仪器分析实验内容-学生

实验1 紫外光谱分析法 —Aspirin 含量的测定

一、目的

1．通过用紫外光谱法分析Aspirin 的含量，掌握紫外光谱对有机化合物的定性、定量测定原理。 2．了解UV-2000型紫外-可见分光光度计的构造和使用方法。 二、原理

Aspirin (乙酰水杨酸)在干燥空气中较稳定，但遇潮则缓缓分解，在室温下遇碱水解能定量地转变为水杨酸：

OOCOOHCCH3H2OOH-OHCOOH+CH3COOH

利用紫外分光光度计测定水杨酸的含量，?max =296nm，通过计算可以求出Aspirin的含量。 三、步骤

1. 标准系列及未知样品的配制

取25mL容量瓶7只，分别移取400mg/mL水杨酸标准溶液0.4, 0.8, 1.2, 1.6, 2.0mL及1.0mL Aspirin待测液于6只容量瓶中, 另一只容量瓶中配制试剂空白溶液作参比。然后各加1mL 0.1mol/L NaOH溶液，用水稀释至刻度,摇匀。 2. 吸收曲线的绘制

在紫外-可见分光光度计上，用1cm 石英比色皿，试剂空白溶液作参比，在250～320nm之间测定标准系列中4号样品的吸光度A 值，每隔5nm 测定一次，其中290～300nm之间每隔2nm测定一次，然后以波长为横坐标，吸光度为纵坐标绘制出吸收曲线，从吸收曲线上找出最大吸收波长。 3. 标准曲线的绘制

在紫外-可见分光光度计上，用1cm 石英比色皿，试剂空白溶液作参比，在最大吸收波长处，测定标准系列中各溶液的吸光度。以水杨酸含量为横坐标，吸光度为纵坐标绘制出标准曲线。 4. Aspirin待测液中Aspirin含量的测定

在与标准系列相同的条件下，测定未知样品的吸光度，然后在标准曲线上查出其中的水杨酸含量，再计算出原Aspirin待测液中的Aspirin含量（单位：mg/mL）。

实验2 红外光谱法测定有机化合物的结构

一、实验目的

1．通过本实验，初步掌握红外光谱的定性方法。

2． 掌握如何从红外光谱中识别官能团，如何由官能团确定未知有机化合物的主要结构。 3．熟悉常用红外测绘的制样方法。 二、实验原理

红外光谱的定性分析大致可分为结构鉴定和化合物的定性两大方面。结构鉴定是通过测定化合物的红外光谱特征带，结合其他实验资料来推断化合物的结构。化合物定性就是将样品化合物的光谱与已知结构化合物的光谱进行比较，来鉴定可能结构的化合物。红外光谱定性，通常有两种方法：

1．已知标准物对照法

在完全相同的条件下，分别检测样品和已知结构的标准品，将两者的红外光谱图进行对照，若两张谱图各吸收峰的位置和形状相同，相对强度相近，则可肯定样品的结构与标准物相同；若两张谱图不一样，则说明两者结构不同，或者样品里含有杂质。

2．标准谱图对照法

在与测绘标准谱图尽可能一致的光谱条件下测绘样品，将样品的红外光谱与目标化合物标准谱图进行比较，来鉴定可能结构的化合物。

使用该方法时，要注意以下几个方面：

（1）样品谱图的测绘条件要与标准谱图的测绘条件基本一致。

（2）注意检测样品的仪器性能与测绘标准谱图的仪器性能的差别，这种差别能够导致某些峰的细微结构的不同。

（3）在制样时，尽量避免引入杂质。 三、仪器与试剂

1．仪器 傅立叶变换红外光谱仪；压片机（包括模具）；窗片池；玛瑙研钵；红外灯；镊子。 2．试剂（分析纯） 苯甲酸；苯乙酮；对硝基苯甲酸；苯甲醛；CHCl3；脱脂棉。 四、实验步骤

