仪器分析实验讲义稿子

仪器分析实验

青岛科技大学分析测试中心编 2008 03

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前言 目录

第一章 色谱实验

实验一 气路系统的连接、检漏、载气流速的测量与校正 实验二 醋酸甲酯、环己烷、甲醇等混合样品的色谱测定 实验三 程序升温法测定工业二环己胺中微量杂质 实验四 高效液相色谱法测定有机化合物的含量 实验五 反相液相色谱法测定硝基酚类物质 实验六 * 离子色谱实验 第二章 光谱实验

实验六 芳香族化合物的紫外吸收光谱及溶剂效应 实验七 紫外差值光谱法测定废水中的微量酚 实验 八 红外吸收光谱的测定及结构分析

实验九 火焰原子吸收光谱测定金属材料中的铜——工作曲线法 实验十 自来水钾钠钙镁元素定性定量分析——标准增量法 实验十一 石墨炉原子吸收法测定自来水及地表水铅含量 实验十二 原子发射光谱法—摄谱 实验十三* 分子荧光光谱法测定铝 第三章 电化学实验

实验十四* 电导法测定水的纯度

实验十五* 氟离子选择电极测定水中的微量氟 实验十六 库仑滴定法测定微量砷 实验十七 示波极谱测定铅 实验十八 电位溶出测定铅 第四章 核磁共振波谱实验

实验十九 核磁共振波谱仪的工作原理及结构简介 实验二十 核磁共振氢谱实验 实验二十一 核磁共振碳谱实验

实验二十一* 核磁共振高级功能谱（2D DEPT）实验 第五章 元素分析实验

实验二十二 元素分析法测定样品中的C、H、N、S含量

第六章 电子显微镜实验

实验二十四* 透射电子显微镜的构造及衬度成像原理

实验二十五* 扫描电镜的成像原理和简单样品的制备技术

实验二十六 无机非金属材料、高分子材料、金属材料的制样技术及样品分析

第一章 色谱实验

实验一 气路系统的连接、检漏、载气流速的测量与校正

[目的要求]

1、了解气相色谱仪的结构，熟悉各单元组件的功能2、熟悉气路系统，掌握检验方法。3、掌握载气流速的测量和校正方法。[基本原理] 1、气路系统气路系统是气相色谱仪中极为重要的部件。气路系统主要指载气连续运行的密闭管路，包括连接管线、时，还需引入辅助气体，如氢气、空气等。它们流经的管路也属于气路系统。由高压钢瓶供给的载气，色谱仪上的稳压阀、压力表、调节阀、流量计等部件是用来调节、控制、测量载气的压力和流速的。氢气、空气气路系统也分别装有相应的调节、控制、测量部件。气路系统必须保持清洁、密闭，各调节、控制部件的性能必须正常可靠。2、载气流速载气流速是影响色谱分离的重要操作之一，以测量气体体积流速，流量计加以校正。（1）视体积流速（用皂膜流量计在柱后直接测得的体积叫视体积流速。当时条件下的饱和蒸汽流速。（2）实际体积流速（FcoPO：大气压，（3）校正体积流速（由于气体体积随温度变化，而柱温又不同于室温，故需作温度校正。（4）平均体积流速（先经减压表使气体压力降至适当值，但转子高度与流速并非简单的线性关系，

F?CO）

FCO）

F?coPo?PwPcmmHg；PW：室温下的饱和水蒸气压，FC）

FTcC=FCO

Ta Fc）

必须经常测定。TC:柱温，K；

再经过净化管进入色谱仪。

色谱仪上的转子流量计，且与介质有关。故需用皂膜它不仅包括了载气流速，且包括了mmHg

Ta:室温，K

调节测量气流的各个部件以及汽化室、色谱柱、检测器等。使用氢焰检测器

用?

气体体积与压力有关。但色谱柱内压力不均，存在压力梯度，需进行压力校正。

23(Pi/Po)?1

Fc=FC

2(Pi/Po)3?1Pi：柱入口处载气压力；Po：柱出口处载气压力，计算时Pi、Po单位要相同 [实验步骤]

气相色谱常以高压钢瓶气为气源，使用钢瓶必须安装减压表。 1、正确选择减压表。

减压表接口螺母与气瓶嘴的螺纹必须匹配。钢瓶内的气体压力，接口处是否漏气。 2、准备净化管

（1）清洗净化管：先用（2）活化清洗剂：硅胶不得超过600℃

（3）填装净化管：三种等量净化剂依次装入净化管，之间隔以玻璃棉。标明气体出入口，出口处塞一玻璃棉。硅胶装在出口处。3、管道的连接：用一段管子将净化管连接到减压表出口，净化管的另一端接一可达色谱仪的管子。开启气源，用气体冲洗一下，遂关气源，将管道接到仪器口。4、检漏：保证整个气路系统的严密性十分重要，须认真检查，易漏气的地方为各接头接口处。 检漏方法

（1）开启气源，导入载气、调节减压标为毛笔蘸肥皂水检查从气源到接口处的全部接口。（2）将色谱柱接到热导检测器上，开启进气减压阀，并调节仪器上压力表：子流量计流速最大，之，则需用肥皂水检查仪器内部各接口。（3）氢气，空气的检查同前。（4）漏气现象的消除：上紧丝扣接口，如无效，卸开丝扣，检查垫子是否平整，不能用时需更换。

5、载气流速的测定及校正（1）将柱出口与热导检测器相连，在皂膜流量计内装入适量皂液。使液面恰好处于支管口的中线处，用胶管将其与载气相连。（2）开启载气，调节载气压力至需要值，调节转子高度。一分钟后轻捏胶头，使皂液上升封住支管即会产生一个皂膜。（3）用秒表记下皂膜通过一定体积所需的时间，换算成以10%NaOH溶液浸泡半小时，用水冲洗烘干。—120℃烘至蓝色；

