儀器分析實驗講義

1、實驗一 水樣pH值的測定一、目的要求1.了解電位法測定水樣pH值的原理和方法。2.認識和了解pHS-3E型酸度計、25型酸度計和pHS-3C型酸度計。 3.學會使用pHS-25型酸度計。 4.練習使用pHS-3E型酸度計、pHS-3C型酸度計測量溶液的pH值。二、測定原理 將指示電極(玻璃電極)與參比電極插入被測溶液組成原電池 Ag|AgC1，HCl(0.1mo1.L-1)|玻璃膜 |H+(xmo1.L-1)KCl(飽和)|Hg2Cl2,Hg 玻璃電極 試液 鹽橋 甘汞電極 在一定條件下，測得電池的電動勢就是pH的直線函數(shù) EK十0.059pH(25)由測得的電動勢就能算出被測溶液的pH值。但

2、因上式中的K值是由內(nèi)外參比電極電位及難于計算的不對稱電位和液接電位所決定的常數(shù)，實際不易求得，因此在實際工作中，用酸度計測定溶液的pH值(直接用pH刻度)時，首先必須用已知pH值的標淮溶液來校正酸度計(也叫“定位”)。校正時應選用與被測溶液的pH值接近的標準緩沖涪液，以減少在測量過程個可能由于液接電位、不對稱電位及溫度等變化而引起的誤差。一支電極應該用兩種不同pH值的緩沖溶液校正。在用一種pH值的緩沖溶液定位后，測第二種緩沖溶液的pH佰時，誤差應在0.05pH單位之內(nèi)。粗略測量中用一種pH值緩沖溶液校正即可，但必須保證電極斜率在允許誤差范圍內(nèi)。經(jīng)過校正后的酸度計就可以直接測量水或其它溶液的pH

3、值。用離子活度計測量溶液的pH值，其原理仍然是依據(jù)能斯特方程，測量電池在標準緩沖溶液中的電動勢為： EsK十s pHs同樣，在樣品溶液中電池電動勢為： ExK十s pHx上述兩式相減得到： pHxpHs十Ex-Es/s = pHs + E/s在離子計上儀器的示值按照Es分度，而且儀器有電極斜率s的調(diào)節(jié)路線。當用標準緩沖溶液對儀器進行校正后，樣品溶液的pHx即可從儀器示值上直接讀出。注意：1.指針式與數(shù)字式酸度計的差異。2.高、中、低檔酸度計之間的差異。3.旋鈕式、鐘表式、齒輪式溫度補償器的使用方法。4.緊固式、彈球式、自鎖式電極插口的使用注意事項。5.復合電極與單電極的差異。將復合電極接口變換

4、成單電極接口需要電極轉(zhuǎn)換接頭附件來完成。三、試劑與儀器1pH4.00標準緩沖溶液(20) 2pH6.88標準緩沖溶液(20) 3. pH9.22標準緩沖溶液(20) 4pHS-25型酸度計，23l型玻璃電極，232型甘汞電極.5. pHS-3E型、pHS-3C型型酸度計。 6100 m1燒杯四只。標準緩沖液通常能穩(wěn)定貯放二個月，溫度不同，其相應標準值也不同。溫度0510152025303540500.05mol/L KHC8H4O44.0033.9993.9983.9994.0034.0084.0154.0244.0354.0600.025mol/L KH2PO4-Na2HPO46.9846.

5、9516.9236.9006.8816.8646.8536.8446.8386.8330.01mol/L Na2B4O710H2O9.4649.3959.3329.2769.2259.1829.1399.1029.0689.011四、測定步驟 1.按照所使用儀器的操作方法進行操作。 2.預熱儀器達到穩(wěn)定。 3.測量標準緩沖溶液溫度，確定該溫度下的pHs值，將儀器的溫度補償旋鈕調(diào)節(jié)到該溫度上。 4.將電極和燒杯用水沖洗干凈后，用標準緩沖溶液蕩洗l一2次電極用濾紙吸干)。 5.將電極浸入標準緩沖溶液內(nèi)，待達到穩(wěn)定讀數(shù)后，調(diào)節(jié)定位旋鈕使儀器示值為pHs值。 6.將電極取出，用水樣將電極和燒杯沖洗多次

6、。 7.測量水樣溫度，將儀器的溫度補償旋鈕調(diào)節(jié)至該溫度。 8.將沖洗過的電極置于水樣中，待讀數(shù)穩(wěn)定后，從標尺或數(shù)字顯示器上讀出水樣的pHx值。 9.測定完畢后，將電極（甘汞電極套上電極帽）和燒杯沖洗干凈妥善保存。五、實驗的注意事項 1.鄰苯二甲酸氫鉀緩沖溶液、磷酸鹽緩沖溶液和硼酸鈉緩沖溶液的pH值隨溫度不同稍有差異（如上表）。 2.用蒸餾水或去離子水沖洗電極時，應當用濾紙吸去玻璃膜上的水分而不是擦拭電極。3.由于玻璃電極內(nèi)阻很高，使用電磁攪拌可能引起電磁干擾，攪拌引起的渦流可能使液接電位波動，因此用玻璃電極測量pH值時一般不使用電磁攪拌。正確的操作是將電極浸入溶液后，用手搖動一下測量杯或開啟攪

7、拌使電極與溶液充分接觸，然后停止攪拌進行測量。4.玻璃電極球泡很薄，小心打碎。思 考 題 1.電位法測定水的pH值的原理是什么? 2.酸度計為什么要用已知pH值的標準緩沖溶液校正?校正時應注意什么?3.標準緩沖溶液的pH值受那些因素的影響？如何保證其pH值恒定不變? 4.玻璃電極在使用前應如何處理?為什么？玻璃電極、甘汞電極在使用時應注意什么?5.安裝電極時，應注意哪些問題? 實驗二 用氟離子選擇性電極測定水中微量F-離子 標準曲線法一、目的要求1.學習氟離子選擇性電極測定微量F-離子的原理和測定方法。2.學習標準曲線法定量分析。3.學習PXD-2、PXD-12型離子計的使用方法。二、基本原理

