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仪器分析实验指导书

《仪器分析》课程实验指导书

课程学时：

72

实验学时：

36

适用专业：

制药、化工、环境工程

编写日期：

2008.3

西北民族大学化工学院

目录

实验一、大型仪器维护与保养的基本常识……………………………2

实验二、气相色谱内标法分析白酒中的杂质4

实验三、气相色谱内、外标法分析80%敌敌畏乳油的含量9

实验四、亚硝化紫外分光光度法测定草甘膦含量11

实验五、红外吸收光谱的测定及结构分析14

实验六、液相色谱结构与操作方法16

实验七、头孢拉定的液相色谱分析19

实验一、大型仪器维护与保养的基本常识

大型仪器泛指价值高、分析精度高，在科学研究工作具有的重要作用的分析仪器。

它是科学研究工作的重要物质技术基础。

因此，对于大型仪器，以及其实验室，各单位都专门制定了特殊的管理规定。

对于我们的教学实验，尤其要强调的首要问题是安全，包括实验室仪器的安全和师生人身的安全；其次，每位同学必须了解一些常见仪器的维护与保养知识，以便顺利地完成实验课的学习。

一、目的与要求

1、掌握大型仪器实验室安全常识；

2、了解大型仪器的基本维护与保养知识。

二、实验室安全常识

1、人身安全

大型仪器实验室配备的燃气（氢气、乙炔等）属于易燃气体。

因此，使用燃气时必须检漏。

进入实验室后，必须牢固树立防火意识，严禁明火，杜绝吸烟等行为。

实验室所用的剧毒、强腐蚀化学试剂，以及易燃、易爆、易挥发的化学试剂也是危机人身安全的重要隐患，必须在实验教师的指导下，严格按照规章程序操作，不可麻痹大意。

另为，有些仪器配备放射性元素放射源，都是对人身具有严重健康威胁的物质，必须按照操作规程操作，才能避免不必要的危险。

2、仪器安全

大型仪器科学研究工作的重要物质技术基础，也是学校教学和学科建设的发展标志之一。

因此，任何违章操作，以及有意和无意造成仪器的损坏，都将是严重的实验室工作事故，责任重大，要求同学们树立爱护和认真的态度，一切行为听从老师安排，不要随意乱动仪器设备。

