仪器分析实验讲义锌等的测量

仪器分析实验 ［实验一］　溶出伏安法测定水中微量铅和镉 一、实验目的 1．熟悉溶出伏安法的基本原理。 2掌握汞膜电极的使用方法。 3了解一些新技术在溶出伏安法中的应用。 二、实验原理 溶出伏安法的测定包含两个基本过程。即首先将工作电极控制在某一条件下，使被测物质在电极上富集，然后施加线性变化电压于工作电极上，使被富集的物质溶出，同时记录电流（或者电流的某个关系函数)与电极电位的关系曲线，根据溶出峰电流(或者电流函数)的大小来确定被测物质的含量。 溶出伏安法主要分为阳极溶出伏安法、阴极溶出伏安法和吸附溶出伏安法。本实验采用阳极溶出伏安法测定水中的Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)，其两个过程可 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示为： M2+ (Pb2+、Cd2+) + 2e- + Hg = M(Hg) 本法使用玻碳电极为工作电极，采用同位镀汞膜测定技术。这种方法是将分析溶液中加入一定量的汞盐(通常是10-5～10-4 mol/L Hg(NO3)2)，在被测物质所加电压下富集时，汞与被测物质同时在玻碳电极的表面上析出形成汞膜(汞齐)，然后在反向电位扫描时，被测物质从汞中“溶出”，而产生“溶出”电流峰。 在酸性介质中，当电极电位控制为－1.0V (vs．SCE)时，Pb2+、Cd2+与Hg2+离子同时富集在玻碳工作电极上形成汞齐膜。然后当阳极化扫描至-0.1V时，可得到两个清晰的溶出电流峰。铅的波峰电位约为-0.4V左右，而镉的为-0.6V左右(vs．SCE)，如图3-10所示。本法可分别测定低至10-11 mol/L的铅、镉离子。 1.5×10-6mol/L Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)，5×10-4mol/L Hg(Ⅱ)， 富集时间2min，扫速50mV/s 图1-1　铅，镉的阳极溶出曲线图 三、仪器和试剂 1．CHI电化学分析仪(包括计算机)。 2．玻碳工作电极、甘汞参比电极及铂辅助电极组成的测量电极系统。 3．磁力搅拌器；秒表。 4．1.0×10-2mol/L铅离子 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 储备溶液。 5．1.0×10-2mol/L 镉离子标准储备溶液。 6．5.0×10-3mol/L硝酸汞溶液。 7．1 mol/L盐酸。 8．纯氮气(99.9%以上)。 9. 50 mL容量瓶若干。 四、实验步骤 1．预处理工作电极 将玻碳电极在6。金相砂纸上小心轻轻打磨光亮，成镜面。用蒸馏水多次冲洗，最好是用超声波清洗1～2 min。用滤纸吸去附着在电极上的水珠。 2. 配制试液 取两份25.0 mL水样置于2个50mL容量瓶中，分别加入1mol/LHCl 5mL，5×10-3 mol/L硝酸汞1.0 mL。在其中1个容量瓶中加入1.0×10-5mol／L的铅离子标准溶液1.0mL和1.0×10-5mol/L的镉离子标准溶液1.0mL(铅、镉标准试液用标准贮备溶液稀释配制)。均用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。 将未添加Pb2+、Cd2+标准溶液的水样置电解池中，通N2 5min后，放入清洁的搅拌磁子，插入电极系统。将工作电极电位恒于-0.1V处再通N2 2min; 启动搅拌器，调工作电极电位至-1.0V，在连续通N2和搅拌下，准确计时，富集3mm，停止通N2和搅拌，静置30 s；以扫描速度为150 mV/s反向从-1.0V至-0.1V阳极化扫描，打印伏安图。 将电极在-0.1V电位停留，起动搅拌器1min，解脱电极上的残留物。如上述重复测定1次。 按上述操作手续，测定加入Pb2+、Cd2+标准溶液的水样，同样进行两次测定。 若所用仪器有导数电流或半微分电流工作方式，则可按上述测定手续选做1～2个方式 测量完成后，置工作电极电位在+0.1V处，开动电磁搅拌器清洗电极3 min，以除掉电极上的汞。取下电极清洗干净。 五、结果处理 1．列表记录所测定的实验结果。 2. 