仪器分析实验

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。

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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？

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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。 SiO2 74% Al2O3 15% Fe2O3 2.5% CaO 0.5% K2SO4 4% Na2CO3 4%

然后在人工基体中加入光谱纯CuO、PbO、ZnO配成含Cu 0.03%、Pb 0.1%、Zn 0.3%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 №5 Cu % 0.03 0.01 0.0033 0.0011 0.00037 Pb % 0.1 0.033 0.011 0.0037 0.0012 Zn % 0.3 0.1 0.033 0.011 0.0037 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。

3

元素 分析线波长（nm） 灵敏度（%） Pb 283.30 0.001

261.42 287.33 282.44 334.56

0.001 0.01 0.01 0.003

Cu 327.40 0.0001 Zn 334.50 0.001

328.20 0.003～0.01

Cr 301.49 0.001 Bi 306.77 ＜0.001 Ag 328.01 0.001 Sn 284.00 0.001

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？

4

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Cu 1mg/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Cu 50μg/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：Cu 324.7nm；灯电流：1.5mA；单色仪通带：0.2nm(狭缝宽0.1nm)； 燃烧器高度：8mm

XWT-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？

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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 A?KN0L?KcL

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 A?K'c

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；

（6）完成后，点击调整灯位置，需要几分钟，能量到达212%或最大，自动完成（如果灯位置偏离光通路较大，可以手动调节）； （7）点击能量平衡，显示成功后，点击确定； （8）开启空压机，再打开乙炔气（1.5ml·min-1）； （9）按点火；

（10）点击文件中新建文件；

（11）点击添加或删除，进行样品记录；

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（12）确定后，退出界面； 4、标准溶液系列和样品溶液的测定

在界面上几点空白，将吸样管放入空白样瓶，进行空白样检测，连续检测三次；点击采样，将吸样管分别依次放入系列标准溶液，进行检测，每种溶液连续检测三次，完成后点击数据管理，命名保存，然后打印。列表记录测量相应的吸光度值。 5、关机操作

（1）关闭燃气，继续输送空气，燃烧完管道中的燃气，同时，用空白样清洗雾化室； （2）关闭点火开关及空压机，关闭电源。 五、数据处理

1、以钠标准溶液的浓度为横坐标，以吸光度为纵坐标，用方格坐标纸，或用Excel、Origin等作图软件绘制工作曲线，并得到曲线方程。 2、由样品读数及曲线方程得出样品中Na+的浓度。 六、注意事项

1、乙炔为易燃、易爆气体，必须严格按照操作步骤进行。在点燃乙炔火焰之前，应先开空气，然后再开乙炔气；结束或暂停实验时，应先关乙炔气，再关空气。必须切记以保障安全。

2、乙炔气钢瓶为左旋开启，开瓶时，出口处不准有人，要慢开启，不能过猛，否则冲击气流会使温度过高，易引起燃烧或爆炸。开瓶时，阀门不要充分打开，要求旋开不应超过1.5旋。 七、思考题

1、简述火焰原子化器的组成，原理和特点。

2、原子吸收分光光度法为什么要用待测元素的空心阴极灯作为光源？可否用氘灯或钨灯代替，为什么？

3、为什么原子吸收分光光度法可在自然光（加火焰光）环境中直接测定，且单色器置于原子化器之后；而紫外可见分光光度法中测试样品一般需要与环境光隔离，且其单色器置于样品室之前？

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实验5 氢化物发生—原子荧光法测定茶叶中的硒

一、实验目的

1、了解原子荧光光谱仪的基本结构和原理。 2、学会原子荧光光度计的操作技术及维护。 3、了解食品中硒的测定意义。 4、学会湿法消化样品的操作。 二、实验原理

原子荧光光谱是基于气态和基态原子的核外层电子吸收共振发射光能后，发射出荧光进行元素定量分析的一种分析方法。液体样品首先被加热气化，气态自由原子吸收光能（空心阴极灯特征辐射）后，原子的外层电子跃迁到较高能级，然后又跃迁返回基态或较低能级，同时发射出与原激发波长相同或不同的发射光谱即为原子荧光光谱。在一定实验条件下，原子的荧光强度与被测元素的浓度成正比，据此进行定量分析。

氢化物发生是种高效的样品引入技术，主要通过溶液中的待测元素（砷、铅、锑、汞等）与还原剂（一般为硼氢化钾或钠）在酸性条件下反应生成气态氢化物。 基本化学反应如下:

