儀器分析實(shí)驗(yàn)講義

1、實(shí)驗(yàn)一熒光物質(zhì)稀溶液的激發(fā)、發(fā)射和同步熒光光譜測(cè)定實(shí)驗(yàn)一熒光物質(zhì)稀溶液的激發(fā)、發(fā)射和同步熒光光譜測(cè)定一一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?.學(xué)習(xí)熒光分析法的基本原理和 LS55B 發(fā)光分析儀的操作。2.學(xué)習(xí)同步熒光的操作，了解同步熒光的優(yōu)點(diǎn)。二二.實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理熒光是分子從激發(fā)態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)回到原來(lái)基態(tài)時(shí)發(fā)射的光。利用物質(zhì)被光照射后產(chǎn)生的熒光輻射對(duì)該物質(zhì)進(jìn)行定性分析和定量分析的方法，稱為熒光分析。在一定光源強(qiáng)度下，若保持激發(fā)波長(zhǎng)不變，掃描得到的熒光強(qiáng)度與發(fā)射波長(zhǎng)的關(guān)系曲線，稱為熒光發(fā)射光譜；反之，保持不變，掃描得到的熒光強(qiáng)度與的關(guān)系曲線，則稱為熒光激發(fā)光譜。在一定條件下，熒光強(qiáng)度與物質(zhì)濃度成正比，這是熒

2、光定量分析的基礎(chǔ)。熒光分析的靈敏度不僅與溶液的濃度有關(guān)，而且與紫外光照射強(qiáng)度及所選測(cè)量波長(zhǎng)等因素有關(guān)。苯酚由于其共軛結(jié)構(gòu)，有熒光活性，可以用熒光分析法測(cè)定。它們的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜有互相重疊的現(xiàn)象。對(duì)于復(fù)雜組分，當(dāng)激發(fā)光譜和發(fā)射光譜有互相重疊的現(xiàn)象時(shí)，可以用同步熒光掃描，同步掃描熒光光譜技術(shù)可以簡(jiǎn)化、窄化光譜，提高選擇性。三三.實(shí)驗(yàn)儀器和試劑實(shí)驗(yàn)儀器和試劑1. LS-55 型發(fā)光譜儀;2. 移液槍(德國(guó) BRAND 公司生產(chǎn));3. 50ml容量瓶，25ml 容量瓶 10支;4. 苯酚儲(chǔ)備液：960mg/L5. 去離子水;四四.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.預(yù)掃描(pre-scan)用儲(chǔ)備液配制濃度為

3、10ppm（mol/L）的工作液，設(shè)定儀器參數(shù)，進(jìn)行全波長(zhǎng)預(yù)掃描，并記錄掃描結(jié)果，得出最大激發(fā)和發(fā)射波長(zhǎng)，同時(shí)查看其瑞利散射波長(zhǎng)、以及雙倍頻峰波長(zhǎng)。2激發(fā)光譜、發(fā)射光譜和同步熒光掃描設(shè)定合適的參數(shù)，分別對(duì)苯酚溶液進(jìn)行熒光激發(fā)、發(fā)射和同步熒光光譜掃描。取濃度為 0.010（mol/L）的工作液，掃描發(fā)射光譜，加水稀釋后再在同樣波長(zhǎng)下掃描發(fā)射光譜，觀察熒光猝滅效應(yīng)。發(fā)射光譜參數(shù)：掃描波長(zhǎng)范圍 200750nm；Ex=214nm、270nm，掃描速度=1000 nm/min, Ex-Slit=10nm, Em-slit=5nm,，記住取文件名。激發(fā)光譜參數(shù)：掃描波長(zhǎng)范圍 200-750nm，=300

4、nm、586nm，掃描速度=1000nm/min, Ex-Slit=10nm, Em-slit=5nm,記錄信息。同步熒光光譜：掃描波長(zhǎng)范圍 250-750nm, (-)=30nm、86nm,掃描速度=1000nm/min, Ex-Slit=10nm, Em-slit=5nm,記錄信息。3三維熒光光譜掃描設(shè)定發(fā)射波長(zhǎng)范圍，激發(fā)開(kāi)始波長(zhǎng)，步長(zhǎng)，測(cè)定數(shù)目，開(kāi)始進(jìn)行苯酚三維熒光光譜掃描。五數(shù)據(jù)處理五數(shù)據(jù)處理1用實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)繪制苯酚的激發(fā)、發(fā)射、同步光譜。2對(duì)比不同濃度下的苯酚的最大激發(fā)波長(zhǎng)和最大發(fā)射波長(zhǎng)處的峰高，了解熒光猝滅效應(yīng)。取濃度為 0.01（mol/L）的苯酚溶液，固定激發(fā)光的波長(zhǎng)為 27

5、0nm，狹縫寬度為10.0nm，發(fā)射光的狹縫寬度為 5.0nm，掃描波長(zhǎng)范圍 250750nm，掃速為1000nm/min，掃描熒光強(qiáng)度與發(fā)射光波長(zhǎng)的關(guān)系曲線，所得曲線如下：圖 7將溶液稀釋后再以同樣的條件掃描熒光強(qiáng)度與發(fā)射光波長(zhǎng)的關(guān)系曲線，所得曲線如下：圖 8從圖 7 與圖 8（圖 8 中紅色線是稀釋前的曲線，藍(lán)色線是稀釋后的曲線）上可明顯看出稀釋后的峰的強(qiáng)度大了許多，這是由于在高濃度時(shí)一部分苯酚的發(fā)射光被自身吸收了，發(fā)生了熒光的猝滅，而濃度低時(shí)這種自身吸就大大減少，峰的強(qiáng)度反而變大。所以，熒光分析的濃度不能高。3.用 MATLAB 繪制三維熒光光譜。六討論與思考六討論與思考1對(duì)待測(cè)溶液進(jìn)行

