仪器分析实验指导书-2014年新版解读

1、仪器分析实验指导书仪器分析课程组吉首大学化学化工学院、八、刖言实验一有机化合物的紫外光谱分析 3实验二火焰原子吸收法测定钙含量 6实验三气相色谱法测定苯、甲苯和乙醇含量 11实验四苯甲酸等有机物的红外光谱测定 20实验五用氟离子选择性电极测定水中微量F 25实验六液相色谱法测定污染水样中的苯和甲苯 271. 实验总体目标仪器分析是化学学科的一个重要分支，它是以物质的物理和物理化学性质为 基础建立起来的一种分析方法。是一门实践性很强的课程。它利用较特殊的仪器， 对物质进行定性分析，定量分析，形态分析及结构分析。仪器分析实验是化学专业必修的基础课程之一。它是建立在无机化学实验、 分析化学实验、有机

2、化学实验、物理学实验基础上的后续课程。它使学生获得有 关实验的基本理论、基本知识和操作技能。它为后续课和今后的科研工作打下扎 实的操作技能。它是许多学科进行科学研究不可缺少的重要测试手段。仪器分析实验的主要任务是介绍常用的主要仪器， 介绍这些典型仪器的结构 与性质，学会使用常用仪器。利用这些仪器完成定性、定量、定结构的分析任务， 为今后开展科学研究和更好的指导工农业生产打下牢固的基础。2. 适用专业年级化学（师范）、应用化学、化学工程与工艺、制药工程、食品质量与安全、 食品科学与工程专业3.实验课时分配 实验总学时为32学时。实验项目每组人数实验学时实验一6-104实验二6-104实验三6-1

3、04实验四6-104实验五6-104实验六6-104实验七6-1044. 实验环境标准化学实验室配置的实验台，水电配置合理5. 实验总体要求仪器分析实验是学生掌握各种常用的现代分析仪器及其分析方法的重要 环节。仪器分析法是测定物质化学组成、状态、结构的重要方法，也是监测物理、 化学等过程的重要手段之一。由于物理学、电子学的发展促进了分析仪器的发展， 使分析化学由经典的化学分析向以现代的仪器分析过渡。近年来，随着新材料、 新器件、微电子技术、激光技术、人工智能技术、数字图象技术和化学计量学等 各方面的成果逐渐融入仪器分析方法，使分析化学技术获取物质定性、定量、形 态、形貌、结构、微区等各方面信息

4、的能力得到极大的增强，因此仪器分析 被列为化学专业（本科）必修的基础课程之一，仪器分析是一门实验技术性很强的课程，需要严格的实验相关知识与实验技能训练，仪器分析实验作为仪器分析课程的实践教育环节是不可或缺的，它是化学类本科专业重要的一门核 心必修课。开设仪器分析实验的目的是使学生更进一步地理解各种仪器分析方法所 依据的原理、该方法的技术特点及操作要领。学会一些常规分析仪器的使用方法， 掌握运用仪器对实际物质进行分析分离的基本思路。理论可以指导实践，通过实 验可以验证和发展理论。仪器分析实验中一些大型仪器的操作较复杂、影响 因素较多、信息量大、技术要求高，还需要通过对大量实验数据细致的分析与图

5、谱解析来获取有用的信息。通过本门实验课的学习，可以培养学生如何使用分析 仪器正确地获取精密实验数据，进而对实验数据进行科学地处理得出有价值信息 的能力。在培养学生掌握实验的基本操作、 基本技能和基本知识的同时，培养学 生严谨的科学作风和良好的实验素养。6.本课程的重点、难点及教学方法建议1、通过实验，培养学生正确掌握仪器分析实验的基本原理、基本操作方法 和技能技巧。使学生具有一定的实验操作能力，培养学生独立工作及独立思考的 能力。2、培养学生具有实事求是的科学态度，具有处理实验数据、实验结果及书 写实验报告的能力。养成良好的科学习惯以及科学的思维方法。3、使学生在掌握常用仪器的结构和操作的同时

6、， 做到举一反三，触类旁通, 对未用过的同类其它型号的仪器也应略知一二。4、仪器种类多，需要熟悉每种仪器的结构和操作，难度较大。实验一 有机化合物的紫外光谱分析一、实验目的1、了解紫外分光光度计的主要结构及工作原理。2、掌握紫外分光光度计的操作方法及紫外定性定量分析方法3 掌握紫外分光光度法测定水中苯酚含量的原理与分析条件的选择。二、实验原理水样中的苯酚在271 nm下有最大吸收，其吸收值 A的大小与苯酚的浓度c 的大小成正比，符合郎伯 一比尔定律：A= be其中A为吸收度；e为试样中苯酚的浓度，molL-1； b为吸收池厚度，cm； 为 摩尔吸收系数，L mol-1 em-1。若在最大吸收波

7、长下，首先绘制出苯酚在最大吸 收波长下的标准曲线，然后在相同条件下测定出水样中苯酚的吸收度Ax，即可由标准曲线中Ax对应的浓度Cx确定出待测的苯酚浓度。三、实验仪器与试剂1 仪器 UV-2450型紫外分光光度计。2 试剂 浓度为100卩g - rAL勺苯酚标准溶液；待测水样。四、实验步骤1 .标准曲线的绘制由刻度移液管分别移取100卩g - mL的苯酚标准溶液0.50、1.00、3.00、5. 00、10.00、15.00和20.00mL于50ml容量瓶中，蒸馏水稀释至刻度，得到浓度分别为1、2、6、10、20、30和40卩g - mL勺苯酚标准溶液，摇匀备用。以蒸馏水作参比，调节零点，用1c

