分析科学与分析技术实验(二)
试用教程
（第二版）
华东师范大学化学系 仪器分析实验室
2013年1月
目 录
实验一 盐酸与醋酸混合液的电导滴定（实验楼D-304）……….………..…… 3 实验二 电位法测定水中氯离子的含量（实验楼D-304）…………………….. 7 实验三 氟离子选择性电极测定水中微量氟（实验楼D-304）……………….. 12 实验四 阳极溶出伏安法测定镉（实验楼D-304）………………………………15 实验五 荧光法测定维生素B2的含量（实验楼D-310）.....……………..…..… 19 实验六 紫外分光光度法定性及定量分析（实验楼D-320）………………….. 23 实验七 高效液相色谱基本参数设定及定量分析（实验楼D-318）…..……… 26 实验八 气相色谱法基本参数测定及定量分析（实验楼D-312）…………….. 30 实验九 原子吸收法（石墨炉法）测定废水中的铜（实验楼D-308）……..…. 33 实验十 样品的红外吸收光谱的测绘（实验楼D-208）…………………...…… 37 实验十一 核磁共振波谱测定化学位移及自旋耦合常数（实验楼D-316）……...41
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实验一 盐酸与醋酸混合液的电导滴定
一、实验目的与要求
1、了解溶液电导（率）的基本概念，电导（率）测定的原理及其应用。 2、掌握DDS-11AT数字电导率仪的使用方法。
二、实验原理
在电解质溶液中，带电的离子在电场作用下做有规则的移动，从而传递电荷，使溶液具有导电作用。其导电能力的强弱称为电导G，单位为西门子，以S表示。
因为电导是电阻的倒数，所以，只要测出溶液的电阻值，便可知道其电导。故采用两个电极插入溶液中，以测出两极间的电阻值R。当温度一定时，根据欧姆定律，R与两极间距离L（cm）成正比，与电极的截面积A（cm2）成反比：
R = 1/G = ρL/A ……………………（1）
ρ——电阻率，Ω·cm
当电极固定不变，A与L也固定不变时，L/A 为常数，以J表示： 即 J = L/A ……………………（2）
J——电极常数，cm-1 由(1)、(2)式得：
G = l/(ρJ) ……………………（3）
因为电导是电阻的倒数，电导率是电阻率的倒数，所以
K = 1/ρ …………………… （4）
K——电导率，S/cm
由（3）、（4）式得： K = G·J …………………… （5）
当电极常数已知，则通过（5）式，可以将测得的电导值换算为电导率，这也就是电导率仪的工作原理。
单位换算关系：1 S/cm = 103 mS/cm = 106 µS/cm
本实验以标准NaOH溶液滴定盐酸和醋酸的混合溶液。在滴定过程中，因为溶液中迁移率较大的H+被加入的OH-中和，而代替它的是迁移率较小的Na+离子和难以电离的水，因此溶液的电导（率）不断降低，直到HCl完全被中和
3
为止。反应如下：
H+ + Cl- + Na+ + OH- → Na+ + Cl- + H2O
过了盐酸的等当点后，如继续滴加NaOH溶液，则HAc开始被中和。由电离度较小的HAc变成可以全部电离的NaAc，所以溶液的电导（率）略有增加；当HAc被完全中和后，再滴加NaOH时，溶液中则增加了迁移率较大的OH-，因此过了HAc的等当点后继续滴入NaOH会使溶液的电导（率）迅速增大。
以溶液电导率为纵坐标，以滴入NaOH的体积为横坐标作图（见图一），所得的第一转折点a为滴定HCl的等当点，第二转折点b为滴定HAc的等当点。
VNaOH（mL）
b a 电
导率 图一、溶液电导率随NaOH滴入体积的变换曲线图
三、实验仪器与试剂 1、实验仪器
本实验使用DDS-11AT数字电导率仪 （1） 仪器外型
4
（2） 仪器操作
接通电源，仪器预热5分钟，将温度补偿旋钮“℃”置于25ºC，将电极插头插入仪器板上的电极插座内，并将电极浸入被测溶液中。
将校准/量程旋钮置于校准档，调节“校准”旋钮，使仪器显示所用的电极常数。将校准/量程旋钮置于适当的量程档（0~2、0~20、0~200）和低/高电导转换旋钮（mS/cm、µS/cm）档，用温度计测出被测溶液的实际温度，将温度补偿旋钮“℃”置于被测溶液的实际温度。
校正好即可测定溶液电导率。
2、主要试剂和玻璃仪器
电磁搅拌器一台，铂黑电导电极一支，50 mL碱式滴定管一支，5 mL、10 mL移液管各一支，50 mL烧杯两只，HCl标准溶液，未知浓度的NaOH溶液，HCl-HAC混合酸溶液。
四、实验步骤
1、标定未知浓度的NaOH溶液
用移液管移取HCl标准溶液2 mL于50 mL烧杯中，加蒸馏水稀释至50 mL左右，放入搅拌子，插入铂黑电极。滴定管中加入待标定的NaOH溶液，固定。打开搅拌器，开始滴定，每滴0.3 mL左右读数一次，并记录数据，直至电导率仪的读数回到初始值左右为止。
2、测定混合酸
用移液管移取混合酸8 mL于50 mL烧杯中，加蒸馏水稀释至50 mL左右，按上述方法测定，记录数据。
五、实验记录与数据处理
在混合酸滴定中，以滴加的标准溶液的体积为横坐标，测得的电导率为纵坐标作图，确定等当点，计算混合酸中的盐酸和醋酸的浓度（以C表示）。
由图查得滴定HCl所用的NaOH溶液体积V1 mL滴定混合酸所用的NaOH
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溶液的总体积V2 mL，通过计算便可以得到试样中HCl（CHCl）的浓度和HAc的浓度（CHAc）。
其计算公式为： CHCl= CNaOH·V1/8 CHAc= CNaOH·(V2 -V1）/8
上式中CNaOH为计算得到的NaOH溶液的浓度。 六、思考题
1、电导法主要可以应用于哪些方面？是否可用于测定某种离子及其含量？ 2、在溶液电导率测定过程中，我们使用的电源是直流电还是交流电？为什么这
样选择？
3、实验中为什么用铂黑电极？使用铂黑电极时注意事项有哪些？
V1 V2 VNaOH (mL)
电
导率 6
实验二 电位法测定水中氯离子的含量
一、实验目的与要求
1、掌握电位法沉淀滴定的原理
2、学习使用电位法测定水中氯化物的含量
二、实验原理
氯离子是水中主要的阴离子之一，氯离子含量过高，对金属管道及农作物都有害处，当氯离子含量超过250 mg/L时，水就会有一定的咸味。
测定水中氯离子的含量一般采用标准AgNO3溶液滴定，它的滴定终点除可
用指示剂确定外，还可以用电位法来确定。此法特别适用于测定较混浊或带有颜色的水样。用AgNO3溶液滴定氯离子时，可用对氯离子或者银有响应的电极作为指示电极。本实验以银电极为指示电极，甘汞电极为参比电极，滴定至终点时发出控制信号，使自动电位滴定仪停止滴定，读出用去的AgNO3溶液的体积，计算水中氯离子的含量。
三、实验仪器与试剂 1、实验仪器
ZD-2型自动电位滴定仪；JB-1A型搅拌器；250 mL烧杯两只；500 mL容量瓶一只；500 mL棕色细口瓶一只；100 mL、25 mL、2 mL移液管各一支；酸式滴定管一支；Ag电极一支；特种甘汞电极（甘汞电极内管装2 mol/L饱和KCl溶液，套管内装饱和KNO3溶液）一支；称量瓶一只。
2、试剂
NaCl（经500°C灼烧）、AgNO3、浓硝酸。
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四、实验步骤 1、溶液配制
（1）硝酸银溶液配制：称取1.3 g左右AgNO3，溶于蒸馏水中，然后转入500 mL
棕色细口瓶中，稀释至500 mL左右。
（2）氯化钠标准溶液配制：用差量法称取0.43 ~ 0.44 g NaCl于烧杯中，用蒸馏
水溶解转入500 mL容量瓶中，稀释至刻度，计算NaCl标准溶液的浓度。
2、计算硝酸银滴定氯化钠的终点理论电位值
根据银电极反应（Ag+ + e-→Ag）的标准电极电位值和AgCl的Ksp值，算出AgNO3滴定NaCl达到终点时的理论电位值（假设滴定终点时[Cl-]＜10-5 mol/L）。
3、仪器的使用方法 （1）电位滴定的准备工作
a．打开仪器（如图一）电源开关，预热15 min。
b．用标准滴定溶液荡洗滴定管3 ~ 4次，并用滴定管内的标准滴定溶液将电磁阀橡皮管冲洗3 ~ 4次，再向滴定管内倒入标准滴定溶液，并将滴定管液面调至0.00刻度（注意！电磁阀橡皮管内不能有气泡）。
c．取一定量的试液于烧杯中，在烧杯中放入清洗过的搅拌子，再将烧杯放在JB-1A型搅拌器上（如图二）。
d．选择并处理、清洗电极，再将电极夹在电极架上，使电极头浸入试液中。 （2）手动滴定
a．将“功能”开关置于“手动”，“设置”开关置于“测量”。
b．揿下“滴定开始”开关，滴定灯亮，此时标液滴下，控制揿下此开关的时间，即控制标液滴下的数量，放开此开关，则停止滴定。 （3）电位自动滴定
a．终点设定：将“设置”开关置于“终点”，“pH/mV”开关置于“mV”，“功能”开关置于“自动”，调节“终点电位”旋钮，使显示屏上显示所要设定的终点电位值。终点电位选定后，“终点电位”旋钮不可再动。
b．预控点设定：预控点的作用是当离开终点较远时，滴定速度很快；当到
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达预控点后，滴定速度很慢。设定预控点就是设定预控点到达终点的距离。
设置方法如下：将“设置”开关置于“预控点”，调节“预控点”旋钮，使显示屏显示所要设定的预控点数值。例如，设定预控点为100 mV，仪器将在离终点100 mV处转为慢滴。注意，预控点选定后，“预控点”调节旋钮不可再动。