6、預(yù)掃描的有何作用？2觀察激發(fā)光波長(zhǎng)的整數(shù)倍處熒光發(fā)射光譜在有何特點(diǎn)？該波長(zhǎng)是否適合于進(jìn)行定量分析？3同步熒光技術(shù)有哪些優(yōu)點(diǎn)？比較激發(fā)、發(fā)射和同步熒光光譜中的峰值及對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)，比較他們的不同，并解釋原因。4比較紫外分光光度法和熒光分析法的區(qū)別和各自的優(yōu)缺點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)二有機(jī)化合物紅外光譜的測(cè)定實(shí)驗(yàn)二有機(jī)化合物紅外光譜的測(cè)定一一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)紅外吸收光譜的測(cè)定，掌握 Nicolet FT-IR 的使用方法。二二.實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)用 Nicolet FT-IR 測(cè)定有機(jī)物以及高分子的紅外吸收光譜。紅外光譜作為“分子的指紋”廣泛用于分子結(jié)構(gòu)和物質(zhì)化學(xué)組成的研究。根據(jù)分子對(duì)紅外光吸收后得到譜帶頻率

7、的位置、強(qiáng)度、形狀以及吸收譜帶和溫度、聚集狀態(tài)等的關(guān)系便可確定分子的空間構(gòu)型，求出化學(xué)鍵的力常數(shù)、鍵長(zhǎng)和鍵角。從光譜分析的角度看主要是利用特征吸收譜帶的頻率推斷分子中存在某一基團(tuán)或鍵，由特征吸收譜帶頻率的變化推測(cè)臨近的基團(tuán)或鍵，進(jìn)而確定分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)，當(dāng)然也可由特征吸收譜帶強(qiáng)度的改變對(duì)混合物及化合物進(jìn)行定量分析。 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60%Transmittance 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Wavenumbers (cm-1)對(duì)苯二酚的紅外吸收譜圖如上，可以看到在 3500cm-1處有個(gè)大的吸收峰

8、，這是羥基的吸收峰，3000 cm-1左右是 C-H的吸收峰，1500 cm-1是 C=C的吸收峰。三三.實(shí)驗(yàn)儀器和試劑實(shí)驗(yàn)儀器和試劑6. Nicolet FT-IR 傅立葉紅外光譜儀（美國(guó)熱電公司， Thermo）;7. 壓片機(jī)（美國(guó)熱電公司）;8. 多功能反射頭（美國(guó)熱電公司）9. 對(duì)苯二酚10.聚苯乙烯薄膜；11.自備樣品（塑料）;12.KBr 固體四四.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容13.空氣中 CO2的測(cè)定（1）實(shí)驗(yàn)步驟：不放樣品的情況下測(cè)試空氣中的紅外吸收譜圖，在不扣除背景的情況下在 nm 下可以看到 CO2的紅外吸收譜圖，在分辨率為 4cm-1和 1cm-1兩種情況下分別測(cè)試。（2）分析兩種分

9、辨率下的譜圖的異同。觀察 CO2 的紅外吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)。14.維生素 C 的測(cè)定（1）壓片：將少量維生素 C 固體加入到 KBr 粉末中，碾碎并拌勻，用壓片機(jī)壓成薄片。（2）測(cè)試：將壓好的樣品薄片放置在紅外光譜儀中，測(cè)定樣品的紅外吸收光譜，需要扣除背景。（3）譜圖解析：將測(cè)得的譜圖在譜圖庫(kù)中查詢比對(duì)，看看是不是自己測(cè)得的物質(zhì)，并記錄匹配度；分析譜圖，將各種官能團(tuán)指出來(lái)。15.聚苯乙烯薄膜的測(cè)定（1）測(cè)試：將聚苯乙烯薄膜放置在紅外光譜儀中，測(cè)定樣品的紅外吸收光譜，需要扣除背景。（3）譜圖解析：將測(cè)得的譜圖在譜圖庫(kù)中查詢比對(duì)，看看是不是自己測(cè)得的物質(zhì)，并記錄匹配度；分析譜圖，將各種官能團(tuán)指出來(lái)。16

10、.自備樣品（透明塑料薄膜）的測(cè)定（1）紅外吸收譜圖的測(cè)定：測(cè)試：將自備塑料樣品放置在紅外光譜儀中，測(cè)定樣品的紅外吸收光譜，需要扣除背景。譜圖解析：將測(cè)得的譜圖在譜圖庫(kù)中查詢比對(duì)，看看自己測(cè)得的是何種物質(zhì)，并記錄匹配度；分析譜圖，將各種官能團(tuán)指出來(lái)。圖 16 CO2分子的反對(duì)稱伸縮振動(dòng)(分辨率1 和 4 cm-1)2260228023002320234023602380Wavenumbers (cm-1)Single BeamR 枝枝P 枝枝實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三三多元校正分光光度法同時(shí)測(cè)定混合色素多元校正分光光度法同時(shí)測(cè)定混合色素一一.目的目的1. 了解矢量數(shù)據(jù)的獲取方法及其在多組分測(cè)定中的應(yīng)用。2. 了

