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仪器分析实验-原子发射与原子吸收光谱法
仪器分析实验原子发射与原子吸收光谱法实验一五四
原子发射光谱定性和半定量分析一、实验目的1. 掌握用“谱线图”比较法进行光谱定性分析的方法。2. 掌握谱线强度比较法进行半定量分析的方法。3. 学习平面光栅摄谱仪和映谱仪的操作方法及暗室冲洗技术。二、方法原理每种元素的原子（或离子）受到激发后，都将发射出其特定波长的光谱线，它代表了元素的特征，这就是发射光谱定性分析的依据。然而，每一种元素都可以发射许多条不同波长的谱线，由于原子的内在原因，决定了各条谱线的强度也不相同。当元素含量降低时，光谱中强度弱的谱线相继消失，最后消失的几条谱线叫做最后线，即灵敏线。最后线是检出限量最低的谱线。每种元素有它自己的最后线。定性分析时，首先要检查光谱中的几条最后线是否出现，如该元素存在，则最后线必然出现。如该元素的最后线不出现，则灵敏度较差的谱线就不可能出现。这时若在灵敏度较差的谱线位置上出现了谱线，就可能是由其他元素的干扰而引起的。事实上，由于试样中许多元素的谱线波长相近，而摄谱仪及感光板的分辨率又有限，因此，在记录到的试样光谱中，谱线会相互重叠，发生干扰，当需要确证某一元素的分析线是否受到干扰时，首先要判明干扰元素是否存在（可检查干扰元素的最后线出现与否）。当一条分析线确实受到干扰时，只能寻找别的分析线，即灵敏度较差的线。一般只要确定该元素的少数几条最后线或者一些特征线存在，就可以确定该元素存在。利用这一特性可对70余种元素进行定性分析。为了便于识别谱线波长位置，通常用铁光谱作为波长标尺，将铁棒或氧化铁粉末与试样并列摄谱，把摄得的谱板置于映谱仪上，放大20倍与“谱线图”进行比较，如果某些元素的灵敏线出现则证明试样中存在这些元素。在一定的条件下，元素的谱线强度随着其含量增高而增大，利用这一特性可对各种元素进行定量分析。为了确定其大致含量，可将试样与半定量标样在同一块感光板上摄谱，然后在映谱仪上用目视法，对被测元素的黑度进行比较，借助所出现最低级别谱线的强度级数估计各元素在试样中的大致含量，即光谱半定量分析法。表154-1列出了所出现最低级别谱线的强度级数与含量的对应关系。 表154-1 谱线强度级数与含量的对应表谱线强度级12~34~56~78~9 估计含量范围 (%) 100~10 10~1 1~0.1 0.1~0.01 0.01~0.001<0.001 含量等级 主体 大量 中量 小量 微量 痕量10三、仪器和试剂仪器：WPG－100型平面光栅摄谱仪；交流电弧发生器；映谱仪试剂：天津紫外Ⅱ型感光板；铁电极；碳粉（光谱纯）；显影液；定影液；被测试样； 标准样：标准样配制的原则应使标准样和试样的成分相近，并有适当的浓度间隔。因此，以不含被测元素的矿样（空矿）作基物较好，但进行光谱定性全分析时，难以找到合适的空矿。一般采用人工合成基体来配制标准样，通常按Fe 5%，A1 7%，Ca 2%，Mg 1%，Na 1%，K 0.5%，Si 33.5%的质量比，称出相应的氧化物混合研磨而成。然后加入定量的被测元素（如Pb，Cr，Cu等）配成1%的标准样，再依次用人工基物逐步稀释成0.1%，0.01%，0.001%的一套标准样。四、实验步骤1. 摄谱（1）装样：取孔穴2.5mm×3.0mm×0.5mm的石墨电极分别装入标准样、试样和铁粉，试样应压紧并露出碳孔边缘。（2）接好光源线路，调至光线全部均匀地照射在狭缝盖上的全圆圈内。（3）设置摄谱工作条件：狭缝7μm；中间光栏5mm；上电极，圆锥形石墨棒；下电极，有孔石墨电极（已装样）；感光板天津Ⅱ型。（4）装感光板：取下感光板盒、在暗室里装感光板，装在?波段处，盖紧板盒后，装至摄谱仪上，抽开挡板使感光板乳剂面对准光路。（5）安装电极：分别将电极插入电极架上调整电极间距，点燃电弧，调节电极头成像落在中间光栏两侧。光线均匀照明狭缝，取下狭缝盖后即可摄谱。（6）摄谱顺序①定性分析采用哈特曼光栏（即不移动感光板）摄谱。A．铁谱
将哈特曼光栏置于2，5，8处，控制电流在5A左右，曝光约15S。B．试样摄谱
将哈特曼光栏置于1（或3，4，6，7，9）处，控制电流6A左右曝光30S，升高电流至8~10A，至试样烧完为止（孤焰呈紫色、电流下降、发出吱吱声），记录摄谱时间。C．空碳棒摄谱
将哈特曼光栏置于4（或其他未摄谱位置）处，取未装试样的一对石墨电极，按试样摄谱条件进行摄谱，用以检查石墨电极的纯度。②半定量分析采用固定光栏摄谱（即将光栏位置固定在1mm高度），每摄完一个试样，将感光板位置移动1.5mm（1.5刻度）。A．铁谱
摄谱条件同定性分析。B．半定量分析试样
摄谱条件同定性分析。C．半定量分析标准
摄谱条件同半定量分析试样。（7）暗室处理摄谱完毕后，取下板盒，在暗室里用红色安全灯进行显影、定影，再用水冲洗干净，晾干，备用。显影温度：18~20℃；显影时间：4min；乳剂面向上。定影可在室温下进行，至谱板全部透明即可取出用水冲洗。显影、定影时应摇动液体。2.
识谱（1）将已摄好的谱板，置于映谱仪上调整映谱仪使谱线达到清晰，然后用“谱线图”进行比较。（2）认识铁光谱：将谱板从短波向长波移动，即自2 400?移至3 500?左右，每隔100?记忆铁光谱的特征线。在3 600?左右出现氰带，3 600?，3 900?，4 200?是三个氰带（CN）的带头。（3）大量元素的检查：凡试样谱带上的粗黑谱线，均用“谱线图”查对，以确定试样中哪些元素大量存在。（4）杂质元素的检查：在波长表上查出待测元素的灵敏线，根据其灵敏线所在的波段用图谱与谱板进行比较。如果某元素的灵敏线出现，则可确定该元素存在。但应注意试样中大量元素和其它杂质元素谱线的干扰。一般应找2~3条灵敏线进行检查，根据这2~3条灵敏线均已出现，才能确定此元素的存在。（5）半定量分析：将试样中被测元素的灵敏线与标样中该谱线的黑度进行比较，即可确定该元素的大致含量。五、数据处理1、定性分析
根据试样谱板与“谱线图”对比的结果，指出试样中某元素出现的2~3条灵敏线及其黑度，以确定大量元素、中量元素、微量元素、痕量元素等。2、 定量分析
比较试样和标准中同一条灵敏线的黑度，以确定黑度~1%，~0.1%，~0.01%，~0.001%，若在0.1%和0.01%之间，并接近0.01%时，则可用0.1%~0.01%表示，以此表示被测元素的半定量分析结果。六、注意事项1、 激发光源为高电压、高电流装置，实验时应遵守操作规程，注意安全。2、 试验中使用的光学仪器，不能用手或布去擦拭光学表面，室内应保持干燥、清洁。3、 开始摄谱前，先打开通风设备，使金属蒸汽排出室外。思考题1. 什么叫元素的共振线、灵敏线和特征谱线？2. 元素光谱图由哪几部分组成？为何要拍摄纯铁谱，空白样？3. 安装乳胶干板时，为什么乳剂面一定要向下？若装反了，会产生怎样的后果？4. 定性分析时，如何判断试样中某种元素的存在？可能会出现哪些异常现象？ 实验一五五
火焰原子吸收光谱法测定钙一、实验目的1. 通过对钙最佳测定条件的选择，了解与火焰性质有关的一些条件参数，及对钙测定灵敏度的影响。2. 了解原子吸收分光光度计的基本结构与原理。3. 掌握火焰原子吸收光谱分析的基本操作；加深对灵敏度、准确度、空白等概念的认识。二、方法原理原子吸收光谱分析主要用于定量分析，它的基本依据是：将一束特定波长的光投射到被测元素的基态原子蒸汽中，原子蒸汽对这一波长的光产生吸收，未被吸收的光则透射过去。在一定浓度范围内，被测元素的浓度（c）、入射光强(I0)和透射光强（It）三者之间的关系符合Lambert-Beer定律：It=I0×(10-abc)（式中a为被测组分对某一波长光的吸收系数，b为光经过的火焰的长度）。根据这一关系可以用校准曲线法或标准加入法来测定未知溶液中某元素的含量。钙是火焰原子化的敏感元素。测定条件的变化（如燃助比、测光高度或者称燃烧器高度）、干扰离子的存在等因素都会严重影响钙在火焰中的原子化效率，从而影响钙测定灵敏度。原子化效率是指原子化器中被测元素的基态原子数目与被测元素所有可能存在状态的原子总数之比。在火焰原子吸收法中，决定原子化效率的主要因素是被测元素的性质和火焰的性质。电离能、解离能和结合能等物理化学参数的大小决定了被测元素在火焰的高温和燃烧的化学气氛中解离、化合、电离的难易程度。而燃气、助燃气的种类及其配比决定了火焰的燃烧性质，如火焰的化学组成，温度分布和氧化还原性等，它们直接影响着被测元素在火焰中的存在状态。因此在测定样品之前都应对测定条件进行优化。三、仪器和试剂仪器：AA300型原子吸收分光光度计（美国PE公司）；10mL比色管：6支；25mL比色管：1支；100mL容量瓶：1个；5mL分度吸量管：2支试剂：钙标准溶液：100μg·mL-1；镧溶液：10 mg·mL-1。若去离子水的水质不好，会影响钙的测定灵敏度和校准曲线的线性关系，加入适量的镧可消除这一影响。本实验以乙炔气为燃气，空气为助燃气。四、实验步骤（1）测试溶液的制备① 条件试验溶液的配制：将100 μg·mL-1的Ca2标液稀释成浓度约为2-3μg·mL-1的＋Ca2试液100mL，摇匀。此溶液用于分析条件选择实验。 ＋② 标准溶液的配制：用分度吸量管取一定体积的100μg·mL-1Ca2标液于25mL比色管＋中，用去离子水稀释至25mL刻度处，其浓度应为10μg·mL-1。于6支10mL比色管中分别加入一定体积的10μg·mL-1Ca2标液，用去离子水稀释至10mL刻度处，摇匀。配成浓度分别＋为0、0.5、1.0、2.0、2.5、3.0μg·mL-1的Ca2标准系列溶液，用于制作校准曲线。 ＋（2）分析条件的选择本实验只对燃烧器高度和燃助比这两个条件进行选择。在原子吸收光谱仪中，整个原子化器的上、下、前、后位置和燃烧器头的旋转角度都是可调的。从光源发出的光，其光路是不变的。若改变原子化器的上、下位置，就相当于入射光穿过了火焰的不同部位，如图155-1所示。通常原子化器旁装有一标度尺，可读出高度变化的相对值。由于火焰燃烧性质和温度分布的不均匀性，在H1、H2和H3位置测定的吸光度值会有一些差别。差别的大小因火焰种类和元素性质而异。钙在火焰中易形成氧化物，若在火焰的还原区或高温区，就可避免或减少氧化钙的形成，使钙的自由原子数目增多。燃烧器高度的选择就是在寻找原子化的最佳的区域。 图155-1燃烧器高度变化火焰的燃助比变化也会导致测量灵敏度的变化。同样，变化的大小也因火焰种类和元素的性质而定。即使是相同种类的火焰，燃助比不同，也会引起最佳测量高度的改变，从而使测量灵敏度发生变化。从图155-2可看出燃烧器高度与燃助比两个条件的相互依赖关系。