仪器分析武大.docx
- 文档编号:25537613
- 上传时间:2023-06-09
- 格式:DOCX
- 页数:65
- 大小:198.04KB
仪器分析武大.docx
《仪器分析武大.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《仪器分析武大.docx(65页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
仪器分析武大
实验1火焰原子吸收光谱法测定水中的镉
一、实验目的
1.掌握火焰原子吸收光谱仪的操作技术;
2.2.优化火焰原子吸收光谱法测定水中镉的分析火焰条件;
熟3.熟悉原子吸收光谱法的应用。
二、方法原理
原子吸收光谱法是一种广泛应用的测定元素的方法。
它是一种基于待测元素基态原子在蒸气状态对其原子共振辐射吸收进行定量分析的方法。
为了能够测定吸收值,试样需要转变成一种在适合的介质中存在的自由原子。
化学火焰是产生基态气态原子的方便方法。
待测试样溶解后以气溶胶的形式引入火焰中。
产生的基态原子吸收适当光源发出的辐射后被测定。
原子吸收光谱中一般采用的空心阴极灯这种锐线光源。
这种方法快速、选择性好、灵敏度高且有着较好的精密度。
然而,在原子光谱中,不同类型的干扰将严重影响方法的准确性。
干扰一般分为三种:
物理干扰、化学干扰和光谱干扰。
物理和化学干扰改变火焰中原子的数量,而光谱干扰则影响原子吸收信号的准确测定。
干扰可以通过选择适当的实验条件和对试样的预处理来减少或消除。
所以,应从火焰温度和组成两方面作慎重选择。
三、仪器和试剂
1.仪器
2.标准溶液
使用已有的10.0ppm的Cd2+溶液来配制浓度分别为2.00,1.00,0.500,0.250和0.100ppm的Cd2+标准溶液。
标准溶液配制应该使用蒸馏水小心的稀释已有溶液。
取一定量储备液到100mL容量瓶,稀释至100mL,充分混合均匀。
3.试样
四、实验步骤
在波长228.8nm处测定标准溶液的吸收。
狭缝宽度和空心阴极灯的位置预先调整好。
当吸入0.500ppm标准溶液时,调整波长为228.8nm,调整到最大吸收。
1.火焰的选择:
火焰组成对Cd的测定灵敏度影响:
通过溶液雾化方式引入0.500μg/ml的Cd标准溶液到空气-乙炔火焰中,小幅调节乙炔的流速,每次读数前用二次蒸馏水重新调零,以吸光度对流速作图。
2.观察高度的影响:
在选定的合适的流速下,雾化的0.500μg/ml的Cd标准溶液中,小幅调节火焰高度,每次读数前用二次蒸馏水重新调零,以燃烧器上方观察高度对流速作图。
3.标准曲线和样品分析:
选择最佳的流速和燃烧高度,切换到标准曲线窗口,在开始一系列测定之前,用二次蒸馏水调零,同时如果再测量过程中有延误,再重新调零。
在连续的一系列的测定中,记录每个溶液的吸收值,每次每个样品重复三次后转入下一个测定:
l标准曲线系列:
标准空白和标准溶液
l样品空白和样品溶液
l重复样品空白和样品溶液
精密度
用低浓度和高浓度的溶液来测定方法的精密度。
每次读数3次。
检出限
为了得到仪器检测Cd的检出限,需对标准空白溶液读数3次。
把不用的镉盐及其溶液放置到标有废弃瓶的瓶中。
五、结果和讨论
标准曲线
打印出本实验所做的标准曲线,注意任何弯曲并决定是否需要采用非线性曲线拟合。
用这些曲线来测定试样空白和试样中Cd的含量,用扣除空白的方法得到试样中Cd的真实含量。
计算原始试样含量中Cd的含量并估算最终结果中的不确定度。
精密度
用不同浓度的Cd标准溶液测定9次后,算出每个浓度的RSD,记录结果。
检出限
检出限常常用能够区分背景的RSD的最小浓度来表示。
IUPAC对检出限的一个定义是3×sb,sb为背景信号的标准偏差:
D.L=3×sb/SS为标准曲线的斜率.