1．打开主机、工作站和打印机的开关，预热10 min。然后打开红外操作软件。 2．液体试样的制样及检测

①用吸附溶剂（三氯甲烷）的脱脂棉将液体窗片擦拭干净，自然晾干或放置于红外灯下烘干备用。在一片擦洗干净的窗片上滴一小滴苯乙酮，然后压上另一片盐窗，将其夹在样品支架上。用空白盐窗做参比，将制备好的样品放到红外光谱仪的样品池中，进行扫描测绘。

②用同样的方法，测绘液体样品的红外光谱图。 ③扫描完毕后，用溶剂清洗窗片，干燥后放入干燥器内。 3．固体样品的制样及检测

①用吸附溶剂的脱脂棉擦拭干净压膜，自然晾干或放置于红外灯下烘干备用。取10 mg左右的苯甲酸纯品于玛瑙研钵，加入约为样品质量100倍左右的KBr，在红外灯下混合研磨，研磨至颗粒直径小于2 μm。将混合好的样品装于干净的压模槽内，加压至14 MPa，维持5 min。放气卸压后，取出模具脱模，得到样品片。将样品片放于样品支架上，用纯溴化钾晶片做参比，将制好的的样品

放到红外光谱仪的样品池中，进行扫描测绘。

②用同样的方法，依次测绘苯乙酮、对硝基苯甲酸、苯甲醛固体样品的红外光谱图。 ③实验完毕后，用溶剂清洗压模，干燥以备下次使用。 五、结果处理

1．在标样和试样的红外吸收光谱上，标出各特征吸收峰的波数，并确定其归属。

2．把试样的红外吸收谱图与从标准谱库中查出的标准谱图进行对照比较，标出每个特征吸收峰的波数，并确定其归属。 六、思考题

1．简述红外光谱分析中常用的定性方法。 2．用溴化钾压片法制样时，试样的制片有何要求？

实验3 自来水中钙和镁的测定（原子吸收法）

一、 实验目的

1. 通过自来水中钙和镁的测定，掌握标准曲线法在实际样品分析中的应用。 2. 进一步熟悉原子吸收分光光度计的使用。 二、

实验原理

原子吸收光谱定量分析的基础是朗伯－比尔定律。A=KC，在一定条件下，吸光度A与样品的浓度C呈线性关系。因此可采用标准曲线法进行定量分析。

具体定量方法是：配一系列基体相同的不同浓度的标准溶液，以空白溶液为参比，在选定的条件下测标准溶液的吸光度。以A为纵坐标，C为横坐标，绘制A－C标准曲线，在相同条件下，测样品的Ax，从标准曲线求出未知样品中待测元素的含量。（见图4.3）

图4-3 标准曲线法原理示意图

三、

仪器与试剂

原子吸收分光光度计；空气压缩机；镁与钙的空心阴极灯；乙炔钢瓶；烧杯100 mL 2只；容量瓶1000 mL 2只；容量瓶100 mL 7只；10 mL吸管2支，5 mL和2 mL吸管各1支，10 mL吸量管2支。

镁贮备液：准确称取于800℃燃烧至恒重的的氧化镁（A.R.）1.6583 g加入1 mol/L盐酸至完全溶解，移入1000ml容量瓶中，稀释至刻度，摇匀。溶液中含镁1.000 g/L；用吸管吸取1.000 g/L镁溶液10 mL至100 mL容量瓶中，用蒸馏水稀至刻度。溶液含Mg 0.100 0 g/L；准确吸取0.100 0 g/L镁溶液5 mL至100 mL容量瓶中稀至刻度，此标准液含Mg 5.000 0 mg/L。

钙贮备液：准确称取于110 ℃干燥的的碳酸钙（A.R.）0.2498 g，加入100 mL蒸馏水，滴加少量盐酸，使其全部溶解，移入1000 mL容量瓶，用蒸馏水稀至刻度，此溶液含钙0.100 0 g/L； 四、 实验步骤

