2011年仪器分析实验讲义2011.ppt

仪器分析实验 张静 高强 刘伟 唐艳丽 岳宣峰 组成 10个实验 光四个实验 分光光度法 2 紫外吸收光谱法 荧光分析法 电四个实验 电位分析法 离子选择电极和电位滴定法 电导分析法 循环伏安法 库伦分析法 色谱 液相色谱 实验目录 邻二氮菲分光光度法测定微量铁紫外分光光度法测定蛋白质含量荧光光度法测定多维葡萄糖粉中维生素b2的含量离子选择电极法测定氟离子自动电位滴定法测定naoh浓度库仑滴定测定硫代硫酸盐循环伏安法测定亚铁氰化钾电导法测定水质纯度反相色谱法测定中药样品中延胡索乙素的含量 要求与注意事项 安全卫生实验预习报告实验操作实验报告 学习目的 了解各种仪器分析方法的测定原理 定性 定量 熟练掌握所用仪器的操作正确表示实验结果学会选择合适的仪器进行所需物质的分析 1 分析化学是做什么的 分析化学是化学测量和表征的科学 这句话可展开为 1 what 定性分析 qualitativeanalysis 表征 精确的描述其成分 含量 价态 状态 结构和分布等特征 2 howmuch 定量分析 quantitativeanalysis 测量 获取制定体系中有关物质的质 量和结构等各种信息 第一部分概述一 分析化学 2 分析化学分类分析化学分为两类 化学分析以及仪器分析 化学分析 以物质化学反应为基础的分析方法化学分离 沉淀 萃取 蒸馏等分离方法 定性方法 加入各种试剂 测量待测物 analyte targetspecies 的颜色 沸熔点 气味 光学性质 拆射 反射 衍射等 以及在不同溶剂中的溶解特性 定量方法 重量法 滴定 容量 法 仪器分析 以物质的物理性质和物理化学性质 光 电 热 磁等 为基础的分析方法 化学分离 色谱技术和毛细管电泳技术开始取代沉淀 萃取 蒸馏等分离方法 定性定量方法 利用物质原子 分子 离子等的特性 如电导 电位 光吸收和发射 质荷比 荧光等 评论 化学分析方法多适于常量分析 尽管此法仍有广泛应用 但随时间的推移 尤其是随着大量的 新的仪器分析方法的出现 该法应用逐渐减 思考 仪器分析方法所利用的许多物理现象的发现有一个多世纪了 可为什么其应用却远远滞后 仪器分析的特点 仪器分析一般具有较强的检测能力 可以方便用于痕量分析 化学分析的检测能力较差 只能用于常量组分及微量组分的分析仪器分析法的取样量一般较少 可用于微量分析 0 1 10mg或0 01 1ml 和超微量分析 0 1g或 10ml 或半微量分析 0 01 0 1g或1 10ml 仪器分析法具有很高的分析效率 化学分析法的分析效率较低仪器分析具有更广泛的用途 仪器分析不但可用于成分分析 还可进行价态 状态及结构分析 无损分析 表面 微区分析 在线分析和活体分析 而化学分析法一般只能用于离线的成分分析 仪器分析法的准确度一般不如化学分析法 化学分析的相对误差小于0 2 而仪器分析的相对误差通常为1 5 有的甚至大于10 仪器分析的仪器设备一般比较复杂 价格比较昂贵 而化学分析使用的仪器一般都比较简单 必须注意 1 从化学分析到以上众多仪器分析中选择一个合适方法并不容易 2 大多仪器分析灵敏度较高 但不是所有仪器分析的灵敏度都比化学分析方法高 3 仪器分析对多元素或化合物分析具更高的选择性 但化学分析中的重量或容量分析的选择性比仪器分析法要好 4 从准确性 方便性和耗时上看 不能绝对地讲哪种方法更好 1 电子计算机技术在一起分析中的广泛应用 自动化 提高分析效率 灵敏度和准确度2 不同分析方法的联用 充分发挥各种分析方法的优势 大大提高了仪器分析的功能 3 化学 物理学 数学 电子学 计算机科学 生命科学等各学科的互相渗透 融合 使分析化学成为一门综合性的学科 分析学或分析科学 仪器分析的发展现状 仪器性能及其表征问题 如何判断哪种仪器分析方法可用于解决某个分析问题呢 基于以上问题 你必须了解该仪器的性能 或者说 该仪器到底可作什么分析 定量分析方法评价指标 标准曲线和灵敏度 被测定物质浓度或含量与仪器响应信号的关系曲线 其中成直线的部分称为线性范围 回归方程 回归系数 精密度 使用同一方法 对同一试样进行多次测定所得结果的一致程度 重复性和再现性 用标准偏差s和相对标准偏差量度rsd 准确度 试样含量的测定值与试样含量真实值 或标准值 相符合程度 