c．将“设置”开关置于“测量”，打开搅拌器电源，调节转速使搅拌从慢逐渐加快至适当转速。
图一、ZD－2型自动电位滴定仪的面板示意图
1-电源指示灯；2-滴定指示灯；3-终点指示灯；4-斜率补偿调节旋钮；5-温度补偿调节旋钮；6-定位调节旋钮；7-“设置”选择开关；8-“pH/mV”选择开关；9-“功能”选择开关；10-“终点电位”调节旋钮；11-“预控点”调节旋钮；12-“滴定开始”按钮；13-电源开关；14保险丝座；15-电源插座；16-电磁阀接口；17-接地接线柱；18-电极插口；19-记录仪输出
（4）操作注意事项
a．测量时，电极引入导线应保持静止，否则会引起测量不稳定。 b．到达终点后，不可再按“滴定开始”按钮，否则仪器又将开始滴定。
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图二、JB-1A型搅拌器
1-搅拌器；2-电极夹；3-电磁阀；4-电磁阀螺丝；5-橡皮管；6-滴定管夹；7-滴定管；8-滴定夹固定螺丝；9-弯式滴管架；10-管状滴管架；11-螺帽；12-夹套；13-夹芯；14-支头螺钉；15-安装螺纹；16-紧圈
d．揿下“滴定开始”按钮，仪器即开始滴定，滴定指示灯闪亮，滴定管中的标液快速滴下，在接近终点时，滴定速度减慢。到达终点后，滴定指示灯不再闪亮，过10 s左右，终点指示灯亮，滴定结束。注意! 到达终点后，不可再揿“滴定开始”按钮，否则仪器将认为另一极性相反的滴定开始，而继续进行滴定。
e．记录滴定管内标液的消耗体积。
4、硝酸银滴定液的标定——手动电位滴定
用移液管量取25 mL标准NaCl溶液于一干净的250 mL烧杯中，用蒸馏水稀释至100 mL左右，再加入2 mL浓硝酸，放入一干净搅拌子，再将烧杯放在JB-1A型搅拌器的平台上。将装AgNO3滴定液的棕色滴定管夹在滴定架上，并将滴定管下端尖嘴插入“电磁控制阀”上的细橡皮管中，调节固定螺丝，使电极和细嘴玻管刚好插入溶液中，而又不与搅拌子相碰。参照3（2）设置手动电位滴定（“设置”设为“测量”，“功能”设为“手动”）。打开搅拌开关，用手揿下“滴定开始”按钮进行滴定。开始时可以揿时间长一些，使滴下的AgNO3体积大约为5 mL，每滴一次，放开“滴定开始”按钮，待电位值稳定后读出滴定液体积和相应电位值，滴定至电位值有明显变化时，电位每变化10 mV记录一次电位值。最后以电位值为纵坐标，消耗的AgNO3的体积为横坐标作出滴定曲线，使用三切线法找出终点电位值及所需要的AgNO3体积，然后计算AgNO3浓度。
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5、自来水中Cl-含量的测定—自动电位滴定
参照3（3）设置自动电位滴定。移取100mL自来水样于250mL烧杯中，再加入2mL浓硝酸，放入干净搅拌子，再将烧杯放在搅拌器平台上，揿下“滴定开始”按钮，待滴定结束，记下消耗的AgNO3的体积。 6. 实验完毕，用蒸馏水清洗滴定管，电极清洗好放回盒子。
五、实验记录与数据处理
1、硝酸银溶液的标定（记录20～30组数据）
V（mL） 0.00
E（mV）
以电位值为纵坐标（mV），消耗的AgNO3的体积（mL）为横坐标作出滴定曲线，使用三切线法找出终点电位值及所需要的AgNO3体积，然后计算AgNO3浓度。
2、自来水中Cl-的测定 CCl-(mg/L)=六、思考题
1、测定自来水中Cl-含量时为什么要加入浓硝酸？ 2、实验中为什么使用双盐桥甘汞电极？ 3、实验误差的引入主要有哪些方面？
35.45×103×CAgNO3×VAgNO3
V水样
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实验三 氟离子选择性电极测定水中微量氟
一、实验目的与要求
1、了解离子活度计的工作原理，掌握其操作方法。
2、掌握用氟离子选择性电极测定水中微量氟离子的标准曲线法和标准加入法。
二、实验原理
氟离子选择性电极的敏感膜为LaF3单晶膜（掺有微量EuF2，利于导电），电极管内放入NaF＋NaCl混合液作为内参比溶液，以Ag-AgCl作为参比电极。当将氟电极浸入含F- 溶液中时，在其敏感膜内外两侧产生膜电位EM
EM＝K－0.059lgaF−（25℃）
以氟电极做指示电极，饱和甘汞电极为参比电极，浸入试液组成工作电池： Hg，Hg2Cl2∣KCl（饱和）║F- 试液∣LaF3∣NaF，NaCl（均0.1 mol/L）∣Ag, AgCl工作电池的电动势：
E＝K′－0.059lgaF−（25℃）
在测量时，凡能与氟离子形成稳定络合物或难溶沉淀的元素均干扰测定。故需用掩蔽剂加以掩蔽， H＋能与F－形成HF或HF2-会影响测定，故需用pH缓冲剂，在测定中应用了掩蔽剂，离子强度调节剂和pH缓冲剂的混合溶液，通常称为总离子强度调节缓冲液（TISAB）。加入以HAc，NaAc，柠檬酸钠和大量NaCl配制成的总离子强度调节缓冲液（TIASB），由于加入了高离子强度的溶液（本实验所用的TISAB其离子强度I>1.2），可以在测量过程中维持离子强度恒定，因此工作电池电动势与氟离子浓度的对数成线性关系：
E＝K－0.059lgCF−
氟电极的适用酸度范围为
pH＝5～6，测定浓度在100～10-6 mol/L范围内，
EM与lgCF−呈线性响应，电极的检测下限在10-7 mol/L左右。
本实验采用标准曲线法测定氟离子浓度，即配制成不同浓度的氟离子标准溶液，测定工作电池的电动势，并在同样条件下测得试液的Ex，由E－lgCF−曲线查得未知试液的氟离子浓度。当试液组成较为复杂时，宜采用一次标准加入法，
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以减小基体的影响。
三、实验仪器与试剂 1、实验仪器
pHS-3C型精密酸度计（见附图）、氟离子选择性电极、电磁搅拌器、塑料烧瓶（100 mL或200 mL）、2 mL移液管、容量瓶。
2、试剂
（1）1.000×10-2 mol/L氟离子标准溶液
准确称取0.4200 g分析纯NaF(于120 ℃干燥2小时)于小烧杯中，用去离子水溶解后，转移至1000 mL容量瓶中配成水溶液，然后贮存于洗净、干燥的塑料瓶中待用。
（2）总离子强度调节缓冲液（TISAB）
取500 mL去离子水，于1000 mL烧杯中，加入57 mL冰醋酸，58 g NaCl和12 g柠檬酸钠（Na3C6H5O7·2H2O），搅拌至溶解。将烧杯置于冷水浴中，慢慢加入5 mol/L NaOH溶液，用pH计连续监测，至溶液的pH=5.0~5.5，冷却至室温，转入1000 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。 （3）氟离子水样（试液），浓度约在10-1~10-2 mol/L。
缓冲溶液用完后可按下列方法自选配制：
（1）pH值4.00溶液：用G.R邻苯二甲酸氢钾10.21 g，溶解于1000 mL的高纯
去离子水中。
（2）pH植6.86溶液：用G.R磷酸二氢钾3.4 g、G.R磷酸氢二钠3.55 g，溶解于
1000 mL的高纯去离子水中。
（3）pH值9.18溶液：用G.R硼砂3.81 g，溶解于1000 mL的去离子水。
四、实验步骤 1、标准加入法
（1） 取待测F-水样50 mL于干燥塑料杯中，加入总离子强度调节缓冲液10 mL，
搅拌2 min；
（2） 将工作电极与对电极分别洗净，浸入溶液中，待读数稳定后记下电位Ex；
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（3） 用移液管移入1.00×10-2 mol/L F-标准溶液1 mL，搅拌2 min，读取电位
值E1。
2、标准曲线法
（1）分别移取0.10、0.25、0.50、1.00、2.50 mL 1.00×10-2 mol/L F-标准溶液于
50 mL容量瓶中，再分别加入10 mL缓冲液，定容到50 mL，即得到2.00×10-5 mol/L、5.00×10-5 mol/L、1.00×10-4 mol/L、2.00×10-4 mol/L、5.00×10-4 mol/L F-溶液；
（2）按浓度升高的顺序，插入工作电极和对电极进行测定，记录下相应的电位
E（mV）；
（3）在普通坐标纸上作E~ lgCF−曲线，即得标准曲线；
（4）取25 mL氟离子待测液和10 mL缓冲液于50 mL容量瓶中，定容，读取电
位为E待测；
（5）实验完毕，关闭仪器，拔去电源，清洗玻璃仪器，整理实验台。
五、实验记录与数据处理 1、标准加入法
水样电位值Ex＝
加入标准溶液后的电位值E1＝ 待测水样F -浓度Cx＝
2、标准曲线法
1 2 3 4 5 6（待测）
-5-5-4-4-4
CF−（mol/L） 2.00×10 5.00×10 1.00×10 2.00×10 5.00×10
E（mV）
六、思考题
1、TISAB在测量中起什么作用？其组成成分是什么，分别起什么作用？ 2、氟离子选择性电极在使用中应注意哪些问题？
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实验四 阳极溶出伏安法测定镉
一、实验目的与要求
1、掌握阳极溶出伏安法的基本原理。 2、学习电化学工作站CHI830B的使用方法。
二、实验原理