1. 钙、镁系列标准溶液的配制

用10 mL吸量管分别吸取2、4、6、8、l0 mL 0.100 0g/L的钙贮备液于5个100 mL容量瓶中。再用10 mL吸量管分别吸取2、4、6、8、l0 mL 5.0000 g/L Mg的标准溶液于上述5个100 mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻线，摇匀。此系列标准溶液含Ca为2.00、4.00、6.00、8.00、l0.00 mg/L；含Mg为0.10、0.20、0.30、040、050 mg/L。 2．钙的测定

(1) 自来水样的制备 用l0 mL吸管吸取自来水样于100mL容量瓶中，用蒸馏水稀至刻线，摇匀。

(2) 测定条件 分析线422.7 nm；灯电流5 mA；燃烧器高度9 mm；狭缝宽度0.2 mm。由稀至浓逐个测量系列标准溶液的吸光度，最后测量自来水样的吸光度。 3．镁的测定

(1) 自来水样的制备 用2 mL吸量管吸取自来水样于100 mL容量瓶中，用蒸馏水稀至刻线，摇匀。

(2) 根据测定条件，测定系列标准溶液和自来水样的吸光度。 五、 结果处理

在方格坐标纸上绘制Ca和Mg的标准曲线，由未知试样的吸光度，求出自来水中Ca、Mg的含量(10-6g/g)。

六、 注意事项

试样的吸光度应在标准曲线的中部，否则，可改变取样的体积。 七、 思考题

1. 试述标准曲线法的特点及适用范围。

2. 如果试样成分比较复杂，应该怎样进行测定？

实验4 混合苯系物分析实验（气相色谱法）

一、实验目的

1.通过本实验了解气相色谱仪的基本结构及操作方法； 2.掌握用保留时间定性，归一化法定量测定法；

3.加深对理论塔板数、理论塔板高度及分离度等概念的理解及计算方法。 二、实验原理

苯、甲苯、乙苯的混合物都是苯系物，这三种物质都带有苯环结构，它们的沸点分别是80.10、110.63、136.19℃，用一般的方法较难分离及测定，用气相色谱法分析既快速又准确。

混合苯系物在一定的色谱条件下被分离后，进入氢火焰 (或热导) 检测器，得到每一组分的色谱峰，用标样对照，根据保留时间进行定性。

把所有出峰组分的含量之和按100%计的定量方法称为归一化法。使用归一化法定量，要求试样中的各个组分均流出，且在检测器上有信号响应。样品中各组分的百分含量可用峰面积归一化法进行计算。

wi?Aifi?100%

A1f1?A2f2?A3f3式中 wi 表示 i 组分的质量分数，Ai 表示 i 的组分的峰面积。fi为i 组分的相对校正因子。 归一法的特点是定量结果与进样量无关，不受操作条件影响；要求全出峰，某些不需要定量的组分也必须测出其峰面积及fi′值，计算较麻烦；不需要标准样；测量低含量尤其是微量杂质时，误差较大。 三、仪器与试剂

气相色谱仪（带FID检测器）；色谱工作站；微量进样器（1uL）；

色谱柱：不锈钢柱，内径2mm，长0.5m，内装3%OV-101/Chromosorb W AW DMCS 80目~100目；氮气钢瓶，空气压缩机，氢气发生器；

试剂：苯、甲苯、乙苯和正已烷（均为分析纯） 四、实验条件

1、固定相：不锈钢填充柱，内径2mm，长0.5m，内装3%OV-101 /Chromosorb W AW DMCS 80目~100目

2、温度：进样口温度150℃；柱温50℃左右；检测器温度150℃ 3、气体流量：载气为氮气30 mL/min，空气300 mL/min，氢气30 mL/min 4、检测器：FID，灵敏度（根据仪器调整到最佳） 5、进样量：0.2uL左右 五、实验步骤