8、m的石英比色皿与271 nm处测定吸光度， 做吸收度一苯酚浓度的标准曲线或求出直线的回归方程。2.样品的分析移取25mL试样于50mL容量瓶中，蒸馏水稀释至刻度，摇匀，用水调节零点。用1cm石英比色皿于271 nm处测定吸光度。五、实验结果和讨论1 .绘制苯酚标准曲线以苯酚标准浓度为横坐标，以吸光度为纵坐标，作图，得到苯酚标准曲线。2.水样中苯酚含量的计算在苯酚标准曲线上找出待测样品的吸光度值 Ax，查出对应的浓度出Cx，由 下列公式计算待测水样中苯酚的含量=Cx 50/25即为待测水样中苯酚的含量。六、思考题1. 本实验是否可以采用标准加入法进行？为什么？2. 是否可以看到苯酚的精细结构？附

9、录：UV-2450紫外可见分光光度计的构造、使用操作、仪器的启动(1) 接通计算机、显示器和紫外可见光分光光度计的电源，并打开计算机 和紫外可见光分光光度计的仪器开关。（2）选择窗口开始 程序 Shimadzu UVProbe,或双击桌面上的 UVProbe图标打开紫外光谱，再单击 连接”按钮，弹出“U-2400PC Series-Rev ACBB.00”图标，仪器开始自检（用时约5min）,自检到 待命”时，单击 确定” 并可以进行光谱测定。（3）注意：当保密功能激活时，需要输入用户名和密码到用户注册对话框中，然后点击OK。保密不激活，不出现该对话框。 UV-2450型紫外可见分光光 度计的

10、测定方法有光谱法模块、光度法模块和动力学模块，在此只介绍光谱法模 块。二、光谱法测定光谱模块的基本功能是控制分光光度计和扫描指定范围内的波长，并记录下扫描范围内各波长的吸收值、透射率、反射率或能量读数。光谱模块操作简单灵活，允许设计简单的或复杂的数据采集方法。 可采用不 同类型的仪器和附件采集数据，并可保存数据采集方法的参数，通过各种图像方 式查看采集的数据，并按特定的方式处理数据，如数据打印、峰值检测、保存数 据和在模块中直接打印报告。该模块包含操作、方法和图像三个窗口。操作面板 位于左上角，包含查看和操作所有数据的功能，如数据打印，峰面积，峰值检测 等。基本测定如下：1、基线校正基线校正设

11、定当前选择的波长范围内的背景为零，在此范围内的所有后续的读数受其影响。基线校正确保在采集数据时有较好的参照点（定期进行基线校正 可补偿漂移）。完成基线校正后，UV Probe将基线校正的信息存储到仪器履历 中，包括分析者、日期和时间。注意开始基线校正之前，必须确认样品或参比光 束无任何障碍物，并且样品室中没有样品。进行基线校正和查看仪器履历的操作 如下：（1）选择窗口 光谱，打开光谱模块。（2）点击光度计键条中的 连接”来连接仪器。（3）点击光度计键条中的基线”来进行基线的初始化操作。（4）当基线参数对话框弹出时，在开始波长和结束波长中分别输入进行校正 的起止波长值，如：700和300。（5）

12、点击 确定”注意在基线校正过程中光度计状态窗口的读数变化。（6）当完成扫描后，点击输出窗口的仪器履历标签，查看基线校正信息。2、样品测定（光谱法）（1）单击菜单中光谱图标，（窗口中分三部分：操作面板、方法参数、坐标 图）；（2）再单击窗口中的“ M”图标，弹出“光谱方法”窗口，在窗口中进行 参数设置。如下图示：参数可设置扫描波长范围、扫描速度、采样间隔、扫描方式。具体操作如下： 扫描范围是本次样品扫描的波长范围，根据需要进行设置； 测定方式可根据需要选择“吸光度或透射率”，一般使用吸光度较多； 狭缝宽度可不必选择，使用默认值即可（狭缝宽度越大，曲线越平滑）； 光源波长改变一般选择360nm,可

13、在393-282nm范围内任意选择，但不能 超出这个数据范围，如果扫描范围是 200-360nm,波长可以选择为361 nm,或在 361-393中任意选择一个波长，可以使本次扫描不发生光源转换，减少光源转换 误差； S/R转换（S是标准法），标准法是参比在里，样品在外，反之，则是参比 在外，样品在里；附件设置为“无”。（3）将盛有参比和试样的比色皿放入样品槽，标准方法是参比在里面的样 品槽，样品在外面的样品槽；（4）点击“开始”，开始扫描，扫描过程中不能随意打开光谱的样品仓；（5）扫描完毕后，根据图谱坐标值设置坐标数值（可在坐标轴上直接键入 数字），调整图谱的大小；（6）按右键可单击“自定义