检出限之所以成为评价仪器性能的因素,是因为它取决于灵敏度与背景信号的比值。
在本实验中,用9次测量标准空白溶液计算sb,而用标准曲线的斜率计算检出限。
六、问题
1.当使用雾化器时,经常使用稀释硝酸作为溶剂。
为什么硝酸是个较好的选择?
(提示:
-硝酸盐的性质是什么?
)
2.火焰原子吸收光谱法具有哪些特点?
3.狭缝的自然宽度是多大?
七、参考文献
1.Skoog,HollerandNieman,PrinciplesofInstrumentalanalysis
2.赵文宽,张悟铭,王长发,周性尧,仪器分析实验,高等教育出版社,1997.
3.http:
//www.chembio.niu.edu/electrochem/lab5.htm
实验2石墨炉原子吸收光谱法直接测定试样中的痕量铅
一、实验目的
1.加深理解石墨炉原子吸收光谱法的原理
2.了解石墨炉原子吸收光谱法的操作技术
3.熟悉石墨炉原子吸收光谱法的应用
二、方法原理
石墨炉原子吸收光谱法,采用石墨炉使石墨管升至2000℃以上的高温,让管内试样中的待测元素分解形成气态基态原子,由于气态基态原子吸收其共振线,且吸收强度与含量成正比,故可进行定量分析。
它是一种非火焰原子吸收光谱法。
石墨炉原子吸收法具有试样用量小的特点,方法的绝对灵敏度较火焰法高几个数量级,可达10-14g,并可直接测定固体试样。
但仪器较复杂、背景吸收干扰较大。
在石墨炉中的工作步骤可分为干燥、灰化、原子化和除残渣4个阶段。
通常使用偏振塞曼石墨炉原子吸收分光光度计,它具有利用塞曼效应扣除背景的功能。
采用的吸收线调制法是将磁场加在原子化器两侧,使吸收线分裂成л和σ+、σ-线,其中л线的方向与磁场平行,其波长与光源发出的分析线波长一致;而测定时,首先旋转检偏器,使光源发射的谱线中与磁场平行的光通过原子化器,测得原子吸收和背景吸收的总吸光度A。
再将检偏器置于使光源发射的分析线中与磁场垂直的部分光通过原子化器时,测得的吸收值为背景吸收值,即A(背景),即可将背景扣除。
此类仪器可扣除吸光度<1.5背景值。
使测定灵敏度大大提高。
三、仪器与试剂
偏振塞曼石墨炉原子吸收分光光读计、石墨管、25mL容量瓶
铅标准溶液A(1.00mg/mL,以逐步稀释法取A液配制100mL备用)、铅标准溶液B(0.25μg/mL)、水样
四、实验步骤
1.按下列参数,设置测量条件
(1)分析线波长283.3nm
(2)灯电流5mA
(3)狭缝宽度0.7nm
(4)干燥温度和时间80℃(或120℃),30s
(5)灰化温度和时间200℃,30s
(6)原子化温度和时间1800℃,5s
(7)清洗温度和时间2100%℃,5s
(8)氮气或氩气流量100mL/min
2.分别取铅标准溶液B,用二次蒸馏水稀释至刻度,摇匀,配制1.00,10.00,25.00,和50.00ng/mL铅标准溶液,备用。
3.微量注射器分别吸取试液、标准20μL注入石墨管中,并测出其吸收值。
4.结果处理
(1)以吸光度值为纵坐标,铅含量为横坐标制作标准曲线。
(2)从标准曲线中,用水样的吸光度查出相应的铅含量。
(3)计算水样中铅的质量浓度(μg/mL)
五、问题讨论
1.非火焰原子吸收光谱法具有哪些特点?
2.偏振—塞曼石墨炉原子吸收分光光度计具有什么特点?
3.说明石墨炉原子吸收光谱法的应用。
4.为什么石墨炉的黑体辐射不会影响读数?
5.如果样品中存在一个干扰物能在较宽的浓度范围内产生吸收,则读数会如
何?