1、标样配制：取一个称量瓶在天平上准确称重，分别滴入苯、甲苯、乙苯和正已烷各0.5克左右，每加一种试剂后准确称重，记下各组分的重量，算出百分含量。

2、进标样

开启色谱仪，按实验条件设置色谱参数，待基线平稳后，用标样把1uL微量进样器洗3-5次，然后往色谱仪内注射0.2 uL标样，采集色谱数据。

3、进待测样

用待测样把1uL微量进样器洗3-5次，然后往色谱仪内注射0.2 uL标样。采集色谱数据。 4、结果计算

（1）对比苯、甲苯、乙苯和正已烷标样和混合物的保留时间，在图谱上标出各峰的名称； （2）以苯为内标，计算苯、甲苯、乙苯的相对较正因子；计算苯、甲苯、乙苯各自的理论塔板数；

（3）计算待测样中苯、甲苯、乙苯的百分含量； （4）计算正己烷和苯、苯和甲苯、甲苯和乙苯的分离度。 六、注意事项

1.吸取标样和样品溶液的微量注射器必须专用。不得将针芯拉出，否则会造成损坏。 2.进样速度尽量快，以防色谱峰展宽。

3.进样的同时按下数据采集键，以保证计时准确。 七、思考题

1. 气相色谱仪的基本设备包括哪几部分?（用线路连接方框图表示，并注明实际所用仪器的型号）。

2. 同样的实验条件下，同一色谱柱对不同化合物的理论塔板数是否相同？ 3. 气相色谱定量分析中的归一化法有什么特点？在应用上要注意些什么问题？

实验5 反相高效液相色谱法（RP-HPLC）分离芳香烃

一、实验目的

1.学习高效液相色谱的操作。

2.了解反相液相色谱法分离非极性化合物的基本原理。 3.掌握用反相色谱法分离芳香烃类化合物的方法。 二、方法原理

高效液相色谱法是一种重要的色谱分离技术。根据所用固定相和分离机理的不同，一般将高效液相色谱法分为分配色谱、吸附色谱、离子交换色谱和空间排斥色谱等。

在分配色谱中，组分在色谱柱上的保留程度取决于它们在固定相和流动相之间的分配系数K：

K?组分在固定相中的浓度

组分在流动相中的浓度显然，K值越大，组分在固定相上的保留时间越长固定相与流动相之间的极性差值也越大。因此，出现了流动相为非极性而固定相为极性物质的正相色谱法和流动相为极性而固定相为非极性的反相色谱法。目前应用最广的固定相是通过化学反应的方法将固定液键合到硅胶表面上，即所谓的键合固定相。若将正构烷烃等非极性物质（如n-C18烷）键合到硅胶基质上，以极性溶剂（如甲醇和水）为流动相，则可分离非极性或弱极性的化合物。据此，采用反相液相色谱法可分离烷基苯类化合物。

三、仪器与试剂

高效液相色谱仪四大主要部件：紫外（254 nm）检测器、高压输液泵、色谱柱 C18柱（250 mm×4 mm）、注射器（25 μL）

流动相：80%甲醇+20%水（使用前应超声波脱气） 试剂：苯、甲苯、n-丙基苯、n-丁基苯（均为AR） 未知样品 四、实验步骤 1.标准样品的配制

以流动相为溶剂，配制苯、甲苯、n-丙基苯、n-丁基苯的标准溶液，浓度均为10 mg/mL。 2.按下述色谱条件操作色谱仪

柱温：室温

流动相流速：1.0 mL/min 检测波长：254 nm 3.标准样样品的检测

待仪器稳定、记录仪基线平稳后，分别用注射器进苯、甲苯、n-丙基苯、n-丁基苯各5 μL，进样的同时，要作好记录保留时间（保留距离）的准备。 4.未知样品的检测

获得四种标准样品色谱后，进未知样20 μL，记下各组分色谱峰的保留时间。 五、数据处理

1.以标准物的保留时间为基准，给未知样品各组分定性，标出每个峰代表的化合物。 2.根据标准物的峰面积，估算未知样品中相应组分的含量。 六、问题讨论

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？

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