仪器分析教案给学生

1、16P湖南工学院教案用纸课 程 教 案课程名称： 仪器分析实验 任课教师 欧丽娟，刘开建，张德春 所属院部： 材料与化学工程学院 教学班级： 化工1201-04班 教学时间：2014 2015 学年第 二 学期湖 南 工 学 院实验一 高效液相色谱法测定苯酚和苯一、实验目的 1掌握高效液相色谱法测定苯酚和苯的方法；2了解流动相流速对色谱分离的影响。二、实验原理 酚类属于高毒物质，主要污染源是炼油、木材防腐及某些工厂的工业废水。人体摄入一定量酚类物质后，会出现急性中毒，长期饮用被酚类污染的水可引起头昏、贫血及神经系统障碍。因此，酚类物质被列为环境优先控制的污染物。酚类化合物种类繁多，如甲酚、氯酚

2、、硝基酚、氨基酚等。由于取代基位置和取代基数目睥不同又分为对甲酚、间甲酚、邻甲酚、2，4，6-三甲酚等，不同的酚地人体的毒害作用不同，容量法和分光光度法测得的是总酚含量，液相色谱将分离和测定结合成来，可对各种不同的酚类物质进行定量测定。本实验采用十八烷基硅烷键合相为固定相，甲醇-水溶液为流动相分离苯酚和苯混合物，因固定相的极性小于流动相的极性，此法称为反相液液相色谱法。当两组分在固定相和流动相中分配时，极性大的物质在流动相中的溶解度较大，而极性小的物质在流动相中的溶解度较小，组分的流出顺序是极性大的化合物在前，极性小的化合物在后。三、仪器和试剂 主要仪器：高效液相色谱仪；2. 色谱柱：15 c

3、m × 4.6 mm，KR100-C18，10 mm；3. 0.45 mm有机相滤膜；4. 1 mL注射器；5. 标准进进针头。试剂：1 甲醇：色谱纯；2. 超纯水：使用前过滤；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、实验步骤 1. 开机按操作规程开机，并使仪器处于工作关态。色谱条件如下：流动相：甲醇-水（85：15，体积比）；流速：1.0 mL/min, 1.5 mL/min；检测波长254 nm；柱温30 ；进样量20 mL。2. 试样测定首先设定流速为1.0 mL/min，待基线稳定后，进样测定；然后把流速改为1.5mL/min

4、，待基线稳定后，再次进样测定。3. 关机实验完毕后，清洗色谱柱，关机。五、数据处理 论g 根据不同流速下所得各组分的保留时间和半峰高宽计算塔板数和分离度。N = (tR/s)2 = 16(tR)2/W = 5.54(tR/W1/2)2其中：W峰宽；s曲线拐点处峰宽的一半，即峰高0.607处峰宽的一半；W1/2半峰高宽；tR保留时间。R = 2(tR2tR1)/(W1+W2)tR保留时间；W峰宽。一般说当R1时，两峰有部分重叠；当R=1.0时，分离度可达98%；当R=1.5时，分离度可达99.7%。通常用R=1.5作为相邻两组分已完全分离的标志。R1.5称为完全分离。六、思考题 1、若降低甲醇含

5、量，保留时间tR和分离度是否有改变？如何变化？2、根据实验的色谱条件判断各组分的流出顺序。教学后记实验二 气相色谱法测定苯系物一、实验目的 1了解气相色谱的仪器组成、工作原理及数据采集、数据分析的基本操作。2面积归一化法测定苯、甲苯和二甲苯混合物中各组分的含量。二、实验原理 气相色谱方法是利用试样中各组份在气相和固定液相间的分配系数不同将混合物分离、测定的仪器分析方法，特别适用于分析含量少的气体和易挥发的液体。当汽化后的试样被载气带入色谱柱中运行时，组份就在其中的两相间进行反复多次分配，由于固定相对各组份的吸附或溶解能力不同，因此各组份在色谱柱中的运行速度就不同，经过一定的柱长后，便彼此分离，

6、按流出顺序离开色谱柱进入检测器，被检测，在记录器上绘制出各组份的色谱峰流出曲线。在色谱条件一定时，任何一种物质都有确定的保留参数，如保留时间、保留体积及相对保留值等。因此，在相同的色谱操作条件下，通过比较已知纯样和未知物的保留参数或在固定相上的位置，即可确定未知物为何种物质。测量峰高或峰面积，采用外标法、内标法或归一化法，可确定待测组分的质量分数。三、仪器和试剂 1仪器设备1）天美GC-8A型气相色谱仪，Chromato-Solution Light色谱工作站。2）进样口: 毛细柱进样口 (S/SL)。3）检测器：TCD检测器。4）色谱柱：PEG-6000/6201，4×2m。5）5

