儀器分析實驗講義與指導(dǎo)書新版

1、儀器分析實驗講義儀器分析課程組嘉興學(xué)院生物與化工學(xué)院2010年9月目 錄實驗一 火焰原子吸收法測定鈣含量 3實驗二 分子熒光法測定羅丹明B的含量 8實驗三 有機(jī)化合物的紫外光譜分析 13實驗四 苯甲酸等有機(jī)物的紅外光譜測定 15實驗五 用氟離子選擇性電極測定水中微量F- 22實驗六 循環(huán)伏安法測定鐵氰化鉀的電極反應(yīng)過程 25實驗七 氣相色譜法測定苯、甲苯和乙醇含量 29實驗八 苯、萘的高效液相色譜分析及柱效能的測定 34實驗一 火焰原子吸收法測定鈣含量一、實驗?zāi)康?了解原子吸收分光光度計的主要結(jié)構(gòu)及工作原理。2掌握原子吸收分光光度計的操作方法及原子吸收分析方法。3了解火焰原子吸收分析條件的選擇

2、。二、實驗原理溶液中的鈣離子在火焰溫度下轉(zhuǎn)變?yōu)榛鶓B(tài)鈣原子蒸氣，當(dāng)鈣空心陰極燈發(fā)射出波長為422.7nm的鈣特征譜線通過基態(tài)鈣原子蒸氣時，被基態(tài)鈣原子吸收，在一定濃度范圍和一定火焰寬度的情況下，其吸光度與溶液中鈣濃度成正比，符從比爾定律：A=kc其中c為待測元素鈣的含量或濃度，k在一定實驗條件下為一常數(shù)，A為吸光度。這是原子吸收分光光度分析的定量基礎(chǔ)。配制一組合適濃度的鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液，由低到高濃度，依次噴入火焰，分別測定吸光度。以測得的吸光度為縱坐標(biāo)，待測元素的含量或濃度為橫坐標(biāo)，繪制A-c標(biāo)準(zhǔn)曲線。在相同條件下，噴入待測試樣溶液，根據(jù)測得的吸光度，由標(biāo)準(zhǔn)曲線求出試樣中待測元素的含量，這種定量方法稱

3、為標(biāo)準(zhǔn)曲線法。標(biāo)準(zhǔn)曲線法定量時，要求所配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度應(yīng)在吸光度與濃度呈直線關(guān)系的范圍內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)溶液與待測溶液都用相同的試劑處理，分析過程中操作條件保持不變，并且扣除空白值。標(biāo)準(zhǔn)曲線法簡便、快速，適用于組成簡單的試樣分析。對于組成不確定的較為復(fù)雜的樣品分析可以采用標(biāo)準(zhǔn)加入法：取相同體積的試樣溶液兩份，分別移入容量瓶A和B中，另取一定量的標(biāo)準(zhǔn)溶液加入到B中，然后將兩份溶液稀釋至刻度，測定A和B的吸光度。設(shè)試樣中待測元素（A中）的濃度為cx，A溶液中的吸光度為Ax，加入標(biāo)準(zhǔn)溶液（B中）的濃度為c0，B中溶液的吸光度為A0，則可得：Ax=kcxA0= k(c0+cx)由上兩式得：實際測定中，都采用

4、下述作圖法：取若干份（如6份）體積相同的試樣溶液，從第二份開始分別按比例加入不同量的待測元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液，然后用溶劑稀釋至一定體積（設(shè)試樣中待測元素的濃度為cx，加入標(biāo)準(zhǔn)溶液后濃度分別為cx +c0，cx +2c0，cx +3c0，cx + 4c0及cx +5c0），分別測得其吸光度（Ax，A1，A2，A3，A4及A5），以A對加入量作圖，得到如圖2-1所示的直線。這時曲線并不通過原點。其中，曲線相應(yīng)的截距所反映的吸收值正是試樣中待測元素所引起的效應(yīng)。反向延長此曲線使其與坐標(biāo)軸相交，相應(yīng)于原點與交點的距離，即為所求的試樣中待測元素的濃度cx。圖1-1 標(biāo)準(zhǔn)加入法曲線原子吸收分光光度法實驗條件主要

5、包括分析線、狹縫寬度、空心陰極燈工作電流、原子化條件、檢測進(jìn)樣量等。采用火焰原子化器裝置時，常用乙炔空氣燃?xì)庀到y(tǒng)調(diào)節(jié)火焰溫度，最高可達(dá)2600K，可以檢測35種元素。根據(jù)乙炔空氣流量比例的不同，火焰區(qū)分為貧燃火焰、富燃火焰和中性火焰，相應(yīng)的火焰溫度及適用范圍也不相同。鈣的測定一般在化學(xué)計量火焰（即中性火焰，配比約為1:4）中進(jìn)行，以鈣空心陰極燈發(fā)射出波長為422.7nm的鈣特征譜線為分析線，以鍶溶液為干擾抑制劑測定鈣含量。三、實驗儀器與試劑1儀器 原子吸收分光光度計（附鈣空心陰極燈），乙炔、空氣供氣系統(tǒng)，容量瓶（50mL、100mL），移液管，燒杯（50mL）。2試劑 鹽酸（1：1）；鈣標(biāo)準(zhǔn)儲

6、備液（1000gmL-1）：準(zhǔn)確稱取光譜純氧化鈣（其量按所需濃度和體積計算）于燒杯中，加入1：1鹽酸20mL，低溫加熱溶解完全，轉(zhuǎn)入1000mL容量瓶，用去離子水稀釋至刻度，搖勻備用。鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液（100gmL-1）：將鈣標(biāo)準(zhǔn)儲備液用去離子水稀釋10倍制得。干擾抑制劑鍶溶液（10mgmL-1）：稱取六水合氯化鍶30.4g溶于1000ml去離子水中。樣品溶液的配制：稱取氯化鈣（其量按所需濃度和體積計算）于燒杯中，加入1：1鹽酸20mL ，低溫加熱溶解完全，轉(zhuǎn)入1000mL試劑瓶，用去離子水稀釋至刻度，搖勻備用。四、實驗步驟1儀器工作條件選擇 移取100gmL-1鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液4.0 mL于100 mL

7、容量瓶中，加入10 mgmL-1鍶溶液4 mL，用去離子水稀釋至刻度，搖勻，用此含鈣4gmL-1的溶液選擇儀器的工作條件。（1）燃?xì)夂椭細(xì)饬髁勘壤倪x擇 固定空氣流量為6.5mLmin-1，改變乙炔流量分別為1.2、1.4、1.6、1.8、2.0和2.2 mLmin-1，以去離子水為參比調(diào)零，測定鈣溶液的吸光度。從實驗結(jié)果中選擇出穩(wěn)定性好且吸光度較大時的乙炔流量，作為測定的乙炔流量。（2）燃燒器高度的選擇（本節(jié)內(nèi)容根據(jù)實際情況決定是否選擇） 在選定的空氣和乙炔氣流量條件下，改變?nèi)紵鞲叨龋匀ルx子水為參比，測定鈣溶液的吸光度。從實驗結(jié)果中選擇出穩(wěn)定性好且吸光度較大時的燃燒器高度，作為測定的燃

