仪器分析实验教案

实验一 气相色谱法测定烷烃混合物中正己烷、正庚烷和正辛烷的含量— 归一化法定量一、实验目的：1、掌握归一化法的定量的基本原理以及测定方法;2、了解气相色谱仪器的结构，掌握基本使用方法; 二、实验原理色谱 定性分析的任务是确定色谱图上各色谱峰代表何组分，根据各色谱峰的保留值进行色谱定性分析。

在一定的色谱操作条件下，每种物质都有一确定不变的保留值(如保留时间)，故可作为定性的依据，只要在相同色谱条件下，对已知纯样和待测试样进行色谱分析，分别测量各组分峰的保留值，若某组分峰的保留值与已知纯样相同，则可认为二者是同一物质。

这种色谱定性分析方法要求色谱条件稳定，保留值测定准确。

确定了各个色谱峰代表的组分后，即可对其进行定量分析。

色谱定量分析的依据足第i 个待测组分的质量与检测器的响应信号(峰面积A 或峰高A)呈正比：式中A i 为其峰面积(cm 2)，h i 为其峰高(cm)，f i 为绝对校正因子。

经色谱分离后，混合物中各组分均产生可测量的色谱峰；则可按归一化公式计算各组分的质量分数，设为f i ，相对校正因子，则归一化法的优点是计算简便，定量结果与进样量无关，且操作条件不需严格控制。

缺点所有组分必须全部分离出峰。

三、仪器和试剂1．仪器 ：GC-14C 型气相色谱仪 ；氢火焰离子化检测器（FID ）；N2000色谱工作站；毛细管色谱柱(非极性)；微量进样器（1uL ）,氢气、氮气、压缩空气高压钢瓶。

2．试剂：正己烷、正庚烷、正辛烷均为AR ；混合物试液。

四、色谱条件毛细管色谱柱：Φ0.22mm ×25m ；柱温：80℃；气化室温度：180℃；检测器温度（FID ）：180℃；衰减为2；氢气:空气＝1:10；载气为N 2（99.999%），柱前压力为: 0.08MPa: 五、实验步骤1. 开机，按实验条件的要求设定各项参数，使仪器基线稳定；2．混合物的分析（1）正己烷、正庚烷、正辛烷纯样保留时间的测定：分别用微量注射器移取上述纯样溶液各0.1 µL，依次进样分析，分别测定出各色谱峰的保留时间t。

R（2）混合物试液的分析：用微量注射器移取0.2 µL混合物试液进行分析，连续记录各组分色谱峰的保留时间，并在色谱图上相应色谱峰处作出标记，以资鉴别。

3．实验完毕，依次关闭各加热开关（气化室、柱箱、检测器）和检测器；待气化室、柱箱、检测器等的温度降到常温（30℃以下）关闭总开关，最后关闭载气。

六、结果处理1、将混合物试液各组分色谱峰的调整保留时间与已知纯样进行对照，对各色谱峰所代表的组分作出定性判断。

2、用归一化方法计算混合物试液中各组分的质量分数。

各组分的f i，值见下表。

3、a、分别计算正己烷、正庚烷、正辛烷的理论塔板数（n）；b、分别计算正己烷和正庚烷，正庚烷和正辛烷的分离度（R）七、注意事项1、一定要等基线稳定后，才能进行进样操作。

并且每次进样后，都要等到所有组分全部出峰并且基线稳定，才能进行下一次进样操作。

2、测定时，取样要准确，进样要迅速，并瞬间拔出注射器。

注入试样溶液时，试液中不应有气泡。

3、测定时应严格控制实验条件恒定，实验条件稳定是实验成功的关键。

八、思考题1、归一化方法特点，应用条件。

2、应选择何种类型固定液，为什么？3、进样操作应注意哪些事项?在一定的色谱操作条件下，进样量的大小是否会影响色谱峰的保留时间和峰底宽度?实验二用氟离子选择性电极测定水中微量F-离子一、实验目的学习氟离子选择性电极测定微量F-离子的原理和测定方法。

