Transcript 气相色谱
仪器分析实验 （32学时） 课 程 内 容 电位滴定分析 电解与库仑分析 循环伏安 气相色谱 高效液相色谱 原子吸收光谱 紫外-可见吸收光谱 红外吸收光谱 差热分析 核磁分析 电位滴定分析 H2SO4 H3PO4混合酸的电位滴定 一、实验目的 1. 学习电位滴定的基本原理和操作技术； 2. 掌握用电位法测定磷酸离解常数的原理和方 法； 3. 观察pH突跃与酸碱指示剂变色的关系； 4. 运用pH -V曲线和(△pH/△V)-V曲线与二级 微商法确定滴定终点。 电位滴定分析 二、实验原理 自动电位滴定法是利用电位的突变来指示终 点。如用电位法进行酸碱滴定，则用指示电 极——玻璃电极来指示溶液中H+浓度的变化 转化为电位的变化来指示滴定终点。 电位滴定法可以不受指示剂的限制，应用于 多种滴定分析。 电位滴定分析 三、实验内容 1、自动电位仪的校正； 2、将已标定好自动电位滴定仪的选择开关置于pH滴 定档； 3、配制好标准溶液和待滴定的溶液，并连接好滴定 装置； 4、开动搅拌器，调节至适当的搅拌速度，进行滴定； 5、未知磷酸的滴定； 6、未知混酸的滴定。 电解与库仑分析 库仑分析法标定硫代硫酸钠浓度及维生素C中 抗坏血酸的含量 一、实验目的 1. 掌握库仑分析法的基本原理； 2. 掌握库仑分析法标定硫代硫酸钠浓度的实验技 术； 3. 掌握恒电流库仑分析法测定维生素C中抗坏血酸 的含量。 电解与库仑分析 二、实验原理 在H2SO4溶液中，以电解KI阳极反应产生的I2与 Na2S2O3进行定量反应，为判断滴定终点，采用一对 铂电极作为指示电极，在两电极间加上一个较低的 电压（约200mV），在滴定计量点以前，溶液中没 有可逆的氧化还原电对存在，因此指示电极上无电 流通过；在计量点之后，溶液中存在过量碘，可以 在指示电极上发生反应，从而观察到指示电极上的 电流明显增大，指示滴定终点的到达。 电解与库仑分析 三、实验内容 1. 电解液的配制 2. 仪器的设定 3. 预电解 4. 电解 5. 电解池清洗 循环伏安 -循环伏安法测定亚铁氰化钾 一、实验目的 1. 学习固体电极表面的处理方法； 2. 掌握循环伏安仪的使用技术； 3. 了解扫描速率和浓度对循环伏安图的影响。 循环伏安 二、实验原理 循环伏安法是一种很有用的电化学研究方法， 可用于电极反应的性质、机理和电极过程动力 学参数的研究。但该法很少用于定量分析。 循环伏安 三、实验内容 1. 指示电极的预处理： 2. 支持电解质的循环伏安图 3. 开启电化学系统及计算机电源开关，启动电化学程序，进 行循环伏安仪设定； 4. 分别作0.01 mol·L-1、0.02 mol·L-1、0.04 mol·L-1、0.06 mol·L-1、0.08 mol·L-1的K4 [Fe(CN)6]溶液（均含支持电解质 NaCl浓度为0.1 mol·L-1）循环伏安图。 气相色谱 -气相色谱法测定二甲苯异构体 一、实验目的 1. 了解气相色谱仪的结构与组成、工作原 理以及数据采集、数据分析等基本操作。 2. 掌握归一化法进行定量分析的基本原理 和方法。 3. 掌握相对保留值、分离度和校正因子的 测定方法。 气相色谱 二、实验原理 气相色谱法利用试样中各组分在流动相（气相）和固 定相之间的分配系数的不同，对混合物进行分离和测 定。特别适用于分析气体和易挥发液体组分。 二甲苯异构体具有极为相近的理化性质，如乙苯、间 二甲苯、邻二甲苯的沸点非常接近，分别为136.2℃， 139.1℃和144.4℃，化学分析方法难以检测，而气相 色谱法则可以较容易地对其进行有效分离，一般气相 色谱仪常备的热导或氢火焰检测器均可对其进行准确 的测定。 气相色谱 三、实验内容 1. 实验条件（依仪器状况条件可做相应调整） 2. 标样配制 3. 