仪器分析讲义课件

1、仪 器 分 析实 验 指 导 书镇江市高等专科学校化工系2011.4实验一 固体试样红外吸收光谱的测定 KBr晶体压片法制样一、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. 掌握一般固体样品的制样方法及压片机的使用方法；3. 了解红外光谱仪的组成及工作原理；4. 掌握红外光谱仪的一般操作及保养方法；二、实验原理不同的样品状态（固体、液体、气体及粘稠样品）需要相应的制样方法。制样方法的选择和制样技术的好坏直接影响谱带的频率、数目及强度。本实验采用压片法。将研细的样品粉末分散在固体介质（KBr）中，在研钵中研磨均匀后，用压片机压制成晶片后测定。红外图谱上的信息（吸收峰的位置和强度）可

2、以反映出分子各基团的振动频率和有关结构因素的相互影响，从而可以区分出由不同原子和不同化学键组成的物质。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 、CH3(CH2)6CH3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，使基频峰频率发生一定移动，例如-CO基团的伸缩振动基频峰频率一般出现在18501630

3、cm-1范围内，当它位于酸酐中时，nC=O为1820-1750cm-1、在酯类中时，为1750-1725cm-1；在醛中时，为1740-1720cm-1；在酮类中时，为1725-17l0cm-l；在与苯环共轭时，如乙酸苯中nC=O为1695-1680cm-1，在酰胺中时，nC=O 为1650cm-1等。因此，掌握各种原子基团基频蜂的频率及其位移规律，就可应用红外吸收光谱来确定有机化合物分子中存在的原子基团及其在分子结构中的相对位置。三、实验内容（一）仪器1FTIR-8400S红外光谱仪2YP-2压片机3玛瑙研钵4红外干燥灯5.不锈钢药匙、镊子（二）试剂1溴化钾（光谱纯）2未知试样（分子式；C7

4、H6O2）（分析纯）3无水乙醇（分析纯）（三）实验条件1测定波长范围：2.525mm(波数4000-400cm-1)2参比物：空气3扫描次数：404分辨率： 4 cm-15室内温度：18256. 室内相对湿度：65（四）实验步骤1准备工作（1）开启空调机，使室内温度控制在18-25，相对湿度65。（2）先打开红外光谱仪主机电源，再打开计算机，仪器预热15-20分钟，然后双击电脑桌面IRsolution快捷键进入工作站。（3）根据实验条件，将红外光谱仪按仪器操作步骤进行参数调节。2试样的制作取预先在120下烘干24小时以上，并保存在干燥器内的溴化钾200-300mg左右和2-3mg试样，置于洁净

5、的玛瑙研钵中，在红外灯下混匀、研磨成均匀、细小的颗粒（颗粒粒度2m左右），用不锈钢药匙取约70-80mg于压片机模具的两片压舌间，将压力调到适当压力（一般到8吨即27Mpa）压片，数分钟后用不锈钢镊子取出压制好的试样薄片，置于样品架上。3.试样的分析测定（1）在未放试样前先扫描背景一次。（2）将放入试样压片的样品架置于样品室中，扫描试样一次。4结束工作（1）实验完毕后，先关闭红外工作软件、计算机，然后关闭红外光谱仪的电源。（2）压片模具清洗：热水浸泡-冷水清洗-无水乙醇浸泡-红外灯下干燥；另用无水乙醇清洗玛瑙研钵，不锈钢药匙、镊子。（3）清理台面，填写仪器使用记录。（五）数据及处理1. 记录实