用相对误差量度 ex检出限 dl选择性 iupac规定 评价一个分析方法的主要评价指标精密度准确度检出限 选择分析方法的几种考虑 仪器分析方法众多 对一个所要进行分析的对象 到底选择何种分析方法呢 可从以下几个方面考虑 您所分析的物质是元素 化合物 有机物 化合物结构剖析 您对分析结果的准确度要求如何 您的样品量是多少 您样品中待测物浓度大小范围是多少 可能对待测物产生干扰的组份是什么 样品基体的物理或化学性质如何 您有多少样品 要测定多少目标物 定量测定的方法 标准曲线法标准加入法 紫外 可见吸收光谱法 紫外 可见分光光度法 是以溶液中物质分子对光的选择性吸收为基础而建立起来的一类分析方法 特点 带光谱分子光谱应用 定性分析 最大吸收波长定量分析 朗伯 比尔定律 标准曲线法和标准加入法 邻二氮菲分光光度法测定微量铁 实验目的 学习确定实验条件的方法 掌握邻二氮菲分光光度法测定微量铁的方法原理 掌握721型分光光度计的正确使用方法 并了解此仪器的主要构造 光分析仪器的基本部件 显示器 可见光区光源 卤钨灯 吸收池材质 玻璃 紫外光区光源 氘灯 吸收池材质 石英 根据朗伯 比耳定律 a bc 当入射光波长 及光程b一定时 在一定浓度范围内 有色物质的吸光度a与该物质的浓度c成正比 只要绘出以吸光度a为纵坐标 浓度c为横坐标的标准曲线 测出试液的吸光度 就可以由标准曲线查得对应的浓度值 即未知样的含量 用分光光度法测定试样中的微量铁 目前一般采用邻二氮菲法 该法具有高灵敏度 高选择性 且稳定性好 干扰易消除等优点 实验原理 在ph 2 9的溶液中 fe2 与邻二氮菲 phen 生成稳定的桔红色配合物fe phen 32 此配合物的lgk稳 21 3 摩尔吸光系数 510 1 1 104l mol 1 cm 1 而fe3 能与邻二氮菲生成3 1配合物 呈淡蓝色 lgk稳 14 1 所以在加入显色剂之前 应用盐酸羟胺 nh2oh hcl 将fe3 还原为fe2 其反应式如下 2fe3 2nh2oh hcl 2fe2 n2 h2o 4h 2cl 测定时控制溶液的酸度为ph 5较为适宜 用邻二氮菲可测定试样中铁的总量 实验预习 预习邻二氮菲分光光度法测定微量铁的方法原理 了解721型分光光度计的正确使用方法 并了解此仪器的主要构造 721型分光光度计 1cm吸收池 10ml吸量管 50ml比色管 或容量瓶 仪器和试剂 1 0 10 3mol l 1铁标准溶液 准确称量0 4822gnh4fe so 4 12h2o于烧杯中 加入80ml6mol l 1hcl和少量水 溶解后转移至1l容量瓶中 以水稀释至标线 摇匀 100 g ml 1铁标准溶液 准确称量0 8634gnh4fe so 4 12h2o于烧杯中 加入80ml6mol l 1hcl和少量水 溶解后转移至1l容量瓶中 以水稀释至标线 摇匀 0 15 邻二氮菲水溶液 10 盐酸羟胺溶液 新配 1mol l 1乙酸钠溶液 1mol l 1naoh溶液 6mol l 1hcl 工业盐酸试样 1 打开仪器电源开关 预热 2 调解仪器 3 将空白放入测量池中 光上窗口 记录吸光度 将滑竿拉到待测溶液 关闭窗口 记录吸光度 4 标准曲线的制作 基本操作 吸收曲线的绘制和测量波长的选择 用吸量管吸取2 00ml1 0 10 3mol l 1标准溶液 注入50ml比色管中 加入1 00ml10 盐酸羟胺溶液 摇匀 加入2 00ml0 15 邻二氮菲溶液 5 0mlnaac溶液 以水稀释至刻度 在光度计上用1cm比色皿 采用试剂溶液为参比溶液 在440 560nm间 每隔10nm测量一次吸光度 以波长为横坐标 吸光度为纵坐标 绘制吸收曲线 选择测量的适宜波长 选择合适的波长 灵敏度和选择性的问题 实验步骤 2 工业盐酸中铁含量的测定 1 标准曲线的制作 在5支50ml比色管中 分别加入0 20 0 40 0 60 0 80 1 00ml100g ml铁标准溶液 再加入1 00ml10 盐酸羟胺溶液 2 00ml0 15 邻二氮菲溶液和5 0mlnaac溶液 以水稀释至刻度 摇匀 2 试样测定 准确吸取2 0ml工业盐酸三份 按标准曲线的操作步骤 测定其吸光度 标准曲线法 1 以波长为横坐标 吸光度为纵坐标 绘制吸收曲线 选择测量的最适宜波长条件 2 