仪器分析实验讲义-重点实验室

紫外分光光度法其比较重要的用途是用于有机化合物的定性和定量分析方面。因为很多有机化合物及其衍生物在紫外波段有强的吸收光谱，可以把未知试样的紫外吸收光谱图和标准试样(或与标准准图谱)比较，当浓度和溶剂相同时，若两者的谱图相同（峰、极小值和拐点的λ相同），而且未知样品大体已知时，可以说明它们是同一个化合物。但是在紫外和可见光区域，这些特征的峰、极小值和拐点的数目往往是有限的，且紫外吸收光谱的吸收峰还较宽，两种不同的化合物可能有相同的紫外吸收光谱，对于完全未知的有机化合物，有时可以通过改换溶剂和适当的化学处理之后所得的未知标准光谱对照，不仅比较λ，还要比较它们的λ_max和A，来进一步确证，甚至还要进一步借助红外、核磁和质谱等手段才能最后得出结论。

溶剂对对吸收光谱的影响：溶剂极性增大，使π→π^＊跃迁的吸收峰红移（溶剂化作用使激发态能量降低大，△E↓），使n →π^＊跃迁的吸收峰蓝移（基态n电子会与极性溶剂形成氢键，△E↑）。

三、仪器与试剂

T6型紫外可见分光光度计；1 cm石英比色皿

苯、乙醇、正己烷、氯仿、丁酮

四、实验步骤

1、苯的吸收光谱

1 cm石英比色皿，以空白石英比色皿为参比，在200-400纳米内扫描苯蒸汽的吸收光谱，确定λ_max。

2、乙醇中杂质苯的检查

1 cm石英比色皿，以乙醇为参比，在200-400纳米内扫描乙醇试样的吸收光谱，确定是否存在苯的B吸收带。

3、溶剂对吸收光谱的影响

配制0.4%（V/V）丁酮的水、乙醇、氯仿溶液，以各自溶剂为参比，在200-400纳米内扫描各试样的吸收光谱，比较λ_max的变化并解释。

五、注意事项

（1）测定过程中比色皿应加盖子，并防止盖子相互污染。

（2）读数后立即关闭光闸，保护光电管。

（3）小心不要打破石英比色皿；比色皿光学玻璃面要用揩镜纸擦。

实验二红外光谱的校正—薄膜法聚苯乙烯红外光谱的测定

一、实验目的

1、通过红外吸收光谱实验，了解红外光谱的基本原理，初步掌握红外定性分析法。

2、了解红外分光光度计的工作原理，掌握红外吸收光谱的测量固体样品的技术。

二、实验原理

当一束连续变化的各种波长的红外光照射样品时，其中一部分被吸收，吸收的这部分光能就转变为分子的振动能量和转动能量；另一部分光透过，若将其透过的光用单色器进行色散，就可以得到一带暗条的谱带。若以波长或波数为横坐标，以百分吸收率为纵坐标，把这谱带记录下来，就得到了该样品的红外吸收光谱图。

三、仪器与试剂

1、TJ270－30红外分光光度计；

2、CCl₄（AR）；聚苯乙烯。

四、实验步骤

1、仪器调整

（1）按下仪器电源总开关，预热10min后，打开参比、样品光束闸门；

（2）扫描速度为“快”；波数范围为4000～650cm^－¹，测量方式为“透光度”；参比物为空气。

（3）将样品及参比置于样品托架和参比托架上，即可进行扫谱。

2、聚苯乙烯薄膜的制备

配制质量摩尔浓度为约120g·L^－¹的CCl₄——聚苯乙烯待测溶液，用滴管吸取此溶液于干净的玻璃板上，立即用两端绕有细铜丝的玻璃棒将溶液推平，自然风干约2h。然后将玻璃板浸入水中，用镊子小心地揭下薄膜，用滤纸吸去膜上的水，置于红外灯下烘干。

3、标准聚苯乙烯薄膜的红外光谱图的绘制

将标准聚苯乙烯薄膜插入红外分光光度计的试样窗口前，扫描测绘其标准红外吸收谱图。查对2851 cm^－¹、1601 cm^－¹及907cm^－¹的吸收峰是否正确，借以校正仪器的波数。

4、自制聚苯乙烯薄膜的红外光谱图的绘制

将自制聚苯乙烯薄膜安装在固定架上，插入光路中，扫描测绘其红外吸收谱图。

五、结果与讨论

比较标准聚苯乙烯薄膜和自制聚苯乙烯薄膜的红外光谱图，并填写下表：

峰值	波数/ cm^－¹	基团	峰值	波数/ cm^－¹	基团
1	3027		7	1180
2	2851		8	1154
3	1949		9	1028
4	1802		10	907
5	1601		11	699
6	1495

六、实验要点及注意事项

1、制备试样是否规范直接关系到红外图谱的准确性，所以对固体样品经研磨后也应随时注意防止吸水，否则压出的片子易沾在模具上。

2、扫谱前应注意调整好波长复位。

3、仪器注意防震、防潮、防腐蚀。

七、思考题

1、如何制作红外分光光度法的固体样品?