11、解計(jì)算機(jī)技術(shù)及化學(xué)計(jì)量學(xué)基本方法在波譜解析中的應(yīng)用。二二.原理原理食用合成色素是飲料等食品中的常用添加劑，但合成色素具有一定的毒性，過(guò)量使用有害健康。因此，色素的分析對(duì)食品工業(yè)具有重要意義。由于色素對(duì)可見(jiàn)光有較強(qiáng)吸收，故分光光度法是測(cè)定色素的基本方法。但當(dāng)有多種色素同時(shí)存在時(shí)，通常要借助薄層層析等方法使各組分分離后，才能進(jìn)行定量測(cè)定。這使得測(cè)定步驟十分煩瑣?；瘜W(xué)計(jì)量學(xué)方法為混合色素不經(jīng)分離進(jìn)行準(zhǔn)確地同時(shí)測(cè)定提供了可能。設(shè)有 nc個(gè)組分同時(shí)存在，配制一組已知樣本共 ns個(gè)溶液，其濃度矩陣為Cncns，在 nw個(gè)波長(zhǎng)下測(cè)得吸光度矩陣 Anwns。根據(jù)朗伯比耳定律有：nsncncnwnsnwCKA(

12、1)其中 Knwnc為吸光度矩陣，根據(jù)最小二乘法原理可求出各組分的純物種譜，即K矩陣：1tt)(CCACK(2)式（2）中 t 和-1 分別表示該矩陣的轉(zhuǎn)置和逆。對(duì)于一個(gè)或一組未知樣，同樣在nw個(gè)相同波長(zhǎng)下測(cè)定后，可用最小二乘法根據(jù)下式求出未知物的濃度。未知t1t未知AKK)(KC(3)三三.儀器與試劑儀器與試劑1. 儀器722 分光光度儀、Agilent8453UV-VIS 分光光度儀容量瓶：50ml6個(gè)移液管：5ml4支2. 試劑2.1胭脂紅溶液（120mg/L）：稱取 0.120g 胭脂紅用純水溶解后定容至 1L。2.2 檸檬黃溶液（100mg/L）：配制方法參考 2.1。2.3 日落黃

13、溶液（100mg/L）：配制方法參考 2.1。2.4 HCl（0.1 mol/L）：量取 16.6mL 鹽酸（A.R.）用純水定容至 2000mL。四四.實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)部分1. 混合色素的測(cè)定要求同學(xué)根據(jù)下列提示，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，并測(cè)定三份未知混合樣。1.1 測(cè)定食用色素的吸光度，必須控制 pH 值，建議控制酸度為 CHCl=0.01molL-1(pH=2.0)。1.2 在酸性條件下，三種色素的最大吸收波長(zhǎng)和吸光系數(shù)的參考值如下：胭脂紅日落黃檸檬黃max/nm510480400K/(Lg-1cm-1)2031331.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液建議配制 6 份。每份溶液中各組分的含量應(yīng)線性不相關(guān)，所測(cè)得吸光度

14、值 0.11 為宜。具體步驟為：分別吸三種色素儲(chǔ)備液若干毫升，加入5.0mL 0.10 molL-1的 HCl，定容至 50mL。每次標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸取量填入表1。表 1. 標(biāo)準(zhǔn)溶液的組成(即 C 矩陣)樣品號(hào)123456胭脂紅日落黃檸檬黃2. 模擬實(shí)驗(yàn)：吸收光譜通常用洛侖茲函數(shù)來(lái)模擬，當(dāng)?shù)?j 個(gè)組分存在時(shí)，吸光度的計(jì)算公式如下：jj2ij , 02jjjmax,j , ic )(fb1ckA(4)式中0,j：第 j 組分的最大吸收波長(zhǎng)；i：第 i 個(gè)波長(zhǎng)；kmax,j：波長(zhǎng)為0時(shí)的吸光系數(shù)，即最大吸光系數(shù)；cj：第 j 個(gè)組分的含量(g/L);bj：調(diào)節(jié)峰寬的參數(shù)；b 值越大，峰越窄。當(dāng)三組分

15、同時(shí)存在時(shí)，則有： 31jEjjsum, iAcfA(5)AE為測(cè)量誤差。產(chǎn)生 AE的方法如下：2.1 隨機(jī)誤差法：AE=(0.5-random)DRandom 為 01間的隨機(jī)數(shù)，D 為吸光度的隨機(jī)波動(dòng)范圍，取 D=0.004 較合適。2.2 Monto Carlo 法：)r2cos(Lnr2A21AEr1、r2為 01 間的隨機(jī)數(shù)。該方法獲得的誤差符合正態(tài)分布 N(0,2)，標(biāo)準(zhǔn)差A(yù)取 0.0020.003 較合適。2.3 真實(shí)誤差法：在(2)法的基礎(chǔ)上，考慮到吸光度 A 的標(biāo)準(zhǔn)偏差隨 A 的增大而增大，但透光率的標(biāo)準(zhǔn)差一般為常數(shù)，兩者關(guān)系為A30. 2exp434. 0T434. 0TT

