仪器分析实验讲义

《原子吸收光谱法测定水样中Cu2+》一、实验目的学习原子吸收光谱法的基本原理。掌握原子吸收分光光度计的主要结构与工作原理，掌握其正确使用方法。二、实验原理待测元素在一定条件下被原子化转器转变成基态原子，该基态原子吸收来自空心阴极灯发出的该元素特征辐射光，在一定条件下，其吸光度与待测元素的浓度成正比，从而求得待测元素的含量。在通常情况下，原子处于基态，当特征辐射光通过原子蒸气时，基态原子就从入射辐射中吸收能量由基态跃迁到激发态，通常是第一激发态产生共振吸收，从而产生原子光谱。原子吸收的程度（吸光度A）取决于吸收光程内基态原子的浓度。A=kN0Llg(I0/I)（1）式中为I0入射辐射的强度，I为透射辐射的强度，L为光程的长度，k为与波长和原子特性有光的常数，N0为基态原子数。在通常的火焰和石墨炉温度条件下，处于激发态的原子数N1与处于基态原子数N0相比，可忽略不计，实际上可将基态原子的浓度N0看作等于总原子N，在确定的条件下，蒸气相中的总原子数与试样中被测元素的含量c成正比。N0=N=βc（2）式中β与实验条件和被测元素化合物的性质有光。将（2）带入（1）即得A=KcL（3）即原子吸收光谱定量分析的基本公式。其中K和L在给定的仪器和条件下是常数，因此吸光度A与试样浓度c成正比关系。三、实验仪器和试剂药品仪器：TAS-990火焰原子吸收分光光度仪；铜空心阴极灯试剂：二价铜离子标液（浓度为100mg/L）空白溶液１%的稀硝酸.超纯水四、实验步骤1、开机，仪器预热，注意开机与关机顺序与注意事项。2、标准系列溶液的制备：分别精密吸取铜标准溶液（100mg/L）0，0.5，1.0，1.5，2，2.5，3mL于100mL容量瓶中，用1%的稀硝酸溶液定容，摇匀。3、最佳试验条件的选择。4、在最佳试验条件下测定标准溶液与未知样品的吸光度，获取工作曲线的方程、相关系数和未知样品的浓度。相关仪器使用方法相关仪器操作方法参见仪器分析试验原子吸收光谱分析检出限的那部分内容。五、数据处理1工作曲线的拟合：利用软件将所得试验数据进行拟合，得出工作曲线的方程和相关系数。2根据未知样品的吸光度利用获取的工作曲线方程分别计算出未知样品中Cd2的浓度。并计算方法的相对误差和绝对误差。六、注意事项注意事项参见仪器分析试验原子吸收光谱分析检出限那部分内容。七、思考题1、原子吸收分光光度计原子化器的类型与各自的特点？2、火焰原子吸收分光光度法中火焰的类型与常用的火焰有哪些？3、分子光谱和原子光谱的最主要区别与成因？4、影响火焰原子吸收光谱法灵敏度的主要因素有哪些？5、何为最佳实验条件？在火焰原子吸收分光光度法中常把哪几项因素作为实验条件加以选择？6、原子吸收光谱法定量的几种方法？7、火焰原子化器都包括那些部分？各自的作用？《原子吸收光谱分析检出限的测定》一、实验目的掌握原子吸收光谱法检出限的定义与测定方法。掌握影响检出限的因素。了解检出限与灵敏度和精密度的关系。二、实验原理能以适当的置信度，测出被测元素的最小浓度（或质量浓度）或最小量称作检出限。检出限是用来衡量一台仪器或一项分析方法能以一定置信度测量的最低浓度或绝对量的指标，它是测定灵敏度和测量精密度的综合体现。测定灵敏度越高、测量精密度越好，检出限值越低。IUPAC对原子吸收光谱法的检出限定义为给出信号等于二倍（或3倍）噪声时所对应的试样浓度或试样的量，以µg/ml（火焰法）或g（石墨炉法）表示。按下式计算检出限（XDL）：XDL=kSb/S，式中Sb为空白标准偏差，S为方法的灵敏度（IUPAC对灵敏度所作的定义为工作曲线的斜率），k值一般取3。对于无限多次测量且测量值严格遵从高斯分布时，k=3的置信度为99.86％，对于有限次测量且测量值未必遵从高斯分布时，k＝3的置信度大约只有90％。选取四份浓度不同的标准溶液，分别测定标准溶液的吸光度A。根据工作曲线求出斜率即灵敏度。之后再选取一份标准溶液，浓度约等于资料所给出该元素检出限的5倍或10倍，在扩展10倍的条件下，连续测定10-20次，求得吸光度平均值为A，根据公式计算出检出限。