仪器分析实验讲义-6个-应化、环科

1、仪 器 分 析实 验 指 导资源与环境学院2012年10月实验一 水体中F-的测定一、实验目的1 了解离子选择性电极的基本原理、仪器装置和离子选择性电极的构造；2 掌握测定过程中应该控制的条件；3 掌握用离子选择性电极法定量测定水中的F-。二、实验原理 离子选择性电极是一种电化学传感器，它将试液中待测离子的活度转化为相应的电位。当F-电极（指示电极）和饱和甘汞电极（参比电极）同时插入被测溶液时，离子选择性电极的敏感膜对该离子产生响应，即产生膜电位。在一定条件下膜电位与该离子的活度的对数呈线性关系。即： 25时，对于一价的F-来说从方程中可知Elgx有线性关系，利用此关系可以通过标准曲线法进行定

2、量分析。三、仪器和试剂1 仪器（1）参比电极：饱和甘汞电极；（2）指示电极：氟化镧单晶膜片电极，pH范围： 5.07.0响应时间：<2分钟内阻： <1兆欧干扰离子：铝、铁、钛（3）酸度计（4）电磁搅拌器2 试剂（1）总离子强度调节缓冲剂（TISAB）溶液：称取NaCl 15g、醋酸钠16g、柠檬酸钠0.078g溶于去离子水中，加入冰醋酸3.6mL后用去离子水稀释至250mL，得到总离子强度调节缓冲剂溶液，储存于塑料瓶中。（2）100g/mL的F-贮备液：准确称取于120干燥2小时并冷却的氟化钠（分析纯）0.2210g溶于去离子水中，全部转入1000mL容量瓶中并用去离子水定容，贮于

3、塑料瓶中，放置于冰箱内保存。（3）10g/mL的F-标准溶液：取100g/mL的F-贮备液10mL于100mL容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，得到10g/mL的F-标准溶液的。四、操作步骤1 分别吸取10g/mL的F-标准溶液1，2，4，8，10mL于50mL容量瓶中（瓶内先加入少量去离子水），加入TISAB 10mL，用水定容，得到含氟0.20，0.40，0.80，1.60，2.00g/mL的标准系列。2 取含氟水样5.00mL，于50mL容量瓶中，加入10mL TISAB，放置10分钟，待样品中Fe3+、Al3+等离子同柠檬酸完全络合，用水定容到标线。3 按电位计的使用说明书调整好电位计后

4、，将容量瓶中的标准系列及未知样品分别倒入干的洁净烧杯内，在电磁搅拌的条件下测定其电位值。将数据记入原始数据表中。4 关闭电源开关，拔下电源插头。五、数据处理1 原始数据表编号12345未1未2加入标液体积（mL）F-浓度（g/mL）0.200.400.801.602.00E(mV)2 结果计算（1）未知样品含量Cx=（2）校准曲线斜率S=六、注意事项1 在电位测定过程中，饱和甘汞电极的下端应超过指示电极的下端。2 氟离子选择性电极使用前先用低浓度NaF溶液浸泡，再用去离子水清洗至两次换水前后电位值基本不变。3 电极晶片小心保护。若有油垢，可先用脱脂棉依次蘸酒精、丙酮轻拭，用水洗净。4 标准系列

5、和未知样品在同一温度下测定，可消除温差造成的影响。5 测定时用聚乙烯烧杯为宜。6 测定标准系列时要从低浓度到高浓度按顺序测定。实验二 TU-1901型紫外可见分光光度计的波长选择及重铬酸钾测定一、实验目的1 了解分光光度计的性能、结构及其注意事项。2. 通过测定K2Cr2O7溶液，了解仪器的工作原理，并学会使用方法。二、实验原理一束可见光通过某物质的溶液时，当光子的能量等于电子能级的能量差时，该光子才能被吸收。将不同波长的单色光依次通过浓度一定的吸光溶液时，会有不同的吸光度，其中吸收最强的波长称为最大吸收波长，即max，此过程完成定性分析。在max处，A=abc。在比色皿及入射光强度一定时，吸