取两次测定的平均峰高，按下述公式计算水样中Pb2+、Cd2+的浓度。 式中：h为测得水样的峰电流高度；H为水样加入标准溶液后测得的总高度;Cs为标准溶液的浓度(mol/L)；Vs为加入标准溶液的体积(mL)；V为取水样的体积(mL)。 六、问题讨论 1．溶出伏安法有哪些特点? 2．哪几步实验手续应该严格控制? 3．导数或半微分电流与常规电流比较对灵敏度和分辨辜有何影响? ［实验二］　电感耦合等离子发射光谱法对人发中的微量铜铅锌含量的测定 一、实验目的 1．了解ICP光源的原理及与光电直读光谱仪进行定量分析的优越性。 2．学习生化样品的处理方法 二、实验原理 ICP发射光谱(ICP-AES)分析是将试样在等离子体光源中激发，使待测元索发射出特征波长的辐射，经过分光，测量其强度而进行定量分析的方法。ICP光电直读光谱仪是用ICP作光源，光电检测器(光电倍增管，光电二极管阵列、硅靶光导摄像管、折像管等)检测，并配备计算机自动控制和数据处理。它具有分析速度快，灵敏度高，稳定性好，线性范围广，基体干扰小，可多元素同时分析等优点。 用ICP光电直读光谱仪测定人发中微量元素，可先将头发样品用浓HNO3+H2O2消化处理，这种湿法处理样品，Pb损失少。将处理好的样品上机测试，2 min内即可得出结果。 三、仪器与试剂 1．仪器 JY28S单道扫描高频电感耦合等离子直读光谱仪(法国)；容量瓶：1000 mL 3只，100 mL 3只，25mL 2只; 吸管：10mL 3支;吸量管：5mL 3支；石英坩埚；量筒；烧杯。 2试剂 铜标准贮备液：溶解1.000g光谱纯铜于少量HNO3(6mol/L)中，移入1000mL容量瓶，用去离子水稀释至刻度，摇匀，含Cu2+1.000 mg/mL； 铅标准贮备液：称取光谱纯铅1.000g，溶于20 mL 6 mol/L HNO3中，移入1000 mL容量瓶，用去离子水稀释至刻度，摇匀，Pb2+1.000 mg/mL； 锌标准贮备液：称取光谱纯锌1. 000 g，溶于20 mL 6 mol/L盐酸，移入1000 mL容量瓶，用去离子水稀释至刻度，摇匀，此溶液含Zn2+1.0000 mg/mL；HNO3；HCl；H2O2。 四、实验步骤 1．配制标准溶液 铜标准溶液：用10 mL吸管取1.000 mg／mL铜标准储备液至100 mL容量瓶中，用去离子水稀释至刻度。摇匀，此溶液含铜100.0 μg/mL。 用上述相同方法，配制100.0 μg/mL的铅和锌标准溶液。 2．配制Cu2+、Pb2+、Zn2+混合标准溶液 取2只25 mL容量瓶，一只分别加入100.0 μg/mL Cu2+、Pb2+、 Zn2+标准溶液2.50mL，加6mol/LHNO33mL，用去离子水稀释至刻度，摇匀。此溶液含Cu2+、Pb2+、Zn2+的浓度均为10.0 μg/mL。 另一只25 mL容量瓶，分别加入上述10.0 μg/mL Cu2+、Pb2+、 Zn2+混合标准溶液2．50mL，加6mol/LHNO3 3mL，用去离子水稀释至刻度，摇匀。此溶液含Cu2+、Pb2+、 Zn2+均为1.00 μg/mL。 3．试样溶液的制备 用不锈钢剪刀从后颈部剪取头发试样，将其剪成长约1 cm发段，用洗发香波洗涤，再用自来水清洗多次，将其移入布氏漏斗中，用1 L去离子水淋洗，于100℃下烘干。准确称取试样0.3 g左右，置于石英坩埚内，加5mL浓HNO3和0.5mL H2O2，放置数小时，在电热板上加热，稍冷后滴加H2O2，加热至近干，再加少量浓HNO3和H2O2，加热，溶液澄清，浓缩至1～2 mL，加少许去离子水稀释，转移至25 mL容量瓶中，用去离子水稀至刻度，摇匀，待测定。 4．测定 将配制的1.00 μg/mL和10.0 μg/mL Cu2+、Pb2+、 Zn2+标准溶液和试样溶液上机测试。测试条件： 分析线：Cu 324.754 nm、Pb 216.999nm、Zn213.856 nm； 冷却气流量：12 L/min; 载气流量：0.3 L/min； 屏蔽气：0.2 L/min。 五、数据处理 计算出发样中铜、铅、锌含量(μg/g)。 六、注意事项 溶样过程中加H2O2时，要将试样稍冷，且要慢慢滴加，以免H2O2剧烈分解，将试样溅出。 七、思考题 1.　人发样品为何通常用湿法处理?若用干法处理，会有什么问题? 2．