110530仪器分析实验讲义.docx

110530仪器分析实验讲义.docx

《110530仪器分析实验讲义.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《110530仪器分析实验讲义.docx（11页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

110530仪器分析实验讲义

实验一气相色谱法测定白酒中的甲醇

一、目的

1.了解气相色谱仪（火焰离子化检测器FID）的使用方法。

2.练习基于色谱图的基本计算；

2.练习基于保留值和用已知物对照的的定性分析方法。

二、原理

试样被气化后，随同载气进入色谱柱，由于不同组分在流动相（载气）和固定相间分配系数的差别，当两相做相对运动时各组分在两相中经多次分配而被分离。

在酿造白酒的过程中，不可避免的有甲醇产生，根据国家标准（GB10343—89），食用酒精中甲醇含量应低于0.1g.L-1（优级）或0.6g.L-1（普通级）。

利用气相色谱可分离、检测白酒中的甲醇含量。

在相同的操作条件下分别将等量的试样和含甲醇的标准样进行色谱分析，由保留时间可确定试样中是否含有甲醇，比较试样和标准样中甲醇峰的峰高可确定试样中甲醇的含量。

三、仪器与试剂

1.Agilent7890气相色谱仪、FID检测器：

氮气源，毛细管柱

2.甲醇（色谱纯）

3.乙醇（色谱纯）

4.白酒（市售）

四、步骤

1.色谱条件：

色谱柱：

毛细管色谱柱

分流FID检测器，进样量：

0.2uL,汽化室温度：

150℃，载气：

氮气，总流量：

36mL/min,分流比：

10：

1，隔垫吹扫流量：

3mL/min，柱流速：

3mL/min，柱箱温度：

50℃，检测器温度：

200℃，氢气：

空气：

氮气=40：

450：

25.

2.气相色谱仪的基本操作流程

（1）开启：

a、开启载气N2钢瓶的阀门，调压为0.4-0.6MPa；

b、打开氢气发生器、空气发生器；

c、打开7890A色谱仪的开关，待GC进入自检，自检完成后会提示“PoweronSuccessful”；

d、开启计算机，进入Windows系统后，双击电脑桌面的（InstrumentOnline）图标，进入GC化学工作站；

（2）参考实验条件：

分流FID检测器，进样量：

0.2uL,汽化室温度：

120℃，载气：

氮气，总流量：

36mL/min,分流比：

10：

1，隔垫吹扫流量：

3mL/min，柱流速：

3mL/min，柱箱温度：

50℃，检测器温度：

200℃，氢气：

空气：

氮气=40：

450：

25.

