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《现代化学实验与技术2》实验讲义实验1有机化合物紫外吸收光谱的测定和分析一、实验原理具有不饱和结构的有机化合物，如芳香族化合物，在紫外区(200～400nm)有特征的吸收，为有机化合物的鉴定提供了有用的信息。紫外吸收光谱定性的方法是比较未知物与已知纯样在相同条件下绘制的吸收光谱，或将绘制的未知物吸收光谱与标准谱图(如Sadtler紫外光谱图)相比较，若两光谱图的λmax和κmax相同，表明它们是同一有机化合物。极性溶剂对有机物的紫外吸收光谱的吸收峰波长、强度及形状有一定的影响。溶剂极性增加，使n→π*跃迁产生的吸收带蓝移，而π→π*跃迁产生的吸收带红移。二、仪器与试剂1．仪器UV-2401型紫外一可见分光光度计，带盖石英吸收池2只(1cm)。2．试剂(1)苯、乙醇、正己烷、氯仿、丁酮。(2)异亚丙基丙酮分别用水、氯仿、正己烷配成浓度为0.4g·L-1的溶液。三、实验步骤1．苯的吸收光谱的测绘在1cm的石英吸收池中，加人两滴苯，加盖，用手心温热吸收池底部片刻，在紫外分光光度计上，以空白石英吸收池为参比，从220～360nm范围内进行波长扫描，绘制吸收光谱。确定峰值波长。2．溶剂性质对紫外吸收光谱的影响(1)在3支5mL带塞比色管中，各加入0.02mL，丁酮，分别用去离子水、乙醇、氯仿稀释至刻度，摇匀。用1cm石英吸收池，以各自的溶剂为参比，在220～350nm波长范围内测绘各溶液的吸收光谱。比较它们的λmax的变化，并加以解释。(2)在3支10mL带塞比色管中，分别加入0.20mL异亚丙基丙酮，并分别用水、氯仿、正己烷稀释至刻度，摇匀。用1cm石英吸收池，以相应的溶剂为参比，测绘各溶液在200～范围内的吸收光谱，比较各吸收光谱λmax的变化，并加以解释。四、注意事项1．石英吸收池每换一种溶液或溶剂必须清洗干净，并用被测溶液或参比液荡洗三次。2．本实验所用试剂均应为光谱纯或经提纯处理。五、思考题1．分子中哪类电子跃迁会产生紫外吸收光谱?2．为什么极性溶剂有助于n→π*跃迁向短波方向移动?而π→π*跃迁向长波方向移动?实验2苯甲酸固体红外光谱的测定与分析（KBr压片法）一、实验目的了解并初步掌握傅立叶变换红外光谱仪的基本原理与构造；通过测定样品的红外光谱，学习样品制备的方法；初步掌握获得谱图的一般操作程序与技术；学习谱图的解析方法。二、实验原理红外光谱是研究分子振动和转动信息的分子光谱，它反映了分子化学键的特征吸收频率，可用于化合物的结构分析和定量测定。根据实验技术和应用的不同，一般将红外光区划分为三个区域：近红外区（13158～4000cm-1）,中红外区（4000～400cm-1）和远红外区（400～10cm-1）,一般的红外光谱在中红外区进行检测。红外光谱对化合物定性分析常用方法有已知物对照法和标准谱图查对法。傅立叶变换红外光谱仪主要由红外光源、迈克尔逊（Michelson）干涉仪、检测器、计算机等系统组成。光源发散的红外光经干涉仪处理后照射到样品上，透射过样品的光信号被检测器检测到后以干涉信号的形式传送到计算机，由计算机进行傅立叶变换的数学处理后得到样品红外光谱图。三、仪器及试剂、仪器：Avatar360FT－IR红外光谱仪、压片机、压片模具、磁性样品架、红外烘灯、玛瑙研钵。2、试剂：苯甲酸、无水丙酮（以上试剂均为分析纯）、KBr（光谱纯）。四、实验步骤1、取干燥的苯甲酸试样约1mg于干净的玛瑙研钵中，在红外烘灯下研磨成细粉，再加入约150mg干燥的KBr一起研磨至二者完全混合均匀，颗粒粒度约为2µm以下。2、取适量的混合样品于干净的压片模具中，堆积均匀，用压片机加压制成透明试样薄片。3、将试样薄片装在磁性样品架上，放入Avatar360FT－IR红外光谱仪的样品室中，先测空白背景，再将样品置于光路中，测量样品红外光谱图。