7、ul微量注射器。2气体：高纯N2 (99.999%)，载气流速：30mL/min。3、药品：苯、 甲苯 、二甲苯。四、实验步骤 1检查N2气源的状态及压力，然后打开气源，检漏。2. 按下列条件设置参数：柱箱温度：110； 进样器温度（或气化室温度）：120；检测器TCD温度：120。3. 开启电脑中的工作站程序及色谱仪。15min后设置桥流：80mA。升温结束，待基线平稳后，即可进样。4用微量注射器准确抽取0.5L溶液，注射入进样口。注意不要将气泡抽入针筒。进样的同时，用鼠标点击工作站上的“开始”绿色按钮，待准备结束（1-2s），按下色谱工作站“CH1”按钮，开始记录图谱，储存并处理图谱数据。

8、 若想在设定的“采集时间”前终止实验，可用鼠标点击工作站上的“停止”红色按钮。在相同的色谱条件下，分别测定苯、 甲苯 、二甲苯标准溶液及混合样品。五、思考题 1、如何确定色谱图上各主要峰的归属？2、如何确定各组分的含量？教学后记实验三 火焰原子吸收光谱法测定水中钙含量（4学时）一、实验目的 1、了解原子吸收光谱仪的构造及使用方法。2、了解火焰原子吸收分光光度法分析原理。3、掌握标准曲线法测定元素含量的分析技术。 二、实验原理 原子吸收光谱法是基于气态基态原子外层的电子对共振线的吸收。气态的基态原子数与物质的含量成正比。当式样组成复杂，配制的标准溶液与式样组成之间差别较大时，常采用标准法，本实验

9、就使用标准加入法，基本方法是在五个容量瓶中加等量的待测式样，分别加入不等量（倍增）的标准溶液，用适当溶剂稀释至一定体积后，依次测出它们的吸光度。以加入标样的质量为横坐标，相应的吸光度为纵坐标，绘制标准工作曲线，图中横坐标与标准曲线正常的交点与原点的距离X即为容量瓶所含待测元素的质量，再通过计算求出式样的含量。三、仪器和试剂 主要仪器：AA-6300C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，容量瓶， 移液管。 试剂： 钙标准溶液：2.0 4.0 6.0 8.0 10.0ug/ml，自来水样 四、实验步骤 1、钙标准溶液的配制A、精确称取1.400g标准品氧化钙，用蒸馏水定容至1

10、000mL，此溶液含钙1.000mg/mL。（贮备液）B、用吸管吸取10mL 1.000mg/mL钙的贮备液于100ml容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，此溶液含钙0.1000mg/mL。C、用10ml吸管分别吸取2、4、6、8、10mL 0.1000mg/ml的钙溶液于5个100ml容量瓶中，用蒸馏水稀释到刻线，摇匀。此系列标准溶液分别含钙2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 ug/mL。 2、自来水样的制备用10ml吸管吸取自来水样于100ml容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度。 3、参照AA-6300C火焰法操作规程完成钙系列标准溶液吸光值的测定。 测量条件： 分析线：422.7nm

11、 灯电流: 3mA 燃烧器高度: 5mm 狭缝宽度: 0.4mm4、在相同测量条件下完成样品自来水中钙含量的测定。5、记录测定值，换算成样品浓度。6、实验室卫生整理，完成实验报告。五、AA-6300C操作规程(火焰法)1、 开机 打开电源（稳压器），依次打开计算机电源，自动启动完Windows（DOS）后，再打开仪器电源开关。2、 初始化 启动WizAArd系统，选择联机。系统很快就会进入初始化，初始化成功“OK”（确定）。每次开机都必须经过初始化才能控制仪器。3、寻峰3.1 初始化后出现元素灯选择窗口，如需更改元素灯可以根据需要进行选择。3.2 选择元素灯后，系统将会弹出被调整元素灯参数对话

12、框，根据需要进行相关的参数设置。设置好参数后，下一步进行相应的元素灯寻峰。3.3 单击“寻峰”按钮对当前工作波长进行寻峰。当需要对当前元素的其他特征波长进行寻峰，可在“特征谱线”下拉框中选择相应的波长。3.4 当需要查看仪器当前能量状态或需要对能量进行调整时，可依次选择主菜单的【应用】/【能量调试】，4、参数设置寻峰结束后，程序进入系统测试状态，选择系统菜单的“仪器”下的“燃烧器参数设 置”，对燃气流量、燃烧器高度和位置进行设置。一般为1200-1800ml/min（燃气流量）。调整位置使光斑正好切入燃烧器中缝上方6-8mm。4.1在进入测量之前，对待测样品进行设置。单击工具按钮 即可打开样品

