实验一 邻二氮菲分光光度法测定微量铁

【实验目的】

1.掌握紫外可见分光光度计的基本操作；

2.掌握邻二氮菲分光光度法测定微量铁的原理和方法；

3.掌握吸收曲线绘制及最大吸收波长选择；

4.掌握标准曲线绘制及应用。

【实验原理】

邻二氮菲是一种有机配位剂，可与二价铁离子形成红色配位离子，在pH=3~9范围内，该反映能够迅速完成，生成的红色配位离子在510nm波长附近有一吸收峰，摩尔吸收系数为0.00011，反映十分灵敏，二价铁离子浓度与吸光度符合光吸收定律，适合于微量铁的测定。实验中，采用pH=4.5~5的缓冲溶液保持标准系列溶液及样品溶液的酸度；采用盐酸羟胺还原标准储备液及样品溶液中的三价铁离子并防止测定过程中二价铁离子被空气氧化。

【实验仪器与数据】

1. 722型或752型分光光度计  2. 标准铁储备溶液（0.001mol/L）  3. 邻二氮菲溶液（0.15%，新鲜配制）  4. 盐酸羟胺溶液（10%，新鲜配制）5. 醋酸盐缓冲溶液  6. 50ml容量瓶7个  7. 5ml移液管4只  8. 1cm玻璃比色皿2个  9. 铁样品溶液

【实验步骤】

1.      标准系类溶液及样品溶液配置，按照下表配制铁标准系列溶液及样品溶液

2.      吸收曲线绘制  用1cm比色皿，以1号溶液作为参比溶液，测定4号溶液在下列各个波长处的吸光度；在坐标纸上以测定的吸光度为纵坐标，波长为横坐标制图，绘制吸收曲线，并从吸收曲线上找出最大吸收波长。

3.      标准曲线制作  在选定的最大吸收波长处，用1cm比色皿，以1号溶液作为参比溶液，分别测定2~7好溶液的吸光度，平行测定三次，计算吸光度的平均值；在坐标纸上一吸光度平均值为纵坐标，系列标准溶液的浓度为横坐标制图，绘制标准曲线。

【原始数据】

【数据处理】

【实验结果】

标准曲线线性方程为y=0.1182x-0.0308       由于样品溶液吸光度为0.564

所以算得样品溶液的浓度为5.032*10 ^-5mol/L

则样品溶液中铁的含量为：0.001

摩尔吸收系数为：11550

【实验相关讨论】

在实验中，510nm和512nm处吸光度均最大，所以在加测一组当波长为511nm时的吸光度为0.675。在实验中，配制标准液是应尽量减少操作上带来的误差，尽量使结果精确。

第二篇：实验一 邻二氮菲分光光度法测定微量铁

实验一   邻二氮菲分光光度法测定微量铁

一、目的要求

1．学习723型分光光度计的使用方法。

2．学习测绘吸收曲线的方法。

3．掌握利用标准曲线进行微量成分测定的基本方法和有关计算。

二、实验原理

微量铁的测定有邻二氮菲法、硫代甘醇酸法、磺基水杨酸法、硫氰酸盐法等。由于邻二氮菲法的选择性高、重现性好，因此在我国的国家标准（GB）中，许多冶金产品和化工产品中铁含量的测定都采用邻二氮菲法。

邻二氮菲又称邻菲罗啉（简写Phen），在pH值为2—9的溶液中，Fe²⁺离子与邻二氮菲发生下列显色反应：

Fe²⁺ + 3Phen  =  [Fe（Phen）₃]²⁺

生成的橙红色配合物非常稳定，lgK_稳=21.3（20℃），其最大吸收波长为510nm，摩尔吸光系数ε₅₁₀=1.1×10⁴ L??cm^-1?mol^-1。

显色反应的适宜pH值范围很宽，且其色泽与pH值无关，但为了避免Fe²⁺ 离子水解和其它离子的影响，通常在pH值为5的HAc-NaAc缓冲介质中测定。

邻二氮菲与Fe³⁺ 离子也能生成淡篮色配合物，但其稳定性较低，因此在使用邻二氮菲法测铁时，显色前应用还原剂将Fe³⁺ 离子全部还原为Fe²⁺ 离子。本实验采用盐酸羟胺为还原剂：

4Fe³⁺ +2NH₂OH  = 4Fe²⁺ + 4H⁺+ N₂O+ H₂O

邻二氮菲与Fe²⁺ 离子反应的选择性很高，相当于含铁量5倍的Co²⁺、Cu²⁺离子，20倍量的Cr³⁺、Mn²⁺、V（Ⅴ）、PO₄^3-离子，40倍量的Al³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Sn²⁺、Zn²⁺、SiO₃^2-离子都不干扰测定。

利用分光光度法进行定量测定时，通常选择吸光物质（即经显色反应后产生的新物质）的最大吸收波长作为入射光波长，这样测得的摩尔吸光系数ε值最大，既测定的灵敏度最高。为了找出吸光物质的最大吸收波长需绘制吸收曲线。测定吸光物质在不同波长下的吸光度A值，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标，描点绘图即得吸收曲线，曲线最高点所对应的波长为该吸光物质的最大吸收波长。本实验使用具有波长扫描功能的723型分光光度计，吸收曲线由仪器自动绘出。

