发射光谱定性分析

1、实验一 发射光谱定性分析一、目的与要求1.学习利用光谱图比较法进行光谱定性分析的操作方法。2.学会使用摄谱仪和光谱投影仪以及谱片的显影和定影方法。二、实验原理原子发射光谱分析法是根据受激发的物质所发射的光谱来判断其组成的一门技术。在室温下，物质中的原子处于基态(E0)，当受外能(热能、电能等)作用时，核外电子跃迁至较高的能级(En)，即处于激发态，激发态原子是十分不稳定的，其寿命大约为108s。当原子从高能级跃迁至低能级或基态时，多余的能量以辐射形式释放出来。其辐射能量与辐射波长之间的关系用爱因斯坦普朗克公式表示：E=EnEi=hc/ (1)式中，En、Ei为高能级和低能级的能量，h为普朗克常

2、数，c为光速，为波长。当外加的能量足够大时，可以把原子中的外层电子从基态激发到无限远，使原子成为离子，这种过程称为电离。当外加能量更大时，原子可以失去二个或三个外层电子成为二级离子或三级离子，离子的外层电子受激发后产生的跃迁，辐射出离子光谱。原子光谱和离子光谱都是线状光谱。由于各种元素的原子结构不同，受激后只能辐射出特征光谱。这种特征光谱仅由该元素的原子结构而定，与该元素的化合物形式和物理状态无关，这就是发射光谱定性分析的依据。定性分析就是根据试样光谱中某元素的特征光谱是否出现，来判断试样中元素是否存在及其大致含量。决定试样中有何种元素存在，不需要将该元素的所有光谱线都找出来，一般只要找出2-

3、3条灵敏线，所谓灵敏线也叫最后线，即随着试样中该元素的含量不断降低而最后消失的谱线，它具有较低的激发电位，因而常常是共振线。用发射光谱进行定性分析，是在同一块感光板上并列摄取试样光谱和铁光谱，然后在光谱投影仪上将谱片放大20倍，使感光板上的铁光谱与“元素光谱图”上的铁光谱重合。此时，若感光板上的谱线与“元素光谱图”上的某元素的灵敏线相重合，即表示该元素存在。还可以根据元素所出现的谱线，找出其谱线强度的最小级次，按表估计该元素的大概含量。三、仪器与试剂仪器：31WIA平面光栅摄谱仪，ADE-20型交直流电弧发生器，WTY型光谱投影仪,秒表，天津紫外型感光板。试剂：显影液，定影液。试样：铜合金试样

4、，铝合金试样，未知试样，光谱纯石墨电极。四、实验步骤1.仪器装置 (1)31WIA平面光栅摄谱仪电极架电极用金属夹固定在电极架上，电极的位置可以上下、左右、前后移动。在燃弧前，利用照光灯调节好电极的位置，使其光影间隙充满中间光阑，使分析隙(即电极间的放电区)处在光路中，起弧后使激发光进入摄谱仪。三透镜照明系统其作用是使光源发出的光较多地进入狭缝，使狭缝各点上照度均匀，靠近电极架是第一透镜，它将电极成象(倒象)在第二透镜架上的遮光板上，第二透镜架上装有一遮光板称“中间光阑”，板上有六个不同高度的长方形孔，孔的高度由数字标出，中间光阑的作用一是用以调节电极间的距离，使每次测定总是截取光源同一部分，

5、可保证弧光沿着光轴进入摄谱仪，二是起弧时，红热的电极辐射出连续背景，由遮光板遮去，仅使弧光通过遮光板上的孔而进入摄谱仪，第一、二透镜起聚光作用，第三透镜贴近狭缝，其作用是保证入射光束充满准直透镜，三只透镜保持相对距离，经调整固定后不得随便移动。狭缝及调节机构狭缝是一个精密部件，由两片锋利刀片组成，谱线是狭缝单色像，狭缝的任何缺损和沾污会直接影响谱线轮廓和强度的均匀性，使用时要防止碰伤刀口，狭缝宽度最小不能低于2m，决不允许小于零。狭缝调节机构包括调焦和调倾角。调焦目的是调节狭缝处于反光镜焦平面上，使狭缝成象清晰，由狭缝后面调节鼓轮进行。倾角是指调节狭缝的倾斜角，使谱线平行于板移方向，以免两行光

6、谱产生错位，由倾角调节器进行，随着光栅转角的变化，狭缝倾角也将变化。哈特曼光阑哈特曼光阑位于第三镜和狭缝之间，用于控制狭缝使在光谱板上得到不同高度、不同位置的光谱。作定性分析时，每摄一次谱，移动一次光阑位置、定量分析时，每更换一个样品，应移动暗盒位置。哈特曼光阑转盘上还装有阶梯减光板，它是在石英基片上用真空镀膜法蒸镀成三阶或九阶透明不同的区域构成。其作用是使进入光谱仪的光能量按一定比例减弱，逐渐改变底板的曝光量，以便制作光谱底板的乳剂特性曲线。暗盒暗盒是放置感光板的，感光板的尺寸为90×240mm，装感光板时，乳剂面应朝向光路。将暗盒装到摄谱仪上，用偏心轮夹紧，摄谱前，抽出暗盒挡板。

7、31WIA型平面光栅摄谱仪技术参数工作波段：200.0-600.0nm；摄谱仪焦距：1050mm；光栅：1200条/mm；刻划面积：30×60mm；闪跃波长：300.0nm；线色散率：0.8nm/mm；一次摄谱范围：190.0nm(清晰范围140.0nm)；理论分辨率：72000；狭缝：对称开放式；宽度0-300m；宽度分度值：0.001mm；有效高度10mm。 (2)光谱投影仪摄谱仪拍摄的光谱底板放在光谱投影仪上，放大20倍，与已知物质光谱或标准光谱图作比较，是进行光谱定性分析和半定量分析主要工具。常用的是国产WTY型光谱投影仪。2 实验操作 (1)摄谱前准备加工好石墨电极，将试样