（3）调出本实验所用测试方法待检测器FID点火成功，基线平稳后，准备做样采集数据；

（4）从运行序列表中调出运行序列，选后进样器，输入样品瓶名称及位置，进样针数及进样量0.2uL，及进样方法名称；

（5）自动进样器开始进样，运行；

（6）数据处理

（7）结束时，调出关机程序。

辅助I：

50℃；column：

50℃；FID：

50℃。

先关闭氢气、空气源。

等到温度降至该设置温度时，方可关闭色谱仪电源，最后关闭载气阀门。

3.在上述色谱条件下，分别以甲醇、乙醇和白酒溶液进样，得到色谱图，根据保留时间确定甲醇峰。

五、结果计算

选用合适的方法计算样品中甲醇的含量，判断白酒中甲醇是否超标。

实验二苯系物的高效液相色谱法分析

一、实验目的

1.掌握高效液相色谱仪器的构造及基本使用方法。

2.理解和掌握归一化法对组分含量的测定。

二、基本原理

采用非极性的十八烷基键合相为固定相和极性的甲醇-水溶液为流动相的反相色谱分离模式特别适合于同系物如苯系物的分离。

苯系物具有共轭双键，但因共轭体系的大小和极性不同，因而在固定相和流动相之间的分配系数不同，导致在柱内的移动速率不同而先后流出柱子。

苯系物在紫外区有明显的吸收，可以利用紫外检测器进行检测。

在相同的实验条件下，将测得的未知物的保留时间与已知纯物质对照进行定性分析。

当试样中的各组分都能流出色谱柱，并在色谱图上显示色谱峰时，可用归一化法定量分析。

设试样中有n个组分，各个组分的质量分别为m1,m2,……..mn，其中组分i的质量分数wi可按下式计算：

wi=mi/m×100%=mi/m1+m2+…+mn×100%=Aifi/A1f1+A2f2+…Anfn×100%

fi为质量校正因子，得质量分数，Ai为峰高（峰面积）。

若个组分的f值相同，例如同系物中沸点接近的各组分，上式可简化为：

wi=mi/m×100%=mi/m1+m2+…+mn×100%=Ai/A1+A2+…An×100%

三、仪器及试剂

1.高效液相色谱仪（配紫外检测器，检测波长254nm）

2.超声波清洗机

3.25µL平头微量注射器

4.苯、甲苯、联苯

5.流动相的体积配比为：

甲醇：

水=80：

20

四、实验步骤：

1.打开输液泵电源，仪器自检。

2.从输液泵显示屏输入流动相流速，启动泵。

3.打开紫外检测器电源及氘灯。

4.打开色谱工作站及采集器电源，建立方法。

5.用流动相冲洗色谱柱，察看基线，基线稳定进样。

6.实验完成后按顺序关机。

五、数据记录及处理

六、结果讨论

实验三红外分光光度法测定苯甲酸和聚苯乙烯

一、实验目的

1、掌握红外光区分析时固态试样的制备方法。

2、了解如何从红外光谱图中识别基团以及如何从这些基团确定未知化合物的主要结构。

3、了解Perkin-Elmer红外光谱仪的操作规程及使用。

二、红外光谱谱图解析

（一）、基团频率和指纹频率：

1.基团频率：

不同分子中相同基团的某种振动模式，如果振动频率基本相同，总是出现在某一范围较窄的频率区间，有相当强的红外吸收强度，且与其它振动频率分得开，这种振动频率称为基团频率。