标准曲线法（工作曲线法）是定量测定中最常使用的方法。首先配制一系列不同浓度的被测物质的标准溶液，在选定的条件下显色，并测定相应的吸光度，以浓度为横坐标，吸光度为纵坐标绘制标准曲线。根据朗白—比耳定律：A=εbc ，标准曲线应是一条斜率为εb的过原点的直线。另取试液经适当处理后，在与上述相同的条件下显色、测定，由测得的吸光度从标准曲线上求出被测物质的含量。

三、仪器与试剂

仪器：723型分光光度计。（仪器使用说明参见附录。）

试剂：

1．100μg·mL^-1铁标准溶液：准确称取0.8634g优级纯铁铵矾

NH₄Fe（SO₄）₂·12H₂O，置于烧杯中，加入20mL6mol·L^-1HCl和少量水，溶解后转移至1L容量瓶中，以水稀释至刻度，摇匀。（由实验室配制）

2．10μg·mL^-1铁标准溶液。（由学生配制）

3．0.1%邻二氮菲溶液。（新近配制）

4．10%盐酸羟胺溶液。（新鲜配制）

5．1mol·L^-1醋酸钠溶液。

6．铁试液。

四、实验步骤

1．10μg·mL^-1铁标准溶液的配制

准确吸取100μg·mL^-1铁标准溶液10.00 mL于100 mL容量瓶中，以水稀释至刻度，摇匀。

2．铁系列标准溶液和铁试液的配制

取7只50mL容量瓶，编号。用吸量管在前六号容量瓶中分别加入0.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00mL10μg·mL^-1铁标准溶液，在第7号容量瓶中加入5.00mL铁试液，再分别加入1 mL 10%盐酸羟胺溶液，摇匀，放置2min，分别加入5 mL1mol·L醋酸钠溶液和3 mL0.1%邻二氮菲溶液，以水稀释至刻度，摇匀。

3．吸收曲线的绘制

以1号液（空白溶液）为参比液，3号液为试液，用2cm比色皿，在仪器设定的波长范围内扫描，得吸收曲线，在吸收曲线上找出吸光物质的最大吸收波长。

4．标准曲线的绘制和铁试液含量的测定

在选定的最大吸收波长下，以1号液为参比溶液，用2cm比色皿，分别测定2—7号液的吸光度。用2—6号液的浓度和吸光度值绘制标准曲线。在标准曲线上查出7号液的铁含量，并计算原铁试液的含量（μg·mL^-1）。

五、实验数据的记录与处理

标准曲线的绘制及铁含量的测定数据

λmax=      nm     比色皿b=     cm

六、提示与评注

1．使用723型分光光度计时，必须仔细阅读仪器使用说明，并在教师的指导下操作。不要擅自按动键盘中的各功能键，以免破坏仪器设定的操作程序。

2．使用不具备波长自动扫描功能的分光光度计（如72型、721型等）测定吸收曲线时，每变换一个测定波长需用参比溶液调节仪器的吸光度为零。

3．为了使测定吸光度值能落在适宜的读数范围内，可适当地调整比色皿的厚度。

4．加入还原剂盐酸羟胺后应摇匀放置2min，以保证还原反应完全。

5．由于盐酸羟胺溶液不稳定，需临用时配制。

六、问题

1．根据自己的实验数据，计算ε₅₁₀的值，标明单位。

2．用邻二氮菲法测铁时，为什么在显色前加入盐酸羟胺？

3．吸收曲线与标准曲线有何区别？各有何实际意义？

实验二   三价铁离子与磺基水杨酸配合物的组成和稳定常数的测定

一、目的要求

1．了解分光光度法测定溶液中配合物的组成及稳定常数的原理和方法。

2．学习有关实验数据的处理方法。

二、实验原理

分光光度法是研究配合物组成和测定稳定常数的最有用的方法之一。其方法又包括连续变化法（或称等物质的量系列法）、物质的量比法、平衡移动法、直线法、斜率比法等。本实验采用连续变化法测定三价铁离子与磺基水杨酸配合物的组成和稳定常数。

设金属离子M和配位体L在给定条件下反应，并只生成一种有色配合物MLn（略去电荷符号）：

M+nL  =  MLn 

若M和L都是无色的，则此溶液的吸光度与有色配合物的浓度成正比。本实验中磺基水杨酸是无色的，Fe³⁺溶液的浓度很稀，也接近无色，产生的磺基水杨酸合铁（Ⅲ）配合物在实验条件是紫红色的，均符合设定的实验条件。

