仪器分析及波谱分析实验

仪器分析及波谱分析实验

前 言

随着科学研究和生产的发展, 仪器分析在分析检测工作中的比重越来越大,已成为人们从事科学研究和生产实践不可缺少的分析手段。仪器分析中的各种方法和技术,与现代科学的发展相互渗透、促进发展，尤其是随着微电子学和计算机科学的发展, 分析仪器也随之日益更新、功能越来越强大，仪器分析已经成为分析化学的主要组成部分。仪器分析课程在化学类专业教学中有重要的地位,为化学专业本科生必修课程。我们根据仪器分析课程内容及现有仪器设备条件,编写了本实验讲仪。

实验内容涉及了光谱分析、电化学分析、色谱分析、波谱分析等方面内容。重点突出了以下几个方面。

1. 基础和实用相结合。实验内容将基本原理和实际分析方法紧密挂钩,具备一定程度的实践性和应用性。

2. 有利于自学和对基本原理的理解。即介绍了仪器的结构原理、实验操作基本技术，又结合分析案例。在对组分分析的同时掌握仪器分析方法的建立和对仪器的维护等。

3. 具备先进性。以仪器基本的基础原理出发,介绍在实际工作中应用普遍的仪器分析方法，融入并结合了现代分析技术的发展和前沿。

力求通过实验能够对仪器的主要原理、功能和应用有一个比较全面的了解，对现代仪器技术有一定的基础。有利于在实际工作中应用。

由于编者水平有限，不足之处在所难免，敬请批评指正。

编 者 2009年3月

目 录

实验一 实验二 实验三 实验四 实验五 实验六 实验七 实验八 实验九 实验十 实验十一实验十二实验十三实验十四

配合物的组成及其稳定常数的测定………………………………… 荧光分光光度法测定诺氟沙星片的含量…………………………… 红外光谱法鉴定有机化合物结构…………………………………… 火焰光度法测定钾、钠……………………………………………… 火焰原子吸收分光光度法测定粮食中铜锌含量…………………… 原子荧光光谱法测定环境水样中的砷……………………………… 铁在玻碳电极上的伏安行为及测定………………………… 混合物的气相色谱定性定量分析…………………………………… 气相色谱性能测定及条件选择方法…………………………………

气相色谱法分析汾酒条件选择……………………………………… 高效液相色谱法测定饮料中的咖啡因……………………………… 有机化合物的核磁共振氢谱的测定…………………………… 有机化合物核磁共振碳谱的测定……………………………… 气质联用仪对未知物的检测……………………………………

1 5 9 13 18 20 22 26 29

32 35 39 41 43

实验一 配合物的组成及其稳定常数的测定

一、实验目的

掌握摩尔比法和等摩尔连续变化法测定配合物组成及稳定常数的基本原理和实验方法。

二、实验原理

分光光度法是研究配合物组成和测定配合物稳定常数的一种十分有效的方法。如果金属离子M和配位体L形成配合物，配合反应为：M ＋ nL  MLn

式中，n为配合物的配位数，可用摩尔比法或等摩尔A连续变化法测定。

（1）摩尔比法：配制一系列溶液，维持各溶液的金属离子浓度、酸度、离子强度、温度不变，只改变配位体的浓度，在配合物的最大吸收波长处测定各溶液的吸光度A，以吸光度A对摩尔比R（R＝CL/CM，CL为配位体浓度，CM为金属离子浓度）作图得到图1。由图可见，当R＜n时，配位体L全部转变为MLn，吸光度A随L浓度增大而增高，并与R呈线性关系。当 R＞n时，金属离子 M全部转变为 MLn，继续增加 L，吸光度不再增高。将曲线的线性部分延长，相交于一点，该点所对应的R即为配合物的配位数n。

摩尔比法要求在选定的波长下，除配合物外，配位体无明显的吸收，而且只能生成一种配合物。摩尔比法虽然简单、快速，但仅适用于离解度小的配合物。如果曲线的转折点很不明显，就难以确定配合物的组成。

（2）等摩尔连续变化法：配制一系列溶液，在实验条件相同的情况下，保持溶液的总浓度不变，即CM和CL之和为常数，只改变溶液中CM和CL的比值。在选定的波长下，测定溶液的吸光度A，将A对CM/(CM＋CL)作图，如图2所示。当体系中只生成一种配合物时，曲线有一最高点，对应于该点的CL/CM即为该配合物的配位数n。如果配合物的稳定性好，曲线的最高点很明显。如果配合物部分离解，曲线的最高点附近比较圆滑，可将曲线的线性部分延长，找出其交点。图中B'点相当于配合物完全不离解时应有的吸光度，用A'表示。由于配合物部分离解，其离解度为：

a=由可以计算配合物的稳定常数K：

A'-AA'

K=1-a[MLn]a2

A

A

A0 A

0 cM / cR+cM

CR/CM

图1 摩尔比法图示 图2 等摩尔连续变化法图示

n

三、实验内容与步骤

本实验是测定铁（III）-磺基水杨酸配合物的组成及其稳定常数。实验在pH为2~2.5的HCIO4

溶液中进行，Fe3与磺基水杨酸生成紫红色配合物的最大吸收波长约为500nrn。

（1）摩尔比法实验：取9个25mL容量瓶，编号。按表1配制溶液，用去离子水稀释至刻度，摇匀。放置 0.5h，等显色稳定后，绘制吸收曲线，测定最大吸收波长下的吸光度。

表1 摩尔比法中溶液的配制及吸光度的测定 瓶号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 HCIO4 / mL 7.50 7.00 6.50 6.00 5.50 5.00 4.50 4.00 3.50 Fe3 / mL 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 ＋＋

磺基水杨酸 / mL 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 吸光度A （2）等摩尔连续变化法实验：取9个25mL容量瓶，编号。按表2配制溶液，用去离子水稀释至刻度，摇匀。放置0.5h后，测定最大波长下的吸光度。

表2 等摩尔连续变化法中溶液的配制及吸光其 瓶号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 HCIO4 / mL 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 Fe3 / mL 5.00 4.50 3.70 3.00 2.50 2.00 1.30 0.50 0 ＋磺基水杨酸 / mL 0 0.50 1.30 2.00 2.50 3.00 3.70 4.50 5.00 吸光度A 四、仪器与试剂

岛津UV-2450紫外-可见分光光度计； 容量瓶：25mL 9个，100mL 2个 试剂：

Fe3溶液（1.000×10-2mol·L-1）：称取0.48229g分析纯NH4Fe(SO4)2·12HClO4稀释至刻度； 磺基水杨酸溶液（1.000×10-2mol·L-1）：0.22g磺基水杨酸，用0.025moI·L-1 HCIO4溶解后，移至100mL容量瓶，再用0.025mol·L-1HClO4稀至刻度；

HCIO4溶液（0.025 moI·L-1）：移取2.2 mL 70％HClO4溶液，稀释至1000mL（统一配制）。

＋

移液管：5mL2支，10mL I支。

五、注意事项

在测定系列溶液的吸光度时，应按编号的顺序进行。

六、数据处理

1、用摩尔比法定配合物组成：用表1中的数据，作吸光度A与R的关系图，将曲线的两直线部分延长相交于一点，确定配位数n。

2、用等摩尔变化法确定配合物组成：根据表6中的数据，作吸光度A对CM/(CM＋CL)的关系图。将两侧的直线部分延长，交于一点，由交点确定配位数n。比较两种方法所得的n值。

3、按式3计算配合物的稳定常数。

七、思考题

（1）在何种情况下，可以使用摩尔比法、等摩尔连续变化法测定配合物的组成？ （2）酸度对测定配合物的组成有何影响？如何确定适宜的酸度条件？

（3） 如果选用的总摩尔浓度增加1倍或稀释1倍，实验得到的曲线会有什么变化？对计算配合物的组成及稳定常数有何影响？

八、附录：岛津UV-2450型紫外分光光度计操作步骤

1.打开所有电源（电脑启动）

2.鼠标双击桌面上的UVProbe图标，启动程序。 3.单击“光度测定”图标，再单击“连接”图标。

4.等待自检完成（所有项目均为绿点），单击“确定”按纽。 5.单击“M（方法）”图标，选择测定参数：

l）波长“类型”：点；并键入测定波长数值，单击“加入”纽。 2）测定参数“样品重复”：键入重复数值。

3）校准“类型”：选择原始数据/单点。［“公式”选择固定波长，“WL1”选择波长数值，“单位”键入 mg/L等，“标准浓度”键入数值（100）］。

4）仪器参数“测定方式”：选择吸收值，“狭缝宽”选择2.0 5） 单击“关闭”纽。

6.放置空白溶液，点击“自动调零/基线”。

7.放置试样，键入“样品ID/标样ID，单击“读取”纽。 8.保存/打印测定数据。

9.单击“断开”纽，然后退出程序。 10.关闭所有电源。

实验二 荧光分光光度法测定诺氟沙星片的含量

一、实验目的

1、掌握荧光光度法的基本原理； 2、了解荧光分光光度计的基本操作。

二、实验原理

按照受激方法的不同，分子发光可分为不同类型。如果分子因吸收外来辐射的光子能量而被激发，所产生的发光现象称为光致发光；如果分子的激发能量是由反应的化学能或由生物体释放出的能量所提供，其发光现象分别称为化学发光和生物发光。

通俗地讲，当紫外光或可见光照射某些物质时，这些物质会发射出各种颜色和不同强度的波长更长的可见光，而当紫外光停止照射时，这种光线也随之很快地消失，这种光线称为荧光。按分子激发态的类型来划分时，由第一电子激发单重态的产生的辐射跃迁而伴随的发光现象称为荧光，而由最低的电子激发三重态所产生的辐射跃迁，其发光现象称为磷光，如图所示。

荧光是物质在吸光之后发射出的波长较长的辐射，因此，溶液的荧光强度（F）与该溶液的吸光程度及溶液中荧光物质的荧光量子产率有关。荧光定量分析基于下式公式：F=2.303IOΦεbC=kC

式中:F为荧光强度, Io为入射光强度，Φ为物质的荧光量子产率，ε为摩尔吸光系数，b为光程，C为荧光物质的浓度。以F~C或logF~logC作图，即得标准曲线。样品测其F值后，根据标准曲线查得相应浓度，即可计算出含量。