保留时间、校正因子和未知混合样品的测 定 高效液相色谱 --高效液相色谱法测定饮料中的咖啡因 一、实验目的 通过用高效液相色谱法测定饮料中的咖啡因， 掌握采用高效液相色谱法进行定性及定量分析 的基本方法。 1、高效液相色谱仪的基本组成 高效液相色谱仪由 高压输液系统、进 样系统、分离系统 、检测系统、记录 系统 等五大部分组 成 高压泵工作原理（单向阀） 高压泵工作原理（单向阀） 六通阀工作原理（流路切换） Agilent 1100 系统 优化流路减小死体积 流路自上而下 溶剂柜 脱气机 泵 自动进样器 柱温箱 检测器 手执控制器 指示灯状态 每个部件接通电源后，LED灯显示绿色。 仪器LED 状态显示 6种LED仪器状态： 关机 power off 准备进样 power on 没准备好Not Ready 运行Run 故障Error 驻留Resident Blink 黑Black 黑Black 黄Yellow 绿Green 红Red 黄闪烁Yellow blinking 电源开关显示 准备流动相 流动相应该： HPLC 级 过滤 (最大0.45 um, 0.2 um最好) 脱气，尤其在低流速时 相容 溶剂过滤 不干净的溶剂或在溶剂瓶中长菌的溶剂会阻塞溶剂过滤器， 降低泵的操作性能。 遵从下列建议可以提高性能，延长溶剂过滤器的寿命： 使用无菌溶剂瓶避免溶剂长菌。 用滤膜过滤溶剂去除微生物。 每两天更换或过滤溶剂。 避免溶剂瓶直接日照。 向溶剂中加入0.0001-0.001M的叠氮化钠。 选择合适的滤膜 聚四氟乙烯滤膜：适用于所有溶剂，酸和盐，无任何可溶物。 醋酸纤维滤膜：适用于水基溶剂，不适用于有机溶剂，推荐 用于蛋白质和其相关的样品。 尼龙66滤膜：适用于绝大多数有机溶剂和水溶液，可用于强 酸、70%乙醇、二氯甲烷、不适用于DMF二甲基甲酰胺。 再生纤维素滤膜：具有蛋白质吸收低，同样适用于水溶性样 品和有机溶剂。 注意：1、每张滤膜只能用一次。 2、水相和有机相不要搞混。 清洗阀Purge Valve 逆时针旋转打开清洗阀，清 洗阀打开时，液体从废液管 中流出，为清洗状态。 更换溶剂后，打开清洗阀， 设置流量5ml/min，冲洗510min. 顺时针旋紧清洗阀为关闭状 态,此时流动相由毛细管流向 进样器. 毛细管出口,流向进样器 顺时针关闭清洗阀 逆时针打开清洗阀 废液管,清洗阀打开时溶 剂由此流向废液瓶. 2、Agilent1100LC开机/关机操作 开机操作： 关机操作： 1. 打开Seal Wash清洗液开关， 调节流速为2-3滴/min。 1. 如果使用了缓冲溶液流动相应 2. 打开计算机，进入Window操 作系统，并运行CAGBootp srever程序。 2. 用纯有机相冲洗系统30min。 先用水冲洗系统30min。 3. 在工作站上关闭各个模块。 3. 打开1100LC各模块的电源， 4. 退出工作站，关闭计算机。 等待仪器自检完毕，1-2min。 5. 关闭1100LC各个模块的电源。 4. 双击桌面上“Instrument 1 Online”图标，进入1100化学 工作站。 6. 关闭Seal Wash清洗液开关。 3、实验部分 仪器设备与试剂材料 1. 高效液相色谱仪，UV（254nm）检测器。 2. 色谱柱：ODS(n-C18)柱。 3. 超声波发生器或水泵。 4. 微量注射器：50μL。 5. 咖啡因标准试剂；待测饮料试液。 6. 流动相：20%甲醇＋80%水，1L；制备前， 先调节水的pH≈3.5，进入色谱系统前，用超 声波发生器或水泵脱气5min。 实验步骤 1. 标准贮备液的配制：准确称取25.0mg咖啡因标准试剂， 用配制的流动相溶解，转入100mL容量瓶中，稀释至刻 度。 2. 用标准贮备液配制浓度分别为25μg∙mL-1, 50μg∙mL-1, 75μg∙mL-1, 100μg∙mL-1, 125μg∙mL-1的系列标准溶液。 