8、燒器高度。2干擾抑制劑鍶溶液加入量的選擇 在50ml容量瓶中加入樣品溶液1mL、1:1鹽酸2.5mL，分別加入10mgmL-1鍶溶液1.00、2.00、3.00、4.00和5.00mL，以去離子水稀釋至刻度。在選定的儀器工作條件下，以去離子水作參比調(diào)零，測定鈣溶液的吸光度并作出吸光度鍶濃度關(guān)系曲線，從曲線上選擇吸光度較大 且穩(wěn)定時的鍶溶液加入量。3線形范圍的確定 在6個50 mL容量瓶中，分別加入100gmL-1鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液0、1.00、2.00、3.00、4.00和5.00 mL，加入選定量的鍶溶液和1:1鹽酸2.5 mL，稀釋至刻線并搖勻。在儀器工作條件下，以空白溶液為參比調(diào)零，分別測定吸光

9、度（包括空白溶液在內(nèi)），在計算機(jī)上作出吸光度鈣濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線，計算出回歸方程，并確定在選定條件下鈣測定的線性范圍。4樣品的測定 于5個50mL容量瓶中，各加入3.00mL樣品溶液（視鈣含量高低，加入樣品溶液量在1.05.0mL范圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)整）、1:1鹽酸2.5mL、和選定的鍶溶液量，再分別加入100gmL-1的鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液0、1.00、2.00、3.00和4.00 mL，用去離子水稀釋至刻度，搖勻；在另一個50 mL容量瓶中，加入樣品溶液3.00 mL、1：1鹽酸2.50 mL和選定量的鍶溶液，用去離子水稀釋至刻度，搖勻，作為測定空白溶液。在選定的實驗條件下，以測定空白溶液為參比，測定各溶液的吸光

10、度。五、注意事項1乙炔為易燃?xì)怏w，容易爆炸，使用時必須遵守操作規(guī)程（見實驗室的安全守則）。2霧化器和燃燒器是儀器的主要部件，應(yīng)正確使用、保養(yǎng)。濃度過大的溶液不能直接吸收。六、實驗結(jié)果和討論1用標(biāo)準(zhǔn)曲線法計算樣品溶液中的鈣含量（gmL-1），再根據(jù)樣品溶液取樣量及測定溶液體積計算鈣樣中鈣含量（mgL-1）。2以吸光度為縱坐標(biāo)，加入的標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為橫坐標(biāo)，用標(biāo)準(zhǔn)加入法計算樣品溶液中的鈣含量（mgL-1）。3比較用標(biāo)準(zhǔn)曲線法和標(biāo)準(zhǔn)加入法得到的實驗結(jié)果并分析它們的特點。七、思考題1本實驗中鍶溶液的作用是什么？2何為空白溶液，為什么在制作標(biāo)準(zhǔn)曲線時空白溶液和測定樣品時的空白溶液不完全一樣？3采用標(biāo)準(zhǔn)加入

11、法時應(yīng)注意什么？附錄：火焰原子吸收分光光度計的結(jié)構(gòu)、工作原理與使用調(diào)試說明儀器結(jié)構(gòu)與工作原理：原子吸收分光光度計由光源、原子化器、分光系統(tǒng)和檢測讀出系統(tǒng)組成。光源系統(tǒng)提供待測元素的特征輻射光譜；原子化系統(tǒng)將樣品中的待測元素轉(zhuǎn)化成為自由原子；分光系統(tǒng)將待測元素的共振線分出；檢測讀出系統(tǒng)將光信號轉(zhuǎn)換成電信號進(jìn)而讀出吸光度值。目前使用最普遍的儀器是單道單光束和單道雙光束原子吸收分光光度計。二、光源系統(tǒng)基于峰值吸收測定原理，必須提供銳線光源。目前普遍使用的是空心陰極燈。無極放電燈和高強(qiáng)度空心陰極燈的應(yīng)用，明顯地改善了許多元素的分析性能?？招年帢O燈是一種輻射強(qiáng)度大和穩(wěn)定度高的銳線光源，其放電機(jī)理是一種特

12、殊的低壓輝光放電。三、原子化系統(tǒng)直接影響分析靈敏度和結(jié)果的重現(xiàn)性。原子化系統(tǒng)主要分為火焰原子化和石墨爐原子化兩種?；鹧嬖踊到y(tǒng)，一般包括霧化器、霧化室和燃燒器三部分，該系統(tǒng)的任務(wù)是產(chǎn)生大量的基態(tài)自由原子，并能保持原子化期間基態(tài)原子濃度恒定。1、霧化器：霧化器是火焰原子化系統(tǒng)的核心部件，霧化器的作用是吸噴霧化。高質(zhì)量的霧化器應(yīng)滿足下面要求：（1） 霧化效率高；（2） 霧滴細(xì)；（3） 噴霧穩(wěn)定。2、燃燒器:作用是霧滴由霧化室進(jìn)入燃燒器，在火焰中經(jīng)歷脫溶劑、熔融、蒸發(fā)、解離和還原等過程，產(chǎn)生大量的基態(tài)自由原子。燃燒器應(yīng)具有高的脫溶劑效率，揮發(fā)效率和解離還原效率，并且噪聲小，火焰穩(wěn)定和燃燒安全。根據(jù)

13、燃助比，火焰可分為貧燃火焰，化學(xué)計量焰和富燃火焰三大類。火焰中發(fā)生著復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)（解離、還原、化合、電離），分析工作者的任務(wù)就在于如何創(chuàng)造條件使火焰中的各種化學(xué)平衡向有利于生成非化合、非締合、非電離、非激發(fā)的基態(tài)自由原子轉(zhuǎn)化，以提高原子化效率。3分光系統(tǒng)：目前商品原子吸收分光光度計普遍采用光柵單色器。單色器由入射狹縫、準(zhǔn)直光鏡、光柵、成象物鏡和出口狹縫組成。光柵單色器的特性可用色散率；分辨率和閃耀波長來表達(dá)。4檢測讀數(shù)系統(tǒng)：檢測讀數(shù)系統(tǒng)的主要部件是光電倍增管。光電倍增管的工作原理在這里就不詳述了，但光電倍增管的疲勞現(xiàn)象應(yīng)引起分析工作者的注意。光電倍增管剛開始時靈敏度低，過一段時間之后趨向穩(wěn)定

14、，長時間使用后則 又下降。疲勞的程度隨照射光強(qiáng)度和外加電壓而加重。因此設(shè)法阻擋非信號光進(jìn)入檢測器，同時盡可能不要使用過高的負(fù)高壓，以保持光電倍增管的良好工作特性。圖1-2原子吸收分光光度計結(jié)構(gòu)示意圖 圖1-3空心陰極燈結(jié)構(gòu)示意圖四、原子吸收分光光度計的使用說明按照相應(yīng)型號的原子吸收分光光度計使用說明書進(jìn)行。實驗二 分子熒光法測定羅丹明B的含量一、實驗?zāi)康?、學(xué)習(xí)與掌握分子熒光光度計的基本原理、儀器組成、應(yīng)用范圍。2、掌握標(biāo)準(zhǔn)曲線法的原理、方法，及其在定量分析中的應(yīng)用。3、了解食品安全分析方面知識，學(xué)習(xí)及掌握分子熒光法測定羅丹明B的含量的方法。二、實驗原理食用色素作為食品添加劑主要用于全面改善食