溶出伏安法实质上是电解法与极谱法相结合的电化学分析方法，它包括两个过程：富集过程和溶出过程。首先使被测组分在适当的电位下，恒电位电解一定的时间，将微量的被测组分电解沉积在电极上，这一过程称为电解富集，简称富集。然后，改变电极的极性，进行电压扫描，使富集在该电极上的被测组分被氧化成为离子重新进入溶液，该过程称为反向溶出，简称溶出。在这一过程中形成相当强的峰电流，记录电流与电位的关系曲线，称为溶出曲线或溶出伏安图。在一定的条件下，峰值电流Ip的大小与富集在工作电极上的被测组分的量成正比；而在电极上富集的被测组分的量，在确定的电解富集时间内，与溶液中被测组分的浓度成正比。所以峰值电流Ip与被测组分的浓度C之间的关系可表示为：
Ip = KC
当测试条件固定不变时，电流峰的高度与溶液中相应的被测组分的浓度成正比，这是溶出伏安的定量基础。
溶出伏安法根据溶出时工作电极发生氧化反应还是还原反应，分为阳极溶出伏安法（ASV）和阴极溶出伏安法（CSV）。在富集的过程中，电位向负的方向变化；富集完成后，开始溶出过程，电位向正的方向变化，使富集在电极上的被测物质发生氧化反应而重新溶出，此时开始记录电流—电位曲线，该方法称为阳极溶出伏安法。
该法的特点：
（1）灵敏度极高。由于将被测物质由大体积的试液中富集在微小体积的电极表
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面，是电极中被测物浓度大大增加，因而溶出时的法拉第电流大大增加，因此是一种极为灵敏的分析方法，其测定范围在10-6～10-11 mol/L ，其检出限可达10-12 mol/L 。可与无火焰原子吸收光谱相媲美。 （2）仪器结构简单，价格便宜。
（3）实验操作要求严格。在严格控制实验条件下，可得到较好的精确度。
三、实验仪器与试剂 1、实验仪器
电化学工作站CHI830B一台；搅拌器一台；玻碳电极、Ag/AgCl电极、铂电极各一支；10 mL烧杯一只；5 mL移液管一支；5-50 µL移液枪一支；通气玻璃管一支；塑料洗瓶一只；氮气钢瓶一个。
2、 试剂
NaAc-HAc缓冲溶液1.00 mol/L；Bi(NO3)3溶液2.00×10-6 mol/L；Cd(NO3)2标准溶液1.00×10- 3 mol/L；未知水样一份。
四、实验步骤
1、移取5.00 mL，2.00×10-6 mol/L Bi(NO3)3溶液至10 mL烧杯中，放置在搅拌器上。将光玻碳电极作为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极、铂电极为对电极，构成三电极系统插入此烧杯中。打开氮气钢瓶及通气管上活塞，调节适当的氮气流量，通氮气5～10 min，以除去溶液中溶解的氧气。将电化学工作站CHI830上的三根引出线与相应的电极连接好，打开电化学工作站，预热10 min。
2、电镀：打开CHI830B程序，使用Amperometric i-t Curve电化学技术，调节初始电位为-0.30 V，扫描时间180 s，电镀得到玻碳铋膜电极。
3、空白实验：移取4.00 mL蒸馏水，加入1.00 mol/L NaAc-HAc 缓冲溶液1.00 mL
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于10 mL烧杯中，将冲洗过的三电极插入该溶液中，使用Differential Pulse Voltammetry电化学技术，调节初始电位为-1.00 V，终止电位为-0.40 V，进行扫描，得到电流-电位曲线图。记录峰电流的电极电位E0及峰高度H0。 4、富集：移取4.00 mL未知水样，加入1.00 mol/L NaAc-HAc 缓冲溶液1.00 mL于10 mL烧杯中，使用Amperometric i-t Curve电化学技术，调节初始电位为-1.00 V，扫描时间180 s，使水样中金属镉富集在玻碳铋膜电极上，静置10 s。 5、溶出：使用Differential Pulse Voltammetry电化学技术，调节初始电位为-1.00 V，终止电位为-0.40 V，进行扫描，得到电流-电位曲线。记录峰电流的电极电位EX1及峰高度HX1。
6、清洗：采用Amperometric i-t Curve电化学技术，调节初始电位为-0.4 V，扫
描时间30 s，以清洗电极表面未完全溶出的金属镉。
7、重复富集和溶出过程2次，分别记录数据，求出平均值△Hx。
8、采用标准加入法，加入1.00 × 10-3 mol/L Cd(NO3)2标准溶液50 µL，重复实验步骤（4-6）3次，记录数据，求出平均值△H。
9、实验完毕，关闭仪器，拔去电源，清洗玻璃仪器，整理实验台。
五、实验记录与数据处理 1、实验记录
EX E △HX △H
1
2
3
平均值
空白溶液峰电位E0 = 空白溶液峰电流的高度H0 = 未知水样的体积V未= 加入标准溶液的体积V0= 被测未知水样的峰电位Ex = 未知水样和标准溶液的峰电位E=
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被测未知水样峰电流的高度△H X = Cd(NO3)2标准溶液的浓度C0 = 被测未知水样和标准溶液的峰电流高度△H= （△表示扣除空白后的）
2、数据处理
∆HX=KCX （K为比测常数） ∆HX=K
VXCX+V0C0
VX+V0
CX=
V0C0∆HX
∆H（VX+V0）−∆HXVX
未知水样中Cd2+的浓度为: CCd2+=5CX/4
六、思考题
1、为什么阳极溶出伏安法的灵敏度高？
2、为了获得再现性的溶出峰，实验时应注意什么？
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实验五 荧光法测定维生素B2的含量
一、实验目的与要求
1、掌握荧光光谱法的基本原理。
2、掌握标准曲线法定量分析维生素B2的基本原理。 3、熟悉Cary Eclipse 荧光光谱仪的使用方法。
二、实验原理 1、荧光的发生过程
常温下，处于基态的分子吸收一定的紫外-可见光的辐射能成为激发态分子，激发态分子通过无辐射跃迁至第一激发态的最低振动能级，再以辐射跃迁的形式回到基态，发出比吸收光波长长的光而产生荧光。
2、定性、定量分析的依据 （1）定性分析依据
任何荧光物质都具有激发光谱和发射光谱，发射波长总是大于激发波长。荧光激发光谱是通过测定荧光体的发光通量随波长变化而获得的光谱，反映不同波长激发光引起荧光的相对效率。荧光发射光谱是当荧光物质在固定的激发光源照射后所产生的分子荧光，是荧光强度对发射波长的关系曲线，表示在所发射的荧光中各种波长相对强度。由于各种不同的荧光物质有它们各自特定的荧光发射波长，可用来进行荧光物质的鉴定。
（2）定量分析依据
在稀溶液中，荧光定量分析基于下式公式：
F = 2.303ΦIεbc
式中：F为荧光强度；Φ为物质的荧光量子产率；I为入射光强度；ε为摩尔吸光系数；c为溶液中荧光物质的浓度；b为光程。
在极稀溶液（εbc≦0.05）中，荧光强度（F）和溶液中荧光物质的浓度（C）成正比：
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F = kC
（3）定量分析的方法--标准曲线法
用已知量的标准物质经过和试样一样处理后，配制成一系列的标准溶液，在一定的仪器条件下测定这些溶液的荧光强度，做出标准曲线；然后在同样的仪器条件下，测定试样溶液的荧光强度，从标准曲线上查出它们的浓度。
3、Cary Eclipse荧光仪
荧光仪由以下四个部件组成：激发光源、单色器、样品池以及检测器。荧光仪的结构示意图如图一所示。
图一、荧光仪基本部件示意图
由光源发出的光经第一单色器得到所需要的激发光，其强度为I0，通过样品池后，由于一部分光能被荧光物质吸收，其透射光强度减为It。荧光物质被激发后，将发射荧光。为了消除入射光和散射光的影响，荧光的测量通常采用垂直测量方式。为了消除可能共存的其它光线的干扰以及为将溶液中杂质所发出的荧光滤去，以获得所需要的荧光，在样品池和检测器之间又设置了第二单色器。荧光作用于检测器上，得到相应的信号，经放大后记录下来。
（1）激发光源：在紫外--可见区范围内，Cary Eclipse使用脉冲氙灯。 （2）样品池：荧光分析中使用的样品池须用低荧光的材料制成，通常用石英，形状以方形和长方形为宜。
（3）单色器：荧光仪采用光栅单色器，有两个：第一单色器用于选择激发波长，第二单色器用于分离荧光发射波长。
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（4）检测器：荧光的强度通常比较弱，因此要求检测器具有较高的灵敏度，一般采用光电倍增管作检测器，并与激发光成直角。
4、维生素B2
维生素B2又称核黄素，其化学名称为：7,8-二甲基-10[(2S，3S，4R)-2,3,4,5-四羟基戊基]-3,10-二氢苯并碟啶-2,4-二酮，其结构式为：
分子式：C17H20N4O6 分子量：376.37
维生素B2（又叫核黄素，VB2）是橘黄色无臭的针状结晶，易溶于水而不溶于乙醚等有机溶剂，在中性或酸性溶液中稳定，对光敏感，对热稳定。维生素B2溶液在蓝光的照射下，发出绿色荧光，其在pH=6～7时最强，在pH=11时消失。维生素B2在碱性溶液中经光线照射会发生分解而转化为光黄素，光黄素的荧光比核黄素的荧光强的多，故测维生素B2的荧光时溶液要控制在酸性范围内，避免长时间光照。
维生素B2是人体细胞中促进氧化还原的重要物质之一，参与体内糖、蛋白质、脂肪的代谢，并有维持正常视觉机能的作用，人体如果缺乏维生素B2，就会影响体内生物氧化的进程而发生代谢障碍，继而出现口角炎、眼睑炎、结膜炎、唇炎、舌炎、耳鼻粘膜干燥、皮肤干燥脱屑等。