通过实验，你体会到ICP-AES分析法有哪些优点? ［实验三］石墨炉原子吸收光谱法测定奶粉中的铬 一、实验目的 1．了解石墨炉原子化器工作原理和使用方法。 2．学习生化样品的分析方法。 二、实验原理 火焰原子吸收法在常规分析中被广泛应用，但它雾化效率低、火焰气体的稀释使火焰中原子浓度降低，高速燃烧使基态原子在吸收区停留时间短，因此灵敏度受到限制。火焰法至少需要0.5～1 mL试液，对数量较少的样品有一定困难。因此，无火焰原子吸收法得到迅速发展，而“高温石墨炉”(HGA)原子化法是目前发展最快、使用最多的一种技术。 “高温石墨炉”利用高温(～3000℃)石墨管，使试样完全蒸发，充分原子化，试样利用率几乎达100%。自由原子在吸收区停留时间长，故灵敏度比火焰法高100~1000倍。试样用量仅5~100 μL，而且可以分析悬浮液和固体样品。它的缺点是干扰大，必须进行背景扣除，且操作比火焰法复杂。 用“高温石墨炉”法测定血清中痕量元素，灵敏度高，用样量少。为了消除基体干扰，采用标准加入法或配制于葡聚糖溶液中的系列标准溶液。 三、仪器与试剂 1.　仪器 3510型原子吸收分光光度计（Agilent Technologies）；Cr空心阴极灯; 氩气;　50 μL微量注射器；容量瓶；1000mL l支，50mL 10支，10mL吸管1支；5mL吸量管1支。 2．试剂 0.1000 mg/mL铬标准贮备液：称取0.3735 g在150℃干燥的K2Cr2O7，溶于去离子水中，并定容于1000 mL容量瓶。5％(W/V)淀粉溶液。 四、实验步骤 1．配制系列标准溶液： (1)由0.1000 mg/mL Cr的标准贮备液逐级稀释成0.100μg/mL的Cr标准溶液。 (2)在5个100mL容量瓶中分别加入0.100 μg/ mL Cr的标准溶液0.00、0.50、1.00、1.50、2.00mL和淀粉溶液15mL，用去离子水稀释至刻度，摇匀。 2．按仪器操作方法启动仪器，并预热20 min，开启冷却水和保护气体开关。 实验条件　波长：357.9nm；缝宽：0.7 nm；灯电流：5 mA，干燥温度：100～130℃；干燥时间：100s，灰化温度：1100℃; 灰化时间：240 s;斜坡升温灰化时间：120 s；原子化温度: 2700℃；原子化时间；10 s。进行背景校正，进样量50 μL。 (1)标准溶液和试剂空白 调好仪器的实验参数，自动升温空烧石墨管调零。然后从稀至浓逐个测量空白溶液和系列标准溶液，进样量50 μL，每个溶液测定2次，取平均值。 (2)奶粉样品 称取0.2000g奶粉样品在超声波清洗仪中制备成悬浮溶液，在同样实验条件下，测量奶粉样品三次，取平均值。每次取样50 μL。 实验结束时，按操作要求，关好气源和电源，并将仪器开关、旋钮置于初始位置。 五、数据处理 1．绘制标准曲线，并由奶粉试样的吸光度从标准曲线上查得样品溶液Cr的浓度。 2．计算血清中Cr的含量(μg/mL)。 六、注意事项 1．实验前应仔细了解仪器的构造及操作，以便实验能顺利进行。 2．实验前应检查通风是否良好，确保实验中产生的废气排出室外。 3．使用微量注射器时，要严格按教师指导进行，防止损坏。 七、思考题 1在实验中通氩气的作用是什么?为什么要用氩气? 2．配制标准溶液时，加入淀粉溶液的作用是什么?若不加淀粉溶液，还可采用什么方法? [实验四]　火焰原子吸收光谱法测定人发中的锌 一、实验目的 进一步理解火焰原子吸收光谱分析中工作曲线法的基本原理与分析要领。掌握常用原子吸收光谱仪的操作方法以及测定人发中锌的实验技术。 二、实验原理 发样经洗涤、干燥处理后，称一定量用硝酸-高氯酸消化处理，将其微量锌以金属离子状态转入到溶液中，然后，按常规原子吸收光谱分析中的工作曲线法进行分析。 锌在人和其他动物体内具有重要功能，它对生长发育、刨伤愈合、免疫预防都有重要作用。人发中的锌含量多少，标志着人体中微量锌含量是否正常。因此，分析人发中的锌具有重要意义。 三、仪器与试剂 1．仪器 日立180-80塞曼石墨炉原子吸收分光光度计（日本）及其附件。 2.　试剂 硝酸（优级纯）；高氯酸（分析纯）。 四、实验步骤 1．发样采集与准备 用不锈钢剪刀从头枕部剪取发样，要贴近头发剪取并弃去发梢，取发量以1 g左右为宜，然后剪成1 cm左右长。 