15、品外觀和食品質(zhì)量。近年來蘇丹紅、孔雀石綠事件給我國食品安全、出口貿(mào)易等帶來很大問題, 食品中食用色素殘留量過高會對人體產(chǎn)生毒性，容易致癌、致畸和致突變等，所以食品中違禁色素一直是食品安全檢測的重點。羅丹明B是一種具有鮮桃紅色的人工合成染料, 又稱玫瑰紅B，屬于三苯甲烷類堿性染料，其分子結(jié)構(gòu)見圖1，其屬違禁色素之一。所以，羅丹明B的分析檢測得到關(guān)注。本實驗根據(jù)羅丹明B的強(qiáng)熒光性，應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)曲線法，建立未知樣品中羅丹明B的測定方法。圖3-1 羅丹明B的分子結(jié)構(gòu)羅丹明B含有多環(huán)芳香烴的剛性分子，其在水中是強(qiáng)的熒光物質(zhì)，并且在低濃度時，熒光強(qiáng)度與羅丹明B濃度呈正比：If=kC基于此，測定一系列已知濃度的

16、羅丹明B的熒光強(qiáng)度，然后以熒光強(qiáng)度對羅丹明B濃度作標(biāo)準(zhǔn)曲線，再測定未知濃度羅丹明B的熒光強(qiáng)度，把它代入標(biāo)準(zhǔn)曲線方程求出其濃度。本方法應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)曲線法（外標(biāo)法），檢測分析未知試樣中羅丹明B的含量。首先，在一定條件下，配制一系列具有不同已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，然后在最大的發(fā)射波長條件下，分別測量系列溶液的熒光強(qiáng)度，繪制If-C曲線，從而得到一條通過原點的直線，即得到標(biāo)準(zhǔn)曲線和標(biāo)準(zhǔn)曲線方程（If=kC）。當(dāng)需要對某未知液的濃度Cx進(jìn)行測定時，只需要在相同條件下測得未知液的熒光強(qiáng)度Ix，就可直接在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得Cx，或者根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程得到(Cx=Ix/k）。在實際操作中，應(yīng)注意調(diào)整Cx的大小，使其對應(yīng)的I

17、f處于標(biāo)準(zhǔn)曲線的直線范圍（線性范圍）之內(nèi)。二、儀器與試劑1儀器 Cary eclipse型分子熒光分光光度計（美國瓦里安公司）；10 mL比色管20支，比色管架2套，10 mL的吸量管4支，1 mL的吸量管2支，洗瓶2個。2試劑 （1）1.0 gL-1羅丹明B儲備溶液：準(zhǔn)確稱取0.1 g羅丹明B，將之溶于100 mL的蒸餾水中，定容，搖勻備用；（2）1.0 g mL-1的羅丹明B標(biāo)準(zhǔn)溶液：準(zhǔn)確移取0.5 mL的1.0 g L-1羅丹明B儲備溶液于500 mL的容量瓶中，用水定容，搖勻備用。三、實驗步驟1系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制：取8只10 mL的比色管，分別加入1.0 g mL-1的羅丹明B標(biāo)準(zhǔn)溶液

18、0，2.00，3.00，4.00，5.00，6.00，7.0，8.00 mL，用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻。2最大激發(fā)和發(fā)射波長的確定：根據(jù)熒光預(yù)掃描后，獲得最大激發(fā)和發(fā)射波長，從而獲得羅丹明B的最大激發(fā)波長（EXmax=556 nm）和最大發(fā)射波長（EMmax=578 nm）。3繪制激發(fā)光譜和發(fā)射光譜：以最大發(fā)射波長578 nm，在200-576 nm范圍內(nèi)掃描激發(fā)光譜；以最大激發(fā)波長556 nm，在558-800 nm范圍內(nèi)掃描熒光發(fā)射光譜（熒光）。4設(shè)度熒光參數(shù)：設(shè)定熒光的激發(fā)和發(fā)射狹縫寬度均為5 nm，掃描速度為最快，光電倍增管的檢測器電壓為560 v，以最大激發(fā)波長556 nm，在558

19、-650 nm范圍內(nèi)掃描熒光發(fā)射光譜（熒光），測定系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的熒光發(fā)射強(qiáng)度If。5測定標(biāo)準(zhǔn)溶液的熒光強(qiáng)度：以最大激發(fā)波長556 nm，在558-650 nm范圍內(nèi)掃描熒光發(fā)射光譜（熒光），獲得最大發(fā)射波長578 nm處的熒光發(fā)射強(qiáng)度If，并測定系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的熒光發(fā)射強(qiáng)度If，記錄數(shù)據(jù)于表一。6測定未知試樣的熒光強(qiáng)度：在標(biāo)準(zhǔn)系列溶液同樣條件下，測定未知樣品的578 nm處的熒光強(qiáng)度If，并記錄數(shù)據(jù)于表一。7繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線和獲得未知試樣中羅丹明B的濃度：以羅丹明B溶液的濃度C為橫坐標(biāo)，以熒光強(qiáng)度If為縱坐標(biāo)，從而得到標(biāo)準(zhǔn)曲線，可用坐標(biāo)紙來獲得Cx；也可用計算機(jī)的excel獲得標(biāo)準(zhǔn)曲線方程If=kC

20、，并由標(biāo)準(zhǔn)曲線方程If=kC和Ix，從而求算出未知試樣羅丹明B的濃度（mg mL-1）。四、數(shù)據(jù)記錄與處理1. 表一. 標(biāo)準(zhǔn)曲線數(shù)據(jù)V羅丹明B (mL)2.003.004.005.006.007.008.00C羅丹明B（mg mL-1）0.20.30.40.50.60.70.8Cx熒光強(qiáng)度If（=578 nm）2. 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制，可用坐標(biāo)紙來獲得Cx；也可用計算機(jī)的excel獲得，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線方程If=kC，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程If=kC和Ix (Cx= Ix/k)，獲得未知樣品中羅丹明B的含量（mg mL-1）。（用坐標(biāo)紙或計算機(jī)得出未知樣品中羅丹明B的含量，并將標(biāo)準(zhǔn)曲線圖附于實驗報告的相應(yīng)位