三、实验仪器与试剂 1、实验仪器
Cary Eclipse荧光仪；1 cm石英皿；分析天平；50 mL、100 mL和250 mL容量瓶；5 mL和10mL移液管。
2、试剂
核黄素、1%乙酸溶液、维生素B2片剂。
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四、实验步骤
1、维生素B2标准溶液（10.0 mg/L）的配制：称取2.50 mg维生素B2置于250 mL容量瓶中，加1%乙酸溶液使其溶解，并用1%乙酸溶液稀释至刻度，摇匀，将溶液保存于冷暗处。
2、标准系列维生素B2溶液的配制：取维生素B2标准溶液（10.0 mg/L）5.00、
10.00、15.00、20.00和25.00 mL，分别置于50 mL容量瓶中，各加1%乙酸溶液稀释至刻度，摇匀，待测。
3、样品溶液的配制：取1片维生素B2，研细。精密称取适量（3~4 g）置于100 mL容量瓶中，用1%乙酸溶液稀释至刻度，摇匀，待测。 4、打开仪器电源开关，预热20分种。
5、定性分析：先固定激发波长（360 nm），扫描荧光发射光谱，确定最大发射波长；固定最大发射波长，扫描激发光谱，确定最大激发波长。
6、定量分析：固定最大激发波长，扫描不同浓度的维生素B2标准溶液的荧光光
谱；在相同的条件下测定样品溶液的荧光强度。
五、实验记录与数据处理 1、定性分析
记录维生素B2的最大激发波长和最大发射波长。 2、定量分析
以浓度对最大发射波长处的荧光强度绘制标准曲线；根据样品溶液的荧光强度，从标准工作曲线上找出其浓度，计算维生素B2的含量。
六、思考题
1、解释荧光光谱法比吸收光度法灵敏度高的原因。 2、怎样利用标准荧光光谱谱图来鉴定有机化合物？ 3、论述荧光光谱法的特点及使用范围。
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实验六 紫外分光光度法定性及定量分析
一、实验目的与要求
1、熟悉紫外分光光度计的仪器结构和工作原理，掌握紫外分光光度计的操作。 2、掌握通过标准曲线计算未知样品浓度的方法，掌握紫外-可见吸收光谱法的实际应用。
二、实验原理
紫外可见分光光度法是基于物质分子对200-780 nm区域光的选择性吸收而建立起来的分析方法。（200-400 nm紫外区，400-760 nm可见区，>760 nm 红外区）
紫外吸收光谱是在紫外光辐射作用下，多原子分子跃迁时发生的分子吸收光谱。当外层电子吸收紫外或可见光辐射后，就从基态向激发态(反键轨道)跃迁。主要有四种跃迁方式，所需能量ΔΕ大小顺序为：n→π＊< π→π＊< n→σ＊< σ→σ＊。
有机物和无机化合物都有特殊的紫外吸收光谱，有机物中有π键电子和共轭双键的化合物在紫外区吸收很灵敏，紫外分光光度法常用作有机物的定性鉴定，结构判断，纯度分析及定量分析。在紫外吸收光谱图中，不同物质具有不同的吸收峰，根据特征吸收峰的位置进行定性分析；根据吸光度大小，在朗伯－比尔定律（A= εbc）适用范围内进行样品的定量分析。
三、实验仪器与试剂 1、仪器外型与操作方法
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本实验使用Varian cary100紫外可见分光光度计。 （1）仪器外型
（2）仪器结构
光源－单色器－吸收池－检测器－信号显示系统。 （3）仪器操作方法
打开Cary WinUV－scan软件，按setup－baseline－zero/baseline correction－ok的顺序设置好后，将去离子水作为参比溶液装入比色皿并放入样品室中（在setup里分别设置start和stop的值，设定扫描的波长范围），按baseline－start后开始扫描，设置为本次实验的空白。
取出比色皿，将去离子水倒出并加入适量的待测样品溶液，按start键即可得到该样品的紫外吸收光谱图。
2、 主要试剂与玻璃仪器
0.50 mg/mL的五氯苯酚水溶液；未知物样品A；未知物样品B；未知物样品C；去离子水。
25 mL的容量瓶5个。
四、实验步骤
1、未知样品C的定性分析
按照仪器操作要求，在200-350 nm范围内绘制标准样品A、B的紫外吸收
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光谱图并对未知样品C进行定性分析。
取装有样品A（苯）的比色皿放入样品室，按下start键后仪器自动作出200-350nm范围内该样品的紫外吸收光谱图；同样方法，绘制标准样品B（五氯苯酚）和未知物样品C的紫外吸收光谱图。根据与标准样品A和B的紫外吸收光谱图的比对，确定未知样品C的成分。
2、 五氯苯酚系列标准溶液的配制
取五个25 mL容量瓶，分别加入浓度为20 mg/L的五氯苯酚水溶液1.00、2.00、3.00、4.00、5.00 mL，各自编号，用去离子水稀释至刻度摇匀。
3、 五氯苯酚未知液浓度的定量测定
按照仪器操作要求，依次在比色皿中加入配制好的1至5号五氯苯酚标准水溶液，绘制上述标准溶液的紫外吸收光谱图，确定特征最大吸收波长以及该波长处的吸光度，以吸光度对浓度作图，得五氯苯酚的标准曲线。按照同样操作方法测定五氯苯酚未知试样C的吸光度，通过标准曲线法计算未知样品C中的五氯苯酚浓度。
五、实验记录与数据处理
1、将未知物的紫外吸收谱图与标准谱图比较，进行定性分析判断。
2、用五氯苯酚的λmax值处测得的吸光度数据绘制吸光度对浓度的标准吸收曲线，计算摩尔吸光系数ε，由未知液的吸光度和标准曲线计算未知样品的浓度。
六、思考题
1、怎样利用标准紫外吸收谱图来鉴定有机化合物？此法用于有机化合物的定性
鉴定方面有一定的局限性，它主要适用于哪类有机化合物的定性分析？ 2、实验使用的比色皿是什么材质？依据什么选择紫外吸收光谱法所用的比色皿
的材质？为减少光反射损失，吸收池的光学面应与光束方向保持什么关系？ 3、在五氯苯酚的分析中，如果改用环己烷代替水作为溶剂，紫外吸收光谱将会
出现什么变化?
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实验七 高效液相色谱基本参数测定及定量分析
一、实验目的与要求
1、掌握高效液相色谱-紫外吸收检测仪的仪器结构与实验原理。 2、掌握高效液相色谱-紫外吸收检测法定性与定量操作方法。
二、实验原理
色谱法的分离原理是：溶于流动相（mobile phase）中的各组分经过固定相时，由于与固定相（stationary phase）发生作用（吸附、分配、离子吸引、排阻、亲和）的大小、强弱不同，在固定相中滞留时间不同，从而先后从固定相中流出。又称为色层法、层析法。
高效液相色谱法（High performance Liquid Chromatography，HPLC）是在经典液相色谱法的基础上，于60年代后期引入了气相色谱理论而迅速发展起来的。它与经典液相色谱法的区别是填料颗粒小而均匀，小颗粒具有高柱效，但会引起高阻力，需用高压输送流动相，故又称高压液相色谱法（High Pressure Liquid Chromatography，HPLC）。又因分析速度快而称为高速液相色谱法（High Speed Liquid Chromatography，HSLP）。
HPLC系统一般由输液泵、进样器、色谱柱、检测器、数据记录及处理装置等组成。其中输液泵、色谱柱、检测器是关键部件。有的仪器还有梯度洗脱装置、在线脱气机、自动进样器、预柱或保护柱、柱温控制器等，现代HPLC仪还有微机控制系统，进行自动化仪器控制和数据处理。制备型HPLC仪还备有自动馏分收集装置。
目前常见的HPLC仪生产厂家国外有Waters公司、Agilent公司（原HP公司）、岛津公司等，国内有大连依利特公司、上海分析仪器厂、北京分析仪器厂等。
三、实验仪器与试剂 1、实验仪器
LC2000液相色谱仪、微量注射器。
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2、试剂
甲醇（色谱纯）、纯水、苯乙酮（分析纯）、苯甲醇（分析纯）。
四、实验步骤 1、准备
（1）流动相预处理：根据待检样品的检验方法，本实验采用甲醇水溶液(50%)
作流动相，实验前，流动相必须先用0.45 μm滤膜过滤，并超声脱气15 min。 （2）溶液的配制：苯乙酮和苯甲醇（内标）的标准溶液用甲醇配制成1.0×10-3 g/mL
储备液。待测样品为适量苯乙酮甲醇溶液混合而成。
（3）通电前，检查仪器设备之间的电源线、数据线和输液管道是否连接正常。
2、开机和泵操作
（1）开机：依次打开色谱泵电源（流量设置为1 mL/min）、检测器（工作波长
设置为254 nm），待检测器自检结束显示测量状态时，打开电脑主机、显示器。打开T2000P色谱软件，进入系统主界面。
（2）排气泡：将排气阀左旋大于180°，按“purge开关键”排气。排气完毕，先关
“purge开关键”，再右旋、关闭排气阀。（*注意开关顺序！*）
3、平衡系统
开机预热约0.5 h，等待色谱柱充分平衡且检测器机箱稳定。系统平衡过程中，检查管路连接、柱接口及泵头处是否漏液，如漏液应予以排除。观察泵控制屏幕上的压力值，压力波动应在平均值的5~10%以内。如超出此范围，可初步判断为柱前管路仍有气泡。注意观察基线漂移情况。直至仪器基线稳定后，方可进行下一步实验。
4、进样
（1）在色谱软件主界面上，首先建立样品项，并填写相关内容包括（样品类型、
名称、所需方法、记录时间等）。
（2）用针头滤器过滤试样溶液，用试样溶液清洗注射器，并排除气泡后抽取适