16、A可取T=0.002。根據(jù)以上方法，可獲得標(biāo)準(zhǔn)樣本集和未知樣本集的吸光度矩陣。五五.數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理根據(jù)原理部分提出的數(shù)據(jù)處理方法，用自己擅長(zhǎng)的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編程，求出K矩陣并預(yù)報(bào)未知樣。利用實(shí)驗(yàn)室提供的軟件：multicom.exe ，該程序用 Delphi7.0 編寫(xiě)，在Windows 下運(yùn)行。界面如圖 1。輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù)后，可保存數(shù)據(jù)文件，并進(jìn)行未知樣預(yù)報(bào)、因子分析及交叉驗(yàn)證等運(yùn)算。運(yùn)算結(jié)果應(yīng)在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中給出。圖 1 數(shù)據(jù)處理程序主菜單六六.討論題：討論題：1. 從理論上講，任取三個(gè)波長(zhǎng)測(cè)定后解聯(lián)立方程，也能獲得結(jié)果。問(wèn)：多波長(zhǎng)測(cè)定后并利用多元校正方法求解有什么優(yōu)點(diǎn)？2. 根據(jù)各組分的吸收光

17、譜，找出最大吸收波長(zhǎng)及相應(yīng)的吸光系數(shù)。3. 如果要用本實(shí)驗(yàn)提供的方法，測(cè)定市售欲測(cè)定其中色素的含量，試分析在什么條件下能獲得較可靠的結(jié)果？4. 查出有關(guān)合成色素測(cè)定的參考文獻(xiàn)并列于實(shí)驗(yàn)報(bào)告中。七七.解決實(shí)際問(wèn)題解決實(shí)際問(wèn)題通過(guò)文獻(xiàn)查閱，設(shè)計(jì)一種測(cè)定市售飲料中色素含量的方法并用于美年達(dá)中日落黃的測(cè)定。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)四無(wú)機(jī)鹽晶體及水溶液的拉曼光譜檢測(cè)四無(wú)機(jī)鹽晶體及水溶液的拉曼光譜檢測(cè)一一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解拉曼光譜的基本原理，掌握顯微共焦激光拉曼光譜儀的使用方法。2、測(cè)量一些常規(guī)物質(zhì)和復(fù)雜樣品的拉曼光譜。二二.實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理當(dāng)用波長(zhǎng)比試樣粒徑小得多的頻率為的單色光照射氣體、液體或透明試樣時(shí)，大部

18、分的光會(huì)按原來(lái)的方向透射，而一小部分則按不同的角度散射開(kāi)來(lái)，產(chǎn)生散射光。散射光中除了存在入射光頻率外，還觀察到頻率為的新成分，這種頻率發(fā)生改變的現(xiàn)象就被稱為拉曼效應(yīng)。即為瑞利散射，頻率+稱為拉曼散射的斯托克斯線，頻率為-的稱為反斯托克斯線。通常稱為拉曼頻移，多用散射光波長(zhǎng)的倒數(shù)表示，計(jì)算公式為011式中，和0分別為散射光和入射光的波長(zhǎng)。的單位為 cm-1。由于拉曼譜線的數(shù)目、頻移、強(qiáng)度直接與分子振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)有關(guān)。因此，研究拉曼光譜可以提供物質(zhì)結(jié)構(gòu)的有關(guān)信息。自從激光問(wèn)世以來(lái)，拉曼光譜的研究取得了長(zhǎng)足進(jìn)展，已廣泛應(yīng)用于物理、化學(xué)、生物以及生命科學(xué)等研究領(lǐng)域。圖 1顯微共焦激光拉曼光譜儀結(jié)構(gòu)三三

19、.實(shí)驗(yàn)儀器和試劑實(shí)驗(yàn)儀器和試劑1. 顯微共焦激光拉曼光譜儀 Renishaw inVia（英國(guó)雷尼紹公司）2. 粉碎機(jī)、載玻片、蓋玻片、膠頭滴管3. 測(cè)試樣品常規(guī)物質(zhì)：CCl4，CH2Cl2復(fù)雜樣品：不同淀粉類作物自備樣品：不同材料的小掛件四四.實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟1. 打開(kāi)主機(jī)和計(jì)算機(jī)電源，同時(shí)打開(kāi)激光器后面的總電源開(kāi)關(guān)，將儀器預(yù)熱20分鐘左右。2. 自檢.顯微鏡顯微鏡樣品樣品雙 瑞 利雙 瑞 利濾光片濾光片狹縫狹縫光柵光柵CCD檢測(cè)器檢測(cè)器激光激光擴(kuò)束器擴(kuò)束器靜態(tài)取譜（Static），中心520 Raman Shift cm-1, Advanced - Pinhole 設(shè)為 in。使用硅片，用

20、50 倍物鏡，1 秒曝光時(shí)間，100%激光功率取譜。使用曲線擬合（Curve fit）命令檢查峰位，檢驗(yàn)儀器狀態(tài)。3樣品拉曼光譜的測(cè)定將樣品放置在載玻片上,蓋上蓋玻片，置于顯微鏡的載物臺(tái)上，調(diào)節(jié)顯微鏡載物臺(tái)的高度使得顯微鏡能夠清晰地觀察到樣品表面（上2，下1）。選擇Measurement-New-Spectral acquisition進(jìn)行實(shí)驗(yàn)條件設(shè)置，再將白光照明光路切換到激光照明光路（上1，下2），即選擇激光照射，選擇Measurement-Run運(yùn)行實(shí)驗(yàn)，等待實(shí)驗(yàn)運(yùn)行，直到窗口中出現(xiàn)紅色的光譜曲線，采集光譜結(jié)束，保存掃描結(jié)果。4.分別測(cè)定CCl4、大米、自備物品的拉曼光譜圖。五數(shù)據(jù)處理五