21、置）五、注意事項1. 實驗前要寫實驗預(yù)習(xí)報告；實驗結(jié)束后，檢查儀器是否正常，是否關(guān)閉，注意記錄儀器使用情況，并負(fù)責(zé)打掃實驗室的衛(wèi)生，方可離開實驗室。2要用坐標(biāo)紙或計算機(jī)來求出未知樣品中羅丹明B的含量，并將標(biāo)準(zhǔn)曲線圖附于實驗報告的相應(yīng)位置。六、思考題1. 哪些物質(zhì)會發(fā)熒光？為什么羅丹明B會發(fā)熒光？2. 熒光分光光度計有哪些部件組成？比色皿為什么需要四面透光？光源與檢測器為什么要成直角？3. 如何獲得最大激發(fā)波長和發(fā)射波長？為什么最大激發(fā)波長小于最大發(fā)射波長？如何繪制激發(fā)光譜和發(fā)射光譜？4. 哪些因素可能會對羅丹明B熒光產(chǎn)生影響？附錄分子熒光光度計的相關(guān)資料1分子發(fā)光的過程基態(tài)分子吸收光能，電子由

22、基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)的電子很不穩(wěn)定，電子即由激發(fā)態(tài)返回基態(tài)，并發(fā)射出電磁輻射(即光)，為發(fā)光的過程。2分子熒光的基本原理分子受到光激發(fā)，電子躍遷至高電子能級的各振動能級，電子經(jīng)過振動弛豫（放出熱能）和內(nèi)轉(zhuǎn)移過程，至第一激發(fā)單重態(tài)的最低振動能級，然后電子由第一激發(fā)單重態(tài)的最低振動能級到基態(tài)各振動能級，由此發(fā)射出熒光。 具體可見：M +光能（hn，激發(fā)波長）M*M +熱量（振動弛豫）+ hn，（發(fā)射波長），由于能量的損失了E（振動弛豫過程中有熱能放出），所以n，大于n，即最大發(fā)射波長大于最大激發(fā)波長。根據(jù)發(fā)射出的熒光強(qiáng)度If和分子的濃度C成正比關(guān)系，即If=KC，并選擇一定的分析方法，如標(biāo)準(zhǔn)曲

23、線法和標(biāo)準(zhǔn)加入法，可以建立分子熒光法測定未知溶液中有機(jī)物的含量。3分子熒光光度計的儀器組成測量熒光的儀器主要由四個部分組成：激發(fā)光源、樣品池、雙單色器系統(tǒng)、檢測器。結(jié)構(gòu)如圖2-1。特點：光源與檢測器成直角，有兩個單色器；比色皿需要四面透光。4分子熒光光度計的應(yīng)用分子熒光法適合于那些會發(fā)熒光的有機(jī)化合物的含量測定，不發(fā)熒光的物質(zhì)不適合此方法，發(fā)熒光的有機(jī)化合物一般具有含有苯環(huán)和稠環(huán)的剛性結(jié)構(gòu)的有機(jī)分子，如苯、蒽、芘等芳烴化合物和羅丹明B等有機(jī)物；同時有機(jī)分子的剛性結(jié)構(gòu)越強(qiáng)，熒光強(qiáng)度會越強(qiáng)。光源氙燈激發(fā)單色器樣品池光電倍增管數(shù)據(jù)處理儀器控制發(fā)射單色器圖2-1分子熒光光度計的結(jié)構(gòu)實驗三有機(jī)化合物的紫

24、外光譜分析一、實驗?zāi)康?、了解紫外分光光度計的主要結(jié)構(gòu)及工作原理。2、掌握紫外分光光度計的操作方法及紫外定性定量分析方法3掌握紫外分光光度法測定水中苯酚含量的原理與分析條件的選擇。二、實驗原理水樣中的苯酚在271nm下有最大吸收，其吸收值A(chǔ)的大小與苯酚的濃度c的大小成正比，符合郎伯比爾定律：A=bc其中A為吸收度；c為試樣中苯酚的濃度，molL-1；b為吸收池厚度，cm；為摩爾吸收系數(shù)，Lmol-1cm-1。若在最大吸收波長下，首先繪制出苯酚在最大吸收波長下的標(biāo)準(zhǔn)曲線，然后在相同條件下測定出水樣中苯酚的吸收度Ax，即可由標(biāo)準(zhǔn)曲線中Ax對應(yīng)的濃度cx確定出待測的苯酚濃度。三、實驗儀器與試劑1儀器

25、 GW751型紫外分光光度計。2試劑 濃度為100gmL-1的苯酚標(biāo)準(zhǔn)溶液；待測水樣。四、實驗步驟1標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制由刻度移液管分別移取100gmL-1的苯酚標(biāo)準(zhǔn)溶液0.50、1.00、3.00、5. 00、10.00、15.00和20.00mL于50ml容量瓶中，蒸餾水稀釋至刻度，得到濃度分別為1、2、6、10、20、30和40gmL-1的苯酚標(biāo)準(zhǔn)溶液，搖勻備用。以蒸餾水作參比，調(diào)節(jié)零點，用1cm的石英比色皿與271nm處測定吸光度，做吸收度苯酚濃度的標(biāo)準(zhǔn)曲線或求出直線的回歸方程。2樣品的分析移取25mL試樣于50mL容量瓶中，蒸餾水稀釋至刻度，搖勻，用水調(diào)節(jié)零點。用1cm石英比色皿于271n

26、m處測定吸光度。五、實驗結(jié)果和討論1 繪制苯酚標(biāo)準(zhǔn)曲線以苯酚標(biāo)準(zhǔn)濃度為橫坐標(biāo)，以吸光度為縱坐標(biāo)，作圖，得到苯酚標(biāo)準(zhǔn)曲線。2 水樣中苯酚含量的計算在苯酚標(biāo)準(zhǔn)曲線上找出待測樣品的吸光度值A(chǔ)x，查出對應(yīng)的濃度出cx，由下列公式計算待測水樣中苯酚的含量=cx50/25即為待測水樣中苯酚的含量。六、思考題1本實驗是否可以采用標(biāo)準(zhǔn)加入法進(jìn)行？為什么？2是否可以看到苯酚的精細(xì)結(jié)構(gòu)？實驗四 苯甲酸等有機(jī)物的紅外光譜測定一、實驗?zāi)康?學(xué)習(xí)傅立葉變換紅外光譜基本原理和儀器構(gòu)造；2掌握該儀器的操作使用方法和光譜分析方法； 3 通過實驗初步掌握各種物態(tài)的樣品制備方法。二、實驗原理紅外光譜反映分子的振動情況。當(dāng)用一定頻

27、率的紅外光照射某樣品時，若該物質(zhì)的分子中某基團(tuán)的振動頻率與之相同，則該物質(zhì)就能吸收這種頻率的紅外光，使分子又振動基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。若用不同頻率的紅外光通過待測物質(zhì)時就會出現(xiàn)不同強(qiáng)弱的吸收現(xiàn)象。由于不同化合物具有其不同特征的紅外光譜，許多化合物都有其特征的紅外光譜，根據(jù)紅外光譜圖上的吸收峰數(shù)目、吸收頻率和吸收強(qiáng)度，將被測定化合物的光譜與已知結(jié)構(gòu)化合物的光譜加以比較，就可以對被測定化合物進(jìn)行初步的定性分析。根據(jù)比爾定律，測量化合物紅外譜圖中的某一特征譜帶的吸光度，即可進(jìn)行定量分析。苯甲酸可以采用KBr晶體壓片法制樣進(jìn)行定性。苯甲酸具有芳烴和羧酸的紅外光譜特征。苯環(huán)有 =CH3080cm-1和160