基团频率受分子中其余部分影响较小，具有特征性，可用于鉴定该基团的存在。

大多数特征基团频率出现在4000－1330cm-1之间。

2.指纹频率：

1330－400cm-1区间称为指纹区。

指纹区出现的频率有基团频率和指纹频率，基团频率容易鉴别，指纹频率指认很困难。

指纹频率不是某个基团的振动频率，而是整个分子或分子的一部分振动产生的。

分子结构的微小变化会引起指纹频率的变化。

指纹频率没有特征性，但对特定分子是特征的。

（二）、振动模式：

1.伸缩振动：

除了双原子的伸缩振动外，三原子以上还有对称伸缩振动和反对称（不对称）伸缩振动。

（1）.伸缩振动（ν）：

（StretchingVibration）

     丙酮                           甲基丙烯酸  

 C=O伸缩振动1716cm-1         C=C伸缩振动1637cm-1

（2）.对称伸缩振动（νs）：

（SymmetricStretchingVibration）

   CO2 1388cm-1（拉曼活性）     H2O 3657（g）,3400（l）

   亚甲基 2853±5cm-1               甲基 2872±5cm-1

（3）.反对称伸缩振动或不对称伸缩振动（νd）：

（AsymmetricStretchingVibration）

   CO2 2349cm-1         H2O 3756（g）3500（l）                   

   亚甲基 2926±5cm-1                甲基 2962±5cm-1

   在3000－2800cm-1是C-H伸缩振动吸收区。

2.剪式振动（δ）：

（ScissorVibration）

   剪式振动也叫变角振动，也叫弯曲振动。

    水1645cm-1                  亚甲基-CH2- 1465cm-1

3.弯曲振动（δ）：

（BendingVibration）

   弯曲振动也叫变角振动，也叫变形振动。

  CO2弯曲振动669cm-1

（1）。

对称弯曲振动或对称变形振动（δs）：

（SymmetricDeformationVibration）

       甲基对称弯曲振动1375cm-1

（2）。

不对称（反对称）弯曲振动或不对称变形振动（δd）：

（AsymmetricDeformationVibration）

甲基不对称弯曲振动1460cm-1

（3）.面内弯曲振动（δ）：

（In-planeBendingVibration）或

   面内变形振动：

（In-planeDeformationVibration）

-COH面内弯曲振动1430cm-1  苯C-H面内弯曲振动1036cm-1

（4）.面外弯曲振动（π）：

（Out-of-planeBendingVibration）或面外变形振动：

（Out-of-planeDeformationVibration）

 -COH面外弯曲振动940cm-1   苯CH面外弯曲振动673cm-1

4.平面摇摆振动（ρr）或面内摇摆振动：

（RockingVibration）

  如长链的聚乙烯，长链脂肪酸等的－CH2－

5.非平面摇摆振动（ρω）或面外摇摆振动：

（WaggingVibration）

6.卷曲振动或扭曲振动（ρt）：

（TwistingVibration）

长链脂肪酸-CH2- 的扭曲振动位于1300cm-1，这个扭曲振动红外谱带强度较弱，拉曼谱带强度很强。

三、红外光谱仪操作规程

1．  开机   

  打开电源→开主机→开计算机→打开Spectrum

2．制样（KBr压片法）

  取100毫克左右干燥的KBr（市售分析纯KBr可满足一般红外分析要求），1毫克左右样品在玛瑙研钵中混合研磨，使平均颗粒尺寸为2um左右。

试样与KBr的比例与试样的结构有关。

对于具有强极性官能团的物质样品与KBr的比例可达1：

600，对于极性小的样品KBr的比例可减少。

3．压片

4.测试

四、实验内容

1、苯甲酸红外光谱测定（KBr压片）

2、聚苯乙烯

五、结果分析

1.苯甲酸：

见苯甲酸红外谱图

υ＝C－H（Ar）3077，3012 υC=C（Ar）1600,1582,1495,1450

υ（O-H）（形成氢键二聚体）3000～2500（多重峰）υ（C=O）1688

δ（O-H）935δC=O1428δC-O-H（面内弯曲振动）1250

2.聚苯乙烯：

六、结果与讨论

实验四有机化合物的紫外吸收光谱

一、实验目的

1、了解紫外光谱仪的结构和原理，学习紫外光谱仪的使用方法；

2、了解有机化合物的两种主要吸收光谱：

n→π*、π→π*，掌握溶剂性质对这两种吸收光谱的影响。