6、验条件。2. 对基线倾斜的谱图进行校正，噪声太大时对谱图进行平滑处理，调整谱图纵坐标处于百分透射比在0-100%的范围内。3. 标出试样谱图上各主要特征吸收峰的波数，并确定其官能团。4. 对光谱图进行解析，根据光谱图中的信息确认分子中有哪些基团，从而推断分子的结构。四、注意事项1. 制得的晶片，必须无裂痕，局部无发白现象，如同玻璃般完全透明，否则应重新制作。晶片局部发白，表示压制的晶片厚薄不匀，晶片模糊，表示晶体吸潮，水在光谱图3450cm-1和1640cm-1处出现吸收峰。2. 取出试样压片时为防止压片破裂，应用泡沫或其他物质缓冲。3. 处理谱图时，平滑参数不要选择太高，否则会影响谱图的分辨

7、率。五、思考题1. 红外吸收光谱分析，对固体试样的制片有何要求？2 在压片法制样时，为什么要求研磨到颗粒粒度在2m左右，研磨时不在红外灯下操作，谱图会出现什么情况？3. 红外光谱实验室为什么对温度和相对湿度要维持一定的指标？实验二 二甲苯的红外光谱谱图比较 -液体池法制样一、实验目的 1. 掌握液体试样的制样方法（液膜法和液体池法）。2. 掌握红外定性的一般方法。二、实验原理若液体样品的沸点低于100时，可采用液体池法进行红外的分析测定。选择不同的垫片尺寸可调节液体池的厚度，对强吸收的样品应先用溶剂稀释后，再进行测定。若液体样品的沸点高于100时，可采用液膜法进行红外的分析测定。粘稠的样品也采

8、用液膜法。具体方法为：在两个盐片（KBr晶片）之间，滴加1-2滴未知样品，使之形成一层薄的液膜。对流动性较大的样品，可选择不同厚度的垫片来调节液膜的厚度。用红外光谱对未知样品的定性分析，一个最简单有效的方法是根据样品的来源判断样品的大致范围，取标准物质在相同条件下做红外光谱分析，比较标准物质的谱图与未知样品的谱图，如果两者各吸收峰的位置和形状完全相同，峰的相对吸收强度也一致，则可初步判定样品即为该种标准物质。三、实验内容：（一）仪器1FTIR-8400S红外光谱仪2一对液体池、样品架33支1mL注射器、数支毛细管4红外干燥灯5. 擦镜纸（二）试剂1二甲苯（标样）2二甲苯（试样）3无水乙醇（分析

9、纯）（三）实验条件1测定波长范围：2.525mm(波数4000-400cm-1)2参比物：空气3扫描次数：404分辨率： 4cm-15室内温度：18256. 室内相对湿度：65（四）实验步骤1准备工作（1）开启空调机，使室内温度控制在18-25，相对湿度65。（2）先打开红外光谱仪主机电源，再打开计算机，仪器预热15-20分钟，然后双击电脑桌面IRsolution快捷键进入工作站。（3）根据实验条件，将红外光谱仪按操作步骤进行参数调节。（4）清洗液体池 用注射器装上分析纯的无水乙醇清洗液体池3-4次。直接用无水乙醇清洗两块KBr晶片，再用擦镜纸擦干后，置于约外灯下烘烤。2标样的分析测定（1）背

10、景扫描。（2）扫描试样：在液体池中加入二甲苯标样后，置于样品室中进行扫描，保存，记录下标样对应的文件名。或者用毛细管分别蘸取少量的二甲苯标样均匀涂渍于一块KBr晶片上，用另一块夹紧后置于样品室中迅速扫描。（3）对原始谱图进行平滑度、基线校正、表峰处理，然后将图转移到WORD文档中保存。3试样的分析测定（1）扫描背景（2）扫描试样：按扫描标样的方法对二甲苯试样进行扫描，记录下试样对应的文件名。（3）对原始谱图进行平滑度、基线校正、表峰处理，然后将图转移到WORD文档中保存。4结束工作（1）实验完毕后，先关闭红外工作软件、计算机，然后关闭红外光谱仪的电源。（2）用无水乙醇清洗液体池和KBr晶片。（

