现代环境仪器分析实验
讲义
武汉大学资源与环境科学学院环境科学系编
2007年4月
目录
实验一武汉市主要地表水体中PPCPs的检测
实验二极谱法测定水中重金属离子Cd2+、Zn2+和抗坏血酸（VC）及电极反应速率常数
实验三火焰原子吸收分光光度法测定水中Cu2+含量
实验四紫外光谱实验-吸收光谱的测定及溶剂效应
实验五红外吸收光谱实验：透射谱与反射谱的测定
实验六工作场所空气中铍及其化合物的荧光法测定
实验一武汉市主要地表水体中PPCPs的检测
一、实验目的
本实验针对我国实际应用的药物情况，就PPCPs 中几种主要的类别（如抗生素和环境激素）在武汉部分水体中的浓度情况进行检测。检测的主要对象是我国应用较广泛的几种典型的抗生素和雌激素。通过上述实验内容达到以下教学目的：
1．掌握水样中痕量有机污染物测试的基本流程；
2．学习使用固相萃取和K－D浓缩器；
3．学习GC与LC的基本结构与使用方法；
4．了解GC/MS和LC/MS分析数据的处理方法。
二、实验原理
痕量有机污染物通过固体吸附剂富集，然后被小体积有机溶剂洗脱，体积变化后，使得有机物浓度得到较大提高，然后对洗脱液通过K－D浓缩器减小体积从而进一步提高待测样品中有机污染物的浓度，以满足分析仪器的检测限要求。色谱分离以及质谱检测的原理参考其他教科书。
三、实验材料与仪器设备
1．实验材料
SPE吸附小柱（HLB和C18）、普通滤纸、0.45μm滤膜、H 2SO4、甲醇、乙腈、正己烷、二氯甲烷、三氟乙酸酐(TFA)、吡啶、MSTFA(N-甲基-N-三甲基硅基-
三氟乙酰胺)、超纯水、N2气。
2．仪器设备
固相萃取装置（IST公司）、K－D浓缩器、GC/MS (Thermo Finnigan Trace DSQ)；LC/MS(Agilent 1100 LC/MSD SL)
四、实验步骤
（一）对于抗生素类（大致7种）
1．采样
初步定下采样点的大致位置：东湖、二桥、府河、龙王庙、杨泗、月湖、宗
关、南太子湖、墨水湖、龙阳湖、南湖；在排污口的上下游还可以采样做对比。每个采样点取自水面下深约1米处，各取20升水样。
2．水样处理
将所取水样用H2SO4调节水样PH至3，将上清液通过0.45μm滤膜真空抽滤。利用以苯乙烯-二乙烯苯共聚物为主体的HLB（亲水亲酯固相萃取柱）固相萃取柱。HLB固相萃取柱预先采用3×2ml甲醇、3×2ml超纯水分别进行淋洗处理，将水样倾入并控制流速约为10ml∕min。柱富集完成后，将柱于N2保护下干燥一小时，最后用2ml甲醇淋洗3次，洗脱液收集于10ml具塞离心管中，在室温下用N2吹扫至近干。最后用乙腈-水（60︰40）定容至1ml，待测。
注：HLB柱对我国7种典型的抗生素有较好的富集作用（氧氟沙星、诺氟沙星、罗红霉素、红霉素、磺胺嘧啶、磺胺二甲嘧啶和磺胺甲恶唑等）。
3．LC-MS∕MS分析
色谱条件：色谱柱，ODS-P（4.6mm×250mm,DIKMA），进样量20μL，流动相为乙腈（A）和0.2%甲酸溶液（B），流速0.4ml∕min；梯度淋洗程序，40%A 保持8min,然后在2min内把A线性增加到60%并保持15min,随后在5min内降低A至40%并保持5min。
质谱条件：离子源为ESI源；离子源Ⅰ（GS1）和Ⅱ（GS2）的气体流量分别为20ml∕min和40 ml∕min，各离子源的碰撞气和气帘气流量分别为6 ml∕min和15 ml∕min，气体均为N2；辅助加热器温度450℃；电离电压5500V；检测方式为多反应选择监测（MRM）离子模式。
该法对目标物有高的选择性和较低的检出限（能达到ng/L）。
（二）对于雌激素类
1．采样
在武汉市几个主要污水处理厂获取水样，每个20升。
2．水样处理
采样后立即处理，不能立即处理的样品放于20℃冰箱冷藏保存，并在24h 内进行处理。先用普通滤纸过滤掉较大的悬浮物等，再用0.45μm滤膜真空抽滤。用C20处理过的400mgC-18固相萃取柱过水样,流速为1~2mL／min,过柱后用3mL蒸馏水洗该小柱,后用平稳N2流吹20min,以除去小柱固定相中的水.用甲醇:正己烷:二氯甲烷=0.5:3:3的洗脱液9mL洗脱,收集淋洗液于硅烷化的瓶中.在35℃用微氮气流吹干洗脱液,密封。
3．样品的衍生化处理
在上述干燥的浓缩样品中加入200μL正己烷, 300μL三氟乙酸酐(TFA),密封后并置于90℃烘箱中加热40min.冷却至室温后,用平稳氮气流吹干溶剂,用三氯甲烷将瓶中的样品溶液转移(转移3次)至塑料瓶中.用氮气将样品浓缩至0.1mL,密封待分析；或在浓缩样品中加入50μL吡啶和100μL的MSTFA(N-甲基-N-三甲基硅基-三氟乙酰胺),密闭放置50min,然后加入100μL正己烷,在100℃加热100min,冷却后进行色谱分析。
4．GC-MS分析
色谱分析程序为:初始温度80℃,保持2min,以10℃/min的速度升温至250℃,保持15min,再以1℃/min的速度升至260℃,保持20min。衍生化样品的色谱分析采用不分流进样方式,TFA 酰化样品用针尖浓缩法定量注入20μL,硅烷化样品进样
2μL。样品中目标组分的确定采用与标样对照和GC-MS法定性。质谱条件：电离源:电子轰击源(EI)70ev，接口及离子源250℃，离子化电流300μA，检测方式：全扫描模式，扫描范围40-450amu。
五、实验数据处理
1．定性分析
利用获得的MS结果，参考有关文献，通过典型的定性碎片峰和分子离子峰，确定水样中存在那些PPCPs；
2．定量分析
在标准品齐备的条件下，通过外标法定量，绘制标准曲线，计算PPCPs的浓度；在标准样品缺少情况下，采用简单的归一化法处理实验数据。
六、实验结果讨论
1．参考提供的背景资料，结合实验结果，谈谈武汉市主要地表水体中PPCPs污染物的来源与存在情况；
2．比较GC与LC在有机污染物分析上的特点。
3．举例说明其它有机污染物测试样品预处理的方法。
七、背景资料
PPCPs（Pharmaceuticals and Personal Care Products）即药物和个人保健品的总称，它包括处方药和非处方药、诊疗剂、香料、化妆品以及其它许多拥有很高生化活性的化合物；种类繁多，应用广泛，除了人体外用或摄取，还用于宠物及其它家养动物（如饲料添加剂）。这一类化学物质带来的巨大利益毋庸置疑，但是它们进入环境的后果却很少被人们了解和关注。在美国及一些发达国家，政府对于消费者向药店、制造厂及有害废弃物处理点返还这一类过期的或多余的药物及保健品的行为，还没有制定全国性的规范。
污水处理厂（sewage treatment works,即STWs）并没有专门的措施去除PPCPs。STWs 处理的重点一贯是一小部分的标准污染物，而在处理的过程当中许多无规则的污染物碰巧也被去除了。尽管如此，经过处理后的排水仍然含有一系列复杂的化合物，PPCPs便是一个大类。
生活中，个人保健品比药品更大量的被消费。这些药物因其疗效面向不同的生化受体而具有明显的生物活性。目前有两类药物的影响受到更多的关注。一种是抗生素，由于人们的滥用和误用而相对提高了病原体的耐药性及抗药性，这是最近关注的焦点；另一种便是性激素，包括天然的、内原的，尤其是那些用于生育控制的雌激素以及人造的类似物，例如雌二醇类污染物。甾族化合物尤其是性激素有扰动或调节荷尔蒙（或内分泌）系统的能力。此外，
某些其它的PPCPs以及多种人造化合物均具有内分泌活性。总之，这些内分泌干扰物给水生环境造成的影响是在ppt浓度水平使雄性鱼雌性化以及改变两性的行为。由于荷尔蒙系统对绝大多数生物的生长、功能和繁殖具有重要意义，因此这些化合物对水环境还会有许多其它的一些影响。
抗生素的抗药性及荷尔蒙效应仅仅是众多负面影响中的两个。其它的类似于神经系统方面的影响因其太微妙而尚未引起我们的广泛关注，但是这种影响日积月累总有一天会形成重大的外在效应。
因为人类使用的PPCPs通过污水处理厂不断排入环境，要考虑生物体同时暴露于多种生物活性物质，对其进行风险评价很有必要。目前环境中的PPCPs对野生动物的影响尚不清楚，它们的代谢途径和潜在的受体与人类不同。单个药物在环境中的累积很低，但其联合作用不可忽视。这些药物化合物在水生生物体内可能得到富集，从而产生明显的变化。有必要扩展研究污染物的范围，从传统的污染物到生物活性化学物质。需要将我们对环境内分泌干扰物研究的一部分注意力从传统的污染物转到PPCPs。