当仪器的光学及电学部分处于稳定的工作状态时，就可根据操作规程对分析条件进行选择。首先将空气和乙炔气流量分别调至5.5L·min-1和1.0L·min-1，然后改变燃烧器高度分别为6，7，8，9，10，11，12mm；在各高度下测定钙溶液的吸光度值，根据测定结果将燃烧器固定在所选择的最佳位置。然后通过调节改变乙炔气流量分别为0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0 .8，0.9，1.0，1.1，1.2 L·min-1，并在各流量下测定钙溶液的吸光度值，根据测定结果将乙炔气流量调至所选择的最佳值。 图155-2 火焰测量高度和燃助比的变化对钙测定灵敏度的影响AA300原子吸收分光光度计，溶液提升量8mL·min-1钙测定波长422.7nm；空气流量5.5Lomin-1燃气为乙炔气，其流量分别为（见下表）：No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100.50.60.70.80.91.01.111 1.2 流量0.2 0.3 0.4(L·min-1)（3）制作标准曲线并测定未知样品在所选择的最佳实验条件下，依次由稀到浓测定所配制的标准溶液的吸光度值。然后向教师领取未知样品，在相同实验条件下测定其吸光度值。五、数据处理（1）在坐标纸上画出：吸光度-燃烧器高度曲线；吸光度-乙炔流量曲线；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。（3）根据校准曲线计算钙测定的1%吸收灵敏度。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？ 实验一五六
冷原子吸收光谱法测定废水和尿中的痕量汞一、实验目的1. 通过实验比较冷原子吸收和火焰原子吸收仪器结构，方法原理相同和不同之处。2. 了解和熟悉测汞仪的操作方法及用途。二、方法原理凡溶于水的汞化合物毒性都比较强。汞进入人体后能与组织中的蛋白质结合成汞蛋白盐，引起各种病症。汞的沸点很低，在常温下即可测定汞蒸汽对其特征谱线的吸收。这种在室温下进行原子化的方法称为冷原子吸收法，属于非火焰分析法。样品经硝酸、硫酸消化后，使其中的汞转化为汞离子，将汞蒸汽导入吸收池，在强酸条件下用氯化亚锡还原成元素汞，测定汞对253.7nm波长光的吸收。吸收值与汞的含量呈线性关系，故可用于定量分析。三、仪器与试剂仪器 F732－S型测汞仪（图156-1）；50mL玻璃烧杯，25mL容量瓶，2mL、5mL刻度移液管。试剂 汞贮备液：准确称取0.01352g HgCl2溶于去离子水中，定容于100mL容量瓶，该溶液汞浓度为0.100mg/mL。汞标准溶液：用吸管吸取贮备液1.00mL置于100mL容量瓶中，加入1:1 H2SO48mL，2％无汞KMnO4溶液0.50mL，用去离子水稀释至刻度，摇匀，该溶液汞浓度为1.00μg/mL。再将此溶液照此法稀释100倍，得0.010ug/mL汞的标准溶液。10％SnCl2溶液：称SnCl210g，加10mL浓HCl，加热溶解，用去离子水稀释至100mL.使用前通N230min；硝酸重铬酸钾溶液：称取0.05g重铬酸钾，溶于无汞去离子水，加入5mL优级纯硝酸，再用去离子水稀释到100mL。；5％HNO3；2％KMnO4；10%盐酸羟胺（临用前配）。 浓H2SO4（A.R）
图156-1测汞仪1.压缩空气
2.载气净化
3.转子流量计
4.汞蒸汽发生管5.氯化钙干燥管
8.尾气净化四、实验步骤1、标准曲线绘制：吸取0.01ug/mL汞标液：0.00，1.00，2.00，3.00，4.00，5.00mL分别置于10mL比色管中，再补加5%硝酸至总体积为10毫升，分别注入汞蒸汽发生管内，迅速加入10%氯化亚锡1mL，立即通入流量为1.5L/min经活性碳处理的空气，将汞蒸气经氯化钙干燥管进入测汞仪的光路中，读取测汞仪上的最大吸收值。以各标样的吸收值与相应的汞含量绘制标准曲线。2、废水中汞的测定：取水样15mL于50毫升烧杯中，加浓H2SO41mL，2%KMnO42mL，在空气浴上加热约30分钟，及时添加KMnO4溶液维持试样溶液显示KMnO4紫红色，冷却，滴加盐酸羟胺还原过量的KMnO4，将此液移入25mL容量瓶，用硝酸重铬酸钾溶液稀至刻度，摇匀。取适量此液按标准曲线步骤测定吸光值，查标准曲线计算结果。注意：同时测定一个试剂空白。3、尿汞的测定取尿样5mL于50mL烧杯中，加浓硫酸1mL，2%KMnO45～8mL。以下同实验步骤2的操作。（盐酸羟胺还原后，溶液应是无色透明，如果是黄色，说明消化不完全，需继续消化）。4、测汞仪操作步骤：（1）开启电源开关，泵开关，预热30min，用空白溶液清洗反应瓶。（2）打开仪器前盖用一块载玻片插入工作光路中，调节灵敏度旋钮，至显示为≥1000（调好后，测定过程中此旋钮禁止乱动，记录所显示值供以后曲线斜率调整时参考），取出载玻片仪器显示应回到T＝100%，即A=0（可用调零电位器反复调整）。（3）分别取10.0mL标准样或试样溶液于20mL反应瓶中，加入氯化亚锡溶液后，迅速塞紧瓶塞，打开循环泵开关，将汞蒸汽送入吸收管，记录表头上显示的最大吸收值。（4）每次测定后必需关闭循环泵，并将指针调至T＝100%处，然后再进行下次测量。五、数据处理按以下公式计算，求出试样中汞的含量w(mg/kg)。ω=V(m1-m0)msV1式中: V—试样消化液总体积(mL)；ms—试样质量(g)；V1—测定用试样消化液的体积(mL)；m1—测定用试样消化液中汞的质量(ug)；m0—试剂空白中汞的质量(ug)。六、注意事项1、 气源一般用高纯N2，Ar2也可作气源，其灵敏度较高，但价格较贵。2、 工作过程中应保持气体流量稳定，否则会影响分析灵敏度和准确性。3、 如仪器工作正常，而进样后无信号或信号重现性差，应检查气路系统及三通阀部分是否漏气。4、 仪器的工作温度为10－30℃，湿度≤80%。室温过高过低湿度过大，会影响仪器正常工作。思考题1. 试比较原子吸收光谱分析法中各种方法的特点，灵敏度有什么区别。2. 若试样中同时含有无机汞和有机汞，怎样才能分别测出它们各自的含量？3. 实验过程中应注意哪些操作？并说明其理由。 实验一五七 石墨炉原子吸收光谱法测定血清中的痕量铬一、实验目的1. 了解石墨炉原子化器工作原理和使用方法。2. 掌握石墨炉原子吸收光谱仪的操作技术。3. 学习生化样品的分析方法。二、方法原理在常规分析中火焰原子吸收法应用较广，但由于它雾化效率低；火焰气体的稀释使火焰中原子浓度降低；高速燃烧使基态原子在吸收区停留时间短等原因，使该方法灵敏度受到限制。火焰法至少需要0.5-1.0mL试液，对试样较少的样品，分析产生困难。高温石墨炉原子吸收法是一种非火焰原子吸收光谱法，它是目前发展最快、应用最多的一门技术。在石墨炉中的工作步骤可分为干燥、灰化、原子化和除残渣4个阶段。“高温石墨炉”利用高温（~3000℃）石墨管，使试样完全蒸发、充分原子化，试样利用率几乎达100%，自由原子在吸收区停留时间长，故灵敏度比火焰法高100－1000倍（10比火焰法复杂。用“高温石墨炉”法测定血清中痕量元素，灵敏度高，用样量少。为了消除基体干扰，采用标准加入法或配制于葡萄糖溶液中的系列标准溶液。 －14g）。试样用量仅5－100μL，而且可以直接分析悬浮液和固体样品。它的缺点是干扰大，必需进行背景扣除，且操作三、仪器和试剂仪器 AA－300型原子吸收分光光度计；Cr空心阴极灯；Ar气钢瓶；乙炔气钢瓶；石墨管；微量注射器；容量瓶：1000mL 1只；50mL 10只；。试剂 0.1000mg/mL铬标准贮备液：称取0.3735g K2Cr2O7（经150℃干燥）溶于去离子水中，并定容于1000mL容量瓶。20%（W/V）葡聚糖溶液。四、实验步骤1． 系列标准溶液的配制(1) 由0.1000mg/mLCr的贮备液逐级稀释成0.100μg/mL Cr的标准溶液。(2) 在5个50mL容量瓶中分别加入0.100μg/mL Cr的标准溶液0.0、0.50、1.00、1.50、2.00mL和葡聚糖溶液15mL，用去离子水稀至刻度，摇匀，备用。2． 按仪器操作方法，启动仪器，并预热20min，开启冷却水和保护气体开关。设置测量条件
波长：357.9nm；狭缝宽：0.7；灯电流：5mA；干燥温度：100－130℃；干燥时间：100s；灰化温度：1100℃；灰化时间：240s；斜坡升温灰化时间：120s原子化温度：2700℃；清洗温度：1 800℃，清洗时间2S；氩气流量 100mL/min。进行背景校正，进样量50μL。3． 测量（1）标准溶液和试剂空白
调好仪器的实验参数，自动升温空烧石墨管调零。然后从稀至浓逐个测量空白溶液和系列标准样品，进样量50μL，每个溶液测定3次，取平均值。（2）血清样品
在相同实验条件下，测量血清样品三次，取平均值。每次取样50μL。4． 结束实验结束时，按操作要求，关好气源和电源，并将仪器关好、旋钮至于初始位置。五、数据处理1. 以吸收光度值为纵坐标，铬含量为横坐标制作标准曲线。2. 从标准曲线中，由血清试样的吸光度查出相应的铬含量。。 3. 计算血清中铬的含量（μg/mL）六、注意事项1. 实验前应仔细了解仪器的构造及操作，以便实验能顺利进行。2. 实验前应检查通风是否良好，确保试样中产生的废气排出室外。3. 注意用气用电安全，要严格按教师指导进行实验。思考题1. 非火焰原子吸收光谱法具有哪些特点？2. 在实验中通Ar气的作用是什么？为什么要用Ar气？3. 配制标准溶液时，加入葡聚糖溶液的作用是什么？若不加葡聚糖溶液，还可采用什么方法？紫外--可见分光光度法实验一五八
72型分光光度计单色器的装配与调试一、实验目的1. 72 型分光光度计是一种结构简单、直观的光学仪器。通过对单色器的装配与调试，使学生进一步了解光学仪器的原理与构造，熟悉、掌握仪器的装配和调校方法。2. 使学生能独立按照仪器说明书安装、调试所使用的72型分光光度计。二、方法原理72型分光光度计是根据朗伯——比尔定律设计的可见光范围的分光光度计。其基本原理是基于物质分子对光的选择性吸收。当一束平行单色光（I0）通过有色溶液时，光的一部分被吸收，一部分透过溶液（I）。不同物质的溶液对光的吸收程度与其浓度（c）、液层厚度（b）及入射光的波长等因素有关。当入射光波长一定时，朗伯一比尔定律用数学表达式可以写成：A=lgI0=abc I式中，A为吸光度；a为比例常数，它与入射光波长，物质的性质和溶液的温度等因素有关，称为吸光系数。 图158-1 72型分光光度计光学系统1---光源