14、”，对线条、坐标值大小、图背景（默认为灰色） 颜色，网格线等进行调整设置；（7）利用菜单中的“操作”、“图像”或菜单对应的图标，对图谱进行处理；（8）保存数据（可以另存到各个盘符下）。3、数据存储仪器测定的数据可以存储起来，以后可调出使用。方法如下：（1）选择文件另存为。（2）在文件名输入框中，输入 SpecMeth。（3）在另存为类型列表框中，点击方法文件（*smd），然后点击存储。、关机（1）测定完成后，要将样品和参比槽中的比色皿取出；（2）关闭光谱测定的所有窗口，使计算机退到主桌面上；（3）关闭计算机和紫外可见光分光光度计开关，拔下电源插头实验二火焰原子吸收法测定钙含量一、实验目的1 了

15、解原子吸收分光光度计的主要结构及工作原理。2 掌握原子吸收分光光度计的操作方法及原子吸收分析方法。3了解火焰原子吸收分析条件的选择。二、实验原理溶液中的钙离子在火焰温度下转变为基态钙原子蒸气， 当钙空心阴极灯发射 出波长为422.7nm的钙特征谱线通过基态钙原子蒸气时， 被基态钙原子吸收，在 一定浓度范围和一定火焰宽度的情况下， 其吸光度与溶液中钙浓度成正比，符从 比尔定律：A=kc其中c为待测元素钙的含量或浓度，k在一定实验条件下为一常数，A为吸光度。 这是原子吸收分光光度分析的定量基础。配制一组合适浓度的钙标准溶液，由低到高浓度，依次喷入火焰，分别测定 吸光度。以测得的吸光度为纵坐标，待测

16、元素的含量或浓度为横坐标，绘制A-c标准曲线。在相同条件下，喷入待测试样溶液，根据测得的吸光度，由标准曲线 求出试样中待测元素的含量，这种定量方法称为标准曲线法。标准曲线法定量时， 要求所配制的标准溶液的浓度应在吸光度与浓度呈直线关系的范围内，标准溶液与待测溶液都用相同的试剂处理，分析过程中操作条件保持不变，并且扣除空白 值。标准曲线法简便、快速，适用于组成简单的试样分析。对于组成不确定的较为复杂的样品分析可以采用标准加入法： 取相同体积的 试样溶液两份，分别移入容量瓶A和B中，另取一定量的标准溶液加入到 B中， 然后将两份溶液稀释至刻度，测定 A和B的吸光度。设试样中待测元素（A中） 的浓度

17、为cx，A溶液中的吸光度为Ax，加入标准溶液（B中）的浓度为co, B中 溶液的吸光度为Ao,则可得：Ax=kcxAo= k（co+cx）由上两式得：Axcx =coAo - Ax实际测定中，都采用下述作图法：取若干份（如 6份）体积相同的试样溶液，从 第二份开始分别按比例加入不同量的待测元素的标准溶液，然后用溶剂稀释至一 定体积（设试样中待测元素的浓度为 Cx，加入标准溶液后浓度分别为Cx +co，Cx +2co，Cx + 3co，cx + 4co及以 +5co），分别测得其吸光度（Ax，Al，A2，A3，A4 及A5），以A对加入量作图，得到如图2-1所示的直线。这时曲线并不通过原点。 其

18、中，曲线相应的截距所反映的吸收值正是试样中待测元素所引起的效应。反向延长此曲线使其与坐标轴相交，相应于原点与交点的距离，即为所求的试样中待 测元素的浓度cx。浓度c（ 口 g/mL）图1-1标准加入法曲线原子吸收分光光度法实验条件主要包括分析线、狭缝宽度、空心阴极灯工作 电流、原子化条件、检测进样量等。采用火焰原子化器装置时，常用乙炔一一空气燃气系统调节火焰温度，最高可达2600K，可以检测35种元素。根据乙炔一一 空气流量比例的不同，火焰区分为贫燃火焰、富燃火焰和中性火焰，相应的火焰 温度及适用范围也不相同。钙的测定一般在化学计量火焰（即中性火焰，配比约 为1:4）中进行，以钙空心阴极灯发射

19、出波长为422.7nm的钙特征谱线为分析线， 以锶溶液为干扰抑制剂测定钙含量。三、实验仪器与试剂1 仪器 原子吸收分光光度计（附钙空心阴极灯），乙炔、空气供气系统， 容量瓶（50mL、100mL），移液管，烧杯（50mL）。2 试剂盐酸（1:1）;钙标准储备液（1000卩g mL：准确称取光谱纯氧化钙（其 量按所需浓度和体积计算）于烧杯中，加入 1: 1盐酸20mL，低温加热溶解完 全，转入1000mL容量瓶，用去离子水稀释至刻度，摇匀备用。钙标准溶液（100卩g mL :将钙标准储备液用去离子水稀释 10倍制得。干扰抑制剂锶溶液（10mg-mL_1）:称取六水合氯化锶30.4g溶于1000m

20、l去 离子水中。样品溶液的配制：称取氯化钙（其量按所需浓度和体积计算）于烧杯中，加 入1: 1盐酸20mL，低温加热溶解完全，转入1000mL试剂瓶，用去离子水稀 释至刻度，摇匀备用。四、实验步骤1. 仪器工作条件选择 移取100卩g m鈣标准溶液4.0 mL于100 mL容量 瓶中，加入10 mg mL-1锶溶液4 mL，用去离子水稀释至刻度，摇匀，用此含钙 4卩g rA的溶液选择仪器的工作条件。（1）燃气和助燃气流量比例的选择固定空气流量为6.5mL min-1，改变乙炔流量分别为1.2、1.4、1.6、1.8、2.0和2.2 mL min-1，以去离子水为参比调零， 测定钙溶液的吸光度。