三、实验仪器和试剂药品仪器：TAS-990火焰原子吸收分光光度仪；铜空心阴极灯100mL容量瓶,移液管试剂：二价铜离子标液（浓度为1mg/L）空白溶液１%的稀硝酸。四、实验步骤1、开机，仪器预热，注意开机与关机顺序与注意事项。2、利用给出的二价铜离子标液（浓度为1mg/L）配制浓度为0.02μg/ml，0.5μg/ml,1.0μg/ml,3.0μg/ml,5.0μg/ml的铜溶液，采用1%的稀硝酸定溶。3、最佳试验条件的选择4、在仪器的最佳试验条件下，对浓度为0.02μg/mL的铜标准溶液连续测定20次，记录每一次的吸光度值。之后分别测定四个标准溶液的吸光度。相关仪器使用方法一、开机依次打开打印机，显示器，计算机电源开关，等计算机完全启动后，打开原子吸收主机电源。二、仪器联机初始化.1：在计算机桌面上双击AAwin图标，出现窗口，选择联机方式，点击确定,出现仪器初始化界面。等待3—5分钟(联机初始化过程)，等初始化各项出现确定后，将弹出选择元素灯和预热灯窗口。2：依照用户需要选择工作灯和预热灯(双击元素灯位置,可更改所在灯位置上的元素符号)。点击下一步，出现设置元素测量参数窗口。3：可以根据需要更改光谱带宽，燃气流量，燃烧器高度等参数，（一般工作灯电流，预热灯电流和负高压以与燃烧器位置不用更改。）设置完成后点击下一步。出现设置波长窗口。4：不要更改默认的波长值，直接点击寻峰。将弹出寻峰窗口，（根据所选元素灯元素不同，整个过程需要时间不同，一般在1—3分钟）等寻峰过程完成后，点击关闭。点击下一步，点击完成，三、设置样品点击样品，弹出样品设置向导窗口：1：选择校正方法（一般为标准曲线法），曲线方程（一般为一次方程），和浓度单位，输入样品名称和起始编号，点击下一步。2：输入标准样品的浓度和个数（可依照提示增加和减少标准样品的数量），点击下一步。3：可以选择需要或不需要空白校正和灵敏度校正（一般为不要）然后点击下一步。4：输入待测样品数量，名称，起始编号，以与相应的稀释倍数等信息，点击完成。四、设置参数点击参数，弹出测量参数窗口。1：常规：输入标准样品，空白样品，未知样品等的测量次数（测几次计算出平均值）选择测量方式（手动或自动，一般为自动），输入间隔时间和采样延时（一般均为1秒）2：显示：设置吸光值最小值和最大值一般为（0—0.7）以与刷新时间（一般300秒）3：信号处理：设置计算方式（一般火焰吸收为连续或峰高，石墨炉多用峰面积），以与积分时间和滤波系数。（火焰积分时间一般为1滤波系数为0.3-0.8）4：质量控制：（适用于带自动进样的设备）点击确定，退出参数设置窗口五、火焰吸收的光路调整火焰吸收测量方法下：点击仪器下的燃烧器参数，弹出燃烧器参数设置窗口，输入燃气流量和高度，点击执行，看燃烧头是否在光路的正下方，如果有偏离，更改位置中相应的数字，点击执行，可以反复调节，直到燃烧头和光路平行并位于光路正下方。（如不平行，可以通过用手调节燃烧头角度来完成）点击确定退出燃烧器参数设置窗口。六、测量A、火焰吸收的测量过程1：依次打开空气压缩机的风机开关，工作开关，调节压力调节阀，使得空气压力稳定在0.2—0.25MPa后，打开乙炔钢瓶主阀，调节出口压力在0.05—0.06MPa（点火前后出口压力可能有变化，这里的出口压力在0.05—0.06MPa指点火后的压力）检查水封，点击点火(第一次点火时有点火提示窗口弹出，,点击确定将开始点火)，等火焰稳定后首先吸喷纯净水。以防止燃烧头结盐。2：点击测量下的测量,开始(或)，吸喷空白溶液校零，依次吸喷标准溶液和未知样品，击开始，进行测量。测量完成后，点击终止，完成测量，退出测量窗口。挡住火焰探头熄火（如果不再需要继续测量其他元素，请关闭乙炔钢瓶主阀，让火焰自动熄灭），点击确定，退出熄火提示窗口，吸喷纯水1分钟，清洗燃烧头，防止燃烧头结盐。3：点击视图下的校正曲线，查看曲线的相关系数，决定测量数据的可靠性，进行保存或打印处理。七、关机过程依次关闭乙炔钢瓶主阀，，空压机工作开关，按放水阀，排空压缩机中的冷凝水，关闭风机开关，AAwin软件，原子吸收主机电源，退出计算机Window操作程序，关闭打印机，显示器和计算机电源。