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量。用微量注射器进样时，进样量应不小于50 μL（定量环为20 μL）。 （3）将进样阀手柄转动至Load位置，将注射器针完全插入进样阀入口中，平稳
地注入试样溶液，除另有规定外，让注射器留在进样阀上，将进样阀手柄快速转动至Inject位置，系统将自动运行，采集数据并记录图谱。 （4）让进样阀手柄保持在Inject位置，到下次进样前1~2 min切换回Load位置，
将注射器从进样阀中拔出。
（5）先用甲醇再用试样溶液清洗注射器后，按以上程序继续进样，直至完成。
5、实验过程
（1）用移液枪准确吸取苯乙酮标准液1 mL到样品管中，用微量注射器取100 μL
溶液进样，用色谱软件保存色谱图文件。
（2）用移液枪准确吸取苯乙酮标准液1 mL到样品管中，再准确加入50 μL苯甲
醇做内标物，混匀后用微量注射器取100 μL溶液进样。用色谱软件保存色谱图文件。
（3）用移液枪准确吸取苯乙酮未知液1 mL到样品管中，再准确加入50 μL苯甲
醇做内标物，混匀后用微量注射器取100 μL溶液进样。用色谱软件保存色谱图文件。
（4）数据处理系统自动完成后，按需要建立打印风格，进行数据输出。
6、清洗系统和关机
数据采集完毕后，关闭检测器，继续冲洗柱子，以保护柱子，延长使用寿命。 （1）清洗进样阀：用启动注射器吸10 mL超纯水；将注射针导入口冲洗头连接
到注射器出口上（不要针），并将它们一起接到进样口上；使进样阀保持在Inject位置，慢慢将水推入，水将通过注射针导入口、引导管、注射针导入管和注射针密封圈，由样品溢出管排出。 （2）清洗柱：C18柱用甲醇冲洗40 min以上。
（3）关机：清洗完成后，先将流速降到0。关闭所有窗口，在主界面下按「Logout」
退出系统，关闭T2000P软件，再依次关闭泵、电脑主机、显示器、打印机。
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五、实验记录与数据处理
内标法定量原理：所谓内标法是将一定量的纯物质作为内标物，加入到准确称量的试样中，根据被测物和内标物的质量及在色谱图上相应的峰面积比，求出某组分的百分含量。当只需测定试样中某几个组分时，而且试样中所有组分不能全部出峰时，可用此法。此法适合于微量物质的分析，该法的计算公式如下：
xi%=
msfsi×Ai
×100
m×As
其中fsi是被测组分相对于内标物的相对校正因子。
该法的优点是：受操作条件的影响较小，定量结果较为准确，使用上不像归一化法那样受到限制，该法的缺点是：每次分析必须准确称量被被测物和内标物，不适合于快速分析。
内标物的选择十分重要。他应该是试样中不存在的物质：加入的量应该接近被测组分色谱；同时要求内标物的色谱峰位于被测组分色谱峰附近或几个被测组分色谱峰的中间，并与这些组分完全分离；内标物必须不与样品发生反应等。 依据内标法，对未知液中的苯乙酮进行定性和定量分析。
六、思考题
1、高效液相色谱仪主要由哪些部分组成？
2、液相色谱主要有哪些分离类型，简要阐述其各自的分离原理？ 3、在高效液相色谱中影响分离效果的因素有哪些？
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实验八 气相色谱法基本参数测定及定量分析
一、实验目的与要求
1、掌握气相色谱仪的仪器结构与实验原理。 2、掌握气相色谱法定性、定量操作方法。
二、实验原理
气相色谱法是利用气化后试样各组分在色谱柱中气相和固定相中的分配系数不同，使组分在两相中进行反复多次的分配，由于固定相对组分的吸附和溶解能力不同，造成各组分的流动速度不一样，经过一定长度的柱子后，达到彼此分离，相继流出色谱柱，进入检测器（热导池检测或氢火焰检测），记录仪将检测信号绘制出谱图，据此进行定性和定量分析。气相色谱结构流程图如图一所示。
图一、气相色谱结构流程图
1-载气钢瓶；2-减压阀；3-净化干燥管；4-针形阀；5-流量计; 6-压力表；7-进样口；8-色谱柱; 9-检测器；10-放大器；11-温度控制器；12-记录仪或工作站
三、实验仪器与试剂 1、实验仪器
GC 7900气相色谱仪、微量注射器。 2、试剂
乙醇（分析纯）、正丁醇（分析纯）。
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四、实验步骤
1、开启载气钢瓶（N2或H2调至6 kg/cm2, 用仪器面板上减压阀调节柱前压力 为0.2-0.3 kg/cm2左右，以主机稳压调节所需气体流量为20 mL/min。 2、打开主机电源，指示灯亮，鼓风马达转动。
3、开启温控器电源，调节气化室加热器，使色谱室温度为80℃（Oven Temp），
气化温度为120℃（Injt Temp），检测温度180℃（Det Temp）。
4、半小时后达到温度指标后，开启燃烧气H2发生器，助燃气空气钢瓶（压力为0.2-0.3 kg/cm2左右）。
5、按[点火]装置，可利用色谱工作站的数据采集功能，观察点火是否成功。 6、在基线稳定后，将其调零。进样前，进一步检查温度是否在所需控制的温度
点上。
7、100 µL的进样器吸取50 µL的空气后，快速进样，记下空气峰（倒峰）的时
间tM，即死时间。
8、用微量注射器移取0.1 µL待测液（乙醇、正丁醇、乙醇+正丁醇），快速进样，′和校同时揿下“开始”键记录出峰时间，每针重复两次。计算校正保留时间tR′。′＝tR－tM） 正保留体积VR（tR
9、仪器使用完后应将各种开关复位，将恒温室门打开，让其冷却，再关总电源
和载气。
注：气相色谱仪及氢火焰检测器的使用及注意事项
1、开启色谱仪器前，必须先通载气；实验结束时，先关闭燃气和助燃气，再关闭操作软件和仪器电源，最后关闭载气。
2、请在基线稳定以后进行调零，尤其不要在点火之后不久，基线还在飘移没有稳定的情况下进行调零，否则工作站采集的数据可能会不准确。不要在分析过程中进行调零，会引起基线变动，数据采集结果肯定不准确。
3、各室升温要缓慢，防止超温（现在的气相色谱仪一般采用程序自动控制升温）。
五、实验记录与数据处理
校正归一法是色谱中常用的定量方法。当试样中各组分都能流出色谱柱且在
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检测器上均有响应，各组分的相对校正因子已知时，可用此法定量。组分i在混合物中的百分含量可由下式计算：
xi(%)=
fiAi
×100 ∑fiAi
其中fi可为质量校正因子，也可为摩尔校正因子。
若各组分的定量校正因子相近或相同（如同系物中沸点接近的组分），则上式可简化为：
xi(%)=
该法简称为归一化法。
校正归一化法的优点是简便、准确，当操作条件如进样量流速变化时，对定量结果影响很小，缺点是对该法的苛刻要求限制了该法的使用。该法适合于常量物质的定量。
用归一化的方法，计算不考虑质量校正因子乙醇和正丁醇的质量百分比。
Ai
×100 ∑Ai
六、思考题
1、气相色谱仪主要由哪些部分组成？ 2、氢火焰离子化检测器有哪些优缺点？
3、影响氢火焰离子化检测器灵敏度的因素有哪些？
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实验九 原子吸收法（石墨炉法）测定废水中的铜
一、实验目的与要求
1、掌握原子吸收光谱法的基本原理。 2、学会使用石墨炉原子吸收分光光度计。
3、了解水样的处理方法，用工作曲线法进行定量分析。
二、 基本原理
原子吸收分光光度法又称原子吸收光谱分析法（Atomic absorption spectroscopy），通常简称原子吸收法（AAS）。 原子吸收光谱分析是基于从光源辐射出具有待测元素特征波长的光，通过试样蒸气时，被试样蒸气中待测元素的基态原子所吸收，由光源所辐射的特征波长光被吸收的程度来测定待测元素的含量。
低浓度时原子化器中的基态原子吸收锐线光源所发出的共振线，吸光度与气态原子数有定量关系，符合比尔定律，可用工作曲线法或标准加入法进行定量分析。
各种元素的原子互不相同，具有各自的原子能级，在吸收外界能量时有很强的特征性，这就决定原子吸收法具有很高的选择性。在原子化器中基态原子的大量存在又使本法有很高的灵敏度。
三、实验仪器与试剂 1、实验仪器
TAS-990GF原子吸收分光光度计；石墨炉电源；自动控温冷却循环水装置；氩气钢瓶。
2、试剂
铜标准储备液：1 mg/mL，准确称取0.5000 g纯铜（质量分数99.99%），加入（1+1）硝酸10 mL，加热溶解后用水稀释至500 mL；HNO3（分析纯）；水：去离子水。
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四、实验步骤
1、样品处理（水样的消解）
取混匀的水样50 mL置烧杯中，加HNO3 5 mL，在电热板上加热煮沸，蒸发至小体积，若试液混浊不清，颜色较深，则补加HNO3继续消解至溶液清澈透明，呈浅色或无色，继续蒸至近干，取下烧杯稍冷。加入2%HNO3 20 mL，温热溶解可溶盐类。若有沉淀过滤入50 mL容量瓶中，用水洗涤数次，洗液并入容量瓶中。待冷至室温后加水至标线，摇匀备测。
2、系列标准溶液的配制
用1 mg/mL铜标准储备液配制 5 μg/mL铜的标准工作液
取5只50 mL 的容量瓶，依次加入铜的标准工作液0.25、0.50、0.75、1.00、1.25 mL，用水稀释至刻度，摇匀。制得的铜的标准液浓度为0.025、0.050、0.075、0.100、0.125 μg/mL。
3、仪器操作（测试方法及条件选择） 3.1 联机使仪器进入初始化