8、氟離子選擇性電極的敏感膜為LaF3單晶膜(摻有微量EuF2利于導電)，電極管內(nèi)放入NaF+NaCl混合溶液作為內(nèi)參比液，以Ag-AgCl作內(nèi)參比電極。當將氟電極浸入含F(xiàn)-離子溶液中時，在其敏感膜內(nèi)外兩側(cè)產(chǎn)生膜電位m.m = K - 0.059 lgF- *(25)以氟電極作指示電極，SCE為參比電極，浸入試液組成工作電池Hg,Hg2Cl2|KCl(飽和)F-試液|LaF3|NaClNaF（均為0.1mol/L）|AgCl,AgE = K- 0.059lgF-(25) 在測量時加入以HAc，NaAc，檸檬酸鈉和大量NaCl配制成的總離子強度調(diào)節(jié)緩沖液(TISAB)，由于加入了高離子強度的溶液(本

9、實驗所用的TISAB液其離子強度I12)，可以在測量過程中維持離子強度恒定，因此工作電池電動勢與F-離于濃度的對數(shù)成線性關(guān)系。 本實驗采用標準曲線法測定F-離子濃度，即配制成不同濃度的F-*離子標準溶液，測定工作電池的電動勢，并在同樣條件下測得試液的Ex，由E-pF（或E-lgcF-）曲線查得未知試液中的F-離子濃度。如果用E-cF-曲線，必須用半對數(shù)座標紙。當試液組成較為復雜時，則應采用標推加入法或Gran作圖法測定之。 氟電極的適用酸度范圍為pH=56，測定濃度在10010-6mol/L范圍內(nèi)m與lgc F-呈線性響應，電極的檢測下限在10-6mol/L左右（隨著電極的不斷老化，檢測下限會

10、不斷升高）。 氟離子選擇性電極是比較成熟的離子選擇性電極之一，其應用范圍比較廣泛。本實驗所介紹的測定方法，完全適用于人指甲中F-離子的測定(指甲需先經(jīng)適當?shù)念A處理)，為診斷氟中毒程度提供科學依據(jù)；采取適當措施，用標準曲線法可以直接測定雪和雨水中的痕量F-離子，磷肥廠的廢渣，經(jīng)HCl分解，即可用來快速、簡便地測定其F-離子含量；用標準加入法不需預處理即可直接測定尿中的無機氟及河水中的F-離子，通過預處理，則可測定尿和血中的總氟含量；大米、玉米、小麥粒經(jīng)磨碎、干燥、并經(jīng)HClO4浸取后，不加TISAB，即可用標準加入法測定其中的微量氟；本法還可測定兒童食品中的微量氟，因此，是食品分析的國標方法。三

11、、儀器1Pxd-2型通用離子計 pXD-12型數(shù)字式離子計 2氟離子選擇性電極3飽和甘汞電極4電磁攪拌器5容量瓶 1000mL，塑料瓶1000mL 6個6吸量管 10mL 8支7. 塑料燒杯 50mL 8支四、試劑 10.100mol/L F-離子標準溶液 準確稱取120干燥2h并經(jīng)冷卻的優(yōu)級純NaF 4.20g于小燒杯中，用水溶解后，轉(zhuǎn)移至1000mL容量瓶中配成水溶液，然后轉(zhuǎn)入洗凈、干燥的塑料瓶中。2總離子強度調(diào)節(jié)緩沖液(TISAB) 于1000mL燒杯中加入500mL水和57mL冰乙酸，58gNaCl，12g檸檬酸鈉(Na3C6H5O7.2H2O)，攪拌至溶解。將燒杯置于冷水中，在PH計

12、的監(jiān)測下，緩慢滴加6mol/LNaOH溶液，至溶液的pH5.05.5,冷卻至室溫，轉(zhuǎn)入1000mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。轉(zhuǎn)入洗凈、干燥的容量瓶中。 3F離子試液（自來水），濃度約在10-410-5mol/L。五、實驗步驟 1按pXD-2和pXD-12型離子計操作步驟，調(diào)試時各按下mV按健。 摘去甘汞電極的橡皮帽，并檢查內(nèi)電極是否浸入飽和KCl溶液中，如未浸入，應補充飽和KCl溶液。安裝電極，清洗氟電極空白電位值至300mV以上。氟電極空白電位值受制備工藝、內(nèi)參比液中F-離子濃度、水質(zhì)純度、電極老化程度、離子計型號等因素的影響，因此，視情況清洗到空白電位值最大即可。2.準確吸取0.10

13、0mol/L F-離子標準液1000mL，置于100mL容量瓶中，加入TISAB液10.0mL，用水稀釋至刻度,搖勻，得pF=2.00溶液。3吸取pF=200溶液1000mL，置于100mL容量瓶中，加入TISAB 9.0mL，用水稀釋至刻度，搖勻，得pF=3.00溶液。 仿照上述步驟，配制pF=4.00，pF5.00和pF=6.00的溶液。 4將配制的標準溶液系列由低濃度到高濃度逐個轉(zhuǎn)入塑料小燒杯中，并放入氟電極和飽和甘汞電極及攪拌子，開動攪拌器，調(diào)節(jié)至適當?shù)臄嚢杷俣?，攪?min，至指針無明顯移動時，讀取各溶液的mV值，讀數(shù)時注意使眼睛、指針和刻度三者在一直線上。 5吸取F-離子試液10.

