研究生仪器分析实验指导书-2015(1)

实验一紫外光谱分析实验 一、实验目的要求 通过实验了解有机物吸收带精细结构及其在不同溶剂中精细结构的变化；利用紫外光谱法纯度检验；测量样品的浓度。 要求同学掌握紫外光谱仪的仪器基本构造及分析原理；利用所学过的紫外光谱知识，解释有机物在不同形态下的吸收带精细结构变化；样品纯度的检验，及可能含有的杂质是什么；设计出合理的方法测出样品的浓度。 二、实验原理 紫外吸收光谱法是有机分析中一种常用的方法，具有仪器设备简单、操作方便、灵敏度高的特点，已广泛应用于有机化合物的定性、定量和结构鉴定。 由于紫外吸收光谱的吸收峰通常很宽，峰的数目也很少，因此在结构分析方面不具有十分专一性。通常是根据最大吸收峰的位置及强度判断其共轭体系的类型及在结构相似的情况下，区分共轭方式不同的异构体。 1.化合物中微量杂质检查 利用紫外光谱法可以方便地检查出某些化合物中的微量杂质。例如，在环己烷中含有微量杂质苯，由于苯有一B吸收带，吸收波长在220~270nm范围，而环己烷在此处无明显吸收峰。因此，根据在220~270 nm处有苯的粗细结构吸收带，即可判断环己烷中是否有微量杂质苯存在。 2.未知样品的鉴定 用紫外光谱法鉴定未知样品时，若有标准样品，则把试样和标准样品用相同的溶剂，配制成相同浓度的溶液，分别测量吸收光谱，如果两者为同一化合物，则吸收光谱应完全一致。若无标准样品，可与文献上的标准谱图进行比较。 在实际测定中，我们还常常利用紫外吸收峰的波长和强度进行定性分析。例如，烟碱(尼古丁)在0.1N硫酸中最大吸收峰波长λmax为260纳米，百分吸光系数=343。如果某化合物在相同条下测得的λmax和与烟碱的数据一致，则该化合物结构与烟碱结构就基本相同。 3.定量分析 应用紫外光谱法进行定量分析的方法很多，如:a. 标准曲线法、b. 对照法、c. 吸光系数法、d. 混和物的定量、e. 双波长分光光度法。但最常用最简单的方法就是"标准曲线法"。根据光的吸收定率: 1 A=εbc ε-吸光系数；b-吸收池液层厚度；c-溶液浓度 如果液层厚度保持不变，即b一定，入射光波长和其他条件也保持不变，则在一定浓度范围内，所测得的吸光度与待测物质的浓度成正比。配制一系列浓度的标准溶液，在λmax 处分别测定吸光度。以标准溶液的浓度为横座标，相应的吸光度A为纵座标，绘出标准曲线。 如果测出未知浓度样品的吸光度值，就可以从标准曲线中上查出样品的浓度。 4．有机化合物分子结构的推断 1）共轭体系的确定 通过测定有机化合物的紫外光谱，可以确定分子中有无共轭体系及共轭的程度。如果一种化合物在210nm以上无吸收，可以认为不含共轭体系。在210～250nm区域有较强吸收带，则可能有两个共轭双键。例如：1，3丁二烯的λmax为217nm，εmax为21.000。如果在260～350nm区域有强吸收带，表示有三至五个共轭双键。例如：葵五烯有五个共轭双键，其λmax 为335nm，εmax为118.000。随着共轭体系的增加，最大吸收波长红移，吸收强度增大。2）互变异构体的判别 某些有机化合物在溶液中存在互变异构体，利用它们紫外吸收光谱的特点，可以进行判别。例如，乙酰乙酸乙酯存在酮式和烯醇式两种异构体。 酮式异构体孤立羰基，不存在共轭体系，在近紫外区无强的吸收，只是在吸收波长272nm （εmax=16）处有弱吸收，由n→π*跃迁引起；烯醇式异构体具有共轭体系，故在近紫外有较强的吸收，吸收峰波长在243纳为（εmax=16.000）。 3）顺反异构体的判别 当有机化合物分子空间构型不同时，其紫外吸收光谱也不一样。通常反式异构体的吸收峰波长比顺式异构体的吸收峰波长要长，吸收强度要大。利用这种判别，可以鉴别顺反异构体。例如：1，2-二苯乙烯的顺反两种异构体λmax 和εmax 不一样。 4）样品浓度与溶剂的选择 紫外光谱法所测定的样品通常是液态物质。由于吸光度和浓度之间的线性关系，即朗伯-比耳定律（A=εbc），只有在稀溶液下才成立。所以，对待测物质的浓度就要有所要求，一般用量：1cm池子，约3ml溶液，样品量0.1~100mg。另外，由于溶剂效应，即某些物质的紫外吸收光谱特性，与所采用溶剂的极性有密切的关系，溶剂的极性不同，同一化合物 的紫外吸收光谱形状、吸收峰位置不一样。在测试前，要正确选择溶剂。即吸收波长时，应注明所用溶剂，在把一种未知物的吸收光谱与已知化合物吸收光谱进行比较时，要使用相同溶剂。 溶剂除了对吸收波长有影响外，还影响吸收强度和精细结构。例如B吸收带的精细结构在非极性溶剂中较清楚，但在极性溶剂中则较弱，有时消失而出现一个宽峰。苯酚的B吸收带就是这样一个例子。苯酚的精细结构在非极性溶剂庚烷中清晰可见，而在极性溶剂乙醇中则完全消失而呈现一宽峰。因此，在溶解度允许范围内，应选择极性较小的溶剂。另外，溶剂本身有一定的吸收带，如果和溶质的吸收带有重叠，将妨碍溶质吸收带的观察。 三、仪器与试剂 1．仪器：岛津UV2550型紫外分光光度计；容量瓶25ml，移液管1ml，5ml 2．紫外分光光度计的构造原理 由光源(氘灯，根据波长而变换使用)发出的光经入口狭缝及反射镜反射至石英棱镜或光栅，色散后经过出口狭缝而得到所需波长的单色光束。