所谓连续变化法就是保持每份溶液中金属离子的浓度（c_M）与配位体的浓度（c_L）之和不变（即总的物质的量不变）的前提下，改变这两种溶液的相对量，配制一系列溶液并测定每份溶液的吸光度。若以吸光度A为纵坐标，以配位体的物质的量分数为横坐标作图，即得配位体的物质的量分数—吸光度曲线。如图2—1。将曲线两边直线部分延长相交于B，若B点对应的横坐标为0.5，则金属离子与配位体的物质的量比为1:1，该配合物的组成为ML型。

由于本实验采用的金属离子和配位体的浓度相同，可以简单地以配位体的体积分数来表示横坐标。

由图可见，对于ML型配合物，若它全部以ML形式存在，则其最大吸光度应在B处，即吸光度为A₁；但由于配合物有一部分解离，其浓度要稍小一些，实际测得的最大吸光度在E处，即吸光度为A₂。

若配合物的解离度为a，则    ， ML型配合物的稳定常数可由下列平衡关系导出：

M   +  L   =    ML

起始浓度   0      0         c

平衡浓度   ca      ca        c（1-a）

式中c^θ  为标准浓度，即1mol·L^-1 。 c为溶液内ML的起始浓度，即当=0.5时，其值相当于溶液中金属离子或配位体的起始浓度的一半。

这样计算得到的稳定常数是表观稳定常数，如果要测定热力学稳定常数，则还要考虑磺基水杨酸的酸效应问题。

磺基水杨酸与Fe³⁺ 离子形成的配合物的组成因pH不同而不同，在pH为2~3时，生成有一个配位体的紫红色配合物，反应可表示如下：

   

pH为4~9时，生成有两个配位体的红色配合物；pH为9~11.5时，生成有三个配位体的黄色配合物；pH>12时，有色配合物被破坏而生成

Fe（OH）₃ 沉淀。

本实验是在HClO₄介质中，pH<2.5的条件下进行测定的。

三、仪器与试剂

仪器：723型分光光度计

试剂：

1．0.01mol·L^-1 HClO₄ 。将4.4 mL 70% HClO₄ 加入50mL 水中，稀释到5000mL。

2．0.0100mol·L^-1磺基水杨酸。将分析纯磺基水杨酸溶于0.01mol·L^-1 HClO₄中配制而成。

3．0.0100mol·L^-1硫酸高铁铵。将分析纯硫酸高铁铵Fe(NH₄)(SO₄)₂·12H₂O晶体溶于0.01mol·L^-1 HClO₄ 中配制而成。

四、实验步骤

1．0.0010mol·L^-1Fe³⁺ 离子溶液的配制

准确吸取 0.0100mol·L^-1硫酸高铁铵溶液10.00mL于100mL容量瓶中，以0.01mol·L^-1 HClO₄溶液稀释到刻度，摇匀。

2．0.0010mol·L^-1磺基水杨酸溶液的配制

准确吸取0.0100 mol·L^-1磺基水杨酸溶液10.00mL于100mL容量瓶中，以 0.01mol·L^-1 HClO₄溶液稀释到刻度，摇匀。

3．系列溶液的配制

按下表所示溶液体积吸取各溶液，分别注入已编号的50mL容量瓶中，定容、摇匀、静置10分钟。

4．测定系列溶液的吸光度

用723型分光光度计，在λ=500nm，b=1cm的条件下，以蒸馏水为参比，分别测定各溶液的吸光度A，并记录于表中。

五、实验数据的记录与处理

1．以磺基水杨酸的体积分数为横坐标，对应的吸光度为纵坐标作图。

2．根据图上有关数据确定在本实验条件下，Fe³⁺和磺基水杨酸形成的配合物的组成。

3．求出解离度和表观稳定常数K^θ_稳。

六、问题

1．试说明本实验须控制试液酸度的原因。

2．若将系列溶液中Fe³⁺的体积均固定为5.00mL，其余各试剂仍按原表配制，测吸光度。试草绘以吸光度为纵坐标，以磺基水杨酸和Fe³⁺的体积比为横坐标的图，并在图中标出对应物质的量比的点。

实验三   氯离子选择性电极测定水样中的微量氯

一、目的要求

1．学习使用直接电位法测定离子浓度的原理和方法。

2．了解电极构造并理解总离子强度调节缓冲溶液的作用。

二、实验原理

氯离子选择性电极是一种无内参比溶液的全固态型电极，它的敏感薄膜由AgCl和Ag₂S的粉末混合物压制而成。

将氯离子选择性电极浸入含Cl^-离子的溶液中，它可将溶液中氯离子的活度ɑ_Cl^-转换成相应的膜电位 ：

        

测定Cl^-离子浓度时，使用的参比电极是双液接饱和甘汞电极（又称双盐桥饱和甘汞电极）。该电极是在普通饱和甘汞电极上外加一个套管，内充0.1mol·L^-1的KNO₃溶液，使KNO₃溶液作为外盐桥接触试液，这样就能有效地避免甘汞电极中的Cl^-离子通过多孔物质向试液中扩散所造成的干扰。

以氯离子选择性电极、双液接饱和甘汞电极和试液组成的工作电池：

Hg,Hg₂Cl₂|KCL(饱和)‖KNO₃‖Cl^-（试液）|AgCl-Ag₂S

其电动势：

          