14、00mL，于50mL容量瓶中，加入10.0mLTISAB液，用水稀釋至刻度，搖勻。按標準溶液的測定步驟，將電極重新清洗到最大空白電位值后，測定其試液的電位值。六、數(shù)據(jù)及處理1實驗數(shù)據(jù)pF值1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 試液E/mV2. 以電位值為縱坐標，pF值為橫坐標，繪制E -pF標準曲線。3在標準曲線上找出與Ex值相應的pF值，求得原始試液中氟離子的含量，以g·L-1表示?；?qū)?shù)據(jù)輸入微機，以Excel一元線性回歸方程求出F-離子含量。思 考 題1.本實驗測定的是F-離子的活度，還是濃度?為什么?2.測定F-離子時，加入的TISAB由那些成分組成？各

15、起什么作用?3.測定F-離子時，為什么要控制酸度，pH值過高或過低有何影響74.測定標準溶液系列時，為什么按從稀到濃的順序進行? 5.為什么要反復清洗空白電位值？實驗三 用氯離子選擇姓電極測定微量氯離子 標準加入法和Gran作圖法一、目的要求1.學習標準加入法的基本原理和測定技術(shù)，2.學習Gran作圖法的基本原理和數(shù)據(jù)處理方法。二、基本屬理氯離子選擇性電極是由AgCl和Ag2S的粉末混合物壓制成的敏感薄膜，固定在電極管的一端，用焊錫或?qū)щ娔z封接于敏感膜內(nèi)側(cè)的銀箔上，裝配成無內(nèi)參比溶液的全固態(tài)型電極。 當將氯離子選擇性電極浸入含C1-離子溶液中，它可將溶液中的氯離子活度Cl-轉(zhuǎn)換成相應的膜電位m

16、：測定Cl-離子時，不能使用通常的飽和甘汞電極作參比電極，因為電極內(nèi)的Cl-離子將通過陶瓷芯或玻璃砂芯等多孔物質(zhì)向試濃中擴散，而干擾分析測定，為避免這一影響，應在飽和甘汞電極上連接可卸的非KC1鹽橋套管，內(nèi)盛適當?shù)囊航右后w(本實驗采用KNO3溶液)，即構(gòu)成雙鹽橋飽和甘汞電極，作為參比電極。 以氯離子選擇性電極、雙鹽橋飽和甘汞電極和試液組成工作電池：其電動勢 即在一定條件下，工作電池的電動勢E與溶液中Cl-離子活度的對數(shù)值成線性關(guān)系。K與溫度、參比電極電位以及膜的特性等有關(guān)，在實驗中K為一常數(shù)。 分析工作中常需測定離子的濃度，根據(jù)，在實驗中加入離子強度調(diào)節(jié)緩沖液(ISAB)，使溶液的離子強度保持

17、恒定，從而使活度系數(shù)為一常數(shù)，則工作電池電動勢E可寫作：即與的對數(shù)值成線性關(guān)系。 氯離子選擇電極宜在pH=27的酸度范圍內(nèi)使用，濃度在l10-4mol/L范圍內(nèi)，電極呈線性電位響應。根據(jù)上述關(guān)系式，通過標準曲線法，測定微量C1-離子含量，操作簡便，數(shù)據(jù)處理也很簡單，是較常用的一種定量方法。但是標準曲線法的適用范圍有其局限性，在分析測定較復雜體系(實際試樣)而配制標準溶液系列時，應考慮到試樣基體和其它共存組分及其含量所引起的離子強度變化等情況，以便標準溶液與實際試液的成分盡量保持一致，顯然，這種情況下使用標準曲線法實驗操作將變得復雜，有時甚至不可能，而采用標準加入法和Gran作圖法則是克服這一困

18、難的有效途徑。標準加入法是先測量電極在未知試液中的電位值E1，然后加入小體積欲測組分的標準溶液，要求加入的標準溶液濃度約為試樣中欲測組分的100倍，所以加入的體積Vs可以很小，一般約為試液體積Vx的1，混合均勻后再測量電極在混合液中的電位E2，根據(jù)兩次測量值的增量E，按下式計算欲測組分的濃度。式中，Gran作圖法與上述標準加入法相類似只是多次加入欲測組分的標推溶液，測量電位值E，并計算每次加入標準溶液后的值，然后以其為縱座標，以Vs為橫座標作圖，延長各實驗點的聯(lián)線，得出與橫座標軸的交點Vs。由下式計算預測組分的濃度： Gran作圖法中的計算較繁，若采用特制的半反對數(shù)座標紙，可將實驗數(shù)據(jù)直接標在

19、圖紙上，不需要計算，即可求得Vs值。 Gran圖所示的座標紙是以取100mL試液進行測定和假設電極響應的斜率s為58mV(對一價離子)為根據(jù)而設計的，橫座標每一大格表示加入1ml標準溶液，縱座標每一大格表示電位變化值(E)為5mV。當電極響應斜率s不是58mV時，可以用圖左方的E校正圖，將測得的與實際的s值聯(lián)線，并且延長與的座標相交，然后以交點的數(shù)值作圖。為了校正由于標準溶液的加入而引起的稀釋效應，縱軸上同一位置的分度值間距從左向右逐漸增大（即向上傾斜）。在Gran圖的實際應用中，可以按100mL的0.5倍，1.5倍，2.0倍適當擴大或縮小，本實驗采用0.5倍進行測定。 由于Gran作圖法是通

20、過多次測量電位值進行求其欲測組分濃度的，提高了測定準確度，尤其是對于含量較低的試樣，加入標準溶液后，欲測組分濃度增加，于是在較高濃度進行電位測量，電極易于達到平衡，測得的電位較穩(wěn)定，因而實驗的重現(xiàn)性也較好。標準加入法和Gran作圖法都是在有其它組分共存情況下進行測量的，因此實際上減免了共存組分的影響，所以這兩種方法都適合于成分不明或組成復雜試樣的測定。 氯離子選擇性電極使用方便，是應用較廣的一種離子選擇性電極，在化學工業(yè)、食品工業(yè)以及環(huán)境科學等許多領(lǐng)域都有實際應用。三、儀器 1pHS-3E型酸度計，601B型酸度計 2氯離子選擇性電極 3雙液接飽和甘汞電極 4電磁攪拌器 5滴定管 50mL 6

