仪器分析实验

1第一部分光谱分析法实验1样品的摄谱与感光板的暗室处理一、实验目的1、通过实验，了解光栅摄谱仪的仪器结构、工作原理及熟悉使用方法。2、学会用铁光谱图查找、识别谱线。3、实验掌握试样的制备、摄谱；感光板的暗室处理及操作技术。二、实验原理每种元素的原子受激发（又称激发光源，有火焰、电弧、火花、等离子、激光等等，依据样品激发的难易程度来选择不同的激发光源。）发生跃迁（正常状态下，元素处于基态，元素在受到光、电或热激发时，由基态跃迁到激发态，返回到基态时，发射出特征光谱）时，将发射出其特有的特征光谱。光谱分析就是根据特征光谱线是否出现、光谱线的黑度，来进行元素的定性、定量分析。而特征光谱线是经过摄谱仪的分光系统，投影、聚焦，最后在感光板上记录下来，得到按照不同波长顺序排列的光谱（通常分为连续的分子带光谱、原子线光谱）。三、仪器和试剂四、1、仪器：WP-1型一米平面光栅摄谱仪；8W型光谱投影仪；天津紫外Ⅰ型（或Ⅱ型）感光板；铁元素发射光谱图；仪表车床；光谱纯石墨电极；铁电极；纯铜电极。2、试剂：显影液；停影液；定影液；酒精。四、实验步骤1、电极与试样处理将已有的直径为8mm（或10mm）的铜棒或者铁棒在车床上加工成顶端45度的锥体，作为下电极，电极头表面无氧化层，用无水乙醇棉球擦净可能的灰尘、油污。直径6mm的石墨电极加工成顶端45度的锥体。2、安装感光板在暗室中红灯下，取出感光板（不要正对红灯），然后用手指轻轻触摸感光板的边角，找出乳剂面（相比较不光滑的一面），开启暗盒，把乳剂面向着曝光的方向乳剂朝上装入暗盒，切勿装反！关好暗盒后盖，注意关紧不得漏光。3、摄谱摄谱条件：wp-1平面光栅光谱仪，狭缝宽度：10μm；狭缝高度：2mm；中间光栏：1.8mm；上电极：45°锥形石墨电极；下电极：φ10mm铜棒；交流电弧：电流7～9A，预燃10秒，曝光45秒。摄谱顺序：1铁谱电流8A，不要预燃，曝光5秒2、3紫铜样品（每次曝光、必须移动感光板！？）4铁谱5、6紫铜样品7铁谱4、感光板暗室处理摄谱结束后，关好暗盒挡板，卸下暗盒。在暗室中将感光板取出处理。显影4～6min、停影1min、定影10min，然后流水冲洗20min(20℃左右，感光板面均朝上操作)。5、译谱用铁光谱图比较法进行译谱是目前应用最多的一种方法，因铁光谱的谱线数量很大，在整个波长范围分布均匀，人们对每一条铁谱线的波长进行了精确的测量，并在制作谱图时绘有波长标尺，标有各种元素的强线，相对强度等级，原子线或离子线等，供对照查阅用，整套图谱按波长顺序一张一张相衔接。摄谱时试样光谱与铁谱并列，查找谱线时以铁光谱作为比较光谱。将谱板置于映谱仪上同光谱图对照（通常从短波到长波），使谱板上的铁谱线与图谱上的铁谱线相重合，此时，若试样光谱中某一条谱线与图谱上标出的某一条谱线相重合，那么图谱上所标出的谱线即为该谱线的波长。如果试样光谱中这一元素的其它最后线也出现，那么就可以断定试样中存在这一元素。一般找出需检出元素的灵敏线2～3条或特征线组就可确定这一元素存在。2五、思考题1、光谱定性分析的依据是什么？光谱定量分析适宜范围？2、一般试样光谱旁为什么要摄一条铁光谱？3、显影、停影、定影之原理？为什么要水冲洗20分钟？4、摄谱仪狭缝的宽度对光谱定性分析影响？应采用什么样的狭缝宽度？3实验2矿物试样光谱的定性与半定量分析一、实验目的1、学习掌握岩石、矿物类粉末样品的光谱定性分析方法。2、掌握用比较光谱线强度的方法进行半定量分析的方法。3、了解发射光谱的定性、半定量、定量分析之含义。二、实验原理不同元素的原子，其原子结构不同，原子能级不一样。当每一种元素的原子被激发时，将发射其特征的光谱，以此为光谱定性分析的依据。在一定条件下，由于元素谱线的强度（在光谱感光板上呈现为黑度）与试样种该元素的含量有直接关系，即随着样品种元素含量的增加，谱线黑度增大。因此，在相同实验条件下，拍摄试样和标样的光谱，用目视法直接比较试样与相应标样中某元素的分析线的黑度就可估计该元素的含量，以此可进行光谱半定量分析。