二、实验原理氟离子选择性电极的敏感膜为LaF3单晶膜（掺有微量EuF2，利于导电），电极管内放入NaF+NaCl混合溶液作为内参比溶液，以Ag-AgCl作内参比电极。

当将氟电极浸入含F-离子溶液中时，在其敏感膜内外两侧产生膜电位△φM△φM= K-0.059 lg a F-(25℃)以氟电极作指示电极，饱和甘汞电极为参比电极，浸入试液组成工作电池：Hg，Hg2Cl2 | KCl(饱和)‖F-试液| LaF3 | NaF，NaCl(均为0.1mol/L) | AgCl，Ag工作电池的电动势E = K ′- 0.059 lg a F- (25℃)在测量时加入以HAc，NaAc，柠檬酸钠和大量NaCl配制成的总离子强度调节缓冲液（TISAB）。

由于加入了高离子强度的溶液（本实验所用的TISAB其离子强度µ＞1.2），可以在测定过程中维持离子强度恒定，因此工作电池电动势与F-离子浓度的对数呈线性关系：E = k - 0.059 lg C-F本实验采用标准曲线法测定F-离子浓度，即配制成不同浓度的F-标准溶液，测定工作电池的电动势，并在同样条件下测得试液的E x，由E - lg C-曲线查得未知试液中的F-离子浓度。

F当试液组成较为复杂时，则应采取标准加入法或Gran作图法测定之。

氟电极的适用酸度范围为pH=5～6，测定浓度在100～10-6mol/L范围内，△φM与lg C F-呈线性响应，电极的检测下限在10-7mol/L左右。

氟离子选择电极是比较成熟的离子选择性电极之一，其应用范围较为广泛。

本实验所介绍的测定方法，完全适用于人指甲中F-离子的测定（指甲需先经适当的预处理），为诊断氟中毒程度提供科学依据；采取适当措施，用标准曲线法可直接测定雪和雨水中的痕量F-离子；磷肥厂的残渣，经HCl分解，即可用来快速、简便地测定其F-离子含量；用标准加入法不需预处理即可直接测定尿中的无机氟与河水中的F-离子，通过预处理，则可测定尿和血中的总氟含量；大米、玉米、小麦粒经磨碎、干燥、并经HClO4浸取后，不加TISAB，即可用标准加入法测定其中的微量氟；本法还可测定儿童食品中的微量氟。

三、仪器与试剂仪器：1. pHS-3C型酸度计2. 氟离子选择性电极3. 饱和甘汞电极4. 电磁搅拌器5. 容量瓶1000mL，100mL6. 吸量管 10mL试剂：1.0.100mol/L F-离子标准溶液：准确称取120℃干燥2h并经冷却的优级纯NaF4.20g于小烧杯中，用水溶解后，转移至1000mL容量瓶中配成水溶液，然后转入洗净、干燥的塑料瓶中。

2. 总离子强度调节缓冲液（TISAB）：于1000mL烧杯中加入500mL水和57mL冰乙酸，58gNaCl，12g柠檬酸钠（Na3C6H5O7∙2H2O），搅拌至溶解。

将烧杯置于冷水中，在pH计的监测下，缓慢滴加6 mol/L NaOH溶液，至溶液的pH=5.0～5.5。

冷却至室温，转入1000mL 容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

转入洗净、干燥的试剂瓶中。

3. F-离子试液，浓度约在10-1～10-2mol/L。

四、实验步骤1. 按pHS-3C型酸度计操作步骤调试仪器，按下mV按键。

摘去甘汞电极的橡皮帽，并检查内电极是否浸入饱和KCl溶液中，如未浸入，应补充饱和KCl溶液。

安装电极。

2. 准确吸取0.100mol/L F-离子标准溶液10.00mL，置于100mL容量瓶中，加入TISAB10.0mL，用水稀释至刻度，摇匀，得pF=2.00溶液。