21、从实验结果中选择出稳定性好且吸光度较大时的乙炔流量，作为测定的乙炔流量。（2）燃烧器高度的选择（本节内容根据实际情况决定是否选择）在选定的空气和乙炔气流量条件下，改变燃烧器高度，以去离子水为参比，测定钙溶液 的吸光度。从实验结果中选择出稳定性好且吸光度较大时的燃烧器高度， 作为测 定的燃烧器高度。2 干扰抑制剂锶溶液加入量的选择在50ml容量瓶中加入样品溶液1mL、1:1 盐酸 2.5mL，分别加入 10mgmL-1 锶溶液 1.00、2.00、3.00、4.00和 5.00mL， 以去离子水稀释至刻度。在选定的仪器工作条件下，以去离子水作参比调零，测 定钙溶液的吸光度并作出吸光度 一锶浓度关

22、系曲线，从曲线上选择吸光度较大 且稳定时的锶溶液加入量。3. 线形范围的确定 在6个50 mL容量瓶中，分别加入100卩g m鈣标准 溶液0、1.00、2.00、3.00、4.00和5.00 mL，加入选定量的锶溶液和 1:1盐酸2.5 mL，稀释至刻线并摇匀。在仪器工作条件下，以空白溶液为参比调零，分别测 定吸光度（包括空白溶液在内），在计算机上作出吸光度 一钙浓度标准曲线，计 算出回归方程，并确定在选定条件下钙测定的线性范围。4 样品的测定 于5个50mL容量瓶中，各加入3.00mL样品溶液（视钙含 量高低，加入样品溶液量在1.05.0mL范围内适当调整）、1:1盐酸2.5mL、和选 定的

23、锶溶液量，再分别加入100 g mL-1的钙标准溶液0、1.00、2.00、3.00和4.00 mL，用去离子水稀释至刻度，摇匀；在另一个 50 mL容量瓶中，加入样品溶液 3.00 mL、1: 1盐酸2.50 mL和选定量的锶溶液，用去离子水稀释至刻度，摇匀， 作为测定空白溶液。在选定的实验条件下，以测定空白溶液为参比，测定各溶液 的吸光度。五、注意事项1乙炔为易燃气体，容易爆炸，使用时必须遵守操作规程（见实验室的安 全守则）。2雾化器和燃烧器是仪器的主要部件，应正确使用、保养。浓度过大的溶 液不能直接吸收。六、实验结果和讨论1 .用标准曲线法计算样品溶液中的钙含量（ 卩g m）L，再根据样

24、品溶液取 样量及测定溶液体积计算钙样中钙含量（mgL-1）。2. 以吸光度为纵坐标，加入的标准溶液浓度为横坐标，用标准加入法计算 样品溶液中的钙含量（mgL-1）。3 .比较用标准曲线法和标准加入法得到的实验结果并分析它们的特点。七、思考题1. 本实验中锶溶液的作用是什么？2. 何为空白溶液，为什么在制作标准曲线时空白溶液和测定样品时的空白 溶液不完全一样？3. 采用标准加入法时应注意什么？附录：火焰原子吸收分光光度计的结构、工作原理与使用说明仪器结构与工作原理：原子吸收分光光度计由光源、原子化器、分光系统和检测读出系统组成。光源系统提供待测元素的特征辐射光谱；原子化系统将样品中的待测元素转化

25、成为自由原子；分光系统将待测元素的共振线分出；检测读出系统将光信号转换成电信号进而读出吸光度值。目前使用最普遍的仪器是单道单光束和单道双光束原子吸收分光光度计。二、光源系统基于峰值吸收测定原理，必须提供锐线光源。目前普遍使用的是空心阴极灯。无极放电灯和高强度空心阴极灯的应用，明显地改善了许多元素的分析性能。空心阴极灯是一种辐射强度大和稳定度高的锐线光源，其放电机理是一种特殊的低压辉光放电。三、原子化系统直接影响分析灵敏度和结果的重现性。原子化系统主要分为火焰原子化和石墨炉原子化两种。 火焰原子化系统，一般包括雾化器、雾化室和燃烧器三部分， 该系统的任务是产生大量的基态自由原子，并能保持原子化期

26、间基态原子浓度恒定。1、雾化器：雾化器是火焰原子化系统的核心部件，雾化器的作用是吸喷雾化。高质量 的雾化器应满足下面要求：（1）雾化效率高；（2）雾滴细；（3）喷雾稳定。2、燃烧器：作用是雾滴由雾化室进入燃烧器，在火焰中经历脱溶剂、熔融、蒸发、解离和还原等过程，产生大量的基态自由原子。燃烧器应具有高的脱溶剂效率，挥发效率和解离还原效率，并且噪声小，火焰稳定和燃烧安全。根据燃助比，火焰可分为贫燃火焰，化学计量焰和富燃火焰三大类。火焰中发生着复 杂的化学反应（解离、还原、化合、电离），分析工作者的任务就在于如何创造条件使火焰中的各种化学平衡向有利于生成非化合、非缔合、非电离、非激发的基态自由原子转