与传统污染物相比，PPCPs的环境效应所知甚少。随着近来对该种污染物认识水平的提高，水体中出现PPCPs已经不是新的环境问题了。只要PPCPs应用于商业流通，便会一直存在于环境中。
由于PPCPs较高的极性，它们在水体中的分布及状态与原始结构和性质有关，而且这些分布的水体不仅包括地表水，还包括地下水。环境中的非研究有机体将无意暴露于这类毒害的风险之中，特别是接近PPCPs排放口的那些水生生物。而人类则由于饮水得到更深度的去污处理受到的风险相对较小。更进一步说，水体中千千万万的水生生物世世代代都持续地暴露在这种风险当中，而人体则是通过长期却间断的含有超低浓度PPCPs的饮用水进行暴露。这些风险很难估计，主要因为环境中可测得的浓度非常低，数量级小到ppb。此外，人们对于生物体暴露后的可能效应也不太了解。PPCPs在饮水中出现的几率更小，浓度更是低至ppt。
虽然PPCPs的浓度很低，但它们却因不断被引入水体而在环境中长久存在。由于其降解的同时可以持续地获得排放的新鲜污水的补给，所以即使PPCPs的半衰期很短，也能在环境中建立平衡，达到一个“假稳态”。
2002年涌现出了大批针对环境中PPCPs各个层面的研究论文。美国环境保护机构也开辟了一个致力于该主题的网站。尽管环境中的PPCPs得到了各个领域科学家们的关注，但是随着研究的深入，越来越多的问题将会产生，前方仍然存在着更大的未知领域。目前国内外对来自环境样品里的某些典型PPCPs残留建立了一些样品前处理方法及相关的检测技术。这里列举部分如下：
实 极谱法测定水中重金属离子Cd 2+、Zn 2+
和抗坏血酸（V C ）及电极反应速率常数
一、方法原理
阳极溶出伏安法也称反向极谱法。其测定分为两个基本过程，即在一定的电压条件下先将被测金属离子电解一定时间，使其富集在一悬汞电极上，然后将电压从负往正方向扫描，使还原的金属从电极上氧化溶出，并记录其氧化波，根据溶出峰电位确定被测物质成分，根据氧化波的高度确定被测物质的含量。阴极富集与阳极溶出的全过程可表示为：
Me n++ne -（+Hg ） Me （Hg ）
溶出是富集的逆过程，但富集是缓慢的积累，溶出则是快速的释放，因而作为信号的法拉第电流大为增加，从而提高了测定的灵敏度。方法检出限可达μg/L 。
极谱法测定水中抗坏血酸（C 6H 8O 6）则是基于抗坏血酸在电极上被氧化为脱氢抗坏血酸：
C 6H 8O 6
6H 6O 6＋2e -＋2H +
循环伏安法是在电极上施加线性扫描电压，当到达某设定的终止电压后，再反向回扫至某设定的起始电压，若溶液中存在氧化态O ，电极上将发生还原反应： O ＋ne → R
反向回扫时，电极上生成的还原态R 将发生氧化反应：
R → O ＋ne
峰电流可表示为：
c v t m D Kn i 21
32
32
21
23
p = 其峰电流与被测物质浓度c 、扫描速度v 等因素有关。
从循环伏安图可确定被测物质的氧化峰峰电流i p,a 和还原峰电流i p,c ，氧化峰峰电位E p,a 值和还原峰峰电位E p,c 值。
对于可逆体系，氧化峰峰电流与还原峰峰电流比：
1p,c
p,a ≈i i
氧化峰峰电位与还原峰峰电位差：
)
V (058.0c p,a p,n
E E E ≈
-=?
其条件电位E f ：
2
c
p,a p,f E E E +=
由此可判断电极反应的可逆性。
对于可逆过程（如Cd 2+），非均相电荷传递速度很快，在相界面上达到动力学平衡（k s > 10-1cm s -1）。电极表面上的测量值-电流由最慢步骤的传质控制（扩散控制）。该条件下的△E p 为59mV/n 。
对于准可逆过程（如Zn 2+）（10-1> k s >10-5cm s -1），除传质外，电流还与电荷传递有关，基本满足能斯特方程条件。电位扫描速度较高时，峰电位的差值大于59mV/n 。改变扫描速度，电极反应受电荷传递和扩散控制。
对于不可逆过程（如抗坏血酸），电极上电荷传递速度极低（k s <10-5cms -1）。与电位有关，仅可测量阴极或阳极电荷传递反应的速率。该条件下不适用能斯特方程。
二、仪器与试剂
1. 797-VA 型极谱仪；
2. 悬汞电极（工作电极）；Ag-AgCl 电极（参比电极）；铂电极（辅助电极）；
3. 乙酸盐溶液（1.5mol/LKCl+0.5mol/L 乙酸钠）、镉标准溶液(1g/L)、锌标准溶液(1g/L)；
4. 乙酸缓冲溶液(0.1mol/L 乙酸＋0.1mol/L 乙酸钠)、抗坏血酸标准溶液(1g/L ，现配现用)二次水；5．硝酸钾溶液(0.1mol/L 、镉标准溶液（1g/L ）、锌标准溶液（1g/L ）、抗坏血酸溶液（1g/L ）、乙酸盐溶液（1.5mol/LKCl+0.5mol/L 乙酸纳）；6. 二次水
三、实验步骤
1．镉、锌离子的定量测定
按照附录的方法依次打开测量仪器与软件，然后往测量杯中加入10mL 待测液和1mL KCl-醋酸钠溶液，按如下参数设置分别测量镉、锌和空白溶液的溶出
伏安曲线，在与上述相同条件下，于烧杯中分别加入一定量的镉、锌标准溶液，记录溶出伏安图。
镉、锌测定的仪器参数设置
2．抗坏血酸的定量测定
按照附录的方法依次打开测量仪器与软件，然后往测量杯中加入20mL乙酸缓冲溶液和1mL待测液，按如下参数分别测量抗坏血酸和空白溶液的溶出伏安曲线，在与上述相同条件下，于烧杯中分别加入一定量的抗坏血酸标准溶液，记录溶出伏安图。
抗坏血酸测定的仪器参数设置
3．镉、锌和抗坏血酸的循环伏安法测定
按照附录的方法依次打开测量仪器与软件，然后往测量杯中分别加入：（1）20mlKNO3和200μL Cd2+标准溶液；（2）20ml乙酸和200μL Zn2+标准溶液；（3）
20mlKNO 3和200μL 抗坏血酸溶液，按如下参数分别记录镉、锌和抗坏血酸溶液的循环伏安曲线，并比较三者之间的循环伏安图的区别。
镉、锌和抗坏血酸循环伏安测定的参数设置
记录含20ml KNO 3和200μL Zn 2+标准的电解质溶液的循环伏安图。实验条件如上图。电位扫描范围10～100mV/s ，间隔：10mV/s 。测定正反应和负反应的峰电位。
四、数据处理 1．溶出伏安法
测量峰高的方法，以锌峰为例，第一个峰沿峰前脚基线及波峰斜坡各作一条切线，通过两条切线的交点作一条与横轴平行的直线，量取峰顶至平行线的垂直高度即为峰高（以mm 或格计）。以后的几个峰为峰顶到峰前脚的垂直高度。
计算公式：当加入标准溶液的体积≤水样体积的1%而可忽略时：
)
(h H V V c h c s s x -?=
当加入标准溶液的体积较大而不可忽略时：
)
)(Vh V V V V c h c s s
s x -+?=
式中：h －水样测得峰高（mm 或格计）；
H －水样中加入标准溶液后测得的总溶出峰（mm 或格计）； c s －加入标准溶液的浓度（mg/L ）； V s －加入标准溶液的体积（ml ）； V －测试时所取水样的体积（ml ）。 2．循环伏安法
计算公式：
2
1
ox 2
1
)()(D nFs RT k r s πγψα
=
21
r
e d
ox )(
D D =γ
式中：α－电荷转移系数；
k s －反应速率常数（cm/s ）； D ox －氧化态扩散系数（cm 2/s ）； D red －还原态扩散系数（cm 2/s ）； n － 转移的电子数； s r －电位扫描速度(V/s)； F －法拉第常数； R －气体常数； T －绝对温度（K ）。
从下表的Ψ函数对n △E p 作图可知，可通过实验所得的峰电位差值求得Ψ值。Ψ=0.3~0.8时，计算Ks 。Ψ＝0.5，所得的Ks 值最佳。
利用实验测得的n△E p，可以由上表确定某电位扫描速率的Ψ，即可计算电极反应速率常数k s值，并判断电极反应可逆性。
五、问题与思考
1．溶出伏安法为什么有较高的灵敏度？
2．实验中为何要对实验条件严格保持一致？
3．极谱法能够测定哪些有机化合物？
4．极谱法测定水中抗坏血酸时，为何采用乙酸缓冲液？
5．如何通过循环伏安图求出可逆体系的转移电子数？
6．可逆体系、准可逆体系与不可逆体系的循环伏安图有何区别？是什么原因导致其差异。