21、吸量管 5mL，0.5 mL四、試劑 1離子強度調(diào)節(jié)緩沖液(ISAB) 稱取42.5g NaNO3（M=84.9947）于燒杯中，加水溶解后，加濃HNO3調(diào)節(jié)至pH=34，以pH試紙試驗確定，稀釋至1000mL，配成0.5mo1L-1 NaNO3溶液。也可以配成0.1 molL-1 KNO3（M=101.107）溶液(稱量10 g) 來使用。 20.05molL-1NaCl標準溶液 取優(yōu)級純NaCl于高溫爐中在500-600灼燒半小時，放置于干燥器中冷卻，準確稱取NaCl（M=58.443）2.9222g于小燒杯中，用水溶解后，轉(zhuǎn)移至1000mL容量瓶中配成水溶液。 3待測試液 自來水五、實驗

22、步驟 1按pHS-3E型和601B型酸度計操作步驟所述，調(diào)試儀器，按下mV按鍵。 摘去飽和甘汞電極的橡皮帽，并檢查內(nèi)電極是否浸入飽和KCl溶液中，如未浸入，應補充飽和KCl溶液。安裝電極，并用濾紙吸去電極上的水滴。2空白溶液的測定 由滴定管準確放出去離子水45.00mL，置于100mL燒杯中，加入ISAB液5.00mL（總體積為50 mL），插入氯離子選擇性電極和飽和甘汞電極，放入攪拌子，開動攪拌器，調(diào)節(jié)至適當?shù)臄嚢杷俣?，待電位穩(wěn)定后，讀取電位值。用刻度吸管向燒杯中加入0.05mol.L-1NaCl標推溶液0.5mL，待電位穩(wěn)定后，讀取電位位。然后每加0.5mL標準溶液，測量一次電位值，連續(xù)測

23、量56次。3. 待測溶液的測定 由滴定管準確放出水樣45.00mL，以下按步驟2操作，連續(xù)測量56次。 六、數(shù)據(jù)及處理 1. 將測量數(shù)據(jù)填入下表Vx_mL,Cs_mol.L-1標準溶液加入量Vs/mL0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0去離子水電位E/mV水樣電位E/mV 2. 將實驗數(shù)據(jù)直接標在圖紙上，直接從圖上查出Vs值并計算結(jié)果。 3. 利用標準溶液加入量為0和0.5的數(shù)據(jù)，采用標準加入法公式計算，并和Gran圖法計算結(jié)果進行比較，結(jié)果都換算成g/mL表示。思 考 題1.本實驗為什么要使用干燥的燒杯？3.試比較標準曲線法，標準加入法和Gran作圖法的優(yōu)缺點。4.本實驗選擇甘

24、汞電極作為參比電極對測定結(jié)果有何影響？應該采用什么樣的參比電極較合適？為什么？注意事項:如果被測溶液中C1-離子的含量偏低，將會使曲線的下限發(fā)生彎曲，此時應采用加入標準溶液較多的上限數(shù)值連線。實驗四 電位滴定法測定水中氯離子的含量 一、目的要求 1.鞏固電位滴定法的理論知識。 2.了解沉淀滴定過程中溶液電位變化與離子濃度變化的關(guān)系。 3.了解電位滴定法測定廢水中氯離子的原理和方法。 4.學會用電位滴定法測定廢水中氯化物的含量。 二、測定原理 用電位滴定法測定水中C1-時，用雙液接甘汞電極作參比電極(最好用玻璃電極作參比電極，因為在滴定過程中溶液的pH值基本上保持不變，更沒有干擾離子的存在)，銀

25、電極作指示電極，用AgNO3溶液滴定。在滴定過程中用ZD-2型自動電位滴定計測量兩個電極間電動勢的變化，當C1-含量高時用EV曲線法，含量低時用一次微分曲線法確定滴定終點。當C1-、Br-、I-共存時，可以利用它們的溶度積不同連續(xù)滴定，形成三個突躍（KspAgCl=1.8×10-10、KspAgBr=5.2×10-13、 KspAgI=8.3×10-17）。 在測定C1-時，水中含少量的I-、Br-、高鐵氰化物，會使結(jié)果偏高。Fe3+的含量若超過C1-的含量，也有影響。 Cr3+、Fe3+、PO43-沒有干擾。 嚴重污染的水樣， 般需要預處理，如污染較小，加入HN

26、O3就可破壞一些污染物。 三、試劑與儀器 10.01mo1/LAgNO3標準溶液 溶解1.6991gAgNO3于蒸餾水中，并稀釋到1000mL。必要時可以用NaCl標準溶液標定AgNO3。26mo1/L HN03 KNO3或 Ba（NO3）2固體 3ZD-2型自動電位滴定計。4銀電極、甘汞電極（代）。6. 攪拌磁子 20 mL移液管 100 mL燒杯 四、操作步驟 移取20.00mL水樣于100mL的燒杯內(nèi)。滴加3滴濃HNO3酸化，然后加入約2克的硝酸鉀作為離子強度調(diào)節(jié)劑，必要時可加水稀釋。把攪拌棒和電極都浸入水樣內(nèi)，開始攪拌，待硝酸鉀溶解完后，按照儀器使用方法作必要調(diào)整，把選擇開關(guān)調(diào)到適當位

27、置以測量兩個電極間的電動勢。先預作一遍，找出滴定突躍的大致范圍，然后另取一份樣品進行細作，并記錄每加入一定體積后所對應的電位值。繪出E-V滴定曲線,找出終點電位值和對應的終點體積計算含量。并對儀器設置終點電位值進行第三次自動滴定。 五、結(jié)果計算 最終換算成mg/L表示。 思 考 題 1.玻璃電極是H+濃度的指示電極，為什么可以在這里用作參比電極?2.試液滴定前為什么要用HNO3酸化?實驗五 鄰二氮菲分光光廢法測定微量鐵的條件試驗 一、目的要求 1.通過本實驗學習確定實驗條件的方法。 2.學習721型和722型分光光度計的使用方法。 二、基本原理 在可見光分光光度測定中，通常是將被測物質(zhì)與顯色劑