8、装入电极，做好记录，并装到电极架上。合金棒电极可直接装在电极架上。暗室中将感光板装入暗盒，并将暗盒装在摄谱仪上，拉开挡板。调节好仪器工作参数中心波长、狭缝宽度、倾角、焦距、哈特曼光阑、板移(即暗盒位置)利用电极架对光灯调整电极位置，观察遮光板上电极成像位置。在自动曝光控制器上选择好预燃时间和曝光时间。 (2)摄谱条件工作电流5.5A狭缝9m 焦距11 倾角5.1中心波长3200预热时间Fe棒0秒；Cu棒6秒遮光板3.2曝光时间Fe棒5秒；Cu棒15秒(3)摄谱按下起动按纽，预燃开始(对光灯熄，光源激发，预燃指示灯亮)，额定时间后，预燃结束，曝光开始(快门打开，曝光指示灯亮)。经一定时间，曝光结

9、束，光源停止激发，快门闭，一次摄谱结束，同样进行下次摄谱。全部摄谱结束，推进暗盒挡板，切断电源。 (4)暗室操作将配好的显影液、定影液分别倒入盘内，调节显影液、定影液温度1822，在红灯下将感光板乳剂面向上放在显影液内，显影3-4min，在显影过程中要不断摇动搪瓷盘使显影均匀，到时间取出感光板，用清水漂洗一下，放入定影液中，定影至完全透明，再将感光板放在清水中冲洗15min(注意流水不能直接冲洗在谱片的乳剂面上)取出凉干。 (5)查谱将谱片放到投影仪的谱片台上，乳剂面朝上，长波在左面，转动谱片上下、左右移动纽，使拍摄的铁谱和“元素光谱图”上的铁谱重合，逐段检查试样谱线中有哪些谱线和“元素光谱图

10、”上标出的有关元素的灵敏度相重合，对试样中每一种元素要查出23条灵敏线才能确定试样有该元素存在，根据谱线出现多少和强度，确定元素存在与否及大致含量。五、结果与讨论根据查谱结果，列出未知试样中的组分及其含量范围。六、实验要点及注意事项1.激发光源为高电压、高电流装置，要注意安全，遵守操作规程。换电极时，手只能接触电极架上的绝缘部分；2.对精密光学仪器，不准用手或布去擦试光学表面，不准移动其位置；3.电弧有强烈紫外线灼伤眼睛，点弧时，注意放好防护玻璃；4.开始摄谱前，打开通风设备，使金属蒸气排出室外。七、思考题1.简述摄谱仪以下参数的作用中间光阑、狭缝、倾角、焦距2.光谱定性分析时，采用何种光源好

11、，为什么?3.在光谱定性分析中，拍摄铁光谱和试样光谱时，为什么要固定暗盒位置而移动光阑，而不能固定光阑移动暗盒。4.本实验所用摄谱仪的倒线色散率8.3A/mm，暗盒尺寸240mm×90mm拍谱中心长3200，其摄谱的波长范围。 实验二 原子吸收光谱测定水中镁一、目的与要求：1了解原子吸收分光光度计的结构和操作方法；2掌握实验条件的选择和干扰抑制剂的应用；3了解从回收率来评价分析方案和测得结果的方法；4通过自来水中镁的测定掌握原子吸收法的实际应用。二、实验原理：原子吸收光谱：光源发射的被测元素的特征辐射，通过样品蒸气时，被待测元素的基态原子所吸收，由光源辐射的减弱程度求得样品中被测元素

12、的含量。定量分析依据：在光源发射线的半宽度 < 吸收线的半宽度（即锐线光源）的条件下，光源发射线通过一定厚度的原子蒸气，并被同种基态原子所吸收。吸光度 A与原子蒸气中待测元素的基态原子数之间，遵循朗伯比尔定律 I0A = lg = K C L I原子吸收条件：在原子吸收分析中，测定条件的选择非常重要，它对测定的灵敏度、准确度和干扰情况均有很大影响。 过大发射线变宽，工作曲线弯曲，灵敏度降低，灯寿命减小。 1灯电流：空心阴极灯的灯电流 过小发光强度弱，发光不稳定，信噪比下降 在保证灯电流稳定和输出光强适当的条件下，尽可能选用较低的灯电流（通常以标明的最大电流的 作工作电流为宜。2燃助比：指

13、燃气、助燃气流量的比值，直接影响试样的原子化效率。 （使被测元素原子化，需高温火焰，燃助比指火焰的构成）。正常焰燃气和助燃气的比例符合化学计量关系，C2H2+ O2+10N2 = 2CO2+H2O+10N2(温度高、干扰小、背景低、稳定性好，适合许多元素的测定)富燃焰燃助比提高，燃气量增大，火焰呈黄色，层次模糊，温度稍低，火焰呈还原性气氛，适合易形成难离解氧化物元素测定。贫燃焰燃助比下降，燃气量减小，氧化性较强，温度较低，适合易离解、易电离元素的原子化，如碱金属。3燃烧器的高度：火焰高度不同，火焰温度和火焰气氛（性质）不同，产生基态原子浓度也就不同。三、仪器与试剂：1 仪器：GGX-1型原子吸