KBH4 + 3H2O + HNO3 → HBO3 + KNO3 + 8H （1） 8H + Se4+ → SeH4 + 2H2 ↑ （2）

本实验六价硒在强酸条件下，可以转变为四价硒，四价硒能生成氢化物；将已粉碎的样品，置于微波消解罐中进行消解，将样品中的硒还原成四价硒，用硼氢化钾（KBH4）作为还原剂，将四价硒在盐酸介质中还原成硒化氢（SeH4），由载气带入原子化器中进行原子化，在硒空心阴极灯照射下，基态硒原子被激发至高能态，返回到基态时，发射特征波长的荧光，荧光的强度与硒的含量成正比，与已知的标准浓度比较测定未知的浓度。 三、仪器与试剂： 1、 仪器

AFS - 2202A型原子荧光仪 ( 北京海光仪器公司 )；VEKY - AF3硒空心阴极灯；MDS-2003F非脉冲式自动变频微波消解仪（上海新仪微波化学科技有限公司）；JYZ-B521九阳料理破碎机；氩气(99.999%)。 2、试剂

硒标准储备溶液： 1mg/mL(国家钢铁材料测试中心,冶金部钢铁研究总院)。硒标准工作溶液：用硒标准储备溶液逐级稀释至 100μg/mL、10μg/mL、1μg/mL 0.10μg/mL 硒标准溶液；

还原剂硼氢化钾溶液(还原剂 0.9 % KBH4)：称取 2g KOH（GR）溶解于去离子水中，加入 9 g KBH4(≥98 % , 进口分装)，加去离子水稀释至 1000 ml，用时现配。

载流液：在 50 ml 去离子水中加入40mL，优级纯浓盐酸，加去离子水稀释至200 m。 消解液：硝酸—高氯酸的混合溶液 (3+2):3体积的硝酸与 2体积的高氯酸的混合溶液 。 10 %铁氰化钾溶液:称取10g铁氰化钾溶于水,稀释到 100 mL。 实验用纯水一级水电导率为0.1us.cm—1；

其它：酸碱均为GR，其余试剂为分析纯；所用玻璃器皿均经硝酸(1+1)溶液浸泡24h以上，再用纯水洗净后烘干备用。 3、仪器工作条件

参数：负高压 300v；读数时间 10 s；原子化温度 200 ℃；延迟时间 1s；原子化器高度7mm；注入量 0.5ml； 灯电流 80mA；重复次数1；载气流量 400ml/min；测量方式 Std Curve屏蔽气流量1000ml/min；读数方式Peak Area113 。 四、实验步骤

1、试样制备：在采样和制备过程中，应注意不使试样污染。

①茶叶样品：试样分散取样，于60℃烘干，粉碎，储于塑料瓶内，备用。

②蔬菜及其他植物性食物：取可食部用水洗净后用纱布吸去水滴，打成匀浆后备用。 ③其它固体试样：粉碎，混匀，备用。 ④液体试样：混匀，备用。

2、试样消解：电热板加热消解：准确称取1.0g～2.0g（精确至0.0001g）试样（液体试样吸取1.00mL～10.00 mL），置于锥形瓶中，加硝酸—高氯酸的混合溶液 ( 3 + 2 )10 ml ,几粒玻璃珠摇匀，盖上表面皿冷消化过夜。次日在瓶口加盖塞有玻璃棉的小长颈漏斗 ,于低温加热板上加热分解 , 当溶液变为清亮并伴有白烟时，再继续加热至 2～3 ml时取下 ，切不可蒸干。取下冷却，再加5.0mL盐酸（6mol/L,为什么要加盐酸？），继续加热至溶液变为清亮无色并伴有白烟出现，将六价硒还原成四价硒。冷却，转移至50mL 容量瓶中定容，混匀备用。同时做空白试验。

3、标准溶液的配制及标准曲线的绘制

准确移取硒的标准工作溶液 ( 0.10μg /mL )0.00 、0.50、1.00、2.00、4.00 、 10.00 ml于 25 ml容量瓶, 加1.0 ml铁氰化钾溶液，用20 %

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盐酸稀释至刻度 , 摇匀后即成0.00 、 2.00、 4.00、 8.00、 16.00、 40.00 μg/L 硒的标准系列。测量并且制作工作曲线。

4、样品测量：从50ml 未知液中硒含量的测定：从容量瓶的样品中移取10.0mL未知液于25mL容量瓶中，再铁氰化钾1.0mL，用20%盐酸稀释至刻度 ,摇匀，待测。 五、数据记录与处理