盖上仪器罩，检查乙炔，氩气，冷却水，是否已经关闭，清理实验室。六、数据处理1标准偏差的计算：利用标准偏差的公式将所得试验数据带入求得标准偏差。（标准偏差的计算公式自己查资料获得）2根据浓度与吸光度的关系绘制出工作曲线，求出工作曲线的斜率。将标准偏差，灵敏度带入到公式中求得方法的检出限。七、注意事项1：如果开机顺序不对，可能出现COM口被占用，无法联机的现象，这时需要关闭原子吸收主机电源开关，重新启动计算机，等待Windows完全启动后再开启原子吸收主机电源开关，将联机正常。2：开机初始化时，如果在工作灯位置没有元素灯，或原子化器挡光，可能造成初始化过程中的波长电极初始化失败。工作中：如果工作灯位置上元素灯设置的元素和实际元素灯元素不同，或原子化器挡光，将造成寻峰失败，出现灯能量不足，负高压超上限的提示。3：点火前后，乙炔钢瓶压力可能有变化，注意调节出口压力。当燃气流量小于1200时可能点火失败或吸喷溶液后自动熄火，这时需要调高燃气流量到1500以上，再次点火即可。特别注意：乙炔气瓶的总表压力低于0.4MPa就必须更换新的气瓶，否则易损坏仪器，导致不良后果；要求乙炔气必须达到99.9%以上，如乙炔气不纯，影响分析测试结果，（吸光度值不稳定），易导致质量流量计损坏（堵塞）。八、思考题哪些因素影响原子吸收分光光度计的检出限？不同的元素是否具有相同的检出限？检出限是否是一台仪器能够准确测定浓度的最低值？原子吸收分光光度计仪器的主要构造？原子吸收光谱分析法中的衡量仪器性能的两个主要技术指标是什么？灵敏度与检出限的关系？《有机化合物的紫外吸收光谱与溶剂效应》一、实验目的⒈了解苯与其衍生物的紫外吸收光谱与鉴定方法。⒉观察溶剂对吸收光谱的影响。二、实验原理芳香族化合物π→π*跃迁在近紫外区产生3个特征吸收带。苯的特征吸收带为184nm,(L/mol.cm),204nm(L/mol.cm)254nm(L/mol.cm)..当苯处在气态时有良好的精细结构.;当苯环上有取代基时,会对其3个特征吸收带强烈地影响...例如在碱性条件下的苯酚盐离子3个吸收带为分别为移至209nm，235nm(L/mol.cmL/mol.cm)和286nm(L/mol.cm)。利用紫外吸收光谱鉴定有机化合物的方法是在相同条件下（溶剂、浓度、pH、温度等）比较未知物与已知纯化合物的吸收光谱，或在与标准谱图相同条件下将绘制的未知物的吸收光谱，再与标准谱图比较，若两者完全一致，基本可认为是同一化合物。溶剂的极性对有机化合物的紫外吸收光谱有一定的影响，溶剂的极性增加会使有机化合物π→π*跃迁产生的吸收带红移，n→π*跃迁产生的吸收带兰移。三、药品苯、甲苯、苯甲酸、苯胺、环己烷、丁酮、乙醇、氯仿。⒊溶液⑴HCl(0.1mol·L-1)，NaOH(0.1mol·L-1)。⑵苯的环己烷溶液（1:250）,甲苯的环己烷溶液（1:250）。⑶苯酚的水溶液（0.4g·L-1），苯酚的环己烷溶液（0.3g·L-1）。⑷苯甲酸环己烷溶液（0.8g·L-1）苯胺的环己烷溶液（1:3000）。⑸异亚丙基丙酮溶液（0.4g·L-1）（分别用水、氯仿、正己烷四、实验仪器1紫外可见分光光度计。21.00mL石英比色池。3带塞比色管：5mL10支，10mL3支。五、实验步骤1.苯与其衍生物的紫外吸收光谱的测绘⑴在石英吸收池，加两滴苯，加盖，放置约两分钟后，相对空石英吸收池，在200至320nm波长范围内绘制紫外吸收光谱。⑵在5支5mL带塞比色管中分别加0.5mL的苯、甲苯、苯酚、苯甲酸，苯胺的环己烷溶液，用环己烷溶液稀释至刻度，摇匀。用带盖的石英吸收池相对环己烷溶液，在200至320nm波长范围内绘制紫外吸收光谱。找出λmax，并计算相对于苯的Δλmax红移值。2.溶剂的极性对有机化合物的紫外吸收光谱的影响⑴溶剂的极性对有机化合物n→π*跃迁产生的影响：在3个5mL带塞比色管中各加0.02ml丁酮，分别用水、乙醇、氯仿稀释至刻度，摇匀。用带盖的1cm石英吸收池相对各自的溶剂作参比在200至320nm波长范围内绘制紫外吸收光谱，找出λmax。