2、影响基团振动频率的因素有哪些?这对于由红外光谱推断分子的结构有什么作用?

实验三红外光谱测定有机物结构

一、实验目的

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、了解红外光谱测定液体样品的制备方法；

3、学会红外分光光度计的使用。

二、实验原理

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。测定未知物结构是红外光谱定性分析的一个重要用途。根据实验所测绘的红外光谱图的吸收峰位置、强度和形状。利用基团振动频率与分子结构的关系，来确定吸收带的归属，确认分子中所含的基团或键，并推断分子的结构，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(分子量、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(4000～1300cm^－¹)搜寻官能团的特征伸缩振动；

②再根据“指纹区”(1300～600cm^-1)的吸收情况，进一步确认该基团的存在以及与其它基团的结合方式。

三、仪器与试剂

1、红外分光光度计(IR-440型)；

2、手压式压片机(包括压模等)；玛瑙研钵；可拆式液体池；盐片等。

3、试剂KBr(A·R)；无水乙醇(A·R)；滑石粉；苯甲酸、苯乙酮等。

四、实验步骤

1、操作步骤

（1）打开仪器电源开关，预热10min；

（2）将样品及参比置于样品托架和参比托架上，即可进行扫谱。

2、固体样品苯甲酸的制备及红外吸收光谱图的绘制

（1）取干燥的苯甲酸试样1～2mg置于玛瑙研钵中充分研磨，再加入150mg干燥的KBr研磨至完全混匀。

（2）取约100mg混合物装入干净的压模内，置于压片机上，在20MPa压力下压制2min，制成透明试样薄片。

（3）将试样薄片装在试样架上，置于光度计样品托架上，用纯KBr薄片为参比，绘制其红外光谱图。

3、液体样品苯乙酮的制备及红外吸收光谱图的绘制

（1）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醇磨光其表面。再用几滴无水乙醇清洗盐片后，置于红外灯下烘干备用。

（2）将盐片放在可拆液池的孔中央，上面放置铝片，在铝片上滴2～3滴苯乙酮试样，将另一盐片平压在上面(不能有气泡)组装好液池。

（3）将液体吸收池置于光度计样品托架上，以空气为参比，进行扫谱。扫谱结束后，及时用CH₃Cl或无水乙醇洗去样品，并按前面方法清洗盐片并保存在干燥器中。

五、结果与讨论

根据实验测得的苯甲酸的红外光谱图如下：

苯甲酸的红外光谱

（1）2500～3020cm^－¹的吸收峰是苯环上的=C—H伸缩振动引起的。

（2）在1605cm^－¹、1580cm^－¹的吸收峰是苯环骨架C=C伸缩振动引起的。

（3）在800cm^－¹的吸收峰说明苯环上发生了单取代。所以可初步推断其基本结构为在3000cm^－¹左右和1400cm^－¹左右的吸收峰是酸的吸收。

根据实验测得的苯乙酮的红外光谱图如下：

苯乙酮的红外光谱

（1）在3000cm^－¹附近有四个弱吸收峰，这是苯环及－CH₃的C—H伸缩振动；

（2）在1600～1500cm^－¹处有2～3个峰，是苯环的骨架振动，所以可判定该化合物有苯环存在；

（3）在指纹区760、692cm^－¹处有2个峰，说明是单取代苯环；

（4）在1687cm^－¹处强吸收峰为C=0的伸缩振动，在1265cm^－¹出现强吸收峰，这是芳香酮的吸收；

（5）在1363cm^－¹及1430cm^－¹处的吸收峰分别为CH₃的C—H对称及反对称变形振动，所以根据上述图谱分析此物质的结构与苯乙酮标准红外光谱比较，完全一致。

六、实验要点及注意事项

1、制备试样是否规范直接关系到红外图谱的准确性，所以对液体样品，应注意使盐片保持干燥透明，每次测定前后均应用无水乙醇及滑石粉抛光，在红外灯下烘干。

2、扫谱前应注意调整好波长复位。

3、仪器注意防震、防潮、防腐蚀。

七、思考题

1、用压片法制样时，为什么固体试样研磨到颗粒粒度在2μm左右？为什么要求KBr粉末干燥、避免吸水受潮？

2、对于高聚物固体材料，很难研磨成细小的颗粒，采用什么制样方法比较可行？

3、芳香烃的红外特征吸收在谱图的什么位置？

4、羟基化合物谱图的主要特征是什么？

5、为什么红外分光光度法要采取特殊的制样方法?