27、化，以提高原子化效率。3分光系统：目前商品原子吸收分光光度计普遍采用光栅单色器。单色器由入射狭缝、准直光镜、光栅、成象物镜和出口狭缝组成。光栅单色器的特性 可用色散率；分辨率和闪耀波长来表达。4检测读数系统：检测读数系统的主要部件是光电倍增管。光电倍增管的工作原理在 这里就不详述了，但光电倍增管的疲劳现象应引起分析工作者的注意。光电倍增管刚开始时灵敏度低，过一段时间之后趋向稳定，长时间使用后则又下降。疲劳的程度随照射光强度和外加电压而加重。因此设法阻挡非信号光进入检测器，同时尽可能不要使用过高的负高压，以保持光电倍增管的良好工作特性。图1-2原子吸收分光光度计结构示意图图1-3空心阴极灯结构示

28、意图原子吸收分光光度计AA6300C ）使用操作准备工作：更换空心阴极灯；将废液瓶中加满水; 到0.09-0.01Mpa，启动空气压缩机二次压力调到打开乙炔气瓶的主阀门,0.35-0.4 Mpa ；调节二次压力阀1打开AA-6300C主机的电源，开启计算机；2打开电脑，打开 WIZAARD 软件，输入用户ID : admin,密码为空；3将出现的对话框关闭，点击文件-打开-打开已有的方法文件；4点击仪器-连接-联接主机，等待自检完成（出现对话框可以直接点击“否”）5点击“参数编辑参数”，将点灯方式改为“ NON-BGC ”或“ BGC-D2 ”方式, 点灯，点击确定，执行“谱线搜索”，出现两个

29、OK时点击关闭；6点击仪器-气体控制器状态-查看是否是两个OK-确定7点火，根据MRT表（测量结果表）按顺序测定空白、标准品及未知样品；8测定结束后，点击仪器-余气然手-根据提示熄火；9关闭空压机；10保存数据，打印测量结果。11关机程序：点击仪器-连接-断开工作站与主机的通讯，关闭电脑及主机，关掉所有的电源。实验三 气相色谱法测定苯、甲苯和乙醇含量一、实验目的1 .掌握填充柱色谱、毛细管色谱的使用方法。2掌握柱效、分离度与柱效能的关系。3. 掌握气相色谱中保留值定性与归一化法定量的分析方。二、实验原理气相色谱是一项广泛、实用、快速的分析技术，在化工、医药、食品、环境、 卫生、商检、公安等领域

30、广泛应用。为了保证分析结果的可靠性，职能部门制订 了一些气相色谱通用方法，如 ISO 7609 1985,GB/T 9722 88, GB115389-89 等。气相色谱分析，色谱柱的选择十分重要，在用于气体及低沸点烃类分析时， 气固色谱中使用硅胶、分子筛等固体吸附剂。气液色谱中使用液态的固定相。 填 充柱中是将选定的固定液涂布于载体上，而在毛细管柱中则是将固定液直接涂布 或通过化学键合于通过处理的毛细管管壁上。典型的固定液有 SE-30, SE-54，OV-101，DNP，PEG-20M等。本实验采 用PEG-20M固定液涂壁毛细管柱。柱效以理论塔板数n和理论塔板高度H表示：n =16 （-

31、）2 =5.54（尖）2Y丫1/2H=式中：tR为保留时间；丫为峰底宽；Yl/2为半峰宽；L为柱长。两个不同组分的分离程度用分离度 R表示。定义式为相邻两组分色谱峰保 留值之差与两个组分色谱峰底宽总和一半之比。tR2 tR1F（Yi + 丫2）定性分析：在气相色谱条件不变的情况下，每一可气化的物质都有各自确定 的保留值，依此进行定性。分析。对多组分混合物，若色谱峰均能分开，则可以 将各自的保留值，与各自的标准样品在相同条件下所测定的保留值进行对照，这是气相色谱最常用的定性方法。定量分析：定量分析是建立在检测信号 Ai（峰面积）的大小与进入检测器的被 测组分的质量mi成正比的基础上，即mj=f

32、i Ajfi为绝对校正因子，表示单位峰面积所代表的某种物质的量， 它与仪器的灵敏度 和物质的性质有关。绝对校正因子不易被测定，在定量时常用相对校正因子mi / Afjms / As标准物质的fs=1。当待测样品中所有组分都能流出色谱柱并在检测器上产生信号时，可采用归一化法定量，i组分的质量分数为Wj =fi Ai刀 fi AiX100 %其中fi为i组分的相对校正因子。对于同系物而言,fi可近似视为相等，则有wi =AiX100 %三、实验仪器和试剂1 仪器 Agilent 7890A气相色谱仪（含工作站或积分仪），填充柱或毛细 管柱，固定相（SE-30, SE-54, DB-17, DNP或

33、PEG-20M等，色谱柱规格按实 验室提供计），氢火焰检测器，微量进样器（0.5丄）。2试剂 苯（AR），甲苯（AR ），无水乙醇（AR ），苯、甲苯、无水乙醇三 组分混合标准溶液（质量比为 1：1：1），苯、甲苯、无水乙醇三组分未知浓度 混合溶液。四、实验步骤1 按操作说明书使仪器正常运转，并设置仪器分析测试参数：柱温80C,检测室温度160C,汽化室温度160C,载气氮气流量30mLmin-1 （填充柱），氢 气流量30 mL min-1，空气流量400 mLmin-1,毛细管柱柱流量1 mL min-1，尾吹 气 30 mL min-。2 待氢火焰检测器点火成功后，且仪器运转稳定后（基线