即在一定条件下，工作电池的电动势E与试液中的Cl^- 离子活度的对数值成线性关系。Kˊ与温度、参比电极电位以及膜的特性有关，在实验中K^/为一常数。

在分析工作中通常测定的是离子的浓度c。根据 a_Cl- =r _Cl-·c _Cl-  及活度系数r取决于溶液的离子强度，所以在用标准曲线法测定时，应向系列标准溶液中分别加入相等的足够量的惰性电解质作总离子强度调节缓冲溶液(即TISAB溶液)，使它们的总离子强度相同，并固定不变，这样，各溶液中的 r _Cl- 为定值，可并入常数Kˊ中，则工作电池的电动势可写为：     

即E与c_Cl- 的对数值成线性关系。

本实验采用标准曲线法测定水样中的微量氯离子，适宜的酸度条件为pH=2～7，由TISAB溶液控制；线性响应的浓度范围为1～10^-4mol·L^-1。

三、仪器与试剂

仪器

1．ZD-2型自动电位滴定仪

2．301型氯离子选择性电极

3．217型双液接饱和甘汞电极

试剂

1．1.00mol·L^-1氯标准溶液。取优级纯NaCl于高温炉中在500～600℃灼烧半小时，放置在干燥器中冷却，准确称取14.61g NaCl于小烧杯中，用水溶解后，转移至250mL容量瓶中定容。

2．总离子调节缓冲溶液。于1mol·L^-1NaNO₃溶液中滴加6molLHNO₃，调节至pH=2～3，以pH试纸试验确定。

四、实验步骤

1．氯离子系列标准溶液的配制

用吸量管吸取10.00mL1.00mol·L氯离子标准溶液和10.00mLTISAB溶液，置于100mL容量瓶内，用去离子水稀释至刻度，摇匀，制得10^-1mol·L^-1氯标准溶液。按此步骤以逐级稀释法配成浓度为10^-2,10^-3,10^-4,10^-5mol·L^-1的一组标准溶液。在逐级稀释时，每次加入的TISAB溶液的量为9.00mL。

2．标准曲线的绘制

将氯标准系列溶液由低浓度到高浓度依次转入小烧杯中，插入已清洗至空白电位值（约-230mV）的氯离子选择性电极和双液接饱和甘汞电极，放入搅拌棒，在电磁搅拌器上搅拌3min，停止搅拌，待显示的电位值稳定后即可读数，记录各标准溶液的E值。

3．水样中氯含量的测定

取一定量含氯试液（若测定的是自来水中的氯含量，可取自来水50mL）于100mL容量瓶中，再用吸量管加10.00mLTISAB溶液，用去离子水稀释至刻度，摇匀。用重新清洗至空白电位值的氯离子选择电极，按上述同样的操作，测定试液的E值。