⑵溶剂的极性对机化合物π→π*跃迁产生的影响：在3支10mL带塞比色管各加0.20mL异亚丙基丙酮溶液，分别用正己烷、氯仿、水稀释至刻度，摇匀。用带盖的1cm石英吸收池相对各自的溶剂在200至320nm波长范围内绘制紫外吸收光谱，找出λmax。3.溶液的酸碱性对苯酚的吸收光谱的影响在2支5ml带塞比色管中各加苯酚的水溶液0.50ml，分别用0.10mol/L的HCl和0.10mol/L的NaOH稀释至刻度，摇匀，用石英吸收池相对蒸馏水在在200至320nm波长范围内绘制紫外吸收光谱，找出λmax。六、数据处理1.阐述苯的不同性质的取代基对苯的吸收峰影响规律。2.计算丁酮的水和乙醇溶液相对丁酮的氯仿溶液吸收峰的的Δλmax值，阐述规律。3.计算异亚丙基丙酮的乙醇和氯仿溶液相对异亚丙基丙酮的环己烷水溶液吸收峰的Δλmax值，阐述规律。4.比较苯酚在盐酸和氢氧化钠溶液中的λmax变化，并试加以解释。七、思考题1.溶剂的极性增大对有机化合物和跃迁的吸收带各产生什么影响，试分析原因。2.影响有机化合物溶液的紫外吸收光谱形状有那些主要因素？《4-氨基安替比林光度法测定酚》一、实验目的掌握用蒸馏法预处理水样的方法和用分光光度法测定挥发酚的实验技术。二、实验原理酚类化合物于PH10.00.2的介质中，在铁氰化钾的存在下，与4-氨基安替比林反应，生成成红色的吲哚酚安替比林染料，在510mm波长出有最大吸收，用比色法定量。显色反应受酚环上取代基的种类，位置，数目等影响。邻位硝基酚和间位硝基酚与4-氨基安替比林发生的反应又不相同，前者反应无色，后者反应有点颜色。所以本法测定的酚类不是酚类不是总酚，而仅仅是与4-氨基安替比林反应显色的酚，并以苯酚为标准，结果以苯酚计算含量。用20mm比色皿测定，方法最低检出浓度为0.1mg/L。如果显色后用三氯甲烷萃取，于460nm波长出测定，其最低检出浓度可达0.002mg/L，测定上限为0.12mg/L。此外，在直接光度法中，有色络合物可稳定3小时。三、药品无酚水：于1升水中假如0.2g经200℃硫酸铜溶液：称取50g（CuSO4.5H2O）溶于水，稀释至500mL。磷酸溶液：量取10mL85%的磷酸用水稀释至100mL。甲基橙指示剂溶液：称取0.05g甲基橙溶于100mL苯酚标准贮备液：称取1.00g无色苯酚溶于水，移入1000mL吸取10.00mL苯酚标准贮备液于250mL碘量瓶中，加100mL0.1000mol/L溴酸钾—溴化钾溶液，立即加入5mL浓盐酸，盖好瓶塞，轻轻摇匀，于暗处放置10min。加入1g碘化钾，密塞，轻轻摇匀，于暗处放置5min后，用0.125mol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定至淡黄色，加1mL苯酚（mg/L）=（V1-V2）*C*15.68/V式中：V1—空白试验消耗硫代硫酸钠标准溶液量，mL；V2—滴定苯酚标准贮备液时消耗硫代硫酸钠标准溶液量，mL；V—取苯酚标准体积，mL；C—硫代硫酸钠标准溶液浓度，mol/L15.68—苯酚摩尔（1/6C6H5OH）质量，g/mol。（6）苯酚标准中间液：取适量苯酚贮备液，用水稀释至每毫升含0.010mg苯酚。使用时当天配制。（7）溴酸钾—溴化钾标准参考溶液（c1/6KBrO3）：称取2.784g溴酸钾（KBrO3）溶于水，加入10g溴化钾（KBr），使其溶解，移入1000（8）碘酸钾标准溶液（c1/6KIO3=0.1mol/L）：称取预先经180℃烘干的碘酸钾0.8917g溶于水中，移入1000（9）硫代硫酸钠标准溶液；称取6.2g硫代硫酸钠标（Na2S3.H2O）溶于煮沸放冷的水中，加入0.2g碳酸钠，稀释至1000mL，临用前，用下述方法标定：吸取20.00mL碘酸钾溶液于250mL碘量瓶中，加水稀释至100mL，加1g碘化钾，再加5mL（1+5）硫酸，加塞，轻轻摇匀。