六、参考文献
1.D.A.Skoog,F.J.Holler,T.A.Nieman,PrinciplesofInstrumentalAnalysis,BrooksCole,5thedition,1997.
2.赵文宽,张悟铭,王长发,周性尧,仪器分析实验,高等教育出版社,1997。
实验3ICP-AES测定水样中的微量Cu,Fe和Zn
一、实验目的
1.掌握ICP-AES的测定方法原理和操作技术
2.评价ICP-AES测定水样中Cu,Fe和Zn的分析性能
二、方法原理
ICP光源具有环形通道、高温、惰性气氛等特点。
因此,ICP-AES具有检出限低、精密度高、线性范围宽、基体效应小等优点,可用于高、中、低含量的70个元素的同时测定。
其分析信号源于原子/离子发射谱线,液体试样由雾化器引入Ar等离子体(100%0K高温),经干燥、电离、激发产生具有特定波长的发射谱线,波长范围在120nm~900nm之间,即位于近紫外、紫外、可见光区域。
发射光信号经过单色器分光、光电倍增管或其它固体检测器将信号转变为电流进行测定。
此电流与分析物的浓度之间具有一定的线性关系,使用标准溶液制作工作曲线可以对某未知试样进行定量分析。
三、仪器与试剂
等离子体光谱(ICP-AES)仪、美国热电TJAIRISAdvantage型。
CuSO4(A.R.)、ZnNO3(A.R.)、Fe(NH4)2.6H2O(A.R.)、HNO3(G.R.)配制用水均为二次蒸馏水。
铜储备液:
准确称取0.126gCuSO4(F.W.159.61g)于50ml容量瓶,加入1%(v/v)硝酸定容至50ml,配置1mg/mLCu(Ⅱ)储备液。
锌储备液:
准确称取0.097gZnNO3(A.R.)(F.W.127.39g)于50ml容量瓶,加入1%(v/v)硝酸定容至50ml,配制1mg/mLZn(Ⅱ)储备液。
铁储备液:
准确称取0.351gFe(NH4)2.(SO4)2.6H2O(A.R.)(F.W.392.14g)于50ml容量瓶,加入1%(v/v)硝酸定容至50ml,配置制1mg/mLFe(Ⅱ)储备液。
四、实验步骤
1.ICP-AES测定条件
工作气体:
氩气;冷却气流量:
14L/min;载气流量:
1.0L/min;辅助气流量:
0.5L/min;雾化器压力:
30.06psi。
分析波长:
Cu:
324.754nm,Fe:
259.940nm,Zn:
334.502nm。
2.标准溶液的配制
Cu(Ⅱ),Fe(Ⅱ),Zn(Ⅱ)的混合标准溶液:
取1mg/mLCu(Ⅱ),Fe(Ⅱ),Zn(Ⅱ)的标准溶液配制成浓度为0.010,0.030,0.100,0.300,1.00,3.00,10.00,30.00,100.00µg/mL的混合标准系列溶液。
空白溶液配制1%(v/v)硝酸溶液
3.试样制备自来水,东湖水经过滤处理后即可。
4.ICP-AES仪器操作
a.开机程序
(1)检查外电源及氩气供应;
(2)检查排废,排气是否畅通,室温控制在15-30度之间;
(3)装好进样管,废液管;
(4)打开供气开关;
(5)开启空压机,冷却器和主机电源;
(6)打开计算机后,点燃等离子体;
(7)进入到方法编辑页面;
(8)在方法编辑页面里,分别输入被测元素的各种参数。
(9)按下述操作进行分析测试。
b.工作曲线和试样分析
(1)吸入空白溶液,得到空白溶液中Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Fe(Ⅱ)的发射信号。
(2)由低浓度至高浓度分别吸入混合标准溶液,得到不同浓度所对应的Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Fe(Ⅱ)的发射信号强度。
(3)吸入空白溶液,来冲洗进样系统。
