《仪器分析》实验讲义.doc
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1、仪器分析实验讲义制药与生命科学学院2008前 言仪器分析是分析科学的重要组成部分,近半个世纪以来,随着现代物理学、电子学、计算机科学的快速发展,仪器分析有了突飞猛进的发展。分析测定的灵敏度、准确性大大提高,分析测定的对象日益扩大,分析测定的自动化程度极大地提高。因此,仪器分析在各个领域的应用越来越多,学好仪器分析,可为将来的科学研究打下良好的基础。仪器分析课程的教学既要使学生获得扎实的理论和技能基础,又要紧跟国内外学科发展的要求。实验课教学是仪器分析课程的重要组成部分,旨在引导学生将理论联系实际,提高动手能力,培育创新精神。本仪器分析实验指导中精选了紫外-可见分光光度法、气相色谱法、高效液相色
2、谱法等分析方法的典型实验。总 则1、检验方法中所采用的名词及单位制均应符合国家规定的标准。 2、检验方法中所使用的水,在没有注明其他要求时,系指其纯度能满足分析要求的蒸馏水或去离子水。 3、检验方法中所使用的砝码、滴定管、移液管、容量瓶、刻度吸管及分光光度计等均须按国家有关规定及规程进行校正。 4、液体的滴,系指蒸馏水至标准管流下的一滴的量,在20时20滴相当于lmL。 5、化学试剂的等级标志和符号化学试剂在瓶签上注明的等级、标志、符号及瓶签颜色都是按国家统一标准规定的。见下表。我国化学试剂的等级标志级 别一级品二级品三级品纯度分类优级纯(保证试剂)分析纯(分析试剂)化学纯实验试剂生物试剂符号
3、GRARCPLRR或R瓶签颜色绿色红色蓝色棕色或其它色黄色或其它色但是,近年来由于化学试剂的品种规格发展繁多,其他规格的试剂包装颜色各异,主要应根据文字和符号来识别化学试剂的等级。6、试剂分级标准 按国家统一标准,规定了各级化学试剂的纯度及杂质含量。实验室最常见的试剂规格为:基准试剂 是一类用于标定容量分析标准溶液的标准参考物,可精确称量后直接配制标准溶液。主成分含量一般99.95%100.05%,杂质含量略低于一级品或与一级品相当。优级纯 为一级品,又称保证试剂,成分高,杂质含量低,主要用于精密的科学研究和测定工作。分析纯 为二级品,质量略低于优级纯,杂质含量略高,主要用于一般的科学研究和重
4、要的测定。化学纯 为三级品,质量较分析纯差,但高于试验试剂,用于工厂、教学实验的一般分析工作。实验试剂 为四级品,杂质含量更多,但比工业品纯度高,主要用于普通的实验或研究。化学试剂除上述四级外,高纯试剂又可分为超纯、特纯、高纯、光谱纯及色谱纯或色谱标准物质等试剂。这一类化学试剂主成分含量可达四个9(99.99%)到五、六个9不等。光谱纯试剂,杂质含量用光谱分析法己测不出或低于某一限度;色谱纯或色谱标准物质,是指用于色谱分析的标准物质,其杂质含量用色谱分析法测不出或低于某一限度。应根据对分析结果的不同要求确定所选用的化学试剂的规格。纯度高、杂质含量少的试剂因制造或提纯过程复杂,价格较高。 7、配
5、制溶液的要求 7.1 一般试剂及提取用的溶剂可用化学纯试剂,如遇试剂空白高或对测定有干扰时,则需采用更纯的试剂或经纯化处理的试剂。 7.2 配制微量物质的标准溶液时,所用试剂纯度应在分析纯以上。7.3 作为标定标准滴定溶液浓度用的试剂纯度应为基准级或优级纯。 7.4 溶液未指明何种溶液配制时,均指水溶液。7.5 一般试剂用硬玻璃瓶存放,碱液和金属溶液用聚乙烯瓶存放,需避光试剂储于棕色瓶中。 8、在检验方法中,精密称取系指在称量操作中必须按所列数值称取,精密称取约系指必须称至0.lmg,但称取量可接近所列数值,以上两种称量一般用分析天平。称取系指要求称至0.1g,可用架盘药物天平 (托盘天乎)称
6、量。9、配制溶液浓度 9.1 容量百分比溶液 (%,V/V),系指1OOml溶液中含有该化合物若干毫升。9.2 质量容量百分比溶液 (%,M/V),系指1OOml溶液中含有该化合物若干克,在检验方法中,一般百分比浓度即指质量百分比浓度。 9.3 溶液的比例浓度,系指液体溶质体积与溶剂体积的比。9.4 硫酸、盐酸、硝酸,系指浓硫酸、浓盐酸、浓硝酸。 1O、检验的有关要求 10.1 数据的计算方法和取值应遵循有效数字法则及数字修约规则。 1O.2 检验时必须做平行试验。10.3 检验结果的表示方法有以下几种表示形式:毫克百分含量: 每百克 (或每百毫升)样品中所含被测物质的毫克数。百分含量 (%)