7．利用实验测得的n△E p，确定某电位扫描速度的Ψ，并利用该值计算电极反应速率常数（α=0.25，D Zn2+=7.2×10-6cm2/s，D Zn(Hg) =1.57×10-5cm2/s）。
附录V A Computrace 797 伏安极谱仪使用方法
1．依次打开电脑显示器电源开关、主机电源开关；
2．双击工作站图标，打开工作软件、打开极谱仪电源开关；
3．双击control图标，打开控制界面；
4．打开氮气阀，调节流量至0.1mPa；
5．选择电极类型（悬汞或滴汞等），点击new drop生成新鲜汞滴，通氮气搅拌除氧。
6．选择测量方法、设置参数windows→Monitor→start开始测量；测量结束后处理数据、保存结果数据；
7．清洗电极→回收废汞→加水浸没毛细管下端，并悬一滴汞；
8．关氮气阀和调节阀→关极谱仪电源→关闭工作站软件→电脑关机→关闭电源开关。
实验三火焰原子吸收分光光度法测定水中Cu2+含量
一、目的要求：
1、熟悉原子吸收仪的构造原理及操作方法。
2、掌握原子吸收光谱法检测Cu 2+的分析技术。
二、原子吸收光谱法基本原理和特点及方法概述：
原子吸收光谱法(Atomic Absorption Spectroscopy ) 又称为原子吸收分光光度法，通常简称原子吸收法（AAS），其基本原理为：从空心阴极灯或光源中发射出一束特定波长的入射光，在原子化器中待测元素的基态原子蒸汽对其产生吸收，未被吸收的部分透射过去。通过测定吸收特定波长的光量大小，来求出待测元素的含量。待测元素对特定波长的吸收(吸光度)与待测元素的含量之间的关系符合郎伯-比耳定律。待测元素的含量可用工作曲线法或标准加入法求出。该法具有灵敏度及精确度高；选择性好；速度快；可测元素多等特点。
仪器参数的选择和实验条件直接影响着测定的灵敏度，精密度，并和干扰消除等有关。使用前应熟悉原子吸收分光光度计使用说明和仪器性能。对燃气流量，灯流量，燃烧器高度，光谱宽度等都应预先进行实验，确定出相对应的条件。
三、仪器与试剂：
1、原子吸收分光光度计
2、容量瓶：100mL3个，25mL 5个
3、烧杯：25 mL 2个。
4、移液管：5mL，10mL各1支。
5、Cu2+标准溶液：用硫酸铜配成1.0mg/mL标准液（贮备液）
6、Cu2+标准使用液：用移液管吸取标准贮备液2.5mL于100mL容量瓶
中，用去离子水稀释至标线，摇匀，此溶液每毫升含Cu2+25 g。
7、
四、试验内容：
1.按原子吸收分光光度计使用说明，熟悉使用方法
具体步骤如下:
i.首先打开计算机；将钙灯装入原子吸收仪，灯座号码应与插孔所标识号码对
应；
ii.打开原子吸收仪电源开关，再打开空气压缩机（0.22-0.24间）；
iii.打开通风柜电源开关；
iv.点开计算机上原子吸收工作软件（名称w—2.1）,设置操作参数，吸收波长寻峰；
v.打开乙炔瓶，先开钢瓶上阀门（逆时针扭一圈即可），再开微调（顺时针打到
0.7）；
vi.点火；
vii.测样；
viii.测量结束后，先关钢瓶上阀门，再关工作软件，最后关机，各电源开关。2. 选择仪器参数
配制3.0ppm铜标准溶液，在确定的吸收波长选择最佳条件（改变参数）：燃气流量，灯流量，高度，光谱宽度，以吸光度最高为最佳条件。
3. 绘制工作曲线
吸取铜使用液1.0；2.0；3.0；4.0；5.0mL分别置于5个25mL容量瓶中，用去离子水稀释至标线，摇匀，配成铜浓度为1.0，2.0，3.0，4.0，5.0ppm的标准系列。在最佳条件下测定吸光值，绘制工作曲线。
4. 水样测定
将水样与标准溶液相同的条件下进行测定，测其吸光值，从工作曲线上查出水样中铜的浓度，报出结果。
五、试验记录：
六、数据处理与讨论：
根据测量数据确定仪器参数，用标准溶液绘制工作曲线，通过工作曲线得出样品中Cu2+的含量。
七．注意事项：
（1）原子吸收分光光度计系精密贵重仪器，在未熟悉仪器的性能及操作方法之前，不得随意拨动主机记录器的各个开关和旋钮。
（2）仪器在开机时必须严格按照“四”所述的操作方法进行。
（3）本实验使用易燃气体乙炔，故在实验室严禁烟火，以免发生事故。
（4）点燃火焰时，必须先开空气，后开乙炔，熄灭火焰时，则应先关乙炔，后关空气，防止回火，爆炸事故的发生。
（5）样品测试结束后依次水洗，稀硝酸洗，再水洗。
（6）由于喷雾口孔径小，溶液必须事先过滤除去颗粒物，否则容易引起堵塞。
八、思考题：
如何判断测试方法的可靠性，样品测试结果的准确性？请自己设计并进行实验。
实验四紫外光谱实验-吸收光谱的测定及溶剂效应一．实验目的
1.学习紫外光谱的产生，掌握扫描式分光光度计的基本操作与使用。
2.了解不同的助色团对苯的紫外吸收光谱的影响。
3.学习溶剂极性和pH值对化合物的最大吸收波长的影响。
4.学习分光光度计波长精度的校正方法
二．实验原理
紫外-可见吸收光谱源于分子中电子能级的变化，化合物的紫外-可见光谱是分子中电子在各能级间跃迁的内在规律的特征体现。利用紫外-可见光谱可以对许多化合物进行定性定量分析。
芳香族化合物的紫外光谱具有由π→π*跃迁产生的3个特征吸收带，E1，E2和B带，当苯环上带有取代基时，取代基强烈影响苯的3个特征吸收带。此外化合物的最大吸收波长还收到溶剂的极性和pH值的影响。
三．仪器与试剂
1．日本岛津UV─1601PC分光光度计，配电脑和打印机
2．1cm石英比色皿
3．试剂:苯、甲苯、苯胺、无水乙醇、环己烷、盐酸、氢氧化钠
四．实验步骤
1.苯及其一取代物的吸收光谱的测绘
分别配制苯、甲苯、苯胺的乙醇溶液，将它们依次装入石英吸收池中，以乙醇为参比，从220~320 nm进行波长扫描，获得吸收光谱。观察各吸收光谱的图形，找出最大吸收波长λmax，并计算各取代基使苯的λmax红移了多少？
2.溶剂极性对吸收峰吸收强度和形状的影响
分别配制苯胺的水和环己烷溶液，相对各自的溶剂，从220~350 nm进行波长扫描比较苯胺在环己烷、乙醇、水中的吸收光谱，并进行讨论。
3.溶液的酸碱性对苯胺吸收光谱的影响
取二只10mL的比色管，各加入1.0 mL苯胺的储备液，分别用0.1 mol·L－1HCl、0.1 mol·L－1NaOH溶液稀释至刻度，摇匀，以水为参比，从220~350 nm
进行波长扫描，获得吸收光谱。比较它们的最大吸收波长及吸收峰形状，并解释。
4.分光光度计的波长精度校正
利用氘灯在486.0、656.1nm处的两条特征谱线对分光光度计进行波长校正。
五．注意事项
更换样品时，用相应溶剂洗涤比色皿，并用滤纸将比色皿外壁擦干。样品加入量为比色皿容积的2/3即可。
六．思考题
1.利用紫外-可见吸收光谱法测定时样品溶液制备需要注意哪些事项？
1、废水中悬浮固体的测定原理？ 悬浮固体系指剩留在滤料上并于103—105℃烘至恒重的固体。测定的方法是将水样通过滤料后，烘干固体残留物及滤料，将所称重量减去滤料重量，即为悬浮固体（总不可滤残渣）。 2、悬浮固体的测定过程中废水粘度高时如何处理？ 废水粘度高时，可加2—4倍蒸馏水稀释，振荡均匀，待沉淀物下降后再过滤。 3、碘量法测定水中溶解氧的原理？ 在水样中加入硫酸锰和碱性碘化钾，水中的溶解氧将二价锰氧化成四价锰，并生成氢氧化物沉淀。加酸后，沉淀溶解，四价锰又可氧化碘离子而释放出与溶解氧量相当的游离碘。以淀粉为指示剂，用硫代硫酸钠标准溶液滴定释放出的碘，可计算出溶解氧含量.反应式如下： MnSO 4+2NaOH=Na 2 SO 4 +Mn(OH) 2 ↓ 2Mn(OH) 2+O 2 =2MnO(OH) 2 ↓（棕色沉淀） MnO(OH) 2+2H 2 SO 4 =Mn(SO 4 ) 2 +3H 2 O Mn(SO 4) 2 +2KI=MnSO 4 +K 2 SO 4 +I 2 2Na 2S 2 O 3 +I 2 =Na 2 S 4 O 6 +2NaI 4、碘量法测定溶解氧适合哪类水样？ 此法适用于含少量还原性物质及硝酸氮<0.1mg/L、铁不大于1mg/L，较为清洁的水样。 5、硫代硫酸钠溶液如何标定？ 标定方法如下： 于250mL碘量瓶中，?加入100mL水和1gKI，??加入10.00mL 0.02500mol/L 重铬酸钾(1/6K2Cr2O7)标准溶液、5mL(1+5)硫酸溶液，密塞，摇匀。?于暗处静置5分钟后，用待标定的硫代硫酸钠溶液滴定至溶液呈淡黄色，加入1mL淀粉溶液，继续滴定至蓝色刚好褪去为止，记录用量。 C= V 02500 .0 00 . 10 式中：C—硫代硫酸钠溶液的浓度(mol/L)。 V—滴定时消耗硫代硫酸钠溶液的体积(mL)。 6、重铬酸钾法测定化学需氧量的原理？ 在强酸性溶液中，准确加入过量的重铬酸钾标准溶液，加热回流，将水样中还原性物质（主要是有机物）氧化，过量的重铬酸钾以试亚铁灵作指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液回滴，根据所消耗的重铬酸钾标准溶液量计算水样化学需氧量。 7、对于化学需氧量高的废水样如何处理？ 对于化学需氧量高的废水样，可先取操作所需体积1/10的废水样和试剂于15×150mm硬质玻璃试管中，摇匀，加热后观察是否成绿色。如溶液显绿色，再适当减少废水取样量，直至溶液不变绿色为止，从而确定废水样分析时应取用的体积。 8、水中六价铬的测定原理？ 在酸性溶液中，六价铬遇二苯碳酰二肼反应，生成紫红色化合物，其最大吸收波长为540nm，摩尔吸光系数为4×104。 本方法适用于地面水和工业废水中六价铬的测定。