开启仪器配套的计算机，使计算机进入WINDOWS操作系统，接着打开原子吸收主机电源，再打开石墨炉电源。
用鼠标双击桌面上AAWin图标，在运行模式下拉框中选择联机后，点击“确定”按钮，仪器进入初始化阶段，初始化成功的项目标记为√，否则标记为×。 3.2 元素灯的设置 3.2.1 选择元素灯
当成功完成初始化，系统将出现元素灯选择窗口，在工作灯下拉框中选择Cu元素灯，选择完毕单击“下一步”。 3.2.2 设置元素测量参数
转入设置元素测量参数-Cu界面后，设置工作灯电流为3.0 mA，光谱宽带0.4 nm，负高压300.0 V。设置完毕单击“下一步 ”。 3.2.3 设置波长
当执行完指令后进入波长设置页，在波长下拉框中选择元素的特征波长
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324.7 nm，单击“寻峰”按钮，系统会对选择的波长进行寻峰操作。寻峰结束后，单击“关闭”，再单击“下一步”，最后单击“完成”按钮来关闭向导。 3.3 能量调试
单击“能量”图标弹出能量调试窗口。单击“高级调试”，选中“元素灯电机”，单击“正转”或“反转”， 能量达最大值时再单击“自动能量平蘅”，待数值稳定后关闭能量调试窗口。 3.4 测量方法的设置
依次选择主菜单“仪器” →“测量方式”即可打开测试方法设置对话框。点击“石墨炉”后再单击“确定”即可。 3.5原子化器位置的调整
依次选择主菜单“仪器” →“原子化器位置设置”，对话框。使用鼠标左键拖动滚动条，调整到适当的位置后，单击“确定”按钮 即可完成原子化器位置的调整。 3.6加热程序的设置
点击“加热”程序图标，弹出石墨炉加热程序窗口，根据被测元素的需要设置“干燥”、“灰化”、“原子化”和“除残”的温度，设置升温时间，保持时间等，设置完毕单击“确定按钮”，即完成了该项操作。（“灰化”、“原子化”温度，根据温度曲线来选定。） 3.7测量参数的设置
点击“参数”图标，即可打开“测量参数的设置” 对话框，此对话框共分四页： 第一页为常规参数设置，在“测量重复次数”中设置“标准样品”和“未知样品”的测量重复次数。
设置完常规参数后，转入第二页“显示设置页”，对测量图形中吸光度轴（纵轴）的范围进行设置，输入最大值和最小值。
第三页为“信号处理”页，设置对数据信号的处理方式。在“计算方式”下拉框中选择“峰高”或“峰面积”，积分时间的输入范围可选择4-7秒。滤波系数选择0.1。
第四页质量控制，可以在使用自动进样器时启用此项功能。 上述页面设置完毕关闭“测量参数”窗口。 3.8设置样品测试方法
点击“样品”图标，进入“样品设置向导”， 向导共分三页：
第一页为标准样品参数设置页。“校正方法”：选择“标准曲线法”；“ 曲线方
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程”：选择“一次A=K1[C]+KD”；”“浓度单位”：选择“μg/mL”；“样品编号标识”为“S”，起始号为“1”。 设置完毕单击“下一步”按钮。
第二页为“标样浓度设置页”，在标样列表的“浓度”栏中输入相应的标样浓度。设置完毕单击“下一步”按钮。
样品设置向导的最后一页为“未知样品设置页”，在此页中设置未知样品的数量、样品编号以及计算实际浓度时的系数。设置完毕单击“完成”按钮。 3.9 标准样品和未知样的测量
打开氩气钢瓶，将出口压力调到0.5 Mpa，再打开冷却水，准备就绪后，单击“空烧石墨管”图标空烧石墨管，空烧完毕，点击“测量”图标，即弹出一个测量操作小窗，单击“开始”，仪器进行石墨管本底检测，Abs值应小于0.03，若达不到要求则再空烧直至达到要求。
Abs值达到要求后，可开始样品的测试，先测标准样品，（浓度由低到高依次进行，标样测完后测量未知样品。
样品测量过程，用微量进样器吸入定量样品后，准确加入到石墨管中，单击“开始”按钮，系统将开始对石墨炉进行加热。此时测量曲线将出现在谱图中，并在测量窗口中显示当时的石墨管加热温度、以及加热步骤的倒计时，一次测量结束后画面将弹出显示冷却倒计时窗口，显示石墨冷却时间。此时无法对软件进行其他操作，必须在计时结束，才可加样进行下一次测量。每次测量结束系统会将结果显示在测量窗口中，第三次重复测量后开始显示标准偏差值（SD）和相对标准偏差值（RSD）。如果完成了设定的采样重复次数后，系统会将测量结果的平均值填充到测量表格的相应位置。
在标样测量过程中，系统会将每个测量完的标样绘制在较正曲线谱图中，并在所有标样测量完成后，将较正曲线绘制在较正曲线谱图中。
测量完毕，保存数据，打印所需的谱图及测量结果。
五、实验记录与数据处理
根据标准曲线方程，计算试样中铜的浓度。
六、思考题
1、石墨炉原子吸收法与火焰法相比较，各有哪些优缺点？在什么情况下选用石
墨炉法？
2、分别说明灰化温度、原子化温度对吸光度的影响。
36
实验十 阿司匹林红外吸收光谱的测绘
一、实验目的与要求
1、了解傅立叶变换红外光谱仪的工作原理及其操作方法。 2、熟悉固体样品制备的操作技能和红外光谱的测绘方法。 3、解析红外光谱谱图。
二、实验原理
1、红外光谱的基本原理
当一定频率、一定能量的红外光照射分子时，如果分子某个基团的振动频率和外界红外辐射频率一致，二者就会产生共振。此时，光的能量通过分子偶极矩的变化传递给分子，这个基团就吸收一定频率的红外光，产生振动跃迁，由原来的基态跃迁到了较高的振动能级，从而产生红外吸收光谱。如果红外光的振动频率和分子中各基团的振动频率不一致，该部分红外光就不会被吸收。用连续改变频率的红外光照射某试样，将分子吸收红外光的情况用仪器记录下来，就得到试样的红外吸收光谱图。由于振动能级的跃迁伴随有转动能级的跃迁，因此所得的红外光谱不是简单的吸收线，而是一个个吸收带。分子在振动和转动过程中只有伴随净的偶极矩变化的键才有红外活性。因为分子振动伴随偶极矩改变时，分子内电荷分布变化会产生交变电场，当其频率与入射辐射电磁波频率相等时才会产生红外吸收。因此，除少数同核双原子分子如O2、N2、Cl2等无红外吸收外，大多数分子都有红外活性。
在化合物分子中，具有相同化学键的原子基团，其基本振动频率吸收峰（简称基频峰）基本上出现在同一频率区域内，但由于同一类型原子基团在不同化合物分子中所处的化学环境有所不同，使基频峰频率发生一定移动。因此，掌握各种原子基团基频峰的频率及其位移规律，就可应用红外吸收光谱来确定有机化合物分子中存在的原子基团及其在分子结构中的相对位置。
各种化合物分子结构不同，使得分子振动能级吸收的频率不同，其红外吸收光谱也不同，利用这一特性，可进行有机化合物的结构剖析、定性鉴定和定量分析。
2、傅里叶变换红外光谱仪
傅里叶变换红外光谱仪（Fourier transform infrared spectrophotometer，简称
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FT-IR）是20世纪70年代问世的，属于第三代红外光谱仪，它是基于光相干涉原理而设计的干涉型红外光谱仪。傅里叶变换红外光谱仪具有扫描速度快、光通量大、分辨率高、测定光谱范围宽等优点。
傅里叶变换红外光谱仪没有色散元件，主要由光源、干涉仪、样品池、检测器、计算机和记录系统等组成，其核心部分是麦克尔逊干涉仪。它将各种频率的光信号经干涉作用后调制成干涉图，即时间域光谱图，然后用计算机进行快速傅里叶变换，换算成频率域光谱图即红外光谱图。干涉仪由定镜、动镜、分束器和探测器组成，其中分束器是核心部分。分束器的作用是使进入干涉仪中的光，一半透射到动镜上，一半反射到定镜上，又返回至分束器，形成干涉光后送到样品上。
傅里叶变换红外光谱仪工作原理下图所示：由红外光源（碘钨灯）发出的红外光，经准直为平行红外光束进入干涉仪系统，经干涉仪调制后得到一束干涉光。干涉光通过样品，获得含有光谱信息的干涉信号到达检测器上，由检测器将干涉信号变为电信号。此处的干涉信号是一时间函数，即由干涉信号绘出的干涉图，其横坐标是动镜移动时间或动镜移动距离。这种干涉图经过模数转换器转换器送入计算机，由计算机进行傅里叶变换的快速计算，即可获得以波数为横坐标的红外光谱图，然后由数模转换器转换器送入绘图仪而绘出标准红外谱图。
图一、 FT-IR原理框图
三、试样的制备技术 1、气体样品
气体样品是在气体池中进行测定的，先把气体池中的空气抽掉，然后注入被测气体进行测谱。
2、液体样品
测定液体样品时，使用液体池，常用的为可拆卸池，即将样品直接滴于两块晶片之间，形成液体毛细薄膜（液膜法）进行测定，对于某些吸收很强的液体试
38
样，需用溶剂配成浓度较低的溶液再滴入液体池中测定，选择溶剂时要注意溶剂对溶质有较大的溶解度，溶剂在较大波长范围内无吸收，不腐蚀液体池的盐片，对溶质不发生反应等，常用的溶剂为二硫化碳、四氯化碳、三氯甲烷、环己烷等。
3、固体样片 （1）压片法
把1~2 mg固体样品放在玛瑙研体中研细，加入100~200 mg磨细干燥的碱金属卤化物（多用KBr）粉末，混合均匀后，加入压模内，在压片机上边抽真空边加压，制成厚约1 mm，直径约为10 mm左右的透明片，然后进行测定。 （2）糊状法
将固体样品研成细末，与糊剂（液体石蜡油）混合成糊状，然后夹在两晶片之间进行测定，用石蜡做糊剂不能用来测定饱和碳氢键的吸收情况，可以采用六氯丁二烯代替石蜡油做糊剂。 （3）薄膜法
把固体样品制成薄膜来测定，薄膜的制备有两种：一种是直接将样品放在盐窗上加热，熔融样品涂成薄膜，另一种是先把样品溶于挥发性溶剂中制成溶液，然后滴在晶片上，待溶剂挥发后，样品遗留在盐片上而形成薄膜。
