组成取6只25 mL 容量瓶，各加入1.0 mL铁工作溶液（0.0010 mol/L）及1 mL 10% 盐酸羟胺溶液。然后分别加入邻二氮菲工作溶液（0.0010 mol/L）1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 、6.0 mL, 再各加入5 mL 1.0 mol/L 醋酸溶液，用水稀释至刻度，摇匀。另取6只25 mL 容量瓶，配制与上述溶液相应的试剂空白溶液，即各瓶中除不加铁标准溶液外，其余试剂的加入量及加入顺序同上述溶液。以R/M为横坐标、吸光度为纵坐标作图，由得到的两条直线外推交点来确定络合物的组成。五、 注意事项1 盐酸羟胺易氧化，不能久置。盐酸羟胺和邻二氮菲溶液要现用现配。2 测定络合物组成时应以不含铁并含等量邻二氮菲的溶液作为参比液。实验二 邻二氮菲分光光度法测定铁条件的研究及微量铁测定一、 实验目的1 通过本实验学会分光光度法测定条件的选择方法2 联系分光光度计的使用方法二、 实验原理应用分光光度法进行定量分析时，通常要经过称样、溶解、显色及测量等步骤，其中显色反应条件是影响测定灵敏度和准确度的主要因素。显色反应条件包括显色剂用量、溶液酸度、显色反应时间和温度、试剂加入顺序及干扰物质的影响等，均需一一加以研究，以便拟定出最佳分析方案，使测定既准确又快速。本实验通过对Fe（）-邻二氮菲显色反应条件的研究，初步了解拟定分光光度法测定条件的方法。邻二氮菲是测定微量铁的高灵敏性、高选择性试剂，邻二氮菲分光光度法是化工产品中微量铁测定的通用方法。在酸度为pH 29的溶液中，邻二氮菲和Fe2+生成橘红色配合物：该化合物的lgK稳 = 21.3（20），在510 nm 处有最大吸收，摩尔吸收系数510 = 1.1104 Lmol-1cm-1。三、 试剂和仪器100 g/mL铁标准溶液：准确称取0.8634 g NH4Fe(SO4)2.12H2O于100 mL烧杯中，加入20 mL盐酸 (6.0 mol/L)及少量水溶解，移入1L容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。作为储备液。用时稀释成10.0g/mL的工作液。1.0 mol/L pH 5.0 NaAc-HAc缓冲溶液：称取分析纯NaAc.3H2O 32 g，溶于适量水中，加入6 mol/L HAc 68 mL, 稀释至500 mL。1.0 mol/L HCl 溶液；0.4 mol/L NaOH 溶液；10% 盐酸羟胺溶液（新鲜配制）；0.12%邻二氮菲水溶液（新鲜配制）。紫外可见分光光度计，酸度计。四、 实验步骤（一） 测定条件的研究（1） 吸收曲线的绘制 吸取分别取铁工作液（0.0010 mol/L）3.0 mL于50 mL容量瓶中，加入1 mL的10% 盐酸羟胺溶液；振荡后，放置2 min。然后依次再加入5 mL缓冲溶液（pH 5.0）和2 mL的0.2%邻二氮菲水溶液，并摇匀，静置片刻，加水稀释至刻度。以蒸馏水为参比溶液，在波长440560 nm范围，用3 cm比色皿测定吸收曲线，从吸收曲线上确定测定的适宜波长。（2） 有色配合物的稳定性 用步骤1中所配制溶液，测定吸光度随时间的变化规律，找出有色配合物稳定的时间范围。在510 nm 波长下，用3 cm比色皿，以蒸馏水为参比溶液，每隔(3 min,30 min,1 h,1.5 h,2 h),测定一次吸光度值。以放置时间为横坐标、吸光度为纵坐标绘制A-t曲线，有曲线得出结论。（3） 显色剂用量影响 取7个50 mL容量瓶，用移液管准确移取10.0 g/mL 铁工作液 5.00 mL于各容量瓶中，加入10% 盐酸羟胺溶液1 mL，放置2 min后，加入缓冲溶液（pH 5.0）5 mL，然后准确加入0.12 %邻二氮菲水溶液 0.20、0.40、0.60、1.00、1.50、2.00和3.00 mL，用水稀释至刻度，摇匀。用3 cm比色皿，以蒸馏水为参比，在510 nm下，分别测定各溶液的吸光度。然后以加入邻二氮菲的毫升数为横坐标，各溶液的吸光度为纵坐标作图。从曲线上确定显色剂的最适宜加入量。（4） 溶液酸度的影响 吸取100 g/mL铁标准溶液10.0 mL于100 mL容量瓶中，加入 2 mol/LHCl溶液10.0 mL，10% 盐酸羟胺溶液 10.0 mL, 放置2 min后，加入0.12%邻二氮菲 20.0 mL，以水稀释至刻度，摇匀。 取7个50 mL容量瓶，用移液管分别吸取上述溶液5.00 mL于各容量瓶中，然后用吸量管分别向各容量瓶中依次加入0.40 mol/L NaOH溶液0.00、1.00、2.00、4.00、5.00、7.00及9.00 mL，以水稀释至刻度，摇匀，使各溶液的pH从2开始逐渐增加至12以上。用3 cm比色皿，以蒸馏水为参比，在510 nm下分别测定各溶液的吸光度，然后用酸度计测定各溶液的pH值。