置暗处放置5min，用硫代硫酸钠标准溶液滴定至淡黄色，加1mLcNa2S3.H2O=0.025*V4/V3式中：V3—硫代硫酸钠标准溶液消耗量，mL；V4—移取碘酸钾标准溶液量，mL；0.025—碘酸钾标准溶液浓度，mol/L。（10）淀粉溶液：称取1g可溶性淀粉，用少量水调成糊状，加沸水至100mL（11）缓冲溶液（PH约为10）：称取2g氯化铵（NH4CL）溶于100mL（12）2%（m/V）4-氨基安替比林溶液：称取4-氨基安替比林（C11H13N3O）2g溶于水，稀释至100mL（13）8%（m/V）铁氰化钾溶液：称取8g铁氰化钾{K3[Fe(CN)6]}溶于水稀释至100mL四、实验仪器1.500mL全玻璃蒸馏器2.50mL具塞比色管3.分光光度计五、实验步骤1.标准曲线的绘制：于一组8支50mL比色管中，分别加入0、0.50、1.00、3.00、5.00、7.00、10.00、12.50mL苯酚标准中间液，加水至50mL标线。加0.5mL缓冲溶液，混匀，此时PH值为10.00.2，加4-氨基安替比林溶液1.0mL，混匀。再加1.0mL铁氰化钾溶液，充分混匀，放置10min后立即于510nm波长处，用20mm比色皿，以水为参比，测量吸光度。经空白校正后，绘制吸光度对苯酚含量（mg）的标准曲线。2.水样的测定：分取适量馏出液50mL比色管中，稀释至50mL标线。用与绘制标准曲线相同步骤显色何测定吸光度，计算减取空白实验后的吸光度。空白实验是以水代替水样，经蒸馏楼，按与水样相同的步骤测定。水样中挥发酚类的含量按下式计算：挥发酚（以本分计，mg/L）=（m/V）*1000式中：m—水样吸光度经空白校正后从标准曲线上查得本分含量，mg；V—移取馏出液体积，mL。相关仪器使用方法六、数据处理绘制吸光度—苯酚含量（mg）标准曲线。计算水样中挥发酚类含量（以苯酚计，mg/L）。根据实验情况，分析影响测定结果准确度的因素。七、注意事项如水样含挥发酚较高，移取适量水样并加水至250mL进行蒸馏，则再计算时应乘以稀释倍数。如水样中挥发酚类浓度低时，采用4-氨基安替比林萃取分光光度法。当水样中含游离氯等氧化剂、硫化物、油类、芳香胺类与甲醛、亚硫酸钠等还原剂时，应在蒸馏前先做适当得预处理。处理方法参见《水和废水监测分析方法》（第四版）第四篇第二章。八、思考题分析影响实验测定准确度得因素有哪些？如加入硫酸铜溶液后产生较多量的黑色沉淀，应如何处理，该黑色沉淀是什么？《分子荧光光谱法测定水样中罗丹明B》一、实验目的学习荧光分析法的基本原理。了解分子荧光分光光度计的主要结构与工作原理，掌握其正确使用方法。了解荧光与分子结构的关系以与影响荧光强度的因素。了解罗丹明B的结构、性质与其应用。二、实验原理利用某些物质分子受光照射时所发生的荧光的特性和强度，进行物质的定性分析或定量分析的方法。对于稀溶液（吸光度A＝εcL≤0.05）而言，其荧光强度F＝2.3jI0εcL。式中j是荧光物质的荧光效率；I0为入射光强度；ε为荧光物质的摩尔吸光系数，c为荧光物质的浓度，L为样品池的厚度。该式表明，在稀溶液（A≤0.05）和I0与L不变的条件下，荧光强度与该物质的浓度成正比,据此进行定量。罗丹明B是一种具有鲜桃红色的人工合成的工业染料，英文名：RhodamineB；分子式C28H31ClN2O3；分子量479.0。由于罗丹明B具有特殊的化学结构，即含有两个给予体基团的氨基和一个接受体基团酮基，从而有助于产生荧光效应。因此，罗丹明B除反射一部分可见光，还反射一部分荧光，因此具有很高的光亮度。在日光下它为品红色，故俗称玫瑰红，荧光颜色为红～橙色。其荧光颜色的变化与罗丹明B溶剂的浓度﹑pH等诸多因素相关。三、实验仪器和试剂药品1）仪器：960MC荧光分光光度仪（光源：150W汞灯；激发波长：365nm）100mL容量瓶,10mL移液管2）试剂：罗丹明B（浓度为1×10-5mol/L）四、实验步骤1电源开关操作程序开机程序：灯电源开关→主机电源开关→打印机电源开关关机程序：打印机电源开关→主机电源开关→灯电源开关2利用标准溶液配制一系列浓度的罗丹明B溶液2×10-7mol/L,4×10-7mol/L,6×10-7mol/L,8×10-7mol/L3最大发射波长的确定：比色皿中放入代测溶液，选择起始波长和终止波长扫描，确定最大发射波长。