1、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（GB 1034389），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
2、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.Agilent 7890 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：3 mL/min，柱流速：3 mL/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
3、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“Power on Successful”；d、开启计算机，进入Windows系统后，双击电脑桌面的（Instrument Online）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：3 mL/min，柱流速：3 mL/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
4、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
5、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
6、数wi可按下式计算：wi= mi/m100%= mi/m1+m2+mn100%=Aifi/ A1f1+ A2f2+Anfn100%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/m100%= mi/m1+m2+mn100%=Ai/ A1+ A2+An100%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3.25L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
7、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
8、，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40001330cm-1之间。2. 指纹频率：1330400cm-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()：(Stre
9、tching Vibration) 丙酮 甲基丙烯酸 C=O伸缩振动 1716 cm-1 C=C伸缩振动 1637 cm-1(2). 对称伸缩振动(s )：（Symmetric Stretching Vibration） CO2 1388cm-1（拉曼活性） H2O 3657(g), 3400(l) 亚甲基 28535 cm-1 甲基 28725 cm-1(3). 反对称伸缩振动或不对称伸缩振动(d)：（Asymmetric Stretching Vibration） CO2 2349 cm-1 H2O 3756(g) 3500(l) 亚甲基 29265 cm-1 甲基 29625 cm-1
10、在 30002800 cm-1是C-H伸缩振动吸收区。2.剪式振动()：（Scissor Vibration） 剪式振动也叫变角振动，也叫弯曲振动。 水 1645 cm-1 亚甲基 -CH2- 1465 cm-13. 弯曲振动()：(Bending Vibration) 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(s)：（Symmetric Deformation Vibration ） 甲基对称弯曲振动 1375 cm-1 (2)。不对称(反对称)弯曲振动或不对称变形振动(d)：（Asymmetric Deformation Vi
11、bration）甲基不对称弯曲振动 1460 cm-1(3). 面内弯曲振动()：（In-plane Bending Vibration）或 面内变形振动：（In-plane Deformation Vibration）-COH面内弯曲振动 1430 cm-1 苯C-H面内弯曲振动 1036 cm-1(4). 面外弯曲振动()：（Out-of-plane Bending Vibration）或面外变形振动：（Out-of-plane Deformation Vibration） -COH面外弯曲振动 940 cm-1 苯 CH面外弯曲振动 673 cm-14. 平面摇摆振动(r)或面内摇摆振动
12、：（Rocking Vibration） 如长链的聚乙烯，长链脂肪酸等的CH25.非平面摇摆振动()或面外摇摆振动：（Wagging Vibration）6.卷曲振动或扭曲振动(t)：（Twisting Vibration）长链脂肪酸 -CH2- 的扭曲振动位于1300 cm-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Spectrum2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。
13、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CH（Ar）3077，3012 C=C（Ar）1600,1582,1495,1450(O-H)(形成氢键二聚体) 30002500（多重峰）(C=O) 1688(O-H)935 C=O 1428 C-O-H (面内弯曲振动)12502.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
14、种主要吸收光谱：n *、 *，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：* n* * n*跃迁：电子跃迁到反键* 轨道所产生的跃迁，这类跃迁所需能量比*跃迁小，若无共轭，与n*跃迁差不多。200nm左右，吸收强度大，在104105范围内。2、若体系共轭，E减小，增大，波长向长波方向移动。含不饱和键的化合物发生*跃迁：如C=O ,C=C 等。 n*跃迁：含杂原子不饱和基团（C N ，C O ） 能量最小，约在200400nm（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
15、，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
16、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/L NaF 10-1mol/L NaCl，AgCl| AgE（电池）= E（F） E（SCE） =RT/F ln(F) E（SCE） =K - RT/F ln(F) =K - 0.059 ln(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
17、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 - 0.059 ln(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）：0.5 mol/L(用1：1盐酸中和至pH6)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-
18、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50 mL容量瓶中，加入0.5 mol/L的TISAB缓冲溶液5.0 mL，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
19、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0.5 mol/L TISAB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/L0.00040.00080.0020.0040.0080.0200lgC（F-）E（mV）工作曲线：水样的量（mL）25.0LgC（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?