11、3）清理台面，填写仪器使用记录。（五）数据及处理1. 记录实验条件。2. 对各谱图进行优化处理。3. 将二甲苯标样、试样的谱图进行比较，若完全相同则证明是同一物质，若有不同处则证明不是同一物质，或者带有杂质。四、注意事项1. 每做一个样品前都需要用无水乙醇清洗液体池或两块KBr晶片，然后再用该样品润洗3-4次。2. 用液膜法测定标样或试样时要迅速，以防止标样或试样的挥发。五、思考题1. 测定二甲苯标样、试样时，为什么最好用液体池法？2. KBr晶片在使用过程中为什么不能沾上各种形式的水溶液？实验三 邻二氮菲分光光度法测定铁一、实验目的1学习如何选择分光光度分析的条件2掌握邻二氮菲测定铁的原理3

12、了解、掌握722型分光光度计的构造和正确使用4学会工作曲线的制作和样品的测定二、实验原理可见分光光度法测定无机离子，通常经过两个过程，一是显色过程，二是测量过程。为了使测定结果有较高灵敏度和准确度，必须选择合适的显色条件和测量条件，一般情况下，应选择被测物质的最大吸收波长的光作为入射光，通过实验确定合适的显色剂用量、合适的溶液酸度、保证有色配合物的颜色能稳定足够的时间、排除其他组分的干扰。用于铁的显色剂很多，其中邻二氮菲是测定微量铁的一种较好的显色剂。邻二氮菲又称邻菲罗啉，是测定Fe2+的一种高灵敏度和高选择性试剂，在pH=29的溶液中可与Fe2+生成稳定的橙色配合物（摩尔吸光系数=1.1&#

13、215;104L.mol-1.cm-1），在还原剂存在下，颜色可保持几个月不变。其反应式如下：橙色配合物的最大吸收峰在510nm波长处。Fe3+与邻二氮菲可以生成淡蓝色配合物，因此在加入显色剂之前，需用盐酸羟胺先将Fe3+还原为Fe2+，本实验的选择性很高，相当于含铁量40倍的Sn2+、Al3+、Ca2+、Mg2+、Zn2+；20倍的Cr（）、V（）、P（）；5倍的Co2+、Ni2+、Cu2+等，均不干扰测定。三、仪器1. 722型分光光度计2. 50mL具塞比色管3. 吸量管四、试剂1铁标准溶液：准确称取0.8634g的NH4Fe(SO4)2.12H2O，置于烧杯中，加入20mL1：1HCl

14、和少量水，溶解后，定量的转移至1L容量瓶中，以水稀释至刻度，摇匀。（含铁0.1mg/mL）2邻二氮菲：0.3%（10-3mol/L）新配制的水溶液，可滴加HCl助溶3盐酸羟胺：10%水溶液（临用时配制）4 NaAc-HAc缓冲溶液：50g的NaAc加入50mL冰乙酸，加水稀释至1000mL五、实验步骤1吸收曲线的制作和测量波长的选择：用吸量管吸取0.0mL和0.8mL铁标准溶液分别注入两个50mL比色管中，各加入1mL10%的盐酸羟胺溶液，摇匀，再加入2mL邻二氮菲，5mL NaAc-HAc缓冲溶液，用水稀释至刻度，摇匀。放置10min后，用1cm比色皿，以试剂空白为参比，在440560nm之

15、间，每隔10nm测一次吸光度，然后以波长为横坐标，吸光度A为纵坐标，绘制吸收曲线，找出最大吸收波长。2标准曲线的制作：取6支50mL比色管，用吸量管分别加入0mL、0.20mL、0.40mL、0.80mL、1.20mL、1.60mL的标准铁溶液（含铁0.1mg/mL），然后加入1mL10%盐酸羟胺溶液，2mL0.3%邻二氮菲溶液和5mL1mol/L NaAc-HAc缓冲溶液，以水稀释至刻度，摇匀。在510nm波长下，用1cm比色皿，以试剂空白为参比，测定其各溶液的吸光度，以含量为横坐标，溶液相应的吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。3取自来水50mL，按上述步骤显色后，在其相同条件下测定吸光度，由标