减压表上有两个弹簧压力表，—300℃烘2.5 kg/cm2，先关闭仪器上的进气稳压阀。用小

如转子流量计的浮子能落到底，则不漏气；反示值大的指示

2小时；分子筛—550℃3小时。

2 kg/cm。调转mL/min为单位的载气流速。小的指示输出压力。开启钢瓶时，压力表指示瓶内压力，用肥皂水检查活性炭堵住主机外侧的排气口，

（4）用上述方法，依次测定转子流量计高度为0、5、10、15、20、25、30格时的体积流速，然后测定另一气路的流速。

（5）再分别测量以氢气为载气的气路的流速。

（6）以转子流量计上转子的高度为横坐标，以视体积流速为纵坐标，绘制转子流量计的校正曲线，同时记录载气种类、柱温、室温、气压等参数。 （7）根据视体积流速，按下式可计算出实际体积流速

Fco?F?co?Tc TaPc?Pw

Po（8）据下式求出在柱温条件下载气在柱中的校正体积流速

Fc?Fco?[注意事项]

1、氢气减压表只许安装在自燃性气体钢瓶上 2、氧气减压表安装在非自燃性气体钢瓶上 3、安装减压表时，所有工具及接头，一律禁油 4、开启钢瓶时，瓶口不准对向人和仪器 5、净化管垂直安装，上口进气下口出气 6、凡涂过皂液的地方用滤纸擦干。 [附表] 不同温度时水的饱和蒸汽压

温度/℃ 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 [思考题]

1、气相色谱仪是有哪几部分组成的？各起什么作用？ 2、如何检验色谱系统的密闭性？

Pw/mmHg 9.12 9.84 10.5 11.2 12.0 12.8 13.6 14.5 15.5 16.5 温度/℃ 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 Pw/mmHg 17.5 18.7 19.8 21.1 22.4 23.8 25.2 26.7 28.3 30.0 温度/℃ 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 Pw/mmHg 31.8 33.7 35.7 37.7 39.9 42.2 44.6 47.1 49.7 52.4

稀释至刻度，摇匀。用1 cm石英吸收池，分别以各溶剂作参比溶液，在紫外区进行波长扫描，得乙酰乙酸乙酯在3种不同极性溶剂中的紫外吸收光谱。观察比较不同极性溶剂中乙酰乙酸乙酯的烯醇式产生K带吸收（?max=243nm）的 ?值大小。讨论原因。 （4）溶剂对吸收光谱精细结构的影响

用滴管取2滴苯加入1 cm石英吸收池中，加盖，放置2-3min后置于样品光路中，以空石英吸收池作参比，在紫外区进行波长扫描，得苯蒸气的吸收光谱。

在2个10 ml具塞比色管中分别加入0.01 ml苯，各用环己烷、乙醇稀释至刻度，摇匀。用1 cm石英吸收池，分别以各溶剂作参比溶液，在紫外区进行波长扫描，得苯在2种不同极性溶剂中的紫外吸收光谱。观察比较以上光谱精细结构的影响，说明原因。（5）溶液的酸碱性对苯酚吸收光谱的影响在2个5 ml具塞比色管中分别加入NaOH溶液稀释至刻度，摇匀。用描，得苯酚在2种酸度不同的溶液中的吸收光谱。观察比较以上因。 仪器与试剂]

仪器：WFZ-26A 紫外可见光光度计（天津拓普）5 ml 10 ml具塞比色管试剂：苯、环己烷、正己烷、乙醇、丁酮、氯仿。溶液：HCl （0.1mol .L-1

）、NaOH1:250）、苯酚:环己烷（0.25g .L:环己烷（1:250）、苯甲酸:环己烷（0.4g .L-1

）乙酰乙酸乙酯分别用正己烷、乙醇、水配成浓度为 [ 思考与讨论]

1． 讨论取代基对苯原有的吸收带的影响。2． 为什么当溶剂极性增大时???带蓝移？

3． 为什么溶剂的极性会影响吸收光谱的精细结构？4． 为什么苯酚在酸性与中性条件下的吸收光谱和碱性时不同？ WFZ—26A

紫外可见分光光度计操作规程1． 接通计算机电源，在WINDOW98桌面上，双击操作软件，按开机提示界面的要求，开启紫外主机电源。3种吸收光谱，讨论溶剂对吸收

0.5 ml苯酚水溶液，各用0.1mol .L-1

HCl 和2种吸收光谱，讨论原 1 cm石英吸收池

刻度移液管

-1

）、苯:环己烷（1:250）、、甲苯:环己烷:环己烷（1:250）、硝基苯:环己烷（1:250）、0.8g .L-1

）、萘:环己烷（0.3g .L-1

）苯酚: 水0.5g .L-1

的溶液。异亚丙0.4 g .L-1

的溶液。

n ???跃迁产生的吸收

wfz-26图标，运行WFZ—26A紫外可见分光光度计

1 cm石英吸收池，以水作参比，在紫外区进行波长扫[ 1ml（0.1mol .L（）、苯胺苯甲醛（基丙酮分别用正己烷、乙醇、水配成浓度为五?跃迁产生的吸收带红移，而

附录：-1

2． 在计算机屏幕上，点击开机提示界面上的“确定”， 紫外主机进行系统初始化，各项目检测正确后

进入紫外可见分光光度计的操作软件主画面。

3． 在进行光谱测量前，应先进行“参数设置”，设置内容包括：测量模式、工作电源、扫描速度、波长

范围、测量范围、光谱带宽。

4． 在参比和样品室中放入空白试液进行“基线扫描”。

5． 在参比和样品室中分别放入空白和样品比色皿，进行光谱扫描。

6． 关闭紫外仪器时，应选择文件菜单中“退出系统”，当计算机屏幕出现关机提示时，点击“确定”，

关闭紫外主机电源。实验七

1．了解紫外可见分光光度计的使用方法。 2．掌握紫外差值光谱法测定微量酚的基本原理。

苯酚在紫外区有两个吸收峰，在中性溶液中在苯酚的差值光谱图上，选择

试剂：0.1M KOH仪器：WFZ-26A紫外可见分光光度计。 25ml容量瓶

1．确定测定波长：以蒸馏水作参比，分别绘制苯酚在中性和碱性溶液中的吸收曲线。

紫外差值光谱法测定废水中的微量酚 ?max为210nm235nm和288nm。所谓差值光谱就是指这两种吸收光实验中只要把苯酚的碱性溶液放在样品光路上，

288nm为测定波长，在该波长下，溶液的吸光度随苯酚?A=???C?L，可用于苯酚的定量分析。差可消除试样中某些杂质的干扰，简化分析过程，0.2500g/L苯酚标准溶液。