然后由反射镜反射至由马达转动的调制板及扇形镜上。当调制板以一定转速旋转时，时而使光束通过，时而挡住光束，因而调制成一定频率的交变光束。之后扇形镜在旋转时，将此交变光束交替地投射到参比溶液(空白溶液)及试样溶液上，后面的光电倍增管接受通过参比溶液及为试样溶液所减弱的交变光通量，并使之转变为交流信号。此信号经适当放大并用解调器分离及整流。然后以电位器自动平衡此两直流信号的比率，并为记录器所记录而绘制吸收曲线。现代仪器在主机中装有微处理机或外接微型计算机，控制仪器操作和处理测量数据，组装有屏幕显示、打印机和绘图仪等。任何一种分光光度计，基本上都是由五部分组成。即光源、单色器、样品吸收池、检测器、记录系统。 四、实验步骤 1.开机（顺序：稳压电源、光学台、电脑）； 2.预热二十分钟后，在UVProbe2.5菜单下进入紫外－可见光谱测试程序，然后仪器进行自检； 3.自检完后，方法中选取Spectrum，设计参数； 4.放入基准物，进行基线扫描（每次打开软件都要扫描），按Start进行自动扫描； 5.基线有杂峰，一般需要反复清洗比色皿，更换优级纯试剂； 6.放入样品，按Start进行自动扫描，确定最大波长； 7.需要定量测试的，选取光度，进行参数设计； 8.放入样品，点Read ，输入标准物浓度值； 9.标准物做完后，点Unknown ，做未知浓度样品； 10.保存数据文件； 11.关机前先点断开。 五、数据处理 1.先以溶剂为基准做全波段基线扫描图 800 02 A 波长/nm 2. 以波长为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制吸收曲线（电脑自动绘制），得到最大吸收 波长为 。 3. 最大吸收波长，测定标准液A ，绘制标准曲线：（λ= nm ） 4. λ= nm 六、思考题 1. 吸收曲线与标准曲线有何区别？在实际应用中有何意义？ 2. 本实验中为什么使用石英比色皿而不能使用玻璃比色皿？ 温馨推荐 您可前往百度文库小程序 享受更优阅读体验 不去了 立即体验 实验二红外光谱分析 红外光谱是研究结构与性能关系的基本手段之一, 可用于研究有机物和部分无机化合物，具有分析速度快、试样用量少，能分析各种状态的试样等特点，主要用于定性分析和准确度不高的定量研究。 一、实验目的 1．了解红外光谱的基本原理，初步掌握红外光谱试样的制备和红外光谱仪的使用。2．初步学会红外光谱图的解析。 二、基本原理 当一定频率的红外光照射分子时，如果分子中某个基团的振动频率和它一样，光的能量通过分子偶极矩的变化传递给分子，这个基团就吸收了一定频率的红外光。分子吸收光能后由原来的振动基态能级跃迁到较高的振动能级。按量子学说，当分子从一个量子态跃迁到另一个量子态时，就要发射或吸收电磁波，两个量子状态间能量差△E与发射或吸收光的频率之间存在如下关系：△E=h?υ，记录下吸收或透射光与红外区的频率的曲线即成为红外谱图。 以双光束红外光谱仪为例。红外光谱仪的结构由光源、单色器、检测器、放大器和记录系统组成。红外光源常用的有Nernst灯或硅碳棒，与加热板里的加热丝相似，将光源加热到足够温度，就能辐射出波长范围适合红外光谱仪所需的光线。为了使光强度维持恒定，以保持稳定的基线，采用自动调节的狭缝。光束由反光镜使之沿着固定的光路照到样品池。由于空气中的二氧化碳和水是红外活性物质，必须用双光束的方法补尝消除。通过样品后的光束用单色器分光，再进入红外接收器——灵敏的热电偶，将光转变为电信号，进入记录仪器获得以波数为谱图横坐标，吸收光强度为纵坐标的的红外吸收谱图。 三、实验样品的准备 要获得好的谱图，制样是关键，要掌握好样品厚度。常用的方法有： 1．薄膜法。对透明的样品可制备成薄膜，厚度10μm～30μm。 1）对热塑性样品，可将样品加热到软化点以上或者熔融，加压成适当厚度薄膜。 2）能溶解的材料，可采用溶液制膜，具体是选用适当溶剂溶解样品、静置；将清液倒出，在通风橱中挥发浓缩；浓缩液倒在干净的玻璃板或者聚四氟乙烯制成的圆盘上，待溶剂挥发后取下薄膜。也可将浓稠的样品溶液直接涂在氯化钠晶片上，成膜后连同氯化钠晶片一起进行红外测定。 2．卤化物压片法。取l-2 mg试样粉末在玛瑙研钵中充分磨细（试样颗粒小于所用的辐射波长，则可消除或削弱粒子的散射影响。一般需粉碎至2μm，再加入400mg干燥的KBr 粉末，继续研磨几分钟，直至完全混合均匀。将混合物在红外灯下烘烤10 min左右（温度不宜太高），约取100mg混合物于压片机上进行压片，获得直径为13mm、厚为0.8mm左右的薄片。 四、谱图分析 编写实验：参考红外基团特征吸收表，对照谱图判断含有那些基团，推定可能是何种物质；再查阅标准谱图，判定推断的结果是否正确。标出化合物中阴离子对应的振动峰。 1.已知分子式为C8H15N，根据其红外谱图，推断其可能的结构。 2. 原始原料红外谱图 3. 用有机试剂改性后的谱图： 多出的峰值，表明改性剂已经进入到原始原料中，形成了有机新材料。 