三、仪器和试剂1、仪器WP—1一米平面光栅摄谱仪（或WP—2二米平面光栅摄谱仪）；交流电弧发生器；8W型光谱投影仪；光谱纯石墨电极、铁电极；天津紫外型感光板；显影液、停影液、定影液；2、标样的制备先以分析纯试剂各自研磨成200目的细粉后，按如下比例配制成人工基体，研磨混匀。SiO274%Al2O315%Fe2O32.5%CaO0.5%K2SO44%Na2CO34%然后在人工基体中加入光谱纯CuO、PbO、ZnO配成含Cu0.03%、Pb0.1%、Zn0.3%的第一号标准样，再用人工基体逐个稀释成如下含量的标准系列：№1№2№3№4№5Cu%0.030.010.00330.00110.00037Pb%0.10.0330.0110.00370.0012Zn%0.30.10.0330.0110.0037四、实验步骤1、工作条件（1）WP1一米平面光栅摄谱仪：三透镜照明系统，狭缝宽度5μm，狭缝高度1mm，中间光栏1.8mm，中心波长310nm（一级光谱）。（2）光源及曝光：交流连续电弧，先以7A燃弧，持续5秒钟，电流升至10A曝光40秒共45秒钟。（3）电极形状：均采用φ6mm光谱纯石墨电极，在车床上车制成上电极300圆锥形，下电极为2.5mm（孔径）×2mm（深）×0.7mm（壁厚）小孔。（4）感光板：国产天津紫外Ⅱ型感光板。（5）显影：18～20℃显影4～5分钟，停影1分钟，定影至透明（10～20分钟），流水冲洗约25分钟，再用吹风机吹干。2、操作步骤（1）将分析样品3个，标准样品5个分别按序装填下电极小孔内，压紧，按序插入带孔的木盒内，加一滴糖水，红外线灯下烘干备用。（2）在摄取样品光谱前，须先摄取铁光谱一条。铁谱以7A电流6秒时间摄取，然后再开始按顺序摄取分析样品及标准样品的光谱。（3）在选定的上述工作条件下摄谱。每次结束曝光后暗盒板移2mm（切记），每个样品分别平行摄谱三次。全部拍完后取下暗盒，暗室冲洗，凉干谱板。（4）译谱将谱板置于映谱仪置片台上，乳剂面向上，长波往左，利用映谱仪的两只旋转手轮（左右各一）移动置片台，利用如下所列各元素的分析线以图谱对照观测检查分析样品中是否存在Cu、Pb、Zn、Bi、Sn、Ag、Cr。采用目视比较法比较分析样品谱线黑度与标准样品（即五组标准样品）谱线黑度，得出分析样品中的Cu、Pb、Zn含量，作下记录（即半定量分析三组样品中的Cu、Pb、Zn含量），定性分析三组样品中是否存在Bi、Sn、Ag、Cr。4元素分析线波长（nm）灵敏度（%）Pb283.300.001261.420.001287.330.01Cu327.400.0001282.440.01Zn334.500.001334.560.003328.200.003～0.01Cr301.490.001Bi306.77＜0.001Ag328.010.001Sn284.000.001五、思考题1、发射光谱的定性分析与半定量分析、定量分析的差异？2、发射光谱中定量分析常见的方法有哪几种？分析线应如何选择？3、发射光谱实验室环境条件有哪些要求？摄谱时为什么要打开抽风装置？4、发射光谱定性分析结果的表示方法？常规定性定量分析时间为什么要摄一铁谱？铁标准图谱有几种？5实验3火焰原子吸收测定矿物中的铜—标准曲线法一、实验目的1、通过本实验加深了解吸收光谱分析的原理。2、了解仪器结构，掌握原子吸收分析的一般操作。3、熟悉原子吸收分析技术中常用的“标准曲线法”。二、实验原理原子吸收光谱法测定铜，简便快速、重现性好，在火焰中的灵敏度为0.1µg/ml/1%。检出限为0.002µg/ml，试样可经盐酸、硝酸分解，若含有大量硅酸盐的试样也可用硝酸-氢氟酸处理，进行铜的测定时化学干扰不常见，在火焰中均有较高的灵敏度，本实验采用空气-乙炔火焰，测定范围0-10µg/ml。三、仪器和试剂铜标准溶液：取高纯铜1.0000克于20ml硝酸中溶解，用水稀释至1升，得Cu1mg/ml的贮存溶液取贮存溶液5ml于100ml容量瓶中，加盐酸3ml，用水稀释至刻度，摇匀，此溶液为Cu50µg/ml。