以溶液的pH值为横坐标，相应的吸光度为纵坐标，绘出A-pH曲线，并确定适宜的pH范围。（二） 样品中铁含量的测定 （1）标准曲线的绘制 取6个50 mL容量瓶，用吸量管分别吸取10.0 g/mL铁标准溶液0.00、1.00、2.00、3.00、4.00和5.00 mL于各个容量瓶中，各加入10% 盐酸羟胺溶液 1 mL，摇匀，静置2 min。再各加缓冲溶液5 mL，0.12%邻二氮菲溶液2 mL，用水稀释摇匀。以试剂空白为参比，用3 cm比色皿，在510 nm下分别测定各溶液的吸光度，以铁的浓度为横坐标，相应的吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。（2） 试液中铁含量的测定 准确吸取10.0 mL未知样品溶液于50 mL容量瓶中，以配制标准溶液同样的方法对未知溶液进行显色，并测定吸光度。根据吸光度曲线上查出的试液中的铁含量，并计算出原试液中的铁含量。五、 注意事项1 配制溶液时，盐酸羟胺和缓冲溶液的加入顺序不能颠倒，否则还原反应进行不完全。2 测定标准曲线时，通常按从稀到浓的顺序测定，以减少测量误差。3 要确保光路垂直通过样品池，否则将带来光程误差。六、 思考题1 本实验中盐酸羟胺、缓冲溶液各起什么作用？它们的加入顺序能否颠倒？2 为何选择max处进行定量分析测定？实验三 苯及其衍生物的紫外吸收光谱的测绘及溶剂对紫外吸收光谱的影响一、 实验目的（1） 了解不同助色团对苯的紫外吸收光谱的影响（2） 观察溶剂极性对丁酮、异亚丙基丙酮的吸收光谱以及pH对苯酚吸收光谱的影响。（3） 学习并掌握紫外可见分光光度计的使用方法二、 实验原理具有不饱和结构的有机化合物，特别是芳香族化合物，在近紫外区(200400 nm)有特征吸收，为鉴定有机化合物提供了有用的信息。方法是比较未知物与纯的已知物在相同条件（溶剂、浓度、pH值、温度等）下绘制的吸收光谱，或将绘制的未知物的吸收光谱与标准谱图（如sadtler紫外光谱图）相比较，如果两者一致，说明至少它们的生色团和分子母核是相同的。苯在230270 nm 之间出现的有精细结构的B带是其特征吸收峰，中心在254 nm附近，其最大吸收峰常随苯环上取代基的不同而发生位移。三、 试剂和仪器苯；乙醇；环己烷；氯仿；丁酮；异亚丙基丙酮；正己烷；0.1 mol/L HCl, 0.1 mol/L NaOH；苯的环己烷溶液（1+250）；甲烷的环己烷溶液（1+250）；苯酚的环己烷溶液（0.3 mg/mL）；苯甲酸的环己烷溶液（0.8 mg/mL）；苯胺的环己烷溶液（1+3000）；苯酚的水溶液(0.4 mg/mL)；异亚丙基丙酮，分别用水、氯仿、正己烷配成浓度为0.4 mg/mL的溶液。紫外可见分光光度计；10 mL具塞比色管3支；5 mL具塞比色管10支；吸量管6支；0.1 mL吸量管2支。四、实验步骤（一） 苯及其一取代物的吸收光谱的测绘（1）在石英吸收池中，加入两滴苯，加盖，用手心温热吸收池下方片刻，在紫外分光光度计上，相对石英吸收池，从220300 nm进行波张扫描，得到吸收光谱。（2） 在5支5 mL具塞比色管中，分别加入苯、甲苯、苯酚、苯甲酸、苯胺的环己烷溶液0.50 mL, 用环己烷稀释至刻度，摇匀。在带盖的石英吸收池中，相对环己烷，从220320 nm进行波长扫描，得到吸收光谱。 观察各吸收光谱的图形，找出其max，并算出各取代基使苯的max红移了多少。（二） 溶剂性质对紫外吸收光谱的影响 （1）溶剂极性对n跃迁的影响 在3支5mL具塞比色管中，各加入0.02mL丁酮，分别用水、乙醇、氯仿稀释至刻度，摇匀。用石英吸收池，相对各自的溶剂，从220350nm进行波长扫描，得出吸收光谱。比较它们的max的变化，并解释之。（2）溶剂极性对*跃迁的影响 在在3支10 mL具塞比色管中，依次加入0.20 mL 分别用水、氯仿、正己烷配制的异亚丙基丙酮溶液，并分别用水、氯仿、正己烷稀释至刻度，摇匀。用石英吸收池，相对各自的溶剂，从200300 nm 进行波长扫描，得出吸收光谱。比较吸收光谱max的变化，并解释之。（3） 溶液的酸碱性对苯酚吸收光谱的影响 在2支5 mL具塞比色管中，各加入苯酚的水溶液0.50 mL，分别用0.1 mol/L HCl、0.1 mol/L NaOH溶液稀释至刻度，摇匀。用石英吸收池，相对水，从220350 nm 进行波长扫描，得到吸收光谱。比较吸收光谱的max的变化，并解释之。实验四 红外光谱分析定性鉴定未知物一、 实验目的1. 了解红外光谱分析的基本原理2. 掌握红外光谱分析的制样技术3. 掌握红外分光光度仪的操作方法4. 学习解析红外光谱谱图二、 基本原理所有的分子都是以化学键相连接的原子组成的。