三、实验用仪器设备的安全注意事项

（一）气相色谱

1、开机前先检查气路是否漏气。

2、当用氢气作载气，以及分析有害、有毒化学物质时，必须将尾气通往室外，室内还要通风。

3、做实验时不要触摸热导池检测器（TCD）和氢火焰离子化检测器（FID）的进样口和检测器，避免烫伤。

也不要放置其它物品，防止着火。

4、关机：

当进样孔温度、柱温和检测器温度均低于50℃时，关闭色谱仪主机的开关，再氮气发生器的开关，最后关闭空气泵。

5、微量注射器移取溶液时，必须注意液面上气泡的排除，抽液时应缓慢上提针芯，若有气泡，可将注射器针尖向上，使气泡上浮推出。

不要来回空抽。

注意不要将针心抽出，否则进样器会被损坏。

进样时注意保护进样器的针头，以防将其弄弯或是折断。

6、使用TCD时应注意：

确保热丝不被烧断。

在检测器通电之前，一定要确保载气已经通过了检测器，否则，热丝就可能被烧断，致使检测器报废。

同时，关机时一定要先关检测器电源，然后关载气。

任何时候进行有可能切断通过TCD的载气流量的操作，都要关闭检测器电源。

这是TCD操作所必须遵循的规则。

载气中含有氧气时，会使热丝寿命缩短，所以，用TCD时载气必须彻底除氧。

而且不要使用聚四氟乙烯作载气输送管，因为它会渗透氧气。

载气种类对TCD的灵敏度影响较大。

原则上讲，载气与被测物的传热系数之差越大越好，故氢气或氦气作载气时比氮气作载气时的灵敏度要高。

当然，要测定氢气时就必须用氮气作载气。

（二）紫外-可见分光光度计

1、避免太阳光直射，将室温保持在5～40℃之间，防尘、防振动。

2、氘灯释放出的紫外线对人的皮肤和眼睛有害，因此不要直接注视氘灯，不要将皮肤直接暴露在紫外光线下。

3、单色器是仪器核心，一般不宜拆开。

仪器使用半年以上或搬动后，要进行波长读数校正。

要经常更换单色器盒的干燥剂，以防潮。

4、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。

使用完毕后应立即冲洗干净，其光学窗面，必须用擦镜头纸或柔软的棉织品擦干水分，慎勿将光学窗面擦伤。

为了除去有色物质的污染，可采用3mol/L盐酸和等体积酒精混合液洗涤吸收池，再用自来水、蒸馏水冲洗。

测量时要防止溶液溅入样品室。

盛有溶液的吸收池也不宜在样品室放置过长时间。

5、光电器件应避免强光照射，或受潮积尘。

检测器要保持干燥和绝缘性，必要时可将检测器暗盒拆开，用乙醚—脱脂棉洗涤绝缘处，再用吹风吹干。

（三）红外吸收光谱

1、由于仪器中的反射境均由KBr压制而成的，KBr易潮解，故因保持室内干燥，侍测样品中更不能含有水份。

2、注意观察主机内的干燥器是否变色，并及时更换。

3、将有腐蚀性的材料放在准备室中，在准备室中准备样品。

4、避免储如升降机、电冰箱或其他电动机引起的过度的振动。

5、避免静电的产生和强磁场的干扰。

6、不要看激光光束或是盯着反射光，以防损伤眼睛。

四、预习报告和实验报告写作要求

1、每次做实验前必须认真预习实验内容，书写预习报告，并在上课时带到课堂供老师检查和批阅。

未写预习报告者不准进入实验室。

2、预习报告书写要求：

主要书写实验目的、实验原理、实验方法、注意事项，以及预习时发现的问题。

书写要整齐、内容要简明扼要，不能照抄指导书，否则，按抄袭论处。

3、实验报告书写要求：

主要书写实验目的、实验原理、实验方法、实验用仪器、试验用试剂、实验现象、试验结果，以及结果的讨论。

重点要对实验现象和试验结果，以及实验中发现的问题进行讨论，并回答书后面的思考题。

实验二、气相色谱内标法分析白酒中的杂质

一、目的与要求

1.熟悉气相色谱工作原理和操作方法

2.掌握内标法定量公式及其应用

二、实验原理

气相色谱法是以气体（称载气）为流动相的柱色谱分离技术。

其原理是利用被分离分析的物质（组分）在色谱柱中的气相（载气）和固定（液）相之间分配系数的差异，在两相间作反复多次（103～106次）的分配，使得原来的微小差别变大，从而使各组分达到分离的目的。

根据色谱图进行组分的定量时，所用定量方法主要有归一化法，内标法和外标法三种。

当试样组分不能全部从色谱柱流出，或有些组分在检则器上没有信号时，就不能使用归一化法，而采用内标法或外标法定量。

内标法就是把内标物和被测混合物放在一起进行分析，在同一张色谱图上出现样品和内标物的色谱峰。

因此，内标物必须和样品组分分开，而且内标物要尽可能靠近被测样品的峰。

用相应的校正因子校准待测组分的峰值并与内标物质的峰值进行比较，按下式求得待测组分的含量：

Wi=（msAifs,i/mAs）×100%

（1）

式中fs，i为组分i与内标物质相比的校正因子。

m和ms分别为试样和内标物的质量。

fs，i定义为：

样品中各组分的定量校正因子（fi）与标准物的定量校正因子（fs）之比，即：

fs，i=fi/fs=miAs/Aims

（2）

三、仪器与试剂

仪器:

CSI-200气相色谱仪（美国热电）；氢火焰离子化检测器；热导池检测器；程序升温装置，毛细管色谱柱，数据处理装置；SGK-2LB低噪音空气泵；SGN-300高纯氮发生器；SGH-300高纯氢发生器。

试剂:

乙酸乙酯，正丙醇，异丁醇，正丁醇，叔丁醇，乙醇（均为分析纯）。

四、实验步骤

1．开机：

①.接通电源后，先打开SGK-2LB低噪音空气泵的电源开关，待其压力达到0.4MPa后再打开SGN-300高纯氮发生器和SGH-300高纯氢发生器的电源开关。

②.待SGN-300高纯氮发生器和SGH-300高纯氢发生器的压力均达到0.4MPa后再打开FID和TCD的电源开关。

③打开色谱工作站：

双击桌面上的快捷键，系统则提示你打开通道，其中：

通道1是FID，通道2是TCD。

根据实验要求选择通道，然后点击“OK”。

填写完“实验信息”后，再修改“方法”，之后点击“数据采集”查看基线，再进行零点校正。

进样之后，按下“采集数据”或是按下主机旁边的A（FID）或B（TCD）按键，系统便开始采集数据。

2．设置实验条件[1]：

柱温：

80℃（或者程序升温70℃-100℃2～5℃/分）；

气化温度：

150℃；

氢火焰离子化检测器温度：

150℃；

载气：

氮气：

50mL·min-1;氢气：

50mL·min-1;空气：

500mL·min-1。

3．标准溶液制备：

在10mL容量瓶中，预先放入约3/4的40％－60％乙醇—水溶液（根据白酒度数决定），然后分别加入4.0μL乙酸乙酯、正丙醇、异丙醇、异丁醇、正丁醇和叔丁醇，并用乙醇—水溶液稀释至刻度，混匀。

4．含内标物的样品制备:

预先用白酒（二锅头）样品荡洗10mL容量瓶，移取4.0μL叔丁醇至容量瓶中，再用样酒稀释至刻度，摇匀。

5．注入2.0μL标准溶液至色谱仪中分离，记下各组分保留时间，再重复两次。

6．用标准物（以下分析纯的溶液：

乙酸乙酯、正丙醇、异丙醇、异丁醇、正丁醇和叔丁醇）对照，确定它们在色谱图上的相应位置，标准物注入量约0.1μL，并确定适合的衰减值。

7．注入2.0μL样品溶液分离，方法同步骤5、6，并重复两次。

8．关机：

按下操作面板上的“HEATON”键，停止加热。

对于FID则还需将火焰熄灭！

等到各项温度均降到50℃以下后，再将TCD和FID的电源开关关闭。

之后，关闭氢气发生器和氮气发生器。

按下空气泵上的“排水开关”数秒钟，将其中的水分排出，再将空气泵的电源开关关闭。

最后，待各台仪器都降至室温时，将其用丝绒盖住。

五、结果计算

1.确定样品中测定组分的色谱峰位置。

2.计算以叔丁醇为标准的平均相对校正因子。

3.计算样品中测定的各组分的含量（以三次测定的平均值）。

六、注意事项

1．开机：

首先打开低噪音空气泵，待压力达到0.4MPa时方可打开氮气发生器和氢气发生器。

约10分钟后等有氮气产生并通过气柱后方可打开气相色谱仪的电源开关。

2．经常检查气路是否漏气。

3．当分析有害化学物时，必须注意提供必要的通风条件。

在使用热导池检测器（TCD）时这一点是特别重要的。

4．当使用氢火焰离子化检测器（FID）时，在检测器中有一束很小的火焰。

必须注意不要触摸或是盖住检测器。

5．做实验时不要触摸热导池检测器（TCD）和氢火焰离子化检测器（FID）的进样口和检测器，避免烫伤。

也不要放置其它物品，防止着火。

6．关机：

当进样孔温度、柱温和检测器温度均低于50℃时，关闭色谱仪主机的开关，再氮气发生器的开关，最后关闭空气泵。

7．微量注射器移取溶液时，必须注意液面上气泡的排除，抽液时应缓慢上提针芯，若有气泡，可将注射器针尖向上，使气泡上浮推出。

不要来回空抽。

注意不要将针心抽出，否则进样器会被损坏。

进样时注意保护进样器的针头，以防将其弄弯或是折断。

8．使用TCD时应注意：

确保热丝不被烧断！

在检测器通电之前，一定要确保载气已经通过了检测器，否则，热丝就可能被烧断，致使检测器报废！

同时，关机时一定要先关检测器电源，然后关载气。

任何时候进行有可能切断通过TCD的载气流量的操作，都要关闭检测器电源。

这是TCD操作所必须遵循的规则！

载气中含有氧气时，会使热丝寿命缩短，所以，用TCD时载气必须彻底除氧。

而且不要使用聚四氟乙烯作载气输送管，因为它会渗透氧气。

载气种类对TCD的灵敏度影响较大。

原则上讲，载气与被测物的传热系数之差越大越好，故氢气或氦气作载气时比氮气作载气时的灵敏度要高。

当然，要测定氢气时就必须用氮气作载气。

9．使用FID时应注意：

FID虽然是准通用型检测器，但有些物质在此检测器上的响应值很小或无响应。

这些物质包括永久气体、卤代硅烷、H2O、NH3、CO、CO2、CS2、CCl4等等。

所以，检测这些物质时不应使用FID。

FID是用氢气和空气中燃烧所产生的火焰使被测物质离子化的，故应注意安全问题。

在未接上色谱柱时，不要打开氢气阀门，以免氢气进入柱箱。

测定流量时，一定不能让氢气和空气混合，即测氢气时，要关闭空气，反之亦然。

无论什么原因导致火焰熄灭时，应尽快关闭氢气阀门，直到排除了故障，重新点火时，再打开氢气阀门。

FID的灵敏度与氢气、空气和氮气的比例有直接关系，因此要注意优化。

一般三者的比例应接近或等于1：

10：

1，如氢气30～40ml/min，空气300～400ml/min，氮气30～40ml/min。

为防止检测器被子污染，检测器温度设置不应低于色谱柱实际工作的最高温度。

一旦检测器被污染，轻则灵敏度明显下降或噪声增大，重则点不着火。

消除污染的办法是清洗，主要是清洗喷嘴表面和气路管道。

具体方法是拆下喷嘴，依次用不同极性的溶剂（如丙酮、氯仿和乙醇）浸泡，并在超声波水浴中起声10min以上。

还可用细不锈钢丝穿过喷嘴中间的孔，或用酒精灯烧掉喷嘴内的油状物，以达到彻底清洗的目的。

有时使用时间长了，喷嘴表面会积炭（一层黑色沉积物），这也会影响灵敏度。

可用细砂纸轻轻打磨表面而除去。

清洗之后将喷嘴烘干，再装在检测器上进行测定。

10．色谱峰过大过小，应利用“衰减”键调整。

11．若气源为钢瓶提供则应注意气瓶温度不要超过40℃，在2米以内不得有明火。

使用完毕，立即关闭氢气钢瓶的气阀。

注：

[1]设置实验条件：

A、TCD的设置：

1.进样孔（INJECTOR）相关参数的设置：

按下操作面板上橙色按钮，待显示屏右上角有“﹡”在闪烁，按下“INJECTOR”键，根据需要修改参数。

①设置温度：

在“InjectorSet-upSetTemperature”中输入实验所需温度T（80℃）。

②设置进样方式：

在“InjectorSet-upSetMode”中选择分流进样（split）或不分流进样（splitless）。

③设置压力：

在“InjectorSet-upEditGasMethod”中输入实验所需压力P（0

若需设置n个程序段的压力时，如下操作：

GasInitialTime

0—60.0minsxmins

GasRamp1

0—9.9ypsi/m

UpperPressurp1

0—50.0zpsi