28、反應，使之生成有色物質(zhì)，然后測其吸光度，進而求得被測物質(zhì)含量。因此，顯色反應的完全程度和吸光度的物理測量條件都影響到測定結(jié)果的準確性。 顯色反應的完全程度取決于介質(zhì)的酸度、顯色劑的用量、反應的溫度和時間等因素。在建立分析方法時，需要通過實驗確定最佳反應條件。為此，可改變其中一個因素(例如介質(zhì)的pH值)，暫時固定其它因素，顯色后測定相應溶液的吸光度，通過吸光度pH曲線確定顯色反應的適宜酸度范圍。其它幾個影響因素的適宜值，也可按這一方式分別確定。本實驗以鄰二氮菲為顯色劑，找出測定微量鐵的適宜顯色條件，反應式如下：橙紅色 三、儀器 1722型和72l型分光光度計(上海分析儀器廠) 2容量瓶 50mL

29、 3吸量管 1mL，2mL，5mL，10mL 四、試劑1鐵鹽標準溶液 10g/mL（配制方法見實驗教材）20.15鄰二氮菲(又稱鄰菲啰琳)水溶液 310鹽酸羥胺水溶液41mol/L NaAc溶液(pH=46) 50.2mol/L NaOH溶液 61mol/L HCl溶液 7廣泛pH試紙和不同范圍的精密pH試紙五、實驗步驟1顯色反應時間的影響及有色溶液的穩(wěn)定性 取2只50mL容量瓶，分別加入0，5.00mL鐵標液，分別加入10鹽酸羥胺1mL，搖勻，稍停，再加入NaAc溶液5mL，鄰二氮菲溶液2mL，記下稀釋至刻度后的時刻(0min)，立即以不含F(xiàn)e2+離子，但其余試劑用量完全相同的試劑空白作參比

30、，在波長510nm處測定溶液吸光度。然后依次測量放置0、1、3、5、10、30、60、90、120和150min時溶液的吸光度，每次都取原容量瓶中的溶液測定。測量結(jié)果填入下表。放置時間/min013510306090120150吸光度A 2酸度影響于7只50mL容量瓶中，然后按下表分別配制溶液再分別用蒸餾水稀釋到刻度，搖勻，放置10min，用1cm比色皿 并以蒸餾水作參比，在波長510nm處測定各溶液的吸光度。并先用廣泛pH試紙粗略測定所配制各溶液的pH值，再用精密pH試紙準確測定各溶液的pH值。容量瓶編號No1234567鐵標準溶液10g/mL5.005.005.005.005.005.00

31、5.0010鹽酸羥胺11111111mol/L HCl1.01.01.01.01.01.01.00.2mol/L NaOH04.06.08.012.016.020.00.15鄰二氮菲2222222pHA 3顯色劑用量的影響同理，按下表配制不同顯色劑用量的溶液，用蒸餾水分別稀釋至刻度，搖勻，放置10min，以蒸餾水為參比溶液，在波長510nm處測量各溶液的吸光度。容量瓶編號No12345678鐵標準溶液5.005.005.005.005.005.005.005.0010鹽酸羥胺111111111mol/L NaAc555555550.15鄰二氮菲00.10.51.01.52.03.04.0A六、

32、數(shù)據(jù)及處理 1根據(jù)上列三組數(shù)據(jù)分別繪制： (1)ApH曲線(吸光度為縱坐標)； (2)AVR用量曲線(吸光度為縱坐標)； (3)At曲線(吸光度為縱坐標)。 2從上列三條曲線上確定顯色反應適宜的pH值范圍、顯色劑用量范圍和適宜的顯色時間范圍。思 考 題 1根據(jù)什么原則從吸光度pH曲線確定顯色的適宜pH值范圍？如果選擇不當，其后果怎樣？2. 在從吸光度反應時間曲線選定適宜的顯色時間范圍時，主要應考慮什么問題？如果時間選擇過短或過長對測定有何影響?3. 顯色劑用量的選擇原則是什么？實驗六 鄰二氮菲分光光度法測定微量鐵（選作）一、試驗目的 1.學習722型和721型分光光度計的使用方法， 2.學習繪

33、制吸收光譜曲線的方法。 3.掌握利用標準曲線進行微量成分分光光度測定的基本方法和有關(guān)計算。 二、基本原理 鄰二氮菲 (簡寫作Phen)，在pH值為29的溶液中，F(xiàn)e2+離子與鄰二氮菲發(fā)生下列顯色反應： Fe2+十3Phen = Fe(Phen)32+生成的橙紅色絡合物非常穩(wěn)定，1gK穩(wěn)=21.3(20)，其溶液在510nm處有最大吸收峰，摩爾吸光系數(shù)K5101.1×104Lcm-1mol-1，利用上述反應可以測定微量鐵。 顯色反應的適宜pH值范圍很寬(29)，酸度過高(pH2)反應進行較慢；若酸度過低，F(xiàn)e2+離子將水解，通常在pH值約為5的NaAc緩沖介質(zhì)中測定。鄰二氮菲與F2+離

34、子反應的選擇性很高，相當于含鐵量5倍的Co2+、Cu2+離子，20倍量的Cr3+，Mn2+，PO43-，V()離子，甚至40倍量的A13+，Ca2+，Mg2+，Si032-，Sn2+和Zn2+離子都不干擾測定。本實驗以鹽酸羥胺為還原劑，也可使用抗壞血酸將Fe3+還原為Fe2+。4Fe3+ +2NH2OH 4Fe2+ + 4H+ +H2O 利用分光光度法進行定量測定時，一般是選擇與被測物質(zhì) (或經(jīng)顯色反應后產(chǎn)生的新物質(zhì))最大吸收峰相應單色光的波長為測量吸光度的波長。顯然，該波長下的摩爾吸光系數(shù)最大，測定的靈敏度也最高。為了找出物質(zhì)的最大吸收蜂所在的波長，需測繪有關(guān)物質(zhì)在不同波長單色光照射下的吸光