(4)吸入样品溶液,分别得到Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Fe(Ⅱ)的发射信号强度。
(5)吸入自来水样品溶液,分别得到Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Fe(Ⅱ)的发射信号强度。
(6)吸入空白溶液,来冲洗进样系统后,结束实验。
如果标准溶液和样品溶液分析间隔较长时间,测定一中间的标准溶液,以检查仪器信号漂移。
(7)检出限
重复10次测定空白溶液,计算相对于Cu,Fe和Zn的检出限
(8)精密度
选择较低浓度的Cu,Fe和Zn溶液,重复测定10次,计算ICP-AES方法测定Cu,Fe和Zn的精密度。
c.关机程序
(1)吸入蒸馏水清洗雾化器10min;
(2)关闭等离子体;
(3)退出方法编辑页面;
(4)关主机电源,冷却器,空压机,排除空压机中的凝结水;
(5)按要求关闭计算机;
(6)松开进样管,废液管。
五、结果与讨论
1.工作曲线和样品分析
应用ICP软件,制作Fe,Zn和Cu工作曲线。
在ICP-AES分析中,常存在与基体相关的背景信号,这可用空白溶液校正并将其设为零点。
(1)打印出软件制作的工作曲线
(2)评价工作曲线的线性
应用软件计算试样溶液和空白中Fe,Zn和Cu的浓度
(3)扣除Fe,Zn和Cu的空白值,计算原试样中Fe,Zn和Cu的含量
(4)估计最终结果的不确定度
2.线性
确定工作曲线的线性范围
(1)浓度的标准溶液制作工作曲线,并进行线性拟合
(2)号较线性拟合曲线计算值下降10%的浓度为线性范围上限,线性范围下限可以视为相当于5倍检出限的浓度
3.精密度
重复10次测定一低浓度Fe,Zn和Cu标液,计算RSD
4.检出限
检出限通常与可区别背景信号(噪声)的最小信号相关,IUPAC的一种定义为对应于3×Sb的浓度,Sb为背景信号的标准偏差。
检出限=3×Sb/S
S为工作曲线的斜率。
因此,检出限反映了仪器的检测能力,并与信背比相关。
(1)重复10次测定空白溶液计算Sb,结合工作曲线斜率计算检出限。
(2)试样分析:
根据工作曲线,指出试样中Fe,Zn和Cu的浓度。
六、问题讨论
1.描述ICP中等离子体怎样产生和维持(适当的绘图)。
2.检查Cu(Ⅱ)溶液的标准曲线。
在高浓度时是否线性,或者出现发射信号比预计低,如果出现,解释为什么会出现这种现象。
给出曲线非线性的理由。
七、参考文献
1.Moore,G.,IntroductiontoICP-AES,1989,ElsevierSciencePublishers,AmsterdamandNewYork.
2.Montaser,A.andGolightly,D.W.Eds.,InductivelyCoupledPlasmainAnalyticalAtomicSpectrometry,2ndEdition,1992,VCHPublishers.N.Y.
3.赵文宽,张悟铭,王长发,周性饶,仪器分析实验,高等教育出版社,1997。
实验4高锰酸钾紫外吸收光谱定性扫描及数据处理
一、实验目的
1.了解紫外-可见光谱定性分析原理;
2.掌握紫外-可见光谱定性图谱数据的处理方法;
3.熟悉TU-1901紫外-可见光谱分析仪的定性扫描实验操作方法。
二、实验原理
紫外-可见光谱是用紫外-可见光测获的物质电子光谱,它研究产生于价电子在电子能级间的跃迁,研究物质在紫外-可见光区的分子吸收光谱。
当不同波长的单色光通过被分析的物质时能测得不同波长下的吸光度或透光率,以ABS为纵坐标对横坐标波长λ作图,可获得物质的吸收光谱曲线。
一般紫外光区为190-400nm,可见光区为400-800nm。
紫外吸收光谱的定性分析为化合物的定性分析提供了信息依据。