6、醛、酮的区分？

实验四分子荧光法定量测定维生素B2的含量

【实验目的】

1. 掌握标准曲线法定量分析维生素B2的基本原理。

2. 了解荧光分光光度计的基本原理、结构及性能，掌握其基本操作。

【实验原理】

荧光是光致发光。任何荧光物质都具有激发光谱和发射光谱,发射波长总是大于激发波长。荧光激发光谱是通过测定荧光体的发光通量随波长变化而获得的光谱，反映不同波长激发光引起荧光的相对效率。荧光发射光谱是当荧光物质在固定的激发光源照射后所产生的分子荧光，是荧光强度对发射波长的关系曲线，表示在所发射的荧光中各种波长相对强度。由于各种不同的荧光物质有它们各自特定的荧光发射波长，可用它来鉴定荧光物质。有些发荧光的物质其荧光强度与物质的浓度成正比，故可用荧光分光光度法测定其含量。

维生素B2溶液在430~440nm蓝光的照射下，发出绿色荧光，荧光峰在535nm附近。维生素B2在pH＝6~7的溶液中荧光强度最大，而且其荧光强度与维生素B2溶液浓度呈线性关系，因此可以用荧光光谱法测维生素B2的含量。维生素B2在碱性溶液中经光线照射会发生分解而转化为另一物质——光黄素，光黄素也是一个能发荧光的物质，其荧光比维生素B2的荧光强得多，故测维生素B2的荧光时溶液要控制在酸性范围内，且在避光条件下进行。在稀溶液中，荧光强度F与物质的浓度c有以下关系：

F＝2.303ФI₀εbc

当实验条件一定时，荧光强度与荧光物质的浓度呈线性关系： F=Kc

【仪器与试剂】

1. 仪器：荧光分光光度计（型号：F2500 HITA[H]）；1cm石英比色皿；50mL容量瓶

2. 试剂：维生素B2标准溶液（10.0μg/mL）（已加乙酸）

【实验内容与步骤】

1.系列标准溶液和待测溶液的配制

取维生素B2（10.0μg/mL）标准溶液1.00mL、2.00mL、3.00mL、4.00mL、5.00mL分别置于50mL的容量瓶中，加入去离子水稀释至刻度，摇匀。标记为①②③④⑤的一系列维生素B2标准溶液，待测。

2. 待测液制备

取2.00mL待测溶液于50mL的容量瓶中，加入去离子水稀释至刻度，摇匀。

3. 激发光谱和荧光发射光谱的绘制（用3.00mLd的标准溶液）

设置λEm=520nm为发射波长，在250~500范围内扫描，记录发射波长强度和激发波长的关系曲线，便得到激发光谱。记录最大激发波长从激发光谱图上找出其最大激发波长λex 。设置λex为最大激发波长，即371nm，在400~600nm范围内扫描，记录发射强度与发射波长间的函数关系，便得到荧光发射光谱。从荧光发射光谱上找出其最大的发射波长λEm。

4. 标准溶液及样品的荧光测定

将激发波长固定在最大激发波长λex，荧光发射波长为最大的发射波长λEm，测量上述系列标准溶液的荧光发射强度，按浓度从低到高测定。以溶液的荧光发射强度为纵坐标，标准溶液浓度为横坐标，制作标准曲线。

在同样条件下测定未知溶液的荧光强度，并由标准曲线确定未知试样中维生素B2的浓度，计算待测样品溶液中的维生素B2的含量。

【思考题】

1、试解释荧光光度法较吸收光度法灵敏度高的原因？

2、维生素B2在pH=6~7时荧光最强，本实验为何在酸性溶液中测定？

实验五火焰原子吸收光谱法灵敏度和自来水中镁的测定

一、实验目的

1、加强理解火焰原子吸收光谱法的原理；

2、熟悉火焰原子吸收光谱仪的操作技术；

3、熟悉原子吸收光谱法的数据处理。

二、实验原理

原子吸收光谱法是基于气态基态原子外层的电子对共振线的吸收。气态的基态原子数与物质的含量成正比，故可用于进行定量分析。利用火焰的热能使样品转化为气态基态原子的方法称为火焰原子吸收光谱法。

镁离子试液雾化成气溶胶后进入火焰，使镁原子化，在火焰中形成的基态原子，会对镁空心阴极灯产生的特征谱线进行选择性吸收。选用285.2 nm共振线测定，配制标准系列溶液和试样溶液，分别测定标准系列溶液和试样溶液的吸光度，绘制标准曲线，由标准曲线确定样品中被测元素的浓度。在恒定的实验条件下，吸光度与溶液中镁离子浓度符合比尔定律A=kc。

本法是一种成分分析法，常用于测定金属元素，简单方便准确，是测量金属元素含量的理想方法。

三、仪器和试剂

1、仪器：360原子吸收分光光度计；镁空心阴极灯；

2、试剂

（1）镁标准溶液 10.0μg /mL；

（2）50mL容量瓶14个；

（3）自来水试样。

四、实验步骤

1、测量条件

按下列数据，设置测量条件：

元素

吸收线波长

(nm)

灯电流

(mA)

狭缝宽度

(mA)

空气流量

(L/h)

乙炔流量

(L/min)

燃烧器高度

(mm)

镁

285.2

0.1

250

1.2

2、试样溶液配制

吸取1.00mL自来水（10min后），置于100mL容量瓶中，加入3ml 1：1

HCl，以去离子水稀释至刻度。

3.标准曲线法

(1)镁贮备液500mg /mL:将精确称取的1.979g氯化镁（4.235g氯化镁六水）溶于30mL盐酸（1:1），冷却后将溶液转移至1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度摇匀。