34、平稳后），用微量 进样器分别迅速注入0.2丄的苯、甲苯和无水乙醇。在记录仪上可得到色谱峰。 记录各峰的保留时间和苯的峰宽及面积。重复三次。3在完全相同的条件下，用微量进样器分别迅速注入的标准溶液混合物， 与未知含量样品混合物。记录各峰的峰面积和保留时间，并记录一组峰宽数据。 重复操作三次。五、注意事项1 进样速度要快，保证瞬间全部汽化，才能得出准确数值。2 严格控制色谱条件不变（包括柱温、载气流量、进样口温度、检测器温 度等），才能使保留时间重现。这正是色谱定性的基础。3 峰宽数据可从实验结果中记录，也可从峰高、峰面积数据计算。六、实验结果和讨论1 根据公式以苯的实验数据计算理论塔板数n和理论

35、塔板高度H.2 比较各纯试剂与混合溶液的保留值。确定各峰是什么物质。3计算甲苯和乙醇以苯为标准的相对校正因子。4. 计算苯、甲苯和乙醇含量。5. 根据公式计算分离度。6. 讨论气相色谱条件的选择原则。7. 你所知道的气相色谱检测器有哪些？讨论各自的适用范围。七、思考题1.色谱仪的开启原则是什么？即先开什么后开什么？不然会产生什么后 果？关机的次序又是什么？2 .在求取理论塔板高度时若计算中半峰宽 丫1/2用毫米计，则保留值应用什 么单位？3.配制混合标准溶液时为什么要准确称量？测量校正因子时是否要严格进样量？4 影响分离度的因素有哪些？提高分离度的途径有哪些?附录：Agile nt 7890

36、A气相色谱仪的结构、工作原理与使用操作说明一、仪器的结构和工作原理气相色谱仪主要包括载气系统（包括气源、净化干燥管和载气流速控制）、进样 系统（进样器及气化室）、色谱柱（填充柱或毛细管柱与柱箱）、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）、记录系统（放大器、记 录仪或数据处理仪）以及温度控制系统等。气相色谱流程示意图见图7-1.图7-1气相色谱流程示意图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；7-进样器;8-色谱住；9-检测器与；10-放大器；11-温度控制器；12-记录 仪。气相色谱仪的工作原理如下：待测组分的气相混合

37、物被载气携带流经色谱柱内的固定相时，其与固定相发生相互作用。由于混合物中各组分在性质和结构上的差异， 与固定相之间产生的 作用力的大小、强弱不同，随着载气的移动，混合物在两相间经过反复多次的分 配平衡，使得各组分被固定相保留的时间不同，从而按一定次序由固定相中流出。 与适当的柱后检测方法结合，实现混合物中各组分的分离与检测。 并按照组分流 出色谱柱的先后顺序记录得到色谱流出曲线。二、设备Agile nt 7890A气相色谱仪氮气瓶（氮气，纯度99.995%）空气发生器（干燥空气）氢气发生器（氢气，纯度99.95%）三、气相色谱仪的调试把气路，仪器等按上述接好，安置好后，便可进行下面检查和调试工

38、作。1色谱仪气路气密性检查气密性检查是一项十分重要的工作， 若气路有漏，不仅直接导致仪器工作不 稳定或灵敏度下降，而且还有发生爆炸的危险，故在操作使用前必须进行这项工 作（气密检查一般是检查载气流路，氢气和空气流路若未拆动过，可不检查） 。方法是：打开色谱柱箱盖，把柱子从检测器上拆下，将柱口堵死，然后开启 载气流路，调低压输出压力为 0.3Mpa,打开主机面板上的载气旋钮，此时压力表应有指示。最后将载气旋钮关闭，半小时内其柱前压力指示值不应有下降，若有下降则有漏，应予排除。若是主机内气路有漏，则拆下主机有关侧板，用肥皂 水（最好是十二烷基磺酸钠溶液）逐个接头检漏（氢，空气也可如此检漏），最后将

39、肥皂水擦干。四. 仪器设备的操作1.操作程序1）开机1打开氮气瓶总开关，调节输出气压为 0.40.6M Pa；打开空气瓶总开关，调节 输出气压为0.40.6M Pa，打开氢气瓶总开关，调节输出气压为 0.40.6M Pa。2打开7890A色谱仪开关，待 GC进入自检，自检完成后会提示“Power onSuccessful ”。3开启计算机，进入 Windows系统后，双击电脑桌面的（Instrument Online）图标，进入GC化学工作站。2）采集数据方法编辑1编辑新方法1.1从“Method”菜单中选择“Edit Entire Method”，根据需要钩选项目，“Method In fo

40、rmation ”（方法信息），“ In strume nt/Acquisiti on ”（仪器参数 / 数据采集条 件），“Data Analysis ”（数据分析条件），“Run Time Checklist ”（运行时间顺 序表），确定后单击“ 0K。1.2出现“ Method Commons窗口，如有需要输入方法信息（方法用途等），单 击 “ 0K。1.3进入“Select Injection Source/Location ”（进样器设置），接受默认选项， 单击“ OF”。1.4 进入“ Agile nt GC Method: In strume nt 1” （方法参数设置）。1.4