附录： a、化合物中不同状态水的红外吸收波数（cm-1） b、硫酸盐 孤立SO42-四面体的阴离子团有四种振动模式，即ν1为对称伸缩振动；ν3为反对称伸缩振动；ν2、ν4弯曲振动，它们的振动频率分别是983、1150、450、611 cm-1 c、碳酸盐 力常数较高未受微扰的碳酸根离子是平面三角形对称型, 简正振动模式有 对称伸缩振动1120~1045 cm-1反对称伸缩振动1510~1390 cm-1 面内弯曲振动775~680 cm-1面外弯曲振动885~820 cm-1 d、硅酸盐矿物 孤立的SiO4离子只有四个振动模式，它们是ν1对称伸缩振动；ν2双重简并振动；ν3三重简并反对称伸缩振动和ν4三重简并面内弯曲振动。这四个振动中只有ν3和ν4是红外活性的，它们分别在800-1000 cm-1和550-450 cm-1之间。 结晶二氧化硅（Si-O-Si）对称伸缩振动发生分裂为800和780cm-1，而反对称振动在1100左右，峰很强。 硅酸盐中SiO44-阴离子Si-O-Si非对称伸缩振动：孤立SiO4四面体800-1000 cm-1 链状800-1100 cm-1层状聚合900-1150 cm-1 架状950-1200 cm-1聚合SiO5八面体800-950 cm-1 e、磷酸盐 具有PO4四面体阴离子基团。它的基本振动也有四个，即对称伸缩、非对称伸缩、两个弯曲振动，只有非对称伸缩振动1080 cm-1和一个弯曲振动500 cm-1是红外活性的。在实际的化合物中由于其它阳离子的加入不仅谱带发生位移，而且会发生分裂，消除原来的简并振动。 实验三TG使用演示与分析 一、目的与要求 1.了解热重分析仪的构造。 2.掌握热重分析原理，了解定性分析处理的基本方法 二、原理： 热重法（简称TG）是在程序控温下，测量物质的质量随温度(或时间)的变化关系。检测质量的变化最常用的办法就是用热天平，测量的原理可分为变位法和零位法。 在矿物方面的应用：自然界大多数矿物如粘土类矿物、石灰石、白云石等，在加热过程中会放出气体（CO2↑、H2O↑…），造成重量损失，用热天平测出物质的失重量与相对应的温度作图，即可获得失重曲线。根据曲线斜率的变化可确定该矿物的失重温度区间及失重温度。 对常见的矿物材料来说失重曲线又称为脱水曲线，因为矿物在加热过程中造成失重的原因主要是脱水，脱去吸附水（又称自由水）和结构水（又称结晶水）。不同的矿物有不同的失重曲线。将一未知矿物的失重曲线与一套已知矿物的标准曲线相比较，可初步鉴定矿物的类型及组成。 在陶瓷方面的应用，陶瓷矿物原料的组分定性、定量；无机和有机化合物的热分解；蒸发、升华速度的测量；活化能和反应级数测定；催化剂和添加剂评定；吸水和脱水测定。 利用失重分析法还可以对在加热过程中有重量变化的动力学过程进行研究探讨。 热重分析仪工作原理： 图中可以看到保护气（protective gas）和吹扫气（purge gas），其中保护气通常使用惰性的N2，经天 平室（Weighing chamber）、支架连接区而通入炉体，可以使天平处于稳定而干燥的工作环境，防止 潮湿水气、热空气对流以及样品分解污染物对天平造成影响。仪器允许同时连接两种不同的吹扫气 类型（purge1，purge2），并根据需要在测量过程中自动切换或相互混合。常见的接法是其中一路连 接N2 作为惰性吹扫气氛，应用于常规应用；另一路连接空气，作为氧化性气氛使用。在气体控制 附件方面，可以配备传统的转子流量计、电磁阀，也可配备精度与自动化程度更高的质量流量计（MFC）。气体出口（Gas outlet）位于仪器顶部，可以将载气与气态产物排放到大气中，也可使用加热的传输管线进一步连接FTIR、QMS、GC-MS 等系统，将产物气体输送到这些仪器中进行成分检测 试样在程序控温下工作，它是把程序发生器发生的控温信号与加热炉中控温热电偶产生的信号相比较，所得偏差信号经放大器放大，再经过PID(比例、积分、微分)调节后，作用于可控硅触发线路，从而改变加热电流，使偏差信号趋于零，以达到闭环自动控制的目的，使实验的温度严格地按给定速率线性升温或降温。 天平部分检测试样质量变化，通过零位平衡原理的称重变换器，把与质量变化成正比的输出电流信号，经称重放大器放大，再由记录仪或微处理机加以记录。 热重天平辅助调节为不可缺少的部分，温度补偿器用来校温；称量校正器是用来校正天平称量准确度；电调零为自动清零装置；电减码为如需要可人为扣除试样重量时用；微分器可对试样质量变化作微分处理，得到质量变化速率曲线。 目前，国内外都生产出同时可以进行差热分析和失重分析的仪器，称为“差示热天平”，这类仪器可以精确地测出材料差热和失重，升温降温可以程序控制，并可作长时间保温。可 以对材料进行综合热分析，为确定材料的热效应研究带来极大的方便。 三、实验仪器设备 TG分析仪，型号：（自己记录），实验样品若干 四、实验数据 1.根据TG曲线，计算每一步失重量，初步判断其分解机理。 2.根据DTA曲线，得出峰面积、起始温度、终点温度等数值，判断其分解机理。 编写实验包括，内容应包括：简单叙述差热分析和热失重分析的原理，数据分析。 六、思考题： 1. 仪器装置有哪几个模块？操作步骤有哪几步？TG使用时的原理是怎样？ 2. 