五、实验数据的记录与处理

1．以各标准溶液浓度的负对数（以pCl表示）为横坐标，以测得的各E值为纵坐标，在坐标纸上绘制标准曲线。

2．在标准曲线上查出与试液E值相应的氯离子浓度的负对数，根据此数计算出水样中的氯含量，以g/100mL表示。

六、提示与评注

1．  301型氯离子选择电极使用前应在10^-3mol·L^-1NaCl溶液中浸泡1小时，再用蒸馏水反复清洗至空白电位值，才能使用。清洗可在电磁搅拌下进行。

2．  注意电位平衡时间对测定准确度的影响，搅拌后还应等显示的电位值稳定后再读数。

3．  ZD-2型自动电位滴定仪的使用见附录。

七、问题

1．在测定中为什么要加入TISAB溶液？

2．在测定中为什么要使用双液接饱和甘汞电极为参比电极？

实验四   乙酸的电位滴定分析及其解离常数的测定

一、目的要求

1．学习电位滴定的基本原理和操作技术。

2．学会运用pH—V曲线和ΔpH/ΔV—V曲线及二级微商法确定滴定终点。

3．学习测定弱酸离解常数的方法。

二、实验原理

乙酸CH₃COOH（简写作HAc）为一弱酸，其pKa=4.74，当用标准碱溶液滴定乙酸试液时，在化学计量点附近可以观察到pH值的突跃。

以玻璃电极为指示电极，饱和甘汞电极为参比电极，将两电极插入试液即组成如下的工作电池：

Ag,AgCl|HCl|玻璃膜|试液‖KCl（饱和）|Hg₂Cl₂，Hg

该工作电池的电动势在酸度计上以pH值的形式反映出来。

本实验使用的电极是将玻璃电极和参比电极组合在一起的塑壳可充式复合电极。

测定时记录加入标准碱溶液的体积V和相应被滴定溶液的pH值，然后绘制pH—V曲线和ΔpH/ΔV—V曲线。pH—V曲线的拐点，

ΔpH/ΔV—V曲线的最高点所对应的体积为终点时消耗的标准碱溶液的体积。根据标准碱溶液的浓度，消耗的体积及试液的体积，即可求得试液中乙酸的浓度或含量。

根据乙酸的解离平衡

其解离常数

当滴定分数为50%时，c（Ac^-）=c（HAc），此时

Ka=c（H⁺）  即pKa=pH

因此在滴定分数为50%处的pH值，即为乙酸的pKa值。

三、仪器与试剂

仪器

1．ZD-2型自动电位滴定计（使用见附录）

2．雷磁E-201-C型（65-1 AC型）塑壳可充式复合电极。

试剂

1．0.1mol·L^-1 NaOH标准溶液（准确浓度由实验室提供）

2．乙酸试液（浓度约为1mol·L^-1）

3．邻苯二甲酸氢钾溶液，pH=4.00，20℃

4．Na₂HPO₄ 与K₂HPO₄ 混合溶液，pH=6.88，20℃

四、实验步骤

1．按照仪器使用说明，安装电极、电磁搅拌装置、滴定管。分别使用pH=6.88和 pH=4.00的标准缓冲溶液定位和校核仪器。

2．吸取乙酸试液10.00mL，置于100mL容量瓶中，定容、摇匀。

3．吸取稀释后的乙酸溶液10.00mL， 置于100mL烧杯中，加水至约30mL，放入搅拌子，插入电极。

4．将标准 NaOH 溶液装入滴定管，调节液面在0.00mL 处。

5．开动电磁搅拌器，调节至适当的搅拌速度，进行粗测，即测量加入NaOH溶液在0～12 mL范围内，每次 1 mL时各点的pH 值。初步判断发生pH 突跃时所需NaOH 的体积范围(ΔV_ep)。

6．重复3、4操作，然后进行细测，即在化学计量点附近取较小的等体积增量，以增加测量点的密度，并在读取滴定管读数时，读准至小数点后第二位。如在粗测时ΔV_ex为8～9mL，则在细测时以0.10mL为体积增量，测量加入NaOH溶液8.00、8.10、8.20，┅，8.90和9.00 mL各点的pH 值。

五、实验数据的记录与处理

1．按以下格式记录实验数据，并计算ΔpH/ΔV值和化学计量点附近的Δ²pH/ΔV²值。

2．根据实验数据绘制用NaOH滴定乙酸的pH—V曲线及

ΔpH/ΔV—V曲线，确定终点体积V_ep。

3．用内插法求出Δ²pH/ΔV²=0处的NaOH的体积V_ep。

4．根据以上所得的终点体积计算原始试液中乙酸的浓度，以g·L^-1表示。

5．在pH—V曲线上，查出体积相当于V_ep时的pH值，即为乙酸的pKa值，并与文献值比较。

六、问题

1．如何用标准缓冲溶液校正仪器？

2．在测定乙酸含量时为什么要采用粗测和细测两个步骤？

实验五  醇系物的气相色谱分析——归一化法定量

一、目的要求

1．了解气—固色普法的分离原理。

2．学习归一化法定量的基本原理及测定方法。

3．掌握色谱分析的基本技术。

二、实验原理

气—固色谱法中的固定相是固体吸附剂，其分离是基于吸附剂对各组分气体的吸附能力不同。目前广泛使用的气固色谱固定相是以二乙烯基苯作为单体，经悬浮共聚所得的交联多孔聚合物，国产商品牌号为GDX。

醇系物系指甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇等以及这些醇试剂中常含有的水分。用GDX—103作固定相，并使用热导池检测器，在一定操作条件下，可使醇系物中的各组分完全分离。

在一定的操作条件下，同系物的半峰宽与保留时间成正比，即

     

     

在作相对计算时，比例系数b又可约去，这样就可用峰高与保留时间的乘积来表示同系物峰面积的大小。

使用归一化法定量，要求试样中的各组分都能得到完全分离，并且在色谱图上应能绘出其色谱峰，计算式为：

           

对于同系物：    

归一化法的优点是计算简便，测定准确，结果与进样量无关，且操作条件不需严格控制。但若试样中的组分不能全部出峰，则不能应用此法；若只需测量试样中的一两个组分，应用此法也显得麻烦。

醇系物各组分的质量校正因子值如下表：

本实验混合溶液各组分的 出峰顺序为：水、甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇。

三、仪器与试剂

仪器：7890Ⅱ气相色谱仪、秒表、微量进样器。

试剂：醇系物混合液（按内含各醇的含量基本相近的方法，由实验室配制）。

四、实验步骤

1、色谱柱的准备

将内径4mm，长2m的不锈钢色谱柱洗净，烘干。将其一端用玻璃棉堵住，包上纱布，用橡皮管先连接缓冲瓶，后连接真空泵。色谱柱的另一端连接小漏斗，将配制好的固定相装入小漏斗中。打开真空泵，并不断轻敲柱管，使固定相均匀而紧密地充满柱管。将装入固定相的管口也用玻璃棉堵住，并将色谱柱安装在色谱仪上，在200℃下通载气“老化”数小时，然后接上检测器进行调试，仪器稳定后即可进样分析。