《仪器分析》实验讲义 中国矿业大学环境与测绘学院环境科学系 2010年9月
前言 仪器分析实验课是化学类各专业本科生的基础课之一，也是非化学类各专业本科生的选修课之一。仪器分析实验课教学应该使学生尽量涉及较新和较多的仪器分析方法、尽量有效地利用每个实验单元的时间和尽量做一些设计性实验。教学过程中不仅要巩固和提高学生仪器分析方法的理论知识水平和实验操作技能，而且要着重培养学生分析问题和解决问题的能力。通过仪器分析实验课的教学，应基本达到： (1)巩固和加深对各类常用仪器分析方法基本原理的理解 (2)了解各类常用仪器的基本结构、测试原理与重要部件的功能 (3)学会各类常用仪器使用方法和定性、定量测试方法 (4)掌握与各类常用仪器分析方法相关联的实验操作技术 (5)了解各类常用仪器分析方法的分析对象、应用与检测范围 (6)培养对实验中所产生的各种误差的分析与判断能力 (7)掌握实验数据的正确处理方法与各类图谱的解析方法。
实验一水中氟化物的测定（氟离子选择电极法） 一、实验目的 （1）掌握电位法的基本原理。 （2）学会使用离子选择电极的测量方法和数据处理方法 一、原理 将氟离子选择电极和参比电极（如甘汞电极）浸入预测含氟溶液，构成原电池。该原电池的电动势与氟离子活度的对数呈线形关系，故通过测量电极与已知氟离子浓度溶液组成的原电池电动势和电极与待测氟离子浓度溶液组成的原电池电动势，即可计算出待测水样中氟离子浓度。常用定量方法是标准曲线法和标准加入法。 对于污染严重的生活污水和工业废水，以及含氟硼酸盐的水样均要进行预蒸馏。 三、仪器 1. 氟离子选择性电极。 2. 饱和甘汞电极或银—氯化银电极。 3. 离子活度计或pH计，精确到0.1mV。 4. 磁力搅拌器、聚乙烯或聚四氟乙烯包裹的搅拌子。 5. 聚乙烯杯：100 mL，150 mL。 6. 其他通常用的实验室设备。 四、试剂 所用水为去离子水或无氟蒸馏水。 1. 氟化物标准储备液：称取0.2210g标准氟化钠（NaF）（预先于105—110℃烘干2h，或者于500—650℃烘干约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。此溶液每毫升含氟离子100μg。 2. 氟化物标准溶液：用无分度吸管吸取氯化钠标准储备液10.00mL，注入1000mL容量瓶中，稀释至标线，摇匀。此溶液每毫升含氟离子10μg。 3. 乙酸钠溶液：称取15g乙酸钠（CH3COONa）溶于水，并稀释至100mL。 4. 总离子强度调节缓冲溶液（TISAB）：称取58.8g二水合柠檬酸钠和85g硝酸
实验一材料在轴向拉伸、压缩和扭转时的力学性能 预习要求: 1、预习教材中有关材料在拉伸、压缩、扭转时力学性能的内容; 2、预习本实验内容及微控电子万能试验机的原理和使用方法; 一、实验目的 1、观察低碳钢在拉伸时的各种现象, 并测定低碳钢在拉伸时的屈 服极限 s σ, 强度极限bσ, 延伸率δ和断面收缩率; 2、观察铸铁在轴向拉伸时的各种现象; 3、观察低碳钢和铸铁在轴向压缩过程中的各种现象; 4、观察低碳钢和铸铁在扭转时的各种现象; 5、掌握微控电子万能试验机的操作方法。 二、实验设备与仪器 1、微控电子万能试验机; 2、扭转试验机; 3、50T微控电液伺服万能试验机; 4、游标卡尺。 三、试件 试验表明, 试件的尺寸和形状对试验结果有影响。为了便于比较各种材料的机械性能, 国家标准中对试件的尺寸和形状有统一规定。根据国家标准( GB6397—86) , 将金属拉伸比例试件的尺寸列表如下: 试件标距长度 L0 横截面积 A0 圆试件直径 d0 表示延伸 率的符号
比例/长短 03.11A 或10d 0 任 意 任 意 δ10 065.5A 或5d 0 任 意 任 意 δ 5 本实验的拉伸试件采用国家标准中规定的长比例试件( 图一) , 试验段直径d 0=10mm , 标距l 0=100mm.。 本实验的压缩试件采用国家标准( GB7314-87) 中规定的圆柱形试件h /d 0=2, d 0=15mm, h =30mm (图二)。 本实验的扭转试件按国家标准( GB6397-86) 制做。 四、 实验原理和方法 ( 一) 低碳钢的拉伸试验 实验时, 首先将试件安装在试验机的上、 下夹头内, 并在实验段的标记处安装引伸仪, 以测量试验段的变形。然后开动试验机, 缓慢加载, 同时, 与试验机相联的 微机会自动绘制出载荷—变形曲 线( F —l 曲线, 见图三) 或应力—应变曲线( —曲线, 见图 图h d 0 l 0 d 0 图F 图 B B D E 图C
邻二氮菲分光光度法测定试样中的微量铁 一、实验目的 1．掌握邻二氮菲分光光度法测定微量铁的方法原理 2．熟悉绘制吸收曲线的方法，正确选择测定波长 3．学会制作标准曲线的方法 4．通过邻二氮菲分光光度法测定微量铁，掌握721型分光光度计的正确使用方法，并了解此仪器的主要构造。 二、实验原理 邻二氮菲（phen ）和Fe 2+在pH3~9的溶液中，生成一种稳定的橙红色络合物Fe(phen)2+3 ，其lg K =21.3，ε508=1.1×104 L·mol -1·cm -1，铁含量在0.1~6μg·mL -1范围内遵守比尔定律。显色 前需用盐酸羟胺或抗坏血酸将Fe 3+全部还原为Fe 2+，然后再加入邻二氮菲，并调节溶液酸度 至适宜的显色酸度范围。有关反应如下： HCl OH NH 2Fe 223?++ ==== 22N Fe 2++↑+ 2H 2O + 4H + + 2Cl - N N Fe 2++ 3 N N Fe 3 2+ 用分光光度法测定物质的含量，一般采用标准曲线法，即配制一系列浓度的标准溶液，在实验条件下依次测量各标准溶液的吸光度A ，以溶液的浓度C 为横坐标，相应的吸光度A 为纵坐标，绘制标准曲线。在同样实验条件下，测定待测溶液的吸光度Ax ，根据测得吸光度值Ax 从标准曲线上查出相应的浓度值Cx ，即可计算试样中被测物质的质量浓度。 三、仪器和试剂 1．仪器 721型分光光度计，1 cm 比色皿。 2．试剂 （1）100 μg ·mL -1铁标准储备溶液。 （2）100 g ·L -1盐酸羟胺水溶液。用时现配。 （3）0.1% 邻二氮菲水溶液。避光保存，溶液颜色变暗时即不能使用。 （4）pH=5.0的乙酸-乙酸钠溶液。 四、实验步骤 1．显色标准溶液的配制 在序号为1~6的6只50 mL 容量瓶中，用吸量管分别加入0， 0.4，0.8，1.2，1.6，2.0 mL 铁标准使用液（含铁约100μg·mL -1），分别加入1.00 mL 100 g ·L -1盐酸羟胺溶液，摇匀后放置2 min ，再各加入5.0 mL 乙酸-乙酸钠溶液，3.00 mL 0.1% 邻二氮菲溶液，以水稀释至刻度，摇匀。 2．吸收曲线的绘制 在分光光度计上，用1 cm 吸收池，以试剂空白溶液（1号）为参比，在480~540 nm 之间进行扫描，测定待测溶液（如5号）的吸光度A ，得到以波长为横坐标，吸光度为纵坐标的吸收曲线，从而选择测定铁的最大吸收波长λmax 。 3．标准曲线的测绘 以步骤1中试剂空白溶液（1号）为参比，用1 cm 吸收池，在选