三、试剂

缓冲溶液的配制：（因实验中所需pH=6缓冲溶液多，故配制体积大) 试剂 pH 2.0 0.08 4.9 4.0 1.92 3.07 6.0 9.45 5.55 8.0 4.86 0.13 0.2mol/L磷酸氢二钠（mL） 0.1mol/L柠檬酸（mL） 标准溶液的配制：精确称取0.1000g诺氟沙星（含量≥99.5%），溶于少许0.1 mol/L NaoH溶液中，用二次蒸馏水定容至100mL容量瓶中，此贮备液含量为1000μg/mL。使用时将贮备液逐级稀释为1.0μg/mL操作液。

四、实验步骤

1、扫描诺氟沙星的激发光谱和发射光谱

取一支10mL比色管，分别加入1.0μg/mL标液2mL，pH6.0磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液1mL，用二次蒸馏水定容至刻度并混匀，进行以下测定。

（1）固定发射波长扫描激发光谱，从光谱图中确定诺氟沙星的最大激发波长（λex）； （2）固定激发波长扫描发射光谱，从光谱图中确定诺氟沙星的最大发射波长（λem）。 2、酸度的影响

取4支10mL比色管，分别加入1.0μg/mL标液2mL，各管再分别依次加入pH2.0、pH4.0、pH6.0、和pH8.0磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液各1mL，用二次蒸馏水定容至刻度并混匀测定。

固定步骤1确定的最大λex和最大λem，测定荧光强度（F）并记录数据。 3、标准曲线

取6支10mL比色管，分别加入1.0μg/mL标液0，1.00，2.00，3.00，4.00，5.00mL，分别依次加入pH6.0磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液1mL，用二次蒸馏水定容至刻度并混匀，同步骤2测定荧光强度（F）并记录数据。（线性范围1-5μg）。

4、样品测定

称取0.1g诺氟沙星药片，加少许0.1mol/L，NaoH溶解后，用二次蒸馏水定容至100mL容量瓶中，取1mL该溶液稀释定容于100mL容量瓶中，再取1mL该稀释液加入10mL比色管中，并加pH6.0缓冲液1mL，用二次蒸馏水定容至刻度并混匀，同步骤2测定荧光强度（F）并记录数据。

五、数据处理：

以F值对pH作图，绘制出pH影响曲线；

以F值对μg值作图，绘制出标准曲线，求出回归方程计算样品μg值后代入下列公式计算结果：

药片中诺氟沙星含量（%）=

g值稀释倍数106样品称重(g)100

六、思考题

1、荧光强度测量与吸光度测量有何不同？为什么？ 2、物质的荧光强度与哪些因素有关？

七、附录：RF-5301PC荧光分光光度计使用说明

1、工作原理

由光源氙弧灯发出的光通过切光器使其变成断续之光以及激发光单色器变成单色光后，此光即为荧光物质的激发光，被测的荧光物质在激发光照射下所发出的荧光，经过单色器变成单色荧光后照射于测样品用的光电倍增管上，由其所发生的光电流经过放大器放大输至记录仪，激发光单色器和荧光单色器的光栅均由电动机带动的凸轮所控制，当测绘荧光发射光谱时，将激发光单色器的光栅，固定在最适当的激发光波长处，而让荧光单色器凸轮转动，将各波长的荧光强度讯号输出至记录仪上，所记录的光谱即发射光谱（emission spectrum），简称荧光光谱。

当测绘荧光激发光谱时，将荧光单色器的光栅固定在最适当的荧光波长处，只让激发光单色口的凸轮转动，将各波长的激发光的强度讯号输出至记录仪，所记录的光谱即激发光谱（excitation spectrum）。

当进行样品溶液的定量分析时，将激发光单色器固定在所选择的激发光波长处，将荧光单色器固定至所选择的荧光波长处，由记录仪得出的信号是样品溶液的荧光强度。

2、岛津RF-5301PC型荧光分光光度计操作规程

1）打开稳压器开关，待电压指示为220V时，将荧光光度计的右侧Xe灯开关置于“ON”的位置, 再打开电源开关和电脑电源。

2）双击RF-530XPC操作软件图标，仪器进入自检，待自检完成后，显示RF-530PC窗口。 3）预热：开机预热20分钟后才能进行测定工作。

4）新建文件夹：在Data文件夹里新建本次所做实验的子文件夹 3、光谱测定

1）在Acquire Mode中选择欲分析的项目。

2）设定参数：根据测量方式在Configure的Parameter里设定合适的参数。

3）置入样品：将已经装入样品的四面擦净后的石英荧光比色皿放入样品室内试样槽后, 将盖子盖好。

4）扫描：参数设定完毕后, 点击窗口右下角的“Start”图标,开始扫描, 扫图结束后输入文件名将文件储存。

5）保存：在“File”中的“Save Channel”对曲线进行保存。 6）点manipulate/peak pick，激发光（或发射光）波长即被找出；

7）点presentation/plot 设置打印格式，点preview 预览，点print打印即可。 4、定量测定

1）acquire mode选择Quantitative模式；

2）编辑参数，设定多点工作曲线（multipoint working curve）或原始数据测定（raw data measurement）、激发光和发射光波长、狭缝等；

3）点standard;

4）放入标准样品，点read 后，输入浓度值；

5）依次放入标准样品，做出标准曲线，点presentation/display equation显示公式； 6）放入未知样，点unknown 后，点read即得到数据； 7）存盘、打印。

8）关机：测试完毕后, 关闭电脑。之后要先关闭氙灯(Xe灯开关置于“Off”位置), 散热20分钟后, 再关闭电源开关。

5、注意事项

1）开机时, 请确保先开氙灯电源, 再开主机电源。每次开机后请先确认一下排热风扇工作正常, 以确保仪器正常工作, 发现风扇有故障, 应停机检查。

2）使用石英样品池时，应手持其棱角处，不能接触光面，用毕后，将其清洗干净。

3）当操作者错误操作或其它干扰引起微机错误时, 可重新启动计算机, 但无须关断氙灯电源。 4）光学器件和仪器运行环境需保护清洁。切勿将比色皿放在仪器上。清洁仪器外表时, 请勿使用乙醇乙醚等有机溶剂, 请勿在工作中清洁, 不使用时请加防尘罩。

5）为延长氙灯的使用寿命, 实验完毕后要先关闭Xe灯, 不关电源主机电源(光度计的右侧), 等其散热完毕后再关闭电源。

实验三 红外光谱法鉴定有机化合物结构

一、实验目的

1、联系红外光谱的理论知识，了解傅立叶红外光谱仪的工作原理及操作； 2、掌握红外光谱制样方法；

3、初步学会根据红外光谱图进行结构分析的方法。

二、红外吸收的基本原理

能量在4000-400cm-1的红外光不足以使样品产生分子电子能级的跃迁，而只是振动能级与转动能级的跃迁。由于每个振动能级的变化都伴随许多转动能级的变化，因此红外光谱也是带状光谱。分子在振动和转动过程中只有伴随净的偶极矩变化的键才有红外活性。因为分子振动伴随偶极矩改变时，分子内电荷分布变化会产生交变电场，当其频率与入射辐射电磁波频率相等时才会产生红外吸收。因此，除少数同核双原子分子如O2，N2，Cl2等无红外吸收外，大多数分子都有红外活性。 双原子分子振动的机械模型-谐振子振动

从经典力学的观点，采用谐振子模型来研究双原子分子的振动，即化学键相当于无质量的弹簧，它连接两个刚性小球，它们的质量分别等于两个原子的质量。双原子分子振动时，两个原子各自的位移如下图所示。

分子振动方式与振动数

分子振动有伸缩振动和弯曲振动两种基本类型。伸缩振动指原子间的距离沿键轴方向的周期性变化，一般出现在高波数区；弯曲振动指具有一个共有原子的两个化学键键角的变化，或与某一原子团内各原子间的相互运动无关的、原子团整体相对于分子内其它部分的运动。弯曲振动一般出现在低波数区。分子振动方式如右图所示。

红外光谱区域

红外光谱属于振动光谱，其光谱区域可进一步细分如下： 红外波段的划分 波 段 近红外 中红外 远红外 常用区域 波长(, m) 0.782.5 2.550 501000 2.525 波数(, cm-1) 12,8004,000 4,000200 20010 4,000400 频率(, Hz) 3.8x10141.2x1014 1.2x10146.0x1012 6.0x10123.0x1011 1.2x10141.2x1013 红外光谱最重要的应用是中红外区有机化合物的结构鉴定。通过与标准谱图比较，可以确定化合物的结构；对于未知样品，通过官能团、顺反异构、取代基位置、氢键结合以及络合物的形成等结构信息可以推测结构。

下图为典型的红外光谱。横坐标为波数(cm-1，最常见)或波长(µm)，纵坐标为透光率或吸光度。

聚苯乙烯薄膜的红外光谱

红外吸收光谱是由分子振动、转动能级的跃迁而引起的，故又称分子的振转光谱。物质分子中的各种不同基因，有选择性地吸收不同频率的红外辐射后，发生振动能级之间的跃迁，形成各自独特的红外吸收光谱。据此，可对物质进行定性、定量分析，特别是对化合物结构的鉴定，应用更为广泛。

基团的振动频率和吸收强度与组成基团的原子质量、化学键类型及分子的几何构型等有关。因此根据红外吸收光谱的峰位、峰强、峰形和峰的数目，可以判断物质中可能存在的某些官能团，进而推断未知物的结构。如果分子比较复杂，还需结合紫外光谱、核磁共振谱以及质谱等手段作综合

判断。最后可通过与未知样品相同测定条件下得到的标准样品的谱图或已发表的标准谱图（Sadtler红外光谱图等）进行比较分析，得出未知样品的鉴定结果。

三、仪器与试剂

压片机、玛瑙研钵、盐池等。

KBr A·R级以上，经过处理并由IR测定合格 样品 有机未知物（固体或液体）

四、实验步骤

1、固体样品（溴化钾压片法）：取约1~2mg固体试样加入100mg的KBr粉末于玛瑙研钵，充分研细混匀（粒度小于2微米），然后装入专用的锭剂成型器中进行压片，当压片机指示压力为7.5吨时，停止加压。取下模具后将压好的半透明薄片小心转移至放样品的片夹中，上机扫描测绘谱图。

2、液体样品（液膜法）：取两片氯化钠盐片，用洁净的棉球沾少许溶剂将表面擦干净，待溶剂挥发后，滴一小滴试样在盐片上，将另一盐片压在上面，使试样均匀铺散在盐片中间形成液膜，中间不能有气泡。然后将其装入可拆式液池架中，轻轻用螺丝固定好，插入仪器试样池中测绘谱图。