四、实验仪器与试剂 1、实验仪器
傅立叶变换红外光谱仪、压片机、玛瑙研钵、红外干燥灯。 2、试剂
KBr（A.R.）、阿司匹林药片、无水乙醇。
五、实验条件
1、测定波数范围：4000～400 cm-1 2、参比：KBr晶片 3、扫描速度：快速 4、室内温度：18～20 ℃ 5、室内相对湿度：<65%
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六、实验步骤 1、纯KBr晶片的制备
取干燥KBr 150 mg左右，置于洁净的玛瑙研钵中，研磨成均匀、细小的颗粒，然后转移到压片模具上，依次放好各部件后，把压模置于压片机上，顺时针旋转放油阀至底部，缓慢上下移动压把，加压至20 kN时，停止加压，维持3～5 min，反时针旋转放油阀，解除加压，压力表指针归“0”，取出压模，即得透明的KBr晶片。
2、阿司匹林试样晶片的制备
取半片阿司匹林药片置于玛瑙研钵中磨细，加入干燥KBr约200 mg，同上操作研磨均匀、压片。
3、阿司匹林红外吸收光谱的测绘
将KBr晶片和阿司匹林试样晶片先后置于仪器样品光路中，根据实验条件，按仪器操作步骤进行调节，测绘阿司匹林的红外吸收光谱。
七、实验记录与数据处理
在阿司匹林红外吸收光谱图上，标出各特征吸收峰的波数，并确定其归属。
八、注意事项
1、在压片制样过程中，物料必须磨细并混合均匀，加入模具中需均匀平整，否
则不易获得透明均匀的片子。KBr极易受潮，因此使用前应充分干燥，制样操作应在低湿度环境中或在红外灯下进行。
2、制得的晶片，必须无裂缝，局部无发白现象，如同玻璃般完全透明，否则应
重新制作。晶片局部发白，表示压制的晶片厚薄不匀；晶片模糊，表示晶体吸潮。
3、样品室保持关闭状态，里面需放置变色硅胶，当其变红时应及时更换。
九、思考题
1、利用红外光谱仪进行化合物定性的基本原理是什么？ 2、红外吸收光谱测绘时，对固体试样的制样有何要求？ 3、红外光谱实验室为什么对温度和相对湿度要维持一定的指标？
40
实验十一 核磁共振波谱测定化学位移及自旋耦合常数
一、实验目的与要求
1、了解核磁共振波谱法的基本原理。
2、掌握NMR仪器的使用方法，能进行常规测试。 3、学会解析一般谱图。
二、基本原理
1、原子核在磁场中的运动
原子核由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电，故原子核带正电。其电荷数Z等于核中质子数，也等于原子序数，原子核的质量数A等于质子数加中子数。因此我们可把核记作AXZ，如1H1，12C6，13C6等等。
质子和中子同电子一样也有自旋运动，并且它们的自旋量子数相同，各为半整数I=1/2。原子核的自旋运动一定会产生自旋角动量。其自旋的总角动量是组成核的质子和中子自旋角动量的矢量和，核的总自旋量子数I也是这些质子和中子自旋量子数的矢量和。根据量子力学原理，原子核的自旋角动量P0为：
P0 = (h/2π)[I(I+1)]1/2 (1.1)
式中：I—原子核的自旋量子数，其值可为零、整数或半整数。h—普朗克常数。 P0是空间量子化的。它在直角坐标Z轴上的投影（PZ）可表示为：
PZ = mh/2π (1.2)
式中：m—磁量子数，其取值是分立的。可等于I，I-1，I-2，……，-I+1， -I，所以对于自旋量子数为I的原子核，PZ共有（2I+1）个取值。这就是说，P0在Z轴上的分量是量子化的。m可取的最大值为+I，由（1.2）式可知角动量在Z轴上的最大投影值为：
Pmax = Ih/2π (1.3)
原子核的自旋量子数I和核的质量数A，原子序数Z密切相关，其关系见表1-1。 实验证明，I=0的核没有自旋，不能作为核磁共振研究的对象。I≠0的原子核，都有自旋，也就会发生核磁共振。
41
表1-1、原子核自旋量子数与A、Z的关系
量子数A 奇数
原子序数Z 奇数或偶数
核自旋量子数I 半整数I=(2n+1)/2 (n=0,1,2…)
偶数
奇数
整数I=n(n=1,2,3…)
例 子
I=1/2：1H1，13C6，19F9，13P15，…
I=3/2：11B5，35Cl17，37Cl17，… I=1：2H1，14N17，… I=3：10B5，…
偶数 偶数 零I=0
I=0：12C6，16O8，32S16，…
由于核的自旋，原子核具有一定的核磁矩μ，它与原子核的角动量成正比：γμ
Μ = γP0，而μνz = γPz （1.4）
式中：比例常数γ称为核旋比，是重要的物理常数之一，特定的原子核的γ是恒定的。
（1）原子核在外磁场中的能量
若将原子核置于外磁场H0中，核磁矩μ在外磁场H0中具有一定的能量E：
E = -μH0 = -μzH0 = -(h/2π)γmH0 (1.5)
由于m有（2I+1）个值，原子核在外磁场H0中有（2I+1）个能级，这说明在外磁场中原子核中的能量是量子化的，例如，I=1/2的磁核和I=2/3 的磁核（见图1.1），当m= +1/2时，μ（及μz）与H0取向相同，E值为负，原子核处于低能态（E1）；当m= -1/2时，μ（及μz）与H0取向相反，E值为正，原子核处于高能态（E2），通常处于低能态的核比高能态的核多。
图1.1、不同能态核磁矩在磁场中的取向
原子核吸收或放出能量，从某个能量状态改变到另一个能量状态时，我们称为跃迁，量子力学的光谱选择定律规定，只有磁量子数改变±1，即Δm=±1时，才是
42
允许的。这就是说，原子核只能在相邻磁能级间发生跃迁。
对于I=1/2的1H1核：m = ±1/2，在外磁场中，具有两个能级：
E1 = -γm (h/2π) H0 = -1/2γ(h/2π) H0 （m=1/2） (1.6) E2 = -γm (h/2π) H0 = 1/2γ(h/2π) H0 （m=-1/2） (1.7)
两个能级之差：
ΔE = E2- E1= γ(h/2π) H0
图1.2、磁核能量与磁场强度的关系
（2）核磁共振的条件
1
H1核在磁场中的两种取向，其能量是不同的，代表两个能级，两个能级间
的能级差为ΔE，如果对核体系外加能量，如电磁辐射，当外加能量正好等于该体系的能级差时，低能级的原子核就会吸收能量而改变其原来状态，从低能态跃迁到高能态，从而实现核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance）简称NMR。 如图1.3所示，外加辐射的频率，简称射频ν，其能量为ε=hν。核体系的能级差ΔE=γ(h/2π) H0，所以核磁共振的条件应为：
Hν = γ(h/2π) H0
即ω = γH0 = 2πν （1.8）
2、核磁共振最基本的信息 （1）化学位移
同一种原子核在不同分子结构中所处的化学环境不同，受到核外电子云的屏蔽是不同的。因为核外电子云和磁核邻近的成键电子在外磁场H0作用下产生与H0成正比的感应磁场H0，所以磁核实际上所受作用场表示为：
H0 = H0 - σH0 = (1-σ) H0 （1.9）
式中：为屏蔽常数。与分子结构有关，由式（1.8）和（1.9）核磁共振的共振频率应为：
43
ν = γ (1-σ) H0/2π （1.10）
若把不同的共振频率用一个相对数值来表示就是化学位移δ，其定义为：
δ =（H标准—H样品）/ H标准 或δ =（ν样品—ν标准）/ ν标准 （1.11）
因为ν样品和ν标准数值都很大，其相对差很小，δ值的单位是ppm。所以将分母中的ν标准用扫场时的标准频率ν0代替，如60MHz。把乘以106，可得：
δ =（ν样品—ν标准）×106 / ν0 （1.12）
（2）自旋裂分与自旋耦合常数
在高分辨率的NMR谱中，由于相邻原子核的自旋干扰，产生自旋—自旋耦合作用，使谱线产生裂分，由单重峰列分为多重峰。自旋耦合作用的大小常用耦合常数J表示，单位是Hz，简单的谱图，J值可直接从图上测得，复杂的高级谱图，J值需要计算后求得。 （3）核磁共振的信号强度
NMR谱上的信号峰强度（信号峰下面的积分线面积）也是提供结构信息的重要参数。氢谱中，信号峰的强度与产生该信号的质子数目成正比，而与质子所处的化学环境无关，所以氢谱上的各种信号峰强度之比，应等于相应的质子数之比。高分辨率NMR仪测得的氢谱可用积分线高度反应出信号强度。 3、两核系统谱的解析
在二旋系统中，设有A、B两个核，其核的自旋量子数分别为IA及IB。像这样两个处在不同化学环境中的原子核，它们之间的自旋耦合作用可通过量子化学的计算求得。
为得到AB体系的能量本征方程，先写出体系的总能量： A核在磁场中的能量：
EA=
B核在磁场中的能量：
EB=
AB两核的自旋耦合作用能：
EJ∝ =
其中J是比例常数，又称为J耦合常数。
44
AB体系的总能量： E=
这样就可以写出体系的哈密顿算符： ˆ= H=
（以h为单位） 其中 ωA=γH0(1−σA) ωB=γH0(1−σB) 为了便于计算，我们引入阶梯算符：
ˆ+=Iˆ+iIˆ Ixyˆ−=Iˆ−iIˆ Ixy
则
ˆ+Iˆ−ˆ−ˆ+ˆIˆ+1I =IAzBzAB+IAIB
2
ˆ=−ωIˆ−ωIˆ−JIˆIˆ−JIˆ+Iˆ−ˆ−ˆ+∴ HAAzBBzAzBzAB+IAIB
2
11
对于I=的核，m= +，用α 波函数来表示：
221
m=-，用 β来表示。用AB体系共有四种状态：
2
()()αα,αβ,βα,ββ
)
用H算符作用到这四个状态的线性组合波函数上，可得到下面的久期行列式：
ˆαα−E ααHˆαβ ααHˆβα ααHˆββ ααH
ˆαα αβHˆαβ−E αβHˆβα αβHˆββ αβH
= 0
ˆαα βαHˆαβ βαHˆβα−E βαHˆββ βαH
ˆαα ββHˆαβ ββHˆβα ββHˆββ−E ββH并可解得：