仪器分析中通常把分析区域横向线度小于100um量级称为微区分析。微区分析应用的诸多技术，大多与表面分析相联系(当然也不是全部如此)，分析深度常小于1 m，有的甚至仅限于固体表面的若干原子层的深度。由于微曲和表面分的固有特点，使其涉及的分析仪器和分析技术综合性强，以实验室应用为主，且常常使用大型贵重仪器 在环境监测和分析工作中，尤其在我国，比较强调仪器、方法的简便阻便基层使用；研究方法上，更多地偏重于整体分析¨_l 。因此，虽然微区分析的许多技术早已应用于环境科学的研究，有的研究者已认识到．环境分析已经开始由分析痕量成分向状态、价态分析和向表面、微区分析方向发展：但是与整体分析相比，表面和微区分析仍然甚少应用于环境研究=本文试图从环境研究的特点和方法论的角度讨论有关现象，从微区分析这一侧面．讨论现代仪器在环境科学中的应用。 环境科学研究的对象，是复杂的大系统。大气圈、水圈、土壤一岩石圈和生物圈四大圈层中，纷繁复杂的研究对象和相对固定的若干污染物种和监测项目决定了环境监测与分析工作的主要注意力，从一开始就放在丁大范围的监测、常量分析和痕量分析方面。与此有关的分析技术除部分环境分析专用技术外，包括各种色谱技术、某些光谱技术和电化学分析技术、色谱一质谱联用技术、色谱一光谱联用技术等等成为环境分析手段的主体。在空阃概念上，大多属于总体分析范畴。总体分析的缺陷在于“难于表明污染物的活性和被污染对象的部位。“这时，需要进行分区分析．甚至要进行表面(或微区)分析” J。这一描述无疑是正确的．但尚有不足。其他的作者曾经以不同的方式表达过．\仅仅停留于知道某一种污染物的量是不足以把握它在环境中的作用的。例如：土壤、水体、沉积物、生物体中重金属元素的作用就与它的数量、形态、价态等等密切相关 l_。而且，它的作尉和转化还与它和所在微环境例如微生物的作用密切相关?J ]：若我fr】的观念仍然限于“选取具有代表性的均匀样品进行分析“．则我们很难会选用微区分析的手段去研究那些显然是多相多组分的样品，即便是作形态分析，也仍然倾向选用分离富集分析的整体分析的方法。自自地放弃了用微区分析方法可以获得的宝贵信息也许这就是在上文中已经引证过的大多数环境分析专著中基本上没有讨论微区分析技术的主要原因 在环境分析中，大气粒子或气溶胶的研究或许是使用微医(显微)分析最多的领域。在研究大气物质与海洋物质在气溶胶中相互作用的机理中，微区分析起了主导作用。事实上，正是环境科学研究对象的复杂性和多样性，要求环境研究方法的多样性。整体的、分区的、微区的研究综合起来，才能够对环境对象形成完整而深刻的认识。以环境污染物为倒，它的分布不可能是完全均一的。它的产生、迁移、转化盟对环境产生影响的途径，很可能会有微观的图景和宏观的效应。监测和分析的总体分析方法．在环境质量评价、环境标准制定、环境污染冶理方面发挥着不可代替的作用。但在化学污染物质的物理化学性质，与其他物质成分包括生物体的相互作用，产生、迁移、转化机理，价态形态分析等等的研究中。除总体分析和分区分析以外，微区(显微)分析显示了独特的优势。在这些方法之间建立磋系形成完整深刻的认识。还需要在方法论以及采样理论、统计方法、化学计量学方面的更多的研究工作：环境科学的分析和研究方法，许多与产品的检验分析方法一致，是移植而来的 t6][I 。在借用之后，根据环境分析的特点，在实验方法方面又会加改善或改进与近年环境有机污染日益突出的情况相联系，和NMR、GC—MS等方法一样．FT—IR应用也更加普遍。第\
实验1 水样色度的测定 纯水是无色透明的，当水中含有某些物质时，如：有机物、某些无机离子和有色悬浮微粒均可使水体着色。水的色度标准测定为铂钴比色法，如果没有氯铂酸钾时，也可改用铬钴标准比色法。但当水源污染时，水体往往产生不正常的颜色，用标准法很难测定，此时可改用稀释倍数法。即天然和轻度污染水的色度可用标准比色法测定，对各类工业有色废水用稀释倍数法测定，并辅以文字描述。 Ⅰ、铂钴比色法* 一、实验目的 1. 明确水体中色度的测定对水质评价的意义； 2. 掌握铂钴比色法测定色度的方法。 二、实验原理 用氯铂酸钾与氯化钴配成标准色列，与水样进行目视比色。规定相当于1L 水中含有1mg铂和0.5mg钴时所具有的颜色，称为1度，作为标准色度单位。 三、仪器与试剂 1.50mL具塞比色管。 2.500度铂钴标准溶液称取1.246g化学纯氯铂酸钾(K2PtCl6)(相当于500mg铂) 及1.000g化学纯氯化钴（CoC12·6H2O）（相当于250mg钴），溶于l00mL水中，加100mL浓盐酸，用水定容至1L。此溶液色度为500度，保存在密塞玻璃瓶中，存放暗处。 四、测定步骤 1.标准色列的配制：向12支50mL比色管中分别加入0、0.50、1.00、1.50、 2.00、 2.50、 3.00、 4.00、 5.00、 6.00、 7.00、9.00及10.00mL色度为500度的铂钴 标准溶液，用水稀释至标线，混匀。各管的色度依次为0、5、10、15、20、 25、30、40、50、60、70、90和100度，密封管口，可长期保存。 2.水样的测定 *本方法与GB11903~89等效。
仪器分析实验讲义 2016年3月
实验目录 实验一、核磁共振氢谱确定有机物结构 实验二、X射线衍射的物相分析 实验三、电感耦合等离子体发射光谱法测定茶叶中的金属元素火焰原子吸收法测定自来水中的钙、镁硬度 实验四、常规样品的红外光谱分析 实验五、苯丙氨酸和酪氨酸的紫外可见光谱分析 实验六、苯丙氨酸和酪氨酸的分子荧光光谱分析 实验七、内标法测定奶茶中的香兰素含量 实验八、毛细管电泳仪分离测定雪碧、芬达中的苯甲酸钠 实验九、液相色谱仪分离测定奶茶、可乐中的咖啡因 实验十、循环伏安法观察Fe(CN)6及抗坏血酸的电极反应过程实验十一、氟离子选择性电极法测定湖水中F-含量 实验十二、差热与热重分析研究Cu2SO4.5H2O脱水过程
实验1 根据1HNMR推出有机化合物C9H10O2的分子结构式 一、实验目的 (1)了解核磁共振谱的发展过程，仪器特点和流程。 (2)了解核磁共振波谱法的基本原理及脉冲傅里叶变换核磁共振谱仪的工作原理。 (3)掌握A V300MHz核磁共振谱仪的操作技术。 (4)熟练掌握液体脉冲傅里叶变换核磁共振谱仪的制样技术。 (5) 学会用1HNMR谱图鉴定有机化合物的结构。 二、实验原理 1HNMR的基本原理遵循的是核磁共振波谱法的基本原理。化学位移是核磁共振波谱法直接获取的首要信息。由于受到诱导效应、磁各向异性效应、共轭效应、范德华效应、浓度、温度以及溶剂效应等影响，化合物分子中各种基团都有各自的化学位移值的范围，因此可以根据化学位移值粗略判断谱峰所属的基团。1HNMR中各峰的面积比与所含的氢的原子个数成正比，因此可以推断各基团所对应氢原子的相对数目，还可以作为核磁共振定量分析的依据。偶合常数与峰形也是核磁共振波谱法可以直接得到的另外两个重要的信息。它们可以提供分子内各基团之间的位置和相互连接的信息。根据以上的信息和已知的化合物分子式就可推出化合物的分子结。图1是1H-NMR所用的脉冲序列。 图1：zg脉冲序列 三、仪器与试剂 1. 仪器 瑞士bruker公司生产的A V ANCE300NMR谱仪；?5mm的标准样品管1支。滴管1个。 2. 试剂 TMS（内标）；CDCL3（氘代氯）仿；未知样品:C9H10O2。 四、操作步骤 1. 样品的配制 取2mg的:C9H10O2）放入? 5mm核磁共振标准样品管中，再将0.5ml氘代氯仿也加入此样品管中（溶液高度最好在3.5—4.0cm之间），轻轻摇匀，等完全溶解后，方可测试。若样品无法完全溶解，也可适当加热或用微波震荡等致其完全溶解。 2. 测谱 (1)样品管外部用天然真丝布擦拭干净后再插入转子中，放在深度规中量好高度。 严格按照操作规程（此处操作失误有可能摔碎样品管损害探头！）。按下“Lift on/off”键，