各操作参数，如升温速度和样品粒度等，对实验曲线形状有何影响？ 实验四差示扫描量热法（DSC）分析 一、实验目的 1. 熟悉DSC方法原理，了解仪器的功能单元 2. 利用DSC曲线对材料发生的热效应进行分析 二、实验原理 差示扫描量热法是在程序温度控制下，在加热或冷却过程中，使试样和参比物的温度差保持为零时，测量输入到试样和参比物的功率差与温度或时间的关系。根据测量方法不同，分为功率补偿差示扫描量热法和热流式差示扫描量热法。记录的曲线称为差示扫描量热（DSC）曲线，纵坐标为试样和参比物的功率差，也称为热流率，横坐标为温度或时间。 图1.典型DSC曲线 功率补偿型主要特点是试样与参比物分别具有独立的加热器和热传感器。通过调整试样的加热功率Es，使试样和参比物的温差△T=0，这样可以从补偿的功率直接计算热流率，即 (1) 式中，为所补偿的功率；为单位时间内供给试样的热量；为单位时间内供给参比 物的热量；为单位时间内试样的热焓变化，又称热流率，即DSC曲线的纵坐标（图1）。差示扫描量热法是通过测定试样与参比物吸收的功率差，反映试样的热焓变化，即DSC曲线下的面积就是试样的热效应。 三、实验仪器和材料： 差示扫描量热仪，型号：瑞士梅特勒DSC e 821 四、思考题 1. 差示扫描量热仪与差热分析仪的差别在什么地方？ 2. 实验的操作因素，如试样用量和升温速度对DSC曲线峰形的影响。 五、实验报告 编写实验包括，内容应包括： 1、简述差示扫描量热法的原理，记录操作的步骤。 2、制备条件能够影响草酸钴的分解温度。在2种不同制备条件下得到的草酸钴的TG/DSC 曲线。TG/DSC实验条件：升温速率10o/min；气氛：空气。标出热效应峰发生的温度范围，解释热效应原因。 六、参考目 1．分析化学实验，吉林大学化学系分析化学研究室编，1991 2．薛奇，高分子结构研究中的光谱方法，北京，高等教育出版社，1995。 3. 王培铭，许乾慰主编，材料研究方法，科学出版社，北京，2005年。 实验五分子荧光光度法测定苯酚的含量 一、实验目的 1、了解、掌握荧光光谱仪的结构及使用方法。 2、学习荧光光谱定量分析方法。 3、学习测绘苯酚的激发光谱和荧光光谱。 二、方法原理 当分子在紫外或可见光的照射下，吸收了辐射能后，形成激发态分子，分子外层的电子在10-8 s内返回基态，在返回基态的过程中，部分能量通过碰撞以热能形式释放，跃至第一激发态的最低振动能级，其余的能量以辐射形式释放出来。这种分子在光的照射下，分子外层电子从第一激发态的最低振动能级跃至基态时，发射出来的光称为分子荧光。它是由于光致发光而产生的，通常分子荧光具有比照射光较长的波长。分子荧光强度可用下式表示： I F = 2.3K'·K·bcI0(1) 式中K' 取决于荧光效率，K是荧光分子的摩尔吸光系数，b是液槽厚度，c是荧光物质的浓度。由此可见在一定条件下，荧光强度与物质的浓度呈线性关系。 当I0一定时I F = K·c(2) 又因荧光物质的猝灭效应，此法仅适用于痕量物质分析。苯酚在水溶液中有强荧光效应，其激发波长为272 nm，荧光发射在296 nm。在低浓度时，荧光强度与荧光物质量浓度呈正比I F = K·c。 三、仪器和试剂 1、仪器 分子荧光光谱仪（F-2700，日本日立）； 1000 mL容量瓶1只，50 mL容量瓶8只，10 mL吸量管1只，比色皿（四面透光）1只。 2、试剂 50mg·L-1苯酚贮备液：准确称取50 mg固体苯酚，在45 ℃条件下，用去离子水完全溶解后，定容至1000 mL，即得50.00 mg·L-1苯酚标准溶液。 乙醇：用于清洗比色皿。 四、实验步骤 1、系列标准溶液的配制 取8只50 mL容量瓶，分别加入50.0 mg·L-1苯酚标准溶液0，0.10，0.25，0.50，1.00，2.00，5.00，10.00mL，用去离子水稀释至刻度，摇匀。 2、绘制激发光谱和荧光发射光谱 以λem = 400nm，在220～400 nm范围扫描激发光谱；λem = 260 nm和272 nm，在350～600 nm范围扫描荧光发射光谱。 3、绘制标准曲线 将激发波长固定在350 nm（或250 nm），荧光发射波长固定在450 nm，测量系列标准溶液的荧光强度。 4、未知试样的测定 将起始浓度为100 mg·L-1苯酚降解，在反应100 min过程中，每间隔10 min取样100 L 至10 ml容量瓶中，并用去离子水稀释至刻度、摇匀。 在标准系列溶液同样条件下，测量试样溶液的荧光发射强度。 5、数据处理苯酚降解量的计算 (1). 绘制苯酚激发波长和发射波长扫描谱图，荧光强度I f对苯酚溶液浓度c的标准。 (2). 由标准曲线求算未知试样的浓度，计算苯酚溶液的降解量。 五、注意事项 苯酚溶液必须当天配制，避光保存。 