16、准曲线上查出试样中相当于铁的毫克数，然后计算其试样中微量铁的含量（g/L）六、思考题1盐酸羟胺的作用是什么？2用吸量管移取缓冲溶液时，是否需要非常准确？3如果邻二氮菲浓度太低，对实验是否影响？实验四 运河水中可溶性磷酸盐的测定一、实验目的1通过实验进一步加深对分光光度计的了解2掌握钼蓝分光光度法测定水中可溶性磷酸盐的方法二、实验原理在天然水和废水中，磷几乎都以各种磷酸盐的形式存在。它们分为正磷酸盐、缩合磷酸盐（焦磷酸盐、偏磷酸盐和多磷酸盐）和有机结合的磷酸盐。它们存在于溶液中、腐质粒子中或水生生物中。这里所测的可溶性磷酸盐是指通过0.45微米的滤膜的滤液中所含的磷。在测定污水中的可溶性磷酸盐时

17、，首先得将污水过滤（滤膜在使用前应先在纯水中浸泡24小时，其他玻璃仪器也应用1+5盐酸浸泡洗涤干净）。过滤后的水样中的磷酸盐与酸化的钼酸铵溶液生成淡黄色的磷钼杂多酸，遇氯化亚锡被还原成一种深蓝色络合物，通过分光光度计进行测定。三、仪器1. 722型分光光度计2. 50mL具塞比色管3. 吸量管四、试剂1磷酸盐标准贮备溶液：称取4.390g磷酸二氢钾（KH2PO4）溶于纯水中，并定容为1000mL，加12mL甲苯保存。2 磷酸盐标准溶液：吸取5.00mL磷酸标准贮备溶液，用纯水稀释到1000mL。30.5%酚酞指示剂溶液41mol/L硫酸溶液5钼酸铵溶液：称取50g钼酸铵溶于250mL纯水中，小

18、心的把560mL浓硫酸缓缓加入到800mL纯水中，待冷却后，加入钼酸盐溶液，并用纯水稀释到2L。62.5%氯化亚锡甘油溶液：称取2.5g氯化亚锡（SnCl2.2H2O），置于100mL甘油中，在温热水浴上促使其溶化，混匀后贮于玻璃瓶中，可长期使用。五、实验步骤1 向7支比色管中分别加入2.0mL钼酸铵溶液，用蒸馏水稀释至25mL刻度，摇匀。2分别向7支比色管中加入0mL、1mL、2mL、4mL、6mL、8mL的磷酸盐标准溶液和水样，用蒸馏水稀释至50mL刻度，摇匀。3混匀后再分别向7支比色管中加入0.25mL（5滴）氯化亚锡甘油溶液，混匀后放置1012分钟。4在690nm波长下，用1cm比色皿

19、，测定各溶液吸光度（为了获得较好结果，实验条件应保持一致）。5绘制标准曲线，从曲线上查出水样中可溶性磷酸盐的含量（以PO43-含量计）。六、思考题1若水样中含有强氧化剂，本法能否适用？2测量出来的磷是否是水样中的总磷？3请说明本法为什么要在混匀后1012分钟内测定？实验五 吸光度的加和性试验及水中微量Cr（）和Mn（）的同时测定一、实验目的1通过实验验证吸光度的加和性特点；2掌握UV2550紫外分光光度计的使用方法；3掌握用分光光度法测定混合物组分的原理和方法。二、实验原理试液中含有数种吸光物质时，在一定条件下可以采用分光光度法同时进行测定而勿需分离。在H2SO4溶液中， 和的吸收曲线相互重叠