13、设置向导。4.2对测量参数进行设置。单击工具按钮 即可打开测量参数设置对话框。选择计算方式为连续、积分时间为1-3秒、滤波系数0.6秒。5、测量 使用火焰法时，在进入测量前,请依次打开空压机电源、乙炔钢瓶阀门，使乙炔分表压力在0.05-0.06Mpa.，并认真检查气路以及水封。当您确认无误后，可单击工具按钮即可将火焰点燃。再单击测量键进行测量。6、关机在关机前必须经过火焰状态下，先关闭乙炔钢瓶阀门，待火焰熄灭后再关闭空压机。退出AA系统、再关闭主机、最后关闭电源。六、实验注意事项 1、AA-6300C型原子吸收分光光度计系精密贵重仪器，在未熟悉仪器的性能及操作方法之前，不得随意拨动主机记录器的

14、各个开关和旋钮。 2、仪器在开机进行测量时必须严格按照操作规程的方法进行。 3、本实验使用易燃气体乙炔，故在实验室严禁烟火，以免发生事故。 4、点燃火焰时，必须先开空气，后开乙炔，熄灭火焰时，则应先关乙炔，后关空气，防止回火，爆炸事故的发生。七、结果处理1、在坐标纸上画出：钙的校准曲线（注意空白值如何处理）。2、由校准曲线查出并计算未知样品中钙的含量。八、思考题 1、为什么燃助比和燃烧器高度的变化会明显影响钙的测量灵敏度？2、空白溶液的含义是什么？3、为什么原子吸收光谱仪的光源需要调制？教学后记实验四 荧光分光光度法测定维生素B2的含量（4学时）一、实验目的1、掌握标准曲线法定量分析维生素B2

15、的基本原理。2、了解荧光分光光度计的基本原理、结构及性能，掌握其基本操作。二、实验原理1、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430440 nm蓝光的照射下，发出绿色荧光，荧光峰在535 nm。维生素B2在pH=67的溶液中荧光强度最大，在pH=11的碱性溶液中荧光消失，所以可以用荧光光度法测维生素B2的含量。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，故测维生素B2的荧光时溶液要控制在酸性范围内，且在避光条件

16、下进行。2、荧光分光光度计 （1）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IF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。（2）荧光分析法的特点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。（3）荧光分析仪器A、常用的荧光分析仪器由激发光源、单色器、

17、液槽、检测器和显示记录器五部分构成，如下图所示： 光源单色器吸收池单色器检测器B、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。（c）荧光分光光度计工作原理：由光源氙弧灯发出的光通过切光器使其变成断续之光以及激发光单色器变成单色光后，此光即为荧光物质的激发光，被测的荧光物质在激发光照射下所发出的荧光，经过单色器变成单色荧光后照射于测样品用的光电倍增管上，由其所发生的光电流经过放大器放大输至记录仪，激发光单色器和荧光单色器的光栅均由电动机带动的凸轮所控制，当测绘荧

18、光发射光谱时，将激发光单色器的光栅，固定在最适当的激发光波长处，而让荧光单色器凸轮转动，将各波长的荧光强度讯号输出至记录仪上，所记录的光谱即发射光谱，简称荧光光谱。当测绘荧光激发光谱时，将荧光单色器的光栅固定在最适当的荧光波长处，只让激发光单色口的凸轮转动，将各波长的激发光的强度讯号输出至记录仪，所记录的光谱即激发光谱。当进行样品溶液的定量分析时，将激发光单色器固定在所选择的激发光波长处，将荧光单色器调节至所选择的荧光波长处，由记录仪得出的信号是样品溶液的荧光强度。 三、实验仪器和试剂主要仪器：荧光分光光度计，1cm石英皿，25mL容量瓶，移液管试剂：维生素B2标准溶液：10.0g/