4在最大发射波长下测定不同浓度标液和待测水样中罗丹明B的荧光强度。相关仪器使用方法部分操作流程图定波长测定注⑦：带※的操作，若沿用原有的参数值，此时可省略此类操作。⑧：如荧光显示值偏小或无，可重新设置SENS（灵敏度）与YSCALE（纵轴放大倍数）值。例2样品不扣背景值扫描六、数据处理1工作曲线的拟合：利用计算机将所得试验数据进行拟合，得出工作曲线的方程和相关系数。2根据未知样品的荧光强度利用获取的工作曲线方程计算出未知样品中罗丹明B的浓度。七、注意事项1.1注意事项：1）安装或初次使用960荧光分光光度计前请务必仔细阅读本使用说明书。本仪器可以选配CRT，若带CRT部分的仪器其操作方法可参阅6.960CRT操作方法部分。2）请一定在打开灯源开关，点亮灯后再开主机开关（初次使用者，可通过仪器右上方的红色窗口判断灯源是否点亮），最后开打印机。3）灯源点亮稳定需要一定的时间，故进行精密测试应在30min后。4）当操作错误或其他干扰引起微机出错时，应即关断主机开关，重新启动，但无须关断灯电源。5）停止工作后，应先关打印机，再关主机，最后关灯电源。6）在操作过程中，请勿用手直接接触比色皿，同时注意样品不要污染比色皿外表。八、思考题1、在荧光测量中，为什么激发光的入射与荧光的接收不在一直线上，而呈一定角度？2、试述荧光分光光度计与紫外-可见分光光度计在结构上的有哪些不同点？3、分子光谱和原子光谱的最主要区别与成因？4、荧光与分子结构的关系《电位法测定样品中的F-》氟化物（）是人体必需的微量元素之一。人体含氟的数量受环境（特别是水中）和食物含氟量、摄入量、年龄与其他金属（）含量的影响。一般认为，正常成年人体内共含氟2.6g，为体内微量元素的第三位，仅次于硅和铁。氟对牙齿与骨骼的形成和结构以与钙和磷的代谢均有重要影响。适量的氟（0.5~1mg/L）能被牙釉质中的氟灰石吸附，形成坚硬质密的氟磷灰石表面保护层，它能抗酸腐蚀，抑制嗜酸细菌的活性，并拮抗某些酶对牙齿的不利影响，发挥防龋作用；还有利于钙和磷的利用与在骨骼中沉积，可加速骨骼的形成，增加骨骼的硬度。缺氟易患龋齿病。而长期饮用含氟量高于1.0~1.5mg/L水时，则易患斑齿病，如水中含氟量高于4.0mg/L时，则可导致氟骨病。饮用水中氟的适宜浓度为0.5~1.0mg/L（）。氟化物广泛存在于自然水体中。有色冶金、钢铁和铝加工、焦炭、玻璃、陶瓷、电子、电镀、化肥、农药厂的废水中常常含有氟化物。本实验用电位法测定水中氟的含量。一、实验目的1、掌握用电位法测定水中氟含量的原理和基本操作；2、初步了解氟与人体健康的关系。二、实验原理氟离子选择性电极的传感膜为氟化镧单晶片，与含氟试液接触时，电池的电动势（）随溶液中氟离子活度的变化而改变（遵守能斯特方程）。当溶液的总离子强度为定值时服从下述关系式：与成直线关系，为该直线的斜率，亦为电极的斜率。即电池的电动势与试液中氟离子活度的对数呈线性关系。本方法的检测限范围为0.05~1900mg/L。水样的颜色、浊度不影响测定。工作电池可表示如下：用氟电极测定氟离子时，最适宜的pH范围为5.5~6.5。pH过低，由于形成，影响的活度；pH过高，可能由于单晶膜中的水解，形成，而影响电极的响应，故通常用pH=6的柠檬酸钠缓冲液来控制溶液的pH值。对测定有严重的干扰，加入大量的柠檬酸钠可消除它们的干扰。也有采用磺基水杨酸、CyDTA（环己二胺四乙酸）等为掩蔽剂，但其效果不如柠檬酸钠。此外，用离子选择性电极测量的是溶液中离子的活度，因此，必须控制试液和标准溶液的离子强度相同；大量柠檬酸钠的存在，还可以达到控制溶液离子强度的目的。三、仪器与试剂1、仪器（2）氟离子选择电极；（3）饱和甘汞电极或氯化银电极；（4）离子活度计、毫伏计或pH计：精确到0.1mV；（5）磁力搅拌器：带聚乙烯或聚四氟乙烯包裹的搅拌子；（6）聚乙烯杯：100mL，150mL。