(2)镁标准使用溶液10.0mg /mL:精确量取2.00mL镁贮备液于100mL容量瓶中，加3.00mL盐酸（1:1）,用水稀释至刻度混匀。

(3)镁标准系列溶液：分别精密量取0.00mL，0.40mL，0.80mL，1.00mL，1.50mL，2.00mL，3.00mL，5.00mL镁标准溶液于100mL容量瓶中，加3.00mL盐酸（1:1）,用水稀释至刻度混匀。

(4)吸光度测量及灵敏度计算

以盐酸（1:1）为空白（0.00mL），分别测定镁标准溶液及试样溶液的吸光度。

并由标准曲线的斜率求灵敏度。

五、结果处理

1、绘制吸光度对标准系列浓度的标准曲线，通过标准曲线确定试样溶液中镁的含量mg/L。

2、由稀释倍数换算出自来水中镁的含量（mg/L）。

镁的含量（mg/L）

六、思考题

1、从原理、仪器、应用三方面对原子吸收和原子发射光谱法进行比较。

2、火焰原子吸收光谱法具有哪些特点？

3、试根据原子吸收分光光度计的仪器结构，设计用一台原子发射光谱仪（光源为火焰）来测定钠。

实验六火焰原子吸收光谱法测定水中的镉

一、实验目的

1、熟练火焰原子吸收光谱仪的操作技术；

2、掌握标准加入法的数据处理；

二、实验原理

标准加入法，又名标准增量法或直线外推法，是一种被广泛使用的检验仪器准确度的测试方法。这种方法尤其适用于检验样品中是否存在干扰物质。

当很难配置与样品溶液相似的标准溶液，或样品基体成分很高，而且变化不定或样品中含有固体物质而对吸收的影响难以保持一定时，采用标准加入法是非常有效的将一定量已知浓度的标准溶液加入待测样品中，测定加入前后样品的浓度。加入标准溶液后的浓度将比加入前的高，其增加的量应等于加入的标准溶液中所含的待测物质的量。如果样品中存在干扰物质，则浓度的增加值将小于或大于理论值。

标准曲线法适用于标准曲线的基体和样品的基体大致相同的情况，优点是速度快，缺点是当样品基体复杂时不正确。标准加入法可以有效克服上面所说的缺点。

设Cx、Cs分别表示试样中待测定元素的浓度和试液中加入的标准溶液的浓度，Ax、As分别表示试液和加入标准后溶液的吸光度，则：

1）一次标准加入法

2）连续标准加入法

取若干份体积相同的试液（ Cx ），依次按比例加入不同量的待测物的标准溶液（C0），定容后浓度依次为：

Cx ， Cx + C0 ， Cx + 2C0 ， Cx + 3C0 ， Cx + 4C0 ……

分别测得吸光度为：Ax，A1，A2，A3，A4……。

As=0, -Cs=Cx

以A对浓度c做图得一直线，图中Cx点即待测溶液浓度。

三、仪器和试剂

1、仪器

360原子吸收分光光度计；镉空心阴极灯。

2、试剂

（1）0.5g·L^-1镉标准贮备溶液

（2）50mg·L^-1镉标准使用溶液

（3）0.02mol·L^-1盐酸溶液

四、实验步骤

1、工作条件的设置

（1）吸收波长：Cd 228.8nm；

（2）空心阴极灯灯电流：4mA；

（3）狭缝宽度：0.5nm；

（4）原子化器高度：8mm；

（5）空气流量：4.5L·min^-1，乙炔气流量：1.5 L·min^-1。

2、溶液配制

(1)镉贮备液500mg /mL:将精确称取的0.6518g氢氧化镉（146）溶于30mL盐酸（1:1），冷却后将溶液转移至1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度摇匀。

(2)镉标准溶液50.0mg /mL:精确量取10.00mL镉贮备液于100mL容量瓶中，加3.00mL盐酸（1:1）,用水稀释至刻度混匀。

(3)镉标准加入溶液：精密量取试样溶液/水样50.00mL（约0.2mg/mL）于100mL容量瓶中，分别精密加入0.00mL，0.40mL，0.6ml，0.80mL，1.00mL，1.50mL，2.00mL，2.50mL镉标准溶液，加3.00mL盐酸（1:1）,用水稀释至刻度混匀。

3、测定吸光度

在最佳工作条件下，以蒸馏水为空白，测定Cd²⁺标准加入溶液的吸光度。

五、结果与讨论

用计算机绘制Cd²⁺的Ax－Cs的一元线性回归方程，由横坐标截距，求算水样中Cd²⁺含量。

镉的含量（mg/L）=Cx×2

六、思考题

1、标准加入法的原理及分析对象？

2、金属镉对人和动物的危害？

3、标准曲线法和标准加入法的区别。

实验七磷酸的电位滴定

一.目的要求

1、学习和掌握用电位滴定法进行定量分析的原理和方法。

2、学习电位滴定法的有关数据处理。

二.实验原理

通过玻璃电极来指示溶液中H⁺浓度的变化，由滴入的滴定剂的体积和测得的相应的pH值，绘制pH-V或△pH/△V-V滴定曲线，然后由曲线的拐点和曲线的极大点求得滴定终点体积，从而确定酸或碱的组分含量。