将发样放在100mL的烧杯中，用1％的洗发精浸泡，置于电动搅拌器上搅拌30min，用自来水冲洗20遍，蒸馏水扰5遍，再用去离子水洗涤5遍，于65～67℃的烘箱中干燥4小时，取出后放入干燥器中保存备用。 2．消化处理 称取上述处理过的发样0.2000 g于100mL烧杯中，加入5 mL浓硝酸，盖上表面皿，在电热板上低温加热消解，待完全溶解以后，取下冷却。然后加入高氯酸1 mL，再放在电热板上继续加热，冒白烟至溶液余1～2 mL(不可蒸干)，取下冷却后用去离子水将其移入到25 mL比色管中，稀释至刻度摇匀待测。每批试样需同时进行消化，制取二份空白溶液。 3. 仪器的工作条件见下表 表1　仪器工作条件参数 仪器工作条件 参数 测定波长/nm 213.9 灯电流/mA 4 狭缝宽度/mm 0.2 空气压力/Pa 1.47×105 空气流量/L·min-1 6.5 乙炔压力/Pa 4.90×105 乙炔流量/L·min-1 1.2 燃烧器高度/mm 7 4．标准系列溶液的配制及吸光度测定 吸取10 μg/mL的锌标准溶液0.0、2.5、5.0、7.5、10、12.5 mL分别放入6个25 mL的比色管中，用1％硝酸溶液稀释至刻度摇匀。按上述工作条件测定各标准溶液的吸光度。 5．试液吸光度的测定 将经消化处理的发样溶液和空白液用测定标准溶液系列相同的工作条件，测定其吸光 度。 五、数据处理 1.　将标准溶液系列和发样的测定结果按下表列出： 表2　锌标准曲线 序号 1 2 3 4 5 6 空白发样 Zn(μg/mL) 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 吸光度 2.　以标准系列溶液测定结果作A～C工作曲线。 3．用发样吸收度减去空白吸收度所得值，从工作曲线中找出相应浓度。然后，按发样称量算出Zn的含量(ppm)。 六、问题讨论 1．发样的处理与消解完全，对分析结果影响较大，本实验在发样处理等方面应注意哪 些问题? 2．依据你的实验，总结火焰原子吸收光谱法的优缺点. 图4－1　原子吸收光谱分析示意图 [实验五]　原子吸收法测定茶叶中的微量锌 一、实验目的 (1)熟练使用原子吸收分光光度计。 (2)掌握使用干法灰化法进行食品样品的处理； 二、实验原理 原子吸收光谱分析应用范围较广，但通常是溶液进样，所以被测样品需事先转化为溶液样品。有机试样的预处理通常先进行灰化处理，以除若有机物基体，然后再进行溶样。对有机试样预处理的要求是试样分解完全，在分解过程中不能引入沾污和待测组分的损失，所用试剂及反应产物对后续测定应无干扰。 三、仪器与试剂 仪器：日立180－80型原子吸收分光光度计； 马弗炉一台； 容量瓶：50mL 5个，100 mL 2个； 吸量管：5mL l支，10mL l支； 烧杯；25mL 2支； 量筒：15mL　l支； 玻璃漏斗：1个。 试剂：硝酸(HNO3)20％(体积百分数)：移取20 mL。浓硝酸，移入100mL容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，摇匀。 Zn标准储备液(1000μg/mL)：称取lg金属锌(精确到0.0002g)，置于300 mL烧杯中，加30～40mL 1：1盐酸，使其溶解，待溶解完全后，加热煮沸几分钟，冷却，然后移入1L容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，摇匀。此溶液浓度为1 mg/mL (以Zn计)。 溶剂：去离子水。 四、实验内容和步骤 (1)试样处理：使用干法灰化法进行试样处理 准确称取一定量(大约1g)试样置于瓷坩埚或铂坩埚中，放在电热板上或使用火焰于80～150℃低温加热，赶去大量有机物。然后将坩埚放入冷的马弗炉中，加热至500℃进行灰化处理，炭化2h使灰分呈白色。冷却后，加入15mL上述20％的硝酸于坩埚中溶浸灰分，如有必要，则加热溶液使残渣完全溶解。通过酸洗过的滤纸过滤试液于100mL容量瓶中。用去离子水洗涤残渣和滤纸3次，然后稀释溶液至刻度。 (2)标准溶液配制：取Zn标准储备液，分别配制5个50mL的标准溶液，浓度范围为l～10μg/mL，用1％的HCl溶液稀释至刻度，摇匀备用。 (3)实验内容和步骤：打开仪器并设定好仪器条件： 火焰；乙炔空气 乙炔流量：1 L/min 空气流量：6 L/min 空心阴极灯电流：10mA 狭缝宽度：0.04 mm 燃烧器高度：8 mm 吸收线波长：213.9 nm 待仪器稳定后，用空白溶剂调零，将配制好的标准溶液由低到高依次测定，读出吸光度值，然后进行未知试样的测试并读出吸光度数值。 五、注意事项 在用干法灰化试样以及配制溶液过程中一定要仔细，小心，以减少实验操作误差。在进行低温加热时，要注意温度不可过高，以避免样品飞溅。在进行高温炭化时，加热一定要缓慢，以免样品因加热过快而损失。将样品坩埚放于冷的马弗炉中，先加热至200℃保持30　min，然后每升温100℃，保持20～30 min，直到升温至500℃，并保持2～3h。 六、数据处理 根据所测标准溶液的吸光度数值，绘制工作曲线，并求出未知试样浓度及其95％置信范围。 七、思考题 为什么报告测定时必须给出置信度？ [实验六]　发射光谱定性分析 一、实验目的 (1)学会用铁光谱比较法定性判断试样中所含未知元素的分析方法。 (2)掌握映谱仪的原理和使用方法。 二、方法原理 利用标有各元素特征线和灵敏线的铁光谱图，逐条检视样品光谱中的谱线，以定性确定试样的组成。本实验采用选择2～3条灵敏线或特征线组的方法来判断某一元素的存在。 三、仪器与试剂 仪器：中型光谱仪、映谱仪(暗室冲洗操作和映谱仪使用方法见附录1和附录2)、元素发射光谱图、天津Ⅱ型感光板、光谱纯石墨电极、光谱纯铁棒、光谱纯炭粉、光谱纯MgCO3。 试样：大理石粉、合金钢棒、自来水样。 四、实验内容与步骤 (1) 试样准备。取自来水样一滴置于涂有l％聚苯乙烯的平头石墨电极上，在红外灯下烘干。大理石粉末样品与光谱纯炭粉按1：5混合装在石墨电极孔中备用。合金钢试样表面用砂纸磨光，露出新鲜表面，然后用乙醇棉球擦除砂尘备用。 (2) 安装感光板。在暗室中把感光板放^暗盒内，特别注意乳剂面应朝向光线入射的方向。把暗盒装到摄谱仪上。 (3) 开启交流电弧光源，调节电流为5A。 (4) 将哈特曼光栏调到光路上。 (5) 摄谱。上电极为石墨电极，下电极为铁电极，在哈特曼光栏2，5，8位置摄取铁光谱，预烧10s，曝光40s。移动光栏在1，3，4，6，7，9位置拍摄试样。上电极用石墨电极，下电极用铜试样电极，这几个位置可用不同曝光时间摄谱，以观察得到光谱的效果。 五、注意事项 (1) 在暗房操作时，注意感光板不要装反，乳剂面应朝向入射光方向。如果感光板装反，玻璃吸收紫外光，将得不到完整的紫外发射光谱。 (2) 摄谱时应按时开启摄谱仪快门。调整光栏时，将光栏孔对准摄谱仪狭缝。 (3) 冲洗感光板时，一定要先显影后定影，如果把此程序倒置了，将丢失全部摄取的光谱。 (4) 接通激发光源时，不要触摸电极架，以免触电。 (5) 电弧辐射很强的紫外光，切勿直接观察，以免伤害眼睛。 六、数据处理 (1) 记录摄谱条件，包括光源、电流、曝光时间、试样种类等。 (2) 插上暗盒挡板，按暗室操作方法冲洗感光板。 (3) 用比较光谱法识谱，以铁光谱作为标准波长，在映谱仪上，把元素光谱图按顺 序逐张地与所摄取的铁光谱重叠，观察试样光谱中出现的谱线所属的元素。要有意识地 观察一些元素特征光谱，如Cu 324.754nm和Cu 327.397nm；Al 309.271nm和Al308 .216nm；B：249.678nm和B 249.778nm。 (4) 数据记录及实验报告。 (5) 记录所观察到的试样光谱中谱线及归属，确定铜试样中杂质元素种类。 七、思考题 （1）试样光谱旁为什么要摄一条铁光谱。 （2）不同曝光时间的光谱有何区别? （3）摄谱仪狭缝宽度对光谱定性分析有什么影响? 注意事项 (1)调整光栏时，将光栏孔对准摄谱仪狭缝。 (2)暗房操作时，不要装反感光板。 附　感光板暗室处理 1.　显影液的配制 用粗天平依次称量米吐尔2.3g，无水亚硫酸钠55g，海得路11.5g，按顺序投入盛有50℃(不要过高)蒸馏水的烧杯中，微量不溶物可滤去。定容至1000 mL的棕色瓶中，此即为显影液的A液。再次用台称称取无水碳酸钠57g，溴化钾7g，按顺序依次投入盛有不超过50℃的热蒸馏水中，过滤后定容至1000mL，盛于棕色瓶中，此即显影液的B液。使用前A，B液按1：1混合。 2.　定影液的配制 用台称依次称取硫代硫酸钠240g，无水亚硫酸钠15g，硼酸7.5 g，钾明矾15 g；用量筒量取冰醋酸5mL，按顺序逐一将药品用水溶解，定客至1000mL。 