6、光度正比于被测物质浓度，这便是定量分析的依据。三、仪器及试剂仪器 TU-1901型紫外可见分光光度计。 试剂 0.5 g/L K2Cr2O7溶液、10.0g/L K2Cr2O7贮备溶液。四、操作步骤1. 开电脑，进入Windows界面，打开光度计电源开关（在仪器右侧），检查样品池保证光路中无任何挡光物品，关闭样品池盖。双击桌面的“UVWin5紫外软件V5.2.0”，仪器进入自检状态（时间较长，请耐心等待；本软件操作中请勿点击“取消”）。自检完成后，出现“时间扫描”、“定量测定”、“光谱扫描”、“光度测量”四大模块。2. 选中“光谱扫描”，最大化该模块。点击“测量”“参数设置”，出现“光谱扫描参

7、数设置”对话框，光度方式选中“Abs”，起点为800nm，终点为400nm，速度选“快”，间隔1nm，其他为默认即可。3. 将2个比色杯均装入空白溶液，放到样品池中（内侧放置空白样品作为对照光路，测定过程中一般不取出，外侧放置根据需要放置不同样品）。点击“测量”“基线校正”，完成后出现“是否显示基线图谱”，点“否”；将0.5 g/L K2Cr2O7溶液加入到外侧光路的样品池中，点击“开始”按钮进行谱图扫描，左侧“工作室”显示所得样品文件名称。根据谱图选则进行定量分析所用的波长，也可“图形”“峰值检出”查看吸收峰的波长数值。最小化“光谱扫描”界面。4. 利用10.0g/L K2Cr2O7贮备溶液

8、配制标准系列，最高浓度不超过1.0 g/L。5. 选中“定量测定”界面，点击“测量”“参数设置”，出现“定量测定参数设置”对话框的“测量”界面，测量方法选中“单波长法”，主波长选用第3步确定的最佳波长，其他为默认即可。6. 点击“标准样品”，版块，出现“标准样品-（使用中）”界面，点击“开始”，根据提示放入标准溶液并分别输入浓度“确定”（每放入一次样品需重新点击“开始”）。标准样品测定完成后，屏幕左下角显示的是曲线的参数。点击“未知样品”，出现“未知样品-（使用中）”界面，点击“开始” 放入未知溶液“确定”，显示出测定波长，吸光度和浓度。记录未知样品浓度。7. 可以自己尝试“时间扫描”、“光度

9、测量”等功能。8. 测定完成后，将比色杯从比色池取出，洗净放回。点击“波长定位”，设置546nm，然后退出操作软件。出现“是否立即保存”，点击“全否”。关闭光度计电源开关，关闭电脑。五、数据处理1. 实验确定的K2Cr2O7的max= 。2. 未知样品中K2Cr2O7的浓度。六、注意事项1 比色皿中溶液达2/3即可，不可过满或过少。2 切记不可用手接触和擦拭比色皿的透光面，应用擦镜纸拭净。实验三 原子吸收分光光度计法测定Zn一、实验目的1 学习应用乙炔空气火焰原子化器测定土壤或植物中微量锌或其它金属元素的方法。2 通过应用3510型原子吸收分光光度计，掌握原子吸收分光光度计的基本构造及工作原理

10、和方法。二、实验原理 原子吸收分光光度计是根据被测元素的基态原子对特征辐射的吸收程度进行定量分析的仪器，其测定原理是基于光吸收定律（朗伯比尔定律）：。 待测离子在火焰中产生基态原子，基态原子对光源发射的特征谱线进行吸收，得到样品的吸光度A，根据吸光度获得样品浓度。原子吸收光谱法上一种相对而不是绝对的方法，定量结果只能由与标准溶液或标准物质相比较而得到，在原子吸收光谱中有两种基本定量方法：校正曲线法和标准加入法。主要介绍校正曲线法：配制一系列适合的标准系列，由低浓度到高浓度测定吸光度A，由测定结果绘制Ac曲线，在相同条件下，测定样品吸光度。从校准曲线中查出待测液中元素的浓度。三、仪器和试剂1 仪