Cx×V_终点=（m/M）_KHP

1.还可以确定磷酸Ka1、Ka2：

当时，即中和一半时，f=50%，。

当时，即中和一半时，f=150%，。

三.仪器与试剂

1.ZD-2型自动电位滴定计，ZD-1电位滴定装置，pH玻璃电极。

2.0.1mol/l NaOH溶液

3.pH=4.00标准缓冲溶液

4. 0.05mol/l磷酸溶液

三.实验步骤

1. 自动电位滴定计的使用

pH滴定的校正：使用pH=4.00标准缓冲溶液

2. 0.1mol/l NaOH溶液的标定

准确称取0.3gKHP于100ml烧杯中，加20-30 ml水温热溶解，加酚酞2滴，用0.1mol/l NaOH溶液在电动搅拌下滴定，（玻璃电极比甘汞电极略高），开始加1ml记一次pH，计量点前后加2-3滴记一次pH，计量点后仍加1ml记一次pH，直pH几乎不变。

3. 酸碱电位滴定

准确吸取磷酸溶液10 ml于100 ml烧杯中，加20 ml水，加甲基橙2滴，插入电极，开动搅拌器，用NaOH标准溶液滴定，开始时加1.00ml，接近计量点时每次加0.1 ml，过计量点后每次加0.1 ml，后每次加1.00ml，每加一次NaOH标准溶液记一次pH值；第一计量点后加酚酞2滴，第二个计量点操作同上。

四.数据处理

1.滴定数据

表一电位滴定数据

V(ml)	pH	△V	△pH	V_平均(ml)	△pH/△V

绘制pH-V或△pH/△V-V滴定曲线，确定终点体积，确定NaOH溶液准确浓度。

2.确定磷酸的Ka1、Ka2。

3. 确定磷酸的准确浓度。

五、注意：

1、pH校正后校正旋钮不能再动

2、玻璃电极比甘汞电极略高

3、完全装好电极后，再开动搅拌，防止玻璃电极打碎。

实验八电位滴定法测定陈醋中的总酸含量

一、目的要求

1、学习和设计用电位滴定法进行定量分析的方法。

2、学习电位滴定法的有关数据处理。

二、实验原理

三、仪器与试剂

1.ZD-2型自动电位滴定计，ZD-1电位滴定装置，pH玻璃电极。

2.0.1mol/l NaOH溶液

3.pH=4.00标准缓冲溶液

四.实验步骤

1. 自动电位滴定计的使用

pH滴定的校正：使用pH=4.00标准缓冲溶液

2. 0.1mol/l NaOH溶液的标定

3. 陈醋电位滴定

准确吸取陈醋6-10ml于100 ml烧杯中，加20 ml水，插入电极，开动搅拌器，用NaOH标准溶液滴定，开始时加1.00ml，接近计量点时每次加0.1 ml，过计量点后每次加0.1 ml，后每次加1.00ml，每加一次NaOH标准溶液记一次pH值。

五、数据处理

1.滴定数据

表一电位滴定数据

V(ml)	pH	△V	△pH	V平均(ml)	△pH/△V

绘制pH-V或△pH/△V-V滴定曲线，确定终点体积

2.确定陈醋的准确浓度。

五、注意：

1、pH校正后校正旋钮不能再动

2、玻璃电极比甘汞电极略高

3、完全装好电极后，再开动搅拌，防止玻璃电极打碎。

实验九白酒中乙醇含量的气相色谱分析

一、实验目的

1.了解气相色谱仪的基本结构；

2.学习和掌握使用氢火焰离子化检测器的基本操作；

3.掌握以内标法进行色谱定量分析的方法及特点；

4.学习气相色谱法测定乙醇含量的分析方法。

二、实验原理

气相色谱法是一种高效、快速而灵敏的分离分析技术。

当液体样品由进样口注入后立即被汽化，并被载气带入色谱柱，经过多次分配而得以分离的各个组分逐一流出色谱柱进入检测器，随时间变化而产生的电信号由记录仪得到气相色谱图。对气相色谱图进行数学分析，即可对样品进行定性定量分析。

1.定性：

同样实验条件下，同一成分的色谱峰保留时间相等

2.定量

同样实验条件下，组分色谱峰面积与组分浓度成正比

Ai/As ∝ Ci

三、仪器与试剂

1.仪器：气相色谱仪、氢火焰检测器（FID）、

色谱柱、微量注射器、容量瓶（50 ml）、色谱工作站、吸量管（2、5ml）。

2.试剂：无水乙醇(A.R)、正丙醇、食用酒。

四、实验步骤
1. 色谱操作条件

柱温：45℃；汽化室温度：200℃；检测器温度：230℃；N₂（载气）流速：40cm³/min；H₂流速：35cm³/min；空气流速：400cm³/min；

2.标准溶液的测定

用吸量管准确分别吸取2.0、2.5、3.0cm³无水乙醇和2.5cm³无水n-C₃H₇OH于50ml的容量瓶中，用水定容至刻度，摇匀。用微量注射器吸取0.5μL标准溶液，注入色谱仪内，记录各色谱峰的保留时间tR和色谱峰面积，求出以无水n-C₃H₇OH为内标物的相对校正因子（或峰面积比），绘出标准曲线。