19、mL，待测样品溶液四、实验步骤1、系列标准溶液的制备取维生素B2标准溶液（10.0g/mL）0.50mL、1.00mL、1.50mL、2.00mL、2.50mL分别置于25mL的容量瓶中，各加入去离子水稀释至刻度，摇匀。得浓度依次为0.20g/mL、0.40g/mL、0.60g/mL、0.80g/mL、1.00g/mL的一系列维生素B2标准溶液，待测。2、标准溶液及样品的荧光测定将激发波长固定在最大激发波长，荧光发射波长固定在最大荧光发射波长处。测量上述系列标准维生素B2溶液的荧光发射强度。记录数据，以溶液的荧光发射强度为纵坐标，标准溶液浓度为横坐标，制作标准曲线。   在

20、同样条件下测定未知溶液的荧光强度，并由标准曲线确定未知试样中维生素B2的浓度，计算待测样品溶液中的维生素B2的含量。五、实验注意事项1、使用荧光分光光度计时，要按照仪器使用规定使用，不可随意操作。2、使用石英比色皿时，要注意勿用手直接触摸比色皿表面，因握住侧棱。六、实验数据记录及处理1、在EXCEL上拟合系列标准溶液浓度与荧光发射强度的标准曲线图。2、由校准曲线查出并计算待测样品溶液中的维生素B2的含量。七、思考题 1、试解释荧光光度法较吸收光度法灵敏度高的原因?2、维生素B2在pH67时荧光最强，本实验为何在酸性溶液中测定？教学后记实验五 紫外吸收光谱法测定苯酚含量（4学时）一、实验目的 1

21、、了解紫外可见分光光度计的结构、性能及使用方法。2、熟悉定性、定量测定的方法。二、实验原理 紫外分光光度法，又称紫外吸收光谱法，它是研究分子吸收200.0800.0nm波长范围内的吸收光谱。紫外吸收光谱主要产生于分子价电子在电子能级间的跃迁，是研究物质电子光谱的分析方法。通过测定分子对紫外光的吸收，可以对大量的无机物和有机物进行定性和定量测定。苯酚已经被列入有机污染物的黑名单。但在一些药品、食品添加剂、消毒液等产品中均含有一定量的苯酚。如果其含量超标，就会产生很大的毒害作用。苯酚在紫外光区的最大吸收波长max=270nm。对苯酚溶液进行扫描时，在270nm处有较强的吸收峰。 定性分析时，可在相

22、同的条件下，对标准样品和未知样品进行波长扫描，通过比较未知样品和标准样品的光谱图对未知样进行鉴定。在没有标准样品的情况下，可根据标准谱图或有关的电子光谱数据表进行比较。 定量分析是在270nm处测定不同浓度苯酚的标准样品的吸光值，并绘制标准曲线。再在相同的条件下测定未知样品的吸光度值，根据标准曲线可得出未知样中苯酚的含量。三、仪器和试剂 主要仪器：紫外可见分光光度计，容量瓶（1000ml、250ml、50ml），移液管（5ml、10ml）试剂：苯酚（AR） + Q, 1 Z: # j- N 四、实验步骤 于5支50ml的容量瓶中，用吸量管分别加入0.5 ml、2ml、5ml、10ml、20ml

23、的10ug/ml苯酚标准溶液，用蒸馏水定容至刻度，摇匀。9 - v# A" O' V* w: E在标准系列溶液所测的紫外图中找到最大吸收波长，并记录最大吸收波长和每种溶液的吸光度。实验完毕后，清洗，关机。五、数据处理1、苯酚的吸收曲线图2、苯酚浓度的测定，在相同情况下，直接测定未知样品的吸光度。3、根据回归曲线方程计算出待测苯酚浓度。测得样品的A，代人标准曲线方程计算得样品浓度c=？ug/ml 六、思考题: X2 / Q/ l& : S- a2. - d  a6 L& s+ C0紫外可见分光光度法的定性、定量分析的依据是什么？9 教学后记实

24、验六 苯甲酸红外吸收光谱的测绘（4学时）一、实验目的 1、学习用红外吸收光谱进行化合物的定性分析，2、掌握用压片法制作固体试样晶片的方法；3、熟悉红外分光光度仪的工作原理及其使用方法。二、实验原理 在化合物分子中，具有相同化学键的原子基团，其基本振动频率吸收峰(简称基频峰)基本上出现在同一频率区域内，例如，CH3(CH2)5CH3、CH3(CH2)4CN和CH3(CH2)5CH=CH2等分子中都有-CH3，-CH2-基团，它们的伸缩振动基频峰与图1 CH3(CH2)6CH3分子的红外吸收光谱中-CH3，-CH2-基团的伸缩振动基频峰都出现在同一频率区域内，即在3000cm-1波数附近，但又有所不同，这是因为同一类型原子基团，在不同化合物分子中所处的化学环境有所不同，使基频峰频率发生