UpperTime1

0—60.0minsγmins

………………………………………………

GasRampn+1

0—9.90psi/m

2.柱子（COLUMN）相关参数的设置：

待“﹡”在显示屏右上角闪烁后，按下“COLUMN”键，根据需要修改参数。

在“ColumnSet-upEditMethod”中设置温度：

a.恒温：

在“ColInitialTemp”中输入实验所需温度T（20℃

b.程序升温，依次按提示设置初始温度、第一阶段温度、……第n阶段温度（n≤5），若只需要设置n个程序段时，如下操作：

ColInitialTemp

20—200.0T℃

ColInitialTime

0—60.0xmins

ColRamp1

0—40.0y℃/m

ColUpperTemp1

T—300.0z℃

ColUpperTime1

0—60.0γmins

………………………………………………

ColRampn+1

0—40.00℃/m

3.检测器（DETECTOR）相关参数的设置：

待“﹡”在显示屏右上角闪烁后，按下“DETECTOR”键，根据需要修改参数。

①设置检测器温度：

选择“DetectorSet-upSetTemperature”,输入实验所需温度T（100

②选择灯丝类型：

选择“DetectorSet-upFilamentTemp”，“Temp1”=160℃；“Temp2”=240℃；“Temp3”=320℃。

③打开灯丝：

选择“DetectorSet-upFilament”,利用方向键（操作面板上的两个蓝色按纽）选择“on”。

④调整灵敏度：

选择“DetectorSet-upRange”，当R=1时，灵敏度最小；R=10时，灵敏度最大。

⑤调整基线：

a.粗调：

选择“SetTCDBack-offCoarseB/O=127”；b.细调:

“SetTCDBack-offFineB/O=127”利用方向键调整该值的大小。

⑥调整极性：

选择“SetTCDPolarity”，+ve为极性；-ve为非极性。

B、FID的设置：

1.进样孔（INJECTOR）相关参数的设置：

（同TCD）

2.柱子（COLUMN）相关参数的设置：

（同TCD）

3.检测器（DETECTOR）相关参数的设置：

待“﹡”在显示屏右上角闪烁后，按下“DETECTOR”键，根据需要修改参数。

①设置检测器温度：

选择“DetectorSet-upSetTemperature”,输入实验所需温度T（100

②调整灵敏度：

选择“DetectorSet-upRange”，当R=2时，灵敏度最大；R=10时，灵敏度次之；R=100时，灵敏度再次之；R=1000时，灵敏度最小。

③调整基线：

a.粗调：

选择“SetTCDBack-offCoarseB/O=127”；b.细调:

“SetTCDBack-offFineB/O=127”利用方向键调整该值的大小。

（以上的每步参数设置完成之后都需按“ENTER”键以确定。

若输入错误则可按“CLEAR”键将其清除。

）

当参数设置完成之后，按下操作面板上的“HEATON”键对进样孔、柱子以及检测器进行升温；若采用了程序升温则按下“RUN”键。

对于FID则需将氢气点燃。

七、思考题

1.本实验中选叔丁醇作内标，它应符合哪些条件。

2.配制标准溶液时，把叔丁醇的浓度定为0.04％是任意的吗?

将其它各组分的浓度也定为0.04％，其目的是什么?

3.要使白酒的分离进一步得到改进，可采取哪些方法?

八、参考书目

1.汪昆体，罗传秋，周啸.聚合物近代仪器分析（第1版）.北京：

清华大学出版社，1991.

2.傅若农，顾峻岭.近代色谱分析（第1版）.北京：

国防工业出版社，1998.

3.刘虎威.气相色谱方法及应用.北京:

化学工为出版社,2000.

4.朱良漪,孙亦梁,陈耕燕.北京:

化学工为出版社,1997.

实验三、气相色谱内、外标法分析80%敌敌畏乳油的含量

（FID和TCD两个实验）

一、目的与要求

1.熟悉气相色谱工作原理和操作方法

2.掌握内、外标法定量公式及其应用

二、实验原理

气相色谱法是以气体（称载气）为流动相的柱色谱分离技术。

其原理是利用被分离分析的物质（组分）在色谱柱中的气相（载气）和固定（液）相之间分配系数的差异，在两相间作反复多次（103～106次）的分配，使得原来的微小差别变大，从而使各组分达到分离的目的。

外标法是在同一分析条件下，依据标准物质和被测物质的响应信号（峰面积或峰高）值确定被测物质含量的色谱分析方法。

按下式求得待测组分的含量：

mi=（msAi/As）×100%

（1）

式中mi、ms分别为试样和标准物的质量；Ai、As分别为试样和标准物的峰面积。

内标法就是把内标物和被测混合物放在一起进行分析，在同一张色谱图上出现样品和内标物的色谱峰。

内标物不仅必须和样品组分分开，而且内标物要尽可能靠近被测样品的峰。

用相应的校正因子校准待测组分的峰值并与内标物质的峰值进行比较，按下式求得待测组分的含量：

Wi=（msAifs,i/mAs）×100%

（2）

式中fs，i为组分i与内标物质相比的校正因子。

m和ms分别为试样和内标物的质量。

fs，i定义为：

样品中各组分的定量校正因子（fi）与标准物的定量校正因子（fs）之比，即

fs，i=fi/fs=miAs/Aims（3）

三、仪器与试剂

仪器:

CSI-200气相色谱仪（美国热电），带热导池检测器、氢火焰离子化检测器、程序升温装置、毛细管色谱柱、数据处理装置。

试剂:

DDVP标准品（要求含量99%以上）；丙酮（均为分析纯），甲苯；内标物：

联苯。

试样：

80%DDVP乳油。

四、实验步骤

（一）外标法

1．开机：

柱温：

180℃；气化温度：

200℃；检测器温度：

200℃；

载气：

氮气：

50mL·min-1;氢气：

50mL·min-1;空气：

500mL·min-1。

2．标准溶液制备：

准确称取0.1（0.0001）gDDVP标准品于5mL容量瓶中，然后加入丙酮稀释至刻度，混匀。

3.样品的制备:

准确称取0.12（0.0001）DDVP样品于容量瓶中，再用丙酮稀释至刻度，摇匀。

4.定性分析：

分别注入0.5μL标准溶液和样品溶液于色谱仪中分离，记下各组分保留时间，并重复两次。

依据保留时间确定DDVP的保留时间以定性。

5.定量分析：

按照以下顺序：

标样--样品--样品--标样，分别注入0.5μL标样和样品溶液分离，然后用两针标样的平均值作为标准值，以两针样品的均值作为样品的值按

（1）是计算。

（二）内标法

1．开机：

柱温：

174℃；气化温度：

200℃；检测器温度：

200℃；

载气：

氢气：

50mL·min-1。

2．标准溶液制备：

准确称取联苯0.16-0.19（0.0001）g和DDVP标准品0.21-0.22（0.0001）g于5mL容量瓶中，然后加入1毫升甲苯，摇动混匀。

3.样品的制备:

准确称取联苯0.16-0.19（0.0001）g和含DDVP0.21-0.22（0.0001）g样品于5mL容量瓶中，然后加入1毫升甲苯，摇动混匀。

4.定性分析：

分别注入4μL内标溶液和敌敌畏标品溶液于色谱仪中分离，记下各组分保留时间，并重复两次。

依据保留时间确定DDVP和内标的保留时间以定性。

5.定量分析：

按照以下顺序：

标样--样品--样品--标样，分别注入4μL标样和样品溶液分离，然后用两针标样的平均值作为标准值，以两针样品的均值作为样品的值按

（2）和（3）是计算。

五、结果计算

1.确定样品中测定组分的色谱峰位置

2.计算样品中测定的成分的含量（以三次测定的平均值）

六、注意事项

1.必须先通入载气，再开电源，实验结束时应先关掉电源，再关载气。

2.色谱峰过大过小，应利用“衰减”键调整。

3.微量注射器移取溶液时，必须注意液面上气泡的排除，抽液时应缓慢上提针芯，若有气泡，可将注射器针尖向上，使气泡上浮推出。

不要来回空抽。

4.注意气瓶温度不要超过40℃，在2米以内不得有明火。

使用完毕，立即关闭氢气钢瓶的气阀。

七、思考题

比较内标法和外标法的优缺点?

八、参考书目

1.汪昆体，罗传秋，周啸.聚合物近代仪器分析（第1版）.北京：

清华大学出版社，1991.

2.傅若农，顾峻岭.近代色谱分析（第1版）.北京：

国防工业出版社，1998.

实验四、亚硝化紫外分光光度法测定草甘膦含量

（绘制标准曲线和含量测定两个实验）

一、实验目的：

1.了解紫外-可见分光光度计的结构及工作原理

2.掌握SPECORD50型紫外-可见分光光度计的使用方法。

二、实验原理：

利用物质在紫外、可见光区的分子吸收光谱进行被测物质定性和定量分析的方法称为紫外、可见光光度法。

紫外、可见吸收光谱主要产生于价电子在电子能级间的跃迁，所以它是研究物质电子光谱的分析方法。

其分析的依据是吸收光谱——