2—进光狭缝
3—反射镜I
6—反射镜II7—透镜
8—出光狭缝
10—光量调节器
11—光电池
12—微电计72型分光光度计，由稳压器、单色器、高灵敏度光点反射检流计3个部件组成，其光路如图158-1所示，它以10V、7.5A钨丝灯泡为光源，用分光能力强的棱镜将入射的白光色散成波长范围很窄的各种单色光，并被透镜聚光在出射狭缝上，比色皿装于出射狭缝的后面。通过盛有被测溶液比色皿的单色光最后入射到硒光电池上，经其转换，将光能转换为光电流，由光点反射检流计作为仪器的读数指示器。三、仪器和试剂仪器
72型分光光度计：配套的磁饱和稳压器；检流计；反射镜I（带有支架，装在光源之后，棱镜之前）；反射镜II（带有固定支架）；单色器合（盒内除光学器件外、狭缝、光量调节器等所有机械器件均应完好无缺）；硒光电池；10V（7.5A）钨丝灯炮；比色皿；镨钕滤光片；工具。试剂：0.004%左右KMnO4溶液四、实验步骤1、把单色器翻转放于台桌上，拆下底板和单色器内部的暗盒盖板（唯一的一块正方形盖板）。2、按光路图把反射镜I装在光源后面的镜座上，用螺钉稍加固定。3、将棱镜安装在镜座上，用螺钉稍加固定。4、将反射镜II安装在波长调节器转盘上的镜座处，稍加固定。5、用细软的绸布或镜头纸轻轻擦净每个光学元件的透光面（注意切勿用手指接触镀铝反射镜的表面）。6、将硒光电池固定在电池座上，固定好引出线。7、卸下光源部分的金属罩，装上灯泡，再装上金属罩。8、校对波长① 把波长刻度准确调到580nm的读数处，旋转光亮调节把光门全部打开，将暗盒盖板盖上（不要固定）。② 在硒光电池前面插入一张白色硬纸片。③ 接通电源，灯泡亮，调节两个反射镜，使其射出的光平行的到达透镜的中心位置。 ④ 慢慢移动棱镜的位置，直至在白色纸片上出现黄色的单色光为止。⑤ 小心地把所有光学元件的螺钉旋紧。⑥ 重新装上并固定暗盒盖板和单色器底板。9、用基准物质和标准滤光片重新核对仪器的波长：① 以蒸馏水为参比，测定0.004%KMnO4溶液的吸收曲线，测量范围从450-570nm间，每隔5nm测量一次吸光度。在峰值附近，每隔2nm测量一次，其最大吸收波长应在523nm和544nm。② 测定标准镨钕滤光片的吸收曲线，波长范围从550-620nm，方法同上。如波长不准确,应重新调整光学部件的位置。五、数据处理绘制吸收曲线
以波长为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制KMnO4溶液和镨钕滤光片的吸收曲线，确定最大吸收波长。思考题1. 对光学元件为什么要细心保护？2. 分光光度计的波长为什么要定期进行校正？ 实验一五九
紫外吸收光谱法测定APC片剂中乙酰水杨酸的含量一、实验目的1. 了解7500型紫外－可见分光光度计的性能、结构及其使用方法。2. 掌握紫外－可见分光光度法定量分析的基本原理和实验技术。二、方法原理APC药片，研磨成粉末，用稀NaOH水溶液溶解提取，乙酰水杨酸水解成水杨酸钠进入水溶液，该提取液在295nm左右有一个吸收峰，测出稀释成一定浓度的提取液的吸光度值，并用已知浓度的水杨酸的NaOH水溶液做出一条标准曲线，则可从标准曲线上求出相当于乙酰水杨酸的含量。根据两者的分子量，即可求得APC中乙酰水杨酸的含量。溶剂和其它成分不干扰测定。 乙酰水杨酸浓度=[水杨酸浓度]×180.15 138.12三、仪器和试剂仪器
天美7500或岛津240紫外—可见分光光度计；3G玻璃砂芯漏斗1个；抽滤瓶250mL 1个；容量瓶250mL 1支；50mL 7支；胖肚吸量管20mL 1只；刻度吸量管5mL 2只。试剂
0.5000mg/mL水杨酸贮备液：称取0.5000g水杨酸先溶于少量0.10moL/L NaOH溶液中，然后用蒸馏水定容于1000mL容量瓶中；0.10moL/L NaOH 溶液。四、实验内容将七个50mL容量瓶按0-6依次编号。分别移取水杨酸储备液0.00、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL于相应编号容量瓶中，各加入1.0mL 0.10moL/L NaOH溶液，先用蒸馏水稀释至30mL左右，80℃水浴加热10分钟，冷却至室温，稀释至刻度，摇匀。放一片APC药片在清洁的50mL烧杯中，加2.0mL0.10moL/L NaOH先溶胀,再用玻棒搅拌溶解。在玻璃砂芯漏斗中先放入一张滤纸，用玻璃砂芯漏斗定量地转移烧杯中的内含物，用10mL的0.1MNaOH淋洗烧杯和玻璃砂芯漏斗2次(共20mL)，20mL蒸馏水淋洗漏斗4次(共80mL)，并将滤液收集于同一个250mL容量瓶中，最后用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。从250mL容量瓶中取20.0mLAPC溶液至一个50mL容量瓶中，蒸馏水稀释至30mL左右，80℃水浴加热10分钟，冷却至室温，稀释至刻度，摇匀。在紫外分光光度计上对标样3进行扫描，波长范围是320—280nm，找出最大吸收波长，并在该波长下由低浓度到高浓度测定标准溶液的吸光度，最后测定未知液的吸光度。五、数据处理1. 以吸光度A为纵坐标，水杨酸浓度C为横坐标作标准曲线。2. 根据APC溶液的吸光度值，在标准曲线上求出相应的浓度（mg/mL），并换算成乙酰水杨酸的浓度。3. 根据稀释关系，求出1片APC中乙酰水杨酸的含量，与制造药厂所标明的含量（25mg）进行比较，计算误差。六、注意事项1. 配制样品前要将所使用的玻璃仪器用自来水冲洗，再用少量蒸馏水润洗。2. 取标准溶液时，应先倒少量标准溶液于小烧杯中移取，不要直接将移液管伸入标准液试剂瓶中。移取标准溶液之前要润洗移液管。3. 药片需充分溶胀后，再碾碎。4. 水浴加热时容量瓶塞子要松松塞住，防止加热气体膨胀，塞子冲出。5. 测量前用待测液润洗比色皿，测量由低浓度到高浓度依次进行。6. 从实验步骤可知，试样是两次稀释后，用很稀的浓度进行吸光度测试的，因此提取和各步转移必须严格定量，制作标准曲线的标样浓度也必须很准确，不然就会使求得的试样浓度产生较大的误差，而乘上稀释体积后，所求的药片含量误差会更大。思考题1. 实验中为什么要加热？2. 引起误差的因素有哪些？如何减少误差？实验一六零
分光光度法同时测定维生素C和维生素E一、实验目的1. 进一步了解分光光度计的性能、结构及其使用方法。2. 学习用分光光度法同时测定双组分体系——维生素C和维生素E的原理和方法。二、方法原理当混合物两组分M及N的吸收光谱互不重叠时，则只要分别在波长λ1和λ2处测定试样溶液中的M和N的吸光度，就可以得到其相应含量。若M和N的吸收光谱互相重叠，如图160-1所示，则可根据吸光度的加和性质在M和N的最大吸收波长λ1和λ2处测得总吸光度M+NAλ1及M+NAλ2。假如采用1cm比色皿，则可由下列方程式求出M和N组分含量：M+NMNMNAλ=Aλ+Aλ=ελc+ελc 1111M1NM+NMNMNAλ=A+A=εc+εc λλλMλ22222N解此联立方程式，得： 图160－1两组分混合物的吸收光谱M+NNM+NNελ2-Aλελ1Aλ12cM=εεMNλ1λ2-εεMNλ2λ1
（2.1）cN=MMNNM+NM-εAλcλ11MεNλ1
（2.2） 式中ελ1、ελ2、ελ1和ελ2分别代表组分M及N在λ1与λ2处得摩尔吸光系数。维生素C（抗坏血酸）和维生素E（a-生育酚）起抗氧剂作用，即它们在一定时间内能防止油酯变酪。两者结合在一起比单独使用的效果更佳，因为它们在抗氧剂性能方面是“协同的”。因此，他们作为一种有用的组合试剂用于各种食品中。抗坏血酸是水溶性的，a-生育酚是酯溶性的，但它们都能溶于无水乙醇，因此，能用在同一溶液中测定双组分的原理来测定它们。三、仪器与试剂仪器
UV-240紫外-可见分光光度计；石英比色皿2只；50mL容量瓶9只；10mL吸量管2只。试剂
抗坏血酸：称0.0132g抗坏血酸，溶于无水乙醇中，并用无水乙醇定容于1000mL(7.50×105mol/L)；a-生育酚：称0.0488g a-生育酚溶于无水乙醇中，并用无水乙醇定容于1000mL－（1.13×104mol/L）；无水乙醇。 －四、数据步骤1．配制标准溶液（1）分别取抗坏血酸贮备液4.00、6.00、8.00、10.00mL于4只50mL容量瓶中，用无水乙醇稀释至刻度，摇匀。（2）分别取出a-生育酚贮备液4.00、6.00、8.00、10.00mL于4只50mL容量瓶中，用无水乙醇稀释至刻度，摇匀。2．绘制吸收光谱以无水乙醇为参比，在320~220nm范围测绘出抗坏血酸和a-生育酚的吸收光谱，并确定λ1和λ2。3．绘制标准曲线以无水乙醇为参比，在波长λ1和λ2，分别测定步骤1配制的8个标准溶液的吸光度。4．未知液的测定取未知液5.00mL于50mL容量瓶中，用无水乙醇稀释至刻度，摇匀。在λ1和λ2分别测其吸光度。五、数据处理1．绘制抗坏血酸和a-生育酚的吸收光谱，确定λ1和λ2。2．分别绘制抗坏血酸和a-生育酚在λ1和λ2时的4条标准曲线，求出4条直线的斜率，即ελ1、ελ2、ελ1和ελ2。3．计算未知液中抗坏血酸和a-生育酚的浓度。 CCEE六、注意事项抗坏血酸会缓慢地氧化成脱氢抗坏血酸，所以必须每次实验时配制新鲜溶液。思考题1．写出抗坏血酸和a-生育酚的结构式，并解释一个是“水溶性”，一个是“酯溶性”的原因。2．使用本方法测定抗坏血酸和a-生育酚是否灵敏？解释原因。 实验一六一
分光光度法测定磺基水杨酸合铁的组成和稳定常数一、实验目的掌握等摩尔连续变化法测定配合物组成及其稳定常数的原理和方法。二、方法原理当溶液中只存在一种配合物时，可采用等摩尔连续变化法测定配合物组成及其稳定常数，由于该方法简单，因而应用极为广泛。该方法是将相同摩尔浓度的金属离子（M）和配体（L），在特定pH值条件下，以不同的体积比混合至一定的总体积，在配合物最大吸收波长处测量其吸光度。当溶液中配合物的浓度最大时，配位数n为：n=cL1-f=cMf
（2.3） 式中cM和cL分别为金属离子和配体的浓度；f为金属离子在总浓度中所占分数。cM+cL=c=常数f=cMc
以吸光度对f作图（见图161-1）。当f=0或1时，配合物的浓度为零。图中吸光度值最大处的f值，即为配合物浓度达最大时的f值。1:1型配合物，吸光度值最大处的f值为0.5，1:2型的f值为0.34等。若配合物为ML，从图中可知，测得的最大吸光度为A，它略低于延长线交点的吸光度A′，这是因为配合物有一定程序的离解。A′为配合物完全不离解时的吸光度值，A′与A之间差别愈小，说 明配合物愈稳定。由此可计算出配合物的稳定常数：K=[ML][M][L]
