仪分实验
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仪器分析实验讲义编者朱桂琴王春高贵军赵娜实验一离子选择性电极测定自来水中的含氟量1、了解离子选择性电极的主要特征，掌握离子选择性电极法测定的原理、方法及操作技术。
2、掌握用标准曲线法测定自来水中氟含量的方法。
一、原理氟离子选择电极是以氟化镧单晶片为敏感膜的电位法指示电极，对溶液中的氟离子具有良好的选择性。
将氟离子选择电极和外参比电极（如甘汞电极）浸入欲测含氟溶液，构成原电池。
该原电池的电动势与氟离子活度的对数呈线性关系，故通过测量电极与已知F—浓度溶液组成的原电池电动势和电极与待测F－浓度溶液组成原电池的电动势，即可计算出待测水样中F—浓度。
常用定量方法是标准曲线法和标准加入法。
氟电极与饱和甘汞电极组成的电池可表示为：A g，A g CL10-3mol/L NaF10-1mol/L NaCL LaF3F-试液KCL饱和，Hg2CL2HgE电池EE F ESCE k+RTFLnαF,外K+RTFLnαF,外K+0.059LgαF,外其中0.059为25℃时电极的理论响应斜率。
用离子选择电极测量的是溶液中的离子活度，通常定量分析需要的是离子的浓度，不是活度。
所以必须控制试液的离子强度。
如果测量试液的离子强度一定，则上述方程表示为：E电池K+0.059Lg CF-用氟离子选择电极测量F-时，最适宜pH范围为5.5~6.5。
pH值过低，易形成HF-2，影响F-的活度；pH值过高，易引起单晶膜中La3+的水解，形成La(OH)3,影响电极的响应。
故常用pH=6的柠檬酸盐缓冲溶液来控制溶液的pH 值。
柠檬酸盐还可消除AL3+、Fe3+的干扰。
二、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：100mL，150mL。
6．其他通常用的实验室设备。
三、试剂所用水为去离子水或无氟蒸馏水。
1．氟离子标准贮备液：0.100 mol.L-1；1.0×10-3mol.L-12．总离子强度调节缓冲溶液（TISAB）：柠檬酸钠缓冲溶液0.5 mol.L-1用1︰1盐酸调节pH至5-6。
四、测定步骤1．仪器准备和操作按照所用测量仪器和电极使用说明，首先接好线路，将各开关置于―关‖的位置，开启电源开关，预热15min，以后操作按说明书要求进行。
测定前，试液应达到室温，并与标准溶液温度一致（温差不得超过±1℃）。
2．标准曲线绘制：分别吸取10-3mol.L-1氟的标准溶液0.70, 1.00, 3.00, 5.00, 10.00ml于100ml容量瓶中，加入20mlTISAB 溶液，用去离子水稀释至刻度。
将标准系列溶液由低浓度到高浓度依次转入干塑料杯中，电极插入被测试液。
开启搅拌器，至电位稳定后读取平衡电位。
以lgCF-为横坐标，E为纵坐标作图。
CF- 7×10-61×10-53×10-55×10-51×10-4mol.L-1E依次插入电极，连续搅拌溶液，读取搅拌状态下的稳态电位值（E）。
在每次测量之前，都要用水将电极冲洗净，并用滤纸吸去水分。
3．水样测定：吸取水样50ml与100ml容量瓶中，加入20ml TISAB 溶液，用去离子水稀释至刻度。
把溶液全部转入250ml 烧杯中，放入一只塑料搅拌子，插入电极，连续搅拌溶液，待电位稳定后，在继续搅拌下读取电位值E1值，记录水样电位E1。
然后加入1.00ml 10-3mol.L-1氟的标准溶液,同样测出电位值E2，计算其差值△E。
五、计算1 作标准曲线，求出氟离子选择电极的相应斜率。
2 根据所测水样的E 值从标准曲线上查出氟离子浓度，计算水样中氟的浓度CF-（mol.L-1）。
3 根据步骤3一次标准加入法所得△E和实际测得的电极响应斜率代入下述方程：CF- = CsVs/(Vx+Vs)*(10△E/S-1)-1计算水样中氟的浓度CF-（mol.L-1）。
式中：Cx———水样中氟化物（F-）mol.L-1；Vx———水样体积（mL）；Cs———F—标准溶液的浓度（mg/L）；VS———加入F—标准溶液的体积（mL）；ΔE——等于E1–E2（对阴离子选择性电极），其中，E1为测得水样试液的电位值（mV），E2为试液中加入标准溶液后测得的电位值（mV）；S——氟离子选择性电极的实测斜率。
如果V S〈〈V X,则上式可简化为：Cx=Cs·V S (10△E/S-1) -1/V x注意事项1．电极用后应用水充分冲洗干净，并用滤纸吸去水分，放在空气中，或者放在稀的氟化物标准溶液中。
2．不得用手触摸电极的敏感膜；如果电极膜表面被有机物等沾污，必须先清洗干净后才能使用。
3．一次标准加入法所加入标准溶液的浓度（c S），应比试液浓度（c X）高10-100倍，加入的体积为试液的1/10—1/100，以使体系的TISAB浓度变化不大五、思考题1、本实验中加入总离子强度调节缓冲溶液的目的是什么？•离子选择电极是根据能斯特方程测定溶液中离子的活度。
而离子的活度等于活度系数与浓度的乘积。
溶液中某种离子的活度主要决定于溶液的离子强度。
显然，在温度一定，离子强度一定时，离子的活度系数是一定的。
采用在标准溶液和未知溶液中加入等量的高浓度惰性电解质，使标准溶液和试液的总离子强度相等，求得待测物质浓度。