41、.1 “Injector ” 参数设置。输入 “Injection Volume（进样体积），和 “Washand Pumps（洗针程序），完成后单击“ 0K。（具体参照图1）。图1注：自动进样器按（1, 2, 3, 4, 5, 6, 7）顺序工作1.4.2 “Inlet ” 参数设置。输入 “Heater ” （进样口温度）;“Septum Purge Flow”（隔垫吹扫速度）；拉下“ Mode菜单，选择分流模式或不分流模式或脉冲分流模式或脉冲不分流模式；如果选择分流或脉冲分流模式，输入“ Split Ratio ” （分流比）。完成后单击“ 0K。（具体参照图2）图2143 “ CFT

42、Setting ”参数设置。选择“ Control Mode ”（恒流或恒压模式）, 如选择恒流模式，在“ Value”输入柱流速。完成后单击“ 0K。（具体参照图3）图3144 “Over”参数设置。选择“ OvenTempOn” （使用柱温箱温度）；输入恒温 分析或者程序升温设置参数；如有需要，输入“ Equilibration Time ” （平衡时 间），“Post Run Time”（后运行时间）和“ Post Run”（后运行温度）。完成后单 击“0K。（具体参照图4）图4Agjilc nl 石匚 Method : Inxtrumcnl 1 勺o|创沪約e山农妙色I?lnpGRai

43、* X/imXH闵哄trfiTirnfrnmE护iCeTith平衝町|g0D123D10亜的IWRdTiw:府塔时片间* n出曲sfi程存哥油戦龙|Ji五存曲Hl|b咼Cw F：PqsRlf: |23QXOK |145 “ Detector ”参数设置。钩选“ Heater ” （检测器温度）,“ H2 Flow ” （氢气流速）,“ Air Flow” （空气流速）,“ MakeupFlow” （尾吹速度 2）, “ Flame”（点 火）和“ Electrometer ” （静电计），并对前四个参数输入分析所要求的量值。完 成后单击“ OK。（具体参照图5）。图51.2 如果在 1.1 中

44、钩选了“ Data Analysis ”：1.2.1出现“ Signal Detail”窗口。接受默认选项，单击“ OK1.2.2出现“ Edit Integration Events”（编辑积分事件），根据需要优化积分参数。完成后单击“ OK。（具体参照图6）。图6tdifi IntegrflilijDn LvenisManud Eiwts|X|匚眄刖Fa* All SignalsIntugii 趙1口早VlkKT-arijcni Skim McbJcStandaidT刖 Peak Skim Haght H ado0.00Front Fmak Skimo.aoSkimValey Rctio2

45、0.00&川衬ne Si曲诂卄ChidulPeakAahg500,00TM若Inlqg.&inni Evrril,甘due|nialSipP? SensilrvilyWi斜率良戲受InhalPedk Widlh0.08初茹4宽InitialAiea Reject1InitialHeighl Reijact1InitialShouldeiaOFF启燧曲別toooInflegialionOFF1井种馬不积好5000IrtgralmON盼种启开妬駅升123 出现“ Specify Report ”（编辑报告），选择“ Report Style ”（报告类型）; “Quantitative Resul

46、ts”（定量分析结果选项）。完成后单击“ 0K。1.3 如果在 1.1 中钩选了“ Run Time Checklist ” ,出现“ Run Time Checklist ”， 至少钩选“ Data Acquisition ”（数据采集）。完成后单击“ OK144方法编辑完成。储存方法：单击“Method”菜单，选中“Save Method As”， 输入新键方法名称，单击“ OK完成。2单个样品的方法信息编辑及样品运行2.1从“ Run Co ntrol ”菜单中选择“ Sample Info ”选项，输入操作者名称，在“Data File ”-“Subdirectory ”（子目录）输入

47、保存文件夹名称，并选择“Manual” 或者“Prefix/Counter ”，并输入相应信息；在“ Sample Parameters”中输入样 品瓶位置，样品名称等信息。完成后单击“ OK”。（具体参照图7）。图7注：Manual-每次做样之前必须给出新名字，否则仪器会将上次的数据覆盖掉。 Prefix 在prefix 框中输入前缀，在Counter框中输入计数器的起始位（自动 计数）。2.2待工作站提示“ Read?，且仪器基线平衡稳定后，从“ Run Control ”菜单 中选择“ Run Method”选项，开始做样采集数据。3多样品的方法信息编辑及样品运行3.1从“ Sequen

48、c6菜单中选择“ Sequenee Parameters ”选项，输入操作者名 称，在“ Data File ” - “Subdirectory ”（子目录）输入保存文件夹名称，并选 择“ Auto ”或者“ Prefix/Counter ”，并输入相应信息。完成后单击“ 0K。（具 体参照图8）。图83.2从“ Sequenee”菜单中选择“ Sequenee Table ”选项，编写序列表，包括 “Location ” （样品瓶位置），“Sample Name （样品名称），“Method Name （方 法名称），“ Inj/Location ”（进样针数）。完成后单击“ 0K。3.3待