五、结果处理

根据特征吸收频率数据，找出其主要特征吸收峰的归属，写出其可能的结构及判断出是何化合物。

六、思考题

1、压片法是将试样分散在固体介质中，那么固体介质应具备哪些条件？ 2、压片法中试样研磨的粒度要小于2微米，为什么？

七、附录：FTIR-8300傅立叶变换红外光谱仪使用说明

1、工作原理：

傅立叶红外光谱仪是利用光的相干性原理而设计的干涉型红外分光光度仪。FTIR是基于光相干性原理而设计的干涉型红外光谱仪。它不同于依据光的折射和衍射而设计的色散型红外光谱仪。它与棱镜和光栅的红外光谱仪比较，称为第三代红外光谱仪。但由于干涉仪不能得到人们业已习惯并熟知的光源的光谱图，而是光源的干涉图。为此可根据数学上的傅立叶变换函数的特性，利用电子计算机将其光源的干涉图转换成光源的光谱图。亦即是将以光程差为函数的干涉图变换成以波长为函数的光谱图，故将这种干涉型红外光谱仪称为傅立叶变换红外光谱仪。确切地说，即光源发出的红外辐射经干涉仪转变成干涉光，通过试样后得到含试样信息的干涉图，由电子计算机采集，并经过快速傅立叶变换，得到吸收强度或透光度随频率或波数变化的红外光谱图。

2、操作规程

1）接通电源，开启稳压器，电压指示应为220V； 2）待输出电压稳定后，打开计算机和打印机电源； 3）开启主机电源开关，指示灯亮，表示电源已接通；

4）双击计算机操作软件图标 “SHIMADZU HYPER IR 1.51”，待自检完毕后，点击“OK”； 5）放置样品；

6）点击“SampleStart”，进行样品测定；根据需要选择参数进行图谱相应的处理； 7）打印谱图；

8）关闭计算机操作软件程序；

9）关闭主机电源，关闭计算机、打印机； 10）关闭稳压器开关及拔掉电源。 3、注意事项

1）红外光谱实验应在干燥的环境中进行，因为红外光谱仪中的一些透光部件是由溴化钾等易溶于水的物质制成，在潮湿的环境中极易损坏。另外，水本身能吸收红外光产生强的吸收峰，干扰试样的谱图。故测定固体样品应干燥，必须保证无水状态，否则无法进行红外测定。

2）实验操作中，避免用手直接接触锭剂成型器表面，以防样品受潮，无法制样。

3）固体样品压片法时，试样量必须合适。试样量过多，制得的试样晶片太“厚”，透光率差，导致收集到的谱图中强峰超出检测范围；试样量太少，制得的晶片太“薄”，收集到的谱图信噪比差。要用镊子从锭剂成型器中取出压好的薄片，而不能用手拿，以免玷污薄片。

4）压片用模具用后应立即把各部分擦干净，必要时用水清洗干净并擦干，置干燥器中保存，以兔锈蚀。

5）液体样品测定时，可拆式液体池的盐片应保持干燥透明，切不可用手触摸盐片表面；盐片不能用水冲洗。

实验四 火焰光度法测定钾、钠

一、实验目的

掌握火焰光度法测定钾、钠的方法。并了解有机溶液对火焰发射强度的影响。

二、实验原理

火焰光度法是用火焰作为激发光源的一种发射光谱法。测定时用助燃气（压缩空气）将试剂溶液在喷雾室中喷成细雾，并随着助燃气进入燃料气（本实验用汽油）的火焰中，被测物质的原子受火焰热能激发，产生一定波长的特征辐射。控制一定的实验条件，根据待测元素特征辐射的强度与其浓度的关系，即可用标准曲线进行定量测定。

试样溶液浓度 一定时，保持实验的条件不变，则火焰中基态原子浓度与火焰中的雾滴大小及雾量多少有关，试样溶液中加入有机溶剂可改变液体的表面张力，粘度等物理性能。

表面张力小时 ，雾滴小，粘度小时，吸喷速率大，可见有机溶液对火焰发射强度有影响。

三、仪器与试剂

1、仪器：FP-0型火焰光度计。 2、试剂：

①钠标准溶液：称取已在400-450℃灼烧过的氯化钠2.2克。用去离子水溶解后，移入1000mL容量瓶中，并稀释至刻度。此贮备溶液的浓度为1.000毫克钠/毫升。

临用时取此贮备溶液在容量瓶中稀释10倍，浓度为0.100毫克钠/毫升。

②钾标准溶液，称取已在400-450℃灼烧过的氯化钾1.907克，用于离子水溶解后，移入1000mL容量瓶中并稀释至刻度，此贮备溶液的浓度为1.000毫克钾/毫升。

临用时取此贮备溶液在容量瓶中稀释10倍，浓度为0.100mg/mL。 ③乙醇 1:1 ④异丙醇 1:1 ⑤丙三醇 1:1

四、实验步骤

1、调节火焰光度计。调节使用方法及注意事项见附录。 2、钾的标准曲线绘制及自来水中钾含量的测定。

①取6个50mL容量瓶，依次分别加入0.10；0.20；0.50；1.00；2.00；5.00毫升的0.100毫克/毫升钾标准溶液，用去离子稀释至刻度。

②液池中盛放去离子水使其喷雾，调读数为“0”，再以上述标准系列中浓度最大的标准溶液喷雾，调节读数为相应最大值，此调节重复三次。

③将一系列标准溶液由稀至浓依次喷入火焰，读取显示器读数，每个溶液重复读数三次。 ④取水样喷雾，读取显示器数值，重复三次 3、钠的标准曲线绘制及自来水中的钠含量的测定。

取六个50mL容量瓶，依次加入2.0；4.0；6.0；8.0；10.0；15.0mL，浓度为0.100mg/mL钠标液，用去离子水稀释至刻度。操作同上。

4、有机溶剂对火焰发射强度的影响。

取七个50mL容量瓶。按下表次序加入不同试剂，用去离子水稀释至刻度。在绘制的标准曲线的相同条件下喷雾，读取数值。 序号 1 2 3 4 5 6 7 钠标准溶液（mL） 4.00 4.00 4.00 4.00 乙醇（mL） 5.00 5.00 异丙醇（mL） 5.00 5.00 1:1的丙三醇（mL） 10.0 10.0 读 数 五、数据及处理

1、及时地记录实验条件和测量数据

2、以浓度为横坐标，读数值为纵坐标，分别绘制钾、钠的标准曲线，并求出水样中钾、钠的含量（以mg/L表示）。

3、比较不同有机溶剂对钠的谱线发射强度的影响，结论如何？

六、思考题

1、若压缩空气输出压力不稳定，对测定结果有何影响？ 2、若标准系列浓度范围过大标准曲线将发生什么变化？为什么？

FP—0型火焰光度计

一、仪器结构

二、仪器的操作

2.1开机

按《4仪器的安装》的要求进行安装后，在燃烧室外侧放置玻璃罩，玻璃罩上方加以不锈钢丝网及压圈，然后套上烟囱盖，即可接上电源进行操作。

按下电源开关，启动空气压缩机，可见压力表逐渐上升至0.15MPa左右。打开进样开关，将吸管插入溶液，溶液随吸管进入雾化室，不久在废液皿内有溶液流出，这表示仪器进样雾化正常。

将燃气阀逆时针旋动，在未点火时，揭开烟囱上盖，可闻到汽油味。

点火时，可一边按下点火按钮，一边逐渐打开燃气阀。若点燃困难，可少许拔出玻璃罩，重新开始点火操作。

进样开关放置“开”处，调节燃气阀，使火焰成浅兰色的、锥形的，底部稍带弯曲的形状。盖上烟囱盖，从观察窗观看火焰是否稳定，适当调节燃气阀，使火焰呈稳定状态。点火时，也可不揭盖，直接引燃。

2.2预热

接下来是预热阶段。由于火焰的燃烧、样品的注入是个动态过程。起初是常温状态，然后是升温过程，当燃气及进样量确定后，火焰趋向热平衡，这时火焰较稳定，激发能量恒定，因而读数就稳定。

预热时间约需30分钟，采用蒸馏水连续进样较好，因为这样更能模拟实际的进样条件。若用户样品少，又无时间，可以边标定边测量，以节约燃料和时间。

2.3关机

关机时，只要切断电源即可，空气压缩机随即停转，由于无气源，汽油不再气化，火焰随之熄灭。但若使用液化石油气时，不可忘记关闭储气罐上的开关阀（顺时针旋紧）。关机前，请用蒸馏水空烧5分钟左右。

关机后，仪器进样开关、燃气阀可不必旋动，仍维持原状态。因为到下一次使用时，如燃料不变，那燃烧状况也不会有大的变化，所以待下一次开机点火时，就不必对火焰状况多加调整了。若下一次使用时，点火困难，可稍增大燃气量，待引燃后，稍加调整即可。

2.4 医疗临床的测定

火焰光度计在医疗临床上，主要对人体血清中K、Na作定量测定。在正常情况下，K为0.04mmol/L，Na为1.40 mmol/L。

2.4.2零满标测定法

a、将空白溶液进样，调节“低标”旋钮，使仪器显示：

0 · 0 0 0 · K Na

b、将高浓度K++Na+混合液进样，调节“高标”旋钮，使仪器显示：

· ·

K Na

c、反复二次，见读数基本不变，即可进样品测试。

d、将血清稀释100倍进样，所显示的读数即为患者血清中K、Na的含量。

e、火焰光度计是相对测定的仪器，在测量过程中，经标定后，可进行样品检测，但随着几个或10个样品的测定，需要重新进行标准液的标定，这样才能保证测试的准确度。

2.4.3低高标测定法

a、由于空白溶液所产生的背景光，会使K、Na呈现一定量，所以空白溶

液实际读数并非指零，从标准曲线来看，浓度变化是不通过零点的指数曲线，而采用低高标测定法后，其严格控制放大器的工作区间，所以其测量误差相应地减小。

b、人体血清中K、Na含量总在一定的范围内变化，如：K：测量范围

0.02—0.06 mmol/L之间，Na ：测量范围1.00—1.80 mmol/L之间，于是采用K+0.02mmol/L+Na+1.00mmol/L为低标，K+0.06mmol/L+Na+1.80mmol/L为高标进行定标。