1cm厚石英比色吸收池个

270nm，在碱性溶液中，把中性溶液放在实现废水中的微量2个。

一、实验目的 二、实验原理和由于形成酚盐，而使该吸收峰红移至谱相减而得到的光谱曲线。参比光路上，即可直接绘出差值光谱。浓度的变化有良好的线性关系，遵循比耳定律，即值光谱法用于定量分析，酚的直接测定。三、试剂和仪器 溶液。 12四、实验步骤然后，将苯酚的中性和碱性溶液分别放置在参比和样品光路中，绘制二者的差值光谱曲线，

根据该差值光谱曲线，确定其测定波长。

2．绘制标准曲线：用移液管分别移取苯酚标准溶液1.0ml、1.5ml、2.0ml、2.5ml、3.0ml于5个25ml的容量瓶中，另取同样体积苯酚标准溶液于另5个25ml容量瓶中，分别用水和0.1M KOH稀释至刻度（共需10个25ml容量瓶）。每对容量瓶所对应的溶液浓度分别是10mg/L、15mg/L、20mg/L、25mg/L、30mg/L。每一对苯酚标准溶液中的苯酚浓度相同，只是稀释溶剂不同。在测定波长下，把碱性溶液稀释的标准溶液放在样品光路上，把中性溶液稀释的标准溶液放在参比光路上，测定吸光度差值。

3．测量未知样品中苯酚含量：用移液管分别移取含酚水样分别用水和0.1M KOH稀释至刻度。在测定波长下，把碱性溶液稀释的待测试样放在样品光路上，把中性溶液稀释的待测试样放在参比光路上，测定吸光度差值。五、数据处理

1．用实验步骤2中测得的吸光度差值，绘制吸光度—浓度曲线，计算回归方程。2．用吸光度—浓度曲线或回归方程，计算水样中的苯酚含量（六、思考题

1． 苯酚的差值光谱图中有235nm2．本实验所用的差值光谱法和示差分光光度法有何不同？

附录：TU-1810紫外可见分光光度计操作规程1． 打开仪器电源，仪器开始初始化，一切正常后进入主界面。2． 选择光谱测量，按F1，进行参数设置：

（1） 光度方式：A （2） 扫描速度：快 （3） 采样间隔：1.0 （4） 波长范围：400?200nm （5） 纵坐标的范围：0.000?1.000

3． 按“RETURN”键，返回光谱测量界面，放入空白样品，按“放入待测样品，按“START”键，进行光谱扫描。所得吸收光谱曲线显示在主机屏幕上，按阈值，按“确认”，系统将自动检索并显示峰值。据吸收曲线选择最佳测定波长。按4． 在主界面上，选“定量测定”，按F1，进行参数设置：（1） 标样法

（2） 测量波长：287nm （3） 浓度单位：mg/L

10ml于2个25ml mg/L）。 288nm两个吸收峰，为何选288nm作为测定波长？

AUTO ZERO”键进行基线校正。然后，

F4，可打印谱图。

F2，输入 容量瓶中，和5． 按F1键，进入标样法参数设置，、

（1） 按“1”，输入标样数：5

（2） 按“2”，标样序号：依次输入1-5#标样的浓度

（3） 在一号池中放入空白样，按“AUTO ZERO”键，进行行空白自动校零。 （4） 按“3”，将样品放入一号池中，按“START”键，测定吸光度。 （5） 重复（4）中的操作，直到5个样品测完。 （6） 按“4”，绘制工作曲线。

6． 按“RETURN”键，返回定量测量界面，放入空白样品，按“后，放入待测样品，按“7． 按“RETURN”键，返回主界面，直接关主机电源。

实验 八 红外吸收光谱的测定及结构分析一、实验的目的与要求

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. 了解仪器的基本结构及工作原理；3. 了解红外光谱测定的样品制备方法；4. 学会傅立叶变换红外光谱仪的使用。 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。析的一个重要用途。动频率与分子结构的关系，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、来源及元素分析结果，及物理性质沸点、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