六、实验结果及分析 1、苯酚激发光谱 实验条件: EM WL: 400.0 nm EX Start WL: 220.0 nm EX End WL: 380.0 nm Scan speed: 3000 nm/min Delay: 0.0 s EX Slit: 5.0 nm EM Slit: 5.0 nm PMT V oltage: 700 V Response: 0.04 s 2、苯酚发射光谱 实验条件：EX WL: 250.0 nm EM Start WL: 270.0 nm EM End WL: 480.0 nm Scan speed: 3000 nm/min Delay: 0.1 s EX Slit: 5.0 nm EM Slit: 5.0 nm PMT V oltage: 400 V Response: 0.04 s 苯酚溶液激发波长为272 nm，发射波长为296 nm。根据实验需求，采用260/290 nm为实际测量时的激发和发射波长。 3、标准工作曲线 实验条件 WL: 250.0/296.0nm Integrationtime: 1.0 s Delay: 0.1 s EX Slit: 2.5 nm EM Slit: 2.5 nm PMT Voltage: 700 V 标准曲线 4、苯酚降解率 实验条件： WL: 250.0/296.0nm Integrationtime: 1.0 s Delay: 0.1 s EX Slit: 2.5 nm EM Slit: 2.5 nm PMT Voltage: 700 V 实验六元素分析实验 一、实验目的 1、测定样品中C、H、N、S含量及分析的原理。 2、了解、掌握元素分析仪的结构及使用方法。 二、方法原理 EA3000元素分析仪以动态氧气燃烧方式，进行有机元素碳、氢、氮、硫等的定量分析。反应管内分别装有氧化剂和还原铜，在分解样品时通入一定量的氧气助燃，以氦气为载气，样品通过燃烧反应生成的混合气体为N X O Y、CO2、H2O、SO2、SO3以及过量的O2，进一步通过还原管后，过量的O2被除去，N X O Y被还原为N2，SO3被还原为SO2。所得气体通过载气氦气流经保持恒温的气相色谱分离柱（GC），通过GC柱子后，气体被分离并顺序被热导检测器检测。最后从还原管流出的气体（除氦气外只有二氧化碳、水和氮气）通入一定体积的容器中混匀后，再由载气带入装有高氯酸镁的吸收管中以除去水分。在吸收管前后各有一热导池检测器，由二者响应信号之差给出水含量。除去水分的气体再通入烧碱石棉吸收管中，由吸收管前后热导池信号之差求出二氧化碳含量。最后一组热导池测量纯氦气与含氮气的载气信号之差，求出氮的含量。 热导检测器（TCD）是利用被测组分和载气的导热系数不同而响应的浓度型检测器，其工作原理如下： 三、仪器与试剂 1、EuroEA3000元素分析仪、百万分之一电子天平； 2、元素分析仪取样工具、样品盒、锡囊； 3、元素分析标准试剂色氨酸、乙酰苯胺； 四、实验步骤 1、元素分析仪开机步骤 (1). 开启He、O2 ，调节压力为0.4Mpa ； (2). 开启总电源；开启EA电源， (3). 打开计算机及软件，如仪器待机standby，则关闭待机；如仪器为gas off，则打开通气gas on；如有必要，则操作氧气臂吹扫；如有必要操作漏气检查。 (4). 设定参数或调用方法，并发送到仪器；待仪器的反应炉和检测器按方法加热并恒温； (5). 待仪器恒温并准备分析样品前，打开CCD，信号稳定后，调零（1mv） 注：要求仪器已满足恒温条件，且He流通正常，否则容易损坏TCD； (6). 仪器准备完成，可进行样品分析。 2、样品及标准分析 (1). 待仪器准备完成后，进入分析模式——AutoRun文件，确认并输入正确参数；检查所有仪器参数及设置是否正确；检查数据处理及组分积分参数等是否正确； (2). 将空白样、标准样及待测样称量好记录质量后，装入进样器； (3). 输入样品表内容：类型、样品名称、重量等； (4). 开始分析，点击“Start”开始自动测量； (5). 测量完成后，数据自动计算并存盘，可以进行数据的后续处理，重新调用，谱图分析、重新计算、打印报告等。 3、样品测试完成，按照以下步骤关机： (1). 关闭检测器：TCD为signal off； (2). 设定程序，关闭反应炉和检测室加热系统； (3). 等待反应炉及检测室冷却到室温，选择菜单中的GAS OFF指令，停止He的吹入；（观察软件界面的carrier pressure当≤ 10kPa时，表明整个气路已经减压到可以关机）； (4). 退出软件，并关闭计算机； (5). 关闭仪器背面的电源开关；关闭总电源；关O2、He气瓶减压阀及总阀。 五实验数据 软件处理得出标准和所测样品的C、N、H、S百分含量，也可以根据仪器使用情况做调整。 六、注意事项 1、忽视结构中的结晶水/吸附水 某些化合物结构中含有一定数目的结晶水，很多化合物还可能含有少量吸附水。在进行化合物的元素分析时，要考虑结晶水/吸附水对结果的影响，否则，很有可能得出错误的结论。 1.1结晶水改变的影响 含有结晶水的化合物在进行元素分析时，常见有两类错误： （1）测试前对样品进行了重结晶处理，但重结晶的溶剂与合成工艺不一致，导致结晶水的丢失。如某化合物结构中含有2个结晶水，合成工艺中的重结晶为异丙醇－水，但在结构确证前对化合物采用丙酮进行了重结晶处理，导致化合物结构中结晶水数目的改变。 （2）干燥除去吸附水时造成结晶水的丢失。为消除吸附水对元素分析的干扰，在元素分析前往往对测试样品进行干燥处理，但如果化合物结构中同时还含有结晶水，则应注意干燥方法的适用性。该类化合物的干燥处理宜采用60℃真空干燥等较为温和的方法，而不能采用105℃真空干燥或红外灯干燥的方法，否则容易造成结晶水的丢失。 1.2吸附水的干扰 某些化合物具有很强的吸湿性，在放置过程中或测试过程中易吸附一定的水分，如果元素分析测试前不对样品进行处理，则可能会造成氢元素量的偏高，碳、氮元素量的降低。该类化合物测试时应对样品进行干燥处理，且最好避免在阴雨天等环境湿度较大时进行测试。 2、忽视残留溶剂的影响 样品中残留的有机溶剂，由于量较小，其存在一般不会对元素分析的结果产生影响，但有时某些有机溶剂可以与样品形成溶剂化物，形成较为牢固的结合。如某含铝的化合物，在用醇性溶剂进行重结晶时，可以与重结晶溶剂形成稳定的溶剂化物。在进行元素分析时，由于残留溶剂的影响，造成测试结果与理论值偏差很大。。 3、测试元素偏少，不能全面反映结构 样品中所含元素的种类对确证样品的结构具有重要意义，但常规的元素分析仪仅能对碳、氢、氮三种元素进行分析，对氟、氯、硫、磷、金属元素进行分析时，需采用其他化学方法。某些申报单位在申报含有上述元素的化合物时，仅对碳、氢、氮三种元素进行了测试，未对其他元素进行分析，不能全面反映化合物的分子信息，需要进一步对这些元素进行测试分析以全面反映化合物的结构。 七、实验结果出现偏差原因 1、样品不纯，要得到好的结果，纯度必须高于99.5％（包括没有溶剂），所以做之前需要严格提纯。并且纯度得到其他方法的确认。 2、含有无机盐。无机盐中的C、O是无法测出的。 3、样品结构中含有碱金属或者碱土金属，尤其是后者对C含量的影响很大，可以通过在样品中加入五氧化二钒等催化剂改善。2、样品不稳定，容易吸湿或者与氧气反应，没有告知。 4、元素分析与其他仪器一样，是有很多局限性的，并且，想得到高的预期结果，你的样品的纯度等就一定要高。一般，对于纯有机化合物而言，偏差一般在千分之二以内。 实验七气相色谱分析实验 一、【实验目的要求】 1．掌握内标法定量分析的原理。 2．掌握气相色谱分析实验技术，学会使用气相色谱仪。 3．学会用内标法定量分析测试方法。 二、【实验原理】 （一）气相色谱法气相色谱法是采用气体作为流动相的一种色谱法。 1. ： 由前述可见，气相色谱法是采用气体作为流动相的一种色谱法。在此法中：载气（是不与被测物作用，用来载送试样的惰性气体，如氢、氮等）载着欲分离的试样通过色谱柱中的固定相，使试样中各组分分离，然后分别检测。其简单流程如图1-1所示。 载气由高压钢瓶1供给，经减压阀2减压后，进入载气净化干燥管3以除去载 气中的水分。由针形阀4控制载气的压力和流量。流量计5和压力表6用以指示载气的柱前流量和压力。再经过进样口（包括气化室）7，试样就在进样口注入（如为液体试样，经气化室瞬间气化为气体）。由载气携带进入色谱柱8，将各组分分离后依次进入检测器9后放空。检测器信号由记录仪10记录，就可得到色谱图。 气相色谱仪组成：从色谱流程图可知道，气相色谱仪一般由五部分组成： （1）载气系统，包括气源、气体净化、气体流速控制和测量。 （2）进样系统，包括进样口、气化室。 （3）色谱柱和柱箱，包括恒温控制装置。 （4）检测系统，包括检测器及控温装置。 （5）记录系统，包括放大器、记录仪，有的仪器还有数据处理装置。 2．气相色谱法特点： （1）分离分析连贯性强，方法简便。 （2）分离效能高，选择性好。 （3）分析速度快。 （4）灵敏度高。 （5）应用范围广。 （二）气相色谱的分析方法： 定性分析 在给定的条件下，表示组分在色谱柱内移动速度的调整保留时间是判断组分是什么物质的指标，即某组分在给定条件下的t恼值必定是某一数值（图 1）。为了尽量 免除载气流速、柱长、固定液用量等操作条件的改变对使用t恼值作定性分析指标时产生的不方便，可进一步用组分相对保留值α或组分的保留指数来进行定性分析。计算组分 i在给定的柱温和固定相时的保留指数Ii的公式为（公式4） 公式4 式中n与n+1是紧靠在组分i前后流出的正构烷烃的碳原子数气相色谱法是这两个正构烷烃的调整保留时间。 将样品进行色谱分析后，按同样的实验条件用纯物质作实验，或者查阅文献，把两者所得的定性指标（α值、t恼值或I值）相比较如果样品和纯物质都有定性指标数值一致的色谱峰，则此样品中有此物质。 由于只能说相同物质具有相同保留值的色谱峰，而不能说相同保留值的色谱峰都是一种物质，所以为了更好地对色谱峰进行定性分析，还常采用其他手段来直接定性，例如采用气相色谱和质谱或光谱联用，使用选择性的色谱检测器，用化学试剂检测和利用化学反应等。 定量分析 色谱峰的大小由峰的高度或峰的面积确定。可用手工的方法测量峰高，和以峰高h与峰高一半处的峰宽ω┩的乘积表示峰面积。A=hω┩。新型的色谱仪都有积分仪或微处理机给出更精确的色谱峰高或面积。应该注意，组分进入检测器产生的相应的色谱信号大小（峰高或峰面积）随所用检测器类别和载气的不同而异，有时甚至受到物质浓度和仪器结构的影响。