静力学 静力学的基本概念 1、平衡——平衡是物体机械运动的特殊形式，是指物体相对地球处于静止或匀速直线运动状态。 2、刚体——在外界的任何作用下形状和大小都始终保持不变的物体。或者在力的作用下，任意两点间的距离保持不变的物体。 刚体是一种理想化的力学模型。 一个物体能否视为刚体，不仅取决于变形的大小，而且和问题本身的要求有关。 3、力——力是物体相互间的机械作用，其作用结果使物体的形状和运动状态发生改变。 1. 静力学公理 基本概念 力系——作用于同一物体或物体系上的一群力。 等效力系——对物体的作用效果相同的两个力系。 平衡力系——能使物体维持平衡的力系。 合力——在特殊情况下，能和一个力系等效 的一个力。 公理一 (二力平衡公理) 要使刚体在两个力作用下维持平衡状态，必须也只须这两个力大小相等、方向相反、沿同一直线作用。 公理二 (加减平衡力系公理) 可以在作用于刚体的任何一个力系上加上或去掉几个互成平衡的力，而不改变原力系对刚体的作用。 推论 (力在刚体上的可传性) 作用于刚体的力，其作用点可以沿作用线在该刚体内前后任意移动，而不改变它对该刚体的作用。 公理三 (力平行四边形公理) 作用于物体上任一点的两个力可合成为作用于同一点的一个力，即合力。合力的矢由原两力的矢为邻边而作出的力平行四边形的对角矢来表示。 即，合力为原两力的矢量和。 矢量表达式：R= F1+F2 推论 (三力汇交定理) 当刚体在三个力作用下平衡时，设其中两力的作用线相交于某点，则第三力的作用线必定也通过这个点。 公理四 (作用和反作用公理)
任何两个物体间的相互作用的力，总是大小相等，作用线相同，但指向相反，并同时分别作用于这两个物体上。 公理五 (刚化公理) 设变形体在已知力系作用下维持平衡状态，则如将这个已变形但平衡的物体变成刚体（刚化），其平衡不受影响。 2. 力对点之矩 力矩：表示力使物体绕某点转动效应的量称为力对点之矩简称力矩。 它的大小为力F的大小与力臂d的乘积，它的正负号表示力矩在平面上的转向。 由力矩的定义可知： a 当力的作用线通过矩心时，力臂值为0，力矩值也为0. b 力沿其作用线滑移时，不会改变力对点之矩的值，因为此时并未改变力，力臂的大小及力矩的转向。 合力矩定理 平面力系的合理对平面上任一点之矩，等于所有各分力对同一点力矩的代数和。 3 力偶的性质： 1、力偶的第一性质：力偶的作用效果是使刚体发生转动，不能与一个力等效——没有合力，也不能用一个力与之平衡——只有一个反转向的力偶才能与之平衡。因此力偶和力是静力学的两个基本要素（机械作用量）。 2、力偶的第二性质：力偶对物体的转动效应，用力偶矩来度量，其大小为力偶中力F与力偶臂h的乘积。同平面力偶的等效定理 3、同一平面内的两个力偶，如果力偶矩相等，则此二力偶相等。 4、力偶可在其作用面内任意移动（或移动到另一平行平面），而不改变对刚体的作用。 5、只要力偶的转向和力偶矩的大小不变（F、h可变），则力偶对刚体的作用效应就不变， 4. 力的平移定理 力的平移定理表明，作用于刚体上的力可以平移到刚体内任意一点，但必须附加一力偶。此附加力偶的力偶矩等于原力对平移点之矩。 5. 约束和约束反力 基本概念： 1、自由体：可以任意运动（获得任意位移）的物体。 2、非自由体：不可能产生某方向的位移的物体。 3、约束：由周围物体所构成的、限制非自由体位移的条件。 4、约束反力：约束对被约束体的反作用力。 5、主动力：约束力以外的力。 几种常见约束力 （一）光滑接触面约束 性质：光滑支承面对物体的约束力，作用在接触点处，方向沿接触表面的公法线，
二、填空题(共15题33分) 1.当一定频率的红外光照射分子时，应满足的条件是红外辐射应具有刚好满足分子跃迁时所需的能量和分子的振动方式能产生偶 极矩的变化才能产生分子的红外吸收峰。 3.拉曼位移是_______________________________________，它与 ______________无关，而仅与_______________________________________。4．拉曼光谱是______________光谱，红外光谱是______________光谱；前者是由于________________________产生的，后者是由于________________________ 产生的；二者都是研究______________，两种光谱方法具有______________。5.带光谱是由_分子中电子能级、振动和转动能级的跃迁；产生的,线光谱是由__原子或离子的外层或内层电子能级的跃迁产生的。 6.在分子荧光光谱法中,增加入射光的强度,测量灵敏度增加 原因是荧光强度与入射光强度呈正比 7.在分子（ＣH 3） 2 ＮＣＨ＝ＣH 2 中,它的发色团是－Ｎ－Ｃ＝Ｃ＜
在分子中预计发生的跃迁类型为_σ→σ*n→π*n→σ*π→π* 8.在原子吸收法中,由于吸收线半宽度很窄,因此测量_______积分吸收________有困难,所以用测量__峰值吸收系数 _______________来代替. 9.用原子发射光谱进行定性分析时,铁谱可用作_谱线波长标尺来判断待测元素的分析线. 10.当浓度增加时,苯酚中的OH基伸缩振动吸收峰将向__低波数方向位移. 11.光谱是由于物质的原子或分子在特定能级间的跃迁所产生的，故根据其特征光谱的（）进行定性或结构分析；而光谱的（）与物质的含量有关，故可进行定量分析。 12.物质的紫外吸收光谱基本上是其分子中（）及（）的特性，而不是它的整个分子的特性。 13.一般而言，在色谱柱的固定液选定后，载体颗粒越细则（）越高，理论塔板数反映了组分在柱中（）的次数。
实验一 邻菲罗啉分光光度法测定试样中的微量铁 一、实验目的 1．掌握邻菲罗啉分光光度法测定微量铁的方法原理 2．熟悉绘制吸收曲线的方法，正确选择测定波长 3．学会制作标准曲线的方法 4．通过邻菲罗啉分光光度法测定微量铁，掌握分光光度计的正确使用方法，并了解此仪器的主要构造。 二、实验原理 邻菲罗啉（phen ）和Fe 2+在pH3~9的溶液中，生成一种稳定的橙红色络合 物Fe(phen)2+3 ，其lg K =21.3，κ508=1.1×104 L·mol -1·cm -1，铁含量在0.1~6μg·mL -1 范围内遵守比尔定律。显色前需用盐酸羟胺或抗坏血酸将Fe 3+全部还原为Fe 2+，然后再加入邻二氮菲，并调节溶液酸度至适宜的显色酸度范围。有关反应如下： HCl OH NH 2Fe 223?++ ==== 22N Fe 2++↑+ 2H 2O + 4H + + 2Cl - N N Fe 2++ 3 N N Fe 3 2+ 用分光光度法测定物质的含量，一般采用标准曲线法，即配制一系列浓度的标准溶液，在实验条件下依次测量各标准溶液的吸光度A ，以溶液的浓度C 为横坐标，相应的吸光度A 为纵坐标，绘制标准曲线。在同样实验条件下，测定待测溶液的吸光度Ax ，根据测得吸光度值Ax 从标准曲线上查出相应的浓度值Cx ，即可计算试样中被测物质的质量浓度。 三、仪器和试剂 1．仪器 分光光度计，1 cm 比色皿。 2．试剂 （1）100 μg·mL -1铁标准储备溶液，10 μg·mL -1铁标准使用液。 （2）100 g·L -1盐酸羟胺水溶液50mL 。用时现配。
1. 阳极溶出伏安法测定水中微量镉 1.1 实验目的 1. 了解阳极溶出伏安法的基本原理。 2. 掌握汞膜电极的制备方法。 3. 学习阳极溶出伏安法测定镉的实验技术。 1.2 基本原理 溶出伏安法是一种灵敏度高的电化学分析方法，一般可达10-8~10-9 mol/L，有时可达10-12mol/L，因此在痕量成分分析中相当重要。 溶出伏安法的操作分两步。第一步是预电解过程，第二步是溶出过程。预电解是在恒电位和溶液搅拌的条件下进行，其目的是富集痕量组分。富集后，让溶液静止30s 或1min，再用各种极谱分析方法(如单扫描极谱法) 溶出。 阳极溶出伏安法，通常用小体积悬汞电极或汞膜电极作为工作电极，使能生成汞齐的被测金属离子电解还原，富集在电极汞中，然后将电压从负电位扫描到较正的电位，使汞齐中的金属重新氧化溶出，产生比富集时的还原电流大得多的氧化峰电流。 本实验采用镀一薄层汞的玻碳电极作汞膜电极，由于电极面积大而体积小，有利于富集。先在-1.0 V (vs.SCE) 电解富集镉，然后使电极电位由-1.0 V 线性地扫描至-0.2 V，当电位达到镉的氧化电位时，镉氧化溶出，产生氧化电流，电流迅速增加。当电位继续正移时，由于富集在电极上的镉已大部分溶出，汞齐浓度迅速降低，电流减小，因此得到尖峰形的溶出曲线。 此峰电流与溶液中金属离子的浓度、电解富集时间、富集时的搅拌速度、电极的面积和扫描速度等因素有关。当其它条件一定时，峰电流i p只与溶液中金属离子的浓度c 成正比： i p=Kc 用标准曲线法或标准加入法均可进行定量测定。标准加入法的计算公式为： 式中c x、Vx、h 分别为试液中被测组分的浓度、试液的体积和溶出峰的峰高；c s、Vs 为加入标准溶液的浓度和体积；H 为试液中加入标准溶液后溶出峰