20、，根据吸光度的加和性原理，在和的最大吸收波长440nm和545nm处测定总吸光度。然后用解联立方程式的方法，求出试液中Cr（）和Mn（）的含量。上式中b为比色皿厚度，为摩尔吸光系数，可分别用已知浓度的和在波长为440nm和545nm时的标准曲线求得。三、试剂1KMnO4标准溶液（浓度约为0.001mol/L，需用Na2C2O4标定浓度）2K2Cr2O7标准溶液（浓度约为0.004mol/L，直接配制）32mol/L H2SO4溶液四、仪器UV2550紫外分光光度计一台，50mL比色管12只五、实验步骤（一）KMnO4和K2Cr2O7吸收曲线及吸光度的加和性试验（1）配制三种标准溶液分别用3只5

21、0mL比色管，各加下列溶液后，以水稀释到刻度，摇匀：10mL 0.001 mol/L KMnO4和5mL 2mol/L H2SO410mL 0.004 mol/L K2Cr2O7和5mL 2mol/L H2SO410mL 0.001 mol/L KMnO4 和10mL 0.004 mol/L K2Cr2O7及5mL 2mol/L H2SO4（2）吸收曲线绘制分别用UV2550光谱法，测定上述溶液的吸收光谱（吸收曲线），波长控制在600-400之间，将三条曲线显示在同一窗口中（重叠），并将图存入到Word文件中。（二）KMnO4在波长=440nm和545nm处摩尔吸光系数的测定。（1）溶液的配制

22、另取4支50mL比色管，分别移取2、4、6、8mL0.001 mol/L KMnO4于比色管中，再分别加入5mL 2mol/L H2SO4，用水稀释到刻度，摇匀。（2）吸光度的测定用UV2550分别在=440nm和545nm处，测定上述溶液的吸光度以及溶液的吸光度，将吸光度记录下来，以浓度为横坐标，吸光度为纵坐标绘图（使用Origin线性拟合），求出KMnO4在=440nm和545nm两处的摩尔吸光系数（斜率）。（三）K2Cr2O7在波长=440nm和545nm处摩尔吸光系数的测定。（1）溶液的配制另取4支50mL比色管，分别移取2、4、6、8mL0.004 mol/L K2Cr2O7于比色管

23、中，再分别加入5mL 2mol/L H2SO4，用水稀释到刻度，摇匀。（2）吸光度的测定用UV2550分别在=440nm和545nm处，测定上述溶液的吸光度以及溶液的吸光度，将吸光度记录下来，以浓度为横坐标，吸光度为纵坐标绘图（使用Origin线性拟合），求出K2Cr2O7在=440nm和545nm两处的摩尔吸光系数（斜率）。（四）测定未知液中和的含量移取10mL的待测液（若浓度太低，可适当增加移取量）于50mL比色管中，加入5mL 2mol/LH2SO4，用水稀释至刻度，分别在=440nm和545nm两处测定其吸光度。六、数据记录与处理1从三个标准样的吸收曲线上，验证吸光度加和性。2 根据记

24、录数据，分别用Origin作图，求出KMnO4和K2Cr2O7在波长440nm和545nm处的摩尔吸光系数。3根据测得未知液中的吸光度，求出未知液中和的含量。七、思考题1测定KMnO4和K2Cr2O7在波长=440nm和545nm处的摩尔吸光系数时，为什么要测5个样？测一个样是否可以？2在本实验中，紫外分光光度计使用的是什么灯作光源？如果用到氘灯，其波长在什么范围？3实验中H2SO4的作用是什么？4紫外分光光度计中，在使用基线调节时，样品室里是否需要参比样品？实验六 紫外分光光度法测定水中总酚的含量一、实验目的 1掌握紫外分光光度法测定酚的原理和方法。2掌握应用紫外分光光度计进行定量分析的方法和基本操作。二、实验原理 苯酚是工业废水中的一种有害物质，如果流入江河，会使水质受到污染，因此在检测饮用水的卫生质量时，需对水中酚含量进行测定。苯具有环状共轭体系，由 *跃迁在紫外吸收光区产生三个特征吸收带：强