①首先在官能团区(4000②再根据“指纹区”的结合方式。

START”键，进行水样吸光度测量。界面自动显示测量结果。

来确定吸收带的归属，确认分子中所含的基团或键，

1300cm－1

)搜寻官能团的特征伸缩振动；～400cm-1)的吸收情况，进一步确认该基团的存在以及与其它基团AUTO ZERO”键进行空白自动校零。然

测定未知物结构是红外光谱定性分强度和形状，

根据实验所测绘的红外光谱图的吸收峰位置、利用基团振并推断分子(分子量、 ～(1300三、仪器与试剂

1.Nicolet 510P FT-IR Spectrometer（美国Nicolet公司）；

2. FW-4型压片机(包括压模等)(天津市光学仪器厂)；真空泵；玛瑙研钵；红外灯；镊子；可拆式液体池；盐片(NaCl, KBr, BaF2等)。

3.试剂：KBr粉末(光谱纯)；无水乙醇(AR)；滑石粉；丙酮；脱脂棉； 4.测试样品：对硝基苯甲酸；苯乙酮等。

四、实验步骤

1. 了解仪器的基本结构及工作原理

2. 红外光谱仪的准备

① 打开红外光谱仪电源开关，待仪器稳定30分钟以上，方可测定；

② 打开电脑，选择win98系统，打开OMNIC E.S.P软件；在Collect菜单下的Experiment

Set-up中设置实验参数；

③ 实验参数设置：分辨率4 cm，扫描次数32，扫描范围4000-400 cm；纵坐标为

Transmittance

3. 红外光谱图的测试 ①液体样品的制备及测试

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

-1

-1

其产生高温（最高3000℃），通过高温和碳（石墨）裂解及还原性，使其金属盐变成金属原子从而吸收其特征谱线的分析方法

该法的优点是灵敏度高，比火焰灵敏度高出3-5个数量级。缺点是原子化过程产生烟雾，背景吸收严重，测定精度差。

石墨炉升温一般有四个步骤，干燥、灰化、原子化、热除残，其加热方式有分为斜坡式和阶梯式

t干燥

灰化 原子化热除残s

一 干燥 温度在100℃左右，作用是将溶液溶剂蒸发，把液体转化为固体

二 灰化 温度在300℃以上，其作用是把复杂的物质转变为简单的物质，消除有机物，把

易挥发的物质赶走，减少分子吸收和低沸点无机基体的干扰，把复杂的盐转化为氧化物

三 原子化 先裂解氧化物或盐，再利用高温碳（石墨）将金属离子还原成原子。 四 热除残 利用高温灼烧和大气流将石墨管中原样品去掉，以便下一次进样测定 仪器试剂

TAS—990AFG原子吸收光谱仪 微量进液管 工作软件 铅标液 基体改进剂 硝酸

（优级纯） 二次去离子水 移液管 容量瓶（25 ml）

[实验步骤]

1 按附录开启原子吸收石墨炉部分等预热15-30分钟 2 设定石墨炉加热程序

步骤 温度 升温时间 保持时间 内气量

干燥 140℃ 10 20 中 灰化 700℃ 10 25 中 原子化 1800℃ 0 5 关 热除残 2400℃ 0 5 大 3 标准系列配制 工作液 500ppb

取6支25ml用二次水定至刻度 4 水样

取20ml自来水于5

测定

用微量进液管吸复二次

注意：器皿易产生吸附，只能储存浓溶液。 标准液现用现配，放置不超过[结果讨论] [思考题]

1. 点击软件，确定联机，初始化2. 点击Pb灯位工作灯，点击“下一步”3 .点击“寻峰”4. 点击“仪器”5 .调节石墨炉体高低位置，呈能量最大6 .点能量至最大7 .设加热程序8 .开冷却水 氩气9 .进样测试

[目的要求]

容量瓶分别加入工作液0 0.25 0.5 1 1.5 2ml每天滴

25ml容量瓶中，滴5滴1：1 HNO3及基体改进剂用二次水定至刻度10μl溶液（先标样后试样）加至石墨炉中，启动加热程序，每点重 4小时 TAS—990（石墨炉） 操作规程

测量方法 石墨炉分析 实验十二 原子发射光谱法—摄谱

5滴1：1 HNO3

1、通过对不同目的，不同对象的摄谱，掌握不同摄谱方法及其原理。 2、掌握摄谱仪的基本原理和使用方法。 [基本原理]

物质中每种元素的原子或离子在电能（或热能）作用下能够发射特征的光谱线，这种特征的光谱线经过摄谱仪的色散器后，得到按不同波长顺序排列的光谱，把这种光谱记录在感光板上，以便作定性和定量分析。由于各种元素及其化合物的沸点不同，其蒸发速度也各异，可利用这些特征采用不同的曝光时间，把不同元素的谱线分别摄在不同位置上。 [仪器与试剂]

WPG—100型（或WP1型）平面光栅摄谱仪；?6 mm光谱纯石墨电极—锥型上电极，普通凹型下电极；铁电极；天津紫外I型光谱感光板；秒表；带绝缘把的医用镊子

定性分析试样—粉末、金属片；半定量分析PbO标样（Pb%3、1、0.3、0.1、0.03）；显影液、定影液。 [实验步骤]

1、将分析用的标样及分析试样分别准备好，用小匙把粉末试样装入相应的电极，装样时适当地压紧，每个样压紧的程度尽可能一致。用剪刀将待分析的金属片剪下两小片折成小块状，分别放入凹形下电极内。准备好的样品按编号放在电极架上。

2、装感光板。在暗室红灯下（勿直照感光板）取出感光板（取感光板时勿大面积摸感光板面，以免损坏乳剂面）。然后用手指轻轻摸感光板的边角，找出其乳剂面（粗糙面）。把乳面向着曝光的方向装入暗室，切勿装反。

3、摄谱。

根据不同分析对象选择摄谱条件如：光源、电极、摄谱仪的参数、选用的波长范围等。摄谱选用的波长范围是根据分析元素的光谱灵敏线选择所需的中心波长，选用的中心波长按表8-1中选用其对应的参数。例如需用中心波长为3000?，则按表调节的三个参数如下： 光栅转角（度）——10.37； 狭缝调焦（毫米）—5.4 狭缝倾角（度）——5.8

选用中心波长为4200?时，自己按表调节三个参数：

光栅转角（度）——；狭缝调焦（毫米）——；狭缝倾角（度）——

在此波长摄谱为了消除二级光谱的重叠，摄谱在第三聚光镜前应套上标有―I‖记号的滤光片。

表8-1

WPG—100型摄谱仪选择中心波长的参数

光栅1200条/mm 光栅编号1705—2

光谱级次 中心波长（?） 3000 光栅转角（度） 10.37 一级衍射光谱 狭缝调焦(毫米) 5.40 狭缝倾角(度) 5.80 200 400 500 800 4000 200 400 500 摄谱记录及计划如下：