《工程力学》综合复习资料 1.已知：梁AB 与BC ，在B 处用铰链连接，A 端为固定端，C 端为可动铰链支座。 试画: 梁的分离体受力图。 2.已知：结构如图所示，受力P 。DE 为二力杆，B 为固定铰链支座，A 为可动铰链支座，C 为中间铰链连接。 试分别画出ADC 杆和BEC 杆的受力图。 3.试画出左端外伸梁的剪力图和弯矩图。（反力已求出） D E C B A P
4.已知：悬臂梁受力如图所示，横截面为矩形，高、宽关系为h=2b ，材料的许用应力〔σ〕＝160MPa 。 试求：横截面的宽度b=？ 5.已知：静不定结构如图所示。直杆AB 为刚性，A 处为固定铰链支座，C 、 D 处悬挂于拉杆①和②上，两杆抗拉刚度均为EA ，拉杆①长为L ，拉杆②倾斜角为α，B 处受力为P 。 试求：拉杆①和②的轴力N1 , N2 。 提示：必须先画出变形图、受力图，再写出几何条件、物理方程、补充方程和静力方程。可以不求出最后结果。 q M e =qa 2 =(11/6)qa
6.已知：一次静不定梁AB ，EI 、L 为已知，受均布力q 作用。 试求：支反座B 的反力。 提示：先画出相当系统和变形图，再写出几何条件和物理条件。 7.已知：①、②、③杆的抗拉刚度均为EA ，长L ，相距为a ，A 处受力P 。 试求：各杆轴力。 提示：此为静不定结构，先画出变形协调关系示意图及受力图，再写出几何条件、物理条件、补充方程，静立方程。 A L B q
8.已知：传动轴如图所示，C轮外力矩M c=1.2 kN m ，E轮上的紧边皮带拉力为T1，松边拉力为T2，已知 T1=2 T2，E轮直径D=40 cm ,轴的直径d=8cm，许用应力［σ］=120 Mpa 。 求：试用第三强度理论校核该轴的强度。 9.已知：梁ABC受均布力q作用,钢质压杆BD为圆截面，直径d＝4 0 mm， BD杆长 L＝800 mm , 两端铰链连接，稳定安全系数nst=3 , 临界应力的欧拉公式为 σcr=π2 E / λ2 ，经验公式为σcr= 304–1.12 λ， E = 2 0 0 GPa ， σp=2 0 0 MPa ，σs=2 3 5 MPa 。
《环境监测》实验讲义
实验一废水中浊度的测定 一、实验目的 1．掌握分光光度法测定废水浊度的原理。 2、掌握分光光度法测定浊度的方法。 二、实验原理 在适当的温度下，硫酸肼和六次甲基四胺聚合，生成白色高分子聚合物，以此作为浊度标准液，用分光光度计于680 nm波长处测其吸光度，与在同样条件下测定水样的吸光度比较，得知其浊度。 规定1000mL溶液中含0.1mg硫酸肼和1mg六次甲基四胺为1度 三、实验仪器与试剂 1、仪器 25mL具塞比色管，吸量管（1mL、2mL、5mL），100mL容量瓶，722型分光光度计。 2、试剂 1、无浊度水：将蒸馏水通过0.2微米虑膜过滤，储存于蒸馏水瓶中。 浊度标准液 2、硫酸肼溶液（10 mg/mL）：称取1.000g的硫酸肼[(NH2)2·H2SO4]溶于水，定容至100mL。 3、六次甲基四胺溶液（100 mg/mL）：称取10.00g的六次甲基四胺溶液溶于水，定容至100mL。 4、浊度标准液：取5.00mL的硫酸肼溶液和5.00mL的六次甲基四胺溶液于100mL容量瓶中，混匀，于（25±3）℃下反应24h，冷却后用无浊度水稀释至刻度，制得浊度为400度的标准液。可保存一个月。 四、实验步骤 1、试样制备 样品应收集到具塞玻璃瓶中，取样后尽快测定。如需保存可保存在冷暗处不超过24h，测试前需激烈振摇并恢复到室温。所有与样品接触的玻璃器皿必须清洁，可用盐酸或表面活性剂清洗。
2、标准系列的配制和测定 吸取浊度为400的标准液0、0.25、0.50、1.25、2.50、5.00及6.25mL分别于7个25mL比色管中，加水稀释至标线，混匀。其浊度依次为0、4、8、20、40、80、100度的标准液。于680 nm波长，用1cm比色皿测定吸光度，绘制标准曲线。 3、水样测定 吸取20mL摇匀水样（无气泡，如浊度超过100度可酌情少取，用无浊度水稀释至25mL）置于25mL比色管中，稀至刻度，测定水样的吸光度，由标准曲线上求得水样的浊度。 注：水样浊度超过100度时，用水稀释后测定。 计算公式： C C B A) (+ = 浊度（度） 式中：A---稀释后水样的浊度，（度） B---稀释水体积，（mL） C---原水样体积，（mL） 五、数据记录及处理 1、记录测得标准系列的吸光度及水样的吸光度。 2、根据测得标准系列的吸光度，绘制吸光度与浊度的标准曲线，由标准曲线上求得水样的浊度。 六、思考题 1、引起天然水呈现浊度的物质有些？ 2、浊度测定还有哪些方法？
实验一722 型分光光度计的性能检测 一、目的 1、学会使用分光光度计 2、掌握分光光度计的性能检验方法 二、提要 1、分光光度计的性能好坏，直接影响到测定结果的准确性，因此新购仪器及使用一定时间后，均需进行检验调整。 2、利用KMnO4溶液的最大吸收峰值来检验波长的精度。 3、用同种厚度的比色皿，由于材料及工艺等原因，往往造成透光率的不一致，从而影响测定 结果，故在使用时须加以选择配对。 三、仪器与试剂 1、722 型分光光度计； 2、小烧杯； 3、坐标纸； 4、滴管； 5、擦镜纸； 6、KMnO4溶液； 四、操作步骤 1、吸收池透光率的检查（测定透光率） 吸收池透光面玻璃应无色透明，并应无水、干燥。 检查方法如下：以空气的透光率为100%，则比色皿的透光率应不低于84%，同时在450nm、650nm 处测其透光率，各透吸收池透光率差值应小于5%。 2、吸收池的配对性（测定透光率） 同种厚度的吸收池之间，透光率误差应小于0.5%。 检查方法如下：将蒸馏水分别注入厚度相同的几个吸收池中。以其中任一个比色皿的溶液做空白，在440nm 波长处分别测定其它各比色皿中溶液的透光率，然后选择相差小于0.5% 的吸收池使用。 3、重现性（光度重复性）（测定透光率） 仪器在同一工作条件下，用同种溶液连续测定7 次，其透光率最大读数与最小读数之差（极差）应小于0.5%。 检查方法如下：以蒸馏水的透光率为100%，用同一KMnO4溶液连续测定7 次，求出极差，如小于0.5%，则符合要求。 4、波长精度的检查（测定A） 为了检查分光系统的质量，可用KMnO4溶液的最大吸收波长525nm 为标准，在待检查仪器上测绘KMnO4溶液的吸收曲线。 检查方法如下：取3.0×10-5mol/L 的KMnO4溶液，以蒸馏水为空白，在460nm~580nm 范围内，分别测定460、480、500、510、520、522、524、525、526、528、530、540、550、560、570、580nm 波长处的吸光度，在坐标纸上绘出吸收曲线。若测得的最大吸收波长在525±10nm 以内，说明该仪器符合要求。
《工程力学（一）》串讲讲义 （主讲：王建省工程力学教授，Copyright 2010-2012 Prof. Wang Jianxing） 课程介绍 一、课程的设置、性质及特点 《工程力学（一）》课程，是全国高等教育自学考试机械等专业必考的一门专业课，要求掌握各种基本概念、基本理论、基本方法，包括主要的各种公式。在考试中出现的考题不难，但基本概念涉及比较广泛，学员在学习的过程中要熟练掌握各章的基本概念、公式、例题。 本课程的性质及特点： 1．一门专业基础课，且部分专科、本科专业都共同学习本课程； 2．工程力学（一）课程依据《理论力学》、《材料力学》基本内容而编写，全面介绍静力学、运动学、动力学以及材料力学。按重要性以及出题分值分布，这几部分的重要性排序依次是：材料力学、静力学、运动学、动力学。 二、教材的选用 工程力学（一）课程所选用教材是全国高等教育自学考试指定教材（机械类专业），该书由蔡怀崇、张克猛主编，机械工业出版社出版（2008年版）。 三、章节体系 依据《理论力学》、《材料力学》基本体系进行，依次是 第1篇理论力学 第1章静力学的基本概念和公理受力图 第2章平面汇交力系 第3章力矩平面力偶系 第4章平面任意力系 第5章空间力系重心 第6章点的运动 第7章刚体基本运动 第8章质点动力学基础 第9章刚体动力学基础 第10章动能定理 第2篇材料力学 第11章材料力学的基本概念 第12章轴向拉伸与压缩 第13章剪切 第14章扭转 第15章弯曲内力 第16章弯曲应力 第17章弯曲变形 第18章组合变形 第19章压杆的稳定性 第20章动载荷 第21章交变应力