操作步骤：用K+0.02mmol/L+Na+1.00mmol/L混合液进样，调节“低标”旋钮，使仪器显示：

· ·

2 0 1 0 0 K Na

然后用K+0.06mmol/L+Na+1.80mmol/L混合液进样，调节“高标”旋钮，使仪器显示

6 · 0 1 8 · K Na

0 c、为保证高、低不同浓度的测量范围，就要改变放大器的输入信号，因此要求进行多次调节，使显示与低、高标浓度基本一致，才能进行样品测定。

d、用低、高标测定法虽比较繁琐，但其线性误差有显著的改善。

实验五 火焰原子吸收分光光度法测定粮食中铜锌含量

一、实验目的

通过本实验了解原子吸收法基本原理及仪器的使用

二、基本原理

原子吸收法是基于从光源发射的被测元素的特征辐射通过样品原子蒸气时，被蒸气中待测元素基态原子吸收，由辐射减弱的程度以求得样品中被测元素的含量。

三、仪器和试剂

1、仪器

AA—6650型原子吸收分光光度计 （日本岛津公司） 2、试剂

Cu、Zn标准贮备液

Cu准确称取1.000克铜（光谱纯）于50ml烧杯中，加1：110ml，加热溶解后，煮沸，冷却后转移到1000ml容量瓶中，用水稀释至刻度，浓度为1mg/mL。Zn：准确称取1.0000克Zn（光谱纯）于50 mL烧杯中，加1：1盐酸10ml，溶解后加浓盐酸5ml，转移1000ml容量瓶中，用水稀释至刻度，浓度为1mg/mL。

①标准工作溶液的配制将Cu和Zn标准贮备液用逐级稀释法配成下列标准系列 Cu：

Cu：0.5 1.0 3.0 5.0μg/ml Zn：1.0 2.0 3.0 4.0μg/ml ②试样溶液的配制

将5克粮食在马弗炉内烧成灰分，用1：100溶解，并定溶于50 ml容量瓶中，摇匀待测。

四、实验步骤

1、先开空乙压缩机及乙炔钢瓶，调整压力为： 空气：0.35~0.40MPa，乙炔：0.1—0.15MPa。

2、接通电源，打开主机电源开关，开启后，鸣叫三声表示仪器正常。 3、打开计算机，按如下步骤设置分析参数；

3.1启动AA软件，选择Wizard进入参数设定。 3.2元素选择，选择分析元素 3.3制备参数 输入样品制备参数 3.4样品标识符 输入样品标识 3.5样品选择 选择需要测试的样品 3.6连接主机/发送参数

3.7光学参数 选择测定有关光学参数 3.8燃烧器/气体流量设置

选择适宜的仪器条件

3.9参数设置完成开始样品测定。 3.10测定完毕用蒸馏水喷雾约2—3分钟。 3.11测定完毕，打印测定结果，关机。

五、讨论

1、用火焰原子吸收分析法测定时，试样溶液在火焰中经过一系列什么变化来达到测定的目的？ 2、每一种元素都有若干条波长各不相同的分析线，在实验中根据什么来选择？

实验六 原子荧光光谱法测定环境水样中的砷

一、实验目的

1.掌握原子荧光光度法的基本原理； 2.了解原子荧光光度计的基本操作。

二、实验原理

在盐酸介质中，以硼氢化钾作还原剂，使砷生成砷化氢。以氩气作载气将砷化氢导入石英炉原子化器进行原子化，以砷特种空心阴极灯作激发光源，使砷原子受光辐射激发产生电子跃迁，当激发态的电子返回基态或较低能态时即发出荧光，砷浓度在一定范围内与荧光强度成正比。

三、材料与方法

1. 仪器及工作条件

AFS－3100型荧光光谱仪（北京海光仪器）

仪器工作条件：负高压：300V；灯电流：总电流50mv主辅阴极各25mv；原子化高度：8mm；载气：300mL/min；屏蔽气：900mL/min

容量瓶 100mL

移液管1mL三个、5mL一个 2. 主要试剂

As标准储备液：取1mLAs单元素标准溶液（国家标准物质中心）1000µg/mL稀释至100mL容量瓶中。

2%KBH4溶液：准确称取2.0 g KBH4 置于100mL 4 g/L的KOH溶液中，临用时现配。 5%盐酸水溶液；5%硫脲和5%抗坏血酸的混合液 所有试剂均为分析纯，实验用水为二次蒸馏水。 3. 样品溶液的制备

准确量取过滤后的环境水样5mL于100mL容量瓶中，加入10mL 1：1盐酸，加入40mL硫脲-抗坏血酸混合溶液,用二次蒸馏水定容，摇匀后静置30分钟即可测定砷。同时测定试剂空白。

4. 标准溶液的配制

砷标准工作液1µg/mL：取10mL砷标准储备液稀释至100mL容量瓶中。

分别移取1µg/mL的砷标准工作液0、0.1、0.2、0.4、0.8、1.0mL于100mL容量瓶中,加入10mL 1：1盐酸，加入40mL硫脲-抗坏血酸混合溶液,用二次蒸馏水定容，摇匀后静置30分钟即可测定。

四、实验步骤

1、仪器操作

（1）安装砷空心阴极灯,确认水封中有水;

（2）打开主机电源，进入AFS-3100型原子荧光光度计工作软件并设置工作条件; （3）进行灯位置和原子化高度的调整;

（4）打开氩气瓶旋钮,确认氩气出口压力为0.25Mpa; （5）点火预热30分钟;

（6）对“文件”菜单中气路自检、断续流动和自动进样器自检、空心阴极灯和检测电路自检、串行通信检测四项进行检测;

（7）点击“文件”菜单中生成新数据库,在“文件名”栏中输入新数据库的名字,单击“保存”. 2、标准系列的测定

（1）将配制好的标准系列溶液按自动进样程序所设置的位置放在样品盘中; （2）点击工作软件中“空白”按钮中标准空白,进行标准空白溶液的测定; （3）点击“标准”按钮中标准曲线测定,进行标准系列溶液的测定; （4）冲洗(点击“运行”菜单中样品测试). 3、未知样品的测定

（1）将配制好的未知样品溶液按自动进样程序所设置的位置放在样品盘中; （2）点击“空白”按钮中样品空白,进行样品空白的测定;

（3）按样品个数对“样品测量数据”表中“标识”进行编号,点击“样品”按钮中样品测定,进行样品溶液的测定.

4、关机操作

（1）用蒸馏水对仪器管路进行清洗;

（2）熄火并退出工作软件,关闭氩气、计算机和主机.

五、实验结果及数据处理

环境水样中砷的含量w（%）=样品中砷的浓度（µg/L）稀释倍数

六、思考题

1.简述原子荧光法的基本原理？ 2.你知道的砷的测定方法有哪些？

实验七 铁在玻碳电极上的伏安行为及测定

一、实验目的

﹙1﹚过过对铁最佳测定条件的选择，了解与电化学性质有关的一些条件参数对铁测定灵敏度的影响；

﹙2﹚了解电化学工作站的基本原理；

﹙3﹚掌握电化学工作站的基本操作；加深对灵敏度﹑准确度﹑空白等概念的认识。

二、实验原理

电分析化学是仪器分析的一个重要组成部分。它是根据溶液或其它介质中物质的电化学性质及其变化规律来进行分析的一种方法，以电导﹑电位﹑电流和电量等电化学参数与被测物质的某些量之间的关系作为计量的基础。

加一快速变化的电压信号于电解池上，或工作电极电位随外加电压快速地线性变化，记录电流-电位（i-E）曲线的方法，称为线性扫描伏安法。一般说法，普通直流极谱滴汞电极的电位也是线性变化的，但变化速度很慢，在一滴汞的寿命期间变化的2mV左右。因此，处理直流极谱问题时，把一滴汞生长期间的工作电极电位、视为恒定。线性扫描伏安法则不同，工作电极电位变化速度很快，可用下式表示：

E(t) = Ei – vt

式中Ei为初始电位，v为电位扫描速度，E（t）为t时刻的电极电位。线性扫描伏安法的电压波形和电流响应如图所示：

采用线性扫描伏安法做定量分析时,它的峰电流与被测物质浓度的关系为：

ip=-Kc 其中：ip峰电流，K为常数，c为被测物质的浓度。

直流循环伏安法是与交流循环伏安法相对应的一种分析方法，常简称循环伏安法，它是以快速线性扫描的形式施加极化的三角波电压于工作电极，如图a所示，从起始电压Ei开始沿某一方向变

化，到达终止电压Em后反方向回到起始电压，呈等腰三角形。电压扫描速度可以从每秒数毫伏到1伏甚至更大。

当溶液中存在氧化态物质O时，它在电极上可逆地还原成还原态物质R，

O + ne- → R 当电位方向逆转时，在电极表面生成的R则可被可逆地氧化为O，

R → O + ne-

得到的极化曲线见图b。图的上半部分是还原波，称为阴极支；下半部分是氧化波，称为阳极支。出现峰电流的原因和单扫描极普法完全一样，其氧化波相当于溶液中的还原态物质在电极上氧化时的极化曲线，还原波即溶液中的氧化态物质在电极上还原时所得到的极化曲线。（用ipa﹑Epa分别表示氧化峰的峰电流和峰电位，而ipc﹑Epc分别表示还原峰的峰电流和峰电位。）

E(-)

Em

Ei

0 λ t

图a 图b

循环伏安法是一种很有用的电化学分析方法，可以用于研究电极反应的性质机理﹑和电极过程动力学参数等。

三、试剂和仪器

1）仪器

LK2005型 电化学工作站（天津市兰力科化学电子高技术有限公司）； 玻碳电极﹙φ4mm﹚为工作电极； 甘汞电极为参比电极； Pt丝电极为对电极； 金相砂纸﹑Al2O3粉末； 超声波清洗器； 三极电解池； 2）试剂

铁储备液：1×10-2 mol∙L-1

KCl 储备液：1.00mol∙L-1

四、实验内容

1）溶液的配制

配制1×10-2 mol∙L-1的铁储备液：准确称取1.63g铁固体颗粒（分析纯），定容于500mL的容量瓶中。（本实验均用二次蒸馏水）

取适量KCl固体粉末（分析纯），配制成1 mol∙L-1的溶液。

分别取适量铁储备液于50mL容量瓶中，并且每个容量瓶中再加入1.00mol/L的KCl溶液5mL,配制成浓度分别为0﹑5×10-6﹑1×10-5﹑3×10-5﹑8×10-5﹑1×10-4 mol∙L-1的铁标准溶液，而且每个容量瓶中KCl溶液的浓度都为0.1 mol∙L-1,用于制作标准曲线。