21、數(shù)據(jù)處理用儀器自帶軟件WiRE2.0或Excel繪制拉曼光譜。縱坐標(biāo)是散射強(qiáng)度，可用任何單位表示，橫坐標(biāo)是拉曼位移，通常用相對(duì)于瑞利線的位移表示其數(shù)值，單位為波數(shù)cm-1。1純物質(zhì)的拉曼光譜（1）標(biāo)定所用的單晶硅的Stokes線的拉曼光譜圖：（2）CCl4的拉曼光譜圖Stokes線和Anti-Stokes全掃描的拉曼光譜圖：只有Stokes線的拉曼光譜圖：（3）CH2Cl2的拉曼光譜圖圖2 CH2Cl2的拉曼光譜圖2.不同淀粉類作物的拉曼光譜3.其他物品的拉曼光譜六六.討論與思考：討論與思考：1. 比較紅外光譜與拉曼光譜的異同。2. 一般的拉曼散射有斯托克斯線和反斯托克斯線兩種，為什么實(shí)驗(yàn)中記

22、錄的拉曼光譜常取斯托克斯線？3. 試分析常規(guī)物質(zhì)（CCl4、CH2Cl2）的特征拉曼光譜。4. 拉曼光譜的發(fā)展及應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)五五鐵氰鐵氰化化鉀循環(huán)伏安法鉀循環(huán)伏安法有關(guān)性質(zhì)的測(cè)定有關(guān)性質(zhì)的測(cè)定一一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆昭h(huán)伏安法（CV）基本操作；掌握受擴(kuò)散控制電化學(xué)過(guò)程的判別方法；了解可逆電化學(xué)過(guò)程及條件電極電位的測(cè)定；了解電化學(xué)化學(xué)偶聯(lián)反應(yīng)過(guò)程的循環(huán)伏安特點(diǎn)。并學(xué)會(huì)電化學(xué)工作站儀器的使用。二二.循環(huán)伏安法原理循環(huán)伏安法原理掃描電壓呈等腰三角形。如果前半部掃描(電壓上升部分)為去極化劑在電極上被還原的陰極過(guò)程，則后半部掃描(電壓下降部分)為還原產(chǎn)物重新被氧化的陽(yáng)極過(guò)程。因此一次三角波掃描完成

23、一個(gè)還原過(guò)程和氧化過(guò)程的循環(huán)，故稱為循環(huán)伏安法。循環(huán)伏安法可用于研究化合物電極過(guò)程的機(jī)理、雙電層、吸附現(xiàn)象和電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)成為最有用的電化學(xué)方法之一三三.實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟1. 電極表面拋光2. 驗(yàn)證：亞鐵氰化鉀溶液中進(jìn)行循環(huán)伏安掃描（電位差小于 70mv）3. 電極連接，參數(shù)設(shè)定（起始電位、電位掃描范圍、掃描速度等）4. 測(cè)定：峰電流隨電位掃描速度的變化（處理在一張圖上）5. 反應(yīng)模擬器（Simulation）：模擬實(shí)驗(yàn)(調(diào)節(jié)：模型、傳遞系數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)速率常數(shù) k0等）四四.數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理1. 計(jì)算亞鐵氰化鉀的條件電極電位；2. 作出峰電流掃速 v 1/2 圖，判斷是否是擴(kuò)散控制過(guò)程。實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)

24、六全自動(dòng)電位滴定全自動(dòng)電位滴定法測(cè)定混合酸法測(cè)定混合酸1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康模?）初步了解和掌握自動(dòng)電位滴定儀的原理和操作；（2）掌握多元酸或混合酸分步滴定的有關(guān)規(guī)律；（3）用 NaOH 溶液滴定由 HCl 與 H3PO4組成的混合溶液，分別測(cè)出這兩種酸的濃度。2 實(shí)驗(yàn)儀器和試劑實(shí)驗(yàn)儀器和試劑2.1 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器798MPT（或 702SM）自動(dòng)電位滴定儀，氫離子選擇性復(fù)合電極（滴定儀和電極均由瑞士萬(wàn)通公司生產(chǎn)）。100mL 燒杯，100mL 量筒，10mL（或 5mL）移液管，洗耳球。2.2 實(shí)驗(yàn)試劑實(shí)驗(yàn)試劑0.1000mol/L NaOH 標(biāo)準(zhǔn)溶液（已用基準(zhǔn)鄰苯二甲酸氫鉀標(biāo)定）；由 HC

25、l 與 H3PO4組成的待測(cè)混合溶液。3 實(shí)驗(yàn)原理和步驟實(shí)驗(yàn)原理和步驟3.1 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理由于 HCl 是強(qiáng)酸，H3PO4的 pKa1、pKa2及 pKa3分別為 2.12、7.20 及 12.36，用 NaOH 溶液滴定由 HCl 與 H3PO4組成的混合溶液，滴定曲線有兩個(gè)突躍。第一個(gè)突躍對(duì)應(yīng)的 NaOH 溶液的體積記作 V1，相應(yīng)的滴定產(chǎn)物是 H2O 和 H2PO4-，滴定反應(yīng)是H+ OH-= H2O（1）和H3PO4+ OH-= H2PO4-（2）第二個(gè)突躍對(duì)應(yīng)的 NaOH 溶液的體積記作 V2，相應(yīng)的滴定產(chǎn)物是 HPO42-，滴定反應(yīng)是H2PO4-+ OH-= HPO42-（3）