（2.5）配合物溶液的吸光度与配合物的浓度成正比，故A/A′=[ML]c′
（2.6）图161-1 连续变化法测定配合物的组成和不稳定常数式中c′为配合物完全不离解时的浓度，其值为：c′＝cM＝cL而[M]=[L]=c′-[ML]=c′-c′将式（2.6）和式（2.7）代入式（2.5），整理后得 AA=c′[1-A′A′
（2.7）K=A/A′[1-A/A′]2c′
（2.8）三、仪器和试剂仪器
722型分光光度计一台；50mL容量瓶5只；10mL吸量管2支。；0.0100moI/L硝酸铁（在0.1moI/L 试剂
0.0100mol/L磺基水杨酸（在0.1moI/L HClO4中）HClO4中）；0.1mol/L HClO4。四、实验步骤1．系列溶液的配制取5只50mL容量瓶，按下页表加入0.0100moI/L的磺基水杨酸和铁溶液：用0.1moI/L HCIO4稀释至刻度，摇匀。 瓶号0.0100mol/L磺基水杨酸（mL）0.0100mol/L铁溶液（mL） 9.00 7.00 5.00 3.00 1.002．配合物吸收曲线的测绘用步骤1中3号溶液，以蒸馏水为参比，在波长400~700nm范围，每隔20nm测量一次吸光度，峰值附近每隔5nm测量一次。3．系列溶液的测量将步骤1配制的溶液，以蒸馏水为参比，在配合物最大吸收波长处测其吸光度。五、数据处理1．绘制配合物的吸收光谱，并确定其λmax。2．以金属离子摩尔浓度与总摩尔浓度之比(f)为横坐标，吸光度(A)为纵坐标作图，求配合物组成。3．求磺基水杨酸合铁的稳定常数（K）。六、注意事项1．溶液配好之后，必须静置30min才能进行测定。2．当溶液的pH值不同时，磺基水杨酸与Fe3+形成三种不同配合物：pH＜4时，形成紫色配合物[FeR]； PH在4~10之间，形成红色配离子[FeR2]3；在pH=10附近，形成黄色配离子—[FeR3]6。 —思考题1. 连续变化法测定配合物的稳定常数的适用范围是什么？ 实验一六二
苯和苯衍生物的紫外吸收光谱的测绘及溶剂性质对紫外吸收光谱的影响一、实验目的1. 学习并掌握7500型紫外-可见分光光度计的使用方法。2. 通过对苯以及苯的一取代物的紫外吸收光谱的测绘，了解不同助色团对苯的吸收光谱的影响，学会利用吸收光谱进行化合物的鉴定。3. 了解溶剂效应对n→π*和π→π*的影响。二、方法原理具有不饱和结构的有机化合物，特别是芳香族化合物，在近紫外区（200-400nm）有特征的吸收，为鉴定有机化合物提供了有用的信息。方法是比较未知物与纯的已知化合物在相同条件（溶剂、浓度、pH、温度等）下绘制的吸收光谱，或将绘制的未知物的吸收光谱与标准谱图（如Sadtler紫外光谱图）相比较，如果两者一致。说明至少它们的生色团和分子母核是相同的。苯在230~270nm之间出现的精细结构是其特征吸收峰（B带），中心在254nm附近，其最大吸收峰常随苯环上不同的取代基而发生位移。溶剂的极性对有机物的紫外吸收光谱有一定的影响。溶剂极性增大，n→π*跃迁产生的吸收带发生紫移，而π→π*跃迁产生的吸收带是发生红移。三、仪器和试剂仪器
7500型紫外-可见分光光度计（上海天美公司）；带盖石英吸收池（1cm）；10mL具塞比色管：3支；5mL具塞比色管：10支；1mL吸量管：6支；0.1mL吸量管：2支。试剂
苯、乙醇、环己烷、氯仿、丁酮、异亚丙基丙酮、正已烷。0.1moloL-1HCl，0.1moloL-1NaOH苯的环已烷溶液（1+250）甲苯的环已烷溶液（1+250）苯酚的环已烷溶液（0.3mgomL-1）苯甲酸的环已烷溶液（0.8mgomL-1）苯胺的环已烷溶液（1+3000）苯酚的水溶液（0.4mg omL-1 ）异亚丙基丙酮，分别用水、氯仿、正已烷配成浓度为0.4mgomL-1的溶液。四、实验步骤1、苯以及苯的一元取代物的吸收光谱的测绘（1）在石英吸收池中，加入两滴苯，加盖，用手心温热吸收池下方片刻，在紫外分光光度计上，相对石英吸收池，从220-300nm进行波长扫描，得到吸收光谱。（2）在5支5mL具塞比色管中，分别加入苯、甲苯、苯酚、苯甲酸、苯胺的环已烷溶液0.50mL，用环已烷稀释至刻度，摇匀。在带盖的石英吸收池中，相对环已烷，从220-320nm进行波长扫描，得到吸收光谱。2、溶剂性质对紫外吸收光谱的影响（1）溶剂极性对n→π*跃迁的影响：在3支5mL具塞比色管中，各加入0.02mL丁酮，分别用水、乙醇、氯仿稀释至刻度，摇匀。用石英吸收池，相对各自的溶剂，从220-350nm进行波长扫描，得到吸收光谱。（2）溶剂极性对π→π*跃迁的影响：在3支10mL具塞比色管中，依次加入0.20mL分别用水、氯仿、正已烷配制的异亚丙基丙酮溶液，并分别用水、氯仿、正已烷稀释至刻度，摇匀。用石英吸收池，相对各自的溶剂，从200-300nm进行波长扫描，得到吸收光谱。3、酸碱性对苯酚吸收光谱的影响在2支5mL具塞比色管中，各加入苯酚的水溶液0.50mL，分别用0.1moloL-1HCl、0.1moloL-1NaOH溶液稀释至刻度，摇匀。用石英吸收池，相对水，从220-350nm进行波长扫描，得到吸收光谱。比较吸收光谱的λmax的变化，并简单解释之。五、数据处理1、 观察实验步骤1的各紫外吸收光谱图形，分别找出其λman，并算出各取代基使苯的λman红移了多少nm。2、 根据实验步骤2的紫外吸收光谱图形，比较溶剂性质对n→π*跃迁和π→π*跃迁紫外吸收光谱λmax的影响，并简单解释之。3、 讨论溶液的酸碱性对苯酚吸收光谱的影响。六、注意事项1、 为了获得可靠、分辨率高的吸收光谱图，扫描速度不易过快，狭缝不易太宽。2、 有机溶剂极易挥发，造成环境污染，因此，有机溶液废弃液不易倒入水槽，应倒入回收瓶中。思考题1. 分子中哪类电子的跃迁将产生紫外吸收光谱？2. 为什么溶剂极性增大，n→π*跃迁产生的吸收带发生紫移，而π→π*跃迁产生的吸收带则发生红移？红外光谱法实验一六三
有机物红外光谱的测绘及结构分析一、实验目的1. 掌握液膜法制备液体样品的方法；2. 掌握溴化钾压片法制备固体样品的方法；3. 学习并掌握IR-408型红外光谱仪的使用方法；4. 初步学会对红外吸收光谱图的解析。二、方法原理物质分子中的各种不同基团，在有选择地吸收不同频率的红外辐射后，发生振动能级之间的跃迁，形成各自独特的红外吸收光谱。据此可对物质进行定性、定量分析。特别是对化合物结构的鉴定，应用更为广泛。基团的振动频率和吸收强度与组成基团的原子质量、化学键类型及分子的几何构型等有关。因此根据红外吸收光谱的峰位置、峰强度、峰形状和峰的数目，可以判断物质中可能存在的某些官能团，进而推断未知物的结构。如果分子比较复杂，还需结合紫外光谱、核磁共振谱以及质谱等手段作综合判断。最后可通过与未知样品相同测定条件下得到的标准样品的谱图或已发表的标准谱图（如Sadtler红外光谱图等）进行比较分析，做出进一步的证实。如找不到标准样品或标准谱图，则可根据所推测的某些官能团，用制备模型化合物的方法来核实。乙酰乙酸乙酯有酮式及烯醇式互变异构： 在红外光谱上能够看出各异构体的吸收带。三、试剂和仪器仪器
Equinox 55型傅立叶变换红外光谱仪（德国Bruker公司）或IR-408型红外分光光度计（日本岛津公司）；可拆式液池；压片机；玛瑙研钵；氯化钠盐片；标准聚苯乙烯薄膜；快速红外干燥箱。试剂
苯甲酸：于80℃下干燥24h，存于保干器中；溴化钾：于130℃下干燥24h，存于保干器中；无水乙醇、苯胺、乙酰乙酸乙酯、四氯化碳四、实验内容（1）波数检验：将聚苯乙烯薄膜插入IR-408型红外光谱仪的样品池处，从cm-1进行波数扫描，得到吸收光谱。（2）测绘无水乙醇、苯胺、乙酰乙酸乙酯的红外吸收光谱——液膜法：戴上指套，取两片氯化钠盐片，用四氯化碳清洗其表面，并放入红外灯下烘干备用。在可拆式液体池的金属池板上垫上橡胶圈，在孔中央位置放一盐片，然后滴半滴液体试样于盐片上，将另一盐片平压在上面（注意不能有气泡），垫上橡胶圈，将另一金属片盖上，对角方向旋紧螺丝（螺丝不宜拧得过紧，否则会压碎盐片）。将盐片夹紧在其中，然后将此液体池插入IR-408型红外光谱仪的样品池处，从cm-1进行波数扫描，得到吸收光谱。（3）测绘苯甲酸的红外吸收光谱——溴化钾压片法；取1-2mg苯甲酸，加入100-200mg溴化钾粉末，在玛瑙研钵中充分磨细（颗粒约2μm），使之混合均匀，并将其在红外灯下烘10min左右。取出约80mg混合物均匀铺洒在干净的压模内，于压片机上在29.4Mpa压力下，压1min，制成直径为13mm、厚度为1mm的透明薄片。将此片装于固体样品架上，样品架插入IR-408型红外光谱仪的样品池处，从cm-1进行波数扫描，得到吸收光谱。（4）未知有机物的结构分析：从教师处领取未知有机物样品。用液膜法或溴化钾压片法制样，测绘未知有机物的红外吸收光谱。以上红外吸收光谱测定时的参比均为空气。五、数据处理（1）将测得的聚苯乙烯薄膜的吸收光谱与仪器说明书或标准聚苯乙烯薄膜卡上的谱图对照。对01.4及906.7cm-1处的吸收峰进行检验。在cm-1范围内，波数误差不大于±10cm-1。在cm-1范围内，波数误差不大于±3cm-1。（2）解析无水乙醇、苯胺、苯甲酸、乙酰乙酸乙酯的红外吸收光谱图。结合课堂所学知识，指出各谱图上主要吸收峰的归属。（3）观察羟基的伸缩振动在乙醇及苯甲酸中有何不同。（4）根据教师给定的未知有机物的化学式计算不饱和度，并根据红外吸收光谱图上的吸收峰位置，推断未知有机物可能存在的官能团及其结构式。六、注意事项（1）氯化钠盐片易吸水，取盐片时需戴上指套。扫描完毕，应用四氯化碳清洗盐片，并立即将盐片放回干燥器内保存。（2）固体试样研磨过程中会吸水。由于吸水的试样压片时，易粘附在模具上不易取下，及水分的存在会产生光谱干扰，所以研磨后的粉末应烘干一段时间。思考题1. 红外分光光度计与紫外－可见分光光度计在光路设计上有何不同？为什么？2. 试样含有水份及其它杂质时，对红外吸收光谱分析有何影响？如何消除？3. 压片法对KBr有哪些要求？为什么研磨后的粉末颗粒直径不能大于2um？4. 羟基的伸缩振动在乙醇及苯甲酸中为何不同？ 实验一六四
用红外光谱法测定包装薄膜中醋酸乙烯的含量一、实验目的了解并初步掌握红光谱定量分析的基本技术。二、方法原理红外光谱法定量分析的依据与紫外、可见分光光度法一样，也是基于朗伯一比尔定律、红外光谱法能定量测定气体、液体和固体试样。在测定固体试样时，常常遇到光程长度不能准确测量的问题，因此在红外光谱定量分析中，除采用紫外、可见光谱法中常采用的方法外，还采用其它一些定量分析方法。 共聚比m/n故可以用来测定EVA1 030和薄膜厚度d的比值A1 030/d时，可用基线法（如图164-1）测定各标准薄膜在1 030cm处的吸光度A1030，用千分尺测定—它们相应的厚度d后，采用工作曲线法即能对未知试样进行定量分析。 三、仪器和试剂仪器