考情分析 一、历年真题的分布情况 结论：在全面学习教材的基础上，掌握重点章节内容，基本概念和基本计算，根据各个章节的分数总值， 请自行给出排序结果。 二、真题结构分析 全国2010年1月自学考试工程力学(一)试题 课程代码：02159 一、单项选择题(本大题共10小题，每小题2分，共20分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。
邻二氮菲分光光度法测定试样中的微量铁 一、实验目的 1．掌握邻二氮菲分光光度法测定微量铁的方法原理2．熟悉绘制吸收曲线的方法，正确选择测定波长3．学会制作标准曲线的方法 4．通过邻二氮菲分光光度法测定微量铁，掌握721型分光光度计的正确使用方法，并了解此仪器的主要构造。 二、实验原理 邻二氮菲（phen ）和Fe 2+在pH3~9的溶液中，生成一种稳定的橙红色络合物Fe(phen) ，其lg K =21.3，ε508=1.1×104 L·mol -1·cm -1，铁含量在0.1~6μg·mL -1范围内遵守比尔定律。显色前需用盐酸羟胺或抗坏血酸将Fe 3+全部还原为Fe 2+，然后再加入邻二氮菲，并调节溶 液酸度至适宜的显色酸度范围。有关反应如下： ==== ↑+ 2H 2O + 4H + + 2Cl -HCl OH NH 2Fe 223?++22N Fe 2++N N Fe 2+ + 3 Fe 3 2+ 用分光光度法测定物质的含量，一般采用标准曲线法，即配制一系列浓度的标准溶液，在实验条件下依次测量各标准溶液的吸光度A ，以溶液的浓度C 为横坐标，相应的吸光度A 为纵坐标，绘制标准曲线。在同样实验条件下，测定待测溶液的吸光度Ax ，根据测得吸光度值Ax 从标准曲线上查出相应的浓度值Cx ，即可计算试样中被测物质的质量浓度。 三、仪器和试剂 1．仪器 721型分光光度计，1 cm 比色皿。2．试剂 （1）100 μg·mL -1铁标准储备溶液。 （2）100 g·L -1盐酸羟胺水溶液。用时现配。 （3）0.1% 邻二氮菲水溶液。避光保存，溶液颜色变暗时即不能使用。（4）pH=5.0的乙酸-乙酸钠溶液。四、实验步骤 1．显色标准溶液的配制 在序号为1~6的6只50 mL 容量瓶中，用吸量管分别加入0，0.4，0.8，1.2，1.6，2.0 mL 铁标准使用液（含铁约100μg·mL -1），分别加入1.00 mL 100 g·L -1盐酸羟胺溶液，摇匀后放置2 min ，再各加入5.0 mL 乙酸-乙酸钠溶液，3.00 mL 0.1% 邻二氮菲溶液，以水稀释至刻度，摇匀。 2．吸收曲线的绘制 在分光光度计上，用1 cm 吸收池，以试剂空白溶液（1号）为参比，在480~540 nm 之间进行扫描，测定待测溶液（如5号）的吸光度A ，得到以波长为横坐标，吸光度为纵坐标的吸收曲线，从而选择测定铁的最大吸收波长λmax。 3．标准曲线的测绘 以步骤1中试剂空白溶液（1号）为参比，用1 cm 吸收池，在 严等问题，合理调试工作并且保护装置调试技
环境监测实验指导书 （环境监察专业用） 武汉工程大学环境监察教研室 二○○七年十月
目录 实验一废水悬浮固体和浊度的测定 (1) 实验二颜色的测定 (4) 实验三氨氮的测定 (6) 实验四水中氟化物的测定－离子选择电极法 (12) 实验五水中铬的测定 (15) 实验六化学需氧量的测定 (19) 实验七生化需氧量的测定 (25) 实验八水中挥发酚类的测定 (31) 实验九水中总大肠菌群的测定－多管发酵法 (36) 实验十污水和废水中油的测定 (41) 实验十一废水中苯系化合物的测定 (45) 实验十二校园空气质量监测 (47) 实验十三大气中一氧化碳的测定－非色散红外吸收法 (54) 实验十四土壤中镉的测定－原子吸收分光光度法 (56) 实验十五头发中含汞量的测定 (59) 实验十六环境噪声监测 (61) 实验十七工业废渣渗沥模型试验 (63)
实验一废水悬浮固体和浊度的测定 一 、实验目的和要求 掌握悬浮固体和浊度的测定方法。 实验前复习残渣和浊度的有关内容。 二、悬浮固体的测定 （一）、原理 悬浮固体系指剩留在滤料上并于103—105℃烘至恒重的固体。测定的方法是将水样通过滤料后，烘干固体残留物及滤料，将所称重量减去滤料重量，即为悬浮固体（总不可滤残渣）。 （二）、仪器 1.烘箱。 2.分析天平。 3.干燥器。 4.孔径为0.45μm滤膜及相应的滤器或中速定量滤纸。 5.玻璃漏斗。 6.内径为30—50mm称量瓶。 （三）、测定步骤 1.将滤膜放在称量瓶中，打开瓶盖，在103—105℃烘干2h，取出冷却后盖好瓶盖称重，直至恒重（两次称量相差不超过0.0005g）。 2.去除漂浮物后振荡水样，量取均匀适量水样（使悬浮物大于2.5mg），通过上面称至恒重的滤膜过滤；用蒸馏水洗残渣3—5次。如样品中含油脂，用10mL 石油醚分两次淋洗残渣。 3.小心取下滤膜，放入原称量瓶内，在103—105℃烘箱中，打开瓶盖烘2h，冷却后盖好盖称重，直至恒重为止。 （四）、计算 式中：A——悬浮固体+滤膜及称量瓶重（g）； B——滤膜及称量瓶重（g）； V——水样体积（mL）。
1 邻二氮菲分光光度法测定试样中的微量铁 一、实验目的 1．掌握邻二氮菲分光光度法测定微量铁的方法原理 2．熟悉绘制吸收曲线的方法，正确选择测定波长 3．学会制作标准曲线的方法 4．通过邻二氮菲分光光度法测定微量铁，掌握721型分光光度计的正确使用方法，并了解此仪器的主要构造。 二、实验原理 邻二氮菲（phen ）和Fe 2+在pH3~9的溶液中，生成一种稳定的橙红色络合物Fe(phen)2+3 ，其lg K =21.3，κ508=1.1×104 L ·mol -1·cm -1，铁含量在0.1~6μg ·mL -1 范围内遵守比尔定律。 显色前需用盐酸羟胺或抗坏血酸将Fe 3+全部还原为Fe 2+，然后再加入邻二氮菲，并调节溶液 酸度至适宜的显色酸度范围。有关反应如下： HCl OH NH 2Fe 223?++ ==== 22N Fe 2++↑+ 2H 2O + 4H + + 2Cl - N N Fe 2++ 3 N N Fe 3 2+ 用分光光度法测定物质的含量，一般采用标准曲线法，即配制一系列浓度的标准溶液，在实验条件下依次测量各标准溶液的吸光度A ，以溶液的浓度C 为横坐标，相应的吸光度A 为纵坐标，绘制标准曲线。在同样实验条件下，测定待测溶液的吸光度Ax ，根据测得吸光度值Ax 从标准曲线上查出相应的浓度值Cx ，即可计算试样中被测物质的质量浓度。 三、仪器和试剂 1．仪器 721型分光光度计，1 cm 比色皿。 2．试剂 （1）100 μg·mL -1铁标准储备溶液，10 μg·mL -1铁标准使用液。 （2）100 g ·L -1盐酸羟胺水溶液。用时现配。 （3）0.1% 邻二氮菲水溶液。避光保存，溶液颜色变暗时即不能使用。 （4）1.0 mol ·L -1乙酸钠溶液。 四、实验步骤 1．显色标准溶液的配制 在序号为1~6的6只50 mL 容量瓶中，用吸量管分别加入0， 2.0，4.0，6.0，8.0，10.0 mL 铁标准使用液（含铁10μg·mL -1），分别加入1.00 mL 100 g ·L -1盐酸羟胺溶液，摇匀后放置2 min ，再各加入5.0 mL 1.0 mol ·L -1乙酸钠溶液，3.00 mL 0.1% 邻二氮菲溶液，以水稀释至刻度，摇匀。 2．吸收曲线的绘制 在分光光度计上，用1 cm 吸收池，以试剂空白溶液（1号）为参比，在460~560 nm 之间进行扫描，测定待测溶液（5号）的吸光度A ，得到以波长为横坐标，吸光度为纵坐标的吸收曲线，从而选择测定铁的最大吸收波长λmax 。 3．标准曲线的测绘 以步骤1中试剂空白溶液（1号）为参比，用1 cm 吸收池，在选 定波长下测定2~6号各显色标准溶液的吸光度。以铁的浓度(μg.mL -1)为横坐标，相应的吸