14、收分光光度计、 乙炔钢瓶、 空气压缩机、 镁空心阴极灯 容量瓶、50ml 17只； 100ml 1只 吸量管：1 ml 1只； 5 ml 3只 烧杯 表面皿2试剂：镁储备液 1.000mg·ml-1 镁工作液 10.00 mg·ml-1 锶溶液 1.00ml10mgSr四、实验步骤1仪器结构与性能：GGX-1型原子吸收分光光度计是单道单光束型原子吸收光谱仪。结构简单，操作方便，能满足一般分析的基本要求。仪器主要由锐线光源、火焰原子化器、分光器和检测器四部分组成。(1)光源光源作用是辐射待测元素的特征光谱。它应满足能发射出比吸收线窄得多的锐线，有足够的发射强度、稳定、背景小等

15、条件，目前用得最多的是空心阴极灯。它由封在玻璃管中的一个钨丝阳极和一个由被测元素金属制成的圆筒状阴极组成，内充低压氖气或氩气。当在阴、阳极之间加上电压时，气体发生电离，带正电荷的气体离子在电场作用下轰击阴极，使阴极表面的金属原子溅射出来，金属原子与电子、惰性气体原子及离子碰撞激发而发出辐射。最后，金属原子又扩散回阴极表面重新沉积下来。测定每种元素，都要用该元素的空心阴极灯。(2)原子化装置原子化装置的作用是将试样中待测元素变成基态原子蒸气。火焰原子化器包括雾化器和燃烧器两部分。雾化器将试样雾化，喷出的雾滴碰在撞击球上，进一步分散成细雾。试液经雾化后，进入予混合器，与燃气混合，较大的雾滴凝聚后经

16、废液管排出，较细的雾滴进入燃烧器，常用的缝式燃烧器，缝长100-110mm，缝宽0.5-0.6mm适用于空气一乙炔焰。气路系统是火焰原子化器的供气部分。气路系统中，用压力表、流量计来控制和测量气体流量，乙炔由钢瓶供给，乙炔钢瓶应远离明火，通风良好。(3)光学系统外光路系统使空心阴极灯发出的共振线正确通过燃烧器上方的被测试样的原子蒸气，再射到单色器狭缝上。分光系统由光栅，反射镜和狭缝组成。分光系统的作用是将待测元素的共振线与邻近的谱线分开。通常是根据谱线结构和欲测的共振线附近是否有干扰线来决定单色器狭缝宽度。例如，若待测元素光谱比较复杂(如铁族元素，稀土元素等)或有连续背景的，则狭缝宜小，若待测

17、元素的谱线简单，共振线附近没有干扰线(如碱金属和碱土金属)，则狭缝可较大，以提高信噪比，降低检测限。(4)检测系统检测系统由检测器、放大器、对数转换器、显示和打印装置组成，光电倍增管将光信号转换为电信号，放大，对数转换，使指示仪表上显示出与试样浓度成线性关系的数值，再由记录器记录或用微机处理数据，并打印或在屏幕上显示。光电倍增管是由光阴极和若干个二次发射极(又称打拿极)组成。在光照射下，阴极发射出光电子，被电场加速并向第一个打拿极运动。每个光电子平均使打拿极表面发射几个电子，这就是二次发射。二次发射电子又被加速向第二个打拿极运动。此过程多次重复，最后电子被阴极收集。从光阴极上产生的每一个电子，

18、最后，可使阳级上收集到106-107个电子，打拿极越多，放大倍数越大。(5)主要技术参数波长范围：190nm 860nm；光栅刻线1200条/mm；闪跃波长250nm；理论分辨率60000；线色散倒数23.8nm/mm。(6)仪器测量操作开启稳压电源开关，安装待测元素空心阴极灯。打开主机电源开关，然后打开待测元素空心阴极灯电源开关，用灯电源粗、细调旋钮调节所需的灯电流。按下透射比选择开关(T%)，调节狭缝宽度。转动波长手动开关，调至元素分析线波长附近，用手动波长调节，采用能量峰值法，找到待测元素示值波长准确位置。采用能量峰值法，调节空心阴极灯处于最佳位置，即调整外光路。检查并调节燃烧器高度。开

19、空气压缩机，调节出口压力。打开乙炔气钢瓶开关，调节出口压力为0.08MPa左右。左手开启乙炔气阀门，点火。按下吸光度测量开关。喷入空白溶液，调节光电倍增管负高压(灵敏度调节)，将吸光度调至零。依次喷入标准系列溶液及试样溶液，测其吸光度值，记录测定数据，并做好结果处理测定结束后，用去离子水喷雾清洗23min，空烧23min。关机时，首先关乙炔气钢瓶压力调节阀，待管路内乙炔燃尽后，再关空气压缩机。然后，关闭空心阴极电源开关。将仪器各个旋钮复位，关光电倍增管负高压电源，最后关闭仪器总电源开关。11将各种容器清洗干净，摆放在初始位置备用。填写仪器使用记录。2.测定镁的工作条件波长 285.2nm灯电流

20、 3mA缝宽 0.1mm火焰 空气-乙炔3.实验操作(1)燃气和助燃气比例的选择：吸取Mg标准溶液(10g/mL)2.0mL于50mL容量瓶中，加锶溶液2.0ml，用水稀释到刻度，摇匀。调好空气压力(0.2MPa)和流量，用去离子水调零，然后固定乙炔压力(0.05MPa)，改变乙炔流量，进行吸光度测定，记录各种压力、流量下的吸光度。在每次改变乙炔流量后，都要用去离子水调节吸光度为零(下面实验均相同)，选择出稳定性好而吸光度又较大的乙炔-空气的压力和流量。(2)燃烧器高度的选择：使用最佳乙炔-空气压力和流量，改变燃烧器的高度，测定镁的吸光度，选择出稳定性好而吸光度又较大的燃烧器高度。(3)干扰抑