1、打开仪器，设定参数，测定所有待测液的荧光强度，记下数据。

2、以硒含量为横坐标，荧光强度为纵坐标，绘制标准曲线，求出未知液中硒含量。 六、注意事项

1、仪器电路故障：在灯能量显示处反射，有能量带变化，仪器电路正常。否则，仪器电路不正常。 2、反应系统故障：管道堵、漏，水封无水、未进或进不足样品和还原剂，氢化物未进入原子化器 。 3、实验结束，反复清洗：还原剂、水洗、空洗，最后关机。 七、思考题（实验结束独立完成，本实验考试辅导掌握内容）

1、原子荧光光谱分析法的原理？仪器直接测量的是什么？能不能进行常量分析？ 2、了解食品中硒等样品处理方法？加入铁氰化钾的作用是什么？ 3、掌握原子荧光法具备测量的外部条件是什么？

4、产生原子荧光光谱有几种类型？哪种为主？与原子发射光谱比较其突出特点是什么？

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实验6 原子荧光光度法测定砷的含量

一、实验目的

学会用原子荧光分光光度计对砷等重金属的测定，了解实验的原理与步骤。 二、实验原理

样品经预处理，其中各种形态的砷均转变成三价砷(As3+)，加人硼氢化钾(或硼氢化钠)与其反应，生成气态氢化砷，用氢气将气态氢化砷载入原子化器进行原子化，以砷高强度空心阴极灯作激发光源，砷原子受光辐射激发产生荧光，检测原子荧光强度，利用荧光强度在一定范围内与溶液中砷含量成正比的关系计算样品中的砷含量。 三、仪器与试剂 1、仪器

原子荧光光度计；砷高强度空心阴极灯；2 kW电热板；常用玻璃量器 。 2、试剂

（1）本标准所用水均指去离子水或同等纯度的水。

（6）5 %盐酸溶液(体积分数) 量取50 mL盐酸，加人950 mL水，摇匀。

（7）硫脲( 50 g / L )—抗坏血酸( 50 g / L )混合溶液：称取l0 g硫脲和l0 g抗坏血酸溶于200 mL水中?用时现配 。 （8）20 g / L硼氢化钾(或硼氢化钠)溶液：称取l0g硼氢化钾(或硼氢化钠)溶于500mL0.5%氢氧化钾溶液中，摇匀。 （9）砷标准储备液( 1000 mg / L )：从标准物质中心购买。

（10）砷标准使用溶液(1.00mg / L )：用5%的盐酸采用逐级稀释的方法配置浓度为1.00mg / L的砷标准使用液。 （11）氩气：纯度99.99%以上。 四、实验步骤 1、水样的保存

采样后水样加盐酸酸化至1%进行保，可保持稳定半个月左右。 2、水样的预处理 （1） 清洁透明的水样

准确移取适量水样(视浓度而定，准确至0.1 mL )置于50 mL容量瓶中，依次加盐酸溶液2.5mL、硫脲—抗坏血酸混合溶液(见5 .9 ) 5.0 mL，定容并摇匀，至少放置15 min，待测。如室温低于15℃?放置30 min，待测。同时制备并测定样品空白。 （2）较浑浊或基体干扰较严重的水样

准确量取适量水样(准确至0.1 mL )置于150 mL锥形瓶中，加硝酸3.0~10.0mL

摇匀后置于电热板上加热消解至近干并澄清，若消解液处理至10.0mL左右时仍有未分解物质或颜色变深，待稍冷，补加硝酸5.0~10.0 m L，再消解至10.0 mL左右观察，如此反复两三次，注意避免炭化变黑。如仍有未分解物质则加入高氯酸1.0~2.0 mL，加热至消解完全后，再继续蒸发至高氯酸的白烟散尽(不能蒸干)冷却，转人50 mL容量瓶中，依次加盐酸溶液2.5mL、硫脲—抗坏血酸混合溶液(见5. 9 )5.0 mL，定容并摇匀，至少放置15 min，待测，如室温低于15℃ 放置30 min待测。同时制备并测定样品空白。 3、样品的测定

（1）、设置仪器工作参数(依仪器型号不同?测量参数会有所变动?以下可作为参考)。 激发光波长：193.7 nm 光电倍增管负高压：250~310 V 空心阴极灯灯电流：40 ~90 mA 原子化器高度：8~10 mm 原子化器温度：点火，200℃以上 载气流量：300~900 mL / min 屏蔽气流量：600 ~1200 mL / min 测量方式：标准曲线法 读数方式：峰高或峰面积 读数时间：10 ~16 s 延迟时间：0 ~2 s （2）、标准工作曲线的配制