28、0,1580,1500,及1450 cm-1等特征吸收峰；此外還應(yīng)存在1000 cm-1以下的兩個吸收帶（ =CH）。高級脂肪醇隨碳原子數(shù)的增加狀態(tài)由液體逐漸變?yōu)楣腆w。十二醇分子式：CH3(CH2)10CH2OH 性質(zhì)：又稱月桂醇，十二醇，正十二（烷）醇。存在于白檸檬油、松針油、大吊克呂花油等精油中。無色液體（室溫），或低于20呈固體，具有弱而持久的油脂氣息。凝固點26，沸點255259。十二醇在常溫下可以按照液體樣品制備方法測定紅外光譜。出現(xiàn)OH峰3500、1050 cm-1和與CH吸收特征3000-2700 cm-1之間的雙峰，1470、1380 cm-1及 720 cm-1等。三、儀器與

29、試劑1儀器 紅外光譜儀。油壓式壓片機(jī)，瑪瑙研缽，鹽片，紅外干燥燈。2. 試劑 KBr(AR)，無水乙醇(AR)，十二碳醇，苯甲酸。四、實驗步驟1固體樣品苯甲酸的紅外光譜測定 取約1mg苯甲酸樣品于干凈的瑪瑙研缽中，加約100mg的KBr粉末在紅外燈下研磨成粒度約2m左右細(xì)粉后，移入壓片模中，將模子放在油壓式壓片機(jī)上，加壓力，在20-25MPa壓力下維持5min。放氣去壓，取出模子進(jìn)行脫?？色@得一片直徑為13mm的半透明鹽片，將片子裝在樣品架上，即可進(jìn)行紅外光譜測定。2液體樣品的紅外光譜測定 在一塊干凈剖光的NaCl鹽片上，滴加一滴液體（若樣品粘稠可以在紅外燈下照片刻后滴加）樣品，壓上另一塊鹽片

30、，將它置于池架上，即可進(jìn)行紅外光譜測定。也可以采用帶空硫酸紙與KBr鹽片代替NaCl鹽片，操作方法如下：將適量研細(xì)的KBr粉末放在硫酸紙的小孔中剛好將孔覆蓋完全（注意量不宜過多）按照方法1進(jìn)行壓片，得到一張小孔處黏附有KBr薄膜的紙片，用端頭整齊的毛細(xì)管點上一滴分析純的乙酸乙酯在KBr薄膜上，將它置于池架上，即可進(jìn)行紅外光譜測定。 3未知物的紅外光譜測定 根據(jù)教師提供的未知物，確定樣品制備方法并進(jìn)行測定其紅外光譜。五、注意事項1固體樣品經(jīng)研磨（紅外燈下）后仍應(yīng)防止吸潮。2鹽片應(yīng)保持干凈透明，每次測定前均應(yīng)用無水乙醇及滑石粉拋光（紅外燈下），切勿水洗。六、實驗結(jié)果和討論1對苯甲酸及乙酸乙酯的特征

31、帶進(jìn)行歸屬。2推測未知物可能的結(jié)構(gòu)。 3壓片太厚時，紅外光譜有何變化？4羰基化合物與芳香化合物各有何特征紅外光譜？七、思考題1固體樣品有哪幾種制樣方法？它們各適用于哪幾種情況？2測試紅外光譜時，樣品容器一般常用NaCl和KBr，它們適用的波數(shù)范圍各為多少？3為什么紅外光譜是連續(xù)的曲線圖譜？4在制備液體樣品時，樣品質(zhì)量通過什么來控制？ 八、講解要點1. 利用紅外光譜儀進(jìn)行化合物定性的基本原理是什么？許多化合物都有其特征的紅外光譜，根據(jù)紅外光譜圖上的吸收峰數(shù)目、吸收頻率和吸收強(qiáng)度，將被測定化合物的光譜與已知結(jié)構(gòu)化合物的光譜加以比較，就可以對被測定化合物進(jìn)行初步的定性分析。根據(jù)比爾定律，測量化合物紅

32、外譜圖中的某一特征譜帶的吸光度，即可進(jìn)行定量分析。 2. 什么樣的固體樣品可以利用溴化鉀壓片的方法來制樣？一般來說，凡是脆性的化合物，即只要利用研缽可以研得碎的固體樣品都能利用溴化鉀壓片的方法來進(jìn)行紅外樣品的制備。如果是韌性的化合物（即在研缽中研不碎的化合物），通常是一些高聚物，如用粉碎機(jī)或哈氏切片機(jī)可以設(shè)法將它們弄成足夠細(xì)（通常為幾微米）的顆粒，也可以用溴化鉀壓片的方法來制樣。3. 對用來進(jìn)行壓片制樣的溴化鉀試劑有什么要求？該如何進(jìn)行預(yù)處理？對用來進(jìn)行壓片制樣的溴化鉀試劑有兩個要求：純凈和干燥。為了得到足夠純度的溴化鉀試劑，通?？蓪①I來的分析純溴化鉀試劑用重結(jié)晶的方法進(jìn)行提純。而要得到干燥的

33、溴化鉀試劑，可以在140的烘箱內(nèi)烘兩小時以上，然后放在干燥器內(nèi)備用。此外，為了確保制得干燥的樣品，還必須在紅外線干燥燈烘烤的情況下進(jìn)行壓片操作。應(yīng)盡量避免在空氣潮濕的雨天進(jìn)行壓片制樣。附錄：Nicolet Nexus470型傅立葉變換紅外光譜儀結(jié)構(gòu)、工作原理與使用說明一、儀器的結(jié)構(gòu)和工作原理（一）概述儀器型號為Nicolet Nexus470型傅立葉變換紅外光譜儀。該儀器是美國Nicolet公司于1999年推出的新型智能化光譜儀，價值4.0萬$。在其產(chǎn)品系列中屬于中上檔次，是精密型化學(xué)分析儀器。紅外光譜分析主要是用于物質(zhì)鑒別，分析物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)，研究分子間以及分子內(nèi)部的相互作用。在化工、醫(yī)藥、

34、環(huán)境、材料、煤炭等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。（二）儀器結(jié)構(gòu)1、470型主光學(xué)臺：主要有以下部分組成：光學(xué)測量系統(tǒng)：其核心為邁克爾遜干涉儀（由動鏡、定鏡、分束器、空氣軸組成），此外還有紅外光源、He-Ne激光器、光路光學(xué)系統(tǒng)、紅外DGTS檢測器等。電子線路系統(tǒng)：包括線路板、控制電路部分。樣品箱：包括各種附件和可替換采樣器。目前已購買基本樣品箱、氣體池、ATR檢測器和簡易石英池。光路外接道：可實現(xiàn)GC、LC、TGA聯(lián)機(jī)分析還可聯(lián)接紅外顯微鏡、紅外遙測及紅外發(fā)射等設(shè)備。2、OMNIC軟件操作系統(tǒng)：該系統(tǒng)為儀器的操作平臺，用于控制光譜儀采樣、診斷、數(shù)據(jù)分析、普圖處理、顯示輸出等全過程，可供用戶開發(fā)實用程序。目前