2、试剂（1）氟化物标准储备液：称取0.2210g基准氟化钠（）（预先在105~110℃干燥2h，或者在500~650℃干燥40min，冷却），用水溶解后转入1000mL容量瓶中，稀释至标线，摇匀，贮存在聚乙烯瓶中。此溶液氟离子浓度为100μ（2）氟化物标准溶液：移取10.00mL氟化钠标准储备液于100mL容量瓶中，稀释至标线，摇匀。此溶液氟离子浓度为10μg/mL。（3）乙酸钠溶液：称取15g乙酸钠溶于水，并稀释至100mL。（4）总离子强度调节缓冲溶液（TISAB）：①0.2mol/L柠檬酸钠-1.0mol/L硝酸钠（TISABⅠ）：称取58.8g二水柠檬酸钠和85g硝酸钠，加水溶解，用盐酸调节pH至5～６，转入1000mL容量瓶中，稀释至标线，摇匀。②总离子强度调节缓冲溶液（TISABⅡ）：量取约500mL水置于1000mL容量瓶中，加入57mL冰乙酸，58g氯化钠和4.0g环己二胺四乙酸（CyDTA），或1，2-环己撑二胺四乙酸，搅拌溶解，置烧杯于冷水浴中，慢慢地在不断搅拌下加入6mol/L氢氧化钠溶液（约125mL）使pH达到5.0~5.5之间，转入1000mL容量瓶中，稀释至标线，摇匀。③1.0mol/L六次甲基四胺-1.0mol/L硝酸钾-0.03mol/L铁钛试剂（TISABⅢ）：称取142g六次甲基四胺[]和85g硝酸钾（或硝酸钠），9.97g铁钛试剂加水溶解，调节pH至5~6，转移到1000mL容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。（5）盐酸溶液：2mol/L盐酸溶液。所用水为去离子水或无氟蒸馏水。四、实验步骤1、水样的采集和保存应使用聚乙烯瓶采集和贮存水样。如果水样中氟化物含量不高、pH值在7以上，也可用硬质玻璃瓶贮存。2、仪器的准备按测量仪器与电极的使用说明进行。在测定前应使试液达到室温，并使试液和标准溶液的温度相同（温差不得超过±1℃3、标准曲线绘制分别取0.00、1.00、3.00、5.00、10.00和20.00mL氟化物标准溶液，置于50mL容量瓶中，加入10mL总离子调节缓冲溶液，用水稀释至标线，摇匀。分别移入100mL聚乙烯杯中，各放入一只塑料搅拌子，以浓度由低到高为顺序，依次插入电极，连续搅拌溶液，待电位稳定后，在继续搅拌下读取电位值（），记录数据。在每一次测量之前，都要用水将电极冲洗净，并用滤纸吸取水分。在半对数坐标纸上绘制标准曲线。浓度标于对数分格上，最低浓度标于横坐标的起点线上。4、样品的测定吸取适量样品溶液，置于50mL容量瓶中，用乙酸钠或盐酸调节至近中性，加入10mL总离子强度调节缓冲溶液，用水稀释至标线，摇匀。将其移入100mL聚乙烯杯中，放入一只塑料搅拌子，插入电极，连续搅拌溶液待电位稳定后，在继续搅拌下读取电位值（）。在每一次测量之前，都要用水充分洗涤电极，并用滤纸吸去水分。按测定样品的条件和步骤，用水代替试样进行空白实验。五、数据处理水样中的浓度计算公式如下：式中：——水样中的浓度，mg/L；——水样中的测定浓度，mg/L；——所取水样体积，mL；——所测水样体积，mL。根据测定结果，分析水样中氟的污染情况，评价氟污染水体对人体健康的影响。六、注意事项1、测量仪器在使用前要进行校正；2、测定过程中，要注意测定顺序由低浓度到高浓度，且在每一次测量之前，都要用水充分洗涤电极，并用滤纸吸去水分。七、思考题1、溶液的温度和离子强度对离子选择电极法测定水中氟有什么影响？2、水中氟化物对人体健康有什么影响？《醇系物的气相色谱分析》一、实验目的1、掌握气相色谱分析的基本操作和苯系物的分析方法；2、学习用归一法计算各组分的含量。3、熟悉FID检测器操作与使用。二、实验原理组分性质不同，在固定相上的溶解或吸附能力不同，即它们的分配系数大小不同。分配系数大的组分在固定相上的溶解或吸附能力强，停留时间也长，移动速度慢，因而后流出柱子。可见只要选择合适的固定相，使被分离组分的分配系数有足够差别，再加上对色谱柱和其他操作条件的合理选择，就可得到令人满意得分离。甲醇、乙醇等醇系物，可以采用气相色谱法进行分析。