21、制剂锶溶液加入量的选择：吸取自来水5.0mL 6份分别加到6只50mL容量瓶中，加入2mL 11 HCl，分别加入锶溶液0、1、2、3、4、5、mL，用去离子水稀释至刻度，摇匀，在上面选择最佳操作条件下，依此测定各瓶吸光度，由测得的稳定性好且吸收光度较大的条件中选择出抑制干扰最佳的锶加入量。(4)标准曲线的绘制：6只50mL容量瓶中，分别加入0.0、10、20、30、40、50g镁标准溶液，每瓶中加入最佳量的锶溶液，用最佳的操作条件，依次测定各瓶溶液的吸光度，并绘出标准曲线。(5)自来水水样的测定：准确吸取5.00mL自来水样两份分别置於50mL容量瓶中，加入最佳量的锶溶液定容到刻度，用选定的

22、操作条件测出吸光度，从标准曲线上查出水样中镁的含量m(g)并算出水样中镁的浓度C： mC(mg/L)=(g/mL) V水样体积(mL) V(6)回收率的测定：准确吸取已测得镁量的自来水样5.00mL两份，置於50mL容量瓶中，加入已知量的镁标准溶液(总的镁量应能在标准曲线上查出)，再加最佳量的锶溶液，稀释至刻度，按以上操作条件，测出其吸光度，并查出镁量。回收率=测得总镁量水样中镁量 加入镁量×100%五、结果与讨论1.绘制吸光度燃气 流量曲线，找出最佳燃助比。2.绘制吸光度燃烧器高度 曲线，找出最佳燃烧器高度。3.绘制吸光度锶溶液加入量 曲线，找出最佳锶溶液加入量。4.求出自来水中镁

23、的浓度。六、实验要点及注意事项1.实验时，要打开通风设备，使金属蒸气及时排出室外；2.点火时，先开空气，后开乙炔，熄火时，先关乙炔，后关空气，室内若有乙炔气味，应立即关闭乙炔气源，开通风，排除问题后，再继续实验。3.更换空心阴极灯时，要将灯电流开关关掉，以防触电和造成灯电源短路。4.排液管应水封，防止回火。5.钢瓶附近严禁烟火。七、思考题1.如何选择最佳实验条件，实验时，若条件发生变化，对结果有无影响?2.在原子吸收分光光度计中，为什么单色皿位于火焰之后，而紫外分光光度计中单色皿位于试样之前?3.原子吸收光谱分析法与可见分光光度法有何不同?有哪些相同地方?4.什么叫回收率。一个精确的分析方案，

24、其几次测定的回收率的平均值应是什么数值?如分析方案测得结果偏高或偏低，则其回收率应是怎样的?是否可以利用回收率来校正测得结果?如何进行校正?八、参考书目1.张剑荣，戚苓，方惠群等.仪器分析实验.北京：科学出版社，1999.2.成都科学技术大学，浙江大学.分析化学实验(第二版).北京：高等教育出版社，19823.华中师范大学，东北师范大学，陕西师范大学等.分析化学实验(第三版).北京：高等教育出版社，2001.实验三 紫外吸收光谱的绘制及有机化合物的鉴定一、实验目的与要求：1 学习紫外吸收光谱的绘制方法，并利用吸收光谱对化合物进行鉴定；2 了解溶剂的性质对吸收光谱的影响，能根据需要正确选择溶剂；

25、3 学会UV8500紫外可见分光光度计的使用。二、实验原理：吸收光谱以不同波长的光依次通过一定浓度的被测物质，并分别测定每个波长的吸光度。以波长 为横坐标，吸光度A 为纵坐标。所得到的曲线为吸收光谱。紫外吸收光谱指波段范围处于近紫外的吸收光谱。分子吸收光谱的比较紫外光谱可见吸收光谱红外吸收光谱波段远紫外 10-200nm近紫外 200-400nm400800nm0.75um1000um产生机理分子吸收紫外辐射后引起的外层电子跃迁。电子光谱分子吸收可见光后引起的外层电子跃迁。电子光谱分子吸收红外辐射后引起的分子的振动、转动能级的跃迁振转光谱。研究对象不饱和有机物，特别是共轭体系有机物。 无机物分

26、子在振动过程中伴随偶极矩变化的化合物（利用紫外光谱可对有机物进行鉴定及结构分析）。紫外吸收光谱的特点：图形比较简单、特征性不强，当不同的分子含有相同的发色团。它们的吸收光谱的形状就大体相似，所以该法的应用有一定的局限性。但紫外光谱对共轭体系的研究，如利用分子中共轭程度来确定未知物的结构有独特的优点。所以紫外光谱是对有机物进行定性鉴定及结构分析的一种重要辅助手段。本实验主要完成以下几个内容：1定性分析（未知芳香族化合物的鉴定）：所采用的方法一般是标准比较法：测绘未知试样的紫外吸收光谱并同标准试样的光谱图进行比较。当浓度和溶剂相同时，如果两者的图谱相同（曲线形状。吸收峰数目、maa 和maa ）说

27、明两者是同一化合物。2纯物质中杂质的检查：一些在紫外光区无吸收的物质，如果其中有微量的对紫外光具有高吸收系数的杂质也可定量的检出。如乙醇中杂质苯的检查，纯乙醇在200-400nm 无吸收如果乙醇中含微量苯，则可测到： 200nm强吸收（=8000）255nm弱吸收（=215。群峰）。3溶剂性质对吸收光谱的影响：溶剂的极性对化合物吸收峰的波长、强度、形状以及精细结构都有影响。极性溶剂有助于n* 跃迁向短波移动； * 长 ；并使谱带的精细结构完全消失，所以实验中分别以极性不同的正己烷、乙醇、水为溶剂，了解溶剂极性对吸收光谱的影响。三、仪器与试剂：1 UV8500 紫外可见分光光度计； 带盖石英比色