摄谱仪： 光源：交流电弧 感光板：

11.07 11.77 12.12 13.13 13.89 14.60 15.31 15.61 5.40 5.40 5.40 5.90 5.00 6.10 显影温度： 时间： 定影温度： 时间：

按已列好的摄谱计划表进行摄谱，仪器的操作方法见摄谱仪操作规程。

表8-2 摄谱计划

实 验 内 容 编 号 样 品 中心 波长 （?） 光 谱 定 性 分 析 3 4 5 6 1 2 3 4 5 2 粉 末 粉末 金属片 Fe 金属片 标样1 标样2 标样3 标样4 标样5 3000 3000 3000 3000 4200 4200 3000 5 5 5 5 5 5 5 3 3 3 3 3 3 5 5 8 8 7 5 7 7 30 30 60 60 15 60 40 1 Fe 3000 狭缝 宽度 （μ） 5 中间 光栏 （mm） 3 电流 大小 （?） 5 激发 时间 （sec） 15 条 件 哈 特 曼 光 栏 2 5 8 1 3 4 9 6 7 1 2 3 4 5 30 20 板 移 6 7 试样 Fe 3000 5 5 5 15 6 7 4、 洗感光板（在暗室进行）。 （1）准备显影液及定影液。

把预先配好的显影液及定影液分别倒入带盖搪瓷盘里，插入温度计检查其温度，若不足20℃， 可用电炉或热水加热。 （2）显影及定影。

在红外灯工作下打开暗盒，轻摇动。显影影10 min，取出后用自来水冲洗（小流量）感光板花轻轻擦去。再进行冲洗。将冲洗好的感光板放在感光板架上，待干后装入感光板袋，译谱用。 [数据处理]

用眼初步检查所摄谱得到的感光板的质量，得好的光谱谱线底板。[注意事项]

由于摄谱仪使用较大的电流，及狭缝的干净，切勿用手触摸。[思考题]

1、发射光谱定性的依据是什么？2、哈特曼光栏的作用是什么？

实验十三*

[目的要求]

1、熟悉电导法的基本原理，掌握电导法测定各种水的电导率并计算出它们的含盐量。2、学习电导率仪的使用方法及操作[基本原理]

电解质水溶液中的离子在电场作用下能产生定向移动，因此，具有电导率。其导电能力的大小称电导。在一定范围内，电解质溶液的浓度与其电导率的大小成线性关系。所以，根据测量水的电导率可知水中离子的浓度，即知道了水的纯度。测量电导的方法，可用两个电极插入溶液中，测量两电极间的电阻2 min，取出感光板用清水泡洗数分钟，然后将感光板放入 实验十四 * 盖上盖子不断轻20℃的定影液，定15 min，若感光板发现有小颗粒用湿棉以便根据摄谱实践，总结如何才能摄以免触电的危险，注意保持透镜

R。

取出感光板，将乳胶面朝上放入显影液中，并记录之。因此操作时应注意绝缘， 分子荧光光谱法测定铝第三章 电化学实验电导法测定水的纯度

R＝ρ（L/A） 其中：ρ－电阻率；

L－两电极间距离； A－电极面积；

R的倒数为电导L，ρ的倒数为电导率K。

L=K(A/L)

一般用θ＝L/A作为电导池常数，国产DDS－11A型电导率仪，能进行电极常数的校正。其他型号仪器需计算校正。

电极常数可通过测量电极在一定浓度KCl溶液（标准溶液）的电导来求得。因为K/L，K(电导率)为一定温度下KCl溶液的电导率，的电导，故可求出θ。 [仪器与试剂]

DDS—11A型电导率仪；电导电极；

KCl标准溶液：准确称取预先在烘箱中已烘干的容量瓶中，用高纯度水配成0.1000 mol/L KCl标准溶液。水样：高纯水、普通去离子水、自来水。 [实验步骤]

1、按DDS—11A型电导率仪使用说明调整仪器，将电极和容器用被测溶液洗然后将电极插入溶液中，将电导仪旋扭拨到―测量‖出表上读数，分别测出各种水的电导率，并比较它们的纯度。2、电导池常数的校正

DDS—11A型电导率仪所附配套电极，出厂时均注明其电极常数，验进行校正。

准确吸取0.1000 mol/L的KCl溶液10.00 mL配成0.0100 mol/L 和0.0200 mol/L 的KCl标准溶液，再将出厂时已注明电极常数的电极放在此溶液中（此溶液的电导率可由手册查出）。将仪器开关拨到使表头指示为查出值，然后将开关④回到校正，不动开关⑤，满度。此时，电极常数调节器所示数值，应为电极的电极常数。[结果与讨论]

1、根据测量结果，由下列经验公式分别计算出各种水的含盐量。总盐量（mg/L）?0.72K18

K18?Kt1??(t?18C0)

式中：K18：18℃时水样的电导率（μs/cm）；0.72是经验常数；温度常数2、根据三种水的电导率，比较其纯度。

KCl（保证试剂） 20.00 mL，L为同实验条件下测出0.7455 g，置于我们可以通过以下实100 mL‖档，调整校正调节器， α≈0.022。θ＝100 mL2～3次，可从手册中查出，，量程选择开关逐档下降到适当位置，读

和分别置于容量瓶中，―测量调节电极常数调节器，使表头 3、电极常数的校正。

KCl溶液的浓度 原电极的常数 校正后的电极常数 [思考题]

1、电导和电导率有什么不同，本实验所用仪器测出的是什么？ 0.0100 mol/L 0.0200 mol/L 2、电导池常数决定于什么？ 3、电导法在应用中有哪些局限性？

实验十五* 氟离子选择电极测定水中的微量氟[目的要求]

1、了解用F－

离子选择电极测定水中微量氟的原理和方法。2、了解总离子强度调节缓冲溶液的组成和作用。3、掌握用标准曲线法测定水中微量[基本原理]

