仪器分析实验(现代分析技术)2014

1仪器分析（Ⅱ）实验（应用化学）2实验一红外光谱综合实验一、目的和要求1.通过红外吸收光谱实验，了解红外光谱的基本原理，初步掌握红外定性分析法。2。了解红外分光光度计的工作原理，掌握红外吸收光谱的测量技术。二.基本原理当一束连续变化的各种波长的红外光照射样品时，其中一部分被吸收，吸收的这部分光能就转变为分子的振动能量和转动能量；另一部分光透过，若将其透过的光用单色器进行色散（或傅立叶变换，就可以得到一带暗条的谱带。若以波长或波数为横坐标，以百分吸收率为纵坐标，把这谱带记录下来，就得到了该样品的红外吸收光谱图。根据量子力学的观点，分子的每一个运动状态都属于一定的能级，处于某特定的运动状态的分子之能量E可以近似地分三部分：分子中的电子运动能电E，组成分子的振动能振E和分子的整体转动能转E，于是）（）（转振电JEvEnEE式中n，v,J分别为电子量子数，振动量子数和转动量子数。如果这些分子在光照射下发生能级迁跃，就会产生分子对光的吸收或发射。分子由低能级E跃迁到高能级E时，吸收光的频率（以波数表示）3转转振振电电EEEEEEchchEEv1式中c为光速，h为普朗克常数。转转振振电电EEEEEE其中，振动能级跃迁引起的振动光谱区出现在红外光谱区，称之为红外光谱。纯转动能级的跃迁引起的转动光谱，出现在极远红外及微波区。实际上，振动能级的跃迁伴随转动能级的跃迁，这时得到振动—转动光谱。我们知道产生红外光谱吸收的选率有：（1）只有偶极矩会随q而变化的那些振动才会在红外光谱中出现。例如极性双原子分子HBr会得到红外光谱，而偶极矩为零的H2,O2,Cl2等非极性分子则不会产生红外光谱。（2）在谐振子模型近似下，红外吸收只允许发生在振动量子数改变为1的状态间。实际上由于振动的非谐性等原因，使得3,2等几率较小的跃迁也成为可能。这也定性的说明了10（称为基频）强度很大，20（称为第一倍频）较弱，30（称为第二频）则更弱的事实。在多原子分子中还会出现合频吸收带（即21）。（3）对于多原子分子，分子振动复杂的。但是这些复杂的。但4是这些复杂振动3N—6个简正振动，线性分子为3N—5个）（N为分子中的原子数）。振动类型总的可分为伸缩振动和变形振动两大类，伸缩振动主要改变键长,分为对称性收缩振动和不对称性收缩振动。变形振动引起的键角的变化，分为面内及面外变形振动等形式。双原子的极好模型是谐振子模型。由谐振子模型，某化学键的特征吸收带，主要取决于成键原子的质量和键力常数：kcv21式中k为键力常数，为折合质量，即21111mm1m和2m分别为两个成键原子的质量，根据各种化学键的k与值的大小，红外光谱可划分为如下几个区域：3700~2500cm–1为含H化学键的伸缩振动区域。由于H原子质量最小，这种键具有高的振动频率。OH，NH,CH等伸缩振动吸收代均出现在此区域，2500~2000cm-1为终态和乘积双键的伸缩振动区域。由于这种键具有最高的权值，所以其震振动频率也较大。OCNNCCC,,等伸缩振动吸收带出现在此区域。52000~1600cm-1为双键的伸缩振动区域，,,OCCC苯环等伸缩振动出现在此区域。1600~650cm-1为单键区，在此区域所有的化合物均有互异的谱，犹如人的指纹，可以用来鉴定各种化合物，因此又称为指纹区。重原子（除Ｈ外其它原子）之间单键的伸缩振动，由于k小大具有较低的振动频率，如Ｃ－Ｃ，Ｃ－Ｏ，Ｃ－Ｎ等伸缩振动熙绶带均出现在此区域。另外，由于变形振动的k远远小于伸缩振动的k值，所以含氢化学键或功能基的变形振动吸收出现在该区域。我们常借助有关特征吸收谱带的知识，对化合物的红外光谱进行功能基的定性，以确定有关化合物的类别，再与已知结构的化合物的光谱进行比较，肯定或鉴定所提出可能结构的化合物。本实验要对几种塑料薄膜样品进行定性分析与鉴定。