26、在上述滴定中，V2-V1是滴定 H2PO4-所消耗的 NaOH 溶液的體積（見(jiàn)反應(yīng)（3），也是滴定H3PO4所消耗的 NaOH 溶液的體積（見(jiàn)反應(yīng)（2）；V1-（V2- V1）= 2V1- V2是滴定 HCl 所消耗的NaOH 溶液的體積（見(jiàn)反應(yīng)（1）。因此，利用上述兩個(gè)突躍對(duì)應(yīng)的滴定終點(diǎn) V2和 V1，按以下兩式，可以分別求出混合溶液中 HCl 和 H3PO4的濃度：00. 5)2(NaOH21HClcVVc（4）00. 5)(NaOH12POH43cVVc（5）3.2 實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟：在 100mL 燒杯中，用移液管吸入 5.00mL HCl 和 H3PO4混合溶液，加 50mL

27、 H2O，加入攪拌子，放好電極，用 0.1000mol/L NaOH 標(biāo)準(zhǔn)溶液電位滴定。儀器自動(dòng)記錄滴定曲線和滴定數(shù)據(jù)，并測(cè)出滴定終點(diǎn) V1和 V2。儀器的設(shè)置：選擇 Met（等體積）滴定模式，滴定步長(zhǎng) 0.10mL，平衡時(shí)間 30s，滴定至加入的標(biāo)準(zhǔn)溶液體積為 10.00mL。4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論（1）滴定曲線（附圖）；（2）測(cè)定結(jié)果（附表，見(jiàn)下表）；（3）有關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的討論。表表 1 HCl 和和 H3PO4混合溶液的測(cè)定結(jié)果混合溶液的測(cè)定結(jié)果V1/mLV2/mL混合溶液中 HCl 的濃度/(molL-1)混合溶液中 H3PO4的濃度/(molL-1)5 思考題思考題（1）多元

28、酸（二元酸或三元酸）分步滴定的條件是什么？混合酸（如由 HCl 與 H3PO4組成的混合酸）分步滴定的條件是什么？（2）電位滴定法確定滴定終點(diǎn)有哪些方法？這些方法的依據(jù)是什么？（3）自動(dòng)電位滴定儀確定滴定終點(diǎn)的依據(jù)是什么？（4）本實(shí)驗(yàn)所用的氫離子選擇性復(fù)合電極的構(gòu)造和原理是怎樣的？（5）在本實(shí)驗(yàn)的滴定過(guò)程中，若存在 CO2的干擾，對(duì)測(cè)定結(jié)果有什么影響？實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)七七高效液相色譜高效液相色譜(HPLC)法測(cè)定鄰苯二甲酸酯法測(cè)定鄰苯二甲酸酯一一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)習(xí)高效液相色譜儀的基本操作方法。2、了解高效液相色譜法在藥物分析中的應(yīng)用。二二.實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理高效液相色譜法是以液體作為流動(dòng)相，借助

29、于高壓輸液泵獲得相對(duì)較高流速的液流以提高分離速度、并采用顆粒極細(xì)的高效固定相制成的色譜柱進(jìn)行分離和分析的一種色譜方法。在高效液相色譜中，若采用非極性固定相，如十八烷基鍵合相，極性流動(dòng)相，即構(gòu)成反相色譜分離系統(tǒng)。反之，則稱為正相色譜分離系統(tǒng)。反相色譜系統(tǒng)所使用的流動(dòng)相成本較低，應(yīng)用也更為廣泛。HPLC 分析所用的色譜柱在出廠時(shí)都有關(guān)于其柱效的報(bào)告說(shuō)明，以便購(gòu)買(mǎi)者對(duì)照檢驗(yàn)柱子的效能是否符合標(biāo)準(zhǔn)，也是鑒定該柱使用一段時(shí)間后其效能是否變化的參考標(biāo)準(zhǔn)之一。下面是 Agilent 公司關(guān)于 ZORBAX Eclipse XDB-C8 4.6150mm,5m 型號(hào)柱的柱效能報(bào)告：1測(cè)試條件流動(dòng)相：80%甲醇

30、/20%純水柱壓：79.3 Bar柱流速：1.00ml/min線性流速：0.164cm/sec溫度：室溫（常溫 23）注入體積：5l2柱效測(cè)試報(bào)告附表 1 ZORBAX Eclipse XDB-C8 4.6150mm,5m 型號(hào)柱測(cè)試條件出峰次序樣品組成濃度（g/ml）保留時(shí)間（min）1尿嘧啶51.5172苯酚2001.87634-氯硝基苯252.4814甲苯8503.069附圖 1 混合物質(zhì)分離色譜圖（檢測(cè)波長(zhǎng) 254nm）如果要進(jìn)行柱效檢測(cè)，可按表 1 配制幾種物質(zhì)的混合溶液，在相同條件下進(jìn)行 HPLC 分離檢測(cè)，檢驗(yàn)柱效。三三.儀器與試劑儀器與試劑1、儀器、儀器Agilent 1100

31、高效液相色譜儀，50ul 微量注射器。2、試劑、試劑甲醇（色譜專用），高純水四四.實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟1、色譜條件、色譜條件色譜柱：辛烷基硅烷鍵合硅膠（C8）柱溫：室溫流動(dòng)相：高純水：30，甲醇：70檢測(cè)器：DAD 檢測(cè)器;檢測(cè)波長(zhǎng)：220nm；進(jìn)樣體積：20l 定量環(huán)，實(shí)際注射每次可控制在 50l。2、待測(cè)溶液的配制、待測(cè)溶液的配制3、色譜測(cè)定、色譜測(cè)定(1) 按操作規(guī)程開(kāi)啟電腦，開(kāi)啟脫氣機(jī)、泵、檢測(cè)器等的電源，啟動(dòng) Agilent1100在線工作軟件，設(shè)定操作條件。流量為 1.000ml/min。(2) 待儀器穩(wěn)定后，開(kāi)始進(jìn)樣。將進(jìn)樣閥柄置于“LOAD”位置，用微量注射器吸取混合物溶液 50u