以铁浓度为横坐标 吸光度为纵坐标绘制标准曲线 根据试样的吸光度 从标准曲线求出工业盐酸中铁的含量 以 g ml表示 计算测量结果的平均值和相对偏差 准确度的问题 数据处理 1 邻二氮菲分光光度法测定微量铁时为何要加入盐酸羟胺溶液 2 吸收曲线与标准曲线有何区别 在实际应用中有何意义 3 透射比与吸光度两者关系如何 测定条件指哪些 4 邻二氮菲与铁的显色反应 其主要条件有哪些 5 加各种试剂的顺序能否颠倒 注意事项和问题 紫外分光光度法测定蛋白质含量 实验目的 学习紫外分光光度法测定蛋白质含量的原理 掌握紫外分光光度法测定蛋白质含量的实验技术 掌握tu 1901紫外 可见分光光度计的使用方法并了解此仪器的主要构造 本实验采用紫外分光光度法测定蛋白质含量 蛋白质中酪氨酸和色氨酸残基的苯环含有共轭双键 因此 蛋白质具有吸收紫外光的性质 其最大吸收峰位于280nm附近 不同的蛋白质吸收波长略有差别 在最大吸收波长处 吸光度与蛋白质溶液的浓度的关系服从朗伯 比耳定律 280nm 275nm 实验原理 实验预习 预习紫外分光光度法测定蛋白质含量的原理 预习紫外分光光度法测定蛋白质含量的实验步骤 了解tu 1901紫外 可见分光光度计的主要构造 tu 1901紫外 可见分光光度计 比色管 吸量管标准蛋白质溶液 5 00mg ml 1溶液0 9 nacl溶液 待测蛋白质溶液 牛血清白蛋白 仪器与试剂 1 启动计算机 打开主机电源开关 启动工作站并初始化仪器 2 在工作界面上选择测量项目 光谱扫描 光度测量 本实验选择光度测量 设置测量条件 测量波长等 3 将空白放入测量池中 点击start扫描空白 点击zero校零 4 选择最大吸收波长及标准曲线的制作 基本操作 实验步骤 1 最大吸收波长的选择及标准曲线的制作 用吸量管分别吸取1 0 1 5 2 0 2 5 3 0ml5 00mg ml 1标准蛋白质溶液于5只10ml比色管中 用0 9 nacl溶液稀释至刻度 摇匀 用1cm石英比色皿 以0 9 nacl溶液为参比 对起哄一个试样进行波长扫描 选择最大吸收波长 在选择的最大波长处 一般在280nm左右 处分别测定各标准溶液的吸光度a280 记录所得读数 2 样品测定 取待测蛋白质溶液3ml 按上述方法测定280nm处的吸光度 平行测定三份 1 以波长为横坐标 吸光度为纵坐标 绘制吸收曲线 选择测量的最适宜波长条件 计算机处理数据 2 以蛋白质浓度为横坐标 吸光度为纵坐标绘制标准曲线 3 根据样品溶液的吸光度 从标准曲线上查出待测蛋白质的浓度 数据处理 荧光分析法 荧光分析法 是物质的基态分子吸收一定波长范围的光辐射转入单重激发态 当其由激发态回到基态时产生的二次辐射 以物质分子产生的光辐射为基础而建立起来的一类分析方法 特点 带光谱分子光谱应用 定性分析 激发波长和发射波长定量分析 标准曲线法 荧光分光光度法测定多维葡萄糖粉中维生素b2的含量 实验目的 学习荧光分光光度法测定多维葡萄糖粉中维生素b2的分析原理 掌握荧光分光光度计的操作技术和测定多维葡萄糖粉中维生素b2的方法 实验原理 常温下 处于基态的分子吸收一定的紫外可见光的辐射能成为激发态分子 激发态分子通过无辐射跃迁至第一激发态的最低振动能级 再以辐射跃迁的形式回到基态 发出比吸收光波长长的光而产生荧光 在稀溶液中 荧光强度if与物质的浓度c有以下的关系 当实验条件一定时 荧光强度与荧光物质的浓度成线性关系 这是荧光光谱法定量分析的理论依据 a 与紫外 可见分光度法比较 荧光分析法具有更高的灵敏度 b 选择性好 荧光法既能依据发射光谱 又能依据吸收光谱来鉴定物质 c 所需试样量少 操作方法简便 激发光谱 固定测量波长 选最大发射波长 化合物发射的荧光强度与照射光波长的关系曲线 激发光谱曲线的最高处 处于激发态的分子最多 荧光强度最大 发射光谱 固定激发光波长 选最大激发波长 化合物发射的荧光强度与发射光波长关系曲线 固定发射光波长进行激发光波长扫描 找出最大激发光波长 然后固定激发光波长进行荧光发射波长扫描 找出最大荧光发射波长 激发光波长和发射荧光波长的选择是本实验的关键 激发光谱 发射光谱 常用的荧光分析仪器由激发光源 单色器 液槽 检测器和显示记录器五部分构成 如下图所示 荧光分析仪器与分光光度计比较主要差别有两点 a 