3、掌握紫外可见分光光度计的使用。

二、基本原理

1、分子主要有四种跃迁类型，跃迁所需能量为：

σ→σ*n→σ*π→π*n→π*

π→π*跃迁：

π电子跃迁到反键π*轨道所产生的跃迁，这类跃迁所需能量比σ→σ*跃迁小，若无共轭，与n→σ*跃迁差不多。

200nm左右，吸收强度大，在104~105范围内。

2、若体系共轭，E减小，λ增大，波长向长波方向移动。

含不饱和键的化合物发生π→π*跃迁：

如C=O,C=C等。

n→π*跃迁：

含杂原子不饱和基团（—C≡N，C＝O）

能量最小，λ约在200~400nm（近紫外区）

三、仪器与试剂：

1.紫外可见分光光度计（T6：

北京普析通用）。

2.苯，苯酚，乙醇：

分析纯。

3.苯酚/水、苯/水、苯/乙醇溶液：

~10-4mg/ml。

四、紫外可见分光光度计操作步骤：

1．开机

（1）计算机；

（2）紫外可见分光光度计；

（3）联机软件。

2．自检完后，设置使用参数。

3．放入参比和样品：

（1）移动比色皿，使参比溶液到光路，建立基线；

（2）移动比色皿，使测试溶液到光路，按开始进行自动扫描。

4．打印扫描谱图。

5．关机：

退出联机软件，关闭光度计和计算机。

五、实验步骤

1．以乙醇为参比，建立基线；

2．依次扫描苯酚/水、苯/水和苯/乙醇溶液的吸收光谱

六、结果与讨论：

实验五离子选择性电极法测定水中氟离子

一、实验目的

1、掌握电位测量的基本原理。

2、学会使用离子选择电极的测量方法和数据处理方法。

二、实验原理

 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。

氟电极与饱和甘汞电极组成的电池可表示为：

Hg|Hg2Cl2，KCl（饱和）||F—（试液）|LaF3|[10-3mol/LNaF10-1mol/LNaCl，AgCl|Ag

E（电池）=E（F）—E（SCE）

        =κ—RT/Flnα（F）—E（SCE）

        =K-RT/Flnα（F）

        =K-0.059lnα（F）

式中，0.059为25℃时电极的理论响应斜率，其他符号具有通常意义。

 用离子选择电极测量的是溶液中的离子浓度，而通常定量分析需要测量的是离子的浓度，不是活度。

所以必须控制试液的离子强度。

如果被测液的强度维持一定，则上述方程可表示为：

E（电池）==K-0.059lnα（F）

 用氟离子选择电极测量F—时，最适宜pH值范围为5.5-6.5。

pH值约为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。

三、仪器和试剂

1、离子计或pH/mV计

2、电磁搅拌器

3、氟离子选择电极

4、饱和甘汞电极

5、氟离子标准溶液：

0.100mol/L；

6、总离子强度调节缓冲剂（TISAB）：

0.5mol/L（用1：

1盐酸中和至pH≈6）

四、实验步骤

1、准备

 将氟电极和甘汞电极分别与离子计或pH/mV计相接，开启仪器开关，预热仪器。

2、清洗电极

 取去离子水50-60mL置于100mL的烧杯中；放入搅拌磁子，插入氟电极和饱和感汞电极。

开启搅拌器，2-3min后，若读数大于370mV，则更换去离子水，继续清洗，直至读数不下降。

3、工作曲线法

A、标准溶液的配制及测定。

分别准确移取0.2mL、0.4mL、1.0mL、2.0mL、4.0mL、10.0mL的氟离子标准溶液置于50mL容量瓶中，加入0.5mol/L的TISAB缓冲溶液5.0mL，用去离子水稀释至刻度，摇匀。

将标准溶液分别倒出部分置于塑料烧杯中，放入搅拌磁子，插入已经洗净的电极，一直搅拌，待读数不变稳定后，读取电位值。

按顺序从低至高浓度依次测量，每测量1份试液，无需清洗电极，只需用滤纸沾去电极上的水珠。

测量结果列表记录。

B、水样的测定

取水样25.0mL置于50mL容量瓶中，加入0.5mol/LTISAB缓冲溶液5.0mL，用去离子水稀释至刻度并摇匀。

倒出部分置于塑料烧杯中，放入搅拌磁子，插入干净的电极进行测定，按操作A中的测定步骤方法读取稳定电位值。

五、结果与数据处理

1、用测量出的系列标准溶液的数据，绘制标准曲线。

2、使用标准曲线根据水样测得的电位值，计算出F-的浓度，再换算得到水样中F-的实际含量。

计算水样中氟离子的含量

浓度mol/L

0.0004

0.0008

0.002

0.004

0.008

0.0200

lgC（F-）

E（mV）

 工作曲线：

水样的量（mL）

25.0

LgC（F-）

E（mV）

六：

问题讨论

1．氟离子选择电极在使用时应注意哪些问题?

2．总离子强度缓冲溶液在测量溶液中起哪些作用?