11、器：3510型原子吸收分光光度计（火焰原子化器），Zn空心阴极灯，乙炔钢瓶和气体压缩机等。50ml容量瓶。2 试剂：5 mg/L标准Zn贮备液。四、操作步骤1 标准曲线配制标准系列的浓度请同学自己设计后请老师检查，要求：标准溶液点数不少于5个，最高浓度不超过0.7mg/L，用去离子水配制即可（在进行实验之前应设计好标准曲线系列配置，例如：要配置某浓度的标准溶液，取贮备液的体积要计算好）。2 开机与测定（1）打开原子吸收主机（不是电脑主机）开关，自检初始化，主显示出现“AA3510”，稍等片刻，显示“PASS 1”，然后显示“PASS 2”再显示波长为“190.0”，说明仪器正常。产生蜂鸣声，为

12、正常现象（燃气和助燃气压力过低造成的）。（2）打开电脑，进入Windows操作界面。（3）打开气体压缩机（先按“风机开关”，后按“压机开关”），输出压力为0.2M Pa左右。调节仪器主机面板上的助燃气旋钮，调节流量为7左右。（4）确认原子吸收主机面板上的乙炔气旋钮为关闭状态，打开乙炔钢瓶主阀，调节次级表输出压力为0.75kg/cm2（0.075MPa）。蜂鸣声应该停止。（5）双击电脑Aa35图标，在元素周期表中选择预测元素确认，待仪器主机面板显示波长稳定后，“找峰”，此步较慢，一定要等到出峰完成后，点击“确认”（若不出峰，请按主机面板上的“复位”后重复“找峰”23次）。点“增益”，若“HCL”

13、能量在7689之间（即绿色范围）内波动即可“确认”。（6）点击“标准样”，分别输入所设置浓度（输入浓度后点确认），全部完成后点击“结束”。（7）逆时针旋转仪器面板左下角的“乙炔气”旋钮1/2圈左右，按住“检查”按钮的同时，调节“乙炔气”旋钮，控制乙炔流量为2.0左右，按住“检查”按钮同时，按住“点火”按钮，点燃火焰后松开2个按钮。若需要重新点火，需要按“熄火”按钮，点火灯灭后再进行上述操作。（8）将标准系列浓度为“0”的溶液插入进样管，点击“增益”调节吸光度为0，点击“读数”。注意：进样10秒后再“读数”，每个样品读数3次。分别记录各溶液的吸光度。全部测定完成后，点击“拟合”“一次曲线”即可查

14、看标准曲线。（9）点击“未知样”，分别记录未知样品的吸光度和浓度。（10）关机。关闭乙炔钢瓶主阀，待火焰熄灭后，旋松乙炔减压表的次级阀旋钮，顺时针旋紧仪器面板左下角的“乙炔气”旋钮。从进样管进蒸馏水，用水清洗管路2min。退出操作软件，关闭电脑，关闭原子吸收主机，关闭气体压缩机（先按“压机开关”，后按“风机开关”）。3 拔下电源插头。4 根据标准系列的吸光度值绘制标准曲线，并在标准曲线上查出样品浓度。五、数据处理1 原始数据表浓度（mg/L）未知样品吸光度2 结果（1）绘制Ac曲线，由校准曲线上查出样品浓度。（2）未知样品编号为： 浓度为 实验四 微波等离子炬原子发射法（MPT-AES）测定水

15、中的镁和锌一、实验目的1 了解MPT-AES的基本原理及仪器构造。2 掌握测定过程中应该控制的条件及元素的测定方法。二、实验原理 样品溶液被引至雾化器，经雾化器雾化得到湿的样品气溶胶，再由载气携带通过加热管、冷凝管和硫酸池去溶剂后形成干的气溶胶，最后经内管进入MPT等离子体。待测样品在MPT处完成原子化和激发等过程，变成激发态原子，激发态原子自发跃迁至基态产生发射光谱，根据发射光谱的波长进行定性分析；根据特征波长谱线的发射强度来进行定量分析。三、仪器和试剂1 仪器：1020型MPT光谱仪 2 试剂：Mg、Zn标准溶液四、操作步骤1 点火前准备：打开电脑电源，进入“MPT光谱仪操作软件”，出现“