3.样品溶液的测定

用吸管吸取5cm³的食用酒样品和2.5cm³的内标物（无水n-C₃H₇OH）于50ml容量瓶中，用水定容至刻度，摇匀。用微量注射器吸取0.5μL样品溶液，注入色谱仪内，记录各色谱峰的保留时间tR，对照比较标准溶液与样品溶液的tR，以确定样品中的醇，记录 C₂H₅OH和n-C₃H₇OH色谱峰面积，求出样品中C₂H₅OH的含量。

实验十紫外吸收光谱法测定苯甲酸解离常数

一，实验目的
1.学习紫外吸收光度法测定苯甲酸解离常数的原理和方法。
2.熟悉紫外吸收光度法在离子平衡研究中的应用。

二、实验原理
如果一有机弱酸(或碱)在紫外-可见光区有吸收，且吸收光谱与其共轭碱(或酸)不同时，就可以方便地利用分光光度法测定它的解离常数。
例如，一元弱酸HB在溶液中有如下解离平衡：
HB= H++B-

Ka=[ B-][ H+]/[HB]
PKa =pH+log([HB]/[ B-])
或 pH= PKa，-log([HB]/[B-])

配制三种分析浓度c=[HB]+[B-]相等，而pH不同的溶液。第一种溶液的pH在pKa，附近，此时溶液中HB与B-共存；第二种溶液是pH比pKa，低两个以上单位的酸性溶液，此时弱酸几乎全部以HB型体存在；第三种溶液为pH比pKa，高两个以上单位的碱性溶液，此时弱酸几乎全部以B-型体存在。根据HB型体或B-型体的紫外-可见光谱吸收曲线，确定一测定波长，分别测量上述三种溶液的吸光度A，AHB和AB-，则

PKa=pH +Ig[A-AB-]/[AHB-A]
或pH= PKa -Ig[A- AB-]/[ AHB -A]

可以利用上式进行计算得到PKa，；或测得一系列不同pH缓冲溶液的A，以pH对Ig[A- AB-]/[ AHB -A]作图，从直线截距得到PKa
三、仪器与试剂
1.仪器
紫外-可见分光光度计，石英吸收池2只(1 cm)；pH计。
2. 试剂
(1)苯甲酸(C6H5COOH)溶液准确称取0.120 g苯甲酸，溶于蒸馏水中，转移至500 mL容量瓶中，用蒸馏
水稀释至刻度，得到浓度为1.00 mmol·L-溶液。
(2)缓冲溶液(pH=3.6)
称取8g醋酸钠(NaAc·3H20)溶于100mL蒸馏水中，加入6 mol·L-酷酸134 mL，用蒸馏水稀释至500 mL。
(3)缓冲溶液(pH=4.6)
称取50 g醋酸钠(NaAc·3H20)溶于100 mL蒸馏水中，加入6 mol·L-醋酸85 mL，用蒸馏水稀释至500 mL。
(4) 0.05 mol·L-硫酸溶液。
(5)0.1 mol·L-氢氧化钠溶液。
四、实验步骤
1.取4只250 mL容量瓶，各加入苯甲酸溶液5.00ml，再分别加入0.05 mol·L-硫酸2.5 mL，0.1 mol·L-氢氧化纳溶液2.5mL，pH=3.6缓冲溶液20mL.和pH=4.6级冲溶液20mL，用蒸馏水稀释至刻度。
2.用pH计准确测定上述用缓冲溶液配制的苯甲酸溶液的pH。
3.在紫外-可见分光光度计上，分别以介质为参比溶液，在波长230-300nm范围内，对以上配制的4种不同介质的苯甲酸溶液进行光谱扫描，绘制其紫外吸收光谱图。选择适当的测量波长，确定各溶液的吸光度值AHB，AB-,A(pH=3.6)，和A(pH=4.5)。

4.根据测得的吸光度值和准确测定的pH，分别计算pH=3.6和pH=4.5
条件下苯甲酸的PKa，并且计算其解离常数的平均值。
五、思考题
1.如何才能用紫外吸收光度法准确测得丽酸的解离常数？
2.测得的弱酸解离常数是否与溶液的pH及其他因素有关？

3.测定过程中，如何选择测定波长？在不同波长下测定，是否会导致解离常数变化？
4.倘若某弱酸在强酸性介质和强碱性介质中吸收光谱无显著差异，能否用紫外吸收光度法测定其解离常数？

实验十一高效液相色谱法测绿茶饮料中咖啡因的含量

一、目的要求

1、学习高效液相色谱仪的操作。

2、了解高效液相色谱法测定咖啡因的基本原理。

3、掌握高效液相色谱法进行定性及定量分析的基本方法。

二、基本原理

绿茶饮料是一种以绿茶粉末或浓缩液为原料的饮料，以其优异的口感，成为大众喜爱的饮品之一。绿茶饮料中有茶多酚、咖啡因、茶碱、单丁酸、蔗糖等多种成分。咖啡因和茶碱是其中重要的生物活性物质，它能兴奋大脑皮层，使人消除疲劳，精神兴奋。但是大量使用会对人体造成一定程度的损害。