荧光分析仪器采用垂直测量方式 以消除透射光的影响 b 荧光分析仪器有两个单色器 能够获得单色性较好的激发光并消除其它杂散光干扰 a 光源 在荧光计中常用卤钨灯作光源 荧光分度计常采用高压汞灯或氙弧灯做光源 b 单色器 荧光计的单色器是滤光片 只能用于定量分析 荧光分光光度计采用两个光栅单色器 可获得激发光谱和荧光光谱 c 检测器 荧光计采用光电管作检测器 荧光分光光度计采用光电倍增管作检测器 仪器部件 维生素b2 又叫核黄素 vb2 是橘黄色无臭的针状结晶 其结构式为 维生素b2易溶于水而不溶于乙醚等有机溶剂 在中性或酸性溶液中稳定 光照易分解 对热稳定 维生素b2溶液在430 440nm蓝光的照射下 发出绿色荧光 其峰值波长为525nm vb2的荧光在ph 6 7时最强 在ph 11时消失 维生素b2在碱性溶液中经光线照射会发生分解而转化为光黄素 光黄素的荧光比核黄素的荧光强的多 故测vb2的荧光时溶液要控制在酸性范围内 且在避光条件下进行 多维葡萄糖中含有维生素b1 b2 c d2及葡萄糖 其中维生素c和葡萄糖在水溶液中不发荧光 维生素b1本身无荧光 在碱性溶液中用铁氰化钾氧化后才产生荧光 维生素d2用二氯乙酸处理后才有荧光 他们都不干扰维生素b2的测定 970crt荧光光度计 上海分析仪器总厂 5ml吸量管1只 2ml吸量管1只 50ml容量瓶7只10 0 g ml 1vb2标准溶液 置阴暗处保存 冰乙酸 ar 多维葡萄糖粉试样 仪器与试剂 溶液的配置在六个干净的50ml容量瓶中 分别吸取0 50 1 00 1 50 2 00 2 50和3 00mlvb2标准溶液 各加入2 00ml冰乙酸 稀释至刻度 摇匀2 选择合适的激发波长和发射波长 取其中一份试样 进行激发光谱和发射光谱曲线绘制 选择合适的激发波长和发射波长 3 标准系列溶液的配制及标准溶液荧光强度的测定 从稀到浓测量系列标准溶液的荧光强度 4 未知试样的测定 称取0 15 0 20g多维葡萄糖粉试样 用少量水溶解后转入50ml容量瓶中 加2 00ml冰乙酸 稀释至刻度 摇匀 用测定标准系列时相同的条件 测量其荧光强度 实验步骤 绘制激发光谱曲线和发射光谱曲线 用标准系列溶液的荧光强度绘制标准工作曲线 根据待测液的荧光强度 从标准工作曲线上求得其浓度 计算出试样中vb2含量 平行测定三次 计算平均值和相对标准偏差 数据处理 原子吸收光谱法 原子吸收光谱法 atomicabsorptionspectrometry aas 是根据物质的基态原子蒸气对特征辐射的吸收作用来进行元素定量分析的方法 特点 线光谱原子光谱应用 定性分析 基本不做定性分析 一个元素一个灯 定量分析 朗伯 比尔定律 标准曲线法 原子吸收光谱法测定钙最佳实验条件的选择 实验目的 学习原子吸收光谱法最佳实验条件选择的方法 掌握火焰原子吸收分光光度计的使用方法 原于吸收法 使被测定的元素处于原子状态而存在于火焰之中 让特定波长的光从其中通过 因原子数目的多少可以影响光被吸收的程度 所以测定光度可以度量出被分析元素的浓度 原子吸收法与分光光度法的主要区别有两点 1 原子吸收法以空心阴极灯为光源 发出只适用于某一元素所需要的特定波长的光束 这种光源不用分光器 而分光光度法以普通钨灯和氚灯为光源 发出连续的波长范围很宽的光带 这种光在进入比色槽之前 必须通过分光器分出需要的光 2 原子吸收法分析的元素以原子状态存在于光焰之中 而分光光度法中的试样需装在比色池比色测定 在原子吸收测定中 实验条件的选择直接影响到测定的灵敏度 准确度 精密度和方法的选择性 本实验通过对一系列实验条件 包括燃气的流量比 灯电流 单色器通带宽度以及燃烧器高度和位置 等的选择和优化 选定测定钙的最佳实验条件 助燃比不同 火焰的温度和性质不同 因而元素的原子化程度不同 通常固定空气流量 改变燃气流量来改变助燃比 在不同助燃比时测定吸光度 吸光度最大的助燃比为最佳助燃比 实验原理 灯电流的选择要从灵敏度和稳定性两方面来考虑 灯电流过大 易产生自吸作用 多普勒效应增强 谱线变宽 测定灵敏度降低 工作曲线弯曲 灯的寿命减小 灯电流低 谱线变宽小 测定灵敏度高 但是灯电流过低 发光强度减弱 阴极发光不稳定 因而谱线信躁比降低 一般的原则是在保证稳定和适当的光强输出的情况下 尽可能选择较低的灯电流 