6实验二拉曼光谱综合实验一、实验目的通过测定单晶硅、聚苯乙烯膜以及铁氰化钾粉末的Raman光谱信号,熟悉Raman散射分析系统基本原理和操作，并初步掌握基本的解谱方法。二、实验原理简述当激发光的光子与作为散射中心的分子相互作用时，大约占总散射光10-10-10-6的散射，不仅改变了传播方向，频率也发生改变，这就是由非弹性碰撞引起的拉曼散射。如图所示，对于拉曼散射过程而言，在入射光0照射下，分子先由基态E0(或振动激发态E1)被激发至虚态（Virtualstate）高能级,该能级介于基态和电子第一激发态之间，随即发出光子，分子能量回到振动激发态E1(或基态E0)，光子失去（或得到）的能量与分子得到（或失去）的能量相等，即E=，反映了振动能级的变化。因此，根据入射光子和散射光子频率变化，就可以判断出分子含有的化学键或基团。波长变长的散射（0-）称为Sokes散射（0-），而波长变短的散射（0+）称为anti-Stokes散射。VirtualstateGroundstateE1E0StokesscatteringAnti-StokesscatteringRayleighscatteringExcitedstateE=7三、实验所用仪器以及主要试剂Dilor公司LabRamII共焦激光Raman分析系统。铁氰化钾（分析纯），单晶硅片，聚苯乙烯薄膜四、实验步骤和要求1．Raman光谱仪基本操作（以单晶硅片为样）2．测定聚苯乙烯薄膜片，熟悉数据处理和光谱基本解析方法3．铁氰化钾粉末样的测定4．自选样品的测定五、参考文献1．LabRamII激光Raman光谱仪操作手册2．R.J.H.Clark,R.E.HesterSpectroscopyofSurfacesJohnWiley&Sons19888实验三自来水中多种金属元素电感耦合等离子体发射光谱测定一实验目的：初步掌握发射光谱用于多元素的测定，配制多元素标准溶液，选择元素谱线，绘制标准曲线。二实验原理：利用离子体的高温激发，使被测元素发射出特征谱线，利用谱线强弱，在相应的标准谱线上，计算出对应浓度及含量。三实验步骤：1．混合标准溶液的配制：分别移取100mg/L的钾、钠、镁、锌、铜标准溶液0.5ml、5ml于50ml容量瓶中用蒸馏水定容至刻度。2．开机选择相应元素谱线，选择仪器测定条件，选择标准曲线浓度等。3．测定标准溶液，观察峰位进行调整，注意数据的精密度。4．取样品自来水，进入仪器测定，读取相应浓度。9实验四液相色谱柱效能的测定一、实验目的：学习高效液相色谱柱效能的测定方法了解高效液相色谱仪的基本结构和工作原理，以及初步掌握其操作技能二、基本原理：计算理论塔板数的公式21/25.54()RtnY；R=21212()RRttYY速率理论及范德姆特方程式对研究影响高效液相色谱的柱效的各种因素同样具有指导意义：H=A+B/u+Cu。由于组份在液体中的扩散系数很小，从纵向扩散（分子扩散）项（B/u）对色谱峰扩展的影响实践上可忽略，而传质阻力项（Cu）则成为柱效的主要因素，可见要提高液相色谱的柱效能，提高柱内填料装填的均匀性和减小粒度，以加快传质的速率是非常重要的，目前的固定相一般为5～10u的微粒，而装填的技术优劣直接影响到色谱柱的柱效能。除此之外，还要考虑到一些柱外变峰宽的因素，其中包括进样器的死体积和进样技术等所引起的，以及由柱后连接管、检测器流通池体积所引起的柱前、柱后峰变宽。三、仪器：岛津LC-6A液相色谱仪，UV检测器，微量进样器，超声波发生器。试剂：1、苯、萘、甲醇、正己烷为分析纯试剂。2、水：为两次重蒸水，再经0.45u滤膜过滤；3、标准溶液配制：（1）、标准储备液：配制含苯、萘各1000ug/mL的正己烷溶液，混合备用。（2）、标准使用液：用上述储备液配制成10ug/mL的正己烷溶液，混合备用。实验条件1、色谱柱：长15或25cm、直径4.6mm的C18柱（5um粒度的固定相）。2、流动相：甲醇和水按适当比较；流速0.5mL/min和1mL/min。