咖啡因又称咖啡碱，是由茶叶或咖啡中提取而得的一种生物碱，它属黄嘌呤衍生物，化学名称为1,3,7-三甲基黄嘌呤。咖啡因能兴奋大脑皮层，使人精神兴奋。咖啡中含咖啡因约为1.2～1.8%，茶叶中约含2.0～4.7%。可乐饮料、APC药片等中均含咖啡因。其分子式为C₈H₁₀O₂N₄结构式为

定量测定咖啡因的传统分析方法是采用萃取分光光度法。用反相高效液相色谱法将饮料中的咖啡因与其它组分（如：单宁酸、咖啡酸、蔗糖等）分离后，将已配制的浓度不同的咖啡因标准溶液进入色谱系统。如流动相流速和泵的压力在整个实验过程中是恒定的，测定它们在色谱图上的保留时间t_R和峰面积A后，可直接用t_R定性，用峰面积A作为定量测定的参数，采用工作曲线法（即外标法）测定饮料中的咖啡因含量。

三、仪器和试剂

1、岛津LC-20AT高效液相色谱仪，二极管阵列检测器，色谱柱：ODS（C18），（5µ ×150×4.6mm），分析天平，超声波清洗器

2、流动相：30%甲醇（色谱纯）+70%高纯水；流动相进入色谱系统前，用超声波发生器脱气10min。

3、咖啡因标准贮备溶液

将咖啡因在110℃下烘干1h。准确称取0.1000g咖啡因，用二次蒸馏水溶解，定量转移至100mL容量瓶中，并稀释至刻度。标样浓度1000μg·mL^-1。

4、测饮料试液：可乐，茶叶，速溶咖啡。

5、20μL平头微量注射器。

四、实验内容

1、标准贮备液配制质量浓度分别为20、40、60、80μg·mL^-1的标准系列溶液。（1mL，2mL，3mL、4mL稀释为50mL）

2、谱仪器条件：

泵的流速：1.0mL/min；检测波长：275nm；进样量：10μL；柱温：室温。

3、仪器基线稳定后，进咖啡因标准样，浓度由低到高。

4、样品处理如下：（1）将约25mL可口可乐置于一100mL洁净、干燥的烧杯中，剧烈搅拌30min或用超声波脱气5min，以赶尽可乐中二氧化碳。（2）准确称取0.04g速溶咖啡，用90℃蒸馏水溶解，冷却后待用。（3）准确称取0.04g茶叶，用20mL蒸馏水煮沸10min，冷却后，将上层清液，并按此步骤再重复一次。将上述三种样品分别转移至50mL容量瓶中，并定容至刻度。