所以须将所得的色谱信号予以校正，才能与组分的量一致，即需要用下式校正组分的重量： W=f′A式中f′为该组分的定量校正因子。依上式从色谱峰面积（或峰高）可得到相应组分的重量，进一步用下述方法之一计算出组分i在样品中的含量Wi：①归一化法将组分的色谱峰面积乘以各自的定量校正因子，然后按下式计算（公式5） 公式5 此法的优点是方法简便，进样量与载气流速的影响不大；缺点是样品中的组分必须在色谱图中都能给出各自的峰面积，还必须知道各组分的校正因子。 ② 内标法，向样品中加入被称为内标物的某物质后，进行色谱分析，然后用它对组分进行定量分析。例如称取样品Wm克，将内标物Wφ克加入其中，进行色谱分析后，得到欲测定的组分与内标物的色谱峰面积分别为Ai和Aφ，则可导出：（公式6） 公式6 此方法没有归一化法的缺点，不足之处是要求准确称取样品和内标物的重量，选择合适的内标物。 ③ 外标法在进样量、色谱仪器和操作等分析条件严格固定不变的情况下，先用组分含量不同的纯样等量进样，进行色谱分析，求得含量与色谱峰面积的关系用下式进行计算：（公式7） 公式7 式中k媴是组分 i单位峰面积百分含量校正值。此法适用于工厂控制分析，特别是气体分析；缺点是难以做到进样量固定和操作条件稳定。 三、【实验仪器与试剂】 1．仪器日本岛津GC2014气相色谱仪；FID检测器；2010双通道色谱工作站；中惠普NHA-300S气源发生器；PEG-20M填充柱；微量进样器。 2．试剂乙酸正戊酯（分析纯），无水乙醇（分析纯），己酸乙酯（色谱纯），正十二烷（分析纯）。 四、【实验步骤】 1．样品的配制：称取7.00克乙酸正戊酯，6.00克乙酸乙酯，用无水乙醇定容到100ml，称量样品总重量。准确称取7.00克己酸乙酯（内标），加入到已称重的待测样品中，混合均匀供实验用。 2．内标物和组分定性分析： （1）取纯乙酸正戊酯和己酸乙酯（内标）分别进样进行气相色谱测定，记录其保留时间和峰面积。 （2）取配好的样品在相同的色谱条件下进样测定，分别记录各谱峰的保留时间。 （3）将（1）和（2）中测定的保留时间相对照，确定样品中乙酸正戊酯和己酸乙酯（内标）在谱图中的位置。 3．校正因子的测定： 利用步骤2中（1）测出的峰面积计算乙酸正戊酯的校正因子： 4．样品中乙酸正戊酯的定量测定： 取实验样品进样做气相色谱测定，记录乙酸正戊酯和内标物己酸乙酯的峰面积。 5．仪器操作条件： 柱温：100℃ 进样口温度：200℃ 检测器温度：200℃ 载气流速：60ml/min 灵敏档：102×24 进样量：2μl 6．GC-2014气相色谱仪操作步骤： （1）开启主机和色谱工作站电源，设置相应参数（温度、压力、流量、是否程序升温）。（2）打开气源发生器开关，旋紧氢气发生器电源开关旋扭，排空运行30分钟后，拧紧排空阀，观察流量和压力显示是否正常。 （3）待主机ready灯亮后，调节空气和氢气流量至适当值，点燃FID火焰。 （4）观察记录仪信号，待基线平稳后，开始测试。 （5）测试完毕后，先关闭主机和色谱工作站电源，然后旋松氢气发生器电源开关旋扭，直至切断电源。打开氮气排空阀，并排除空气泵储气罐中的积液，关闭气源发生器电源。 六、【数据处理】 将实验中测得的内标物己酸乙酯和样品乙酸正戊酯校正因子、峰面积以及内标物、混合样品的量代入内标法定量计算公式中，计算出样品中乙酸正戊酯的百分含量。 七、【实验报告要求】 写清楚实验的目的和原理、实验操作步骤以及实验条件，并正确处理实验数据。 八、【问题讨论】 1．在内标法定量分析中，内标物的选择是很重要的，你知道内标物的选择原则吗？2．试比较内标法和归一化法定量分析在实际应用中的异同点。 实验八高效液相色谱实验一、实验目的 1了解液相色谱的发展历史及最新进展 2 学习液相色谱的基本构造及原理 3 掌握液相色谱的操作方法和分析方法，能够通过HPLC分离测定来对目标化合物的分析鉴定。 二、实验原理 液相色谱法采用液体作为流动相，利用物质在两相中的吸附或分配系数的微小差异达到分离的目的。当两相做相对移动时，被测物质在两相之间进行反复多次的质量交换，使溶质间微小的性质差异产生放大的效果，达到分离分析和测定的目的。液相色谱与气相色谱相比，最大的优点是可以分离不可挥发而具有一定溶解性的物质或受热后不稳定的物质，这类物质在已知化合物中占有相当大的比例，这也确定了液相色谱在应用领域中的地位。 高效液相色谱可分析低分子量、低沸点的有机化合物，更多适用于分析中、高分子量、高沸点及热稳定性差的有机化合物。80%的有机化合物都可以用高效液相色谱分析，目前以已经广泛应用于生物工程、制药工程、食品工业、环境检测、石油化工等行业。 三、高效液相色谱的分类 吸附色谱法、分配色谱法、空间排阻色谱法、离子交换色谱法、亲和色谱法、化学键合相色谱法 四、高效液相色谱仪的基本构造 高效液相色谱至少包括输液系统、进样器、分离柱、检测器和数据处理系统等几部分。 1 输液系统： 包括贮液及脱气装置、高压输液泵和梯度洗脱装置。贮液装置用于存贮足够量、符合HPLC 要求的流动相。高效液相色谱柱填料颗粒比较小，通过柱子的流动相受到的流动阻力很大，因此需要高压泵输送流动相。 