原子与原子之间的键长与键角不是固定不变的，整个分子一直在不停的振动着，当分子接受红外光(通常指波长2.550 m之间的光)的能量且此能量与振动能级一致时，便引起分子振动的共振。振动的频率不仅依赖于键本身的性质，如C-H键或C-O键，而且也受整个分子和它所处的环境的影响。显然，只有一定频率的红外光才能被吸收。这样，当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的红外光，相应于这些吸收区域的透过光自然要减弱。因此，按波数或者波长记录透过样品的红外光的强度（百分透过率），并将波数（或波长）对百分透过率作图，即得红外光谱图。因为在不同的有机化合物中，相同的基团差不多在同一光谱区吸收，所以这种吸收光谱对鉴定有机化合物显得特别有用。许多红外光谱专著或手册中列有各种化合物“特征红外吸收频率表”。因此，根据未知物的红外吸收光谱图，再结合元素分析和有机化学知识，参照特征频率表，就可对未知物的结构做出初步的判断。三、 试剂和仪器固体样品：香草醛；液体样品：乙酸乙酯；清洗剂：丙酮；红外分光光度仪；压片机；可折式液体样品池；红外灯；玛瑙研钵四、 实验步骤（一） 样品的制备1. 固体样品的制备： 溴化钾压片法：将12 mg样品与大约200 mg溴化钾置于玛瑙研钵中，混匀研细。用不锈钢刮刀将研好的粉末约150 mg转移到钢制压模中，将压模放在压片机上，接真空系统抽真空35 min, 以除去混在粉末中的空气和湿气。然后加压至1471 Pa，保持3 min以上，制成透明的溴化钾薄片。将样品的溴化钾压片放在特制的压片支架上，并将此支架插入红外分光光度仪的样品光路中，即可进行测量。需要指出的是，由于溴化钾易于吸水，吸水后会在3500 cm-1处出现水的吸收峰，与有机化合物中的羟基峰相重叠，进行图谱解析时要加以注意。石蜡油研糊法：将固体样品13 mg与一滴石蜡油一起研磨约2min，在红外灯下干燥，然后用不锈钢刮刀将此糊状物转移到卤化盐片上，涂匀后压上另一盐片，装入样品架下面板，位置调整适当后，插入上面板，将样品架的对角用螺丝旋紧固定，即可测试。薄膜法：把少许样品放在盐窗上，用红外灯或电吹风来加热样品，待其熔化后涂成薄膜或夹在两盐片间制成膜后即可测定。对于某些聚合物，则可以把它们放在两块具有抛光面的金属块间加热，样品熔融后立即用油压机加压，冷却后揭下薄膜直接测定。对于大对数聚合物，一般先把它们溶于挥发性溶剂中，然后将溶液滴在盐板上或将溶液倾入盛有汞的小烧杯中，待溶剂挥发后即可成膜，在红外灯下进一步除去残余溶剂，即可对薄膜进行测试。常用的溶剂有苯、丙酮甲乙酮、N、N-二甲基甲酰胺等。2. 液体和溶液样品的制备：液膜法：对沸点较高且不易挥发的液体样品，用可折式池进行测定。即在一NaCl窗片上，用尖端拉得很细的滴管滴上12滴纯液体样品（不得含水）压上另一块窗片，使之形成一层薄的液膜，液膜的厚度可借助于池架上的紧固螺丝做微笑调节。将池子插入仪器样品光路中，即可进行测定。溶液法：对于一些吸收很强的液体，当用调节厚度的方法仍然得不到满意的光谱图时，往往制成溶液。某些固体样品因多晶现象引起图谱差异，用溶液法即可克服此缺点。常用的溶剂为CCl4和CS2。一般溶液的浓度在1%左右，为了克服溶剂的干扰，在参比光路中放置一个和样品槽配对的充有纯溶剂的液槽，由于两光路中有相同量的溶剂，从而扣除了溶剂所产生的吸收。3. 气体样品：气体样品是用气体样品槽进行测定的。它是由直径为40 mm、长为50 mm或100 mm的玻璃筒，两端用环氧树脂黏上红外透光窗片（KBr或NaCl材料）构成的。槽身焊有两个带活塞的支管以便灌注样品，吸收峰的强度可以通过调整气槽内样品的压力来达到。（二） 样品检测（三） 红外谱图解析对所得红外谱图进行解析：先从特征频率区入手，找出化合物所含主要官能团；指纹区分析，进一步找出官能团存在的依据；对指纹区谱带位置、强度和形状仔细分析，确定化合物可能的结构；最后与标准图对照。五、 注意事项1. 红外光谱仪属精密仪器，价格昂贵，须在教师指导下操作。2. 液体样品池的窗片系NaCl晶体所制。NaCl晶体易吸潮且性脆易碎，因此须在红外灯下拆装和清洗，且应戴上乳胶手套或指套，以防手汗污染窗片。拆装时必须轻拿轻放，旋紧螺丝时必须按对角线的次序进行，且不应拧的太紧。3. 测试完毕，应及时清洗样品池。清洗的方法是：一只手戴上乳胶手套或者指套拿窗片，另一只手持镊子，用脱脂棉蘸取无水CS2或CHCl3，在红外灯下轻轻擦液体样品处。如此反复进行35次（CS2极易挥发，以致会造成窗片突然降温结水，使窗片发毛，所以清洗必须在红外灯下进行）六、 思考题1. 红外振动频率有哪些类型？2. 怎样计算有机化合物的不饱和度？3. 已知C-H、C-C、CC键的力常数分别为46、812和1220,利用虎克定律计算这些键的伸缩振动频率范围。实验五 红外光谱法定性鉴定化合物的分子结构一、 目的要求1、 掌握红外光谱分析的制样技术及红外光谱仪的基本操作。