Equinox 55型傅立叶变换红外光谱仪或IR-408型红外分光光度计；千分尺；试剂
4~5块醋酸乙烯含量不同的标准薄膜（从包装塑料厂购买），其醋酸乙烯质量分数在0~15%。醋酸乙烯含量未知的包装薄膜。四、实验步骤1、认真阅读红外光谱仪操作说明；2、在教师指导下开启红外光谱仪；
图164-1 基线法3、根据固定架的大小，将薄膜剪成一定尺寸；4、将一块标准薄膜安装在固定架上，放入光路；5、用快扫描速度，如3min/()绘制区域的红外光谱图； ——6、用慢扫描速度，如10min/()，绘制标准薄膜和未知薄膜区——域的红外光谱图，每块测3次；7、按照图164-1所示的基线法，测量每一块乙烯—醋酸乙烯薄膜在1030cm-1处的百分透光率；8、千分尺测量每一块薄膜的厚度，每一块取3个不同部分测量。五、数据处理1、计算每一块薄膜在1030cm-1处吸光度A1030的平均值。2、计算每一块薄膜的平均厚度d。3、计算每一块薄膜的A1030 /d值。4、用标准薄膜的系列数据，绘制A1030 /d对醋酸乙烯含量的工作曲线。5、从工作曲线上，求得未知样中醋酸乙烯的质量分数。思考题1. 今有两个组分的混合试样，都有一个互不干扰的特征吸收峰，欲用KBr压片法制备试样，测定其各自的含量，试提出实验方案。 实验一六五
醛和酮的红外光谱测定一、实验目的1. 选择醛和酮的羰基吸收频率进行比较，说明取代效应和共轭效应，指出各个醛、酮的主要谱带。2. 进一步熟悉压片法及可拆式液体池的制样技术。二、方法原理醛和酮在cm1范围内出现强吸收峰，这是C=O的伸缩振动吸收带。其位置相对—较固定且强度大，很容易识别。而C=O的伸缩振动受到样品的状态、相邻取代基团、共轭效应、氢键、环张力等因素的影响，其吸收带实际位置有所差别。脂肪醛cm1范围有吸收。α-碳上的电负性取代基会增加C=O谱带吸收频率。例—如，乙醛在1730cm1处吸收，而三氯乙醛在1768cm1处吸收。双键与羰基产生共轭效应，会——降低C=O的吸收频率。芳香醛在低频处吸收。内氢键也使吸收向低频方向移动。酮的羰基比相应的醛的羰基在稍低的频率处吸收。饱和脂肪酮在1715cm1左右有吸收。—同样，双键的共轭会造成吸收向低频移动。酮与溶剂之间的氢键也将降低羰基的吸收频率。三、仪器与试剂仪器
Equinox 55型傅立叶变换红外光谱仪或IR-408型红外分光光度计；压片机；压模；样品架；可拆式液体池；盐片；红外灯；玛瑙研钵。试剂
苯甲醛；肉桂醛；正丁醛；二苯甲酮；环己酮；苯乙酮；滑石粉；无水乙醇；KBr。四、实验步骤参照实验十的方法。用可拆式液体池将苯甲醛、肉桂醛、正丁醛、环己酮、苯乙酮等分别制成约0.015~0.025mm厚的液膜，绘出红外光谱。而二苯甲酮为固体则可按压片法制成KBr片剂测其红外光谱。五、数据处理1、确定各化合物的羰基吸收频率，根据各化合物的光谱写出它们的结构式。2、根据苯甲醛的光谱，指出在3000cm1左右及675、750cm1之间所得到的主要谱带，——简述分子中的键或基团构成这些谱带的原因。3、根据环己酮光谱，指出在60cm1处附近的主要谱带。 ——4、比较肉桂醛、苯甲醛与正丁醛的烷基频率，论述共轭效应和芳香性对羰基吸收频率的影响。5、共轭效应及芳香性对酮的羰基的频率影响如何？六、注意事项同实验十。注意保护液体池的盐片。思考题1. 解释若用氯原子取代烷基，羰基频率会发生位移的原因。2. 推测苯乙酮C=O伸缩的泛频在什么频率处。 分子荧光光谱法实验一六六
荧光分析法测定水中的镁一、实验目的了解荧光分析法的基本原理，掌握荧光分析法的实验技术。二、方法原理镁与8-羟基喹啉（Oxine）在pH6.5的醋酸盐缓冲溶液中生成强荧光性络合物，此时8-羟基喹啉本身的荧光强度很低。水中的其它物质不干扰测定。镁和8-羟基喹啉的反应如下： Mg
+ 2+λEX=380nm,
λEM=510nm8-羟基喹啉-镁络合物的光谱图如图166-1所示。 图166-1
Mg-Oxine的激发光谱和发射光谱三、仪器和试剂仪器
RF-540荧光分光光度计（日本岛津公司）；比色管：10mL 5只；刻度移液管：1mL，5mL各1支。试剂
8-羟基喹啉乙醇溶液：称0.5000g 8-羟基喹啉溶于175mL乙醇中，加入25mLpH6.5的醋酸盐缓冲溶液（1.0mol·L-1），摇匀；镁标准溶液：称取20.3mg分析纯MgSO4·7H2O，用去离子水溶解，并定容于100mL容量瓶中，该溶液含Mg2+20μg·mL-1。未知水样：①纯净水水样，②自来水水样，③矿泉水水样。四、实验内容(1)于3只比色管中按下面方式配制溶液：①0.10mL去离子水＋3.90mL8-羟基喹啉乙醇，摇匀。②0.10mL Mg2+标准溶液＋3.90mL8-羟基喹啉乙醇，摇匀。③0.10mL未知水样＋3.90mL8-羟基喹啉乙醇，摇匀。(2)用上述（1）②溶液绘制激发光谱和发射光谱。先固定发射波长为510nm，在350--450nm扫描激发光谱，确定λEX（最大激发波长）。再固定激发波长λEX，在450—600nm扫描发射光谱，确定λEM（最大发射波长）。(3)在确定的λEX和λEM及其他仪器条件下分别测定（1）中①②③溶液的荧光强度IFa、IFb、和IFc。注意：未知水样有三种。五、数据处理计算未知水样中Mg含量=IFc-IFaIFb-IFa×20μg·mL-1 思考题1. 为什么荧光光度法比吸光光度法灵敏度高、选择性好？2. 试从分子结构的角度分析8-羟基喹啉及其金属络合物的荧光性质。 实验一六七
荧光法测定乙酰水杨酸和水杨酸一、目的要求1. 掌握用荧光法测定药物中乙酰水杨酸和水杨酸的方法2. 进一步掌握RF-540型荧光光谱仪的操作方法二、方法原理通常称乙酰水杨酸为ASA(阿司匹林)水解即成水杨酸(SA)，而在阿司匹林药片中，仍存在少量的水杨酸。用氯仿作为溶剂，用荧光法可以分别测定它们。加少量的醋酸可以增加二者的荧光强度。在1%醋酸-氯仿中，乙酰水杨酸和水杨酸的激发光谱和荧光光谱如图167-1。 图167-1 在1%醋酸-氯仿中乙酰水杨酸 (a)和水杨酸 (b)的激发光谱和荧光光谱为了消除药片之间的差异，可取几片药片一起研磨，然后取部分有代表性的样品进行分析。三、仪器与试剂仪器：日本岛津公司RF-540荧光分光光度计；容量瓶：1000mL 2只，100mL 8只，50mL 10只；刻度移液管10mL 2支。试剂
乙酰水杨酸贮备液：称取0.4000g乙酰水杨酸溶入1%醋酸-氯仿溶液中，用1%醋酸-氯仿溶液定溶于1000mL容量瓶中；水杨酸贮备液：称取0.7500g水杨酸溶入1%醋酸-氯仿溶液中，并用1%醋酸-氯仿溶液定溶于1000mL容量瓶中醋酸；氯仿。四、实验步骤1、绘制ASA和SA的激发光谱和荧光光谱将乙酰水杨酸和水杨酸贮备液分别稀释100倍(每次稀释10倍)。用该溶液分别绘制ASA和SA的激发光谱和荧光光谱曲线，并分别找到它们的最大激发波长和最大发射波长。2、作标准曲线(1) 乙酰水杨酸标准曲线在5只50 mL的容量瓶中，用移液管分别加入4.00μg/mL的ASA溶液2、4、6、8、10mL，用1%醋酸-氯仿溶液稀释至刻度，摇匀。在ASA的最大激发波长和最大发射波长下，分别测量它们的荧光强度。(2) 水杨酸标准曲线在5只50 mL的容量瓶中，用移液管分别加入7.50μg/mL的SA溶液2、4、6、8、10mL，用1%醋酸-氯仿溶液稀释至刻度，摇匀。在SA的最大激发波长和最大发射波长下，分别测量它们的荧光强度。3、阿司匹林药片中乙酰水杨酸和水杨酸的测定将5片阿司匹林药片称量后磨成粉末，称取400.0mg用1%醋酸-氯仿溶液溶解，全部转移至100mL容量瓶中，用1%醋酸-氯仿溶液稀释至刻度。迅速通过定量滤纸干过滤，用该滤液在与标准溶液同样条件下测量SA荧光强度。将上述滤液稀释1000倍(用三次稀释来完成)，与标准溶液同样条件测量ASA荧光强度。五、数据处理1、从绘制的ASA和SA激发光谱和荧光光谱曲线上，确定它们的最大激发波长和最大发射波长。2、分别绘制ASA和SA标准曲线，并从标准曲线上确定试样溶液中ASA和SA的浓度，并计算每片阿司匹林药片中ASA和SA的含量(mg)，并将ASA测定值与说明书上的值比较。六、注意事项阿司匹林药片溶解后，应在1小时内完成测定，否则ASA的量将降低。思考题1. 标准曲线是直线吗？若不是，从何处开始弯曲？并解释原因。2. 从ASA和SA的激发光谱和发射光谱曲线，解释这种分析方法可行的原因。 实验一六八
荧光分析法测定邻-羟基苯甲酸和间-羟基苯甲酸混合物中二组分的含量一、实验目的1. 学习荧光分析法的基本原理和仪器的操作方法；2. 用荧光分析法进行多组分含量的测定。二、方法原理某些具有π-π电子共轭体系的分子易吸收某一波段的紫外光而被激发，如该物质具有较高的荧光效率，则会以荧光的形式释放出吸收的一部分能量而回到基态。建立在发生荧光现象基础上的分析方法，称为分子荧光分析法，而常把被测物称为荧光物质。在稀溶液中，荧光强度IF与入射光的强度I0、荧光量子效率?F以及荧光物质的浓度c等有关，可表示为IF=K?FI0εbc。式中K为比例常数，与仪器的参数固定后，以最大激发波长的光为入射光，测定最大发射波长光的强度时，荧光强度IF与荧光物质的浓度c成正比。在弱酸性水溶液中，邻-羟基苯甲酸（水杨酸）生成分子内氢键，增加分子的刚性而有较强荧光，而间-羟基苯甲酸无荧光。在pH=12的碱性溶液中，二者在310nm附近的紫外光照射下均会发生荧光，且邻-羟基苯甲酸的荧光强度与其在弱酸性时相同。因此，在pH5.5时可测定水杨酸的含量，间-羟基苯甲酸不干扰；另取同量试样溶液调pH至12，从测得的荧光强度中扣除水杨酸产生的荧光即可求出间-羟基苯甲酸的含量。在0-12μg·mL-1范围内荧光强度与二组分浓度均呈线性关系。对-羟基苯甲酸在此条件下无荧光，因而不干扰测定。pH5.5时水杨酸溶液的光谱示于图168-1。 图 168-1 水杨酸溶液的荧光光谱曲线图1-激发光谱
2-发射光谱三、仪器和试剂仪器
RF-540型荧光分光光度计〔日本岛津公司〕；比色管：25mL 12只；分度吸量管：2mL，5mL各2只、1mL 1只。试剂