在一定条件下可实现各组分的分离。采用归一化法定量。三、实验仪器GC7900气相色谱仪，氢气（或氮器）钢瓶，微量注射器。四、实验药品标准样的配制：分别称取不同质量的甲醇和乙醇等醇系物，组成标准混合样品。样品的配制：由甲醇和乙醇等醇系物按照一定比例组成的混合样。五、实验步骤开启色谱与工作站；设定操作条件：FID温度：250℃、；衰减：2；柱温：110℃；气化室温度：200℃；载气流速：10m待基线平稳后，依次进入标准样品和待测样品；进样量0.1μL；实验完成后关闭氢火焰和仪器，仪器降温后，关闭载气。GC7900气相色谱仪器使用方法进样口：毛细柱进样口检测器：FID色谱柱：OV-17，0.25mm，进样体积：0.1μL气体准备：高纯氢（99.999%）；干燥空气；高纯氮（99.999%）开启N2气钢瓶阀门，调节载气输入压力在0.3—0.4MPa；打开GC—7900电源开关，仪器通过自检；开启计算机，点击D—7900色谱工作站图标；在工作站上进行温度设定：进样口、柱箱、FID输入具体数据，回车确定；观察流量和柱压，若柱压太低，更换进样器的压垫；点击通道1，打开窗口；输入样品号、样品名称、类型、使用方法等根据进入样品选择不同的类型和使用方法：标准样品使用‘标样’，测试样品使用‘试样’，方法建立：选择‘新建方法’，输入方法名称，进入参数设定，点击‘下一步’，进入‘定量参数’，根选择‘峰高’或‘峰面积’为定量基础。选择‘内标法’‘外标法’等为‘定量方法’，在‘组分表’中输入测定的组分，进入‘下一步’，‘报告风格’选择为‘默认报告风格’，点击完成。待各部分温度升到设定值后，开启H2钢瓶和空气泵。氢火焰点火。分别进标准样品，对曲线进行校正。如果为标样在浓度选项中确定，其具体的浓度；样品测定样品类型选择‘试样’，方法选择为已经校正后的方法或归一化法。进样分析。11、结束关闭氢气和空气，关闭氢火焰，待柱温降低至50℃以下，检测器温度降低至100六、数据处理测试结束后取下色谱图，按下列计算式，用峰面积外标法求个组分的含量。式中：h：峰高（峰面积）；h0：空白峰高（峰面积）测定值；b：回归方程的斜率；a：回归方程的截距。七、注意事项气相色谱的开关机顺序要严格遵守；柱箱的温度一定要低于色谱柱的使用温度；检测器的使用温度高于色谱柱的使用温度。八、思考题气相色谱对苯系物分离的原理；气相色谱定性和定量的原理；3、为什么本实验可以用归一法定量？4、比较氢气和氮气作载气的优缺点。《自来水中阴离子的测定》一、实验目的掌握离子色谱法的基本原理；了解离子色谱的使用方法；掌握色谱法定性和定量的基本方法。二、实验原理离子色谱法以低交换容量的离子交换树脂为固定相，对离子行物质进行分离。以电导检测器连续检测流出物电导变化的一种色谱方法。离子在固定相和流动相之间有不同的分配系数，当流动相将样品带到分离柱时，由于各种离子对离子交换树脂的相对亲合力不同，样品中的各离子被分离，继而进入抑制器。抑制器的作用主要是降低洗脱液的本底电导，增加被测离子的电导响应值和除去样品中的阳离子，再流经电导池，由电导检测器检测并绘出各离子的色谱图，以保留时间定性，峰高或峰面积定量，测出离子含量。三、药品1、水：超纯水，且经脱气处理；2、氟离子标准贮备液（1.00mg/mL）：称取氟化钠2.210g，溶于水，移入1000mL容量瓶，用水稀释至刻度，摇匀。贮于聚乙烯瓶中，置于冰箱(4℃3、氟离子标准溶液（0.10mg/mL）：移取氟离子标准贮备液10.00mL，于100mL容量瓶，用水稀释至刻度，摇匀。贮于聚乙烯瓶中，此溶液现用现配。4、氯离子标准贮备液（1.00mg/mL）：称取于500～600℃灼烧至恒重的氯化钠1.648g，溶于水，移入1000mL容量瓶，用水稀释至刻度，摇匀。贮于聚乙烯瓶中，置于冰箱(45、氯离子标准溶液（0.10mg/mL）：移取氯离子标准贮备10.00mL，于100mL容量瓶中，用水稀释至刻度。贮于聚乙烯瓶中，此溶液现用现配。6、磷酸根离子标准贮备液（PO43-1.00mg/mL）：称取1.433g预先在100～105℃干燥并恒重