2、色谱操作条件

（1）色谱柱：内径：4mm，柱长：2m。

（2）固定相：GDX—103，60~80目。

（3）载气：氮气，流速：20mL/min。

（4）检测器：热导池检测器，桥电流：150mA，温度：130℃。

（5）柱温：125℃。

（6）气化室温度：140~150℃。

（7）纸速：600mm/h。

1，2步骤均由实验技术人员完成。

3．混合液进样

用微量进样器按规定量进样，同时测定各组分的保留时间。

五、结果与数据处理

取下色谱图，量出每一组分的峰高，用峰高乘保留时间的归一化法计算出各组分的含量。

六、问题

1．在什么情况下可采用归一化法定量？

2．为什么同系物的峰面积可采用峰高乘保留时间的方法测量？

实验六   异丁醇的气相色谱测定——内标法定量

一、目的要求

1．了解气—液色谱法的分离原理。

2．学会相对校正因子的测定。

3．掌握内标法定量。

二、实验原理

气—液色谱法中的固定相是在化学惰性的固体微粒（担体）表面涂上一层高沸点有机化合物（固定液）的液膜，其分离是基于多组分在固定液中溶解度的不同。本实验使用的担体为102白色担体，固定液为聚乙二醇—20M。

当只需测定试样中的某几个组分，而且试样中的所有组分不能全部出峰时，可采用内标法定量。所谓内标法是将一定量的纯物质作为内标物，加入到准确称取的试样中，根据被测物质和内标物的质量及其在色谱图上相应的峰面积比，求出被测组分的含量。使用内标法定量时须注意：选定的内标物应是试样中不存在的纯物质，加入量应接近待测组分的量，而且它的色谱峰应位于待测组分色谱峰的附近。本实验选用正丙醇为内标物。

在内标法中，通常选用内标物作为测定组分相对校正因子的标准物，这样内标物的相对校正因子f_s=1。

在一定操作条件下，将一定量的，含待测组分（i）和内标物（s）的质量分别为m_i、m_s的混合液注入色谱柱，测量出它们的峰面积A_i、A_s，代入下式，即得待测组分相对内标物的校正因子f_i。

准确称取一定量的试样（W），加入一定量的内标物（m_s），混合进样，测量出待测组分的峰面积（A_i）和内标物的峰面积(A_s)。则有：

                   

待测组分的百分含量：

由上述计算式可以看出。内标法是通过测量内标物与待测组分的峰面积的相对值来进行计算的，因而由于操作条件变化引起的误差，都将同时反映在内标物及待测组分上而得到抵消，所以可得到较准确的结果，这是内标法的主要优点。

本实验各步骤中的称量操作全部用吸取容量的操作代替。

三、仪器与试剂

仪器：7890Ⅱ气相色谱仪、微量进样器。

试剂：正丙醇（色谱纯）、异丁醇（色谱纯）、含异丁醇试液。

四、实验步骤

1．色谱操作条件

（1）固定相：聚乙二醇—20M固定液（10%），102白色担体，60~80目。

（2）检测器：氢火焰离子化检测器，检测室温度：130℃。

（3）柱温：90~100℃；气化室温度：150℃。

（4）载气：氮气，流速：30mL/min。

（5）燃气：氢气，流速：30mL/min。

     助燃气：空气，流速：300mL/min。

2．异丁醇相对校正因子的测定

准确吸取异丁醇和正丙醇（内标物）各0.1mL置于10mL容量瓶内，用蒸馏水稀释至刻度，充分摇匀。在一定的操作条件下吸取此混合液1μL，进样，得色谱图，分别量取异丁醇和正丙醇的峰高和半峰宽，计算它们的峰面积，代入公式，求算异丁醇的相对校正因子值。

按移取的体积（V）和液体的密度（d）计算质量（m），即m=d·V。由于本实验移取的正丙醇和异丁醇体积相等，所以它们的质量之比 (m_i/m_s)等于其密度之比。异丁醇密度： 0.806g/mL，正丙醇密度：0.804g/mL。

3．异丁醇含量的测定

准确吸取试液5 mL，正丙醇 0.1mL于10mL容量瓶中，用蒸馏水稀释到刻度，充分摇匀。在与测相对校正因子相同的操作条件下，进样1μL。从色谱图上分别量取正丙醇和异丁醇的峰高和半峰宽，并进行计算：

    

试液中异丁醇含量：

式中V_试=5.00mL；m_s=d_s×0.1×1000(mg)。

以上操作步骤均平行测定两次。

四、结果与数据处理

1．列出各色谱图中内标物及待测组分的峰高、半峰宽的测量值（标出单位）和峰面积的计算结果。

2．计算待测组分的相对校正因子，试与文献值比较。

3．用内标法计算异丁醇的含量。

五、问题

1．用内标法对内标物有何要求？

2．实验中是否要严格控制进样量？为什么？

实验七   紫外光谱与分子结构

一、目的要求

1．了解不同类型的紫外吸收谱带的特征，并依其特征判定化合物的类型。

2．了解紫外吸收光谱图的绘制过程。

二．实验原理

利用紫外吸收光谱对有机化合物进行鉴定的主要依据是该化合物的光谱特征，如：吸收光谱曲线的形状，吸收峰数目，吸收峰的λ_max及相应的ε_max。根据化合物的这些吸收光谱特征，可以推测化合物中可能具有的生色团、助色团并估计共轭体系的大小。