样品溶液的配制：在线性范围之内称取适量样品，定容与50mL容量瓶中即可。（容量瓶中必须先加入1.00 mol∙L-1的KCl溶液5mL）

2）电极的处理

玻碳电极先用粗﹑细金相砂纸磨光，然后用研细的Al2O3粉在绸布上磨成镜面，最后在二次水中用超声波清洗。

3）标准曲线的制备

以0.1 mol∙L-1KCl溶液为支持电解质，把标准溶液分别从底浓度到高浓度在0.6~-0.2V范围内进行线性伏安扫描，记录i﹣E曲线，扫描速度为50 mV∙s-1，找出各浓度的最高还原峰电流，制作线性扫描伏安法的i﹣c标准曲线。

4）未知样品的测定

取适量铁未知样品溶液，以0.1 mol∙L-1KCl溶液为支持电解质，转移到电解池中分别进行线性扫描，记录i﹣E曲线，用校准曲线法测出该样品的浓度。

5）铁电极反应可逆性的测定

以0.1 mol∙L-1KCl溶液为支持电解质，把标准溶液分别从底浓度到高浓度在0.6~-0.2V范围内进行循环伏安扫描，扫描速度为50mV∙s-1，找出各浓度的还原峰电位Epc和最高氧化峰电位Epa，根据Epc与Epa的关系来判断电极反应的可逆性，Ep=Epa-Epc,一般来说，由于Ep与实验条件有关，所以当 Ep数值为55n mV至65n mV时(n为电子转移数)，可判断该电极反应过程为可逆过程。应该注意，可逆电极反应的ipa=ipc，并且峰电流与电压的扫描速度的平方根呈正比。

6）仪器操作步骤

A 分别按浓度由低到高的顺序将配好的溶液加入电解池中作底液。把电极先放入有最低浓度待测溶液的电解池中，并接在电化学工作站相应的电极线上。

B 打开计算机的电源开关，打开LK2005电化学工作站主机的电源开关。

C 在WindowsXP操作平台下运行“”，进入主界面。按下主机前面板的“复位”键，这时主控菜单上应显示“系统自检”界面（如图1-1），待自检界面通过后，在“设置”菜单上选择“通讯测试”， 此时主界面下方显示“连接成功” 系统进入正常工作状态。

D 选择测定方法，同时设定实验参数。点击控制菜单中的开始实验即可。

五、数据处理

（一）线性扫描伏安法数据处理及工作曲线的绘制（表一） K3Fe(CN)6 (mol/L) 还原峰位置(V) 还原峰高(uA) 5×10-6 1×10-5 3×10-5 8×10-5 1×10-4 由表一可以绘制出工作曲线，采用校准曲线法求出未知样品的浓度。 （二）循环伏安法数据的处理（表二） K3Fe(CN)6 (mol/L) 还原峰位(V) 还原峰(uA) 氧化峰位置(V) 氧化峰高(uA) 5×10-6 1×10-5 3×10-5 8×10-5 1×10-4 由表二可知，每一浓度相对应的氧化峰电位和还原峰电位之间的关系，由此可判断铁在玻碳电极表面发生的是否为可逆的氧化还原反应。

六、思考题

1、何谓极谱法？何谓伏安法？二者的区别？ 2、什么是循环伏安法？它有什么用途？

实验八 混合物的气相色谱定性定量分析

一、目的及要求：

1.了解气相色谱仪的结构、工作原理和应用，熟悉气相色谱仪的常规操作方法与步骤。 2.掌握保留时间的测定方法和进行定性分析的方法。了解绝对和相对校正因子的意义，及其测定方法。练习用归一化法对混合物定量分析。

二、实验原理

1.色谱方法 色谱是一种分离技术，将这种分离技术与适当的检测手段相结合，就是色谱分析。在样品分离过程中，起分离作用的物质为固定相，能够携带样品流经固定相作用的物质为流动相。当样品经过固定相时，由于不同物质的性质和结构差异，使它们与固定相之间作用产生差别，这样在流动相的推动下，不同物质在流经固定相的迁移速度发生改变。不同的物质在不同的时间内通过固定相，使各种物质得到分离，然后再进入检测器检测。

2.定性分析 样品经色谱分析，可得到对应的色谱图，图上的每一个峰对应样品中的一种物质。因此，在一定的色谱条件下，每一种物质，也就是每个色谱峰有相应的保留值。故保留值（本实验采用保留时间tR）可作为定性分析依据，对己知物与样品组分进行保留值比较，可用下述不同方式进行。

（1）在相同和稳定的色谱条件下，将样品和单一己知物质分别进样，准确测量其保留值，己知物与样品中保留值相同的就可能是同一物质。

（2）若样品比较复杂，或保留值很接近，可在部分样品中加入少量己知物，混均后进样。将此色谱图与样品所得色谱图比较，峰增高的就可能与己知物相同。

（3）为了进一步加以确证，特别是当两种物质有相同保留值时，可改变色谱条件。常用两种固定相极性相差较大的柱子，在各自色谱条件下，重复前面的步骤，则可确证样品中的组分是何种物质。

3.定量分析 定量分析的依据是每一种物质的量与检测器的响应信号强度（如峰高、峰面积）成正比。mi（Ci）=fiAi（hi）

其中mi为组分i的质量；Ci为组分i的浓度；fi为组分i的校正因子;Ai为组分i的峰面积；hi

为组分i的峰高。

（1）响应信号的测量

色谱峰的峰面积或峰高是最基本的定量依据，由数据处理仪或色谱工作站处理得到。 （2）校正因子的测量 由于不同物质的量与检测器的响应信号在相同的条件下有差异。即对于质量相等的不同物质，它们的峰高或峰面积不尽相同，故引入校正因子f i校正。绝对校正因子为fi= mi（Ci）/ Ai（hi）。相对校正因子（下式），它是某物质（i）与基准物（S）的绝对校正因子之比。

fimi(Ci)As(hs)mS(CS)Ai(hi)当物质的量单位不同时，可分别表示为：fm质量校正因子，fM摩尔校正因子，fV体积校正因子。注意常将相对校正因子也简称为校正因子。在文献中基准物一般用苯或正庚烷，但是在分析过程中，往往将基准物选为任一种适合的物质。校正因子的测量，一般要在样品分析的条件下进行。

（3）定量方法 常用的定量方法有归一化法、标准曲线（外标）法、内标法、标准加入法等，应根据具体样品的色谱分析条件选用。本实验练习用归一化法定量分析，即分别测出样品中所有组分的峰面积和校正因子，再依次计算各组分的含量，其公式如下：

Wi%Aifi100%

Aifii归一化法的优点是进样量无需很准，操作条件略有变化对定量结果影响小，因此定量重复性好。当样品中各组分校正因子相近时，可省去校正因子。缺点是要求样品中所有组分都出峰，并且分离良好。

三、仪器及实验条件

气相色谱仪（附FID）70II型，N2000色谱数据工作站。10μl微量进样器，5mL容量瓶，分析天平。乙醇、苯、甲苯均为分析纯，待分析样品一份。色谱柱为1.5m×2mm不锈钢色谱柱，固定相为5%SE-30、硅烷化102白色载体60~80目。柱温70℃，汽化室温和检测器室温均为120℃，载气为氮气25mL/min，检测器氢气30mL/min、助燃空气270mL/min。

四、实验内容及步骤

1.开机步骤及操作方法

（1）色谱仪启动 按照上述色谱条件，首先接通色谱仪载气，调节流量。再打开色谱仪电源开关。自检完毕后，在控制面版上依次按动“DETA”“ OVEN TEMP”“ INJ TEMP”键，分别输入检测器室温、柱温、汽化室温，仪器将按照设定温度开始升温。FID“RANGE A” 选择为7、输出信号衰减“ATT A” 选择为4，也可在进样以后，由色谱峰的大小来选择。

(2）色谱工作站启动 首先打开计算机电源，点击桌面“在线工作站”图标，再选择“打开通道”1和2，再察看或打开已编辑好的方法文件，之后点击“数据采集”，再选择点击“查看基线”，工作站进入就绪状态。

(3）FID点火 上述设定温度在稳定之后，分别接通氢气发生器、空气压缩机电源。待两气源压力稳定后，打开氢气和空气开关，按“FIRE” 键为FID点火。在FID出口确定有水蒸气产生，仪器开始稳定基线。

2、待测样品组分确定

(1）待仪器稳定后，用10μl进样器取1μl待测样品进样，进样后随即启动工作站并记录色谱图。工作站启动一般可通过遥控开关或单击监视窗口右边的“采集数据” 。工作站开始采集数据，待样品出峰完毕基线平穏后，停止采集并记录各色谱峰的保留时间（tR）。

(2）在与上述完全相同的方法下，分别取约0.3μl的乙醇，苯、甲苯等试样进样。得到各自的色谱图后，记录三种己知物质的保留时间（tR）并确定样品中各有哪些物质。

3、样品定量方法

(1）混合标准样品配制是将乙醇、苯、甲苯三组分混合在一起的标准溶液。在同一容量瓶内，分别加入三种试样，其数量尽可能相近，并用分析天平准确称量，再加盖摇匀。

(2）用10μl进样器取上述配的制混合标准样品1μl进样，得到色谱图后，分别记录每个组分的保留时间（tR）、峰面积（Ai）。也可再将待测样品重复进样。

(3）数据处理 以苯为基准物（S），用由混合标样的各组分重量含量（Wi）和测得各组分峰面积（Ai），分别计算三组分的重量校正因子（fi）。用待测样品的各组分峰面积及计算的重量校正因子，分别代入上述给出的峰面积归一化法公式，计算三种物质在样品中的重量百分含量。也可用绝对校正因子计算。

五、原始数据记录

待 测 样 品 出峰顺序 1 2 3 保留时间（min）tR 峰面积Ai

标 准 样 品 已知物质 乙醇 苯 甲苯 保留时间（min）tR

混合标样峰面积Ai

混合标样含量（W%） 32.78 31.26 35.96

六、问题及讨论

1. 说明峰高或峰面积可用于定量计算理由。

2. 比较实验中所求校正因子的差异，试说明为什么定量计算要用校正因子？ 3. 简述各种定量计算的方法，其中归一化法有什么优缺点？ 4. 如欲测定丙酮中的微量水分，能否采用氢火焰离子化检测器?