7、: 每百克(或每百毫升)样品中所含被测物质的克数。千分含量 (): 每公斤 (或每升)样品中所含被测物质的克数。百万分含量(ppm):每公斤(或每升)样品中所含被测物质的毫克数,或每克 (或每毫升)样品中所含被测物质的微克数。十亿分含量 (ppb):每公斤 (或每升)样品中所含被测物质的微克数,或每克(或每毫升)样品中所含被测物质的纳克数。 实验一 分光光度法测定样品中的总铁一、实验目的与要求1、 了解邻二氮菲比色法测定铁的基本原理;2、 熟悉分光光度计的使用;3、 掌握分光光度法分析条件选择的方法。二、实验原理紫外可见分光光度法(ultraviolet-visible molecular a
8、bsorption spectrometry)是根据溶液中物质的分子或离子对紫外和可见光谱区辐射能(200800nm)的吸收来研究物质的组成含量和结构的方法。它广泛用于无机和有机物的定性和定量测定,是常用的分析方法。朗伯比尔定律是吸收光度法的基本定律,是说明物质对单色光吸收的强弱与吸光物质的浓度及厚度间关系的定律。A=abc即在一定条件下吸光度与吸收层厚度和吸光物质的浓度成正比。邻二氮菲是测定铁的较好显色剂,在pH39的介质中,它与Fe()形成红橙色络合物(lgK稳21.3,最大吸收波长508nm,1.1104),在一定浓度范围内,Fe()的浓度与吸光度遵守吸收定律。样品中若有Fe(),可用还
9、原剂(如盐酸羟胺)将其还原成Fe(),则本方法可测出总铁含量。4Fe3+2NH2OH4Fe2+N2O+4H+H2O用可见分光光度法分析时,为了得到最佳的测量灵敏度、准确度及重现性,在含量测定前应进行条件实验,选择最佳分析条件。方法的选择性很高,相当于铁含量40倍的Sn2+、Al3+、Ca2+、Mg2+、Zn2+、SiO32-,20倍的Cr3+、Mn2+、V5+、PO43-,5倍的Co2+、Cu2+等均不干扰测定。三、实验仪器1、 可见分光光度计;2、 分析天平等。四、实验试剂所用试剂均为分析纯(AR级),水为蒸馏水。1、 硫酸亚铁铵2、 邻二氮菲3、 浓盐酸4、 盐酸羟胺5、 醋酸钠6、 pH
10、试纸(1-14)五、实验步骤(一)试剂的配制1、铁标准溶液:准确称取硫酸亚铁铵0.3500 g,加热溶解,移入50 mL容量瓶中,加水稀释至刻度,摇匀。此溶液浓度为1 mg/mL,使用时配制成浓度为100 g/mL标准应用液。2、邻二氮菲溶液:0.1水溶液,需加热溶解。临用时配制。3、盐酸羟胺溶液:10水溶液,临用时配制。4、盐酸溶液:10(V/V)水溶液。5、醋酸缓冲溶液(pH=4.6):将68g醋酸钠溶于约500mL蒸馏水中,加入29mL冰醋酸,稀释定容至1L。(二)实验条件的选取1、绘制吸收曲线 取两个50mL容量瓶,其中一个加入0.6mL铁标准应用液,然后在两个容量瓶中各加入1.0mL
11、盐酸羟胺溶液,摇匀,放置约2min。各加入5.0mL醋酸缓冲溶液和2.0mL0.1邻二氮菲溶液,用水稀释至刻度,摇匀,得溶液(含铁标准液)和溶液(不含铁标准液)。(1)用水作参比溶液,分别绘制上述两种溶液的吸收曲线 (2)用溶液作参比溶液,绘制有色配合物的吸收光谱 比较上述三种吸收光谱,选取合适的测定波长。2、显色剂用量的选择 取6个50mL容量瓶,各加入100g/mL铁标准应用液1.0mL,加10盐酸溶液1mL,10盐酸羟胺溶液1mL,醋酸缓冲溶液5ml,摇匀,再加入0.00、0.25、0.50、1.00、2.00、3.00 mL0.1邻二氮菲溶液,定容,摇匀。在选定波长处,用未加显色剂溶液