28、皿；2容量瓶 若干；3水扬酸（=138）4无水乙醇5苯6正己烷7去离子水四、实验步骤；1仪器的基本结构（分四部分）：（1） 光源：氢灯或氘灯。光谱范围在180400 nm（氘灯中充以同位素代替氢，辐射强度比氢灯大45倍）；（2） 单色器：作用是将连续光源分光，分离出所需的足够窄波段的光束；（3） 吸收池；（4） 检测器；蓝敏光电管。2仪器操作方法：(1) 打开外设电脑，进入桌面上的UV8500图标，开仪器主机。（等待灯预热及仪器自检约5分钟）。计算机显示“就绪”；(2) 进入“波长扫描”OK”；(3)设置参数；(4)“启动” 计算机自动描绘出吸收曲线并给出max 、 A3试样制备及测定：（1）

29、 定性分析；领取未知试样的溶液，以去离子水为参比，用1cm 石英比色皿，在220360nm 范围内测吸收光谱。（2） 乙醇中杂质苯的检出：以纯乙醇为参比液，以含杂质乙醇为试液，在220280nm范围测绘紫外吸收光谱。（3） 溶剂性质对吸收光谱的影响：分别以正己烷、乙醇、水为溶剂配制水扬酸浓度为15mg·L-1溶液，以相应的溶剂作参比液，测绘各溶液在220350nm的吸收光谱。五、结果与讨论：1 记录未知化合物的吸收光谱的条件（波段、A），确定峰值波长，并计算max ,与标准图谱进行比较，确定化合物名称。水扬酸的参数：C=15mg·L-1 A=·Cmol.L

30、3;Lcm max=231.5nm A=0.7504 1=8420mol-1·cm-1·Lmax=296.5nm A=0.4090 2=4520mol-1·cm-1·L2.记录乙醇试样的吸收光谱及实验条件，根据吸收光谱确定是否有苯吸收峰，峰值波长是多少？纯乙醇 CH3-CH2OH是饱和醇，在200400nm 无吸收苯 在紫外区有三个吸收带* 180-184nm =47000-60000 （远紫外意义不大）* 200-204nm =8000 （在远紫外末端也不常用）* 230-270nm =204 （弱吸收的 带*这是苯环的精细结构或苯带，常用来识别芳香族

31、化合物）。3记录不同溶剂的水扬酸的吸收光谱及实验条件，比较吸收峰的变化，了解溶剂的极性对吸收曲线的波长、强度的影响。 *跃迁红移 溶剂极性增大 为什么？ n* 跃迁紫移正己烷乙醇水极性*235.5nm236nm231.5nm红移n*307.5nm304.5nm296.5nm紫移六、实验要点及注意事项：1本实验所用试剂均为光谱纯或经提纯处理；2石英比色皿每换一种溶液或溶剂必须清洗干净，并用被测液荡洗三次。3注意仪器开关顺序：先开外设计算机，再开仪器主机。关时相反。七、思考题：1.试样溶液浓度过大或过小，对测量有何影响？应如何调整？2. max值的大小与哪些因素有关？实验四 红外吸收光谱的测定及结

32、构分析一、实验目的与要求：1.掌握红外光谱法进行物质结构分析的基本原理，能够利用红外光谱鉴别官能团，并根据官能团确定未知组分的主要结构；2.了解红外光谱测定的样品制备方法；3.学会红外分光光度计的使用。二、原理红外吸收光谱法是通过研究物质结构与红外吸收光谱间的关系，来对物质进行分析的，红外光谱可以用吸收峰谱带的位置和峰的强度加以表征。测定未知物结构是红外光谱定性分析的一个重要用途。根据实验所测绘的红外光谱图的吸收峰位置、强度和形状。利用基团振动频率与分子结构的关系，来确定吸收带的归属，确认分子中所含的基团或键，并推断分子的结构，鉴定的步骤如下：(1)对样品做初步了解，如样品的纯度、外观、来源及

33、元素分析结果，及物理性质(分子量、沸点、熔点)。(2)确定未知物不饱和度，以推测化合物可能的结构；(3)图谱解析首先在官能团区(40001300cm1)搜寻官能团的特征伸缩振动；再根据“指纹区”(1300600cm-1)的吸收情况，进一步确认该基团的存在以及与其它基团的结合方式。三、仪器与试剂1.红外分光光度计(IR-440型)；2.手压式压片机(包括压模等)；玛瑙研钵；可拆式液体池；盐片等。3.试剂KBr(A·R)；无水乙醇(A·R)；滑石粉；对硝基苯甲酸；苯乙酮等。四、实验步骤1.仪器的基本结构 图1.4-1 红外分光光度计结构图2.操作步骤(1)按下仪器电源总开关，预

34、热10min后，打开参比、样品光束闸门；(2)记录纸及波数显示器的波数校正。使波数显示器显示5050cm1，记录笔升至记录纸透光度为100%(有偏差可调100%校正旋纽)。(3)选择扫谱方式常规扫谱：将扫谱方式开关置于NORMAL；时间扫谱，将扫谱速率旋纽置于T档，选择一定波数，时间由横坐标来选择走纸速率。重复扫谱：固定在一个波数范围，调好数码盘的高低波数。在一张图纸上扫谱，扫谱方式置于OVERLAY。选择实验所需间隔时间及循环扫谱次数。把扫谱方式开关置于SEQUENTIAL可进行顺序重复扫谱。(4)将样品及参比置于样品托架和参比托架上，即可进行扫谱。3.样品制备(1)液体样品苯乙酮的制备及测