16、实验记录”对话框，点“确定”，“波长记录”对话框，点“否”。打开循环冷凝水装置；打开光谱仪“电源”开关，预热10min左右。在操作软件的“系统”菜单中选择“系统参数设定”，设定载气流量为0.7 L/min，工作气流量为0.6 L/min，分别点击“设定”。仪器进样管插入蒸馏水中，打开氩气气路阀门，按要求调节气体压力。1分钟后进行下面的操作。2 点火：在“系统”菜单中“MPT点火操作”（不是光谱仪上的“手动点火”），按照要求的点火功率（点火功率建议为80W）进行点火操作。3 系统定位 在“系统”菜单中选“系统定位”，程序切换到该界面后，点击“设置”，设高压为300V，点击“确定”，点击“开始”按

17、钮，出现“提示”对话框，点击“是”，时间略长，请等待。4 在“资源”菜单中选“分析谱线”，分别输入要测定的元素，选择第一条分析谱线，点击“<=”按钮，完成后点“确定”按钮。5. 在“任务”菜单中进入“谱图分析”界面，进入“设置”对话框，点击要考察的谱线，点“确定”按钮。将仪器的进样管放到混标溶液（可选用0.5 g/ml）中，1min后点击“开始”按钮，进行谱图分析，一般对一条谱线进行三次以上的谱图分析。对所要测定的元素测逐一进行谱图分析。完毕后，进蒸馏水清洗。6 定量分析（1）标准曲线绘制 谱图分析完成后，在“任务”菜单中进入“扫描测量”界面，点击“考察空白”组合框，选中“考察标准”，进

18、入“设置”对话框，“工作曲线”中选“创建新曲线”，“测量次数”为“一般测量”（3次即可），点击欲测元素（Zn或Mg）后，进入“设置浓度系列”对话框，输入所配标准溶液浓度，输到最后一个浓度时，该浓度的下一个输入“0”，即可按“确定”按钮；然后再进行其它元素的设定。点“开始”按钮，按程序进行测定，注意在每次换溶液时，进样1min后再按“确定”，进行测定。程序提示完成后，表示建立了工作曲线。可点击“结果”，按照提示查看标准曲线的绘制情况。（2）未知样品分析 在工作栏的组合框中选择“考察样品”，按“设置”按钮，输入测试报告的文件名。按“开始”按钮，进行样品测定，每次要输入样品号。测定完最后一个样品后，

19、点“取消”，再点“结果”。记录样品中Zn和Mg的含量。将自来水作为一个未知样品进行测定。7 定性分析 将进样管插入自来水中，在“任务”菜单中进入“波长扫描”界面，点击“设置”，起始波长为210nm，终止波长为290nm，扫描步幅为0.1nm，数据采集速度为“快”，其它为默认，点击“确定”，点击“开始”，波长扫面完成后，出现“保存文件提示”对话框，选“是”，保存文件名为“自来水.scw”；按照如上操作完成蒸馏水的波长扫描并保存文件名为“蒸馏水.scw”。“查看”菜单选“多谱图”，点击“打开”，选择文件“自来水.scw”（默认位置为D：/Program Files/MPT光谱仪操作软件/Resul

20、t），再次点击“打开”，选择文件“蒸馏水.scw”，这样就可以在同一个界面上比较2个样品的差异，根据谱图分析自来水中何种元素含量可能较高？8 用水清洗管路，重新进行“系统定位”。完成后，点击“系统”菜单中的“熄灭MPT火炬”，关闭气体管路阀门，待压力为0后，退出软件，关闭仪器电源，2分钟后关闭循环冷凝水装置。五、实验数据（1）未知样品编号为 Mg浓度为 Zn浓度为（2）自来水中何种元素含量可能较高？六、注意事项1 本仪器属于贵重仪器设备，如有问题，请老师处理。2 样品引入管端口不得暴露于空气中，否则会造成点火失败或等离子体燃炬熄灭。3 在换溶液时，样品引入管端口应尽快转移到新样品溶液中，另外注

21、意不要折进样管。实验五 有机磷农药的检测一、实验目的1 掌握保留时间定性和峰面积定量；2 学习FPD检测器的使用。二、实验原理在恒定温度及恒定载气流速下，混合有机样品在色谱柱中完成分离过程，即有机组分同时进样，但流出色谱柱的时间不同，因此不同组分的保留时间不同；而温度和载气流速等条件固定，相同组分的保留时间不变，因此可以利用保留时间对有机组分进行定性分析。从色谱柱流出的有机组分进入检测器，含磷有机物在富氢火焰中燃烧被打成有机碎片，发射出526 nm的特征光，通过滤光片得到较纯的单色光，经光电倍增管把光信号转变成电信号。含磷组分含量越高，产生的特征光强度越大，得到的电信号也就越大，色谱峰的峰面积

