《现代仪器分析》实验指导书(实验报告)

现代仪器分析实验指导书
目录
实验一紫外－可见分光光度法测定水中苯酚的含量 (3)
实验二固体样品红外吸收光谱的测定与分析 (5)
实验三高效液相色谱法的应用－芳香烃的分离 (7)
实验一紫外－可见分光光度法测定水中苯酚的含量
1.实验目的：
(1) 学习使用UV757CRT紫外可见分光光度计；
(2) 进一步巩固郞伯－比尔定律，掌握紫外－可见分光光度法测定水中微量苯酚含量的方法。

2.实验仪器、试剂：
3.实验原理：
紫外－可见吸收光谱属分子吸收光谱法，当分子吸收到外来的辐射能量（光区范围在200-800 nm）时，分子外层价电子发生能级跃迁，进而产生吸收光谱。

紫外光谱具有灵敏度高、准确度好、仪器价格低廉、操作简便等许多优点，主要应用于化合物的定量分析。

其定量分析的主要依据为朗伯－比尔定律
A＝ bc
根据上述公式，吸光度与溶液浓度呈线性关系，如已知某物质的摩尔吸光系数，就可以根据吸光度值得出待测溶液的摩尔浓度。

4.实验步骤：
(1) 配制苯酚标准溶液
a. 精确称取苯酚0.3000 g，放入1 L容量瓶中，加蒸馏水摇匀，定容至1 L；
b. 分别精确量取上述标准液2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 mL，分别定容至50 mL，按序编号。

(2) 绘制苯酚的标准吸收曲线
取上述3(4)号标准液，放置于1 cm的吸收池内（不能超过比色皿容积的4/5），以蒸馏水为参比溶液，在200-400 nm波长范围内进行扫描，绘制苯酚的标准吸收曲线，并选取270 nm附近最大吸收波长为本实验的入射波长。

(3) 绘制吸光度-浓度工作曲线
分别取上述配制的5组溶液，放置于1 cm的吸收池内，以蒸馏水为参比溶液，以上述选定的入射波长为测定波长，测定其吸光度值，并绘制成吸光度-浓度曲线，计算得到回归方程。

(4) 待测溶液浓度的测定
取待测苯酚溶液，放置于1 cm的吸收池内，以蒸馏水为参比溶液，以上述选定的入射波长为测定波长，测定其吸光度值，代入回归方程中，计算待测溶液的克浓度和摩尔浓度(mol/L)；并通过朗伯-比尔定律计算苯酚的摩尔吸光系数。

5.结果与讨论
(1) 标准溶液
回归方程：相关系数：R2＝
(2) 待测溶液
(3) 摩尔吸光系数
文献：L.mol -1.cm -1 实测：L.mol -1.cm -1
6.注意事项
(1) 除去扫描苯酚的标准吸收曲线外，其余的每组实验均须平行做三次，然后取平均值；
(2) 在自检过程和扫描过程中，不要按动任何键，不要打开样品室的盖子；
(3) 注意保护吸收池，特别是石英比色皿，吸收池的光学面必须保持清洁，严禁用手触摸，如果光学面有污渍或尘土时，可用擦镜纸轻轻拭去；
(4) 吸收池内部应用去离子水进行清洗，然后用少量丙酮或乙醇除水，常温下放置干燥；7. 思考题
在苯酚的吸收曲线中有两个吸收峰，本实验选用270 nm作为入射波长，是否可以用210 nm作测定波长，为什么？
实验二固体样品红外吸收光谱的测定与分析
1．实验目的：
(1) 了解红外光谱仪的基本构造、组成及各部件的作用、使用维护过程中应注意的事项等；
(2) 掌握红外光谱分析固体样品的KBr压片制样技术；
(3) 巩固理论课学习的知识－如何根据红外光谱特征吸收峰鉴别特定官能团。

2.实验仪器、试剂：
3.实验原理：
(1) 当样品受到频率连续变化的红外光照射时，物质分子吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运动而引起偶极矩的净变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁，使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱。

记录红外光的百分透射比（或吸光度）与波数关系曲线，就得到红外光谱，根据谱带的位置、峰形及强度，对待测样品进行分析。

(2) 将固体样品与卤化碱（通常是KBr）混合研细，并压成（半）透明片状，然后放到红外光谱仪上进行分析，即为压片法。

(3) 液体池通常由后框架、窗片框架、垫片、后窗片、间隔片、前窗片以及前框架七部分组成。

使用时，将液体池倾斜30°，用注射器（不带针头）吸取待测样品，由下孔注入直到上孔有样品溢出为止，用聚四氟乙烯塞子塞住上、下注射孔，然后用高质量的纸巾擦去溢出的样品后，即可进行测试。