2、 通过寻找分子的特征吸收峰，定性鉴定出化合物的分子结构二、 基本原理1、 红外吸收光谱的范围表 红外吸收光谱的吸收范围区域/m/cm-1能级跃迁类型近红外区0.752.5131584000O-H、N-H及C-H键的倍频吸收中红外区2.5254000400分子中原子振动和分子转动远红外区25100040010分子转动、骨架振动2、 产生红外吸收光谱的必要条件：红外光谱是由于分子的振动或转动能级变化而产生的。但是并非所有的振动或转动跃迁都会产生红外吸收光谱，只有那些在振动或转动跃迁时能引起偶极矩净变化的分子，才能产生红外吸收光谱。3、 红外光谱的最大特点是具有特征性，这种特征性与各种类型化学键的振动特征相联系。不同分子中同一类型的基团的振动频率是非常相近的，都在一较窄的频率区间出现吸收谱带，这种吸收谱带的频率称为基团频率。红外吸收谱带的波数位置，波峰的数目机器强度，反应了分子结构上的特点，因此可以用来鉴定化合物的分子结构。红外光谱对气体、液体、固体样品都可以测定，具有用量少、分析速度快、不破坏试样等特点，使红外光谱法称为现代分析化学和结构化学不可缺少的工具。三、 仪器和试剂干燥的KBr粉末（研细至2m粒度）；固体样品：香草醛。液体样品：乙酸乙酯。清洗剂：丙酮。Fourier变换红外光谱仪四、 实验步骤（一） 样品的处理采用KBr压片法制备固体样品；采用液膜法制备液体样品（二） 样品的测试五、 注意事项1. 处理样品时，一定在红外灯下进行，防止KBr和样品受潮。2. 固体压片时，禁止禁止压片机的手柄朝一个方向用力，一面损坏压片机。3. 固定液体池架时，螺丝固定要对角线方向均匀用力，否则盐片容易破裂。4. 由于仪器灵敏度高，所以在打开样品池放样品时，动作一定要快，且不可对着样品池说话或呼吸，防止呼出的二氧化碳和水蒸气干扰测定。六、 思考题1. 对所做样品的红外光谱归属35个特征吸收峰，并推断出化合物的分子结构。2. Fourier变换红外光谱仪主要有哪几部分组成？其核心部分是什么？3. Fourier变换红外光谱仪的主要优点有哪些？实验六 分子荧光法测定水杨酸和乙酰水杨酸一、 目的要求1. 学习荧光分析法进行多组分含量的测定，掌握用荧光法测定药物中水杨酸和乙酰水杨酸的方法。2. 进一步掌握荧光光度计的操作方法。二、 基本原理乙酰水杨酸通常称为阿司匹林（ASA），其水解能生成水杨酸（SA），而在阿司匹林中，都或多或少存在着水杨酸。由于二者都有苯环，也有一定的荧光效率，所以可在以三氯甲烷为溶剂的条件下用荧光法测定。由于二者的激发波长和荧光波长均不相同，可利用此特点，在其各自得激发波长和荧光波长下分别测定它们。加少许醋酸可以增加二者的荧光强度。为了消除药片之间的差异，可取510片药片一起研磨成粉末，然后取一定量有代表性的粉末样品（相当于一片的量）进行分析。三、 试剂与仪器乙酰水杨酸贮备 400 g/mL：称取0.4000 g乙酰水杨酸溶于1%（体积分数）醋酸氯仿溶液中，用1% 醋酸氯仿溶液定容于1000 mL容量瓶中。 水杨酸贮备液750 g/mL：称取0.750 g水杨酸溶于1%醋酸氯仿溶液中并用其定容与1000 mL容量瓶中。 1%（体积分数）醋酸氯仿。 荧光光度计; 石英皿。四、 实验步骤（一） 绘制激发光谱和荧光光谱将乙酰水杨酸和水杨酸贮备液分别稀释100倍（可每次稀释10倍，分两次完成）。用该溶液分别绘制ASA和SA的激发光谱和荧光光谱曲线，并分别确定它们的最大激发波长和最大发射波长。（二） 制作标准曲线1. 乙酰水杨酸标准曲线：在5只50 mL容量瓶中，用吸量管分别加入4.00 g/mL ASA溶液2.00、4.00、6.00、8.00、10.00 mL，用1%醋酸氯溶液稀释至刻度，摇匀。在选定的激发波长和发射波长下分别测量它们的荧光强度。2. 水杨酸标准曲线：在5只50 mL量瓶中，用吸量管分别加入7.50 g/mL SA溶液2.00、4.00、6.00、8.00、10.00 mL，用1%醋酸氯仿溶液稀释至刻度，摇匀。在选定的激发波长和发射波长下分别测量它们的荧光强度。3. 样品中乙酰水杨酸和水杨酸的测定：将5片阿司匹林药片称量后研磨成粉末，准确称取400.0 mg粉末，用1%醋酸氯仿溶液溶解，全部转移至100 mL容量瓶中，用1%醋酸氯仿溶液稀释至刻度。迅速通过定量滤纸干过滤，用该过滤液在与标准溶液同样条件下测量SA的荧光强度。将上述滤液稀释1000倍（分三次稀释来完成），在与标准溶液同样条件下测量ASA的荧光强度。五数据测量1. 从绘制的ASA和SA激发光谱和荧光光谱曲线上，确定它们的最大激发波长和最大发射波长。2. 分别绘制ASA和SA标准曲线，并从标准曲线上确定试样溶液中ASA和SA 的浓度，并计算每片阿司匹林药片中ASA和SA的含量（mg）,并将ASA测定值与说明书上的值比较，确定阿司匹林药片质量是否合格。