22、也就越大，因此利用峰面积可以进行定量分析。三、仪器和试剂1 仪器：气相色谱仪（岛津8A），配FPD检测器。色谱柱：5%OV/Chromoshob W AW（6080目）/ 2m×3mm。 2 试剂：标准溶液、丙酮等。3 色谱条件：柱温为150；汽化室、检测器温度为180；进样量为2L；载气流速为100 mL/min。四、操作步骤请勿乱动主机的各旋钮，以免发生危险。1 仪器点火及设定（1）打开氮气钢瓶的阀门，调节氮气减压表的次级表示数为0.7MPa。确认“FPD Control”的开关（在气相色谱仪主机的右下角）为“off”状态，否则容易使光电倍增管损坏。打开气相色谱仪主机（不是电脑主

23、机）电源。开启电脑，双击“N2000在线工作站”图标，选中“通道1”，操作界面最大化。（2）确认风扇处于运行状态。设置进样口/检测器温度为180，柱箱温度为150（若不进行程序升温，Initial和Final设置为同一数值）。待温度符合要求后，进行下步操作。（3）旋下检测器（GC主机上侧）上的螺丝，取下检测器的外壳。（4）打开空气钢瓶主阀，调节空气减压表的次级表示数为0.3-0.4MPa；氢气减压表的次级表示数应为0.2MPa。确认主机面板上的“Primary表”示数为500，“Carrier Gas表”示数为100，“Hydrogen表”示数为70，“Air表”示数为80。（5）在确认“FP

24、D Control”的开关处于“off”状态下，取下检测器的上盖，用点火器点火。检验点火是否正常（将玻片放在检测器的上盖位置，有蒸汽表示火焰正常）。盖上检测器上盖，安装检测器的外壳，旋紧螺丝。2 样品分析（1）开启“FPD Control”开关。点击工作站（计算机）操作软件的“查看基线”（若左下角的红字动，说明工作正常；若不动，可以在“仪器设置”中更换“串行口”）。可根据实际情况自行通过“电压范围”、“时间范围”来调整色谱图。点“方法”设置“采样时间”为5min，“文件保存方式”设为“自动方式前缀+计数”，“保存路径”为工作站默认即可，样品分析完成后工作站会自动将数据保存在所设定的位置。待基线

25、稳定后进样。（3）用食指和中指夹住进样器的针芯顶部，大拇指和无名指夹住针管，用丙酮清洗进样器20次，再用待测液润洗20次后，准确吸取2 L进样，进样时注意针尖的切面面向操作者。样品打入进样口后，立即按触发器的黑色按钮，工作站自动开始读取数据。重复上述步骤，完成下一个样品的分析。每个样品的分析时间要超过5min。本实验中的进样顺序为丙酮、5 g/ml、10 g/ml、20 g/ml、未知样品1、未知样品2。要记住每个样品的文件名和储存位置。3 数据处理（1）标准样品定性：点击计算机桌面上的“N2000离线工作站”，打开所测定的数据文件，若出现“当前工作会被覆盖，要保存吗”的对话框时，按“No”即

26、可。“打开”标准样品的文件（5、10、20g/ml均可），选择“积分方法”选“面积”、“外标法”、“最小峰面积”设为“70000”，点击“采用”；“组分表”中点击“全选”，根据保留时间在“峰名”栏中输入相应组分名称（即“丙酮”或“有机磷”）“采用”，这样完成了用保留时间进行定性的分析。（2）标准曲线的设置：点击“校正”，在“标准含量”中输入所测标准样品的浓度，点击“加入标样”，选择所测定标准样品的文件名（位置在“D：学生实验/”），注意：先设“含量”后输入该“含量”的样品文件。重复“标准含量”和“加入标样”的步骤，完成全部标准样品设定之后点击“校正完毕”，点击右侧偏上位置所设置组分名称（有机磷