邻-羟基苯甲酸标准溶液：称取水杨酸0.1500g用水溶解并定容于1L容量瓶中。间-羟基苯甲酸标准溶液：称取间-羟基苯甲酸0.1500g用水溶解并定容于1L容量瓶中。醋酸-醋酸钠缓冲溶液：称取50gNaAc和6g冰醋酸配成1000mL，pH＝5.5的缓冲溶液。NaOH溶液：0.10mol·L-1四、实验内容1、配制标准系列和未知溶液① 分别移取水杨酸标准溶液0.40、0.80、1.20、1.60、2.00mL于25mL比色管中，各加入2.5mL pH5.5的醋酸盐缓冲溶液，用去离子水稀释至刻度，摇匀。② 分别移取间-羟基苯甲酸标准溶液0.40、0.80、1.20、1.60、2.00mL于25mL比色管中，各加入3mL0.1moloL-1NaOH，用去离子水稀释至刻度，摇匀。③ 取1.00mL未知液两份分别置于25mL比色管中，其一加入2.5mLpH5.5的醋酸盐缓冲溶液，其二加入3.0mL0.10 moloL-1NaOH，分别用去离子水稀释至刻度，摇匀。2、激发光谱和发射光谱的测绘用（1）①中第三份溶液和（1）②中第三份溶液测绘邻-羟基苯甲酸和间-羟基苯甲酸的激发光谱和发射光谱。先固定激发波长为300nm，在300-450nm测定荧光强度，获得溶液的发射光谱，在400nm附近为最大发射波长λem；再固定发射波长为λem，测定激发波长为200nm-λem时的荧光强度，获得溶液的激发光谱，在300nm附近为最大激发波长λex。3、根据（2）中得到的光谱图确定一组测定波长（λex和λem），使之对两组分都有较高的灵敏度。在该组波长下测定（1）中①、②和③各溶液的荧光强度。五、数据处理1、以荧光强度为纵坐标，分别以水杨酸浓度和间-羟基苯甲酸的浓度为横坐标制作校准曲线。2、根据pH为5.5的未知溶液的荧光强度可在水杨酸的校准曲线上确定未知液中水杨酸的浓度。3、根据pH为12的未知液的荧光强度与pH为5.5的未知液的荧光强度之差值可在间-羟基苯甲酸的校准曲线上确定未知液中间-羟基苯甲酸的浓度。思考题，和间-羟基苯甲酸1. 在pH为5.5的水溶中，邻-羟基苯甲酸（pKa1=3.00，pKa2=12.38）（pKa1=4.05，pKa2=9.85）的存在形式如何？为什么二者的荧光性质不同？2. 物质的荧光强度与哪些因素有关？3. 荧光光度计与分光光度计的结构及操作有何异同？电位分析法实验一六九
氟离子选择电极测定氟一、实验目的1. 了解离子选择电极的主要特性，掌握离子选择电极法测定的原理、方法及实验操作。2. 了解总离子强度调节缓冲液的意义和作用。3. 掌握用标准曲线法测定未知物浓度的方法。二、方法原理氟离子选择电极（简称氟电极）是晶体膜电极，见示意图169-1。它的敏感膜是由难溶盐LaF3单晶（定向掺杂EuF2）薄片制成，电极管内装有0.1moloL-1NaF和0.1mol.L-1NaCl组成的内充液，浸入一根Ag-AgCl内参比电极。测定时，氟电极、饱和甘汞电极（外参比电极）和含氟试液组成下列电池：氟离子选择电极 | F试液（c＝x）║饱和甘汞电极一般离子计上氟电极接（-），饱和甘汞电极（SCE）接（+），测得电池的电位差为： 1 －E电池=?SCE-?膜-?Ag-AgCl+?a+?j
（5.1）在一定的实验条件下（如溶液的离子强度，温度等），外参比电极电位?SCE、活度系数γ、内参比电极电位?Ag-AgCl、氟电极的不对称电位?a以及液接电位?j等都可以作为常数处理。而氟电极的膜电位?膜与F活度的关系符合Nernst公式，因此上述电池的电位差E电池与试液中氟离子浓度的对数呈线性关系，即 － 图169-1 氟离子电极示意图 1.0.1mol/LNaF,0.1mol/L,NaCl内充液2.Ag-AgCl内参比电极E电池2.303RTlogaF-
(5.2) =K+F－
因此，可以用直接电位法测定F的浓度。式（2）中K为常数，R为摩尔气体常数8.314J·mol-1·K1，T为热力学温度，F为法拉第常数96485C·mol1。 －－当有共存离子时，可用电位选择性系数来表征共存离子对响应离子的干扰程度：E电池=k+2.303RTz/mlog(ai+KiPot)
（5.3） ,jajzF本实验用标准工作曲线法，测定牙膏和自来水中氟离子的含量。测量的pH值范围为5－６，加入含有柠檬酸钠、硝酸钠及NaOH的总离子强度调节缓冲溶液（TISAB Total Ionic Strength Adjustment Buffer；）来控制酸度、保持一定的离子强度和消除干扰离子对测定的影响。三、仪器和试剂仪器
PHS-3C型pH计或其他型号的离子计；电磁搅拌器；氟离子选择电极和饱和甘汞电极各一支；玻璃器皿一套。试剂
TISAB溶液：称取氯化钠58g，柠檬酸钠10g，溶于800mL去离子水中，再加入冰醋酸57mL，用40%的NaOH溶液调节pH至5.0，然后加去离子水稀释至总体积为1L。0.100moloL-1NaF标准贮备液：准确称取2.100g NaF(已在120℃烘干2h以上)放入500mL烧杯中，加入100mLTISAB溶液和300mL去离子水溶解后转移至500mL容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，摇匀，保存于聚乙烯塑料瓶中备用。四、实验步骤1、氟离子选择电极的准备按要求调好PHS-3C型pH计至mV档，装上氟电极和参比电极（SCE）。将氟离子选择电极浸泡在1.0×101mol/L的F溶液中，约30min，然后用新鲜制作的去离子水清洗数次，直至测－－得的电极电位值达到本底值(约-370mV)方可使用（此值各支电极不同，由电极的生产厂标明）。若氟离子选择电极暂不使用，宜于干放。2、 标准溶液系列的配制：取5个干净的50mL容量瓶，在第一个容量瓶中加入10mLTISAB溶液，其余加入9mLTISAB溶液。用5mL移液管吸取5.0mL0.1moloL-1NaF标准贮备液放入第一个容量瓶中，加去离子水至刻度，摇匀即为1.0×10-2mol·L-1F溶液。再用5mL移液管从第－一个容量瓶中吸取5.0mL刚配好的1.0×10-2mol·L-1F溶液放入第二个容量瓶中，加去离子水－至刻度，摇匀即为1.0×10-3mol·L-1F溶液。依此类推配制出10-2~10-6mol·L-1F溶液。 －－3、校准曲线的测绘：将上述（2）所配好的一系列溶液分别倒少量到对应的50mL干净塑料烧杯中润洗，然后将剩余的溶液全部倒入对应的烧杯中，放入搅拌子，插入氟离子选择电极和饱和甘汞电极，在电磁搅拌器上搅拌3-4min，电极电位读数稳定后读下mV值。测量的顺序是由稀至浓，这样在转换溶液时电极不必用水洗，仅用滤纸吸去附着电极和搅拌子上的溶液即可。注意电极不要插得太深，以免搅拌子打破电极。测量完毕后将电极用去离子水清洗，直至测得电极电位值为－370mV左右待用。4、试样中氟离子含量的测定：（1） 牙膏中氟含量的测定用小烧杯准确称取约0.5g牙膏，加少量去离子水溶解，加入10mLTISAB，煮沸2min，冷却并转移至50mL容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，待用。（2） 自来水中氟含量的测定移取25mL水样于50mL容量瓶中，加入10mLTISAB，用去离子水稀释至刻度，待用。（3） 空白实验以去离子水代替试样，重复上述测定。5、选择性系数Ki,j的测定（1）取一个洁净的50mL容量瓶，加入10mLTISAB溶液，用20mL胖肚移液管移取20mL 0.1mol/LNaCl至容量瓶内，然后再移取0.2mL0.1mol/LNaF溶液至容量瓶内，用去离子水定容。（2）按上述步骤3，测其电位值。（3）用式（5.2）计算出常数k后，即可利用公式（5.3）计算F离子电极对F的电位选择性系数KF-1,Cl-1，此时[F]/[Cl]=1:100。显然KF-1,Cl-1越小越好。 －－－PotPotPot五、数据处理1、以测得的电位值?(mV)为纵坐标，以logC(F)为横坐标作图，绘制校准曲线。2、从标准曲线上求出氟离子选择电极的实际斜率和线性范围。3、由?x值求牙膏和自来水试样中F的含量。 －六、注意事项1、 清洗玻璃仪器时，应先用大量的自来水清洗实验所使用的烧杯、容量瓶、移液管，然后用少量去离子水润洗。2、 测量时浓度由稀至浓，每次测定后用被测试液清洗电极、烧杯以及搅拌子。3、 制标准曲线时，测定一系列标准溶液后，应将电极清洗至原空白电位值，然后再测定未知试液的电位值。4、 测定过程中更换溶液时，“测量”键必须处于断开位置，以免损坏离子计。5、 测定过程中搅拌溶液的速度应恒定。思考题1. 写出离子选择电极的电机电位完整表达式。2. 为什么要加入离子强度调节剂？说明离子选择电极法中用TISAB溶液的意义。3. 从标准曲线上可以得到离子选择电极的哪些特性参数？ 实验一七零
电位法测量水溶液的pH值一、实验目的1. 了解直接电位法测量水溶液pH的原理；掌握用酸度计测量pH的方法。2. 了解用标准缓冲溶液定位的意义和温度补偿装置的作用。3. 学会正确测定玻璃电极的响应斜率，进一步加深对玻璃电极响应特性的了解。二、方法原理pH是表示溶液酸碱度的一种标度，定义为pH=loga（H+），a（H+）表示溶液中氢离子的活度。在生产实践和科学研究中经常会接触到有关pH的问题，而比较精确的pH测量都需要用电化学方法，就是根据Nernst公式，用酸度计测量电池电动势来确定pH。这种方法常用pH玻璃电极为指示电极（接酸度计的负极），饱和甘汞电极为参比电极（接酸度计的正极），与被测溶液组成如下的电池：，Hg2Cl2 |Hg
Ag|AgCl,Cl(1moloL-1),H+(a2)|玻璃膜‖
‖KCl（饱和）-玻璃电极
被测溶液 电池的电动势与氢离子的活度a1和a2有关：E电池=?SCE-?Ag-Agcl-?SCE?Ag-AgclRTa1ln+?a+?j
（5.4） Fa2?a为不对称电位，?j为液接2式中，和分别为外参比电极和内参比电极的电位，电位。假设在测定过程中?a和?j不变，而?SCE、?Ag-Agcl和玻璃电极内充液的氢离子活度a的值一定，都可以合并为常数项，电池的电动势可表示为：E电池=常数+2.303RTpH试液F
（5.5）(5.5)式中的常数项在一定条件下虽有定值，但却不能准确测定或计算得到。所以在实际测量时要先用已知pH值的标准缓冲溶液来校准酸度计，称为“定位”，使E电池和溶液pH值的关系能满足(5.5)式，然后再在相同条件下测量被测溶液的pH值。这两个电池的电位差分别为：E电池=常数+2.303RTpH标准F2.303RTpH试液F
（5.6） E电池=常数+
（5.7）因为测量条件（如温度、电极等）相同。将(5.6)、(5.7)两式相减时常数项被消去，因此水溶液pH值的实用定义可表示为：pH试液=pH标准+E试液-E标准2.303RT/F