分别取上述稀释后的溶液0、1、2、3、4、5ml稀释至50ml体积，得到铜的标准系列0、1、2、3、4、5µg/ml。盐酸（分析纯），硝酸（分析纯），氯化铵（分析纯），二次水（蒸馏水经离子交换处理）。仪器及工作条件：GGX-2原子吸收光谱仪（北京地质仪器厂）波长：Cu324.7nm；灯电流：1.5mA；单色仪通带：0.2nm(狭缝宽0.1nm)；燃烧器高度：8mmXWT-104平衡式记录仪（上海大华仪表厂）量程：1mV；走纸速度：8mm/分WM-2无油气体压缩机（天津医疗器械二厂）空气压力：0.2-0.3MPa；流量：5.5升/分钟；钢瓶装溶解乙炔压力：0.05MPa；流量：1.2升/分钟四、实验步骤称取0.1-0.2克试样于250ml烧杯中，吹水润湿，加盐酸10ml加热溶解，加硝酸5ml,加热，加氯化铵0.2g，继续加热溶解至近干，取下冷却，加盐酸3ml，用水吹洗至体积约为15-20ml,煮沸，使可溶性盐类溶解，冷却加入100ml容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀分取5ml稀释至50ml待测，在选定的条件下测定标准溶液和试样溶液吸光度，绘制吸光度-浓度曲线（µg/ml）（A-C曲线），从标准曲线上查的试样浓度，计算出分析结果。五、思考题1、标准曲线法有什么优点，在哪些情况下用标准曲线法？2、标准曲线斜率的大小反应什么？3、导致标准曲线弯曲的因素有哪些？6实验4火焰原子吸收测定自来水中的钠一、实验目的1、学习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和使用方法。3、掌握应用标准曲线法测定自来水中的钠含量。二、实验原理原子吸收分光光度法是根据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。若使用锐线光源，当发射光通过原子蒸气时，蒸气中基态原子将选择性地吸收该元素的特征谱线。这时，入射光将被减弱，其减弱程度与蒸气中该元素的浓度成正比，吸光度符合Lambert-beer定律KcLLKNA0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L·mol-1·cm-1。如果控制L的值，上式变为cKA'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光谱中常用的定量方法，适用于待测溶液中共存的基体成分较为简单的情况。标准曲线有时会发生向浓度轴（向下）或向吸光度轴（向上）弯曲的现象，要获得好的标准曲线，必须选择合适的实验条件。三、仪器与试剂1、仪器AA-7020型原子吸收分光光度计（北京东西仪器公司）及计算机，钠空心阴极灯（HCL）；JB-Ⅱ型无油气体压缩机（天津市医疗机械二厂），乙炔钢瓶，通风设备。2、试剂(1)氯化钠（分析纯），1%HCl.(2)1000µg·ml-1钠标准工作溶液：称取于500-600℃灼烧至恒重的氯化钠约2.5g（准确到0.0001g），溶于少量去离子水中，移入1000ml容量瓶中，并用去离子水稀释至刻度，摇匀备用并计算溶液溶度。四、实验步骤1、仪器条件（以AA-7020型原子吸收风光光度计为例，若用其他型号一起，实验条件应根据具体仪器确定）火焰：乙炔-空气乙炔流量：1.5ml·min-1；空气压力：0.3MPa；空心阴极灯电流：3mA；吸收线波长：589.0nm；2、溶液配制（1）配制钠标准溶液系列：取钠标准贮备液，配制5个50ml的标准溶液，用1%的HCl溶液稀释至刻度，摇匀备用。（2）自来水样品溶液配制：准确吸取自来水20.00ml置50ml的容量瓶中，用去离子水稀释至刻度。3、开机及参数设置（1）接通电源，仪器自检，稳定10min；（2）打开计算机，出现图标后，再点击一次，运行软件；（3）打开参数设置，选定钠元素灯，输入波长589.0nm；（4）仪器连接，完成计算机自检；（5）点击扫描，仪器进行波长自检，需要等几分钟