35、度曲線，即吸收曲線(或稱吸收光譜)。 通常采用標準曲線法進行定量測定，即先配制一系列不同濃度的標準溶液，在選定的反應條件下使被測物質(zhì)顯色，測得相應的吸光度，以濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標繪制標準曲線(或稱工作曲線)。另取試液經(jīng)適當處理后，在與上述相同的條件下顯色，由測得的吸光度從標準曲線上求得被測物質(zhì)的含量。 由于鄰二氮菲與Fe2+離子的反應選擇性高，顯色反應所生成的有色絡合物的穩(wěn)定性好，重現(xiàn)性也好，因此在我國的國家標準 (GB)中，測定鋼鐵、錫、鉛焊料、鉛錠等冶金產(chǎn)品和工業(yè)硫酸、工業(yè)碳酸鈉、氧化鋁等化工產(chǎn)品中的鐵含量，都采用鄰二氮菲顯色的分光光度法。 三、儀器 同實驗五 四、試劑 1鐵標準溶

36、液10g/mL 20.15鄰二氮菲水溶液 310鹽酸羧胺水溶液41mol/L NaAc溶液五、實驗步驟 1測量Fe2+-Phen吸收曲線 用吸量管吸取10g/mL的鐵標準液5.00mL于一只50mL容量瓶中，另一只不加鐵標準液，然后分別加入1mL鹽酸羥胺溶液，搖勻，再加入5mL NaAc緩沖溶液和2mL鄰二氮菲溶液，用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻放置10min，以1cm比色皿，試劑空白溶液(即上述不加標準鐵的溶液)為參比溶液，在分光光度計上，在450550nm波長區(qū)間測定溶液的吸光度隨波長的變化。在510nm附近須每隔2nm測量一次。 2繪制標準曲線 用吸量管分別吸取10g/mL的鐵標準溶液0，2.

37、0，4.0，6.0，8.0，10.0mL于6只50mL容量瓶中，依次各加入1mL鹽酸羥胺、5mL NaAc緩沖溶液、2mL鄰二氮菲溶液，用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻。放置10min，用1cm比色皿，以不加鐵的試劑空白溶液為參比溶液，在實驗步驟1所得到的最大吸收波長下，分別測量各溶液的吸光度。 3試樣中微量鐵的測定 準確稱取試樣0.40.5g(如鐵含量較高，則適當減少稱樣量)于小燒杯中，加少量蒸餾水潤濕，蓋上表面皿，小心滴加3mol/L HCl溶液至試樣溶解，轉(zhuǎn)移試樣至50mL容量瓶中，用少量蒸餾水淋洗燒杯，一并轉(zhuǎn)移至容量瓶中。然后依次加入1mL鹽酸羥胺、5mL NaAc緩沖溶液、2mL鄰二氮菲溶液

38、，以蒸餾水稀釋至刻度，搖勻，放置10min以試劑空白溶液作參比溶波，用1cm比色皿，在實驗步驟1所得到的最大吸收波長下，測量吸光度。 六、數(shù)據(jù)及處理 1將測量結(jié)果填入下表(1)吸收曲線波長/nm450 460 470 480 490 500 502 504 506 508 510 512 514 516 518 520 530 540 550吸光度A(2)標準曲線V鐵標 /mL0.002.004.006.008.0010.00V 鐵樣m 鐵/mg吸光度A(3)試樣編號，試樣的稱量記錄， 2繪圖及計算 (1)以波長為橫坐標，吸光度為縱坐標，繪制Fe-Phen吸收曲線，并求出最大吸收峰的波長max

39、。一般選用max作為分光光度法的測量波長。 (2)以顯色后的50mL溶液中的含鐵量為橫坐標，吸光度為縱坐標，繪制測定鐵的標準曲線。 (3)根據(jù)試樣的吸光度，計算試樣中鐵的百分含量。思 考 題 1鄰二氮菲分光光度法測鐵的原理是什么?用該法測出的鐵含量是否為試祥中亞鐵的含量？ 2吸收曲線與標準曲線各有何實用意義？3測繪Pe2+-phen吸收曲線時，在510nm附近，測量間隔為什么要密一些？ 3本實驗所用的參比溶液為什么選用試劑空白，而不用蒸餾水？4試擬出以鄰二氮菲分光光度法分別測定試樣中微量Fe2+、Fe3+離子含量的分析方法。附： 721型分光光度計簡介 721型分光光度計是72型分光光度計的改

40、進型，將穩(wěn)壓電源裝置、光源燈、單色器、比色皿架、光電管暗盒(電子放大器)和微安表等部件全部裝成一體，裝置緊湊，操作簡便。 儀器工作波長范圍是360800nm，是用于近紫外和可見光區(qū)的分光光度計。 721型分光光度計，儀器用鎢絲白熾燈做光源，棱鏡作色散元件采用自準式光路，以GD-7型光電管為光電轉(zhuǎn)換元件，微弱的光電流信號通過微電流放大器放大后，由微安表顯示出來。 1.721型分光光度計操作步驟 (1)接通電源前，將各旋鈕調(diào)節(jié)至起始位置，微安表的指針應在“0”位，否則旋轉(zhuǎn)校正螺絲加以調(diào)節(jié)。 (2)接通電源，打開比色皿暗箱蓋，選擇適當?shù)臏y量波長和相應的靈敏度檔，調(diào)節(jié)透光率“0”電位旋鈕，使微安表指“