通带宽度的选择以能将吸收线和邻近线分开为原则 通带较窄 灵敏度较高 但躁声较大 信躁比不一定高 对许多元素来说 为了得到最大信躁比 较高的灵敏度以及较宽的校正曲线 要求有0 2nm通带宽度 火焰的部位不同 其温度和还原气氛不同 因而被测元素基态原子的浓度随火焰高度的不同而不同 在实验中通过改变燃烧器高度并测定吸光度 以吸光度最大时的燃烧器高度为最佳燃烧器高度 tas 986型原子吸收分光光度计乙炔钢瓶 空气压缩机钙空心阴极灯100 0 g ml钙离子储备液 仪器和试剂 1 溶液的配制 准确移取100 0 g ml钙离子标准溶液5 00ml于100ml容量瓶中 用水稀释至标线 摇匀 2 最佳实验条件的选择 1 燃气流量的选择改变乙炔流量为1 2 1 5 1 8 2 0l min 在每一乙炔流量下测定5 00 g ml钙离子标准溶液的吸光度 作吸光度 乙炔流量曲线 曲线上最大吸光度所对应的燃气流量即为最佳燃气流量 实验步骤 2 灯电流的选择在选定的最佳助燃比及燃烧器高度条件下 分别在灯电流为2 4 6 8ma时喷雾5 00 g ml钙标准溶液 测量吸光度 并观察不同灯电流的稳定性 读数稳定及大的吸光度所对应的灯电流即为最佳灯电流 3 狭缝宽度的选择在上述选定的实验条件下 将狭缝宽度分别置于0 1nm 0 2nm 0 4nm处 喷雾5 00 g ml钙标准溶液 测量吸光度 选择不引起吸光度减小的最大狭缝为最佳狭缝宽度 1 绘制吸光度 乙炔流量曲线 曲线上最大吸光度所对应的燃气量即为最佳条件 2 绘制吸光度 灯电流曲线 读数稳定且大的吸光度所对应的灯电流即为最佳灯电流 3 绘制吸光度 狭缝宽度曲线 吸光度最大处的狭缝宽度为最佳条件 4 综合上述条件 得出测钙的最佳实验条件 数据处理 电化学分析法1 定义 通过测量组成的电化学电池待测物溶液所产生的一些电特性而进行的分析 分类 按测量参数分 电位 电重量法 库仑法 伏安法 电导 2 特点 灵敏度 准确度高 选择性好 应用广泛 被测物质的最低量可以达到10 12mol l数量级 电化学仪器装置较为简单 操作方便 尤其适合于化工生产中的自动控制和在线分析 离子选择电极法测定氟离子 一 实验目的 了解氟离子选择电极的构造及测定自来水中氟离子的实验条件和方法 标准加入法 掌握离子计的使用方法 氟离子选择电极是目前最成熟的一种离子选择电极 将氟化镧单晶 掺入微量氟化铕 以增加导电性 封在塑料管的一端 管内装0 1mol l 1naf和0 1mol l 1nacl溶液 以ag agcl电极为参比电极 构成氟离子选择电极 用氟离子选择测定水样时 以氟离子选择电极作指示电极 以饱和甘汞电极作参比电极 组成的测量电池为氟离子选择电极 试液 sce如果忽略液接电位 电池的电动势为即电池的电动势与试液中氟离子活度的对数成正比 氟离子选择电极一般在1 10 6mol l 1范围符合能斯特方程式 实验原理 选择性阴离子 oh laf3 3oh la oh 3 3f 阳离子 fe3 al3 sn 易与f 形成稳定配位离子 支持电解质 控制试液的离子强度 总离子强度调节缓冲液 控制试液ph和离子强度以及消除干扰 预习离子选择电极测定氟离子的原理 了解离子计的使用方法 实验预习 离子计或ph计 氟离子选择电极 饱和甘汞电极 电磁搅拌器 容量瓶 100ml7只 烧杯 100ml2个 10ml移液管f 标准溶液 0 1000mol l 1 离子强度调节缓冲液 tisab 仪器和试剂 1 氟离子选择电极的准备 1 使用前浸泡于10 4mol l 1f 或更低f 溶液中浸泡活化 2 使用时 先用去离子水吹洗电极 再在去离子水中洗至电极的纯水电位 一般在300mv左右 2 线性范围及能斯特斜率的测量通常由稀至浓分别进行测量 3 自来水中氟含量的测定 基本操作 1 氟离子选择电极的准备 2 线性范围及能斯特斜率的测量 在5只100ml容量瓶中 用10ml移液管移取0 100mol l 1f 标准溶液于第一只100ml容量瓶中 加入tisab10ml 去离子水稀释至标线 摇匀 配成1 00 10 2mol l 1f 溶液 在第二只100ml容量瓶中 加入1 00 10 2mol l 1f 溶液10 00ml和tisab10ml 去离子水稀释至标线 摇匀 配成1 00 10 3mol