35、试液体吸收池法制备试样将可拆式液体样品池的盐片从干燥器中取出，在红外灯下用少许滑石粉混入几滴无水乙醇磨光其表面。再用几滴无水乙醇清洗盐片后，置于红外灯下烘干备用。将盐片放在可拆液池的孔中央，在盐片上滴一滴苯乙酮试样，将另一盐片平压在上面(不能有气泡)组装好液池。试样测试将液体吸收池置于光度计样品托架上，进行扫谱。扫谱结束后，及时用CHCl或无水乙醇洗去样品，并按前面方法清洗盐片并保存在干燥器中。(2)固体样品对硝基苯甲酸的制备及测试采用压片法，将研成为2m的粉未样品12mg与100200mgKBr粉未混匀，放入压模内，在压片机上边抽真空边加压，制成厚约1mm，直径约10mm的透明薄片。将此片装

36、于样品架上，先粗测透光率是否超过40%，若达到，即可扫谱。若未达到40%，需重新压片。扫谱结束后，取下样品架，取出薄片，按要求将模具、样品架等清理干净，妥善保管。五、结果与讨论1.根据苯乙酮的光谱进行图谱解析。在3000cm1附近有四个弱吸收峰，这是苯环及CH3的CH伸缩振动；在16001500cm1处有23个峰，是苯环的骨架振动，所以可判定该化合物有苯环存在；在指纹区760、692cm1处有2个峰，说明是单取代苯环；在1687cm1处强吸收峰为C=0的伸缩振动，在1265cm1出现强吸收峰，这是芳香酮的吸收；在1363cm1及1430cm1处的吸收峰分别为CH3的CH对称及反对称变形振动，所

37、以根据上述图谱分析此物质的结构与苯乙酮标准红外光谱比较，完全一致。2.根据对硝基苯甲酸的图谱进行解析在3020cm1的吸收峰是苯环上的=CH伸缩振动引起的。在1605cm1、1511cm1的吸收峰是苯环骨架C=C伸缩振动引起的。在817cm1的吸收峰说明苯环上发生了对位取代。所以可初步推断其基本结构为在3000cm1左右和1400cm1左右的吸收峰是酸的吸收，在1530cm1、1300c1处是基团NO2的吸收峰。所以推测是对硝基苯甲酸，再与对硝基苯甲酸的标准红外图谱比较。六、实验要点及注意事项1.制备试样是否规范直接关系到红外图谱的准确性，所以对液体样品，应注意使盐片保持干燥透明，每次测定前后

38、均应用无水乙醇及滑石粉抛光，在红外灯下烘干。对固体样品经研磨后也应随时注意防止吸水，否则压出的片子易沾在模具上。2.扫谱前应注意调整好记录纸的准确位置。3.记录笔不用时，套上笔套，否则墨水干后堵塞笔尖。4.仪器注意防震、防潮、防腐蚀。七、思考题1. 为什么红外分光光度法要采取特殊的制样方法?2.影响基团振动频率的因素有哪些?这对于由红外光谱推断分子的结构有什么作用?.实验五 荧光分光光度法测定维生素C 一、实验目的与要求1.掌握荧光法测定食品中维生素C含量的方法。2.了解分子荧光分析法的基本原理。3.了解F-2500型荧光分光光度计的使用方法。二、原理多数分子在常温下处在基态最低振动能级，产生

39、荧光的原因是荧光物质的分子吸收了特征频率的光能后，由基态跃迁至较高能级的第一电子激发态或第二电子激发态，处于激发态的分子，通过无辐射去活，将多余的能量转移给其他分子或激发态分子内振动或转动能级后，回至第一激发态的最低振动能级，然后再以发射辐射的形式去活，跃迁回至基态各振动能级，发射出荧光。荧光是物质吸收光的能量后产生的，因此任何荧光物质都具有两种光谱：激发光谱和发射光谱。维生素C又称抗坏血酸。抗坏血酸在氧化剂存在下，被氧化成脱氢抗坏血酸，脱氢抗坏血酸与邻苯二胺作用生成荧光化合物，此荧光化合物的激发波长是350nm，荧光波长(即发射波长)为433nm，其荧光强度与抗坏血酸浓度成正比。若样品中含丙

40、酮酸，它也能与邻苯二胺生成一种荧光化合物，干扰样品中抗坏血酸的测定。在样品中加入硼酸后，硼酸与脱氢抗坏血酸形成的螯合物不能与邻苯二胺生成荧光化合物，而硼酸与丙酮酸并不作用，丙酮酸仍可以发生上述反应。因此，在测量时，取相同的样品两份，其中一份样品加入硼酸，测出的荧光强度作为背景的荧光读数。由另一份样品不加硼酸，样品的荧光读数减去背景的荧光读数后，再与抗坏血酸标准样品的荧光读数相比较，即可计算出样品中抗坏血酸的含量。三、仪器与试剂1.仪器：组织捣碎机，离心机，荧光分光光度计(F-2500)2.试剂：百里酚蓝指示剂(麝香草酚蓝)：称0.1g百里酚蓝，加0.02mol·L-1氢氧化钠溶液10