103、紫外检测器，波长254nm；4、进样量20uL。四、实验步骤:1、将配制好的流动相置于超声波器上脱气15分钟；2、开机、调整流速为0.5mL/min，调整仪器至稳定状态，即基线稳定。3、进样20uL标准使用液。4、将流动相流速改为1mL/min，稳定后，再进样。记录结果。五、数据处理组份测定次数tR(mm)Y1/2(mm)n(块/m)0.5mL/min1.0mL/min0.5mL/min1.0mL/min0.5mL/min1.0mL/min苯12萘121、记录实验条件（1）色谱柱和固定相；（2）流动相及其流速；2、测定各色谱图中的tR及相应的色谱峰的半峰宽Y1/2；计算对应的理论塔板数。计算分离度。讨论：1、做液相色谱实验时，应该有那些注意事项。2、画出液相色谱流程图。11实验五荧光分光光度法测定氨肽碘针剂中色氨酸的含量一.原理色氨酸是一种强荧光物质,其激发波长EX=294.0nm，荧光波长EM=353.8nm，在稀溶液中荧光强度与浓度成正比关系。氨肽碘含有色氨酸、谷氨酸、亮氨酸等15种氨基酸，故可应用荧光法来测定氨肽碘中色氨酸的含量。二.试剂及材料1.色氨酸标样(生化试剂)；2.氨肽碘针剂；3F-2500荧光分光光度计；4.容量瓶2500ml1只，250ml1只，50ml6只；5.移液管1ml1支。三.操作步骤1.标准溶液配制准确称取0.25g色氨酸标样，配制成2500ml溶液，则此溶液浓度为100ppm，分别移取此溶液0.1ml、0.3ml、0.5ml，于25ml容量瓶中，并用蒸馏水稀释至刻度，摇匀后，待测定各标准溶液的荧光强度。2.氨肽碘溶液配制准确移取0.2ml氨肽碘针剂于250ml容量瓶中，定容、摇匀后待测。3.荧光强度测定(1)荧光光度计操作开启220V稳压电源至220V；打开主机电源开关。检查氙灯电是否开启。(2)色氨酸激发光谱的绘制，参数设置如下：①设定纵坐标②设定灵敏度；③设定扫描速度；④发射波长EMISSIONWavelength250.0nm；⑤激发波长范围200~350nm；12⑥将某一浓度的色氨酸标液置于试样池中，观赏试样池盖子；⑦扫描得到激发光谱。(3)标准溶液及样品的测定，参数设置如下：①设定纵坐标②设定灵敏度；③设定扫描速度；④设定激发波长EXCITIONWavelength294.0nm(从激发光谱曲线中)得到；⑤发射波长范围EMISSIONWavelength300~400nm；⑥将1号标准溶液放入试样池中；⑦扫描得到荧光光谱。仪器开始扫描，得到1号标准溶液的荧光强度。其余4各标准溶液和氨肽碘样品只要重复上述⑥⑦操作，就可以分别得到它们的荧光光谱。按各标液的荧光强度做出I-C工作曲线。四.数据记录及计算1.列表样品编号样品浓度(ppm)荧光强度10.120.330.54未知溶液2.工作曲线的绘制3.氨肽碘针剂中色氨酸含量计算(以μg/ml计)：色氨酸含量=样品测得的荧光强度所对应的浓度×250×513实验六核磁共振(NMR)演示实验核磁共振（NuclearMagneticResonance），是指具有磁矩的原子核在静磁场中，受到电磁波的激发而产生的共振跃迁现象．1945年12月，美国哈佛大学珀塞尔（E.M.Purcell）等人，首先观察到石腊样品中质子（即氢原子核）的核磁共振吸收信号．1946年1月，美国史丹福大学布珞赫（F.Bloch）研究小组住在水样品中也观察到质子的核磁共振信号．两人由于这项成就，获得1952年诺贝尔物理奖．核磁共振的相关技术仍在不断发展之中，其应用范围也在不断扩大，希望通过本实验能使同学能了解其基本原理和实验方法．一、实验目的1．了解核磁共振基本原理；2．观察核磁共振稳态吸收信号及尾波信号；3．用核磁共振法校准恒定磁场B0；二、实验原理1．核磁矩及其排列核磁共振理论的严格描述必须用到量子力学，但也可以用比较容易接受的经典