l 1f 溶液 按上述方法依次配制1 00 10 6 1 00 10 4mol l 1f 标准溶液 实验步骤 将适量f 标准溶液 浸没电极即可 分别倒入5只塑料烧杯中 放入磁性搅拌子 插入氟离子选择电极和饱和甘汞电极 连接好离子计或酸度计 开启电磁搅拌器 由稀至浓分别进行测量 在仪器指针不再移动或数字显示在 1mv内 读取电位值 再分别测定其他f 浓度溶液的电位值 3 氟含量的测定 1 试液的制备自来水样可在实验室直接取样 2 标准曲线法准确吸取自来水样50 0ml于100ml容量瓶中 加入tisab10ml 去离子水稀释至标线 摇匀 全部倒入一烘干的烧杯中 按上述实验方法测定电位值 记为e1 此溶液继续做下一步实验 平行测定三份 3 标准加入法在实验 测量后 再分别加入1 00ml1 00 10 3mol l 1f 溶液 后 再测定其电位值 记为e2 4 空白试验以去离子水代替试样 重复测定 1 绘制标准曲线 确定该氟离子选择电极的线性范围及实际能斯特响应斜率 并从标准曲线 查出被测试液f 浓度 cx 计算出试样中氟含量 2 由标准加入法测得的结果 计算出试样中氟含量 数据处理 1 通常由稀至浓分别进行测量 2 若水样中氟离子含量较低 则可用其他含氟离子溶液作标准加入法 3 用氟离子选择电极法测定自来水中氟离子含量时 加入的tisab的组成和作用各是什么 4 标准曲线法和标准加入法各有何特点 比较本实验用这两种方法测得的结果是否相同 如果不相同 说明其原因 注意事项和问题 自动电位滴定法测定naoh浓度 实验目的 掌握电位滴定法的原理及方法 学会自动电位滴定仪的使用方法 测定naoh溶液浓度 彧酸碱滴定相比 自动电位滴定法是利用电位的突变来指示终点 强酸滴定强碱时 利用指示电极指示把溶液中氢离子浓度的变化转化为电位的变化来指示滴定终点 本实验以hcl为滴定剂 基于与naoh的酸碱反应进行naoh浓度的测定 滴定过程中 溶液的ph值发生变化 ph复合电极作为指示电极 将电位的变化转化为ph的变化 在ph达到7 0的时候 自动滴定仪停止滴定 读取实验数据 实验原理 预习电位滴定的原理及方法 了解zdj 4a型自动电位滴定仪的使用方法 实验预习 zdj 4a型自动电位滴定仪 锥形瓶 20ml移液管 烧杯 磁子 洗耳球0 1000mol l 1的hcl 未知浓度的naoh溶液 仪器和试剂 自动电位滴定仪 基本操作 1 开启滴定仪电源 预热几分钟 2 自动电位滴定仪的清洗将导管插入洗液瓶中 按清洗键设定清洗次数为3 用蒸馏水洗三次再用0 1mol l 1的盐酸溶液洗三次 用蒸馏水清洗电极并安装好仪器 3 搅拌速度的设定按搅拌键 出现搅拌界面 设定 输入搅拌速度数值 4 滴定将导管插入标定液中 按滴定键 进入滴定模式设置好的程序用hcl滴定naoh 1 仪器预热 2 用蒸馏水清洗滴定管三次 用标定液hcl清洗滴定管三次 3 移取20ml未知浓度的naoh溶液于干净的锥形瓶中 加入磁子 放置在自动电位滴定仪的电磁搅拌处 4 开启搅拌 开启滴定 滴定完毕后读取数据 重复滴定三次 5 蒸馏水清洗滴定管三次 关闭仪器 冲洗ph复合电极 在ph复合电极盖中加入饱和氯化钾溶液 将ph复合电极插入盖子中 实验步骤 求算记录下来的三组数据的平均值 得naoh的浓度 计算三次测定的标准偏差和相对标准偏差 数据处理 1 实验开始前 一定要将管路用标准溶液润洗 2 滴定过程中要充分搅拌 3 每次换溶液时 都必须用蒸馏水冲洗电极数次 并用吸水纸轻轻吸干 注意事项和问题 库仑滴定法测定硫代硫酸钠 实验原理 酸性介质中 碘离子极易以100 的电流效率在铂电极上氧化生成碘 电生的碘滴定s2o32 以电化学 化学法指示终点 可进行na2s2o3的测定 在含有na2s2o3的碘化钾溶液中恒电流电解 阳极发生如下反应 阳极产生的碘与s2o32 进行定量反应 阴极反应为2h 2e h2 恒电流电解电极反应产生滴定剂 待测物质反应 电化学方法或指示剂指示终点 根据电解过程中消耗电量 根据法拉第定律计算被测物质的含量 实验预习 预习恒电流电解的原理 预习电化学仪的使用技术 了解法拉第定律进行定量计算的原理 1 电极预处理 2 电解 3 指示终点 实验步骤 1 实验前电极表面要处理干净 2 溶液要搅拌 3 法拉第定律计算待测物浓度 