32、l，注入儀器進(jìn)樣口，順時(shí)針?lè)较虬鈩?dòng)進(jìn)樣閥至“INJECT”位置，此時(shí)顯示屏顯示進(jìn)樣標(biāo)志。(3) 記下各組分色譜峰的保留時(shí)間及峰面積。(4) 實(shí)驗(yàn)完畢，清洗系統(tǒng)及色譜柱。依次用乙腈-水（5：95）、乙腈-水（50：50）、純乙腈作流動(dòng)相清洗，每次清洗至基線走穩(wěn)，至少清洗 15min。五五.實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果1.當(dāng)流動(dòng)相的比例為：高純水：30，甲醇：70時(shí)，在 254nm 波長(zhǎng)處得到的色譜圖如下：從圖上可明顯看出第一個(gè)峰是由兩個(gè)峰疊加而成，因?yàn)槟蜞奏の⑷苡诶渌兹苡跓崴?，在配制溶液時(shí)對(duì)其進(jìn)行了加熱，可能在加熱時(shí)溫度太高，尿嘧啶發(fā)生了水解，所以在尿嘧啶出峰處出現(xiàn)了另一個(gè)峰。為了將這兩個(gè)峰分開(kāi)，對(duì)流動(dòng)

33、相的比例進(jìn)行了調(diào)整，如 2與 3所示：2當(dāng)流動(dòng)相的比例為：高純水：40，甲醇：60時(shí)，檢測(cè) 254nm 波長(zhǎng)處的色譜圖。3.當(dāng)流動(dòng)相的比例為：高純水：50，甲醇：50時(shí)，得到在 254nm 波長(zhǎng)處的色譜圖。六六.思考題思考題1. 比較圖 2 和圖 3 可知，在緩沖液作流動(dòng)相的情況下，實(shí)驗(yàn)得出的峰形較好。但為什么實(shí)驗(yàn)室盡量不用緩沖溶液作流動(dòng)相？2. 流動(dòng)相在使用前為什么要用砂芯漏斗過(guò)濾？3. 清洗柱子時(shí)，為什么要如上述所述一步步清洗？4. 如果增大流動(dòng)相中乙腈的比例，有關(guān)組分的保留時(shí)間有何變化？實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)八八氣相色譜氣相色譜-質(zhì)譜（質(zhì)譜（GC-MS）法）法對(duì)對(duì)苯系物苯系物的的分離分離分析分析一一.

34、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康模?）了解氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀的基本構(gòu)造，熟悉工作站軟件的使用；（2）了解運(yùn)用 GC-MS 儀分析簡(jiǎn)單樣品的基本過(guò)程。二二. 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理氣相色譜法是利用不同物質(zhì)在固定相和流動(dòng)相中的分配系數(shù)不同，使不同化合物從色譜柱流出的時(shí)間不同，達(dá)到分離化合物的目的。質(zhì)譜法是利用帶電粒子在磁場(chǎng)或電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，按其質(zhì)荷比（m/z）實(shí)現(xiàn)分離分析，測(cè)定離子質(zhì)量及強(qiáng)度分布。它可以給出化合物的分子量、元素組成、分子式和分子結(jié)構(gòu)信息，具有定性專屬性、靈敏度高、檢測(cè)快速等特點(diǎn)。氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀兼?zhèn)淞松V的高分離能力和質(zhì)譜的強(qiáng)定性能力，可以把氣相色譜理解為質(zhì)譜的進(jìn)樣系統(tǒng)，把質(zhì)譜理解為氣相色譜的檢

35、測(cè)器。氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀的基本構(gòu)成為：信號(hào)處理器進(jìn)樣系統(tǒng)離子源真空系統(tǒng)質(zhì)量分析器檢測(cè)器GC / DI樣品樣品本實(shí)驗(yàn)中待分析樣品為苯系物，各組成物質(zhì)的沸點(diǎn)見(jiàn)表 1.混合樣品經(jīng) GC分離成一個(gè)一個(gè)單一組份，并進(jìn)入離子源，在離子源樣品分子被電離成離子，離子經(jīng)過(guò)質(zhì)量分析器之后即按 m/z 順序排列成譜。經(jīng)檢測(cè)器檢測(cè)后得到質(zhì)譜，計(jì)算機(jī)采集并儲(chǔ)存質(zhì)譜，經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理可得到樣品的色譜圖、質(zhì)譜圖等。表 1 甲醇和苯系物沸點(diǎn)甲醇苯甲苯二甲苯沸點(diǎn)()64.880110.8144三三. 儀器和儀器和試劑：試劑：（1）Agilent 6890-5973N GC-MS 儀（安捷倫科技有限公司）；（2）HP-5 MS 色