4、扫谱结束后，取出样品架，取下薄片，将压片模具、试样架等用无水乙醇擦洗干净，置于干燥器中保存好。5、对所测谱图进行基线校正及适当平滑处理，标出主要吸收峰的波数值，打印谱图，判别各主要吸收峰的归属，分析样品的结构。6、进行图谱检索，与人工分析进行对比。五、注意事项1．KBr应干燥无水，固体试样研磨和放置均应在红外烘灯下，防止吸水变潮。2．KBr和样品的质量比约在100～200:1之间。六、思考题1．用压片法制样时，为什么要求将固体试样研磨到颗粒粒度在2μm左右?2．为什么要求KBr粉末干燥、避免吸水受潮?实验3火焰原子吸收光谱法灵敏度和自来水中钙、镁的测定一、实验原理在使用锐线光源条件下，基态原子蒸气对共振线的吸收，符合朗伯-比尔定律，即=lg(I0／I)=KLN0在试样原子化时，火焰温度低于3000K时，对大多数元素来讲，原子蒸气中基态原子的数目实际上十分接近原子总数。在一定实验条件下，待测元素的原子总数目与该元素在试样中的浓度呈正比。则A=kc用A-c标准曲线法或标准加入法，可以求算出元素的含量。由原子吸收法灵敏度的定义，按下式计算其灵敏度S：二、仪器与试剂1．仪器：原子吸收分光光度计；钙、镁空心阴极灯。2．试剂：(1)1.0g·L-1镁标准贮备溶液(2)1.0g·L-1钙标准贮备溶液(3)50mg·L-1标准使用溶液(4)100mg·L-1钙标准使用溶液(5)MgO(GR)；无水CaCO3(GR)；HCI(AR)配制用水均为二次蒸馏水。三、实验步骤1．钙、镁系列标准溶液的配制(1)配制钙系列标准溶液：2.0，4.0，6.0，8.0，10.0mg·L-1(2)配制镁系列标准溶液：0.1，0.2，0.3，0.4，0.5mg·L-12．工作条件的设置(1)吸收线波长Ca422.7nm。Mg285.2nm(2)空心阴极灯电流4mA(3)狭缝宽度0.1mm(4)原子化器高度6mm(5)空气流量4L·min-1，乙炔气流量1．2L·min-13．钙的测定(1)用10mL的移液管吸取自来水样于100mL，容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。(2)在最佳工作条件下，以蒸馏水为空白，由稀至浓逐个测量钙系列标准溶液的吸光度，最后测量自来水样的吸光度A。4．镁的测定(1)用2mL的吸量管吸取自来水样于100mI容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。(2)在最佳工作条件下，以蒸馏水为空白，测定镁系列标准溶液和自来水样的吸光度A。5．实验结束后，用蒸馏水喷洗原子化系统2min，按关机程序关机。最后关闭乙炔钢瓶阀门，旋松乙炔稳压阀，关闭空压机和通风机电源。6．绘制钙、镁的A—c标准曲线，由未知样的吸光度Ax，求算出自来水中钙、镁含量(mg·L-1)。或将数据输入微机，按一元线性回归计算程序，计算钙、镁的含量。7．根据测量数据，计算该仪器测定钙、镁的灵敏度S。四、注意事项1．乙炔为易燃易爆气体，必须严格按照操作步骤工作。在点燃乙炔火焰之前，应先开空气，后开乙炔气；结束或暂停实验时，应先关乙炔气，后关空气。乙炔钢瓶的工作压力，一定要控制在所规定范围内，不得超压工作。必须切记，保障安全。2．注意保护仪器所配置的系统磁盘。仪器总电源关闭后，若需立即开机使用，应在断电后停机5min再开机，否则磁盘不能正常显示各种页面。五、思考题1．为什么空气、乙炔流量会影响吸光度的大小?2．为什么要配制钙、镁标准溶液？所配制的钙、镁系列标准溶液可以放置到第二天使用吗？为什么？实验4pH玻璃电极响应斜率及溶液pH的测定一、实验原理进行pH测定时，使用如下电池作测量体系：pH玻璃电极试液SCE由：E电池=ESCE—E玻+E液接E玻=k—0.059·pH其中0.059V/pH(或59mV/pH)称为pH玻璃电极响应斜率(25℃),理想的pH玻璃电极在25℃时其斜率应为59mV/pH,但实际上由于制作工艺等的差异,每个pH玻璃电极其斜率可能不同,须用实验方法来测定。