35、已購買OMNIC5.2軟件包、多媒體教學(xué)軟件、部分圖譜庫和必要的分析軟件。3、計算機(jī)專用接口：插入計算機(jī)PCI槽，實現(xiàn)光譜儀與計算機(jī)聯(lián)接。光譜儀主要靠計算控制。（三）儀器原理用紅外光照射被檢測物質(zhì)時，不同的分子結(jié)構(gòu)或化學(xué)鍵，會吸收一定波長的紅外光，并將這部分光能轉(zhuǎn)化為分子的轉(zhuǎn)動動能或振動動能，引起化學(xué)鍵能級的躍遷，這是一個量子化過程，通過檢測并記錄紅外光的這一吸收過程，就得到了物質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)的紅外光譜圖。其中包含了被檢測物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)健的信息。光路及儀器的工作原理框圖如圖4-1：紅外光源激光器干涉儀樣品檢測器干涉圖傅立葉變換紅外光譜圖圖4-1 紅外光譜儀光路及儀器的工作原理框圖二、儀器的使

36、用方法（一）使用步驟：1啟動儀器，半小時后方可使用。2打開OMNIC軟件3進(jìn)行采樣設(shè)置：collection experiment setup根據(jù)不同樣品的需要進(jìn)行采樣次數(shù)、分辨率次序（先采本底或先采樣品）等參數(shù)的設(shè)置（對于一般的固體樣品可在缺省狀態(tài)下進(jìn)行）4采集樣品紅外光譜在OMNIC窗口中，選擇采集工具圖標(biāo)（collection），按儀器提示，將樣品放入樣品箱，儀器自動按規(guī)定參數(shù)采集樣品本底紅外光譜或者樣品箱底本底光譜之后，計算機(jī)顯示出所采集的樣品的紅外光譜圖。5光譜的分析處理利用OMNIC程序可對光譜圖進(jìn)行光滑、調(diào)基、轉(zhuǎn)換、微分、差錯、標(biāo)峰、譜圖檢索、儲存等處理。6保存光譜或輸出譜圖報告

37、（二）制樣方法：要得到一張高質(zhì)量的紅外光譜圖，必須根據(jù)樣品的狀態(tài)性質(zhì)選擇適當(dāng)?shù)闹茦臃椒?。根?jù)目前儀器的配置可采用的制樣方法如下：1固體樣品的制備：常見固體樣品包括高聚物、部分有機(jī)化合物、無機(jī)化合物、礦物等。目前可采用的方法主要是壓片法和漿糊法。（1）KBr壓片法KBr為最常用的中紅外（4000400cm-1）的透光材料，適用于大多數(shù)的固體樣品的紅外光譜分析。a模具有兩種模具：Nicolet配用的3mm、7mm模具和抽真空模具b樣品制備首先把分析純的KBr在研缽中充分研細(xì)，直到顆粒粒徑達(dá)2m以下，放入干燥器中備用；按一定比例量取樣品，（一般樣品量為25mg，KBr量為100120mg）放在研缽中

38、充分研磨混合均勻，直到混合物中在明顯的樣品顆粒為止，以上操作應(yīng)在紅外烘干下操作，以防KBr吸水；將研好的粉末用不銹鋼鏟小心移至模膛內(nèi)，刮平，小心放入頂模，放在壓片機(jī)上固定，搖動手柄加壓到10kg/cm2約12mm瀉壓取出；將壓片放到樣品架上，采集其光譜。c應(yīng)用范圍：固體有機(jī)物、粉末高聚物、無機(jī)化合物、礦物d注意事項：KBr的烘干；樣品與KBr的充分混合及干燥；模具的清理及防銹（干燥）（2）漿糊法a工具：研缽及不銹鋼鏟（或刀片）、滴管b介質(zhì)：石蠟油、氟油c制樣方法：將研磨好的樣品放在研缽中，用滴管取適量（12滴）石蠟油或氟油混合后研磨均勻，用不銹鋼鏟取出研磨均勻的樣品，涂在窗片上，放上另一窗片壓

39、緊d應(yīng)用范圍：可用在因KBr吸水而引起光譜歧變的樣品分析e注意事項：石蠟油和氟油均為有機(jī)介質(zhì)，在不同的范圍會產(chǎn)生紅外吸收。其位置如下：石蠟油（長鏈烴）：30002850cm-1（CH）；1468,1379cm-1（CH2，CH3的CH）；720cm-1（CH2）n n4的骨架振動。氟油（全氟烴）：1400500cm-1存在強(qiáng)度不同的CF吸收。因此在進(jìn)行樣品的譜圖解析時應(yīng)扣除介質(zhì)本身光譜的影響。2液體樣品的制備用于液體樣品的取樣工具有可拆卸液體池、石英池及OMNI采樣品。（1）低沸點液體由于樣品沸點低，為防止揮發(fā)應(yīng)選用密封池。用干凈注射器取出樣品，注入液體池上面的輸入孔，當(dāng)輸出孔有液體溢出時，用

40、塞子塞緊，放至樣品架上，移至采樣室即可進(jìn)行測定。（2）高沸點、低粘度的樣品用滴管滴加在可拆卸液體池的兩片窗片之間壓緊自動形成均勻的液膜，則可以進(jìn)行測定。（3）高粘度樣品比如各類油脂，熱解產(chǎn)物等，需用不銹鋼鏟取少量樣品涂于KBr窗片上，刮勻，將窗片放在樣品架上既可測定。（4）水溶性液體不可用鹽窗測定，只能采用石英池法或OMNI采樣品進(jìn)行采樣分析。3氣體樣品的制備本儀器配備了10m氣體池，可用于低濃度氣體、弱吸收性氣體及痕量分析。因多次反射，測定時，背景吸收明顯，要進(jìn)行補償或用差譜法扣除。4復(fù)雜樣品的采樣分析利用OMNI采樣品可以對涂層、橡膠、織物、有機(jī)體、液體等進(jìn)行無損傷檢測。OMNI采樣品為單

41、反射結(jié)構(gòu)，光譜信息較弱。三、儀器的維護(hù)1使用環(huán)境：該儀器為精密型儀器，需在恒溫、防潮、干燥、防震的環(huán)境中保存和使用，由于光學(xué)臺的主要窗片為鹽窗，特別需要長期的干燥條件，否則會對儀器造成損壞。2需要配有凈化穩(wěn)壓電源，儀器可長期運行（利于防潮）。3儀器使用后，必須對儀器及附件徹底清洗（無水酒精、甲醛）。實驗五 用氟離子選擇性電極測定水中微量F-一、目的要求學(xué)習(xí)氟離子選擇性電極測定微量F-的原理和測定方法。二、基本原理氟離子選擇性電極的敏感膜為LaF3單晶膜（摻有微量EuF2，利于導(dǎo)電），電極管內(nèi)放入NaF+NaCl混合溶液作為內(nèi)參比溶液，以Ag-AgCl做內(nèi)參比電極。當(dāng)將氟電極浸入含F(xiàn)-溶液時，在