（5.8）由此可见，pH值的测量是相对的；每次测量的pH试液都是与其pH最接近的标准缓冲溶液进行对比的，测量结果的准确度首先决定于标准缓冲溶液pH标准值的准确度。标准缓冲溶液，具有较强的缓冲能力，容易制备，稳定性好。 是一种稀水溶液（离子强度应小于0.1molokg-1）由于pH玻璃电极的内阻比较高（约108Ω），因此要求酸度计要有比较高的输入阻抗（>1012Ω）才能保证一定的测量精度。质量好的酸度计测量mV的精度达±0.1mV，测量pH的精度可达±0.002pH。三、仪器和试剂仪器
PHS-3C型数字式pH计（或其它型号酸度计）；电磁搅拌器；pH玻璃电极（二支，其电极响应斜率须有一定差别）；饱和甘汞电极；恒温槽，玻璃器皿一套。试剂
邻苯二甲酸氢钾标准pH缓冲溶液（25℃）pH＝4.00；磷酸氢二钠与磷酸二氢钾标准pH缓冲溶液（25℃）pH＝6.86；硼砂标准pH缓冲溶液（25℃）pH＝9.18；三种未知pH的试样溶液；广泛pH试纸。四、实验内容1、测定玻璃电极的实际响应斜率。（1）小心地在pH电位计上装好玻璃电极和甘汞电极；（2）选用仪器的“mV”档，用蒸馏水冲洗电极，并用滤纸轻轻地将附着在电极上的水吸去。然后，小心插电极在试液中，注意切勿与杯底杯壁和搅拌子相碰；（3）按下测量按钮，待电位值显示稳定时，读取“mV”数值，记录在表1中。松开测量按钮，从试液中提起电极，用滤纸吸去电极上残留试液，再按（2）冲洗电极；（4）按上述步骤测量三种不同pH值的标准缓冲溶液，用作图法求出玻璃电极的响应斜率；（5）同上述步骤测量另一支玻璃电极的响应“mV”值。2、单标准pH缓冲溶液法测量溶液pH值这种方法适合于一般要求，即待测溶液的pH值与标准缓冲溶液的pH值之差小于3个pH单位。（1）选用仪器“pH”档，将清洗干净的电极浸入欲测标准pH缓冲溶液中，按下测量按钮，转动定位调节旋钮，使仪器显示的pH值稳定在该标准溶液的pH值；（2）松开测量按钮，取出电极，用蒸馏水冲洗几次，小心用滤纸吸去电极上水液；（3）将电极置于欲测溶液中，按下测量按钮，读取稳定pH值，记录。松开测量按钮，取出电极，按(2)清洗，继续下个样品溶液测量。测量完毕，清洗电极，并将玻璃电极浸泡在蒸馏水中。3、双标准pH缓冲溶液法测量溶液pH值为了获得高精确度的pH值，通常用两个标准pH缓冲溶液进行定位校准仪器，并且要求未知溶液的pH值尽可能落在这两个标准溶液的pH值之间。（1）按单标准pH缓冲溶液方法步骤(1)、(2)，选择两个标准缓冲溶液，用其中一个对仪器定位；（2）将电极置于另一个标准缓冲溶液中，调节斜率旋钮（如果没设斜率旋钮，可使用温度补偿旋钮调节），使仪器显示的pH读数至该标准缓冲溶液的pH值；（3）松开测量按钮，取出电极，冲洗，滤纸吸干后，再放入第一次测量的标准缓冲溶液中，按下测量按钮，其读数与该试液的pH值相差最多不超过0.05pH单位，表明仪器和玻璃电极的响应特性均良好。往往要反复测量，反复调节几次，才能使测量系统达到最佳状态；（4）当测量系统调定后，将洗干净的电极置于欲测试样溶液中，按下测量按钮，读取稳定pH值，记录。松开测量按钮，取出电极，将玻璃电极冲洗干净后浸泡在蒸馏水中。4、观察温度补偿的作用（1）选用仪器“pH”档，将欲测试样pH 9左右的溶液为试液；（2）并用pH 9.18(25℃)的标准缓冲溶液来定位；（3）用恒温槽将试液温度调至15℃、20℃、25℃、30℃及35℃，分别在使用温度补偿功能时测定它们的pH值，并作比较。五、数据处理1、以表5-1的标准缓冲溶液的pH值为横坐标，测得电位计的“mV”读数为纵坐标作图，从直线斜率计算出玻璃电极的响应斜率，并比较两支电极的性能。2、列表记录两种方法测量的试样溶液pH值结果。3、比较使用温度补偿功能时，不同温度下所测定的未知液pH值。 表170－1标准缓冲溶液“mV”测量记录表标准缓冲溶液（pH） 电位计读数/mV＃1电极 2＃电极六、注意事项1、 玻璃电极的敏感膜非常薄，易于破碎损坏，因此使用时应该注意勿与硬物碰撞，电极上所沾附的水分，只能用滤纸轻轻吸干，不得擦拭。2、 不能用于含有氟离子的溶液。也不能用浓硫酸洗液、浓酒精来洗涤电极，否则会使电极表面脱水，而失去功能。3、 测量极稀的酸或碱溶液（小于0.01mol/L）的pH值时，为了保证电位计稳定工作，需要加入惰性电介质（如KCl），提供足够的导电能力。4、 如果需要测量精确度高的pH值，为避免空气中CO2的影响，尤其是测量碱性溶液pH，要使暴露于空气中的时间尽量短，读数要尽可能的快。5、 玻璃电极经长期使用后，会逐渐降低及失去氢电极的功能，称为“老化”。当电极响应斜率低于52mV/pH时，就不易再使用。思考题1. pH玻璃电极对溶液中氢离子活度的响应，在酸度计上显示的pH值与mV数之间有何定量关系？2. 在测量溶液的pH值时，为什么pH计要用标准pH缓冲溶液进行定位？酸度计上为什么要有温度补偿装置？3. 使用pH玻璃电极时，应注意些什么？ 实验一七一
自动电位滴定法测定混合碱中Na2CO3和NaHCO3的含量一、目的要求1. 了解ZD-2型自动电位滴定仪的工作原理和基本结构，学会其使用方法。2.
掌握用HCl标准溶液自动pH滴定测量混合碱组份的方法。二、方法原理混合碱中Na2CO3和NaHCO3含量的测定，在经典的滴定分析中一般采用双指示剂法。虽然该法较简单，但由于Na2CO3被滴定至NaHCO3的一步中，终点不够明显，所以误差比较大。电位（pH）滴定是以测量溶液的电位（pH）并找出滴定过程中电位（pH）的突跃来确定终点的，故准确度比较高，适用于如上述突跃范围较窄的滴定。 图171-1
ZD-2型自动电位滴定仪1、 指示电表
11、电磁阀选择开关
21、记录仪插座2、 电极插孔
12、工作关开
22、输出电压(记录器信号)调节3、 电极接线柱
13、滴定开始按键
23、暗调节器4、 读数开关
14、终点指示灯
24、三芯电源插座5、 预控制调节器
15、滴定指示灯
25、电源开关6、 校正器
16、搅拌转速调节器
26、电源开关7、 温度补偿调节
17、搅拌开关及指示灯
27、三芯电源插座8、 选择器
18、电磁阀
28、电磁阀插座9、 预定终点调节器
19、磁力搅拌器
29、电磁阀插座10、 滴液开关
20、配套插座
30、配套插座自动电位（pH）滴定是利用仪器来控制滴定终点的。其装置图如图171-1所示，滴定前需为仪器设置滴定体系的终点控制电位（pH）。当准备就绪后，按下滴定开始按钮，即启动电磁阀，滴定便开始进行，标准溶液不断滴入并与被测物质发生反应，电极电位（或溶液的pH值）也随之发生变化。到达所设置的终点控制电位（pH）值时，电磁阀自动关闭，滴定停止，读取标准溶液所消耗的体积。本实验以HCl标准溶液滴定混合碱中的Na2CO3和NaHCO3，从理论上的计算得到，第一化学计量点的pH值为8.31，第二化学计量点的pH值为3.89。自动pH滴定时，以这两个pH值设置仪器的终点控制值。三、仪器与试剂仪器
ZD-2型自动电位滴定仪（包含ZD-2型自动电位滴定计和DZ-1型滴定装置）； pH玻璃电极和饱和甘汞电极各一只；玻璃器皿一套。无水Na2CO3；试剂
pH值为4.01及9.18（25℃）的标准缓冲溶液各1瓶；0.05mol·L-1HCl；甲基橙和酚酞指示剂。四、实验步骤1、准备工作（1）熟悉自动电位滴定仪的工作原理及结构；了解玻璃电极和饱甘汞电极的使用方法；接好仪器线路并进行操作练习。（2）仪器的校正：仪器启动正常后，将电极插入pH值为9.18的标准缓冲溶液中，轻轻摇动烧杯，从附录中查得该测量温度下此标准缓冲溶液的pH值，用以校正仪器。然后测量pH值为4.01的标准缓冲溶液的pH值，记为A值，并从附录中查得该测量温度下此标准缓冲溶液的pH值，记为B值，令A-B=Δ，当测量的溶液pH值处于4附近时，仪器上读得的pH值应减去校正差值Δ，才是该溶液的实际pH值。（3）将0.05mol·L1的HCl溶液装入滴定管，把滴定管夹稳在支架上。滴定管的出口接—在电磁阀的乳胶管上。2、滴定（1）HCl溶液浓度的标定：准确称取无水Na2CO3 0.40~0.45g（准确至0.1g）置于50mI烧杯中，加入少量二次去离子水溶解，转移到50mI容量瓶中，用二次去离子水稀释至刻度，摇匀。移取5.00ml上述溶液于50ml烧杯中，加入20ml二次去离子水及一滴甲基橙指示剂，放入一个搅拌子，把烧杯置于滴定台上，插入电极（注意电极插入的深度，防止被搅拌子碰撞），开动搅拌器把溶液搅拌均匀。设置终点的pH控制值为（3.89＋Δ），启动滴定开始开关，进行自动pH滴定。到达终点并自动停止滴定后，读取HCl溶液所消耗的体积。重复滴定一次。（2）试样的测定：准确称取混合碱试样0.60~0.65g，置于50ml烧杯中，加入少量二次去离子水溶解，转移到50ml容量瓶中，用二次去离子水稀释至刻度，摇匀。移取5.00ml试液于50mI烧杯中，加入二次去离子水20ml，进行自动电位滴定。首先设置第一终点的pH值为8.31，并加入酚酞指示剂作终点比较。到达第一终点后读取HCl溶液所消耗的体积V1（ml）。然后设置第二终点的pH值为（3.89＋Δ），并加入甲基橙指示剂作终点比较，继续滴定。到达第二终点后读取HCI溶液所消耗的总体积V2（ml）。重复测定一次。五、数据处理1、列出计算盐酸标准溶液浓度的公式，求出其准确浓度及两次标定的相对偏差（要求≤0.4%）。2、列出计算混合碱中Na2CO3和NaHCO3百分含量的公式，求出两次测定的结果及相对偏差。六、注意事项1、 由于无水Na2CO3和混合碱试样均极易吸水，所以称量时速度要快，可减少称量误差。2、 用标准缓冲溶液进行仪器的定位校正时，有时数值不太稳定，需反复摇动烧杯，观察读数的变化情况，直到数值稳定为止。如果发现仪器在使用过程中定位点有漂移，则在做完标定的滴定以后，应重新定位，以确保终点的准确性。3、 每次滴定前后，在上下移动电极及滴液毛细管时，要注意毛细管内有无气泡及管尖有无挂上液滴，如果有，应小心除去，以提高测定的精密度和准确性。4、 若能配上自动滴定管，将使操作更为方便和省时，需熟练掌握自动滴定管的使用方法。思考题1. 试比较双指示剂滴定法和自动pH滴定法测定混合碱组份含量的优缺点。2. 在试样测定中，第二终点的pH控制值为什么要“3.89＋△”，而第一终点不必加“△”？3. 使用pH玻璃电极和饱和甘汞电极时应注意哪些问题？4. 混合碱通常是指NaOH、NaHCO3、Na2CO3的可能混合物，如何从两次滴定终点所消耗的盐酸标准溶液的体积V1和V2，判断混合碱的组成？若试样是单一种组份，则V1和V2的关系又如何？电解和库仑分析法实验一七二
恒电流库仑滴定法测定砷一、实验目的1. 通过本实验，学习掌握库仑滴定法的基本原理。2. 学会简易恒电流库仑仪的安装和使用。3.