41、0”。 放大器的靈敏度共有5檔，“1”檔最低，以后逐漸增大，在能使參比溶液調(diào)到100的情況下，應盡量使用靈敏度較低的檔，以提高儀器的穩(wěn)定性。在改變靈敏度檔后，應重新校正“0”和“100”。 (3)將參比溶液和待測溶液分別倒入比色皿中，合上比色皿暗箱蓋，此時選定的單色光透過參比溶液照射到光電管上，旋轉(zhuǎn)“100”電位器，使微安表指針在滿刻度附近，并預熱儀器20min，然后反復校正“0”和“100”。(4)將比色皿拉桿拉出一格，使待測溶液進入光路，微安表的讀數(shù)即為該溶液的吸光度(或透光率)，讀取讀數(shù)后，立即打開比色皿暗箱蓋。 (5)重復操作，校核讀數(shù)，再依次測量其它溶液的吸光度。 (6)測量完畢，取

42、出比色皿，洗凈擦干，將各旋鈕回復到起始位置，開關(guān)置于“關(guān)”處，撥下電源插頭，罩好儀器罩。 2721型分光光度計的維護注意事項 (1)如實驗室電源電壓波動較大，為確保儀器工作狀態(tài)穩(wěn)定，最好外加穩(wěn)壓電源，同時儀器保持接地良好。 (2)應經(jīng)常檢查干燥簡內(nèi)的干燥刑是否已變色失效，如果失效應及時烘干處理或換裝新的干燥劑。 儀器長時間不用時，在儀器罩內(nèi)也應放置數(shù)袋防潮的硅膠。 (3)儀器工作一段或經(jīng)搬動后，要檢查波長的準確性，以保證測定的可靠性。3. 比色皿(吸收池)使用注意事項 (1)比色皿要配對使用，因為相同規(guī)格的比色皿仍有或多或少的差異，致使光通過比色溶液時，吸收情況將有所不同。 (2)注意保護比色

43、皿的透光面，拿取時，手指應捏住其毛玻璃的兩面，以免沾污或磨損透光面。 (3)在已配對的比色皿上，于毛玻璃面上作好記號，使其中一只專置參比溶液，另一只專置試液。同時還應注意比色皿放入比色皿槽架時應有固定朝向。 (4)如果試液是易揮發(fā)的有機溶劑，則應加蓋后，放入比色皿架上。 (5)倒入溶液前，應先用該溶液淋洗內(nèi)壁三次，倒入量不宜過多，以比色皿高度的45為宜。 (6)每次使用完畢后，應用蒸餾水仔細淋洗，并以吸水性好的軟紙吸干外壁水珠，放回比色皿盒內(nèi)。 (7)不能用強堿或強氧化劑浸洗比色皿，而應用稀鹽酸或有機溶劑，再用水洗滌，最后用蒸餾水淋洗三次。722光柵分光光度計的使用方法722型光柵分光光度計能

44、在近紫外，可見光譜區(qū)域內(nèi)對樣品物質(zhì)作定性和定量的分析。其色散元件為衍射光柵，波長精度比721好，且數(shù)字顯示讀數(shù)。操作方法及注意事項： （1）將靈敏度旋鈕調(diào)整“1”檔（放大倍率最小）。 （2）開啟電源，指示燈亮，儀器預熱20分鐘，選擇開關(guān)置于“T” （3）打開試樣室蓋（光門自動關(guān)閉），調(diào)節(jié)“0%T”旋鈕，使數(shù)字顯示為“00.0”。 （4）將裝有溶液的比色皿放置比色架中。 （5）旋動儀器波長手輪，把測試所需的波長調(diào)節(jié)至刻度線處。 (6) 蓋上樣品室蓋，將參比溶液比色皿置于光路，調(diào)節(jié)透過率“100%T”旋鈕，使數(shù)字顯示為“100.0T”（如果顯示不到100%T，則可適當增加靈敏度的檔數(shù)，同時應重復“

45、3”，調(diào)整儀器的“00.0”）(7）將被測溶液置于光路中，數(shù)字表上直接讀出被測溶液的透過率（T）值。 （8）吸光度A的測量，參照“3”“6”調(diào)整儀器的“00.0”和“100.0”，將選擇開關(guān)置于A旋動吸光度調(diào)零旋鈕，使得數(shù)字顯示為.000，然后移入被測溶液，顯示值即為試樣的吸光度A值。 （9）濃度C的測量，選擇開關(guān)由A旋至C，將已標定濃度的溶液移入光路，調(diào)節(jié)濃度按鈕，使得數(shù)字顯示為標定值，將被測溶液移入光路，即可讀出相應的濃度值。 （10）儀器在使用時，應常參照本操作方法中“3”“6”進行調(diào)“00.0”和“100.0”的工作。 （11）每臺儀器所配套的比色皿不能與其它儀器上的比色皿單個調(diào)換。

46、（12）本儀器數(shù)字顯示后背部，帶有外接插座，可輸出模擬信號，插座1腳為正，2腳為負接地線。 （13）如果大幅度改變測試波長時，需等數(shù)分鐘后才能正常工作。（因波長由長波向短波或短波向長波移動時，光能量變化急劇，光電管受光后響應較慢，需一段光響應平衡時間。實驗六 利用紫外吸收光譜檢查物質(zhì)的純度 一、目的要求 1.學習利用紫外吸收光譜檢查物質(zhì)純度的原理和方法， 2.熟練紫外-可見分光光度計的操作。 二、基本原理由于物質(zhì)的紫外吸收光譜是物質(zhì)分子中生色團和助色團的貢獻，也是物質(zhì)整個分子的特征表現(xiàn)。例如具有電子的共扼雙鍵化合物、芳香烴化合物等，在紫外光譜區(qū)都有強烈吸收，其摩爾吸光系數(shù)可達104105數(shù)量級