如在F-的测定中采用加入总离子强度调节缓冲液（TISAB）的方法。
2、为什么测定氟离子溶液前以及测定水样前要把氟电极洗至的空白电位？一般情况下，氟离子选择电极洗到接近最大空白电位值时，其工作性能最好。
此时，氟离子选择电极的线性范围大，测试的稳定性最好。
实验二气相色谱的定性和定量分析一、实验目的1．学习计算色谱峰的分辨率。
2．掌握根据保留值，作已知物对照定性的分析方法3．熟悉用归一化法定量测定混合物各组分的含量。
二、实验原理对一个混合试样成功地分离，是气相色谱法完成定性及定量分析的前提和基础。
衡量一对色谱峰分离的程度可用分离度R表示：式中，T R,2，Y2和T R,1，Y1分别是两个组分的保留时间和峰底宽，当R=1.5时，两峰完全分离；当R=1.0时，98%的分离。
在实际应用中，R=1.0一般可以满足需要。
在一定的色谱条件下，组分i的质量m i或其在流动相中的浓度，与检测器的响应讯号峰面积A i或峰高h i成正比：m i=f i A A im i=f i h h if i A、f i h称为绝对校正因子。
上两式是色谱定量分析的依据。
可以看出，响应信号A、h的准确测量直接影响分析的准确度。
现代色谱仪中都配有准确测量峰面积的电学积分仪，手工测量则首先测量峰高h 和半峰宽Y1/2，然后按下式计算：A i=1.065h i×Y1/2当峰型不对称时，按下式计算：A i=h i×（Y0.15+ Y0.85）/ 2式中Y0.15和Y0.85分别为峰高0.15和0.85处的峰宽值。
绝对校正因子可用下式表示：f i A= m i / A i相对校正因子是指组分i与某基准组分S的绝对校正因子之比，即：f i S A=A S m i / A i m s归一化法是将样品中所有组分合量之和按100％计算，以它们相应的响应信号为定量参数．通过下式计算各组分的质量分数：三、仪器、试剂和实验条件1．仪器（1）GC-4000A气相色谱仪（2）GCD-300B全自动氢气发生器（3）秒表（4）注射器：10μI，100μL（5）带磨口试管若干2．试剂（1）正己烷、环己烷、苯、甲苯（均为A.R）（2）未知的混合试样3.实验条件（I）色谱拄拴长2m，内径2mm（3）流动相：氢气（4）柱温：85-95℃（5）汽化温度：120℃（6）检测器温度：120℃（7）桥电流：110mA（8）载气流速：稍高于0.1 L/min四、实验步骤1．认真阅读气相色谱仪操作说明。
2．在教师指导下，开启色谱仪，详见附1、附2。
根据实验条件，将色谱仪按仪器操作步骤，调至可进样状态，待仪器上电路和气路系统达到平衡、记录仪上基线平直时，即可进样。
3．准确配制正己烷，环己烷：苯：甲苯为1：1：1.5：2.5（质量比）的标准溶液，以备测量校正因子。
4．在低纸速下（如1cm/min）,进未知混合试样约1.4~2μL和空气20~40 μL，各2~3次，调节工作站的参数，得到合适的色谱阁。
记录色谱图上各峰的保留时间t R和死时间t M。
5．分别注射正己烷、苯、环已烷、甲苯等纯试剂0.2μL，各2~3次，记录色谱图上各峰的保留时间t R。
6．记录仪纸调快（如6cm/min），进1.4~2.0 μL已配制好的标准溶液2~3次，记录色谱图及各峰的保留时间。
7．在与操作6完全相同的条件下，每次进1.4~1.6 μL未知混合试样，2~3次，调节工作站的参数，得到合适的色谱图，打印色谱图及各峰的保留时间t R。
五、结果处理：1. 用步骤6所得数据，计算前3个峰中每两个峰的分辩率。
2. 比较步骤4和5所得的色谱图及保留时间，指出未知混合试样中色谱峰对应的物质。
3．用步骤6所得数据，以苯为基准物质，计算各组分的质量校正因子。
4. 用步骤7所得图谱，计算未知混合物中各组分质量分数。
六、注意事项1.钢瓶工作压力，一定要控制在规定范围内，不得超压工作。
必须切记，保障安全。
2.实验结束后，检查仪器是否正常，关闭是否正确。
七、问题讨论1.本实验中，进样是否需要非常准确？为什么？2.将测得的质量校正因子与文献值比较。
3.试说明3种不同单位校正因子的关系和联系。
4.试根据混合试样各组分及固定液的性质．解释各组分的流出顺序。
实验三电位滴定法测氯、碘浓度一、实验目的1．熟悉离子选择性电极的测定原理；2．掌握电位滴定仪的使用及定量测定的方法。
二、实验原理电位滴定法是根据滴定过程中指示电极电位的变化来确定终点的定量分析方法。
电位滴定法测氯、碘浓度时以硝酸银为滴定剂，在滴定过程中，Cl-、I-、Ag+浓度发生变化，可用银离子选择性电极作为指示电极，指示在化学计量点附近发生的电位突跃。
银指示电极的电位可以根据能斯特公式来计算：化学计量点前，银电极的电位取决于Cl-的浓度，E=E AgCl/Ag-0.059lg[Cl-]；化学计量点时，[Ag+]=[ Cl-]，可由K sp,AgCl求出Ag+的浓度，由此计算出银的电极电位；化学计量点后，银电极的电位取决于Ag+的浓度，E=E Ag+/Ag-0.059lg[Ag+]。
在化学计量点前后，银电极的电位有明显的突跃。
因为测量的是氯离子，所以要用带硝酸钾盐桥的饱和甘汞电极作为参比电极，也可以采用饱和硫酸亚汞电极，以避免氯离子的沾污。
滴定终点可由电位滴定曲线来确定，即E-V曲线。