掌握恒电流库仑滴定法测定痕量砷的实验方法。二、方法原理库仑滴定是通过电解产生的物质作为“滴定剂”来滴定被测物质的一种分析方法。在分析时，以100%的电流效率产生一种物质（滴定剂），能与被分析物质进行定量的化学反应，反应的终点可借助指示剂、电位法、电流法等进行确定。这种滴定方法所需的滴定剂不是由滴定管加入的，而是藉助于电解方法产生出来的，滴定剂的量与电解所消耗的电量（库仑数）成比，所以称为“库仑滴定”。仪器装置如图172-1所示。用45V以上的干电池或恒电压直流电源作为电解电源，通过溶液的电解电流可藉可变电阻器调节，并由已校正的毫安计指示电流值。采用高压源可减少因电解过程中电解池的反电动势的变化而引起的电解电流的变化，这样才能准确计算滴定过程中所消耗的电量。为了防止各种干扰电极反应的因素发生，必须将电解池的阳极与阴极分开。 图172－1
库仑滴定装置E－45V直流电源
R－可变电阻
K-单刀开关
A－mA表头本实验是采用恒电流电解碘化钾的缓冲溶液（用碳酸氢钠控制溶液的pH值）产生的碘来测定砷的含量。在铂电极上碘离子被氧化为碘，然后与试剂中的砷（Ⅲ）反应，当砷（Ⅲ）全部被氧化为砷（V）后，过量的微量碘将淀粉溶液变为微红紫色，即达到终点。根据电解所消耗的电量（ιτ），按法拉弟定律计算溶液中砷（Ⅲ）的含量。三、仪器和试剂仪器
干电池或恒压直流电源（45V以上）；已校正的毫安表；电磁搅拌器；铂片电极（作工作电极），螺旋铂丝电极及隔离管；秒表；可变电阻器（约5000Ω）、单刀开关、导线。（用硫酸微酸化以使之稳定）；碘化钾缓冲溶液：溶解60g试剂
亚砷酸溶液：约10mol/L碘化钾，10g碳酸氢钠，然后稀释至1L，加入亚砷酸溶液2~3mL,以防止被空气氧化；新配制淀粉试液：0.5%；硝酸：ψ(HNO3)=1:1，1mol/L硫酸钠溶液。 -4四、实验步骤1、 将铂电极浸入1:1硝酸溶液中，数分钟后，取出用蒸馏水吹洗，滤纸沾掉水珠。2、 按图6-1联接好仪器。3、 量取碘化钾缓冲溶液50mL及淀粉溶液约3mL，置于电解池中，放入搅拌磁子，将电解池放在电磁搅拌器上。在阴极隔离管中注入硫酸钠溶液，至管的2/3部位，插入螺旋铂丝电极。将铂片电极和隔离管装在电解池之上（注意铂片要完全浸入试液中）。铂片电极接“阳极”，螺旋铂丝电极接“阴极”。启动搅拌器，按下单刀开关，迅速调节电阻器R，使电解电流为1.0mA。细心观察电解溶液，当微红紫色出现时，便立即拉下单刀开关，停止电解。慢慢滴加亚砷酸溶液，直至微红紫色褪去再多加1~2滴，再次继续电解至微红紫色出现，停止电解。为能熟练掌握终点的颜色判断，可如此反复练习几次。4、 准确移取亚砷酸10.0mL，置于上述电解池中，按下单刀开关，同时开秒表计时。电解至溶液出现与定量加亚砷酸前一样微红紫色时，立即停止电解和秒表计时，记下电解时间（S）。再加入10.0mL亚砷酸溶液，同样步骤测定。重复实验3~4次。5、 测量完毕，关闭恒电流库仑仪电源，洗净电极并将电极浸在去离子水中。五、数据处理1、 根据几次测量结果，求出平均电解时间与标准偏差。2、 根据平均电解时间，用法拉弟定律计算出未知溶液中亚砷酸的含量（以mol/L计）。思考题1. 写出滴定过程的电极反应和化学应式。2. 碳酸氢钠在电解溶液中起什么作用？3. 采用高压电源为何能使电解电流保持恒定？ 实验一七三
恒电流库仑法测定维生素C一、实验目的1. 学习库仑滴定电流法指示终点的基本原理。2. 进一步熟悉库仑滴定法的实验技术。二、方法原理维生素C（Vc）又名抗坏血酸是生命不可缺少的物质。本实验采用恒电流电解产生的溴或碘作为滴定剂与维生素C定量反应，从电解所消耗的电量，按法拉弟定律关系计算Vc的含量。滴定过程的反应可表示为：电极反应：2X（Br，I）＝X2＋2e化学反应： CH—CH—═ O
＋ 2X＋2HOH
电流法的指示系统分为单极化电级和双极化电极法。前者又常称为极谱法，后者称为永停终点法。单电极法是利用滴定剂或被测物质在该电极上于终点附近产生迅速变化的电流以指示滴定终点，可用极谱仪作为指示系统。 ———— 图173－1
库仑滴定曲线
图173－2滴定物质的极化曲线1.空白
2.滴定剂极化曲线本实验是利用电解产生的X2在指示系统的极化电极上还原，产生迅速变化的阴极电源来指示终点。当恒电流电解开始时，X在工作电极上氧化产生滴定剂X2与溶液里的被测物质Vc反应又变为X，此时溶液中将没有过剩的滴定剂X2，指示电极上就没有明显变化的电流产生。当被测物质Vc被消耗尽时，电解产生的X2在溶液里迅速增加，从而指示电极上不断增大其还原理，随之呈现迅速上升的阴极电流，以此指示滴定终点。图173-1为连续注入三次Vc溶液后的滴定曲线。图中t1为完成一次注入的Vc所需要的电解时间。其电解电量为： —－Q=it1
（6.1）式中i为电解时的恒定电流。电流法指示滴定终点，常常需要做指示物质的极化曲线实验来确定指示系统所施加的电压值。如图173-2所示。图中2为指示物质存在时的极化曲线，1为不存在时的极化曲线。AB之间为可选用的指示电极系统的电压值范围。 图173－3
库仑滴定装置示意图1－发生电极
2－隔离对电极
3－指示电极4－参比电极 5－搅拌子 6－mA表 7－可变电阻 8－单刀开关三、仪器和试剂仪器
库仑仪或直流稳压电源（45V）；极谱仪（具有i~t记录功能）；库仑电解池装置一套（其中包括：电解池一个，铂片或螺旋铂丝电极两支，铂微电极1支，饱和甘汞电极1支，隔离套管1个）；50μL注射器1支；电磁搅拌器1台。试剂
1mol/L KBr或KI溶液；1mol/L磷酸溶液；维生素C试样（固体）：当天配制约0.1mol/L供测定。四、实验步骤1．根据图173-3联接电解装置，清洗电极及电解池。然后接通电源预热仪器。2．取5mL 1mol/L KBr（或KI）于电解池中，加5mL1 mol/L H3PO4和40mL蒸镏水。3．移取少量电解试液于隔离管中，插入1支铂片（或螺旋铂丝电极）作电解工作阴极。4．将电解池放在电磁搅拌器上，放入搅拌子，插入电解电极和指示电极系统。5．置极谱仪的灵敏度在2μA电流左右，以扫描速度为~0.2V/min，于＋0.3V~－0.3V（对SCE）之间测定极化曲线。然后启动搅拌器，库仑计恒流5mA，电解约1min，停止电解和搅拌。再按上述过程测定一次极化曲线。由两次极化曲线选定极谱恒外加电压位置。6．注50μLVc于电解池中，调节极谱仪记录零电流指示在适当位置，开始记录（1~2cm/min）。7．库仑仪清零，开启搅拌器，选1~2mA电流开始电解。当记录笔指示阴极电流上升至适当位置时，准确地注入20μLVc，电流指示将快速回降至零。当电流又一次升至前次同样高度时，再一次迅速准确地注入Vc20μL。如此重复注入Vc3~4次。停止电解和搅拌，关停记录仪走纸。五、数据处理1．从i~t曲线确定电解时间，计算Vc的浓度（mol/L）。2．从i~t曲线计算重复测定的偏差（电解时间的平均绝对偏差，测量结果的相对偏差和标准偏差）。思考题1．流库仑滴定必需满足的基本条件是什么？2．写出本实验中各个电极上发生的电极反应。3．如果在指示电极上发生被滴定物质的还原反应，尝试绘制出滴定的i~t曲线，并说明所绘图的意义。极谱分析法实验 一七四
极谱分析中的氧波、极大现象及迁移电流的消除一、实验目的1、熟悉极谱分析的基本原理。2、掌握在极谱测量中如何消除干扰电流的方法。二、方法原理极谱法是在静止溶液中以滴汞电极（DME）为工作电极的伏安方法。极谱仪测量原理如图174-1所示。在通常的极谱分析中，滴汞周期约为3~5s，施加在DME上的线性变化电压很慢，约为0.2V/min。记录连续滴落汞滴上的i-E曲线呈S形，称为极谱图，如图174-2。由于滴汞电极的“电位窗口”相对参比电极在负值区，溶液中的溶解氧在此范围产生两个还原波见图174-3，干扰大多数物质的测定，因此必须采取适当的方法以消除氧的干扰。在不同的介质中，需先用不同的除氧方法。本实验是在中性溶液中，可用通纯N2除氧。 图174-1 极谱法的基本装置和电路E-电源
R-可变电阻 G—电流表 V-电压表
DME-滴汞电极
SCE-甘汞电极
C-电解池 2+图174-2 Cd的极谱图
0.1mol/LKCl的极谱图
a.支持电解质，1mol/L HCl;
a.用空气饱和; b.氮气除氧后b.5×10-4mol/LCd2+在1mol/L HCl中极谱分析时，一些物质在滴汞电极上反应，电流随极化电压的增加而迅速增加到一极大值，然后下降到扩散电流的正常值。如图174-4所示。这种极谱曲线上出现的比扩散电流大得多的不正常“电流畸峰”，称为“极谱极大”。影响极谱极大的产生，形成，形状以及大小的因素很多。一般说来，溶液愈稀，极大现象也就愈明显。然而极谱极大的大小与被测物质的浓度没有简单函数关系，故应加以除去。在溶液中加入少量的表面活性物质，能抑制极大现象。常用的试剂有明胶、聚乙烯醇、TritonX-100等。 迁移电流是被测离子在外加电场的作用，正离子向负极移动，负离子向正极移动，并分别在电极上产生被还原和氧化的电流。迁移电流与被测离子没有定量关系，故也必须除去。消除的方法是在极谱试液中加入大量的“惰性支持电解质”。常用的支持电解质有NH4Cl、KCl、KNO3、HCl等。三、仪器和试剂仪器
883笔录式极谱仪。试剂
氯化钾溶液：0.1mol/L, 0.01mol/L；0.010mol/L PbCl2溶液；0.5%明胶溶液。四、实验步骤1、溶解氧的极谱波和极大现象取1.0mL 0.01mol/L KCl溶液，置极谱电解池中，再加入9.0mL蒸馏水，采用移液管挤入空气气泡，使试液中的溶解氧尽量达到饱和。然后提高储汞瓶，等汞滴滴出后，用蒸馏水吹洗电极，并用滤纸吸干，插入盛有电解液的电解池中，调节汞柱高度，使滴汞周期为3~5s。在外加电压0~–2.0V范围内，记录极谱波。2、极大现象的抑制。在上述测量溶液中，滴加2滴明胶（此时明胶的浓度约为0.005%），搅匀。在0 ~–2.0V电压之间记录极谱图。3、氧波的消除。在实验步骤2测定溶液中通纯氮气10min。然后再次记录极谱波。4、迁移电流及其消除。（1）取0.01 mol/L PbCl2 1.0mL于10mL小烧杯中，滴加0.5%明胶2滴，加蒸馏水9.0mL，通纯氮气5min。在–0.2~0.7V间记录极谱图。（2）分别取0.01mol/L PbCl2溶液1.0mL置于两个10mL小烧杯中，其中一个烧杯中加入0.1 mol/L KCl溶液9.0mL，另一个烧杯加入0.01mol/L KCl溶液9.0mL。分别滴加0.5%明胶2滴，通N2气5min，在–0.2~0.7V之间记录它们的极谱图。百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网,您的在线图书馆
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