三．仪器与试剂

仪器：UV-3000型紫外可见分光光度计，石英池。

试剂：丙酮、苯甲酸、乙醇、联苯、对三联苯。

四．实验步骤

1．丙酮的蒸气谱

（1）设定仪器参数

狭缝：2nm

扫描速度：200nm/min

波长标尺：20nm/cm

扫描范围：220~360nm

吸光度范围：0~1.000

（2）操作

将两空池放入参比光路和检测光路，吸光度调零。在扫描区域校准基线，取出检测光路侧的样品池，用玻璃棒沾少许丙酮于池底（注意不要沾到透明壁上！），盖上池盖，放到光路中，扫描。记录丙酮的蒸气吸收光谱图。

观察R带。

2．苯甲酸的溶液谱

（1）设定仪器参数

狭缝：2nm

扫描速度：100nm/min

波长标尺：20nm/cm

扫描范围：200~300nm

吸光度范围：0~1.000

（2）操作

将两池均放入乙醇，调零。在扫描波长区域内做基线校准。滴5滴0.2g/L的苯甲酸乙醇溶液于检测池中，扫描，记录谱图。（分段扫描：200~260nm区间，吸光度范围0~2.000；260~300nm区间，吸光度范围：0~1.000。）

观察E₂带和B带。

3．联苯的溶液谱

（1）设定仪器参数

狭缝：2nm

扫描速度：200nm/min

波长标尺：20nm/cm

扫描范围：200~320nm

吸光度范围：0~3.000

（2）操作

将两池均放入乙醇，调零。在扫描波长区域内做基线校准。A溶液于检测池中，扫描，记录谱图。

同样操作参数，调零，校准。B溶液于检测池中，扫描，记录谱图。

判断A、B何为二联苯，何为三联苯？

五．问题

1．利用紫外吸收光谱你可以得到关于物质结构的什么信息？

2．试解释二联苯与对三联苯的谱图差异。

实验八   液体和固体样品的红外光谱测定

一、目的要求

1．了解液体样品的制样方法—液膜法。

2．了解固体样品的制样方法—压片法。

3．加深对常见特征吸收峰的峰形、峰位置及峰强度的认识。

二．实验原理

红外光谱图是红外光谱仪记录下的物质吸收红外光的透光率%T随波数变化的曲线。根据出峰位置，峰强度等即可推断该物质的官能团组成。

液体样品的制样方法可分为液膜法和溶液法。液膜法是指在两个盐片间滴一滴液体样品，将两盐片贴在一起并用金属池架夹好后测定的方法。（盐片为溴化钾、氯化钾等，易吸水。吸水后盐片变乌，影响透光度，故操作时应加以注意。）对于吸收弱的或挥发性强的样品，可在两盐片选择适当厚度的垫片来调节液膜厚度；对于纯物质样品，一般不需要垫片，这种方法称为无垫片液膜法。

固体样品常用的制样方法有压片法、溶液法、薄膜法和调糊法。压片法是将1mg左右的研细的待测样品与100mg左右的干燥好的KBr粉末混匀，研细，在专用模具中压制成透明薄片，放到固体池架上测定。这种方法应用广泛，但缺点是KBr极易吸潮，故所得光谱图常常在3448cm^-1和1639cm^-1处有吸收带，因此该法不宜用于鉴别有无羟基存在的样品。

三．仪器与试剂

仪器：日立270-30红外分光光度计，可拆池，固体池架，玛瑙研钵，压片机。

试剂：1^#-9^#液体样品（正丁醇、异丁醇、正丁酸、甲苯、苯甲醛、对二甲苯、乙酸正丁酯、甲基丙基酮、14烯-1），四氯化碳，溴化钾粉末（经过120℃烘干4小时以上），苯酚，硬脂酸。

四．实验步骤

1．液体样品制备

将可拆池架平放在桌面上，上面放上金属圆板，再放一块溴化钾盐片于框架上，用滴管滴一滴待测试样于盐片上。再将另一块盐片盖在试样上，放上金属池架夹板，拧上螺丝。对角逐渐用力将螺丝拧紧。（注意用力要均匀，不要用力过猛，以免损坏盐片）。放在红外灯下备用。

2．固体样品的制备

取1mg左右的待测样品在玛瑙研钵中研细，与100~200mg左右的干燥好的KBr粉末混匀，研细，装到模具中，放在压片机上用10吨/cm²左右的压力压成薄片。用镊子取出样品盐片，放入固体池架上，测定。