3.　光敏感光板的暗室处理 由于光谱分析用感光板为紫外相板，可在暗室中的较暗红灯下操作： （1）将显影液、停显液、定影液分别倒在3个瓷盘中，开暗室灯，关白灯。 （2）打开暗盒，从相板盒中取出相板，先用清水润湿，将乳剂面朝上浸入显影液显影，同时开始记时，20℃，显影5 min。移入停显液，1 min后；移入定影液，定影10 min。在自来水流下浸洗10 min，用去离子水冲洗感光板，吹风机吹干，在整个显影、停显、定影过程中，都要轻轻摇动瓷盘，以加快反应过程。 （3）用后的药液分别倒回原来的瓶中，将瓷盘、漏斗等洗净。 （4）装感光板及冲洗感光板时，不要触摸感光板乳胶面中央部分；吹风机吹干时，防止过热烤熔乳胶。 [实验七]　CuSO4·5H2O差热曲线的测试 一、实验目的 1．进一步掌握差热分析的基本原理。 2．学习差热分析仪的操作。 二、实验原理 差热分析(DTA)是一种具有代表性的热分析方法，它是在程序控制温度下，测量试样与参比物(一种在测量范围内不发生热效应的物质)之间的温度差与温度关系的一种技术。在实验过程中，可将试样与参比物的温差作为温度或时间的函数连续记录下来，即 ΔT = f (T or t) 由于试样和参比物的测温热电偶是反向串联的(如图6-1所示)，所以当试样不发生反应时，即试样温度(Ts)和参比物温度(Tr)相同时，ΔT=Ts-Tr = 0，相应的温差电势为0。当试样发生物理或化学变化而伴有热的吸收或释放时，则ΔT ≠ 0，相应的差热曲线上出现吸热峰或放热峰，如图6-2所示。其中基线相当于ΔT = 0，试样无热效应；向上和向下的蜂反映了试样的放热、吸热过程。 DTA曲线的蜂形、出峰位置、峰面积等受试样的质量、热传导率、比热、粒度、填充的程度、周围气氨和升温速度等因素的影响。因此，要获得良好的再现性结果，必须对上述和点十分注意。 本实验以α-Al2O3作为参比物，记录CuSO4·5H2O的DTA曲线，从而考察其失去五分子结晶水的过程。 三、仪器和试剂 1. DSC-Q10型　差示扫描量热仪（美国TA公司）仪器具有自动控制、自动记录功能的高温差热分析仪。 2试剂CuSO4·5H2O (AR)，α-Al2O3。 四、实验步骤 1．将约l g的CuSO4·5H2O研成粉末， 2．将试样均匀紧密地放入试样容器中； 3.　将α-Al2O3均匀紧密地放入参照容器中； 4．将两铂金容器放入炉中； 5.　在教师指导下开启仪器，在空气气氛下，以12℃/min的升温速率升温，记录50～500℃范围内的DTA曲线。 五、结果处理 1. 指出CuSO4·5H2O的DTA曲线上的吸热峰和放热峰。 2．标出CuSO4·5H2O失水峰的温度。 六、问题讨论 预计提高和降低升温速率时，CuSO4·5H2O的DTA曲线将如何变化? [实验八]　胶束增敏荧光法测定痕量钪 一、实验目的 (1)　学习基于形成荧光性配合物测定无机元素离子的方法。 (2)　学习胶束增敏荧光法的原理。 二、实验原理 在紫外光照射下，本身能发射荧光的无机化合物很少。无机化合物的荧光分析主要依赖于待测元素与有机试剂形成配合物的反应。桑色素(3,5,7,2’,4’,-五羟基黄酮，Morin)是一种重要的荧光试剂，它本身在pH 4～9时呈弱绿色荧光，一旦与金属离子配位，荧光大大增强，可用于Al，Be，Ca ,Th，Zr和Hf以及稀土元素离子等的测定。pH 3条件下桑色素可与Sc(Ⅲ)形成荧光性配合物，若同时存在阴离子表面活性剂SDS胶束、则该体系可发射很强的荧光，λex/λem = 424nm/508nm，可用于钪的测定。该法可测定0.1ng/mL的痕量钪。胶束增敏荧光是一种普遍存在的现象，但不同荧光体系对各种表面活性荆有选择性的要求，其增敏机理也有待进一步深入探讨。 表面括性剂分子是一种双亲分子，由极性头基和疏水的非极性烃链组成。当表面活性剂浓度很低时，它们以单体形式分散存在于溶液中，一旦浓度超过某一最低浓度(临界胶束浓度，cmc)，则自发地聚集成胶束。胶束对荧光质点具有增溶，增敏和增稳等作用。腔束溶液中荧光的明显增强，主要是因胶束的存在改变了溶剂的诸如极性、粘度、介电常数等若干微观性质．以及胶束对各种光物理过程速率的影响，其净的结果是提供了对激发单线态的一种保护性环境。