离子选择电极的分析方法较多，基本的方法是工作曲线法和标准加入法。F－

浓度的方法与测pH值的方法相似。以氟离子选择电极为指示电极，插入溶液中组成电池，电池的电动势E E?K?2.303RTFlg?F 式中K值为包括内外参比电极的电位，液接电位等的常数。通过测量电池电动势可以测定F－

离子的活度。当溶液的总离子强度不变时，离子的活度系数为一定值，则

E?K??2.303RTFlgcF E与F－

离子的浓度CF－的对数值成直线关系。因此，为了测定准溶液与试样溶液中同时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，们的总离子强度相同。氟离子选择电极适用的范围很宽，当范围内时，氟电极电位与pF（F－

离子浓度的负对数）成直线关系。因此可用标准曲线法或标准加入法进行测定。

应该注意的是，因为直接电位法测得的是该体系平衡时的离子有响应。在酸性溶液中，H＋

离子与部分度。在碱性溶液中LaF－

3薄膜与OH离子发生交换作用而使溶液中液的酸度对测定有影响，氟电极适宜测定的[仪器与试剂]

仪器：25型酸度计；E-1型氟离子选择电极； F－

的方法。 甘汞电极为参比电极，F－

离子的活度的对数值成直线关系：F－

离子的浓度，常在标F－

离子的浓度在F－

，因而氟电极只对游离F－

离子形成HF或HF－

2，会降低F－

离子浓度增加。pH范围为5~7。 232型甘汞电极；电磁搅拌器。 使它－

6 mol/L

F

－

F－

离子的浓因此溶

用氟电极测定在一定条件下与1~10试剂：（1）100 μg/mL氟标准溶液：准确称取在120℃干燥2小时并冷却的分析纯NaF 0.221 g，溶于去离子水中，转入1000 mL容量瓶中稀释至刻度，储于聚乙烯瓶中。

（2）10.0 μg/mL氟标准溶液：吸取100 μg/mL氟标准溶液10.0 mL用去离子水稀释成100 mL即可。

（3）总离子强度调节缓冲溶液：于1000 mL烧杯中加入500 mL去离子水和57 mL冰醋酸，58 g NaCl、12 g柠檬酸钠（Na3C5H5O7。2H2O），搅拌使之溶解，将烧杯放在冷水浴中，缓缓加入6 mol/L NaOH溶液，直至pH在5.0~5.5之间（约125 mL，用pH计检查）。冷至室温，转入1000 mL容量瓶中，用去离子水稀释至刻度。[实验步骤] 标准曲线法

1、吸取1 mL 10 μg/mL氟标准溶液0.00 、1.00 入50 mL容量瓶中，加入0.1％溴甲酚绿溶液1滴，加再加入HNO3溶液至恰变黄色。加入总离子强度缓冲溶液摇匀，即得F－

离子溶液的标准系列。

2、将标准系列溶液由低浓度到高浓度依次转入塑料烧杯中，插入氟电极和参比电极，在电磁拌器上搅拌4 min，停止搅拌半分钟，开始读取平衡电位，然后每隔半分钟读一次，直至3 min内不变为止。

3、在半对数坐标纸上作mV－[F－

]图，或在普通坐标纸上作线。

4、吸取含氟水样25 mL于50 mL容量瓶中，加入NaOH使溶液由黄变蓝，再加1 mol/L HNO3溶液至由兰恰变黄色。加入总离子强度调节缓冲液10 mL，用去离子水稀释至刻度，摇匀。在与标准曲线相同的条件下测定电位。从标准曲线上查出F－

离子浓度。再计算水样中F－

离子的浓度。[思考题]

1、氟电极测定F－

离子的原理是什么？

2、用氟电极测得的是F－

浓度还是活度？如果要测定3、总离子强度调节缓冲溶液包含哪些组分？各组分的作用怎样？

实验十六 库仑滴定法测定微量砷

[目的要求]

1、了解恒电流库仑法的基本原理。 2、掌握库仑滴定的基本原理和实验操作。 3、学习恒电流库仑滴定中终点指示法。

3.00、5.00、7.00、9.00 mL。分别放2 mol/L NaOH溶液至溶液由黄变蓝。10 mL，用去离子水稀释至刻度，mV－pH图，即得标准曲0.1％溴甲酚绿溶液1滴，加2 mol/L F－

离子的浓度，应该怎么办？

、[基本原理]

库仑滴定法是建立在控制电流电解过程基础上的一种相当准确而灵敏的分析方法，可用于微量分析及痕量物质的测定。与待测物质起定量反应的―滴定剂‖由恒电流电解在试液内部产生。库仑滴定终点借指示剂或电化学方法指示。按法拉第定律算出反应中消耗―滴定剂‖的量，从而计算出砷的含量。

本实验用双铂片电极在恒定电流下进行电解，在铂阳极上KI中的I可以氧化成I2。 －

在阳极 2I－

→I2＋2e 在阴极 2H＋

＋2e→H2↑

在阳极上析出的I2是个氧化剂，可以氧化溶液中的As(III)，此化学反应为：I2＋AsO－

－

－

＋33＋H2O → AsO43＋2I＋2H

滴定终点可以用淀粉的方法指示，即产生过量的碘时，能使有淀粉的溶液出现蓝色。可用电流—上升的方法（死停法），即终点出现电流的突跃。

滴定中所消耗I2的量，可以从电解析出I2所消耗的电量来计算，电量恒定电流I和电解时间t来求得：Q＝I×t （安培×秒）

本实验中，电量可以从KLT-1型通用库仑仪的数码管上直接读出。

砷的含量可由下式求得： W?i?t?MQ96500n??M96500n

式中M为砷的原子量74.92，n为砷的电子转移数。

I－

2与AsO33的反应是可逆的，当酸度在4 mol/L以上时，反应定量向左进行，氧化I－

；当pH>9时，I2发生岐化反应，从而影响反应的计量关系。故在本实验中采用NaH2PO4-NaOH缓冲体系来维持电解液的pH在7~8之间，使反应定量地向右进行。即定量的氧化H－