5、上述三份样品溶液分别进行干过滤（即用干漏斗、干滤纸过滤），弃去前过滤液，取后面的过滤液，备用。

6、别取5mL可乐、咖啡饮料和茶叶水用0.45µm的过滤膜过滤后，注入2mL样品瓶中备用。

7、“岛津LC-20AT高效液相色谱仪操作规程”分析饮料试液。

五、结果处理

1. 测定每一个标准样的保留时间（进样标记至色谱峰顶尖的时间）。

2. 确定未知样中咖啡因的出峰时间。

3. 求取样品中咖啡因的浓度。

实验十二醋酸含量及其解离常数的电位滴定分析

一、实验目的
1.掌握电位分析法测定一元弱酸解离常数的方法。
2.掌握确定电位滴定终点的方法。
3.通过学习测定弱酸常数的原理和方法，巩固弱酸解离平衡的基本概念。
二、实验原理
电位滴定法是在滴定过程中根据指示电极和参比电极的电位差的突跃来确定终点的分析方法。可用于酸碱、沉淀、络合、氧化还原及非水等各种滴定。
醋酸CH3COOH(简写HAc)为一弱酸，其pKa=4.74，当以标准碱溶液滴定醋酸试液时，在化学计量点附近可以观测到电位值的突跃。本实验采用pH玻璃电极作指示电极，饱和甘汞电极作参比电极，与待测液组成以下工作电池：
(-)Ag｜AgCl,0.1 mol·L-HCI｜玻璃膜|试液(醋酸溶液)‖KCI溶液(饱和)，Hg2Cl2｜Hg(+)
电池电动势E=K+0.059 V pH，电池电动势只与H+浓度有关，随着滴定剂
NaOH的加入，溶液中发生中和反应，H+浓度不断发生变化，指示电极的电位也相应地改变，电位值突跃点即为终点。
电位滴定时，记录滴定剂体积V和相应的E值，按E-V、△E/△V-V及
△2E/△V2-V作图法、计算法确定终点，从而计算出醋酸试液的浓度。
确定滴定体积以后，从E-V曲线上，查出半计量点时溶液的E值，经过换算得出此时溶液的pH，此时pH= pKa，即为醋酸的pKa。
根据醋酸的解离平衡 HAc＝H++Ac-
其解离常数
当滴定分数为50%时，[Ac-]=[HAc]，此时 Ka =[ H+]即p Ka =pH，因此
在滴定分数为50%处的pH，即为醋酸的p Ka值。
三、仪器及试剂
1.仪器
ZD-2型自动电位滴定计，电磁搅拌器，搅拌磁子，玻璃电极，饱和甘汞电极，25 mL碱式滴定管。
2. 试剂
0.1 mol· L-NaOH标准溶液(准确浓度需经标定)，0.1 mol·L- HAc试液，酚酞指示剂。
四、操作步骤
1.仪器预热及标定
仪器安装连接好以后，插上电源线，打开电源开关，电源指示灯亮。经15min预热后再使用。按仪器说明书将仪器调试好。
2.电位手动滴定
将pH玻璃电极及饱和甘汞电极装在滴定台的夹子上。pH玻璃电极接负，饱和甘汞电极接正，将ZD-2型“功能”开关置“手动”，“设置”开关置“测量”。
精密移取0.1 mol·L-HAc试液20.00mL.于100mL烧杯中，放入搅拌磁子，置于电磁搅拌器上。将两电极浸入试液，按下读数开关，读取初始电位。开启电磁搅拌器，一边搅拌，一边按下“滴定开始”开关，用已准确标定的NaOH标准溶液进行滴定。滴定灯亮，此时滴液滴下，控制按下此开关的时间，即可控制
滴液滴下的数量，放开此开关，则停止病定。
每加入一滴NaOH溶液，记录一次电位值，读数时停止搅拌，滴定开始时每间隔1.0mL.读数一次，待到化学计量点附近时每间隔0.10mL.读数一次。滴定至计量点后，仍每间隔1.0mL读数一次，继续记录3-4个电位值。
3.电位自动滴定
根据手动电位滴定曲线图(△2E/△V2-V图)，可求得终点电位。以此电位值为控制依据，进行自动电位滴定。
将ZD-2型“设置”开关置“终点”。”pH/mV”开关置“mV”，“功能”开关置“自动”，调节“终点电位”旋钮，使显示屏显示设定的终点电位值。终点电位选定后，“终点电位”旋钮不可再动。
预控点设定：预控点的作用是当离开终点较远时，滴定速度较快；当到达预控点后，滴定速度变慢。设定预控点就是设定预控点到终点的距离。其步骤如下：“设置”开关置“预控点”，调节“预控点”旋钮，使显示屏显示所设定的预控点数值。例如：设定预控点为100mV，仪器将在离终点100 mV处转为慢滴，预控点选定后，“预控点”调节旋钮不可再动。
终点电位和预控点电位设定好后，将“设置”开关置“测量”，打开搅拌器电源，调节转速使搅拌从慢逐渐加快至适当转速。
精密移取0.1 mol·L-HAc试液20.00mL.于100 mL.烧杯中，放入搅拌磁子，开启电磁搅拌器，插入电极，按一下“滴定开始”按钮，仪器即开始滴定，滴定灯闪亮，滴液快速滴下，在接近终点时，滴速减慢。到达终点后，滴定灯不再闪亮，过10s左右，终点灯亮，滴定结束。记录滴定管内NaOH标液的消耗读数。
注意：到达终点后，不可再按“滴定开始”按钮，否则仪器将认为另一极性相
反的滴定开始，而继续进行滴定。
五、结果处理
1.按E-V、△E/△V-V及△2E/△V2-V作图法、计算法确定终点Vep，计算
HAc试液的浓度。
2.由E-V曲线上找出半计量点时溶液的E值，换算成溶液的pH，即为
HAc的pKa。
六、思考题
1.电位滴定与化学分析的酸碱滴定相比有何优点和缺点？为什么？
2. 当醋酸完全被氢氧化钠中和时，反应终点的pH是否等于7？
3.为什么在离化学计量点较远时，每次加入较多的滴定剂，而接近化学计量点时，每次仅加入0.10 mL.滴定剂？

实验十三创新型实验（学生自选题目）

类型：创新型

一、目的要求：

1. 考察学生应用知识的灵活性，培养学生选题、查资料。提出问题、解决问题的能力

2. 要求学生掌握各种仪器分析方法的原理、特点及应用；考察学生选择适当的分析方法、解决研究对象中待测组分的含量测定，数据处理及评价。

3.训练学生考虑问题的全面性、使用精密仪器设备的能力，加深仪器分析知识的理解及应用；

4.熟悉科研过程，培养学生科研素养、科研精神、创新和协作能力；

二、实验过程：

1.选题

2.查阅文献、选择分析方法、确定实验方案

3.实施实验

4.撰写研究报告

三、主要仪器：根据自选题目，学生自行准备

四、学生也可以自拟题目：

1、玫瑰花中山奈酚的含量测定

2、雪菊中有效成分的分析

3、药用植物（某种）中黄酮类化合物的分析

4、绿茶（红茶）饮料中咖啡因或茶碱的含量测定