3. 吸取pF=2.00溶液10.00mL，置于100mL容量瓶中，加入TISAB9.0mL，用水稀释至刻度，摇匀，得pF=3.00溶液。

仿照上述步骤，配制pF=4.00，pF=5.00，pF=6.00溶液。

4. 将配制的标准溶液系列由低浓度到高浓度逐个转入塑料小烧杯中，并放入氟电极和饱和甘汞电极及搅拌子，开动搅拌器，调节至适当的搅拌速度，搅拌3min，至数值稳定时，读取各溶液的-mV值。

5. 吸取F-离子试液10.00mL，置于100mL容量瓶中，加入10.0mLTISAB，用水稀释至刻度，摇匀。

按标准溶液的测定步骤，测定其电位E x值。

五、数据及处理1. 实验数据2. 以电位E值为纵坐标，pF值为横坐标，绘制E-pF标准曲线（坐标纸）；并求出E-pF 标准曲线的线性方程及相关系数。

3. 在标准曲线上找出与E X值相应的pF值，求得原始试液中F-离子的含量，以g/L表示。

六、思考题1. 本实验测定的是F-离子的活度，还是浓度？为什么？2. 测定F-离子时，加入的TISAB由哪些成份组成？各起什么作用？3. 测定F-离子时，为什么要控制酸度，pH值过高或过低有何影响？4. 测定标准溶液系列时，为什么按从稀到浓的顺序进行？实验三利用紫外吸收光谱检查物质的纯度一、实验目的：1、学习利用紫外吸收光谱检查物资的纯度的原理和方法;2、熟悉UV-1750紫外－可见分光光度计使用;二、实验原理具有不饱和结构的有机化合物，如芳香族化合物，在紫外区(200～400 nm)有特征的吸收，为有机化合物的鉴定提供了有用的信息。

紫外吸收光谱定性的方法是比较未知物与已知纯样在相同条件下绘制的吸收光谱，或将绘制的未知物吸收光谱与标准谱图(如Sadtler紫外光谱图)相比较，若两光谱图的λmax和κmax 相同，表明它们是同一有机化合物。

极性溶剂对有机物的紫外吸收光谱的吸收峰波长、强度及形状有一定的影响。

溶剂极性增加，使n→π*跃迁产生的吸收带蓝移，而π→π*跃迁产生的吸收带红移；同时溶剂极性增加也会使苯的B吸收带的精细结构和强度发生变化。

三、仪器与试剂1．仪器UV-1750紫外一可见分光光度计，带盖石英吸收池（比色皿）2只(1cm)。

2．试剂苯、苯乙酮、乙醇、正焿烷、甲醇、蒽醌、邻苯二甲酸酐均为色谱纯以上试剂。

a、苯的乙醇溶液——10μL/100mL(乙醇);b、苯的正焿烷溶液——10μL/100mL(正焿烷);c、苯乙酮的乙醇溶液------0.030g/100mLd、苯乙酮的正焿烷溶液------0.030g/100mLe、蒽醌的甲醇溶液——0.040mg/mL；f、邻苯二甲酸酐的甲醇溶液——0.080mg/mL；3．仪器条件：光谱扫描波长范围：190～320（400）nm；波长间隔：0.5（1）nm狭缝宽度：0.5nm；扫描速度：中速四、实验步骤1．乙醇中杂质苯的检查用l cm石英吸收池，以空气为参比，在190～320 nm波长范围内分别测绘纯乙醇及试样的吸收曲线，并确定是否存在苯的B吸收带?2．正庚烷中杂质苯的检查用l cm石英吸收池，以空气为参比，在190～320 nm波长范围内测绘正庚烷及试样的吸收曲线，并确定是否存在苯的B吸收带?3．溶剂性质对紫外吸收光谱的影响用1 cm石英吸收池，以各自的溶剂为参比，在190～320 nm波长范围内测绘以上苯乙酮的乙醇溶液和苯乙酮的正焿烷溶液的吸收光谱。

比较B吸收带的变化，并加以解释。

4．用l cm石英吸收池，以空气为参比，在190～400 nm波长范围内测绘甲醇、蒽醌的甲醇溶液、邻苯二甲酸酐的甲醇溶液、混合样（蒽醌+邻苯二甲酸酐）的吸收曲线，比较各吸收曲线的变化，并加以解释。