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分别准确移取1.0 mg / L的砷标准使用液(见5.13 )0.0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0置于50 mL容量瓶中，各加人2.5盐酸和5.0 mL硫脲—抗坏血酸混合溶液，用水定容至50 mL，此标准系列的浓度分别为0、10、20、40、60、80μg/L，放置15 min后测定。 （3）、测定样品

按照仪器操作规程预热30 min，接通气源、调整好出口压力，使用5 %盐酸溶液作为载流，按仪器工作参数调整好仪器，测定砷标准工作曲线。测定的标准工作曲线相关系数应大于0.9990，否则应查明原因重新测定标准曲线或用比例法处理数据。 按前述测定程序，先测定样品空白，再按程序依次测定各样品浓度。 五、数据处理

仪器随机软件有自动计算的功能，工作曲线为线性拟合曲线，测定待测样品荧光强度值后减去样品空白荧光强度，代人拟合曲线的一次方程，即得出待测样品浓度。若人工计算，可采用式( 1 )

VCAs?C????????(1)

Vo CAs—待测样品浓度，单位为微克每升(μg/L ) ；

C—根据待测样品的荧光强度减去样品空白荧光强度后，从工作曲线上查得相应的样品浓度； V—待测样品经处理、稀释定容后的最终体积； Vo—所取待测样品的体积。 六、思考题

1、简述原子荧光法的基本原理。 2、你知道砷的测定方法有哪些？

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实验7 紫外吸收光谱法测定阿司匹林肠溶片中乙酰水杨酸的含量

一、实验目的

1、了解紫外--可见分光光度计的性能、结构及其使用方法。 2、掌握紫外分光光度法分析阿司匹林含量的原理及实验操作技术。 二、实验原理

阿司匹林Aspirin，也名乙酰水杨酸，是一类不含有甾体结构的抗炎药，自阿司匹林于1898年首次合成后，100多年来已有百余种上千个品牌上市，这类药物包括阿司匹林、对乙酰氨基酚、吲哚美辛、萘普生、萘普酮、双氯芬酸、布洛芬、尼美舒利、罗非昔布、塞来昔布等，该类药物具有抗炎、抗风湿、止痛、退热和抗凝血等作用，在临床上广泛用于骨关节炎、类风湿性关节炎、多种发热和各种疼痛症状的缓解。 Aspirin肠溶片，研磨成粉末，用稀NaOH水溶液溶解提取，乙酰水杨酸水解成水杨酸钠进入水溶液，该提取液在295nm左右有一个吸收峰，测出稀释成一定浓度的提取液的吸光度值，并用已知浓度的水杨酸的NaOH水溶液做出一条标准曲线，则可从标准曲线上求出相当于乙酰水杨酸的含量。根据两者的分子量，即可求得Aspirin中乙酰水杨酸的含量。溶剂和其他成分不干扰测定。

乙酰水杨酸浓度（mg/mL） = [水杨酸浓度（mg/mL）] ×

180.16

138.12

三、仪器和试剂

1、仪器：紫外—可见分光光度计；G3玻璃砂芯漏斗1个；抽滤瓶250mL 1个；容量瓶250mL 1支；50mL 7支；胖肚吸量管20mL 1只；刻度吸量管5mL 2只。

2、试剂：0.5000mg.mL-1水杨酸贮备液：称取0.5000g水杨酸，先溶于少量0.10moL·L-1NaOH溶液中，然后用蒸馏水定容于1000mL容量瓶中；0.10moL·L-1 NaOH 溶液。 Aspirin肠溶片处方：

RP: 阿司匹林 50g 淀粉 14g(20%) 酒石酸或枸橼酸 0.7g(1%) 滑石粉 2.0g(2.8%) 淀粉浆(15% ) 3.3g (4.7%)

制成100片 四、实验步骤

1、对照液的配制：将七个50mL容量瓶按0-6依次编号。分别移取水杨酸储备液0.00、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL于相应编号容量瓶中，各加入1.0mL 0.10moL·L-1 NaOH溶液，先用蒸馏水稀释至30mL左右，80℃水浴加热10分钟，冷却至室温，稀释至刻度，摇匀。 2、试样溶液的配制：放一片Aspirin药片在清洁的50mL烧杯中，加2.0mL 0.10moL·L-1 NaOH先溶胀，再用玻棒搅拌溶解。在玻璃砂芯漏斗中先放入一张滤纸，用玻璃砂芯漏斗定量地转移烧杯中的内含物，用10mL的0.1moL·L-1 NaOH淋洗烧杯和玻璃砂芯漏斗2次共20mL，20mL蒸馏水淋洗漏斗4次（共80mL），并将滤液收集于同一个250mL容量瓶中，最后用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。