4 计算测定结果的相对平均偏差 注意事项和问题 循环伏安法测定亚铁氰化钾 实验原理 在一定扫描速率下 从起始电位 0 2v 正向扫描到转折电位 0 8v 期间 溶液中 fe cn 6 4 被氧化生成 fe cn 6 3 产生氧化电流 当负向扫描从转折电位 0 8v 变到原起始电位 0 2v 期间 在指示电极表面生成的 fe cn 6 3 被还原生成 fe cn 6 4 产生还原电流 i e曲线 为了使液相传质过程只受扩散控制 应在加入电解质和溶液处于静止下进行电解 实验前电极表面要处理干净 在0 10mol l 1nacl溶液中 fe cn 6 的扩散系数为0 63 10 5cm s 1 电子转移速率大 为可逆体系 1 0mol l 1nacl溶液中 25 时 标准反应速率常数为5 2 10 2cm s 1 从循环伏安图上读取以下数据 计算 作图并验证以下公式 电极过程可逆性计算电极面积 扩散系数等电化学参数表面过程 实验预习 预习循环伏安法的原理 预习循环伏安仪的使用技术 了解扫描速率和浓度对循环伏安图的影响 chi电化学分析系统 铂盘电极 铂柱电极 饱和甘汞电极 电解池大多电解池以玻璃制造 偶有石英 可以根据需要加工设计成各种形状 仪器与试剂 0 50mol l 1k4 fe cn 6 1 0mol l 1nacl 饱和甘汞电极 电解池 基本操作 实验步骤 1 指示电极的预处理 铂电极用al2o3粉末 粒径0 05 m 将电极表面抛光 然后用蒸馏水清洗 2 支持电解质的循环伏安图 在电解池中放入0 10mol l 1nacl溶液 插入电极 以新处理的铂电极为指示电极 铂丝电极为辅助电极 饱和甘汞电极为参比电极 进行循环伏安仪设定 扫描速率为100mv s 1 起始电位为 0 2v 终止电位为 0 8v 开始循环伏安扫描 记录循环伏安图 3 k4 fe cn 6 溶液的循环伏安图 分别作0 010mol l 1 0 020mol l 1 0 040mol l 1 0 060mol l1 0 080mol l 1的k4 fe cn 6 溶液 均含支持电解质nacl浓度为0 10mol l 1 循环伏安图 4 不同扫描速率k4 fe cn 6 溶液的循环伏安图 在0 040mol l 1k4 fe cn 6 溶液中 以100mv s 1 150mv s 1 200mv s 1 250mv s 1 300mv s 1 350mv s 1 在 0 2至 0 8v电位范围内扫描 分别记录循环伏安图 1 从k4 fe cn 6 溶液的循环伏安图上 读取ipa ipc 的值 2 分别以ipa ipc对k4 fe cn 6 溶液的浓度作图 说明峰电流与浓度的关系 3 分别以ipa ipc对v1 2作图 说明峰电流与扫描速率间的关系 4 计算ipa ipc的值 值和值 说明k3 fe cn 6 在kcl溶液中电极过程的可逆性 数据处理 1 实验前电极表面要处理干净 2 扫描过程保持溶液静止 3 k4 fe cn 6 和k3 fe cn 6 的循环伏安图是否相同 为什么 4 设计一测定扩散系数的电化学方法 5 若实验中测得的条件电极电位和与文献值有差异 说明其原因 注意事项和问题 分离与分析技术 色谱法是一种分离技术 试样混合物的分离过程也就是试样中各组分在称之为色谱分离柱中的两相间不断进行着的分配过程 其中的一相固定不动 称为固定相 另一相是携带试样混合物流过此固定相的流体 气体或液体 称为流动相 气相色谱 流动相为气体 称为载气 按固定相的不同又分为 气固色谱和气液色谱液相色谱 流动相为液体 称为淋洗液 按固定相的不同分为 液固色谱和液液色谱 气相色谱法的特点 1 分离效率高 复杂混合物 有机同系物 异构体 手性异构体 2 灵敏度高 可以检测出 g g 1 10 6 级甚至ng g 1 10 9 级的物质量 3 分析速度快 一般在几分钟或几十分钟内可以完成一个试样的分析 4 应用范围广 适用于沸点低于400 的各种有机或无机试样的分析 不足之处 不适用于高沸点 难挥发 热不稳定物质的分析 气相色谱流程 1 载气钢瓶 2 减压阀 3 净化干燥管 4 针形阀 5 流量计 6 压力表 4 针形阀 5 流量计 6 压力表 9 热导检测器 10 放大器 11 温度控制器 12 记录仪 1 载气系统 