47、，這與飽和烴化合物有明顯的不同。利用這一特性，可以很方便地檢查純飽和烴化合物中是否含有共軛雙鍵、芳香烴等化合物雜質(zhì)。如果乙醇中含有微量苯，會在波長230270nm處出現(xiàn)苯吸收帶，而純乙醇在該波長范圍內(nèi)不出現(xiàn)苯的吸收帶。因此可利用物質(zhì)的紫外吸收光譜的不同，檢查物質(zhì)的純度。紫外吸收光譜可以定量分析、推斷有機化合物的分子結(jié)構(gòu)和檢查物質(zhì)純度。三、儀器 752、752C、53Wb、UV-2000型紫外可見分光光度計 四、試劑1苯、無水乙醇 分析純2苯的正庚烷溶液和苯的乙醇溶液 取二只50mL容量瓶各注入10L苯，然后分別用正庚烷和乙醇稀釋至刻度，搖勻。 五、實驗條件1.波長范圍 220280nm2.石英

48、比色皿 1cm 六、實驗步驟 1根據(jù)實驗條件，將各儀器按操作步驟進行調(diào)節(jié)，若儀器狀態(tài)正常，即可測定各實驗的紫外吸收光譜，如果測得紫外吸收光譜的吸收峰為平頭蜂或太小，可適當改變試液濃度。 2使用分光光度計測定時，因儀器無自動波長掃描及記錄裝置；因此應先測定各試液在不同波長下的吸光度，然后繪制吸光度對波長的曲線，即得紫外吸收光譜。測定時要求先間隔10nm測量一次吸光度，在峰值吸收附近。間隔逐步改為5nm、2nm、lnm、0.5nm等，以便較準確測繪紫外吸收光譜。 七、數(shù)據(jù)及處理 1記錄實驗條件 2通過紫外吸收光譜的對比，說明檢查純度的可行性。思 考 題1.如何利用紫外吸收光譜進行物質(zhì)的純度檢查？2

49、.在紫外光譜區(qū)飽和烷烴為什么沒有吸收蜂？3.為什么紫外吸收光譜可用于物質(zhì)的純度檢查？附： 典型紫外-可見光分光光度計簡介 紫外-可見光分光光度計有很多型號，分單光束和雙光束兩大類型，目前應用都很普遍。其主要部件兩者大致相同，多以氫燈和鎢燈分別作紫外光和可見光的光源，以棱鏡或光柵作色散元件，通過狹縫分出測定波長的單色光，由切換鏡把一定強度的紫外光或可見光引入光路，經(jīng)吸收池吸收后，透過的光被光電管檢測，轉(zhuǎn)變成電信號，有些儀器采用記錄儀記錄溶液的吸光度或透光率，同時用數(shù)字顯示，或者直接從刻有吸光度或透光率的轉(zhuǎn)盤上讀取。主要部件 1光源 常用的有鎢燈和氫燈或氘燈，提供連續(xù)光譜的波長范圍分別為76040

50、0nm和400200nm， 其中H656.28nm和H 486.13nm譜線常用作校正光柵或棱鏡位置，以提高分光光度計波長讀數(shù)的準確性。另外，為了獲得穩(wěn)定的具有一定強度的光源，儀器上還配有穩(wěn)壓電源和穩(wěn)流電源設備。通常光源在使用前需預熱15mim。 2單色器 單色器是分光光度計重要部件之一，主要由色散元件(光柵或棱鏡)、狹縫、準直鏡等組成，其作用是輸出測定所需的某一波長的單色光。目前許多分光光度計采用光柵作色散元件，與棱鏡相比。光柵無論在長波長方向或短波長方向都具有相同的倒線色散率，因此在固定狹續(xù)寬度后，所獲得的單色光都具有同樣寬的譜帶，并且受溫度影響較小，使波長具有較高的精確度，而棱鏡則不相同

51、，在短波長方向倒線色散率小，而長波長方向大，因而在固定狹縫寬度后，所獲的不同波長的單色光的譜帶寬度不同。 狹縫是分光光度計上十分精密的部件，它由邊緣銳利的兩片金屬薄片構(gòu)成。狹縫寬度可分為固定狹縫和可調(diào)狹縫，一般由測微機構(gòu)測量縫寬數(shù)值，狹縫寬度直接影響單色光的純度。由單色器得到單色光，通常用光譜通帶來表示儀器的性能，通帶愈窄，單色光愈純。 3吸收池 吸收池規(guī)格(指光程)有0.5，1.0，2.0，3.0，4.0，10.0cm等，其材料有石英和玻璃兩種。玻璃吸收池僅適用于可見光和近紅外光區(qū)，而石英吸收池不僅適用于上述光區(qū)，還適用于紫外光區(qū)。吸收池應配對使用，其透光率相差應小于0.5。測量吸光度時，應

52、把吸收池豎立于吸收池架內(nèi)并用夾件固定位置，以免發(fā)生位移，保證兩個吸收池透光面平行一致，透光率也一致。吸收池不可用火烘烤干燥，以免破裂。若試樣使用易揮發(fā)的溶劑配制，測量時為了避免因溶劑揮發(fā)而改變試液濃度，應加蓋。 4光度檢測器 光度檢測器是根據(jù)光電效應，把光信號轉(zhuǎn)換為電信號的光電元件，種類有硒光電池、光電管、光電倍增管等。硒光電池對可見光(38076 0nm)最為敏感。產(chǎn)生的光電流較大，可直接用靈敏檢流計測量，但使用時要注意防潮和防止腐蝕性氣體的侵蝕，否則將導致靈敏度嚴重下降，影響使用壽命。硒光電池在長時間光照后，會發(fā)生“疲勞現(xiàn)象”，這時應把它置于暗處使之復原。光電管有藍敏光管(用于200一650nm波段的銻銫光電管)和紅敏光電管(用于6251000nm波段的氧化銫光電管)。它是一只二極真空管，陰極表面涂有光敏材料，加工成半筒形，受光照后便發(fā)射出電子，陽極為鎳棒，收集陰極射出的電子。光電管適宜的工作電源為電壓在90V左右的直流電，若工作電壓過高，會導致暗電流增大。實驗七 原子吸收分光光度法測定自來水中鈣、鎂的含量 標準曲線法一、目的要求1.學習原子吸收分光光度法的基本原理；2.了解原子吸收分光光度計的基本結(jié)