3AsO3。水中溶解的氧也可以氧化I为I2，从而使结果偏低。故在标准度要求较高的滴定中，须要采取除氧措施。为了避免阴极上产生的H2的还原作用，应当采用隔离装置。 [仪器与试剂]

KLT-1型通用库仑仪；10 mL量筒；0.5 mL、5 mL移液管

试剂：（1）磷酸缓冲溶液：称取7.8 g NaH2PO4·2H2O和2 g NaOH，用去离子水溶解并稀释至250 mL（0.2 mol/L NaH2PO4 ； 0.2 mol/L NaOH）。

（2）0.2 mol/L 碘化钾溶液：称取8.3 g KI，溶于250 mL去离子水中即得。（3）砷标准溶液：准确称取0.6600 g As2O3，以少量去离子水润湿，加入溶解，稀释至80~90 mL。用少量H3PO4中和至溶液近于pH 7，然后转移至中稀释至刻度，摇匀。此溶液浓度为砷5.00 mg/mL，使用时可进一步稀至[实验步骤]

1、调好通用库仑仪；

2、开启电源开关预热半个小时；

也Q可以由电解时即H2AsO4

I2

NaOH溶液搅拌100 mL容量瓶500 μg/mL。 3、取10 mL 0.2 mol/L KI，10 mL 0.2 mol/L 磷酸缓冲溶液，放于电解池中，加入20 mL蒸馏水，加入含砷水样5.00 mL，将电极全部浸没在溶液中。

4、终点指示选择电流—上升

5．按下电解按钮，灯灭，开始电解。数码管上开始记录毫库仑数。 6、电解完毕后，记下所消耗的毫库仑数。

7、再在此电解液中加入5.00 mL含砷水样，再做一次电解得到第二个毫库仑数，如此重复4次，得到4个毫库仑数。

8、舍去第一次的数据，取后三个的平均值，计算水样中的As2O3 mg/mL [数据处理]

[思考题]

1、0.1安培电流通过氰化亚铜溶液的电流效率。2、库仑滴定的基本要求是什么？双铂电极为什么能指示终点？

[目的要求]

1、了解单扫示波极谱的原理及其特点；2、初步掌握3、用络合吸附波测定铅。[基本原理]

单扫描示波极谱的原理，上，施加一随时间作直线变化的电压（称扫描电压）线。所不同的是单扫描示波极谱是一滴汞的生长后期以速度非常快，（普通极谱则一般为极上迅速地还原，体中的可还原物质又来不及扩散到电极，As量。以As mg/mL，或 电 解 次 数 样 品 量 电 解 电 流 库 仑 数 1 2 3 4 2小时，在阴极上析出0.4500 g铜，试求此电解池 实验十七

示波极谱测定铅

JP-2型示波极谱仪的使用方法； 与普通极谱基本相似，是在含有被测离子的电解池的两个电极，在示波器的荧光屏上显示电流电压曲0.25 V·S

－1

的速度扫描，由于扫描的

0.2 V·min-1），达到可还原物质的分解电压时，该物质在电产生很大的电流。由于可还原物质在电极附近的浓度急剧下降，而溶液本因此，电流迅速下降，直到电极反应速度与扩散速

表示。

度达到平衡。这样示波极谱的极谱曲线呈现尖峰形状。对于可逆电极反应，峰电流ip与可还原物质的关系，可用下式表示

ip＝2.72×105n3/2D1/2AV1/2C

对于滴汞电极：

ip＝2.31×105n3/2D1/2m2/3tp2/3V1/2C

式中tp为汞滴生长至出峰的时间（s）；V为扫描速度（V·S1），其它与Ilkovic方程式相同。

－

由此可见，在其他条件相同时，峰电流与去极剂的浓度成正比，这是定量分析的根据。 本实验是在酒石酸，子，在电极上被吸附后可逆还原，附近。此法适于人发，矿样和一些化学试剂等试样中铅的测定。[仪器与试剂]

JP-2型示波极谱仪试剂：1%抗坏血酸溶液；g Pb(NO3)2，加几滴含铅1mg/mL的标液。使用时稀释到含铅[实验步骤]

调好示波极谱仪。在7个10 mLKI溶液，再分别加入摇匀。由低浓度到高浓度作示波图，记下峰电流高度。取5.0 mL水样，如上述加入酒石酸等试剂，最后用水冲稀至刻度，摇匀。在与上相同条件下作示波图，记下峰高。[数据处理]

以铅浓度为横坐标，换算成原水样中铅的浓度，以[思考题]

1．示波极谱的主要特点是什么？它与经典极谱相比为什么能提高灵敏度和分辨能力。

[目的要求]

1、了解电位溶出的基本原理和方法特点；KI底液中用单扫示波法测定Pb2＋

。在KI存在下，形成灵敏的络合物吸附液，其峰电位为－

10%酒石酸溶液；10%碘化钾溶液；铅标准溶液：称取:3 HNO3，加水溶解，转移至100 mL容量瓶中，用水冲至刻度，即得50 μg/mL。

分别加入1.0 mL 10%酒石酸，0.3 mL 1%0、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8 mL 50 μg/mL铅溶液，用水冲稀至刻度，

峰高为纵坐标作图得工作曲线。由工作曲线查出水样的含铅量。mg/L表示。 电位溶出测定铅

Pb2＋

与I－

形成络离

0.59V（对S.C.E）0.1599 0.5 mL 10% 并 1容量瓶中，抗坏血酸，实验十八2、掌握电位溶出的基本操作 [基本原理]

电位溶出法分富集和溶出两个过程。富集过程：先将待测离子在一定电位下先电解富集在电极上，生成汞齐。溶出过程：电解富集后，断开恒电流电路。借助氧化剂的氧化作用使电极表面的汞齐化金属氧化成离子，进入溶液中即为溶出过程。同时记录工作电极的变化曲线。