包括气源 净化干燥管和载气流速控制 2 进样系统 进样器及气化室 3 色谱柱 填充柱 填充固定相 或毛细管柱 内壁涂有固定液 4 检测器 可连接各种检测器 以热导检测器或氢火焰检测器最为常见 5 记录系统 放大器 记录仪或数据处理仪 6 温度控制系统 柱室 气化室的温度控制 高效液相色谱是20世纪70年代初发展起来的一种新型分离分析技术 他是在经典液相色谱的基础上 引入气相色谱理论 在技术上采用高压输压泵 梯度洗脱技术 新型高效填充剂及各种高灵敏度监测器 高效液相色谱与气相色谱比较 可供选择的流动相种类较多 从有机溶剂到水溶剂 既能用纯溶剂又可用二元或多元混合溶剂 并可任意调配比例 通过改变溶剂极性或强度继而改变色谱柱效能 分离选择性和组分的容量因子 最后实现改善色谱系统分离度的目的 高效液相色谱 1 分析速度快 2 分离效率高 3 灵敏度高 易于实现操作自动化 4 适用于高沸点 热不稳定有机及生化试样的高效分离分析方法 进样装置 流路中为高压力工作状态 通常使用耐高压的六通阀进样装置 其结构如图所示 紫外光度检测器 uv 最小检测量10 9g ml 1 对流量和温度的波动不敏感 可用于梯度洗脱 最常用的检测器 定性方法 1 利用纯物质定性的方法利用保留值定性 通过对比试样中具有与纯物质相同保留值的色谱峰 来确定试样中是否含有该物质及在色谱图中位置 不适用于不同仪器上获得的数据之间的对比 我们定性的依据 利用加入法定性 将纯物质加入到试样中 观察各组分色谱峰的相对变化 2 利用文献保留值定性 常用的几种定量方法 1 归一化法 若试样中含有n个组分 且各组分均能洗出色谱峰 则其中某个组分的质量可按下式计算 特点及要求 归一化法简便 准确 进样量的准确性和操作条件的变动对测定结果影响不大 仅适用于试样中所有组分全出峰的情况 2 内标法 在一定试样中加入一定量的内标物 根据待测组分和内标物的峰面积及物质量计算待测物质质量的方法 内标物要满足以下要求 1 试样中不含有该物质 2 与被测组分性质比较接近 3 不与试样发生化学反应 4 出峰位置应位于被测组分附近 且无组分峰影响 试样配制 准确称取一定量的试样w 加入一定量内标物ms计算式 内标法特点 1 内标法的准确性较高 操作条件和进样量的稍许变动对定量结果的影响不大 2 每个试样的分析 都要进行两次称量 不适合大批量试样的快速分析 3 若将内标法中的试样取样量和内标物加入量固定 则 3 外标法 外标法也称为标准曲线法 特点及要求 外标法不使用校正因子 准确性较高 操作条件变化对结果准确性影响较大 对进样量的准确性控制要求较高 适用于大批量试样的快速分析 实验目的 掌握气相色谱法分离多组分混合物的方法 练习用归一化法定量测定混合物中各组分的含量 苯 甲苯 乙苯混合物的分离和定量分析 混合物的分离与定量分析涉及到色谱峰的确定和定量方式的选择两个方面 前者属于色谱定性分析 后者为定量分析 在确定的实验条件下 每种物质都有一定的保留时间 因此 在相同的实验条件下 分别测定纯物质和样品各组分的保留值 将两者进行对比 就可确定各组分的种类 保留值定性 但该法要求严格的色谱条件 操作条件的变化容易产生误差 通常采用相对保留时间来定性 实验原理 定量方法 归一化法 若试样中含有n个组分 且各组分均能洗出色谱峰 则其中某个组分的质量可按下式计算 了解气相色谱仪的基本结构及操作步骤 掌握利用归一化法分析混合物中各组分含量的方法 实验预习 1 色谱仪 气相色谱仪 热导池检测器 微量注射器 10ml 2 色谱柱 2m 5mm3 固定相 15 邻苯二甲酸二壬酯 102白色担体60 80目 载气 氮气4 苯 甲苯 乙苯 三组分混合标准溶液 苯 甲苯 乙苯重量比为 1 1 2 三组分混合样品 仪器与试剂 基本操作 1 打开电脑主机 再打开气相色谱的模块 启动工作站并初始化仪器 2 开机调试 按下列参考色谱条件将仪器调至所需工作状态 气化室温度 柱温 100接口温度 检测器温度 桥流 120ma载气 氮气 流速 40ml min 纸速 1cm min 5cm min衰减 自选3 运行程序 清洗色谱柱 直至基线平稳 然后进样 进行测定 4 测定结束后 依次用纯水 100 甲醇洗涤20分钟 退出主程序 关闭计算机 定性分析 仪器稳定后 调纸速为1cm min 用1