42、其敏感膜內(nèi)外兩側(cè)產(chǎn)生膜電位M：M：=K-0.059lg F- (25) 以氟電極作指示電極，飽和甘汞電極為參比電極，浸入試液組成工作電極：Hg,Hg2Cl2|（飽和）F-試液|LaF3|NaF,NaCl(均0.1molL-1) |AgCl,Ag工作電池的電動勢E=K-0.059lg F- (25)在測量時加入以HOAc-NaOAc,檸檬酸鈉和大量NaCl配制成的總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖液（TISAB），由于加入了高離子強(qiáng)度的溶液（本試驗所用TISAB離子強(qiáng)度I1.2），可以在測量過程中維持離子強(qiáng)度恒定，因此工作電池電動勢與F濃度的對數(shù)成線性關(guān)系： E=K-0.059lg c F-本試驗采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法

43、測定F-濃度，即配制成不同濃度的F-標(biāo)準(zhǔn)溶液，測定工作電池的電動勢，并在同樣條件下測得試液的E,由E-lg cF-曲線查的未知試液中的F-濃度。組成較為復(fù)雜時，則應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)加入法或Gran作圖法測定。氟電極的適用酸度范圍為pH=56,測定濃度在10016-6molL-1范圍內(nèi)，M與lg cF-呈線性響應(yīng)，電極的檢測下限在10-7 molL-1左右。氟離子選擇性電極是比較成熟的離子選擇性電極之一，其應(yīng)用范圍較為廣泛。本試驗所介紹的測定方法，完全適用于各種不同試驗中氟離子的測定，如人指甲中的F-的測定（指甲需先經(jīng)適當(dāng)?shù)念A(yù)處理），為診斷氟中毒提供科學(xué)依據(jù)；采取適當(dāng)措施，用標(biāo)準(zhǔn)曲線法可直接測定雪和雨水

44、中的痕量F-含量；磷肥廠的廢渣，經(jīng)HCl分解，即可用來快速、簡便的測定其F-含量，用標(biāo)準(zhǔn)加入法不需預(yù)處理即可直接測定尿中的無機(jī)氟與河水中的F-，通過預(yù)處理，則可測定尿和血中的總氟含量；大米、玉米、小麥粒經(jīng)磨碎、干燥、并經(jīng)HClO4浸取后，不加TISAB，即可用標(biāo)準(zhǔn)加入法測定其中的微量氟；本法還可測定兒童食品中的微量氟。三、儀器與試劑儀器1.pHS-2型酸度計或其他類型的酸度計2.氟離子選擇性電極3.飽和甘汞電極4.電磁攪拌器5.容量瓶 1000ml、100 ml6.吸量管 10 ml試劑 molL-1 F-標(biāo)準(zhǔn)溶液準(zhǔn)確稱取于120干燥2h并經(jīng)冷卻的優(yōu)級純NaF 4.20 g于小燒杯中，用水溶解

45、后，轉(zhuǎn)移至1000mL容量瓶中定容配成水溶液，然后轉(zhuǎn)入洗凈、干燥的塑料瓶中。2.總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖液（TISAB） 于1000mL燒杯中加入500mL水和57mL冰乙酸，58gNaCl,12g檸檬酸鈉（Na3C6H5O72H2O），攪拌至溶液。將燒杯置于冷水中，用pH計控制，緩慢滴加6 molL-1NaOH溶液，至溶液的pH=5.05.5，冷卻至室溫，轉(zhuǎn)入1000mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。轉(zhuǎn)入洗凈后干燥的試劑瓶中。3. F-試液 濃度約在10-110-2 molL-1。四、試驗步驟1.按pHS-2型酸度計操作步驟所述調(diào)試儀器，按下“-mV”按鍵。摘去甘汞電極的橡皮帽，并檢查內(nèi)電極是否

46、浸入飽和KCl溶液中，如未浸入，應(yīng)補充飽和KCl溶液。安裝電極。2.準(zhǔn)確吸取0.100 molL-1 F-標(biāo)準(zhǔn)溶液10.00mL，置于100mL容量瓶中，加入TISAB10.0mL，用水稀釋至刻度，搖勻，得pF=2.00溶液。3.吸取pF=2.00溶液溶液中的10.00mL，置于100mL容量瓶中，加入TISAB9.0mL，用水稀釋至刻度，搖勻，得pF=3.00溶液。仿照上述步驟，配制pF=4.00，pF=5.00，pF=6.00溶液。4.將配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液系列由低濃度到高濃度逐個轉(zhuǎn)入塑料小燒杯中，并放入氟電極和飽和甘汞電極及攪拌子，開動攪拌器，調(diào)節(jié)至適度的攪拌速度，攪拌3min，至指針無明顯移

47、動時，讀取個溶液的“-mV”值，注意讀取方法。5.吸取F-試液10.00mL，置于100mL容量瓶中，加入10.0mLTISAB，用水稀釋至刻度，搖勻。按照標(biāo)準(zhǔn)溶液的測定步驟，測定其電位E值。五、數(shù)據(jù)及處理1.實驗數(shù)據(jù)E=_Mv2.以電位E值為縱坐標(biāo)，pF值為橫坐標(biāo)，繪制E- pF標(biāo)準(zhǔn)曲線。3.在標(biāo)準(zhǔn)曲線上找出與E值相應(yīng)的pF值，求得原始試液中F-的含量，以gL-1表示。六、思考題1. 本實驗測定的是F-的活度還是濃度？為什么？2. 測定F-時，加入的TISAB由哪些成分組成？各起什么作用？3. 測定F-時，為什么要控制酸度，pH過高或過低有何影響？4. 測定標(biāo)準(zhǔn)溶液系列時，為什么按從稀到濃的

48、順序進(jìn)行？實驗六 循環(huán)伏安法測定鐵氰化鉀的電極反應(yīng)過程一、實驗?zāi)康?. 學(xué)習(xí)循環(huán)伏安法測定電極反應(yīng)參數(shù)的基本原理及方法。2. 熟悉伏安儀使用技巧。二、實驗原理循環(huán)伏安法（CV）是最重要的電分析化學(xué)研究方法之一。在電化學(xué)、無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、生物化學(xué)的研究領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。由于其儀器簡單、操作方便、圖譜解析直觀，常常是首先進(jìn)行實驗的方法。CV法是將循環(huán)變化的電壓施加于工作電極和參比電極之間，記錄工作電極上得到的電流于施加電壓的關(guān)系曲線。這種方法也常常稱為三角波線性電位掃描方法。圖中表明了施加電壓的變化方式：起掃電位為0.8V，反向起掃電位為0.2V，終點又回掃0.8V，掃描速度可從斜率出來，其值為5