49、工作站提示“ Ready，且仪器基线平衡稳定后，从“ Run Control ”菜单 中选择“ Run Sequenc6选项，开始做样采集数据。2）数据处理双击电脑桌面的（Instrument 1 Offline）图标，进入GC化学工作站。1查看数据。1.1选择数据。单击“File ”- “Load Signal ”，选择要处理的数据的“File Name， 单击“OK。1.2选择方法。单击心图标，选择需要的方法的“ File Name ”，单击“ OK。2积分2.1单击菜单“ Integration ” - “Auto Integrate ”。积分结果不理想，再从菜 单中选择 “Integr

50、ation ” - “Integrationevents ”选项，选择合适的“ Slopesensitivity”， “ Peak Width，Area Reject ”， “ Height Reject ”。2.2从“Integration ”菜单中选择“ Integrate ”选项，则按照要求，数据被重 新积分。2.3如积分结果不理想，则重复2.1和2.2，直到满意为止。3建立新校正标准曲线3.1调出第一个标样谱图。单击菜单“File ”- “Load Signal ”，选择标样的“File Name，单击“ OK。3.2 单击菜单“ Calibration ” - “New Calibr

51、ation Table ”。3.3弹出“ Calibrate ”窗口，根据需要输入“ Level” （校正级），和“ Amou n” （含量），或者接受默认选项，单击“ OK。3.4如果1.3中没有输入“ Amoun”（含量），则在此时（Amt）中输入，并输入 “ Compound （化合物名称）。3.5增加一级校正。单击菜单“ File ” - “Load Signal ”，选择另一标样的“ File Name，单击“ OK。然后单击菜单“ Calibration ” -“ Add Level”。并重复 3.4 步骤。3.6若使用多级（点）校正表，重复 3.5步骤。3.7方法储存。单击“ M

52、ethod”菜单，选中“ Save Method As”，输入新键方法 名称，单击“ OK完成。注：Agile nt Chemstati on软件的功能庞大、灵活，这里仅是简单介绍，如有需 要垂询仪器负责人。安全注意事项操作仪器和处理样品时需穿实验服、佩戴护目眼镜、手套和口罩，样品处 理需在通风橱内操作。仪器的运行要用到高纯氮气，高纯氢气以及干燥空气。气瓶的安放需符合 公司相关规定，并注明标识。系统日常维护保养程序1. 气相在使用时应当严格按要求操作，注意保养维护。2. 样品准备：用0.45um的滤膜过滤样品，确保样品中不含固体颗粒；进样量 尽量小。3. 毛细管色谱柱的保护：新买的毛细管柱或放

53、置比较久的毛细管柱，用前需进行老化；如果毛细管柱长时间不使用，两端要密封。4. 每次使用、维护完毕后，应当详细填写使用记录，包括柱子类型，遇到的问 题、维护方法等。对实验中仪器的出错，应当详细填写具体的发生情况以及 处理方法。未能处理的，应向他人求证，并对下位使用者提出问题所在。每 次使用仪器之前，应当查看使用记录，确定有没有尚未解决的仪器故障。5. 仪器的移动，安装，更新或升级应当由仪器负责或供应商完成，操作者不得 随意移动，拆装仪器。6. 仪器出现故障，请立即告知仪器负责人，由负责人集中处理，解决问题。实验四 苯甲酸等有机物的红外光谱测定一、实验目的1 学习傅立叶变换红外光谱基本原理和仪器

54、构造；2 掌握该仪器的操作使用方法和光谱分析方法；3. 通过实验初步掌握各种物态的样品制备方法。二、实验原理红外光谱反映分子的振动情况。当用一定频率的红外光照射某样品时， 若该 物质的分子中某基团的振动频率与之相同，则该物质就能吸收这种频率的红外 光，使分子又振动基态跃迁到激发态。若用不同频率的红外光通过待测物质时就 会出现不同强弱的吸收现象。由于不同化合物具有其不同特征的红外光谱，许多化合物都有其特征的红外光谱，根据红外光谱图上的吸收峰数目、 吸收频率和吸 收强度，将被测定化合物的光谱与已知结构化合物的光谱加以比较，就可以对被测定化合物进行初步的定性分析。根据比尔定律，测量化合物红外谱图中的

55、某一特征谱带的吸光度，即可进行定量分析。苯甲酸可以采用KBr晶体压片法制样进行定性。苯甲酸具有芳烃和羧酸的红外光谱特征。苯环有v =cH3080cm-1和 1600,1580,1500及1450 cm-1等特征吸收峰；此外还应存在 1000 cm-1以下的两个 吸收带（ych ）。高级脂肪醇随碳原子数的增加状态由液体逐渐变为固体。十二醇分子式： CH3（CH2）10CH2OH性质：又称月桂醇，十二醇，正十二（烷）醇。存在于白柠 檬油、松针油、大吊克吕花油等精油中。无色液体（室温），或低于20r呈固体， 具有弱而持久的油脂气息。凝固点 26r，沸点255259C。十二醇在常温下可以按照液体样品制备方法测定红外光谱。出现OH峰3500、1050 cm-1 和与 CH 吸收特征 3000-2700 cm-1 之间的双峰，1470、1380 cm-1 及 720 cm-1 等。三、仪器与试剂1. 仪器 红外光谱仪。油压式压片机，玛瑙研钵，盐片，红外干燥灯。2. 试剂 KBr（AR），无水乙醇（AR），十二碳醇，苯甲酸。四、实验步骤1. 固体样品苯甲酸的