实验九 气相色谱性能测定及条件选择方法

一、目的及要求

1．了解程序升温方法及应用，考察柱温对保留时间的影响。 2．掌握理论塔板数、理论板高及分离度的测定方法。 3．了解FID的灵敏度、检测限的意义及练习测量方法。

二、实验原理

1．关于程序升温，这是一种常用的气相色谱分离技术，是指在一个分析周期里，柱温连续地随时间由低温到高温线性的或非线性的变化过程。对于含组分较多且沸点范围较宽的样品，在采用恒定的柱温时，往往得不到对所有组分的正常分离，不是分离很差，就是峰形不正常。因此对柱温采取程序升温的方法，可以增加低沸点组分的分离，改善高沸点组分的峰形，同时又缩短分析时间。分析周期内，如升温速率恒定为线性升温或单阶线性升温；如在不同时间内多种升温速率为非线性升温或多阶线性升温。

2.对气相色谱柱的性能，常用塔板数、板高、分离度等指标参数来考察。塔板理论是将色谱柱看成有若干层塔板的分馏塔，假设物质在每层塔板中达到平衡，即在两相间分配平衡。对不同物质有不同的分配系数，经多次分配后，挥发度大的与挥发度小的物质彼此分离。柱内每达成一次平衡想象为一个塔板，平衡所需的柱长称为板高，常用计算公式为

tR理论板数： n＝5.W1/2L 理论板高： H＝ tR—保留时间；W1/2—半峰宽；L—柱长 n2分离度是用来表示两个相邻峰的分离程度的指标，由两峰的间距和峰的宽度，把柱效率和溶剂效率结合在一起，表示色谱柱在一定的条件下对混合物综合分离能力。常用二倍的峰顶距离除以两峰宽之和。分离度等于1.5时，分离程度达99.9%,视为基线分离，其计算方法如下式。 分离度： R=

2(tR2tR1) W1、W2—峰宽；（tR2－tR1）—保留时间差

W1W23.灵敏度和检测限是衡量检测器敏感程度的指标。单位量物质通过检测器时所产生信号的大小为检测器对该物质的灵敏度。检测器分为浓度型（如TCD）和质量型(如FID)两类，对FID常以每秒有一克物质通过检测器时所产生的毫伏数（mv·s/g）表示。 灵敏度： St=

RA= A—峰面积（mv·s）；W—进样量(g) QW FID的检测限，是将产生两倍噪声信号时，单位时间内进入检测器的物质量（g/s）表示。 检测限： D=

2N2NW= N—噪声（mv）；其余同上 SmA三、仪器及实验条件

气相色谱仪（附FID）70Ⅱ型，N2000色谱数据工作站，微量进样器10μl数支。甲醇、乙醇、乙酸乙酯、苯、庚烷、甲苯、辛烷混合样品一份，含0.05%苯的甲苯溶液样品一份；色谱柱为1.5m×2mm不锈钢色谱柱、固定相为5%SE-30、硅烷化102白色载体60～80目。汽化室温和检测器室温均为120℃、载气为氮气25ml/min、检测器氢气30ml/min、空气270ml/min。

四、实验实验内容及步骤

1.恒温、程序升温对混合样品的分离比较

（1）柱温50℃:首先按上述色谱条件接通载气，打开仪器电源开关，设置检测器、汽化室温度，再设置柱温度50℃。待各温度达到设定值后，通入氢气、空气，并为FID点火。同时接通计算机电源，启动色谱工作站。待基线稳定后，用10μl进样器取1μl混合样品进样，出峰完毕，停止数据采集，从工作站报告中记录七种物质tR。

（2）柱温80℃：将柱温设置为80℃，待基线稳定后，取1μ混合样品进样，出峰完毕，停止数据采集后，记录七种物质tR。

（3）程序升温：柱温的变化过程，在45℃恒温0.5min后，以10℃/min速率升至80℃，再恒温2min后，结束一个分析周期。设置步骤先设柱温为45℃，再依次操作：“PRG”键、“▽”键、输入“0.5”、“ENTER”键；“▽” 键、输入“10”、“ENTER” 键；“▽” 键、输入“80”、“ENTER” 键；“▽” 键、输入“2”、“ENTER” 键。进1μl混合样品后，在开始采集数据同时，按动色谱仪“START”键。停止采集后，记录七种物质tR。

（4）将程序升温的色谱图第3、4个峰放大后打印，以（mm）为单位，分别测量和记录乙酸乙酯、苯两个峰的峰间距（tR2-tR1）和峰宽（W1、W2）。

2.塔板数、灵敏度和检测限的测定

（1）在色谱仪上设置柱温为75℃，“RANGEA” 输入“9”，“ATT A” 输入“3”，待基线稳定之后，启动采集数据，记录5min基线谱图。放大基线谱图，以（mv）为单位估测并记录噪声数（N）。

（2）准确取1μl含0.05%苯的甲苯样品进样，记录苯的峰面积并将其单位转换为（mv·s）。 （3将该色谱图苯的峰适当放大打印，以（mm）为单位测量并记录苯峰的tR和W1/2。 3.数据处理

（1）用苯峰的tR和W1/2，计算色谱柱对苯的理论塔板数（n）和板高（H）。（其中L=1500mm） （2）用乙酸乙酯和苯两个峰的峰间距离（tR2-tR1）和峰宽（W1、W2），计算其分离度（R）。 （3）将1μl含0.05%苯样品换算成苯的绝对进样量（g）：

W=1（μl）×10-3×0.0005（含量）×0.88（比重g/ml）

由求得的W和苯的峰面积（mv·s），计算FID对苯的灵敏度（St）。 （4）用求得的灵敏度（St）及噪声（N），求FID对苯的检测限（D）。

五、原始数据记录

1．七种物质保留时间：

甲醇 乙醇 乙酸乙酯 苯 庚烷 甲苯 辛烷 柱温50℃（tR） 柱温80℃（tR）

程序升温（tR）

2．程序升温苯、乙酸乙酯峰间距、峰宽：

（tR2－tR1）（mm） 乙酸乙酯峰宽（mm） 苯峰宽（mm）

3．基线噪声（mv）：

4．苯（0·05%甲苯溶液）：

峰面积（mv·s） 保留时间tR（mm） 半峰宽w1/2（mm）

六、问题及讨论

1． 对程序升温是如何理解的？有什么作用？ 2． 理论板数有什么缺陷？与分离度有什么关系？

3．你认为应从哪几个方面来考虑对气相色谱柱及色谱分析条件的选择？

实验十 气相色谱法分析汾酒条件选择

一、目的及要求

1.通过对白酒气相色谱骨架成分的分析，了解复杂性品分析特点和方法的建立。 2.对填充柱与毛细管柱性能差异进行比较，选择比较合适的色谱分析条件。 3.熟悉毛细管柱气相色谱的基本性能、分流/不分流进样技术及分流比选择的方法。

二、实验原理

白酒气相色谱骨架成分物质有几十种以上，可用毛细管柱直接进样分析。

1.白酒的香味组成较为复杂，物质种类多、含量跨度大，不同类型的白酒实质为香味物质含量差异，这些物质包括醇、酯、醛、酸、羰基、杂环等化合物。同时白酒为蒸溜酒，绝大多数物质适合气相色谱方法分析。

2.气相色谱柱分为填充柱和空心毛细管柱两类，柱长可达数十米，甚至上百米。因此总柱效高，有利组份分离，两者的比较见表。

气相色谱填充柱与开管柱的比较

填充柱 WCOT SCOT 柱长，m 1-5 10-100 10-100 内径，mm 2-4 0.1-0.7 0.5 柱效，n/m 5×102-1×103 1×103-4×103 6×102-1.2×103 允许进样量，μg 0.1-103 0.01-1 0.01-1 柱压 高 低 低

3.由于固定液附着在管内壁，中心是空的，因此称开管柱也称毛细管柱。有以下优点： 1）总柱效高,毛细管柱内径一般为0.1-0.7mm，内壁固定液膜极薄，中心是空的，因此传质阻力很小，而且涡流扩散项不存在，谱带展宽变小。阻力很小，因此柱长可为填充柱的几十倍，其总柱效显然比填充柱高得多。

2）分析速度快, 开管柱的相比约为填充柱的数十倍。由于液膜极薄，分配比很小，相比大，组分在固定相中的传质速度极快，因此有利于提高柱效和分析速度。

3）柱容量小, 毛细管柱的相比高，分配比必然很小，因此使最大允许进样量受到，对单个组分而言，约0.5ug就达到极限。

4.为将极微量样品导入毛细管柱，一般需采用分流进样法。分流进样法就是将均匀挥发的样品进行不等量的分流，只让极小部分样品（约几十分之一或几百分之一）进入柱内。进入柱内的样品量占注射样品量的比例，称为分流比。常用的装置为分流/不分流进样口，样品注入分流进样器气化后，只有一小部分样品进入毛细管柱 ，而大部分样品都随载气由分流气体出口放空。分流比计算以进入毛细管柱内的载气流量与放空的载气流量之比。分析时使用的分流比范围一般为1:10~1:100。

在分流进样时由于样品中各物质物理性质的差异，会引起以不同比例进入毛细管柱，产生样品岐视现象。

5.对分流进样时的缺陷，可以采取一些技术手段，以减少定量误差。如适当提高汽化室温度，减低柱载气和分流口的流量、多内标物定量等方法。

三、仪器及实验条件

气相色谱仪（附FID、分流/不分流进样器）GC-16A型，C-R3A色谱数据处理仪，微量进样器（1、10μl）数支；交联毛细管柱PEG-20M（SGE公司）30m×0.32mm i.d×1μm;起始柱温45℃,恒温2.5min后、以5.5℃/min升至190℃恒温；汽化室温与检测器室温均为230℃；载气为氮气，柱前压为0.8kg/cm2。内标物（2%乙醇-水溶液）叔戊醇、乙酸正戊酯、α-乙基正丁酸；待测汾酒适量。

四、实验内容及步骤

1.按上述条件接通载气，起动色谱仪，设置温度条件，让仪器进入稳定过程。

2.试样准备（1）配制2%内标溶液，分别准确吸取0.5mL叔戊醇、乙酸正戊酯、α-乙基正丁酸于25mL容量瓶中，用处60%（V/V）乙醇定容。（2）配制标准溶液，在10mL容量瓶中加酒标样至刻度，再用吸量管加入0.1mL2%内标溶液,混匀后备用。（3）配制待测样品，在10mL容量瓶中加入酒样至刻度，再用吸量管加入0.1mL2%内标溶液,混匀后备用。