六、注意事项阿司匹林药片溶解后，必须在1 h内完成测定，否则ASA的含量将降低。七思考题1. 标准曲线是直线吗？若不是，从何处开始弯曲? 并解释原因。2. 从ASA和SA的激发光谱和发射光谱曲线，解释本实验方法可在同一溶液中分别测定这两种组分的原因。3. 溶液环境的哪些因素影响荧光发射。4. 试讨论乙酰基对荧光光谱的影响。实验七 原子吸收分光光度法测定自来水中的镁一、 目的要求1. 掌握原子吸收分光光度法定量测定镁含量的基本原理。2. 了解各种实验条件对测定结果的影响。3. 了解原子吸收分光光度计的基本结构及使用方法。二、 基本原理原子吸收的测量仪器是原子吸收分光光度计，在其测量过程中，影响吸收信号的因素很多，如火焰的种类、观测高度、进样系统的溶液提升率及雾化效率、空心阴极灯的位置及等电流的大小等。为了获得较高的灵敏度和准 确的实验结果，应通过实验来选择最佳测定条件。本实验通过一系列条件实验，来确定自来水中镁的最佳测定条件，其测量波长选在285.12 mm。三、 试剂和仪器镁标准溶液：准确称取高纯金属镁1.000 g于100 mL烧杯中，以少量的（1+1）盐酸将其溶解，移入1 L容量瓶中，用1%盐酸稀释至刻度，摇匀。此溶液每毫升含没1.000 mg，作为储备溶液。用时稀释为10 g/mL的工作溶液。25% SrCl2溶液;（1+1）盐酸溶液; 原子吸收分光光度计。镁空心阴极灯。四、 实验步骤（一） 空心阴极灯电流对吸光度的影响移取镁工作溶液（10 g/mL）3.0 mL于50 mL容量瓶中，加入1 mL（1+1）盐酸，用水稀释至刻度，摇匀。点亮镁空心阴极灯，调节等电流分别为1、2、3、4 mL，预热15 min后，测量上述溶液在不同等电流下的吸光度值。观察等电流对吸光度的影响，选择合适的灯电流值。（二） 溶液提升率及雾化效率的测定量取10 mL蒸馏水进行喷雾测定，同时记录时间，测量单位时间内溶液的提升量（mL/min），并通过单位时间内溶液的提升量与废液排放量之差测定雾化效率，单位是mL/min。（三） 燃气与助燃气比例对吸光度的影响调节空气与乙炔气体的流量，分别得到燃助比不同的三种类型火焰：中性火焰、富燃火焰和贫燃火焰、喷入步骤（一）中的镁溶液，测定三种火焰状态下的吸光度值，从实验结果及镁元素的性质来选择合适的燃助比。（四） 火焰观察高度对吸光度的影响调节火焰燃烧器的位置，使观察高度分别为6、8、10、12、13、14、15、20 mm，测量步骤（一）中镁溶液的吸光度。观察不同的观察区对吸光度的影响，并确定合适的观察高度。（五） 自来水中镁含量的测定1. 标准曲线法：取6只50 mL容量瓶，各加入1 mL（1+1）盐酸溶液和5 mL 25% SrCl2溶液，再分别加入镁工作溶液（10 g/mL）0.0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5mL，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。分别测定各溶液的吸光度值，以吸光度对镁的浓度作图。取适量自来水样于50 mL容量瓶中，加入1 mL（1+1）盐酸和5 mL 25 % SrCl2溶液，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。测定溶液的吸光度值，并在标准曲线上求得水样中镁的含量。2. 标准加入法：取4只50 mL容量瓶，各加入适量自来水样及1 mL（1+1）盐酸和5 mL25% SrCl2溶液，然后依次加入镁工作溶液（10 g/mL）0.0、0.5、1.0、1.5 mL，用水稀释至刻度，摇匀。分别测定各溶液的吸光度值，以吸光度对镁的浓度作图。用直线外推法求得水样中镁的含量，并与标准曲线法的结果对照。五、 思考题1. 影响元素原子吸收信号的因素有哪些？如何提高原子吸收法的测定灵敏度？2. 为了得到准确的实验结果，应在试剂、仪器条件、操作步骤上主要哪些问题？3. 试比较标准曲线法和标准加入法的优劣。实验八 离子选择性电极的使用 (pH值和自来水中微量氟的测定) 氟是人体必需微量元素，如果人体内缺氟会引起龋齿和骨质疏松，氟量过高又会造成斑釉齿，甚至氟中毒。成人的适宜氟摄入量为1.54.0 mgd-1 。人体中氟的主要来源是饮用水中氟含量具有重要意义。一、 实验目的1. 理解F-选择性电极测定水中微量氟的原理和方法。2. 了解总离子强度调节缓冲剂的作用和意义。3. 掌握标准曲线法和标准加入法德实验技术和数据处理的方法。二、 实验原理用氟离子选择电极测定测定F-离子浓度的方法与测定pH值的方法相似。当氟电极插入溶液时，其敏感膜对F- 离子产生响应，在膜和溶液间产生一定的膜电位： 膜=K-在一定条件下膜电位膜与F-离子活度的对数呈直线关系。以氟电极为指示电极，饱和甘汞电极为参比电极与待测溶液组成原电池。