41、.75mL溶解，用水稀释至200mL。变色范围pH1.2(红)2.8(黄)；乙酸钠溶液：称取500g乙酸钠溶解并稀释至1L；硼酸乙酸钠溶液：称取硼酸9g，加入35mL乙酸钠溶液，用水稀释至1000mL(使用前配制)；邻苯二胺溶液：称取20mg邻苯二胺盐酸盐溶于100mL水中(使用前配制)；偏磷酸冰醋酸溶液：称取15g偏磷酸，加入40mL冰醋酸，加水稀释至500mL过滤后，贮存于冰箱中；偏磷酸冰醋酸硫酸溶液：称取15g偏磷酸，加入40mL冰醋酸，用0.015mol·L-1硫酸稀释至500mL；抗坏血酸标准溶液：准确称取0.500g抗坏血酸溶于偏磷酸冰醋酸溶液中，定容至500mL容量瓶中

42、，此标准溶液浓度为每毫升相当于1mg的抗坏血酸(每周新鲜配制)；吸取上述溶液5mL，再用偏磷酸冰醋酸溶液定容至50mL，此溶液每毫升相当于0.1mg的抗坏血酸标准溶液(每天新鲜配制)；溴；活性碳：取50g活性碳加入250mL10%盐酸，加热至沸，减压过滤，用蒸馏水冲洗活性炭，检查滤液中无铁离子为止，再于110120烘干备用。四、实验步骤1.仪器操作条件2.绘制标准曲线：（1)将制备好的50mL标准溶液(含抗坏血酸0.1mg/mL)倒入三角瓶中，再往三角瓶中加入23滴溴(在通风橱内进行)，摇匀变微黄色后，通空气将溴排净，使溶液恢复为无色，若用活性炭为氧化剂，加12g活性炭摇匀1分钟，过滤。(2)

43、取2只50mL容量瓶，各加入刚处理过的溶液1.0mL，其中一只容量瓶中再加入20mL乙酸钠溶液，用水定容至刻度，此液作为标准溶液。另一只容量瓶中加入20mL硼酸乙酸钠溶液，用水定容至刻度，此液作为标准空白溶液。 (3)取5支带塞的刻度试管，一支试管中加入2.0mL标准空白溶液，另4支试管中各吸0.5、1.0、1.5、2.0mL标准溶液，再分别用蒸馏水定容至3.0mL。 (4)避光反应：在避光的环境中，迅速向各管中加入5mL邻苯二胺溶液，加塞，振摇12分钟，于暗处放置35分钟。 (5)荧光测定：选择上述最佳的仪器条件，记录标准溶液各浓度的荧光强度和标准空白溶液的荧光强度，标准溶液荧光强度减去标准

44、空白溶液荧光强度计算相对荧光强度。3.样品测定： (1)样品处理：称取均匀样品10g(视样品中抗坏血酸含量而定，其含量约在1mg左右)，先取少量样品加入1滴百里酚蓝，若显红色(pH=1.2)，即用偏磷酸冰醋酸溶液定容至100mL，若显黄色(pH=2.8)，即用偏磷酸冰醋酸硫酸溶液定容至100mL，定容后过滤备用。 (2)氧化处理：将全部滤液转入三角瓶中加入12g活性炭振摇12分钟，过滤。或在通风橱中加23滴溴，以下操作与绘制标准曲线同。 (3)取2只50mL容量瓶，各加入5.0mL经氧化处理的样液，再向其中一只加入20mL乙酸钠溶液，用水稀释至50mL作为样品溶液；另一只加入20mL硼酸乙酸钠

45、溶液，用水稀释至刻度，作为样品空白溶液。 (4)取2支带塞的刻度试管，1支试管中加2.0mL样品溶液为样液，另一根试管中加入2.0mL样品空白溶液作为空白，再分别用蒸馏水定容至3.0mL。 (5)避光加邻苯二胺，以下操作与绘制标准曲线(4)、(5)部分同样进行，得出样品的相对荧光强度。五、数据处理1.绘制相对荧光强度对抗坏血酸溶液浓度的标准曲线。2.根据样品的相对荧光强度，从标准曲线上查出样品溶液中相对应的抗坏血酸浓度，再根据抗坏血酸浓度计算出样品中抗坏血酸含量。六、注意事项1.样品中如有泡沫，可滴加几滴乙醇、戊醇或辛醇消泡。2.邻苯二胺溶液在空气中易氧化，颜色变暗，影响显色，所以应临用前配制

46、。3.使用石英样品池时，应手持其棱角处，不能接触光面，用毕后，将其清洗干净。4.影响荧光强度的因素很多，每次测定的条件很难完全控制一致，因此每次必须做工作曲线，且标准曲线最好与样品同时做。七、思考题1.测量未知试样时，其激发波长和发射波长如何获得?2.活性炭、溴作为抗坏血酸测定所用的氧化剂各有何优缺点?3.在进行维生素C测定时，我们把仪器的激发狭缝选择的较窄(2nm)，而发射狭缝选择的较宽(10nm)，能否反过来呢?为什么?实验六 化学发光法测定水中铬一、实验目的1.掌握化学发光法进行定量分析的原理；2. 了解化学发光测定仪的使用方法。3.二、实验原理根据化学发光强度或发光总量来确定物质组分含

47、量的分析方法称为化学发光分析法。化学发光现象自十九世纪以来即为人们所知悉，但其作为一种分子发射的专门技术应用在分析化学上却是近期的事情。人们在自然界中可以观察到一种醒目的化学发光例子，即大气上空的“晚霞“，这是原子气体化学反应所造成；其它常见的化学发光现象则有萤火虫和其它昆虫的生物发光。在碱性水溶液中，游离铬离子可催化鲁米诺-过氧化氢体系的化学发光反应，产生max=425nm的化学发光。光强度与铬()离子浓度在一定范围内呈线性关系。据光强的大小即可测出铬()的浓度。铬()对发光反应无催化活性，不干扰铬()的测定。若测定铬的总量，须先用亚硫酸处理水样，使铬()还原为铬()，再进行测定。三、仪器与