3. 启动泵，打开检测器，设置泵的流速为2.3mL∙min-1， 检测器的灵敏度设在0.08AUFS，当基线稳定后，开始进 样。 4. 将进样阀放在装载（LOAD）位时，用注射器取25μL 浓度最低的标准样（比进样阀上定量管多5μL以上），注 入进样阀中。 5. 将进样阀从装载（LOAD）位转向进样（INJECT） 位。 6. 当咖啡因的色谱峰出完后，按照步骤4～5连续操作 2次，使最低浓度的标准试液获得3张色谱图。 7. 按标准溶液浓度增加的顺序，按步骤4～6操作，使 每一种标准样获得3个数据。 8. 取2mL咖啡饮料试液放入25mL容量瓶中（或取 5mL茶液放入50mL容量瓶中），分别用流动相稀释 至刻度。 9. 按步骤4～6操作，分析饮料试液（咖啡或茶）。 高效液相色谱 数据处理 1. 根据标准试样色谱图中的保留数据，找到并 标出咖啡或茶样色谱图中相应咖啡因色谱峰。 2. 用系列标准溶液的数据作面积A对质量浓度 ρ(mg∙mL-1)的工作曲线。 3. 从工作曲线上求得咖啡或茶中咖啡因的质量 浓度(mg∙mL-1)。 原子吸收光谱 -原子分光光度法测定水样中的铜、锌 一、实验目的 1. 了解原子吸收分光光度计的结构原理，熟悉 仪器各部件的作用、使用和调整方法； 2. 学习掌握原子吸收分光光度法测定水样中铜 锌元素的含量(GB/ T17138 -10997)。 原子吸收光谱分析 原子吸收分析技术是20世纪60年代发展起来的一种仪 器分析法，它是利用待测元素原子蒸汽中基态原子对该 元素的共振线的吸收来测定试样中该元素含量的一种分 析方法 按试样原子化方式可分为火焰原子吸收法（FAAS）和 石墨炉原子吸收法（GFAAS）两种分析方法 主要优点： 1、灵敏度高：火焰原子化方式，大多元素的灵敏度 可达ppm级，少数元素可达ppb级；高温石墨炉原子化 其绝对灵敏度可达10-10~10-14g; 2、操作过程简便，快速，准确。 3、测定元素范围广，可直接或间接测定70多种元素 4、可以测定微量试样 保证分析准确度的前提条件： （1）标样和试样分析测量条件要稳定一致； （2）要正确扣除空白，消除干扰； （3）标准系列浓度选点均匀，包含在吸收定律直 线范围， 一般不超过两个数量级； （4）控制分析曲线吸光度值0.1～0.5范围。 定量分析方法： a、标准曲线法 b、标准加入法 仪器工作条件的选择： 工作条件包括吸收谱线、光谱通带、灯电流、燃烧器 高度、试液提取量、助燃气与燃料气的流量比等。以上 各条件必须通过实验，一一加以确定，选择出最佳的分 析工作条件。 标准溶液的配制： 以制各试样用的同样试剂，来制备待测元素的标准溶液， 一般配成500μg/mL或1000 μg/mL 的母液，然后按需要逐级 稀释。稀标液要求储存于聚乙烯瓶中，浓度小于1 μg/mL的 标准溶液，应该现配现用。 紫外-可见吸收光谱 紫外可见分光光度法测定苯酚 一、实验目的 1、了解紫外可见分光光度计的结构、性能 及使用方法。 2、熟悉定性、定量测定的方法。 紫外-可见吸收光谱 二、实验原理 紫外分光光度法(Ultraviolet Spectrophtometry)，又 称紫外吸收光谱法(Ultraviolet Moleculor Absorption Spectrophtometry)，它是研究190.0 ~ 1100.0 nm波长 范围内分子吸收的吸收光谱。紫外吸收光谱主要产 生于分子价电子在电子能级间的跃迁，是研究物质 电子光谱的分析方法。 通过测定分子对紫外光的吸收，可以对大量的无机 物和有机物进行定性和定量测定。 紫外-可见吸收光谱 紫外-可见吸收光谱 三、实验内容 1、波长扫描 2、定量分析 (1) 标准系列的配制 (2) 确定定量分析参数 (3) 定量测量 (4) 观察标准、样品及校正曲线 红外吸收光谱 未知有机物的红外光谱测定 一、实验目的 1. 