36、譜柱；（3）0-5mL 移液器 (Transferpette, 德國(guó) BRAND 公司)；（4）0.45m 的有機(jī)相微孔膜過(guò)濾器；（5）苯、甲苯、二甲苯（分析純），甲醇（色譜純）；（6）容量瓶四四. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟：1）分別用移液器取 1ml 苯、甲苯、二甲苯混合后，用甲醇稀釋 1000 倍后待用；2）用移液器取 2ml稀釋液，使用 0.45m 的有機(jī)相微孔膜過(guò)濾器后，轉(zhuǎn)移至標(biāo)準(zhǔn)樣品瓶中待測(cè)；3）設(shè)定好 GC-MS 操作參數(shù)后，可進(jìn)樣分析：4）設(shè)置樣品信息及數(shù)據(jù)文件保存路徑后，按下“Start run”鍵，待“Pre-run”結(jié)束，系統(tǒng)提示可以進(jìn)樣時(shí)，使用 10l 進(jìn)樣針準(zhǔn)確吸

37、取 1l 樣品溶液（不能有氣泡）。將進(jìn)樣針插入進(jìn)樣口底部，快速推出溶液并迅速拔出進(jìn)樣針，然后按下色譜儀操作面板上的“start”按鈕，分析開(kāi)始。五五. 色譜條件色譜條件進(jìn)樣口溫度：250；質(zhì)譜離子源溫度：230；色質(zhì)傳輸線溫度：250；質(zhì)譜四極桿溫度：150；柱溫：20 C/min5 C/min60 C(2min)100 C120 C(3min) 載氣流速: 1.2mlmin-1；進(jìn)樣量：1l；分流比：10:1。溶劑延遲：1.5分鐘六六. 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理1）對(duì)得到的總離子流色譜圖（TIC），在不同保留時(shí)間處雙擊鼠標(biāo)右鍵得相應(yīng)的質(zhì)譜圖；2） 在質(zhì)譜圖中，雙擊鼠標(biāo)右鍵，得到相應(yīng)的匹配物質(zhì)，根據(jù)匹

38、配度可對(duì)各峰定性；3）列出所有的物質(zhì)，并結(jié)合其他知識(shí)確定各峰所對(duì)應(yīng)的具體物質(zhì)名稱；4）繪制樣品的總離子流色譜圖，給出色譜峰定性結(jié)果（含質(zhì)譜檢索結(jié)果、物質(zhì)名稱、保留時(shí)間）5）SIM 模式下得到的色譜圖。七七. 思考題思考題1GC-MS儀是如何得到總離子流色譜的？除此之外，使用 GC-MSD，我們還能獲得哪幾種色譜圖，它們各有什么特點(diǎn)？2繪制某一保留時(shí)間處苯、甲苯的質(zhì)譜圖，分析它們主要產(chǎn)生了哪些離子峰。查閱質(zhì)譜電離過(guò)程中分子碎裂的機(jī)理，寫(xiě)出苯、甲苯可能的分子碎裂過(guò)程。3解釋：溶劑延遲（Solvent Delay）、分流比。4氣相色譜適用于分析哪些樣品，請(qǐng)舉例說(shuō)明。注意事項(xiàng)2）清洗容量瓶、標(biāo)準(zhǔn)樣品瓶

39、時(shí)不要使用清潔劑；3）如果是一天的第一個(gè)樣，請(qǐng)先把儀器跑一個(gè)空針；4）待測(cè)樣一定要經(jīng)過(guò)微孔過(guò)濾膜過(guò)濾；5）進(jìn)樣時(shí)不能有氣泡；6）進(jìn)樣時(shí)要快，不要使進(jìn)樣針在進(jìn)樣口里停留太久。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)九九火焰原子吸收法火焰原子吸收法測(cè)定自來(lái)水中的測(cè)定自來(lái)水中的鎂鎂一一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握原子吸收分光光度法的基本原理2、了解原子吸收分光光度計(jì)的主要結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)其操作方法。3、學(xué)習(xí)干擾抑制劑的應(yīng)用，及標(biāo)準(zhǔn)曲線的定量方法。二二.實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理原子吸收分光光度法是利用被測(cè)元素的基態(tài)原子對(duì)特征輻射線的吸收程度來(lái)確定試樣中元素含量的一種分析方法。溶液中鎂離子在火焰溫度下變成鎂原子蒸汽，由光源空心陰極鎂燈輻射出鎂的銳線光

40、源經(jīng)過(guò)原子蒸汽時(shí)，波長(zhǎng)為 2852 埃鎂特征共振線被鎂原子蒸氣強(qiáng)烈吸收，其吸收的強(qiáng)度與鎂原子蒸氣濃度的關(guān)系是符合比爾定律的，即吸光度與鎂原子蒸氣的基態(tài)原子數(shù)目成正比。A=log（Ie/Ir）=kNL式中A吸光度L（鎂原子蒸氣寬度）火焰寬度Ie鎂空心陰極燈發(fā)出的光強(qiáng)（2852埃）Ir通過(guò)鎂蒸氣后的光強(qiáng)k吸光系數(shù)N鎂基態(tài)原子數(shù)目在給定的實(shí)驗(yàn)條件下，L是定值，N正比于溶液中鎂離子的濃度 CA=kC利用 A 和 C 的關(guān)系，用已知的不同濃度的鎂離子標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)出不同的吸光度，繪制成標(biāo)準(zhǔn)曲線，再測(cè)自來(lái)水中鎂的吸光度，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上求出自來(lái)水中鎂的含量。三三.儀器和試劑儀器和試劑1、3510型原子吸收分光光度計(jì)一臺(tái)；2、鎂空心陰極燈一只；3、容量瓶：50ml7只，100ml1 只；4、吸量管：1ml，5ml 各 2支；5、塑料杯，50ml8只；6、鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液；稱取