由于分子结构不同但只要具有相同的生色团,它们的最大吸收波长值就相同。
因此,通过对末知化合物的扫描光谱、最大吸收波长值与已知化合物的标准光谱图在相同溶剂和测量条件下进行比较,就可获得基础鉴定。
无机化合物电子光谱有电荷迁移跃迁和配位场跃迁二大类。
无机盐KMnO4在可见光区具有固定的最大吸收波长位置,在水溶液中它的最大吸收波长值λmax为523土0.5nm;544土0.5nm,并且它的峰形特征显明,在避光条件下保存的水溶液其峰位和峰形可长期稳定不变。
它是作为校正紫外-可见光波长的基准物质之一。
因此,可以根据样品的紫外吸收光谱特征,在紫外-可见光谱分析仪的定性测量模式中通过光谱扫描测量其吸光度-波长的谱图对它进行准确可靠的定性鉴别。
三、仪器和试剂
紫外-可见光谱仪(TU-1901,北京普析通用仪器有限责任公司生产),它的主要技术指标如下:
测量波长范围:
190-900nm、光度范围:
土9.999ABS、测量准确度:
土1.5nm、光度系统:
双光束,动态反馈直接比例记录系统、测量模式:
光谱扫描、定性扫描、定量扫描、时间扫描S/N比:
≦0.0005ABS(2nm带宽,中速扫描850-200nm)
二面通石英或玻璃比色皿一对(10mmx10mm)、25mL具塞比色管、1mL/2mL刻度移液管各一支、洗耳球、蒸馏水、洗瓶、镜头纸、250mL烧杯、25mL滴瓶
高锰酸钾(0.02moL/L)标准储备溶液(内含0.5mol/LH2SO4和2g/LKIO4)
实验5 定量测定相互重叠的二元混合物的紫外吸收光谱
一、实验目的
1.了解紫外定量测量双组分混合物的基本原理;
2.掌握用解联立方程组的方法对双组分混合物进行定量分析。
二、实验原理
光谱吸收曲线的基本定律是朗伯-比尔定律A=abc,在一定条件下,吸光度A与溶液浓度c呈线性关系。
当混合物中存在二种组分,若两者吸收峰大部分重叠时,就需要用解联立方程组或双波长的方法来进行测定。
这是以朗伯-比尔定律及吸光度的加合性为基础同时测定吸收光谱曲线相互重叠的二元组分的一种方,即在稀溶液体系中,因为各种组分在某一波长下总吸光度等于各个组分吸光度的总和。
分光光度法可以不经分离即可对混合物进行多组分分析。
如果混合物中各组分的吸收带互相重叠,只要它们能符合朗伯-比尔定律,对n个组分即可在n个适当波长进行n次吸光度测定,然后解n元联立方程式,求算n个组分的含量即可。
在测量时,若固定比色皿厚度,那么,可得到右项二元一次方程组:
A
1 = K
C1 +K
C2
A
2 = k
C1 +k
C2
式中,A
、A
为测量值,K
、K
、k
、k
分别为常数,C1 、C2分别为二组分的浓度。
当测获末知试样在各自最大吸光度后就可代入公式求解二元混合物中的各组分之浓度。
三、仪器和试剂
紫外光谱仪(UV-1601,日本岛津公司生产)。
它的主要技术指标参见实验**、二面通石英比色皿一对(10mmx10mm)、5mL具塞比色管、1mL/2mL刻度移液管、吸尔球、洗瓶、250mL烧杯、镜头纸
高锰酸钾(0.02moL/L)标准储备溶液(内含0.5mol/LH2SO4 和2g/LKIO4)、重铬酸钾(0.02moL/L)标准储备溶液(内含0.5mol/LH2SO4 和2g/LKIO4) 、蒸馏水
四、实验步骤
1.按下表移取所需要的0.20μg/mL的高锰酸钾标准储备液和重铬酸钾标准储备液:
配制标准工作溶液系列
高锰酸钾(0.02moL/L)标准储备溶液
重铬酸钾(0.02moL/L)标准储备溶液
编 号
25mL容量瓶(Mn#)
移取标准溶液量
(mL)
标液浓度(mmoL/L)
编 号
25mL容量瓶 (Cr#)
移取标准溶液量
(mL)
标液浓度(mmoL/L)
1#
0.50
0.4
1#
2.00
1.6