荧光质点被分散和联结于胶束中，流动性更小了，从而得到了很有效的屏蔽。这种保护性的环境降低了荧光质点自身浓度猝灭和外部猝灭剂的猝灭作用，提高了发光量子产率。表面活性剂通常分为：阳离子型，如溴代十六烷基三甲基铵 (CTMAB)；阴离子型，如十二烷基硫酸钠(SDS)；两性型，如3(二甲基十二烷基铵)-(丙基-1-硫酸钠)(DDAPS)和非离子型，如p-1,1,3,3四甲基丁基酚聚氧乙烯(9.5mol)醚 (Triton X-100)。 三、仪器与试剂 仪器：Cary EClipse荧光分光光度计(美国Varian仪器公司) 试剂：1 μg/mL钪标准溶液：称取高纯Sc2O3 0.0767g，用浓盐酸与水按1：1体积比配制的溶液加热溶解后转移到l L容量瓶中，用去离子水稀释到刻度，得到50 μg/mL钪储备液。用时稀释成1.00μg/mL的工作标准溶液； 2×10-3mol/L桑色素溶液；0.1692g桑色素用95％乙醇与水按l；1体积比配制的溶液配制成250mL溶液。 5×10-2 mol/L SDS溶液: 3.60g SDS用去离子水配制成250mL溶液； 1.0mol/L甲酸-甲酸钠缓冲溶液：用盐酸或NaOH溶液调节pH 3.0。 四、实验内容与步骤 在10mL比色管中顺次加入一定量的钪标准溶液，0.5 mL　2×10-3mol/L桑色素溶液，4mL 5×10-2 mol/L的SDS溶液及1mL pH 3的甲酸-甲酸钠缓冲溶液，用去离子水稀释到刻度，摇匀。 (1)按照上述步骤，加入1μg Sc标准溶液，绘制荧光激发与发射光谱。比较有、无SDS时的光谱形状、峰值波长和荧光强度的差别。并从含SDS时的荧光光谱图确定荧光最大波长λmaxex/λmaxem. (2)分别移取1μg/mL的钪标准液0.0，0.2，0.4，0.6，0.8和1.0mL，按上述操作步骤配制标准系列，测定在λmaxex/λmaxem处的荧光强度(可将波长设置在λmaxex/λmaxem处，直接从仪器显示屏上读取荧光强度；或将激发波长设置在λmaxex处，扫描(λmaxex+20nm)~600nm区间的发射光谱，从谱图上读取出λmaxem处的荧光强度值)，绘制工作曲线。 (3)取两份各lmL未知溶液。按上述操作步骤测定λmaxex/λmaxem处的荧光强度，由工作曲线确定未知液中的钪浓度。 五、注意事项 (1)实验前对照仪器，学习荧光分光光度计操作说明书的相关部分。 (2)严格控制荧光配合反应的条件及试剂的加入次序。 (3)注意移取溶液的各吸量管归属。 六、数据处理 (1)绘制工作曲线，求其线性回归方程。 (2)求出未知液中钪的浓度。 七、思考题 (1)可以通过哪些途径用荧光法测定本身无荧光发射的无机离子? (2)对本实验体系而言，SDS的引入对荧光光谱、荧光强度产生了哪些影响?可能的原因是什么? [实验九]　天然水中钼的极谱催化波测定 一、实验目的 学习用极谱催化波方法测定微量钼的原理与方法。 二、实验原理 钼广泛用于冶金、电子、石油加工、纺织、陶瓷、颜料及化工等行业中。天然水和供水源中钼的含量为10-4～1 mg/L。它主要以钼酸根形式存在。若用含钼污水灌溉农田，钼对农作物有危害。 在硫酸-苦杏仁酸氯酸盐体系中，M00j在 -0.24V(对SCE)处能产生一灵敏的催化波，其反应为 苦杏仁酸的作用是与MoO42-形成配合物，并在汞电极上吸附，提高了灵敏度。本法测定范围为0.1～40 μg/L。 三、仪器与试剂 仪器；JP-2型示波极谱仪； 三电极系统。 试剂：浓硫酸； 饱和KClO3溶液； 5.0 mol/L H2SO4； 0.5 mol/L苦杏仁酸溶液。 MoO42-储备液：称取0.184g分析纯钼酸铵[(NH4)6Mo7O24·4H2O)]，溶于100mL水，加1.0mL浓氨水，移人1 L容量瓶，用水稀释至刻度，摇匀备用。其浓度为100μg/mL Mo。使用前用水稀释至1.00μg/mL作为标准溶液备用。 四、实验内容和步骤 (1)标准曲线制作 向一系列10mL烧杯中分别移入0.00，0.01，0.04，0.08，0.12，0.16，0.20 mL钼标准溶液，依次加l.00mL 5.0 mol/L H2SO4；6.00 mL饱和KClO3溶液，放置10 min，加1.00 mL 0.5 mol/L苦杏仁酸溶液，再补加饱和KClO3溶液至总体积10.00 mL，摇匀。