3.基线稳定后，用10μl进样器取1μl待测样品进样，记录色谱图后，分别进1μl各已知物试样，对照保留时间确定酒样色谱图各峰归属。

4.相对校正因子的测量，将标准溶液进样1μl，得到各峰面积后，及各物质含量分别代入相对校正因子公式计算。

fiCiAs

CsAi5.待测样品时进样1μl，记录色谱图及各各峰面积，代入公式计算。(单位:mg/100ml)

CiAifiCs As五、原始数据记录

物质 叔戊醇、甲醇、仲丁醇、丙醇、异丁醇、丁醇、异戊醇、己醇、 保留时间 峰面积

物质 乙酸正戊酯、乙醛、甲酸乙酯、异戊醛、丁酸乙酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯 保留时间 峰面积

物质 α-乙基正丁酸、乳酸乙酯、乙酸、苯甲醛、丙酸、异丁酸、丁酸、异位酸、庚酸、己酸、β-苯乙醇、

保留时间 峰面积

六、问题及讨论

1.通过资料查找对白酒的气相色谱分析方法进行总结，归纳出各种色谱条件所能适应的分析目的。

2.组成相对复杂样品，你认为从哪几方面去设计出相应的气相色谱分析实验方案？ 3.比较填充柱和空心毛细管柱两类气相色谱柱的特点。

4.简述分流/不分流进样方法的要点，如何去减少其存在的不足之处？

实验十一 高效液相色谱法测定饮料中的咖啡因

一、实验目的

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、实验原理

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：

OH3CNNCH3ONCH3N

目前饮料中咖啡因的测定方法有薄层色谱法、紫外分光光度法、气相色谱法和高效液相色谱法。高效液相色谱法是分析测定软饮料中咖啡因的重要方法。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tR和峰面积A后，可直接用tR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、试剂和试液

1 甲醇（色谱纯），高纯水，

2 咖啡因标准品（C8H10N4O2）：纯度≥99%

3 咖啡因标准储备液（1000 mg/L）：准确称取咖啡因标准品0.1000 g于100 mL容量瓶中，用甲醇溶解定容。放置于4℃冰箱保存。 4 咖啡因标准曲线工作液：

分别吸取咖啡因标准储备液（3）0.0 mL、1.0 mL、2.0 mL、3.0 mL、4.0 mL至50 mL容量瓶中，用水定容。该标准系列浓度分别为0.00、20、40、60、80 μg·mL-1的标准系列溶液。 5 测试饮料液：可乐，茶叶，速溶咖啡。

四、仪器和设备

1 高效液相色谱仪：Agilent 1200高效液相色谱仪，带紫外检测器。 2 天平：感量为0.1mg。 3 超声波清洗器。 4 水浴锅。

5 0.45μm微孔过滤膜。

五、实验内容

5.1 试样制备

5.1.1 可乐饮料脱气：将约25mL可口可乐置于一100 mL洁净、干燥的烧杯中，剧烈搅拌30min或在40℃下用超声波脱气5min，以赶尽可乐中二氧化碳。接着转移至50mL容量瓶中，加水定容至刻度，摇匀，静置，备用。

5.1.2 准确称取0.04 g速溶咖啡，用30mL 90℃蒸馏水溶解，冷却后待用。接着转移至50mL容量瓶中，加水定容至刻度，摇匀，静置，备用。

5.1.3 准确称取0.04 g经粉碎低于30目的茶叶，用20mL蒸馏水煮沸10min，冷却后，取上层清液，并按此步骤再重复一次，将上层清液全部转移至50mL容量瓶中，加水定容至刻度，摇匀，静置，备用。

5.1.4 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。

5.1.5 分别取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。 5.2 色谱仪器条件

色谱柱：C18柱（粒径5μm,150 mm×4.6 mm）。 流动相：V（甲醇）：V（水）=30：70 泵的流速：1.0 mL/min。 检测波长：275 nm。

柱温：25℃。

进样量：20μL。 5.3 标准曲线的制作

将标准系列工作液分别注入液相色谱仪中，测定相应的峰面积，以标准工作液的浓度为横坐标，以峰面积为纵坐标，绘制标准曲线。

5.4 试样溶液的测定

将试样溶液注入液相色谱仪中，以保留时间定性，同时记录峰面积，根据标准曲线得到待测液中咖啡因的浓度。试样溶液响应值若超出线性范围，应稀释后再进样分析。

六、结果处理

6.1 测定每一个标准样的保留时间。 6.2 确定未知样中咖啡因的出峰时间。 6.3 数据记录 序号 0 1 2 3 4 5 6 7

6.4 分析结果的表述：

试样中咖啡因含量按公式（1）计算

标样/样品名称 浓度μg·mL-1 保留时间 色谱峰面积S 色谱峰高度H 咖啡因标准工作液 0 咖啡因标准工作液 20 咖啡因标准工作液 40 咖啡因标准工作液 60 咖啡因标准工作液 80 速溶咖啡 茶叶 可乐 X 式中：

cV1000m1000 ……………………………………（1）

X——试样中咖啡因的含量，单位为毫克每公斤（mg/kg）；

c—— 试样溶液中咖啡因的质量浓度，单位为微克每毫升（μg/mL）； V——被测试样总体积，单位为毫升（mL）； m——称取试样的质量，单位为克（g）。

七、注意事项

7.1 不同品牌的可乐、茶叶、咖啡中咖啡因含量不大相同，称取的样品量可酌量增减。 7.2 若样品和标准溶液需保存，应置于冰箱中。

7.3 为获得良好结果，标准和样品的进样量要严格保持一致。

八、思考题

1、用标准曲线法定量的优缺点是什么？

2、根据结构式，咖啡因能用离子交换色谱法分析吗？为什么？

3、若标准曲线用咖啡因浓度对峰高作图，能给出准确结果吗？与本实验的标准曲线相比何者优越？为什么？

4、在样品干过滤时，为什么要弃去前过滤液？这样做会不会影响实验结果？为什么？

5、高效液相色谱柱一般可在室温进行分离，而气相色谱柱则必须恒温，为什么？高效液相色谱柱有时也实行恒温，这又为什么？

实验十二 有机化合物的核磁共振氢谱的测定

一、目的

1、通过实验掌握磁共振的基本原理。 2、了解核磁共振仪的使用方法及基本构造。

二、原理

当氢原子核(H′)处于磁场中Ho中时由于受到磁场Ho的作用,则 以角速度w绕磁场运动若改变Ho,则W、R也跟着改变。同时氢原子核 (lH)在磁场中发生了能级,处在两种能级状态。如果我们另外再在 Ho中的垂直方向加一个小交变磁场H1,设这个磁场H1的频率为f,那么f=r时,就发生核磁共振现象,其结果是低能态的氢原子核(lH)吸收能量跃迁到高能态。我们把吸收的能量记录下来,所得的谱线就是核磁共振氢谱。

一张氢谱给出的主要参数是:化学位移、偶合常数和积分面积。从这些参数可以得出分子中氢核的性质,数目及它与其它氢核相互作用的情况(EP 偶合情况)等重要信息,为推断分子结构是供非常有价值的资料,在研究立体异核、溶液中的动态平衡及化学动态学,分子间的相互作用,定量分析等方面,核磁共振都具有其独特的优越性。

三、仪器与试剂

日立R24B连续波核磁共振仪 样品管Φ5mm 有机化合物

四氯化碳(含1%四甲基硅烷)

四、操作步骤

1、在直径5mm的样品管中的0.05mL有机化合物加入含1%TMS的CCl4;盖上样品管帽。 2、把装有试样的样品放在样品贮槽中预热5分钟。 3、用5%为TMS调节仪器分辨率(由教师事先调好)。

4、取出样品管用纱布擦净外装上转子,定好高度。放入样品仓中。(注 意:不能把不带转子的样品管放入样品仓中,放入转子中较松的管也不要放入样品仓中)。

5、常态谱线的记录 (a)按下HLEVEL的NOR键

(b)按下SET键,从检测电表中读出峰高的最大值。 (c将AMOLTTVDF旋钮置于与电表读数相同的位置上。 (d将键钮旋转处于CRO上,显示器观察出峰的情况。

(e)将旋钮旋转处于NOR位置。

(f)调节TMS POSITION使TMS信号对准记录仪0Hz位置。 (g)用RAPID键向B方向移至记录仪左端。 (h)调节PHASE使峰两边基线平衡。

(i)放下笔用SWEEP MODE键中NOR向F方向转动、记谱。 6、记录积分曲线 (a)MODE:INT键

(b)调节INTEGRATOR BALANCE使基线平衡 (c)压下PEN记录和积分曲线 (d)MONL NOR键消去INT 7、关机

(e)关上显示器电源开关 (f)关上记录仪POVEROPP OFF

五、结果处理

解释各组峰的归属。

六、思考题

1、谱仪的分辨率是什么?

2、场频联锁,匀场系统阶及样品管旋转为何能提高谱仪的分辨率。 3、什么叫边带?如何辨认?减弱边带的方法有哪些?

实验十三 有机化合物核磁共振碳谱的测定

一、实验目的

1. 通过实验掌握核磁共振的基本原理。 2. 掌握1HNMR、13CNMR 谱图的分析方法。 3. 初步了解二维谱图。

二、实验原理

质子的共振频率不仅决定于外加磁场和核磁矩 , 同时还要受到质子在化合物中所处的化学环境的影响。即不同化学环境中的质子。其化学位移不同,由此可利用化合物进行定性鉴定。

三、仪器

瑞士布鲁克公司 DRX-300 超导核磁谱仪 样品管 Φ5mm

四、试剂

有机化合物 溶剂D2O 内标DSS

五、操作步骤

1. 在直径 5mm 的样品管中加入 10mg 左右的有机化合物,用0.5mL D20溶解,加入0.5%的DSS,盖上样品管帽。

2. 把装有样品的样品管用纱布擦干净。

3. 把样品管装上转子 , 用标尺定好高度,放入样品仓中。 4. 锁场

(1)用 BSMS 键盘的 lift 键确认样品己落入磁场内正确位置。 (2) 键入lock↓选择相应的氚试剂后,开始自动锁场。 (3) 点 lock disp↓打开锁信号显示窗。 5.匀场

(1) 使用 BSMS 键盘调节Z、Z2反复操作几次,使锁线达到最佳状态下,即锁增益 (lock Gain)低的状态下,锁线达到最高。

6.常态1HNMR的测定

(1)键入edc↓设置实验名(Name),实验号(Expno)和处理号(Procno) (2)键入edasp↓将fl通道设置为lH1、f2、f3设置为off。 (3)键入lock↓选择D2O按步骤4、5锁场,匀场。