2#
0.75
0.6
2#
2.50
2.0
3#
1.00
0.8
3#
3.00
2.4
4#
1.25
1.0
4#
3.50
2.8
5#
1.50
1.2
5#
4.00
3.2
表2-1 高锰酸钾标准系列溶液和重铬酸钾标准系列溶液配制表
实验6紫外-可见分光光度法测定苯甲酸离解常数pKa
一、实验目的
1. 掌握测定不同pH条件下的苯甲酸的吸光度并通过计算公式求算出它的离解常数的原理和方法。
2.熟悉用紫外-可见分光光谱分析法在研究离子平衡中的应用。
二、实验原理
如果一个化合物其紫外吸收光谱随其溶液的pH(即溶液中氢离子浓度)不同而变化,就可以利用紫外光谱测定其离解常数pKa,它的平衡式可表示为:
Hin === H-++In-
其中pH为:
pH=Pka —log
或者:
pKa = pH+log
若以pH对log
作图可以获得一条直线,当[In-]=[Hin]时其截距为离解常数pKa。
绘制弱酸的紫外-可见光谱吸收曲线,在低、高两种pH状态时,若其溶液中含有指示剂,则可分别以In-和Hin形式存在于溶液中,由两条吸收曲线就能方便的求出各自的λmax值,再配制成不同pH值的一系列指示剂溶液,于这两个λmax处测量它们的吸光度。
可以通过实验测获它们在强酸、强碱、中性三类不同pH值介质中的稀溶液的吸光度,代入以下公式求出该化合物的离解常数pKa:
=
若以pH值为横坐标,吸光度为纵坐标作图,能获得两条S形曲线,该曲线中间所对应的pH值即为离解常数pKa。
三、仪器和试剂
紫外-可见光谱仪(TU-1901,北京普析通用仪器有限责任公司生产),它的主要技术指标参见实验*、pH计、精密分析天平、二面通石英或玻璃比色皿一对(10mmx10mm)、25mL、500mL容量瓶、1mL/2mL刻度移液管、250mL烧杯、吸尔球、洗瓶、镜头纸
苯甲酸(C6H5COOH)(浓度为1.00mmoL/L) 、醋酸钠(NaAC·3H2O)、6mol/L醋酸(HAC)、蒸馏水、pH=3.6缓冲溶液(8g醋酸钠溶于100mL蒸馏水中,加入134mL的6mol/L醋酸,用蒸馏水稀释至500mL)(50g醋酸钠溶于100mL蒸馏水中,加入85mL的6mol/L醋酸,用蒸馏水稀释至500mL)
实验7 二氯荧光素最大激发波长和最大发射波长的测定
一、实验目的
1.掌握二氯荧光素最大激发波长和最大发射波长的测量方法;
2.学会辩别荧光物质的分子荧光峰和拉曼散射峰;
3.熟悉ls55荧光/磷光/分子发光光度计的定性扫描方法及定性测量软件数据处理操作。
二、实验原理
任何荧光物质都具有激发光谱和发射光谱。
由于斯托克斯位移,荧光发射波长总是大于激发波长。
并且,由于处于基态和激发态的振动能级几乎具有相同的间隔,分子和轨道的对称性都没有改变,荧光化合物的荧光发射光谱和激光谱形式呈大同小异的"镜象对称"关系。
荧光激发光谱是通过测量荧光体的发光通量随波长变化而获得的光谱。
它是荧光强度对激发波长的关系曲线,它可以反映不同波长激发光引起荧光的相对效率;荧光发射光谱是当荧光物质在固定的激发光源照射后所产生的分子荧光,它是荧光强度对发射波长的关系曲线。
它表示在所发射的荧光中各种波长组分的相对强度。
由于各种不同的荧光物质有它们各自特定的荧光发射波长值,所以,可用它来鉴别各种荧光物质。
可以依据绘制其激发光谱曲线时所采用的最大激发波长值来确定某荧光物质的分子荧光波长值和绘制荧光光谱曲线。
同一荧光物质的分子荧光发射光谱曲线的波长范围不因它的激发波长值的改变而位移。
由于这一荧光特性,如果固定荧光最大发射波长(λem),然后改变激发波长(λex),并以纵坐标为荧光强度,横坐
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 仪器 分析