在 -0.2～-0.8V之间用导数极谱法测定峰高。以Mo浓度（μg/L）对峰高作图即得标准曲线。 (2)河水水样中钼含量的测定 取10.00 mL水样于25 mL烧杯中，缓缓加0.5 mL浓H2SO4。在电热板上加热蒸发至冒尽自烟，取下冷却。以下操作同标准曲线制作步骤。测定水样中Mo的含量，平行测定3次。 水中许多常见元素（如钙、镁、铜、铅、镉、锌等）含量为钼的5000倍时，对测定无干扰。高含量铁，硒、钨、锡、锑、钒等元素对测定有影响，但按本法加浓硫酸燕至冒尽白烟，再加底液测定，则Fe3+含量高于Mo 5000倍时也无干扰。对于含硒、锡、锑量高的样品，事先加入氢溴酸和浓硫酸，冒尽白烟，可消除或降低其对测定的于扰。当含钨量高时，事先加入0.5 mL 0.4%的辛可宁，可使其允许量达到钼的500倍。加入少量5％EDTA可消除钒对钼测定的干扰。 五、注意事项 （1）底液中各组分的浓度对钼测定的灵敏度有影响。当酸度增加时，峰电流下降。氯酸钾浓度增加，峰电流也增大。因此测定中各试剂的加入量应准确控制。 （2）本法测定的是一阶导数波，读取负峰右半部分峰高易于掌握，重现性较好，且与浓度呈线性关系。 图9-1 钼催化波导数示波极谱图 极谱条件：JP-2示波极谱仪，0.5mol/LH2SO4, 0.05mol/L苦杏仁酸-KClO3体系,Mo:5.0μg/L 六、数据处理 用最小二乘法处理标准曲线，计算未知试样中Mo含量的平均值和标准偏差。 七、思考题 （1）简述化学反应与电极反应平衡的极谱催化渡原理。 （2）要保证催化作用进行，另加入的辅助氧化剂Z的量有什么要求？对Z与Ox的相对氧化性能有什么要求? (3)在MoO42-测定中苦杏仁酸的作用是什么? [实验十] 高岭土X射线衍射光谱法 一、实验目的 1．加深理解多晶体的物相分析。 2．了解旋转阳极X射线衍射仪的操作技术。 二、实验原理 X射线物相分析是以X射线衍射效应为基础的。任何一种晶体物质都具有其特定的晶体结构和晶格参数。在给定波长X射线的照射下，按照布拉格定律(2dsinθ＝A)进行衍射。根据衍射曲线可以计算出晶体物质的特征衍射数据－品面距离(d)和衍射线的相对强度 (I)。通常用比较待测晶体物质与已知晶体物质的衍射强度(d、I)，对未知晶体进行分析，得出定性分析的结果。国际上用的晶体物质衍射标准数据是由美国物质测试协会制定的ASTM(Amcrican Standard Test Method)。 三、仪器和试剂 1．仪器 旋转阳极X射线衍射仪(见下图) 图　旋转阳极X射线衍射仪 2.　试剂 多晶体试样（高岭土粉） 四、实验步骤 1．设置实验条件 (1)Cu Kα线 (2)管压40 kV (3)管流40mA (4)发散狭缝(Ds)加防散射狭缝(Ss)，宽度为10 mm (5)接受狭缝(Rs)宽度为0.15mm (6)滤光片(镉片可滤去Cu Kβ线，得到Cu K。单色光) (7)扫描范围：(2θ)20o～120o (8)扫描速度：1o/min～8o/min (9)计数率：l～10 k／s 2．试样处理 试样用玛瑙研钵研磨至1～10μm。将磨好的试样压入平板样品框中，尽可能薄，用力不得过猛，以免引起择优取向；试样的表面与平板样品框架的表面要严格重合，误差＜0.1mm. 3．试样测试 将试样垂直插入样品台，在上述实验条件下，使记录仪处于准备状态中，关好衍射仪的防护玻璃罩，启动X射线衍射仪，仪器自动扫描，同时记录衍射曲线。 五、结果处理 1.从衍射曲线中选出2θ<90o的3条强衍射线和5条次强衍射线。用布拉格方程分别计算对应的晶面间距（d)，并以最强的衍射线强度为100，求出各衍射线的相对强度。 2．利用ASTM索引卡片找出晶体物质的化学式、名称及卡片的编号。 3复相分析的X射线曲线是试样中各相衍射曲线叠加的结果。各相的衍射曲线不因其他相的存在而变化，当不同相的衍射线重合时，其强度是简单的相加。因此，复相分析的步骤为：(1)在总衍射曲线中找出某一相的各条衍射线。(2)在余下的衍射线中再找另一相的各条衍射线，以此类推，直至将全部衍射线均列入各相。 4．按下列表格列入有关数据 2θ<90o的3条强线 5条次强线 化学式 卡片号 六、问题讨论 L试比较X荧光与X衍射光谱法的异同之处。 2阐明物相分析的应用范围，并举倒说明。 _1273073977.unknown