(4)键入eda↓选择采样参数。 (5)键入rga自动选择增益。 (6)键入zg采样,累加。 (7)键入gfp

(8)键入print打印图谱。 7.压水峰

(1)在常态1HNMR谱中,观察水峰的位置。 (2)键入edasp将发射中心改在水峰的位置。 (3)键入rga自动选择增益。 (4)键入zg采样累加。 (5)键入gft进行傅立叶变换。 (6)键入print打印图谱。 8.氢去偶13CNMR谱

(1)键入edc↓设置实验名(Name)实验号(Expno)和处理号(Procno) (2)edasp↓将fl通道设置为13C,f2通道设置为lH,f3通道设置为off。 (3)键入lock选择D2O自动锁场,按步骤4、5锁场,匀均。 (4)键入eda↓选择采样参数。 (5)键入rga自动选择增益。 (6)键入zg↓采样累加。 (7)键入eft ↓进行傅立叶变换。 (8)键入print↓打印图谱。 9.二维cosy谱。 10.二维XHCORR谱。

六、结果处理

有机化合物的结构：

OFH3CNHNNCH2CH3CH3SO3COOH

1.由1HNMR谱确定各组峰的归属 2.由13CNMR谱确定各组峰的归属 3.由COSY谱确定相关信息

4.由XHCORR谱确定C和H相关信息

实验十四 气质联用仪对未知物的检测

一、实验目的

1、掌握气质联用仪基本原理； 2、了解气质联用仪的基本操作。

二、实验原理

1、GC-MS 联用中主要的技术问题 （1）仪器接口

通常色谱柱的出口端为大气压力，这一状态与质谱仪中的高真空系统不相容，因此，接口技术要解决的问题就是如何使气相色谱仪的大气压工作条件和质谱计的真空工作条件的联接和匹配。接口要把气相色谱柱流出物中的载气，尽可能多的除去，保留或浓缩待测物，使近似大气压的气流转变成适合离子化装置的粗真空，并协调色谱仪和质谱计的工作流量。

（2）扫描速度

没与色谱仪联接的质谱计一般对扫描速度要求不高。和气相色谱仪联接的质谱计，由于气相色谱峰很窄，有的仅几秒钟时间。一个完整的色谱峰通常需要至少6个以上数据点。这样就要求质谱仪有较高的扫描速度，才能在很短的时间内完成多次全范围的质量扫描。另一方面，要求质谱计能很快地在不同的质量数之间来回切换，以满足选择离子检测的需要。

2、GC-MS 分析条件的选择

GC/MS分析条件要根据样品进行选择,在分析样品之前应尽量了解样品的情况，比如样品组分的多少、沸点范围、分子量范围、化合物类型等。这些是选择分析条件的基础。一般情况下样品组成简单，可以使用填充柱；样品组成复杂，则一定要使用毛细管柱。根据样品类型选择不同的色谱柱固定相，如极性、非极性和弱极性等。与气相色谱中的分析一样，气化温度一般要高于样品中最高沸点20~30℃。柱温可根据样品的具体情况来设定，如有必要也可采用程序升温技术，选择合适的升温速率，以使各组分都实现基线分离。有关GC/MS分析中的色谱条件与普通的气相色谱条件相同。质谱条件的选择包括扫描范围、扫描速度、灯丝电流、电子能量、光电倍增器电压等。扫描范围就是可以选择分析器的离子的质荷比范围，该值的设定取决于欲分析化合物的分子量，应该使化合物所有的离子都出现在设定的扫描范围之内。扫描速度视色谱峰宽而定。

一个色谱峰出峰时间内最好能有7~8次质谱扫描，这样得到的重建离子流色谱图比较圆滑，一般扫描速度可设在0.5~2秒扫一个完整质谱即可。灯丝电流一般设置在0.20~0.25mA。灯丝电流小，仪器灵敏度太低；电流太大，则会降低灯丝寿命。电子能量一般为70eV，标准质谱图都是在70eV下得到的。改变电子能量会影响质谱中各种离子间的相对强度。如果质谱中没有分子离子峰或分子离子峰很弱，为了得到分子离子，可以降低电子能量到15eV左右。此时分子离子峰的强度会增强，但仪器灵敏度会大大降低，而且得到的不再是标准质谱。光电倍增器电压与灵敏度有直接关系。在

仪器灵敏度能够满足要求的情况下，应使用较低的光电倍增器电压，以保护倍增器，延长其使用寿命。

3、GC-MS 分析技术

GC/MS分析的关键是设置合适的分析条件。使各组分能够得到满意的分离，得到很好的重建离子色谱图和质谱图，在此基础上才能得到满意的定性和定量分析结果。GC/MS分析得到的主要信息有3个：样品的总离子流图或重建离子色谱图；样品中每一个组分的质谱图；每个质谱图的检索结果。此外，还可以得到质量色谱图、三维色谱质谱图等。对于高分辨率质谱计，还可以得到化合物的精确分子量和分子式。

（1）总离子流色谱图

在一般GC/MS分析中，样品连续进入离子源并被连续电离。分析器每扫描一次（比如1s），检测器就得到一个完整的质谱图并送入计算机存储。由于样品浓度随时间变化，得到的质谱图也随时间变化。一个组分从色谱柱开始流出到完全流出大约需要 10s 左右。计算机就会得到这个组分不同浓度下的质谱图 10 个。同时，计算机还可以把每个质谱图的所有离子相加得到总离子流强度。这 些随时间变化的总离子流强度所描绘的曲线就是样品总离子流色谱图或由质谱重建而成的重建离子色谱图。总离子流色谱图是由一个个质谱得到的，所 以它包含了样品所有组分的质谱。它的外形和由一般色谱仪得到的色谱图是一样的。只要所用色谱柱相同，样品出峰顺序就相同，其差别在于，重建离子色谱所用的检测器是质谱仪，而一般色谱仪所用检测器是氢焰、热导等。两种色谱图中各成分的校正因子不同。

（2）质谱图由总离子流色谱图可以得到任何一个组分的质谱图。一般情况下，为了提高信噪比，通常由色谱峰峰顶处得到相应质谱图。但如果两个色谱峰有相互干扰，应尽量选择不发生干扰的位置得到质谱图，或通过扣本底消除其他组分的影响。

（3）质量色谱图

总离子色谱图是将每个质谱的所有离子加合得到的色谱图。同样，由质谱中任何一个质量的离子也可以得到色谱图，即质量色谱图。由于质量色谱图是由一个质量的离子得到的，因此，其质谱中不存在这种离子的化合物，也就不会出现色谱峰，一个样品只有几个甚至一个化合物出峰。利用这一特点可以识别具有某种特征的化合物，也 可以通过选择不同质量的离子做离子质量色谱图，使正常色谱不能分开的两个峰实现分离，以便进行定量分析。由于质量色谱图是采用一个质量的离子作图，因此进行定量分析时，也要使用同一离子得到的质量色谱图进行标定或测定校正因子。

4、气相色谱-质谱联用技术的应用

GC/MS联用在分析检测和研究的许多领域中起着越来越重要的作用，特别是在许多有机化合物常规检测工作中成为一种必备的工具。如环保领域在检测许多有机污染物，特别是在一些浓度较低的有机化合物，如二噁英等标准方法中就规定用 GC/MS；药物研究、生产、质控以及进出口的许多环节中都要用到GC/MS；法庭科学中对燃烧、爆炸现场的调查，对各种案件现场的残留物的检验，如纤维、呕吐物、血迹等的检验与鉴定，无一不用到GC/MS；工业生产的许多领域，如石油、食品、化工等行业都离不开 GC/MS；甚至竞技体育运动中也用GC/MS来进行兴奋剂的检测。

三、试剂

溶液的配制：

精确称取0.1000g未知物（含量≥99.5%），溶于100mL容量瓶二氯甲烷溶液中，用二氯甲烷定容至100mL容量瓶中。

使用时将贮备液稀释为1.0μg/mL操作液。

四、实验步骤

1、编制气相色谱实验条件和质谱条件

有关 GC/MS分析中的色谱条件与普通的气相色谱条件相同。质谱条件的选择包括扫描范围、扫描速度、灯丝电流、电子能量、光电倍增器电压等。扫描范围就是可以选择分析器的离子的质荷比范围，该值的设定取决于欲分析化合物的分子量，应 该使化合物所有的离子都出现在设定的扫描范围之内。扫 描速度视色谱峰宽而定，一个色谱峰出峰时间内最好能有 7~8 次质谱扫描，这样得到的重建离子流色谱图比较圆滑，一般扫描速度可设在 0.5~2 秒扫一个完整质谱即可。灯丝电流一般设置在 0.20~0.25mA。灯丝电流小，仪器灵敏度太低；电流太大，则会降低灯丝寿命。电子能量一般为 70eV，标准质谱图都是在 70eV 下得到的。改变电子能量会影响质谱中各种离子间的相对强度。如果质谱中没有分子离子峰或分子离子峰很弱，为了得到分子离子，可以降低电子能量到 15eV 左右。此时分子离子峰的强度会增强，但仪器灵敏度会大大降低，而且得到的不再是标准质谱。光电倍增器电压与灵敏度有直接关系。在仪器灵敏度能够满足要求的情况下，应使用较低的光电倍增器电压，以保护倍增器，延长其使用寿命。

2、进样

取1支10μl微量进样器，抽取1.0μl加入进样口，进样。 3、工作站记录数据

五、数据处理：

学习使用XCLIBER软件进行定性定量分析。

六、思考题

1、GC/MS联用系统一般有哪几个部分组成？

2、GC/MS联用中要解决哪些问题？常用的接口有哪几种？ 3、什么是总离子流色谱图？

七、气质联用仪操作规程

1、打开氦气钢瓶气阀，检查总压和分压。

2、打开气相色谱的电源开关，并检查仪器是否自检通过。

3、打开质谱的电源开关，并检查仪器是否自检通过。

4、预热：开机预热120分钟后才能进行测定工作。注意离子室的真空度是否达到要求。 注意事项：

1、开机时，请确保先开气阀，再开主机电源。每次开机后请先确认一下真空泵工作正常，以确保仪器正常工作，发现有故障，应停机检查。

2、使用气相色谱时，应注意漏气。

3、当操作者错误操作或其它干扰引起微机错误时，可重新启动计算机，但无须关电源。 4、仪器运行环境需保护清洁。不使用时请加防尘罩。

5、为延长气质联用仪使用寿命，实验完毕后要关闭离子室的电源（system off），不关主机电源。