二、仪器及试剂1．仪器：PHS-3C型酸度计、雷磁复合pH玻璃电极、2．试剂：邻苯二甲酸氢钾标准缓冲溶液pH=4.00磷酸二氢钾和磷酸氢二钠标准缓冲溶液pH=6.86硼砂标准缓冲溶液pH=9.18三、实验步骤1．PHS-3C酸度计的标定(1)把选择开关旋钮调到pH档；(2)调节温度补偿旋钮，使旋钮白线对准溶液温度值；(3)把斜率调节旋钮顺时针旋到底；(4)把用蒸馏水清洗过的电极插入pH=6．86标准缓冲溶液中；(5)调节定位调节旋钮，使仪器显示读数与该缓冲溶液当时温度下的pH值相一致；(6)用蒸馏水清洗电极，用滤纸吸干，再插入pH=4．00的标准缓冲溶液中，调节斜率旋钮使仪器显示读数与该缓冲液当时温度下的pH值一致，仪器完成标定。仪器标定后，不得再转动定位调节旋钮!否则应重新进行标定工作。2．pH玻璃电极响应斜率的测定把选择开关旋钮调到mV档，将电极插入pH=4．00的标准缓冲溶液中，摇动烧杯、使溶液均匀，在显示屏上读出溶液的mV值，依次测定pH=6．86、pH=9．18标准缓冲溶液的mV值；3．未知pH试液的测定当被测溶液与标定溶液温度相同时，用蒸馏水清洗电极，滤纸吸干，将电极插入未知试液中，摇动烧杯、使溶液均匀，在显示屏上读出溶液的pH值；用蒸馏水清洗电极，滤纸吸干。=E电池=k+0.059·pH(25℃)四、实验数据及其处理1．pH玻璃电极响应斜率的测定作E～pH图，求出直线斜率即为该玻璃电极的响应斜率。若偏离59mV/pH太多，则该电极不能使用。2．记录未知试液pH值。实验5烃类物质的定性分析（气相色谱法）一实验目的1.了解气相色谱仪的结构。2.掌握气相色谱仪的使用及操作。3.掌握气相色谱仪的热导检测器的使用规则。4.了解气相色谱仪的应用及定性分析的注意事项。二、实验原理1.混合物的定性分析色谱定性分析的任务是确定色谱图上各色谱峰代表何组分，根据各色谱峰的保留值进行色谱定性分析。在一定的色谱操作条件下，每种物质都有一确定不变的保留值(如保留时间)，故可作为定性的依据，只要在相同色谱条件下，对已知纯样和待测试样进行色谱分析，分别测量各组分峰的保留值，若某组分峰的保留值与已知纯样相同，则可认为二者是同一物质。这种色谱定性分析方法要求色谱条件稳定，保留值测定准确。2.定量分析确定了各个色谱峰代表的组分后，即可对其进行定量分析。色谱定量分析的依据足第i个待测组分的质量与检测器的响应信号(峰面积A或峰高A)呈正比：式中Ai为其峰面积(cm2)，hi为其峰高(cm)，fi为绝对校正因子。经色谱分离后，混合物中各组分均产生可测量的色谱峰；则可按归一化公式计算各组分的质量分数，设为fi，相对校正因子，则三、仪器和试剂1．仪器GC-14B型气相色谱仪（日本岛津）；热导池检测器；皂膜流量计；微量注射器。2．试剂正己烷、环己烷、正庚烷均为AR；混合物试液。四、色谱条件φ3mm×2m螺旋型不锈钢柱；SE-30(弱极性固定相，液体)，101白色硅烷化担体(80～100目)；液载比5%；Tc：℃；Ti=90℃；Td=90℃；桥电流80mA；载气为N2（99.999%，压力：KPa五、实验步骤1．开机打开载气—-检查气密性—-开主机电源--开检测器电源并确定（编码为4）—-开CBM102—-开电脑--打印机2参数设定（主机键盘上）设定三个温度(柱温：按COL-INIT.TEMP-65进样口温度：INJ-90检测器温度：按SHIFT.D—DET-TTCD-T-90-确认)—-开加热开关--按START—-待三个温度恒定—-设定桥电流3电脑上出现准备就绪—单次分析-样品记录（填好）--开始--待机-进样（2-4微升）--按GC-START--按CBM102)--采集--看到谱图（Y轴×10000）--停止--打印—-后处理--调出该数据文件--报告文件4．混合物的分