E1=−
1
(ωA+ωB)−J 24
45
1Jδ2+J2+ 241JE3=−δ2+J2+
241JE4=(ωA+ωB)−
24E2=
其中： δ=(ωA−ωB)=2ccos2θ (1.17) J=2c sin2θ (1.18) 故 c=
1
δ2+J2 (1.19) 2
12
δ2
+J2J2
2θ
δ2
图1.4、变量关系
将E1、E2、E3、E4代入久期方程组解得波函数的组合系数CK，可得到以下四个波函数： ψ1=αα
ψ2=sinθαβ+cosθβα ψ3=cosθαβ−sinθβα ψ4=ββ
由此可画出AB体系的能级图（见图1.5）。与能级E1、E2、E3、E4相应的波函数： ψ4=ββ ψ3=cosθαβ− sinθβα ψ2=sinθαβ+cosθβα ψ1=αα
图1.5、能级与跃迁
根据波谱选择定则，△m=±1的跃迁是允许的。在四个能级之间，△m=±1的跃
迁只有四种，所对应的各跃迁能量为：
1J
(ωA+ωB)+C+221J
∆E24=E4−E2=(ωA+ωB)+C−
22 (1.20) 1J
∆E12=E2−E1=(ωA+ωB)−C+
221J
∆E34=E4−E3=(ωA+ωB)−C−
22∆E13=E3−E1=
46
同时，根据量子力学还可求出他们各自的跃迁几率： 1
(1−sin2θ) 41
P24=(1+sin2θ) (1.21)
41
P12=(1+sin2θ)
41
P34=(1−sin2θ)
2
P13=
其中 sin2θ=
Jδ2+J2
=
1J
2C
将以上结果归纳成表1.2。
表1.2、AB体系的跃迁
谱线编号 1 2 3 4 跃迁 △E 信号强度 ψ1→ψ3 ψ2→ψ4 ψ1→ψ2 ψ3→ψ4 1(ωA+ωB)+C+21(ωA+ωB)+C−21(ωA+ωB)−C+21(ωA+ωB)−C−2J 2J 2J 2J 21 – sin2θ 1 + sin2θ 1 + sin2θ 1 – sin2θ
这是两个不同的化学环境中的原子核，称为AB系统。AB系统有对称分布的四个峰，并且内侧峰高于外侧峰，A核和B核的化学位移在每组分裂峰的“重心”位置上，AB谱线形状如图1.3。
图1.3、AB系统谱线的形状
47
在NMR谱线上，可测得谱线频率ν1，ν2，ν3，ν4。经过以下公式计算，可求出AB两核的自旋耦合常数J值以及AB系统的共振频率νA、νB。
JAB = ν1 - ν2 = ν3 - ν4 D = ν1 - ν3 = ν2 -ν4
ΔνAB = (D2-J2)1/2=[(D+J)(D-J)]1/2
C = 1/2[(ν1-ν4)-ΔνAB] νA = ν1 - C νB = ν4 + C
各峰强度之比：
I2/I1 = I3/I4 = (D + J )/(D – J ) = (ν1 - ν4 )/(ν2 - ν3 )
三、实验仪器与试剂 1、实验仪器
JNM–PMX60Si型高分辨核磁共振波谱仪。 （1）仪器的基本性能
1
测试对象：H1 ；标准频率：60MHz ；标准磁场：14092Gs；分辨率：≤0.4HZ（20%
的乙醛）；灵敏度：≥40（1%的乙基苯）。 （2）NMR波谱仪面板介绍见图（1.4）。
图1.4、JNM–PMX60Si型高分辨核磁共振波谱仪面板
1. Power Switch：电源开关。
48
2. Magnet Thermostat：磁铁恒温器。
3. Spectrum：谱形部分调节器；Amplitude：调节放大倍数；Coarse：粗调，分为100、10、1、0.1四挡；Fine：细调，每挡粗调又分为十段；Phase：相位调节，信号调之纯吸收波形。4. Signal Intersity：信号强度表。
5. Integrator：积分器。Reset：积分复位。Balance：平衡器，调节到无信号处的积分为一水平线。Hold：保持积分器处于不工作状态。 6. Field coarse：磁场粗调，用以寻找信号。
7. Field Zero：零场调节，使TMS信号正好处于δ=0处。
8. H1 Lever：第一射频场H1的电平，其大小的选择与样品的浓度和溶解度有关。
9. Filter：滤波，降低噪音，提高信噪比。Filter（Hz）增大，噪声增大，但分辨率高，Filter（Hz）降低，噪声减少，分辨率降低。一般选择原则为：Filter（Hz）≥扫描速度（Hz/s）(峰半高△ω1/2)min。
10. Mode：测试方式的选择。TMS SET：记录笔自动设置在TMS峰δ=0处；LOCK：锁场，使磁场保持在共振点上；RESO：分辨率调节（用信号强度表指示）；INTEG：积分；AMPL SET：放大振幅设置，用以调节放大倍数；AUTO：自动记录；MANUAL：手动记录；CRT：示波器显示。
11. Sweep Width：扫场宽度选择。 12. Offset：偏置，将信号零点偏离原点。 13. H2 FREQ dial：第二射频场频率旋转盘。
14. INT/NORMAL/SD：内锁/常规/去耦，工作方式选择。 15. FERQ Offset：频率偏置。 16. H2 Lever：第二射频场H2的电平。 17. Resolution Knobs：分辨率调节按钮。
18. Sweep Time：扫场时间，分为：25，50，250，500，1000秒六档。 19. Qucik Pen Quick：将记录笔快速移向左或右pen按下时，可以开始记录。 20. REC STOP REC：记录方向和停止记录开关。
21. Signal Short：“信号短路”，按下时，记录笔不反映出谱线信号；放松时，记录笔才记录。 Chart Hold：按下时，记录仪开始工作，记录纸被静电吸引；放松时，记录仪不工作，可以调换记录纸。
22. Vertical Position：调节记录笔的垂直位置。
49
图1.8 波形类型
磁铁控制台介绍图（1.5）
图1.5、磁铁控制台
1. Sample Tube Lever：样品管控制闸。
EJECT：样品管被弹射出来，便于取出样品管。 SET：样品管放入探头。 SPINNING：样品管旋转。 2. Inlet：样品管入口处。
注意：必须先开动气泵，再放置样品管，不然样品管会跌碎在探头内。实验结束，放置样品管在探头内，起保险作用。
3. Spinning Switch：气泵开关，测试前必须开，测试后必须关。 4. Spinning Control：控制旋转速度，一般调节到每秒旋转30-40转。 5. Gauge：量规，用以固定旋转子的高度。
2、试剂
（1）将2-(2’, 2’, 2’-三溴乙基)-2-氯-3, 3-二甲基-环丁酮溶于CCl4，浓度为10%～
20%。
（2）标准样品：TMS（四甲基硅烷），浓度5%-10%。
50
四、实验步骤 1、开机
开电源开关（Power Switch）到on 位置；开气泵开关（Spinning Switch）到on位置。 2、样品管的放置
（1）将样品管置于预热槽中预热5分钟。
（2）将样品管卡入转子，用Gauge测定转子的高度。
（3）将Sample Tube Lever拨到 EJECT处，将样品管放入探槽内，再将其拨到
SET处，样品管降到探槽底部后，再拨到Spinning处。 3、设置实验条件
H1 Lever：0.3； Filter：20；
Mode：Manual, CRT； Sweep Width：0-600； Offset：0； FREQ Offset：0；
INT/NORMAL/SD：NORMAL； Chart Hold：放上记录纸后，按下。 4、调节波形
Amplitude：放大到所需倍数；
Phase：调到在示波器上观察到纯吸收型波形；
Resolution Knobs：调到在示波器上观察到TMS信号峰的分辨率为最佳波形。 5、零场对准 CRT：关掉； Signal Short：放松； TMS SET：按下；
Field Zero：先逆时针转半圈，再小心地顺时针转到出现第一个信号峰，这时记录笔会上下移动，将记录笔调节到最高点时，TMS已对准。 6、记录条件
Sweep Time：250秒；
51
Amplitude：Corase 为1，Fine 为7（或自动选择）。 7、记录
TMS SET：放松；
Vertical position：调到记录纸底边1/5处； Quick：将笔移到δ=5 ppm处； PEN：按下；
REC：按下；开始记录，记录完毕，按下STOP。 8、积分
Mode：INTEG； Sweep Time：100秒；
将记录笔移到δ=5 ppm处，调节Balance，直到笔不再上下漂移。放松PEN，试扫一次，检查基线是否水平，放大倍数是否合适。然后丛左到右进行积分，此时将PEN，REC同时按下。 9、结束工作 Stop：按下； INTEG：放松； Chart Hold：放松；
取出记录纸，将磁控台上样品管控制阀拨到SET处，关掉Spinning Switch，关掉Power Switch。
五、实验记录与数据处理
1、根据谱图上谱线频率ν的有关数据，估算各基团质子化学位移值，初步读出
各基团的特征峰。
2、谱图上有一组AB系统峰，根据AB系统计算公式，求化学位移δA和δB，并计算JAB的值。
六、思考题
对于AB系统，A、B两核的共振频率νA，νB，若νA，νB 相差很大，即△νAB >>JAB 时，AB系统可以用AX系统来表示，此时AX系统的谱线有何特征？ 若△νAB << JAB 时，AB系统可以用A2系统来表示，A2系统的谱线又有何特征？
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