27、），即可显示曲线及其参数。点击“输出”，设置文件名。（3）未知样品的确定： 点击“打开”，选取未知样品的文件名，设置积分方法为“外标法”，“最小峰面积”为“70000”。点击“加载”，选择标准曲线（即上步所设置的曲线）。点击“报告编辑”即可显示出样品的名称及含量。记录样品中有机磷的保留时间、峰面积和含量。4 关机（1）关闭氢气和空气的钢瓶的阀门，将“FPD Control”开关置于“off”状态。点“查看基线”使其处于非工作状态。关闭工作站。（2）设置进样口/检测器温度为80，柱箱温度均设为50，待温度符合要求后，关闭氮气钢瓶阀门。关闭主机电源，关闭检测器风扇电源。，拔下电源插头。五、实验数据

28、计算各样品中有机磷的浓度。六、注意事项1 开机前一定要先通载气；开检测器上盖点火前，一定要确认“FPD Control”开关处于关闭状态2 用微量进样器取样时，芯子不能拉过最大刻度，更不允许拉出。进样时，手指不能离开拉杆的上端，以免使拉杆冲出。进样时手指不可接触到拉杆。实验六 红外光谱法测定苯甲酸一、实验目的1 掌握红外光谱分析固体样品的制备技术和红外光谱仪的使用方法。2 了解如何根据红外光谱识别官能团，了解苯甲酸的红外光谱图。二、实验原理由于氢键的作用，苯甲酸通常以二分子缔合体的形式存在。在24003000cm-1处是O-H伸展振动峰，峰宽且散，由于受氢键和芳环共轭两方面的影响，苯甲酸缔合体

29、的C=O伸缩振动吸收位移到17001800cm-1区，这两个峰是鉴别有无芳核存在的标志之一，一般后者峰较弱，前者峰较强。三、仪器和试剂岛津FTIR8400S傅里叶转换红外光谱仪、KBr压片模具及压片机、玛瑙研钵。 苯甲酸、KBr、丙酮。四、操作步骤（一）晶体样品制备按照压片机的使用方法压片，分别制备纯KBr（200mg）和苯甲酸（2mg苯甲酸+200mgKBr，已经混好，需研磨）的晶体片，待测。（二）样品分析1 开启红外光谱仪电源，开电脑。2 “测定”单元（1）双击红外操作软件“IRsolution”，选用“中文”。若不在测定界面，点击“测定”按钮至测定界面。点击“测定”菜单中的“初始化”，若

30、出现“除去标志的数据”，点击“是”。当状态栏（左侧）出现INIT success，右侧“Interface”和“镜”2个灯显示绿色，表示仪器正常。（2）右下角的“数据”：测量方式一般为“%Transmittance”；变迹法为“Happ-Genzel”；扫描次数为“20”；分辨率为“4.0”；范围一般设为“600-4000”（根据样品确定）。“仪器”：光束为“内部”；检测器为“标准”；动镜速度为“2.8”。“其它”：常规增益和光阑为“anto”；监控增益为“1”（相当于打印预览）；监控方式为“%Transmittance”； “文件”采用默认的即可。（3）光谱测定：点击“背景”，进行背景测定（

31、较慢，在界面的左下角显示工作状态）。这样就以空气作为背景进行检测，在后续的测定中仪器将自动将空气中的二氧化碳等物质的特征峰自动扣除。打开吸收池室盖，将压好的晶体片放到样品架中，放入光路，盖上吸收池室盖。在“测定”界面的“数据文件”中分别输入样品名(如苯甲酸.smf)，点击“样品”。分别测定溴化钾、苯甲酸、有机塑料等物质的吸收光谱。将吸收池中样品架上的晶体片取出，然后进行下一步操作。3 “查看”单元点击“查看”按钮。（1）打开或关闭谱图：打开谱图：“文件”“打开”或“关闭”。（2）波数范围以及纵轴范围的变更：点击X或Y轴，对话框中输入适当的数字即可。（3）谱图放大：按鼠标左键拖曳产生一个方框，点左键后放大。在已放大的谱图的任意位置击鼠标右键，选择“所有全视图”谱图即恢复原状。（4）显示或隐藏谱图：右键点击文件树中文件名，对话框中点击“显示”，选择是否显示。“清除”用于隐藏谱图，“全清除”用于隐藏所有谱图。（5）