电池的电动势E在一定条件下于F-离子的活度的对数呈直线关系：由于离子选择电极测量的是溶液中离子活度，而通常定量分析需要测量的是离子浓度，所以在测定的过程中必须保持试液的离子强度不变。当溶液的离子强度不变时，离子的活度系数为一定值，则上述方程可表示为：因此，为了测定F-离子的浓度，常在标准溶液与试样溶液中同时加入相等的足够量的惰性电解质作总离子强度调节缓冲溶液，使它们的总离子强度相同。当F-离子浓度在110-6molL-1范围内，氟电极电位与F-离子浓度负对数pF呈直线关系，可以用标准曲线法或标准加入法进行测定。测定F-时最适宜的pH 范围为5.06.0。在酸性溶液中，易形成HF或HF2-而影响F-的平衡浓度，在碱性溶液中，易引起单晶膜中La3+的水解，形成La（OH）3 ，影响电极对F-的响应，所以，测定中必须严格控制溶液的pH值。加入总离子强度调节缓冲剂既可以控制一定的离子强度，也起到了调节一定的酸度和掩蔽干扰离子的作用。三、 仪器和试剂酸度计；氟离子选择性电极，甘汞电极；电磁搅拌器；50mL容量瓶6个；100mL容量瓶1个；50mL塑料烧杯6个；100mL塑料烧杯1个；5mL吸量管；25mL和50m移液管各一个。0.100 molL-1氟标准溶液：准确称取120干燥2小时并冷却的分析纯NaF 4.199g，将它溶于去离子水，转入1000mL容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，放入聚乙烯瓶中。 TISAB（总离子强度调节缓冲剂）：于1000mL烧杯中，加入500mL去离子水和57mL冰醋酸、58g NaCl 和12g柠檬酸钠搅拌至溶解。将烧杯放入冷水浴中，缓缓加入6 molL-1NaOH溶液（约需125mL）直至pH在5.05.5 之间，冷却后用pH计检查其pH值，然后转入1000mL容量瓶中，用去离子水稀释至刻度。四、 实验步骤1. 准备工作将氟电极和甘汞电极分别与pH酸度计联接，开启仪器开关，选择“mV”档，预热10min。取去离子水50mL于烧杯中，放入搅拌磁子，插入电极，搅拌清洗电极至空白电位为300mV左右。若空白电位达不到300mV以上，应更换去离子水，继续清洗，直至读书大于300mV。2. 标准曲线法（1） 吸取5mL0.100 molL-1氟标准溶液于50mL 容量瓶中，加入5mLTISAB溶液，用去离子水稀释至刻度，混匀。此溶液为10-2 molL-1氟标准溶液。用逐级稀释法配成浓度为10-3 、10-4、10-5及10-6 molL-1 F-离子溶液的标准系列。逐级稀释时，只需加入4.5mL TISAB溶液。（2） 将标准系列溶液由低浓度到高浓度依次转入干燥的塑料烧杯中，插入氟电极和甘汞电极，开启电磁搅拌器搅拌，待电位值稳定后，记录电位值。更换待测液时，必须将磁子和电极洗净并吸干。（3） 以测得的电位值E为纵坐标，pF为横坐标，绘制标准曲线。（4） 吸取自来水样25mL于50mL容量瓶中，加入5mLTISAB溶液，用去离子水稀释至刻度，摇匀。在与绘制标准曲线相同的条件下测定电位。从标准曲线上查出对应的pF值，再计算自来水中氟含量，分别以molL-1 和mgL-1表示。3. 标准加入法 标准加入法是先测定试液的E1，然后将一定量溶液加入此试剂中，在测其E2。根据下式计算氟含量：Cx=式中c为增加的F-离子浓度，c=；S为电极响应斜率，即标准曲线的斜率，S又叫差级（浓度改变10倍引起的E值变化）。在理论上，S=,25时，S=59.1mV/pF。实际测定值于理论值常用出入，因此最好进行测定，以免引起误差。测定的最简单的方法是借稀释一倍的方法以测得实际响应斜率。即测出E2后的溶液，用水稀释一倍，然后再测定E3，则电极在试液中的实际响应斜率为： S= =测定步骤如下：（1） 准确吸取50mL自来水样于100mL容量瓶中，加入10mL TISAB溶液，用去离子水稀释至刻度，摇匀，吸取50mL于塑料烧杯中，测定E1。（2）在上述试液中准确加入0.5mL浓度约为10-3 molL-1的氟标准溶液，混匀，继续测定E2。（3）在测定过E2的试液中，加入5mL TISAB溶液及45mL去离子水，摇匀，测定E3。 根据测定结果，计算自来水中氟含量，并于标准曲线法测得结果相比较。五、 注意事项1.氟电极在使用前，宜在去离子水中浸泡数小时或过夜，或在10-3 molL-1NaF溶液中浸泡1小时，在用去离子水洗到空白电位为300mV左右。 2.电极的敏感膜应保持清洁和完好，切勿沾污或受机械损伤。如沾有油污，用脱脂棉依次以酒精、丙酮轻拭，再用去离子水洗净。 3.测定时应按溶液从稀到浓的顺序进行，测定浓溶液之后，应立即用去离子水将电极清洗至空白电位值。电极也不宜在浓溶液中长时间浸泡，以免影响检出下限。 4.电极使用后，应将它清洗至空白电位，暂时不用可浸泡在水中，长时间不用时，应擦干后保存。