48、试剂1.化学发光测定仪(FT-632型)，容量瓶，刻度吸管，液体加样器等。铬标准溶液：100g·mL-1, 0.2562g干燥的CrCl3·6H2O(A.R)，溶于少量水中，转入500mL容量瓶定容，使用时逐级稀释到100g·mL-1为操作液。3.鲁米诺溶液储备液：1×103mol/L。称取0.08856g鲁米诺，用1mol/LNaOH溶解，转入500mL容量瓶中，用去离子水定容，避光保存。分析液：2.5×104mol·L-1。量取125mL鲁米诺储备液，分别加入50mL 0.0100 mol/L 1.0×102mol

49、83;L-1 EDTA，4.2g NaHCO3，30gKBr及250mL二次水，用1mol·L-1NaOH调节pH为12，于500mL容量瓶中定容，避光保存，四小时后使用。4.过氧化氢溶液：6取0.5mL30%H2O2于250mL容量瓶中，用0.1mol·L-1NaOH溶液定容。四、实验步骤1.试液配制分别吸取100g·mL-1的铬()操作液0.0，0.2，0.4，0.6，1.0mL及1.0mL水样于50mL容量瓶中，分别加入5mL 2.5mol·L-1KBr溶液，5ml 1.0×102mol·L-1EDTA溶液，二次水定容。2.测定

50、仪器通电后5分钟调增益至5.7，稳定半小时。测定时吸取0.2mL样品于小试管中，将试管置入样品池，转至测量位置，记录仪于扫描档，立即注射0.2mL鲁米诺与过氧化氢的等体积混合液，记录发光信号，绘制工作曲线，算出水样中的铬含量。实验完毕后，将增益调至零，再关仪器开关并清洗试管和注射器。五、结果与讨论据上述峰高数据绘制hc工作曲线，求出试样中Cr()浓度。六、实验要点及注意事项1.化学发光峰值强度与反应动力学过程有关，为获得良好的分析精密度，要求每次手动注射力度保持尽可能一致，若能采用流动注射分析技术(FIA)，则分析精度会大大提高。2.使用仪器时，所用高压要小(增益值不超过5.7)；若仪器出现过

51、载保护情况，应立即将增益调至零，再断电源，停机5分钟后方可重新开机；每次注射液应保证进入样品管，如有漏液应及时用滤纸擦净，以免腐蚀仪器。七、思考题1.化学发光分析研究中，常需记录化学发光光谱(ICL)，如何实现之?2.鲁米诺的氧化发光受共存物质干扰较严重，本实验是如何消除共存金属离子的干扰的?为什么能消除干扰。实验七 环境水样中氟含量的测定一、目的与要求1.掌握用氟离子选择电极测定水中微量氟的方法。2.了解离子强度调节缓冲液的意义和作用。3.掌握环境样品的预处理方法。二、实验原理1、 离子选择性电极1975年国际纯粹化学与应同化学协会给出明确的定义：离子选择性电极是一种电化学传感体，它的电位对

52、溶液中给定离子的活度的对数呈线性关系，这些装置不同于包含氧化还原反应的体系。 其基本结构是由四部分组成：敏感膜、内导体系（内参比电极、内参比溶液）、电极杆、绝缘导线。氟离子选择电极(简称氟电极)是晶体膜电极。它的敏感膜是由难溶盐LaF3单晶(定向掺杂EuF2)薄片制成，电极内装有0.1mol·L1NaF0.1mol·L1NaCl组成的内充液，浸入一根AgAgCl内参比电极。测定时，氟电极、饱和甘汞电极(外参比电极)和含氟试液组成下列电池：AgAgCl (NaF(0.1moL·L1)NaCl(0.1moL·L1) LaF3单晶含氟试液(F)KCl(饱和)，

53、Hg2Cl2Hg氟电极-试液-饱和甘汞电极一般离子计上氟电极接()，饱和甘汞电极接()，测得电池电位差为：E电池=ESCE(E膜EAg，Agcl)EaEj在一定的实验条件下(如溶液的离子强度，温度等)，外参比电极电位ESCE、活度系数，内参比电极电位EAgAgcl、氟电极的不对称电位Ea以及液接电位Ej等都可以作常数处理，而氟电极的膜电位E膜与氟离子活度的关系符合Nernst公式，因此上述电池的电位差E电池与试液中氟离子的浓度的对数呈线性关系，即 E电池=K- (2.303RTF) lgCF式中，K为常数，R为摩尔气体常数8.314J·mol1·K1，T为热力学温度，F为法

54、拉第常数96485C·mol1。2、应用氟电极时需考虑三个问题：（1）溶液pH的影响，试液的pH对氟电极的电位响应有影响，pH值在5-6是氟电极最佳pH使用范围，在低pH值的溶液中，由于形成HF、HF2等在电极上不响应的型体，降低了F。pH值高时，OH浓度增大，OH在氟电极上与F产生竞争响应，也由于OH能与LaF3晶体膜产生反应(LaF33OHLa(OH)33F)。从而干扰电位响应，因此测定需要在pH5-6缓冲溶液中进行。（2）为了使测定过程中F的活度系数、液接电位Ej保持恒定，试液要维持一定的离子强度，常在试液中加入一定浓度的惰性电解质，如KNO3，NaCl等以控制试液的离子强度。（3）氟电极的选择性较好，但能与F形成络合物的阳离子如Al()，F