环境仪器分析实验指导书

环境仪器分析 实验指导书

吴娟 主编

资源与环境学院环境科学教研室

实验一 可见光分光光度计系列、紫外可见分光光度计的使用及校正

（一）分光光度计的发展与使用方法

一、实验目的：

使学生能根据仪器说明书安装仪器，达到了解仪器的原理及构造，并熟悉仪器的使用方法和仪器的调试方法。

二、实验原理：

分光光度法是基于物质分子对光的选择性吸收建立起来的分析方法，当一束平行单色光照射到任何均匀、非散射的溶液时，光的一部分被溶液吸收，一部分光透过溶液。不同物质的溶液对光的吸收程度与其浓度、透过的液层厚度及入射光的波长等因素有关。当入射光波长一定时，其定量关系符合朗伯比尔定律：

A=lg

t

o

I I =KLC A 为吸光度 C 为溶液的浓度 L 为光程 三、试剂和仪器设备

可见光光度计 紫外可见分光光度计（均注明仪器型号） 石英比色皿 玻璃比色皿 0.004%高锰酸钾溶液

四、实验步骤

（1）熟悉仪器的操作规程及注意事项。 （2）按照仪器说明书连接好仪器。 （3）打开仪器上盖讲解仪器各部分组成。 （4）利用基准物质校准仪器的波长。

（5）用0.004%高锰酸钾溶液，以蒸馏水为参比，测定其最大吸收波长是否在523nm 和544nm 。

五、思考题：

简述分光度计使用注意事项。

（二）分光光度法测定溴百里酚蓝的pK a 值

一、实验目的

1.了解和掌握分光光度法测定指示剂pK a 值的原理和实验技能。

2.学习掌握酸度计的使用方法，掌握用作图法求pK a 值的方法。 二、实验原理

分析化学中常用的指示剂、显色剂大多为有机弱酸或弱碱，若其酸式和碱式体具有不同颜色，便可利用光度法来测定其离解常数。

溴百里酚蓝为一元弱酸，在溶液中存在如下离解平衡：

-In H HIn +=+

[HIn]

]In ][H [K

-a

+=ٛ

即 ]

[In ]

HIn [lg

pH pK -a +=ٛ 由上式可知，在一确定的pH 值下，只要知道[HIn]与[In -]的比值，就可以计算pK a 值。根据吸光度加和性原理得：

]In []HIn [A -In HIn -

εεٛ+=

]

H [K c K ]H [K c

]H [A a a In a HIn

-++++++=εεٛ 其中c 为溴百里酚蓝的分析浓度， c=[HIn]+[In -]，做HIn 或者In -的吸收曲线，确定其最大吸收处的波长为测定波长。

在高酸度下，近似认为溴百里酚蓝只以HIn 存在，在选定的波长下测定其吸光度，则有

c ]HIn [A HIn HIn HIn εεٛ≈=

在低酸度下，可认为该酸主要以In -结构存在，在选定波长下测定吸光度，则有

c ]In [A -

--In -In In εεٛ≈=

综合以上各式，得

A

A A -A lg

pH pK --HIn In a −+= 以A

A A -A lg

--HIn In −对pH 作图，直线与pH 轴的交点之pH 即为pK a 值。

三、仪器和试剂

1. 分光光度计；比色皿；酸度计

2. NaH 2PO 4溶液（0.2mol/L ），K 2HPO 4溶液（0.2mol/L ）。

3. NaOH 溶液（3mol/L ）。

4. 0.1%溴百里酚蓝溶液：称取0.1g 溴百里酚蓝溶解于100mL20%的乙醇中。

5. 50mL 容量瓶7个，2mL 、5mL 移液管。 四、实验步骤

1.分别称取3.214g 的NaH 2PO 4 、4.5645g K 2HPO 4，并在100ml 容量瓶中定容，摇匀备用。

2.在7个50ml 容量瓶中，各加入2ml 溴百里酚蓝，再按下表依次加入磷酸盐溶液，并在7号容量瓶中加入2滴3mol/LNaOH 。

容量瓶编号 1 2 3 4 5 6 7 NaH 2PO 4 5.00 5.0010.00 5.00 1.00 1.000.00 K 2HPO 4

0.00 1.00

5.00

10.00

5.00

10.00

5.00

pH A

3.依次测定7个容量瓶中的pH 值。

4.测量波长的选择

（1）在350~650nm 波长范围内以水作参比，测定1号溶液吸收曲线，该曲线为HIn 的吸收曲线。

（2）用上述方法测定7号容量瓶中的吸收曲线，为In -。 （3）利用上述结果，选择HIn 或In -的最大吸收波长为测定波长。 五、数据记录与处理 1.按公式

A

A A -A lg pH pK --HIn In a −+=计算2~6号溶液的A

A A -A lg --HIn In −（其中1号液

的A 值即为A HIn ，7号液的A 值即为A In-）

。 2.将计算的A

A A -A lg --HIn In −对pH 作图，求出其在pH 轴上的截距，即为溴百里酚

蓝的pK a 值。

3.将测定的pK a 值与标准值（7.30）比较。

六、思考题：测定的pK a 值与标准值有多大的误差并分析误差来源。

实验二原子吸收分光光度计的使用及性能指标检验

——标准曲线法测定自来水中钙、镁的含量

一、目的要求

1. 掌握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计的基本结构及其使用方法；

3. 掌握应用标准曲线法测定自来水中钙、镁的含量。

二、实验原理

原子吸收分光光度法是基于物质所产生的原子蒸气对特定谱线(即待测元素的特征谱线)的吸收作用进行定量分析的一种方法。

若使用锐线光源,待测组分为低浓度，在一定的实验条件下，基态原子蒸气对共振线的吸收符合下式：

A=k c L

当L以cm为单位，c以mol·L-1为单位表示时，k 称为摩尔吸收系数，单位为mol·L-1·cm-1。上式就是Lambert-beer定律的数学表达式。如果控制L为定值，上式变为

A=k c

上式就是原子吸收分光光度法的定量基础。定量方法可用标准加入法或标准曲线法。

标准曲线法是原子吸收分光光度分析中常用的定量方法，常用于未知试液中共存的基体成分较为简单的情况，如果溶液中基体成分较为复杂，则应在标准溶液中加入相同类型和浓度的基体成分，以消除或减少基体效应带来的干扰，必要时须采用标准加入法而不是标准曲线法。标准曲线法的标准曲线有时会发生向上或向下弯曲现象。要获得线性好的标准曲线，必须选择适当的实验条件，并严格实行。

三、仪器和试剂

1．仪器

原子吸收分光光度计；钙、镁空心阴极灯；无油空气压缩机或空气钢瓶；乙炔钢瓶