了解红外光谱仪分析的基本原理； 2. 掌握红外光谱仪测试样品的常规制备技术； 3. 掌握红外光谱仪对样品的测定和红外光谱图 的简单分析。 红外吸收光谱 Fourier 变换红外光谱仪工作原理 红外吸收光谱 二、实验原理 当一定频率（一定能量）的红外光照射分子时，如果分子某 个基团的振动频率和外界红外辐射频率一致，二者就会产生 共振。此时，光的能量通过分子偶极矩的变化传递给分子， 这个基团就吸收一定频率的红外光，产生振动跃迁，从而产 生红外吸收光谱。如果红外光的振动频率和分子中各基团的 振动频率不一致，该部分红外光就不会被吸收。 用连续改变频率的红外光照射某试样，将分子吸收红外光的 情况用仪器记录下来，就得到试样的红外吸收光谱图。由于 振动能级的跃迁伴随有转动能级的跃迁，因此所得的红外光 谱不是简单的吸收线，而是一个个吸收带 。 红外吸收光谱 红外吸收光谱 三、实验内容 1. 固体样品的制备：溴化钾压片； 2. 测绘苯甲酸的红外吸收光谱； 3. 测定未知有机物的红外吸收光谱，根 据测得的结果推断未知有机物的结构。 差热分析 -热重分析法研究氧化石墨与石墨烯的热分解行为 一、实验目的 1、学习两种常用的热失重分析法； 2、了解热分析仪的基本结构，掌握仪器操作 技能； 3、分析氧化石墨与石墨烯的热重分析图谱， 对实验数据加以处理解释。 STA 409C仪器的使用及注意事项 •先开仪器，再开电脑，打开测量软件， 如果使用为转子流量计，则通过软件将 气体开关打开。然后再开气体，打开钢 瓶总开关，再调节减压阀输出旋扭，将 流量调到0.03MPa左右。最后调节流量计 流量，将保护气流量设为20ml/min，吹 扫气为30ml/min。 •为保证仪器稳定精确的测试，除长期不 使用外，所有仪器可不必关机，避免频 繁开机关机。STA 409C的天平电源最好 一直处于打开状态。恒温水浴及其它仪 器应至少提前3小时打开。 •关机顺序，先关钢瓶开关，等减压阀压 力显示为零后，将输出调节的旋扭拧到 零位。再关软件，关电脑，关仪器及水 浴。 核磁分析 -肉桂醛的核磁共振1H NMR和13C NMR 波谱测定及解析 一、实验目的 1. 掌握有机化合物的1H NMR谱、13C NMR谱 测定技术； 2. 熟悉并掌握1H NMR谱和13C NMR的解析方 法及在有机化合物结构鉴定中的应用； 3. 了解核磁共振波谱仪的构造及工作原理。 核磁分析 二、实验原理 在有机化合物中，原子核不但受周围不断运动着的价电子影 响，还受到相邻原子的影响。在外磁场作用下，原子核外运 动着的电子产生相对于外磁场方向的感应磁场，起到屏蔽作 用，使原子核实际受到的外磁场作用减小。 由于核外电子云的屏蔽作用，原子核产生共振需要更大的外 磁场强度(相对于裸露的原子核)来抵消屏蔽用作用的影响。在 有机化合物中，各种原子核周围的电子云密度不同(结构中不 同位置)共振频率有差异，即引起共振吸收峰的位移，这种现 象称为化学位移。实际应用中，一般采用四甲基硅烷Si(CH3)4 (TMS)作为内标物，来标定其他种类原子核的位移。 核磁分析 射频发射 单元 射频监测 单元 磁 场 射频和磁场 扫描单元 磁 场 数据处理 仪器控制 核磁共振波谱仪结构框图 核磁分析 三、实验内容 1. 1H NMR试样制备：将约5 mg肉桂醛加入样品管 中，加入0.5氘代氯仿制成溶液待测。样品测试：放 置样品、锁场、匀场、创建文件、设定程序及参数、 采样、保存数据、谱图处理、打印谱图。 2. 13C NMR试样制备：将约20 mg肉桂醛加入样品 管中，加入0.5氘代氯仿制成溶液待测。样品测试： 放置样品、锁场、匀场、创建文件、设定程序及参 数、采样、保存数据、谱图处理、打印谱图。