2 进样系统： 将待测的样品引入到色谱柱的装置。液相色谱进样装置需要满足重复性好、死体积小、保证柱中心进样、进样时引起的流量波动小、便于实现自动化等多项要求。进样系统包括取样、进样两项功能。 3 分离柱： 色谱柱是色谱仪的心脏、柱效高、选择性好、分析速度快是对色谱柱的一般要求。商品化的HPLC微粒填料，如硅胶和以硅胶为基质的键合相、氧化铝、有机聚合物微球（包括离子交换树脂）等的粒度通常在3μm、5μm、7μm、以及10μm。采用的固定相粒度甚至可以达到1μm，而制备色谱所采用的固定相粒度通常大于10μm。HPLC填充柱效的理论值可以达到50000/m～160000/m理论板，一般采用100-300mm的柱长可满足大多数样品的分析的 需要。由于柱效内、外多种因素的影响，因此为使色谱柱达到其应有的效率。应尽量的减小系统的死体积。 4 检测系统： HPLC检测器分为通用型检测器和专用型检测器两类。通用型检测器可连续测量色谱柱流出物（包括流动相和样品组分）的全部特性变化。这类检测仪器包括示差折光检测器、介电常数检测器、电导检测器和磁光旋转检测器。这类检测器适用范围广，但是对于流动相有响应，受温度变化、流动相流速和组成变化的影响，检测灵敏度低，不能用于梯度洗脱的分离模式。专用型检测器对样品中组分的某种物理或化学性质敏感，可用于测量被分离组分某类特性的变化。这类检测器包括紫外检测器、荧光检测器、质谱检测器、放射性检测器。 5 数据处理系统： 数据处理系统可以分为数据处理系统和专用智能处理系统两类，前者可以完成一般的色谱数据处理任务，有些软件可以实现部分仪器的控制功能。前者即一般的色谱工作站，后者通常称之为专家系统。 五、实验数据 数据处理系统可以完成一般的色谱数据处理任务，自动打出每个测试样品的实验报告，可以定性或定量测试。 六、高效液相色谱的使用中的注意事项 流动相： 1 、流动相应选用色谱纯试剂、高纯水或双蒸水，酸碱液及缓冲液需经过滤后使用，过滤时注意区分水系膜和油系膜的使用范围； 2、水相流动相需经常更换（一般不超过2天），防止长菌变质； 样品： 1、采用过滤或离心方法处理样品，确保样品中不含固体颗粒； 2、用流动相或比流动相弱（若为反相柱，则极性比流动相大；若为正相柱，则极性比流动相小）的溶剂制备样品溶液，尽量用流动相制备样品液； 手动进样时，进样量尽量小，使用定量管定量时，进样体积应为定量管的3～5倍； 色谱柱： 1、使用前仔细阅读色谱柱附带的说明书，注意适用范围，如pH值范围、流动相类型等； 2、使用符合要求的流动相； 3、使用保护柱； 4、如所用流动相为含盐流动相，反相色谱柱使用后，先用水或低浓度甲醇水（如5％甲醇水溶液），再用甲醇冲洗。 5、色谱柱在不使用时，应用甲醇冲洗，取下后紧密封闭两端保存； 6、不要高压冲洗柱子； 7、不要在高温下长时间使用硅胶键合相色谱柱 九激光粒度仪测定固体和乳液中颗粒的粒度 一、实验目的 二、实验原理 激光粒度仪是利用颗粒对光的散射（衍射）现象测量颗粒大小的，即光在行进过程中遇到颗粒（障碍物）时，会有一部分偏离原来的传播方向；颗粒尺寸越小，偏离量越大；颗粒尺寸越大，偏离量越小。散射现象可用严格的电磁波理论，即Mie 散射理论描述。当 颗粒尺寸较大（至少大于2 倍波长），并且只考虑小角散射（散射角小于5°）时，散射光场也可用较简单的Fraunhoff 衍射理论近似描述。 激光粒度仪经典的光路由发射、接受和测量窗口等三部分组成。发射部分由光源和光束处理器件组成，主要是为仪器提供单色的平行光作为照明光。接收器是仪器光学结构的关键。测量窗口主要是让被测样品在完全分散的悬浮状态下通过测量区，以便仪器获得样品的粒度信息。 三、操作步骤 1.测试单元预热 打开仪器电源总开关，一般要等至少半小时之后，激光功率才能稳定。如试验室环境温度较低，则预热时间需适当延长。（如重复测试，本步可跳过） 2.打开计算机LS13320 测试软件 （1）通用液体ULM模式：需提前将水浴箱与仪器主机连接 （2）控制选项卡—选择自动清洗（此步也可在水浴箱上手动操作）； （3）设定泵的转速：如有必要则设定超声的强度和时间，20ml 烧杯中加入适量在分散介质（通常是蒸馏水）； （4）软件中打开泵（也可在水浴箱上进行）—测量选项卡—手动设置—测量显示窗口；（5）选项栏：测量选项窗口选择测试内容； （6）物质栏：设定光学特性，选择正确的样品物质名称以及分散剂的名称并输入测试样品编号或名称； （7）结果计算：选择模型选项卡—通用—确定； （8）测量栏：测量选项卡中，设置泵速、超声波时间及强度、测试内容。首次测量前需测试背景值； （9）点击测量显示窗口的开始，用一次性滴管缓慢加入样品，待激光遮光度处于设定的范围内（8%~12%）时，即可“开始”测量样品； （10）关闭前冲洗设备三次，粘性较大的颗粒还需用清洗剂冲洗。 四、实验数据 电脑出现粒度分布图，同时还保存数据文件格式。 五、问题 本仪器可以测定什么样品 六、注意事项： （1）测试样品一般为固体粉末分散液或乳浊液 （2）测试用分散液、冲洗液可以选择水、乙醇、丙酮等，腐蚀性强、有毒有害试剂禁用；（3）样品为活性炭或改性物不要在该仪器上测试。