实验九 单扫描示波极谱法测定锌中微量的铅一、目的要求1.了解单扫描示波极谱的基本原理和实验方法。2.掌握示波极谱仪的操作方法。二、基本原理单扫描示波极谱与一般极谱原理相似，要获得该i-E曲线，必须满足下述三个条件：（一）滴汞电极面积必须恒定示波极谱法提高了施加极化电压的速度，若电极面积改变，则电流将同时随电压和电极面积而变化，就不可能得到稳定而重视的i-E曲线。因此，在示波极谱法中必须用面积固定的电极。对于滴汞电极，它的面积随时间而变化，其面积与时间的关系为： A=0.85m2/3t2/3则滴汞面积随时间的变化率为： 0.85m2/3t-1/3由上式知，t越大，电极面积变化率越小，到滴汞周期的后期，电极面积可以视为不变。（二）极化电极电位必须是时间的线性函数 示波极谱法的特点是极化电极的电位是时间的线性函数： E = Ei ut 式中：Ei起始电位（V）；u电位变化速率或扫描速度（V/s）。 虽然加在电极上的外加电压是时间的线性函数，但极化电位不一定是时间的线性函数，其原因是电极电位与极谱电解电流有关。当电极上有反应发生时，电解池中有电流流过，此时极化电解电位为： E = Ei ut (i ic) R式中：i法拉第电流（A）； ic充电电流（A）； R线路中的总电阻（）式中(i ic)R值愈大，E的非线性就愈显著。(三) 充电电流应尽可能消除 滴汞电极上的充电电流为： 充电电流与电极面积和极化电压的变化速率有关。在示波极谱中电压扫描速率大，充电电流较大。解决了上述三个问题，就可以在一滴汞上获得稳定的具有峰形的i-E曲线。当测定条件，如扫描电压速率、电极面积及溶液离子强度一定时，峰电流ip与北侧离子浓度c成正比。三、仪器和试剂Pb2+标准溶液：准确称取金属铅（99.99 ）0.5000 g于250 mL烧杯中。加HNO3 (1+1) 2030 ml,盖上表面皿，待激烈反应停止后，加热溶解完全，冷却后，用水定容为500 mL其浓度为含铅1.000 mg/mL，用水稀释为100 g/mL。醋酸（1mol/L）醋酸钠（1 mol/L）缓冲溶液；盐酸（浓）；抗坏血酸；动物胶（0.5%）；试剂汞（99.999%）。 JP303型极谱分析仪;饱和甘汞电极；滴汞电极；铂电极。四、实验步骤（一）制作工作曲线 在一列25 mL容量瓶中，分别加入Pb2+标准溶液，使其定容后含Pb2+浓度依次为0、1.0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0 g/mL。再分别加入醋酸醋酸钠缓冲溶液5 mL，抗坏血酸0.2 g和动物胶0.1 mL，稀释至刻度，摇匀分别于JP303型极谱分析仪上测定各测试液的峰电流ip值（峰高电流倍率），制作工作曲线。（二）测定和仪器操作简要步骤1. 将甘汞电极、Pt电极和滴汞电极导线夹按仪器使用说明书夹好，将电极从电解杯中取出（电极间阻值很大），插上电源，打开仪器电源开关，然后将电极再插入被测定溶液电解杯中，预热15 min。2. 在预热过程中调整滴汞电极周期，升高贮汞瓶到适当高度，使震荡周期与汞滴周期一致。若不一致，可在听到有震动声时用手敲击一下滴汞电极迫使滴汞震落，再观察滴汞周期与敲击周期是否一致，重复操作，直到一致。3. 测定：根据JP-303型极谱仪的操作步骤，设置合适参数进行检测。观察Pb2+的扫描波形，记录下峰电流和峰电位值。（三）试样的测定 准确称取锌粉样品2.000 g于100 mL烧杯中，以少量水润湿，加入10 mL左右浓盐酸，盖上表面皿，待剧烈反应停止后，加热溶解。若有少量不溶物，可滴加浓硝酸使其溶解，然后加热赶尽硝酸，转移入50 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。 移取已溶解的试样10.00 mL于25 mL容量瓶中，按步骤（二）进行测定，读取峰电值ip（以峰高h表示），直接从工作曲线上查出试液中Pb2+的浓度再采用标准加入法求出锌粉中Pb的含量，于测定试液中加入0.50 mL含Pb2+ 100 g/mL的标准溶液，再测定峰电流ip（以峰高H表示），按公式1013计算试液中Pb2+的浓度c。锌粉样品中铅的含量可由公式ip = Kc求出： Pb = 2.5 10-4 100式中：W样品称样质量（g）。（四）一次微分波的测量 分别测定上述各溶液的导数波（ipE曲线），并用同样的方法计算出Zn中Pb的含量。比较两次分析的结果，求出相对误差。五、注意事项 1.开启和关闭仪器电源前，一定要先将电极从溶液中出取出，以防止滴汞电极被启动瞬间的高电压击毁。 2.若扫描波形重现性不好，原因是滴汞周期不同步，应加以调整。 3.测量时三支电极应置于电解池中部，不能于电解池壁接触，以免影响的重复性。 4.使用滴汞电极测量时应正确设置扫描参数，使仪器扫描周期小于汞滴的自由滴落周期，以便震动器同步滴汞。