本实验中，在-1.0 V电解富集铅，富集后，断开恒电流电源，利用氧作为氧化剂，使铅溶出。在溶出时，电极电位恒定。在保持氧化剂的种类及浓度、电解电位、电解富集时间以及电极旋转速度等实验条件相同的条件下。溶出时间与溶液中位溶出分析方法的基础。 [仪器与试剂]

DPSA-1微型电位溶出分析仪；MP-1型溶出分析仪；玻碳预镀汞膜电极；镀汞液：称取分析纯HgCl2 0.054 g溶于30.0 mL 1:1HNO3溶液，即为准溶液：Pb2+ mg/mL，pH约为2的HNO3溶液。用时，稀释为液；1:1 HNO3 [实验步骤]

1、打开仪器预热5分钟

2、取镀汞液20 mL于50 mL小烧杯中，将玻碳电极、铂电极、甘汞电极洗净，与仪器连接好，将电极插入镀汞液之中。

3、预镀汞膜条件：电解电位-1 V；记录上限-0.9 V搅拌电解40 s，灵敏度20，停止30 s后溶出，反复镀汞溶出4、汞膜镀好后，将电极从溶液中取出，洗净，用滤纸将溶液吸干。取水样2滴1:1 HNO3于50 mL小烧杯中，摇匀，将电极浸入溶液中，V；记录下限-0.2 V，搅拌时间120 s，灵敏度10的条件下进行电解溶出，记录E-t曲线上波高，重复3次，看是否重现。

5、在上述溶液中加入适量的Pb2+标准溶液，能使波高增高两倍。在上述相同的条件下进行电解溶出，记录E-t曲线，读波高值，重复3次。

6、在上述溶液中再加入相同量的Pb2+标准溶液，上述相同条件下测波高，依据三次测出的波高，利用外推法求出原水样中Pb2+浓度，以μl/L[仪器使用方法]

仪器面版各功能键置于如下状态： 1、功能选择键：置于上档位置（弹出）。 2、―PSA-MCP‖选择开关：置于PSA。 3、―二电极-三电极‖选择开关：置于二电极。 4、―+ - 0 ‖：置于0。

Pb2+浓度成正比。这就是电40 mg /L Hg2+-1%HNO3；Pb2+标Pb2+μ g/mL；1 mol/L KCl溶-0.2 V（均相对于SCE），4次。

20 mL，加电解电位-1.0 V，记录上限-0.9 E-t曲线，读 ；记录下限计算。5、―阴极-阳极‖置于阳极。 操作键盘按如下操作 1、开机

2、按―置数‖键，显示―A‖，置数―0‖（代表存常数）。 3、按―置数‖键，显示―B‖，置数―40‖（搅拌电解常数）。 4、按―置数‖键，显示―C‖，置数―20‖（灵敏度）。 5、按―置数‖键，显示―D‖，置数―0‖（静止电位溶出）。 6、按―洗电极电压的调节

1、在完成12、调节―起始电压3、旋―调零‖4、再调节―起始电压5、再旋―调满6、调节―起始电压7、按―DPSA‖

第四章 实验十九[实验目的]

1、了解核磁共振波谱仪的主要结构组成。2、熟悉核磁共振的磁铁的种类及特点。3、掌握核磁共振的基本原理。[基本原理] 一、基本概念键，存入上述常数。 2两步后，按―DPSA‖键，显示―DPSAI‖‖旋钮，使―扫描电压‖显示记录下限值―输出电压‖指针回零。

‖旋钮，使―扫描电压‖显示记录上限值使―输出电压‖指针满刻度。

‖旋钮，使―扫描电压‖显示所需预电解电压值-溶出。

核磁共振波谱仪的工作原理及结构简介

-0.2 V。 -0.9 V。 -1.0 V。 ‖，字样，开始调节电压。 使‖ 键即可进行电解核磁共振波谱实验

1、自旋量子数：按照原子模型的观点，物质都是由原子组成的，原子由原子核和核外电子组成，原子核又分为质子和中子，质子带有正电荷而中子不带电。故原子核带有正电荷，原子核不是静止不动的。原子核有自旋特征，用一个特征参数I表示原子核的自旋特征。即：核的自旋量子数I是原子核本身的特征。

核的自旋量子数I的取值可以是整数或半整数。 实验得出下列经验规律：

①原子核内质子数Z和中子数N都是偶数时，核自旋量子数I=0，如：16O8 12C6 32S16 等。

②Z+N=偶数，但Z和N本身都是奇数时，I取整数值，如14N7 I=1 ③Z+N=奇数，I取半正数，如 1H 31P I=1/2 11B I=3/2

? 2、自旋角动量P

?原子核的自旋角动量用P表示，

?? 3、核磁矩

当自旋量子数I≠0时，原子核对外显示它的碳性，原子核具有子碳矩，用它的绝对值：

这里

为核的郎德因子，βN为核碳子，I为自旋量子数

表示，

h ， 其中h为普郎克常数 2? 4、碳旋比γ

γ为碳旋比，即碳矩与角动量之比

碳旋比γ对不同的原子核是不相同的，但对同一核而言，它是一个常数。 5、拉摩频率Wo

自旋量子数I≠0的原子核，当放在恒定的外加磁场H0中时，核磁矩? 和 H0 相互作用，? 要绕着H0发生进动，进动的频率W0称为拉摩频率W0 可表示为 W0 =rH0

???

??如图1-1：

图1-1 核的进动

在外加磁场中有M=I、I-1、13

C I=1/2,故可以有M=1/2,M=-1/2两种取向，每种取向代表不同的能级，其能量大

Em???H0????mH0 1-2所示。

图1-2 核的取向

的核为例：则有

……-I个不同的取向，m=I，I-1，I-2，? ? ?

I。 6、能级 由于核碳矩I-2其中M为碳量子数。如H 小为： ? ? ? ? ，- 见图1

以I=1/2

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/lmp3.html