3．红外光谱图的测绘

（1）设定仪器参数

MODE:%T

SCAN SPEED:3CM^-1

SLIT：WIDE

RESPONSE：MIDIU

X RANGE：4000~400CM^-1

Y RANGE：0~100

（2）%T调100

将不含待测物质的空白放在样品光路和检测光路上，双光路调平衡，%T=100。

（3）测定

将待测物置于检测光路，按<扫描键>扫描。

（4）记录谱图

当测得的图谱被认可后（即峰的强度大小适中时），可做记录：将记录笔调到记录纸4000波数处，按<记录键>之后按<输入键>。

（5）记录摘要

按<名称、摘要输入键>后输入摘要（样品名称、日期、做样者等），按<名称、摘要输出键>打印出摘要。

4．指出谱图中各主要吸收峰的归属，由各相关峰的位置推断出化合物所含的官能团。

五．问题

1．用液膜法制样应注意什么？

2．红外光谱测定时，固体样品为什么一定要烘干燥？

实验九   自来水中镁的测定—原子吸收分光光度法

一、目的要求

1．了解原子吸收分光光度法的原理。

2．了解原子吸收分光光度计的基本结构及其使用方法。

3．学习以标准曲线法测定自来水中镁的含量。

二．实验原理

由空心阴极镁灯辐射出波长为285.2nm的镁特征谱线，该特征谱线被原子化后的镁原子蒸气强烈吸收。在测定条件固定时，吸光度A和溶液中镁离子浓度c成正比：A=Kc

利用A与c的关系，先用镁离子标准系列溶液测出吸光度，绘制A~c标准曲线，再测试液的吸光度，即可从标准曲线求出试液中镁含量。

自来水中除镁离子外还含有其它离子，这些离子对镁的测定可能发生干扰，使测定结果偏低，此时，可加入锶离子作干扰抑制剂，以消除或减少基体效应带来的干扰，必要时，还可改用标准加入法测定。

三．仪器与试剂

仪器：原子吸收分光光度计，镁元素空心阴极灯，乙炔钢瓶，无油空气压缩机。

试剂：镁标准溶液（1.00mg·mL^-1，临用前再配成50μg·mL^-1。）锶溶液（10.0mg·mL^-1）。

四．实验步骤

1．按相关仪器的使用说明书规定的步骤进行操作。

操作条件（参考）：

吸收线波长：285.2nm；通带：0.2nm；灯电流：5mA；负高压：-400v；燃烧器高度：4mm；空气流量：2L·min^-1；乙炔流量：1L·min^-1。

点火时要注意先开启空气开关，后开乙炔开关；熄灭火焰时，应先关乙炔开关，后关空气开关。

开启空气压力不允许大于0.2MPa，乙炔压力也不要超过0.1MPa。

排废水管一定要用“水封”。

2．准确吸取1.00，2.00，3.00，4.00，5.00mL的镁标准溶液（50μg·mL^-1），分别置于5只25mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。按由稀至浓顺序将各溶液喷入火焰，同时操作微处理机，至打印出标准曲线。

3．准确吸取适量（视水样中镁的浓度而定，一般约取3mL）自来水于25mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀，喷样。由微处理机计算结果。

注：如果水样中共存离子的干扰较大时，可在配制的镁标准分析溶液25mL中加2mL干扰抑制剂锶溶液（10.0mg·mL^-1），分析用的自来水样也照此量加入。

五．问题

1．原子吸收分光光度法与可见光的分光光度法有何异同？

2．用原子吸收分光光度法测定不同元素时，对光源有什么要求？

实验十   反相液相色谱法分离芳香烃

一、目的要求

1．了解高效液相色谱仪的操作。

2．了解反相液相色谱法分离芳香烃类化合物的基本原理。

二．实验原理

在液相色谱法中，若流动相的极性大于固定相的极性则称为反相液相色谱法。反相液相色谱法适宜分离非极性或弱极性化合物，其流出顺序是极性大的组分先流出，极性小的组分后流出。

本实验采用硅胶—C₁₈H₃₇键合固定相，并以极性溶剂（甲醇加水）为流动相来分离烷基苯类化合物。

三．仪器与试剂

仪器：高效液相色谱仪，紫外光度检测器（254nm），250mm×4.6mm的n-C₁₈柱，微量注射器（10μL），流动相为80%甲醇+20%水（使用前超声波脱气）。

试剂：苯、甲苯、n-丙基苯、n-丁基苯（均为A.R）、未知样品。

四．实验步骤

1．用流动相溶液（80%甲醇+20%水）配制浓度为10mg/mL的标准样品。

2．色谱仪操作条件（参考）

（1）柱温：室温。

（2）流动相流速：1.3mL/min。

（3）紫外光度检测器灵敏度：0.32~0.64AUFS。

3．分别进苯、甲苯、n-丙基苯、n-丁基苯标准样各5μL，测定每一个标准样的保留时间（或保留距离）。

4．进未知试样10μL，测定未知试样中每一个峰的保留时间（或保留距离），与标准样色谱图比较，标出未知试样色谱图中每一个峰代表什么化合物。

五．问题

1．解释未知试样中各组分的洗脱顺序。

2．试说明苯甲酸在本实验的色谱柱上，是强保留还是弱保留？为什么？