49、0mV/s。虛線表示的是第二次循環(huán)。一臺現(xiàn)代伏安儀具有多種功能，可方便地進(jìn)行第一次或多次循環(huán)，任意變換掃描電壓范圍和掃描速度。當(dāng)工作電極被施加的掃描電壓激發(fā)時，其上將產(chǎn)生響應(yīng)電流。以該電流（縱坐標(biāo)）對電位（橫坐標(biāo)）作圖，稱為循環(huán)伏安圖。典型的循環(huán)伏安如圖所示。該圖是在10mol/LKNO3電介質(zhì)溶液中，610-3mol/LK3Fe(CN)6在Pt工作電極上的反應(yīng)所得到的。從圖17-2可見，起始電位Ei為+0.8V(a點)，電位比較正的是為了避免電極接通后Fe(CN)63-發(fā)生電解。然后沿負(fù)電位（如箭頭所指方向）掃描，當(dāng)電位至Fe(CN)63-可還原時，即析出電位，將產(chǎn)生陰極電流（b點）。其電極

50、反應(yīng)為：Fe(CN)63-+e-Fe(CN)64-隨著電位的變負(fù)，陰極電流迅速增加（bd）,直至電極表面的Fe(CN)63-濃度趨于零，電流在d點達(dá)到最高峰。然后電流迅速衰減（dg），這是因為電極表面附近溶液中的Fe(CN)64-幾乎全部電解轉(zhuǎn)變?yōu)槎谋M，即所謂的貧乏效應(yīng)。當(dāng)電壓掃描至0.15V（f點）處，雖然已經(jīng)轉(zhuǎn)向開始陽極化掃描，但這時的電極電位仍相當(dāng)?shù)呢?fù)，擴(kuò)散至電極表面的Fe(CN)63-仍在不斷還原，故仍呈現(xiàn)陰極電流，而不是陽極電流。當(dāng)電極電位繼續(xù)正向變化至Fe(CN)64-的析出電位時，聚集在電極表面附近的還原產(chǎn)物Fe(CN)64-被氧化，其反應(yīng)為：Fe(CN)64- -e-Fe(C

51、N)63-這時產(chǎn)生陽極電流（ik）。陽極電流隨著掃描電位正移迅速增加，當(dāng)電極表面的Fe(CN)64-濃度趨近于零時，陽極化電流達(dá)到峰值（j）。掃描電位繼續(xù)正移，電極表面附近的Fe(CN)64-耗盡，陽極電流衰減至最小（k點）。當(dāng)電位掃至0.8V時，完成第一次循環(huán)，獲得了循環(huán)伏安圖。簡而言之，在正向掃描（電位變負(fù)）時，F(xiàn)e(CN)63-在電極上還原產(chǎn)生陰極電流，指示電極表面附近其濃度變化的信息。在反向掃描（電位變正）時，產(chǎn)生的Fe(CN)64-重新氧化產(chǎn)生陽極電流，指示它是否存在和變化。因此，CV能迅速提供電活性物質(zhì)電極反應(yīng)過程的可逆性、化學(xué)反應(yīng)過程、電極表面吸附等許多信息。循環(huán)伏安圖中可得的幾

52、個重要參數(shù)是：陽極峰電流（ipa），陰極峰電流（ipc），陽極峰電位（Epa）和陰極峰電位（Epc)。測量確定的方法是：沿基線作切線外推至峰下，從峰頂做垂線至切線，其間高度即為ip。Ep可直接從橫軸與峰頂對應(yīng)處讀取。對可逆氧化還原電對的式量電位E0與Epa 和Epc的關(guān)系可表示為： (1)而兩峰之間的電位差值其為： (2)對于鐵氰化鉀電對，其反應(yīng)為單電子過程，EP是多少？從實驗求出來與理論值比較。對可逆體系的正向峰電流，由Randles-Savcik方程可表示為：ip=2.69105n3/2AD1/21/2c (3)式中，ip為峰電流（A）； n為電子轉(zhuǎn)移數(shù)；A為電極面積（cm2）；D為擴(kuò)散系

53、數(shù)（cm2/s）；v為掃描速度（V/s）；c為濃度（mol/L）。根據(jù)上式，ip與1/2和c都是直線關(guān)系，對研究電極反應(yīng)過程具有重要意義。在可逆電極反應(yīng)過程中有： (4)對一個簡單的電極反應(yīng)過程，(2)式和(4)式是判別電極反應(yīng)是否可逆體系的重要依據(jù)。三、儀器和試劑1.CHI660A伏安儀，三電極系統(tǒng)（工作電極，輔助電極，參比電極）2.鐵氰化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液（5.010-2mol/L）3.氯化鉀溶液 四、實驗步驟 1.鐵氰化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制準(zhǔn)確移取0，0.25，0.50，0.020mol/L的鐵氰化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液分別置于10mL的小燒杯中，加入1.0mol/L的氯化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液1.0mL，再加入蒸餾水稀釋

54、至10mL。3.實驗步驟 (1)打開CHI660A伏安儀和計算機(jī)的電源。屏幕顯示清晰后，再打開CHI660A伏安儀的測量窗口。(2)測量鐵氰化鉀試液：置電極系統(tǒng)于10m小燒杯的鐵氰化鉀試液里。(3)打開CHI660A伏安儀的 “setup”下拉菜單，在Technique項選擇Cyclic Voltammetry方法和Parameters項的參數(shù)選擇，要在指導(dǎo)老師的幫助下進(jìn)行。(4)完成上述各項，再仔細(xì)檢查一遍無誤后，點擊進(jìn)行測量。完成后，命名存儲。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是：每種濃度的試液要測量掃描速度為 25，50，100，200mV/s的伏安曲線，共4種濃度，至少測量16次（鐵氰化鉀試液為0試液除外）。

55、五、結(jié)果處理1.繪制出同一掃描速度下的鐵氰化鉀試液（c）同iPa與iPc的關(guān)系曲線圖。2. 繪制出同一氯化鉀濃度下iPa和iPc與v1/2相應(yīng)的關(guān)系曲線圖。六、思考題1. 鐵氰化鉀濃度與峰電流iP是什么關(guān)系？而峰電流（iP）與掃描速度（v）又是什么關(guān)系？2. 峰電位（EP）與半波電位（E1、2）和半峰電位（EP、2）相互是什么關(guān)系？實驗七 氣相色譜法測定苯、甲苯和乙醇含量一、實驗?zāi)康?掌握填充柱色譜、毛細(xì)管色譜的使用方法。2掌握柱效、分離度與柱效能的關(guān)系。 3掌握氣相色譜中保留值定性與歸一化法定量的分析方。二、實驗原理氣相色譜是一項廣泛、實用、快速的分析技術(shù)，在化工、醫(yī)藥、食品、環(huán)境、衛(wèi)生、商檢、公安等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。為了保證分析結(jié)果的可靠性，職能部門制訂了一些氣相色譜通用方法，如ISO 76091985,GB/T 972288，GB89等。氣相色譜分析，色譜柱的選擇十分重要，在用于氣體及低沸點烴類分析時，氣固色譜中使用硅膠、分子篩等固體吸附劑。氣液色譜中使用液態(tài)的固定相。填充柱中是將選定的固定液涂布于載體上，而在毛細(xì)管柱中則是將固定液直接涂布或通過化學(xué)鍵合于通過處理的毛細(xì)管管壁上。典型的固定液有SE-30，SE-54，OV-101，DNP ，PEG-20M等。本實驗采用PEG-20