六、思考题1.利用示波极谱进行定量分析的依据是什么？2.示波极谱法于经典极谱法不同的地方有哪些？根据其特点加以说明。3.为什么在开机和关机前一定要先将电极从溶液中取出？实验十 循环伏安法判断电极过程一、目的要求 1. 掌握用循环伏安法判断电极过程的可逆性。 2. 学会使用电化学工作站中循环伏安法的测定方法。二、基本原理 对于可逆体系，氧化峰峰电流与还原峰峰电流之比接近1，而氧化峰峰电位与还原峰峰电位之差如下：EP = EPa - EPc （V）一般说来，由于EP与实验条件有关，所以当其数值为5565 mV是，即可判断电极反应为可逆过程，而其条件电位E0可用下式表示： E0=本实验通过测定K3Fe(CN)6溶液的循环伏安图，从而判别该溶液的电极过程。三、仪器与试剂 仪器：电化学工作站；圆盘铂电极，铂丝电极和银氯化银电极试剂：K3Fe(CN)6标准溶液1.0010-2 mol/L；KNO3溶液1.0 mol/L四、实验步骤1. 电极的预处理：将电极表面抛光，然后用蒸馏水清洗，待用。2. K3Fe（CN）6溶液的循环伏安图：在电解池中放入1.0010-3 mol/L K3Fe(CN)6标准溶液和0.50 mol/L KNO3溶液，插入指示电极、辅助电极和参比电极，通N2除O2。仪器参数设置如下：扫描速率：20mv/s；起始电位:+0.80V；终止电位：-0.20V3. 以不同扫描速率：20、40、60、80、100和200 mV/s的扫描速率，从+0.8 mV到-0.20 V进行扫描，分别记录1.0010-5、1.010-4、5.0010-3和1.0010-3 mol/L K3Fe(CN)6 + 0.5 mol/ L KNO3溶液的循环伏安图。五、结果处理 1. 从K3Fe(CN)6溶液的循环伏安图测定ipa、ipc和Epa、Epc值。 2.分别以ipa和ipc对u1/2作图，说明峰电流与扫描速度间的关系。 3.分别以ipa和ipc对C作图，说明峰电流和溶液浓度间的关系。 4.计算ipa/ipc值、条件电位E0值和E值，判断电极反应的可逆性。六、注意事项 1、指示电极表面必须仔细清洗，否则影响循环伏安图的图形。 2、每次扫描之间，为使电极表面恢复初始条件，应将电极提起后再放入溶液中或用搅拌子搅拌溶液，等溶液静止12 min再扫描。七、 思考题1. 如何用循环伏安法来判断极谱电极过程的可逆性。2. 若条件电位E0值E的实验结果与文献值有差异，试说明其原因。实验十一 催化示波极谱法测定茶叶中的硒实验十二 阴极溶出伏安法测定水果中的抗坏血酸一、 实验目的1. 了解阴极溶出伏安法测定原理2. 掌握测定抗坏血酸的实验技术二、 实验原理在NaAc-HAc介质中，抗坏血酸可被Fe3+定量氧化为去氢抗坏血酸，Fe2+再与邻二氮菲（phen）生成红色配合物（Fe2+-phen），该配合物在较正的电位下吸附在玻碳电极表面。然后，电位向负方向扫描，进行阴极溶出。溶出电流与被测物浓度成正比，这是阴极溶出法的定量依据。三、 试剂和仪器抗坏血酸标准溶液（1.000 mg /mL）：准确称取0.1000 g抗坏血酸于100 mL烧杯中，溶解后，移入100 mL容量瓶中，用时稀释至所需浓度。现用现配。邻二氮菲溶液（110-3 mol/L）:邻二氮菲0.4955 g于100 mL烧杯中，加少量水溶解后，移入250 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。此溶液浓度为110-2 mol/L.用时稀释成110-3 mol/L的工作溶液。铁标准溶液（110-3 mol/L）：准确称取4.822 g NH4Fe(SO4)12H2O于100 mL烧杯中，加入20 mL（1+1）盐酸及少量水溶液，移入1 L容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。此溶液含铁110-2 mol/L，作为储备液。用时稀释成110-3 mol/L的工作溶液。2 mol/L NaAc-HAc缓冲溶液（pH=4.5）。柑橘若干个。电化学工作站; 工作电极：圆盘玻碳电极; 参比电极：银氯化钠电极; 对电极：铂丝电极; 高纯氮气。微量注射器。四、 实验步骤1. 样品制备：取市售柑橘2个，去皮后将果肉在研钵中研磨制浆。为了减少抗坏血酸的损失，研磨过程中加入3 mL HAc（10%）溶液，离心分离，称取果汁10 g于100 mL容量瓶中。用二次蒸馏水稀释至刻度。2. 测定：将电化学工作站上的工作电极夹与电解池上的圆盘玻碳电极连接，参 比电极夹与电解池上的银氯化钠电极连接，辅助电极夹与电解池上的铂丝电极连接。取试液1.00 mL于小烧杯中，加入110-3 mol/L Fe3+标准溶液2.00 mL，110-3mol/L邻二氮菲溶液3.00 mL，Na