4.实验内容：
(1) 取出红外光谱仪样品仓中的干燥剂，打开电脑及红外光谱仪主机电源，预热10 min；
(2) 打开相应的红外操作软件，检查仪器工作状态并设置实验参数（分辨率2 cm-1，扫描次数32次）；
(3) 取少量(1-2 mg) 待测的固体样品，然后与一定比例（样品量的100-200倍）的KBr在玛瑙研钵中仔细研磨均匀（平均粒径﹤2 μm），放入红外快速干燥箱中，加热干燥2分钟；
(4) 将研磨干燥好的样品分散均匀地装入模具中，然后用压片机进行压片，压力不能超过20 MPa，并维持此压力1 min左右；
(5) 在压片的同时，点击操作软件菜单中的“采集样品”，待采集完背景后，将压好的片放入红外光谱仪主机的样品架上；
(6) 点击软件操作窗口的“确定”，开始采集样品的红外光谱图，采集完毕后进行自动（或手动）标峰，并保存谱图；
(7) 对所得谱图进行解析，给出可能的结构。

5.结果与讨论
样品可能的结构式：
6.注意事项:
(1) 溴化钾样品的浓度和片的厚度应适当，在样品研磨、放置的过程中应特别注意干燥；
(2) 切不可用手触摸 NaCl、KBr 盐片表面，用丙酮清洗盐片，用镜头纸或脱脂棉擦拭后，放入干燥器中保存；
(3) 取下压制好的片时，应十分小心，防止将片弄裂；
(4) 一张合格的红外光谱图，其最低透光率不应低于65%，且不能出现毛刺峰和平头峰等非正常峰。

7.思考题
(1) 压片实验中加KBr的作用是什么？
(2) 影响固体样品红外光谱图质量的因素是什么？
实验三高效液相色谱法的应用－芳香烃的分离
1.实验目的：
(1) 熟悉高效液相色谱仪的基本结构组成，初步掌握其使用方法；
(2) 通过实验，加深对色谱分离分析原理的理解，了解实验条件选择的依据；
(3) 掌握根据保留时间定性和积分面积归一化法（外标）定量的分析方法。

2.实验仪器、试剂：
3.实验原理：
色谱法是利用混合物中各组分物理化学性质（吸附力、分配系数等）的差异使各组分在两相（固定相、流动相）中的分布程度不同，从而使各组分以不同速度移动而达到分离的目的。

高效液相色谱法是在经典色谱法的基础上，引用了气相色谱的理论，将流动相改为高压输送，色谱柱以特殊方法用小粒径填料填充，同时柱后配有高灵敏度的检测器，具有很高的分离效果，可实现定性和定量分析。

采用非极性的十八烷基键合相(ODS) 为固定相和极性的甲醇－水溶液为流动相的反相色谱分离模式特别适合于同系物如苯系物等的分离。

苯系物和稠环芳烃具有共轭双键，但因共轭体系的大小和极性不同，在固定相和流动相之间的分配系数不同，在柱内的移动速率不同而先后流出柱子。

苯系物和稠环芳烃在紫外光区有明显的吸收，可以利用紫外检测器进行检测。

在相同的实验条件下，可以将测得的未知物的保留时间与已知纯物质作对照而进行定性分析。

由于各组分在检测波长的摩尔吸收系数不同，同样浓度组分的峰面积不相等，因而，在以峰面积或峰高为依据进行归一化定量分析时，需经校正因子校正后方可达到准确定量的要求。

但在以外标法进行定量分析时，由于是在相同实验条件下对同一组分进行检测，因而不需要考虑校正因子，可根据试样和标样中组分的色谱峰面积（或峰高）A i和A s及标样中的质量分数w。

直接计算出试样中组分的质量分数。

4.实验步骤
(1) 配制样品和标准溶液，并用相应的0.45微孔滤膜过滤
用甲醇分别配制苯、联苯单组分及两组分混合样品各一份，浓度约为0.1-0.5 g/L。

(2) 开启总电源，依次开启低压泵、高压泵、检测器、色谱工作站和电脑电源；单击桌面上EC2000图标，打开色谱工作站。

(3) 在高压泵控制面板上设置实验参数：a: 流速1.0 mL/min b: 流动相为甲醇：水＝80：20 c: 检测波长：254 nm
(4). 用本实验所使用的流动相（流动相使用前须经超声脱气）冲洗系统管路，同时进行基线的平衡，检查各管路是否有漏液，观察高压泵控制面板上的压力波动（不应超过1 MPa）。

(5). 待基线平衡后，准备进样：将手动进样阀旋纽旋到Load的位置，用50 μL平头微量进样器抽取40 μL待测样品，排除进样器中的气泡，将样品注入手动进样阀中，再将旋纽旋到Inject的位置，点击开始，进行数据采样。

共测3组数据：苯标样、联苯标样、混和标样，每次采样完，均须用流动相清洗色谱柱（至少10分钟）。

(6) 全部采样结束后，更换甲醇流动相，清洗管路和色谱柱（20-30 min左右）。

与开机顺序相反，依次关闭色谱工作站、检测器、高压泵、低压泵。

保存实验数据，生成HPLC检测报告，进行分析。

5.结果与讨论
6.注意事项
在实验过程中，必须排掉管路中所有的气泡；
7.思考题
(1) 紫外检测器是否适用于所有有机化合物，为什么？
(2) 高效液相色谱与气相色谱相比，有何优点？。