12、管作参比,测量溶液吸光度值。以显色剂体积为横坐标,吸光度为纵坐标,绘制吸光度显色剂用量曲线,确定最佳显色剂用量。(三)水样中铁含量的测定1、标准曲线的绘制 准确吸取100 g/mL铁标准应用液0.0、0.20、0.40、0.60、0.80、1.0mL于50mL容量瓶中,加入10盐酸溶液1mL,10盐酸羟胺溶液1mL,醋酸缓冲溶液5mL及邻二氮菲溶液适量,用水稀释至50mL,摇匀,测定溶液的吸光度。2、水样中铁含量的测定 准确吸取上述处理好的样品溶液2.0mL于50mL容量瓶中,以下操作按照标准曲线制作的步骤进行,测定样品的吸光度。(四)数据处理1、绘制吸收曲线实验数据 水做参比波长(nm)49
13、2496500504508512516520524530溶液A波长(nm)492496500504508512516520524530溶液A溶液做参比波长(nm)492496500504508512516520524530溶液A适宜的检测波长 以波长为横坐标,对应的吸光度为纵坐标,将测得值逐个描绘在坐标纸上,并连成光滑曲线,即得吸收光谱。从曲线上查得溶液的最大吸收波长(nm),得测量铁的测量波长(又称工作波长)。(2)显色剂用量的选择实验数据邻二氮菲溶液(mL)0.000.250.501.002.003.00吸光度A适宜的显色剂用量以显色剂邻二氮菲溶液的加入量(mL)为横坐标,相应的吸光度为纵
14、坐标,绘制吸光度显色剂用量曲线。从中找出适宜的显色剂用量。(3)标准曲线绘制(终体积50mL)实验点123456加入铁标准液量(mL)0.00.200.400.600.801.0铁含量(g)铁浓度(mg/L)吸光度值以铁标准的浓度为横坐标,相应的吸光度为纵坐标,绘制吸光度铁浓度的标准曲线。(4)水样测定六、思考题1、醋酸钠、邻二氮菲、盐酸羟胺在试验中各起什么作用?2、什么是吸收曲线?什么是标准曲线?标准曲线和吸收曲线有何区别?3、参比溶液的作用?4、如需测定样品中Fe3+的含量,如何操作?如测定一般铁盐的总铁量是否要加盐酸羟胺?5、 实验的各项测定中,哪种试剂加入量的体积要比较准确,而其它试剂
15、则可不必,为什么?6、根据自己的实验数据,计算在最大吸收波长下邻二氮菲铁络合物的摩尔吸收光系数。实验二 双波长分光光度法测定复方新诺明片中磺胺甲基异噁唑及甲氧苄氨嘧啶的含量一、实验目的要求1、掌握双波长分光光度法的基本原理,混合组分不经分离直接测定各组分含量的方法。2、熟悉用单波长型分光光度计进行双波长法测定。二、基本原理1、双波长分光光度计法消除干扰吸收的基本原理在干扰组分的吸收光谱上吸收系数相同的两个波长处,若被测组分的吸收系数有显著差异,则可用于消除干扰吸收,即直接测定混合物在此两波长处的吸收度之差值,该差值与待测定物浓度成正比,而与干扰物浓度无关。用数学表达式如下:若b为干扰物,所选波
16、长处的Eb相等,所以则与待测物浓度成正比,与干扰物浓度无关。2、双波长法测定复方新诺明片中磺胺甲基异噁唑(SMZ)含量的基本原理复方新诺明片是含磺胺甲基异噁唑(SMZ)和甲氧苄氨嘧啶(TMP)的复方片剂。在0.1mol/L的氢氧化钠溶液中,SMZ在257nm波长处有一最大吸收峰,TMP在257nm和304nm波长处为等吸收点,而SMZ在这两波长处的吸收度差异大,所以测得样品在257nm和304nm波长处的吸收度差值 与SMZ浓度成正比,与TMP浓度无关。SMZ的标准曲线及回归方程绘制r=0.9999,线性范围015 g/mL3、TMP含量测定原理以TMP的max=287nm为测定波长,利用光吸
17、收具有加和性测得吸收值,计算TMP的含量。SMZ 、TMP在287nm处的吸收系数:; 三、实验仪器1、 可见分光光度计2、分析天平等四、实验试剂1、方新诺明片2、0.1mol/L的氢氧化钠溶液3、95乙醇五、实验步骤精密称取粉末约 0.140 0 g,置于250mL容量瓶中,加入95乙醇50mL振摇10min溶解,以0.1mol/LNaOH溶液稀释至刻度。用干燥滤纸过滤,弃去初滤液,取10mL滤液置100mL容量瓶中,以0.1mol/LNaOH溶液稀释至刻度得液。精密吸取液25mL置另一100mL容量瓶中,以0.1mol/LNaOH溶液稀释至刻度得溶液液。测定液在287nm处的吸收度,测定
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