从250mL容量瓶中取20.0mL Aspirin溶液至一个50mL容量瓶中，蒸馏水稀释至30mL左右，80℃水浴加热10分钟，冷却至室温，稀释至刻度，摇匀。

3、样品的测定：在紫外分光光度计上对标样3进行扫描，波长范围是320—280nm，找出最大吸收波长，并在该波长下由低浓度到高浓度测定标准溶液的吸光度，最后测定未知液的吸光度。 五、数据处理

1、以吸光度A为纵坐标，水杨酸浓度C为横坐标作标准曲线。

2、根据Aspirin溶液的吸光度值，在标准曲线上求出相应的浓度（mg/mL），并换算成乙酰水杨酸的浓度。

3、稀释关系，求出1片Aspirin中乙酰水杨酸的含量，与制造药厂所标明的含量（25mg）进行比较，计算误差。

六、注意事项

1、配制样品前要将所使用的玻璃仪器用自来水冲洗，再用少量蒸馏水润洗。

2、取标准溶液时，应先倒少量标准溶液于小烧杯中移取，不要直接将移液管伸入标准液试剂瓶中。移取标准溶液之前要润洗移液管。 3、药片需充分溶胀后，再碾碎。

4、水浴加热时容量瓶塞子要松松塞住，防止加热气体膨胀，塞子冲出。

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5、测量前用待测液润洗比色皿，测量由低浓度到高浓度依次进行。

6、从实验步骤可知，试样是两次稀释后，用很稀的浓度进行吸光度测试的，因此提取和各步转移必须严格定量，制作标准曲线的标样浓度也必须很准确，不然就会使求得的试样浓度产生较大的误差，而乘上稀释体积后，所求的药片含量误差会更大。 七、思考题

1、实验中为什么要加热？

2、引起误差的因素有哪些？如何减少误差 ？

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实验8 紫外分光光度法测定氨基酸含量

一、实验目的

1、 掌握紫外分光光度法的分析原理与基本操作，熟悉紫外分光光度计的结构及特点，掌握其使用方法。 2、 学习紫外-可见吸收光谱的绘制及定量测定方法。 3、了解氨基酸类物质的紫外吸收光谱的特点。 二、基本原理

氨基酸是含有氨基和羧基的有机物，是生物功能大分子蛋白质的基本组成单位；20种氨基酸在可见光区域均无光吸收，在远紫外区（<220 nm）均有光吸收，在近紫外区（220 nm—300 nm）只有三种氨基酸有光吸收能力，苯丙氨酸（Phe）、酪氨酸（Tyr）、色氨酸（Try），因为它们的结构均含有含有苯环共轭双键系统。苯丙氨酸最大吸收波长在259 nm、酪氨酸在278 nm、色氨酸在279 nm，蛋白质一般都含有这三种氨基酸残基，所以其最大光吸收在大约280 nm波长处，因此能利用紫外分光光度法很方便的测定蛋白质的含量。 三、仪器与试剂

1、仪器：紫外—可见—近红外分光光度计（UV-3600或UV-2401）； 0.5 mL、1.0 mL、2.0 mL移液管若干；? 10 mL带塞比色管若干；?

2、试剂：标准溶液(a)100mg/L的酪氨酸溶液； ? 标准溶液(b)100mg/L的色氨酸溶液；?

标准溶液(c)1000mg/L的苯丙氨酸溶液（所有溶液均用去离子水配 制）；酪氨酸待测样。 四、实验步骤

1、分别移取标准溶液(a)100mg/L2.0 mL、标准溶液(b)100mg/L1.0 mL和标准溶液(c)1000mg/L1.0mL标准溶液于3支10 mL比色管中，用去离子水稀释、定容、摇匀，待用；

2、打开UVProbe软件界面，点左下角“连接”，系统开始自检，等系统自检结束。预热15-30分钟。待仪器稳定后方可使用；? 3、在光谱测量模式下，设置仪器参数：波长范围200—350nm，扫描速度：中速，测样间隔：0.2nm，狭缝宽度：1.0nm，以去离子水为参比溶液，分别绘制步骤1中各溶液在200—350nm波长范围内的吸收光谱。并记录各标准溶液的λ

max；

4、在步骤3同样条件下，测定未知样品溶液在在200—350nm波长范围内的吸收光谱，确定未知样品溶液为a,b,c何种溶液；

5、配制确定溶液的一系列标准工作溶液。分别移0.25、0.5、1.0、1.5、2.0 mL标准溶液于5个10 mL比色管中，并用去离子水稀释、定容、摇匀，待用；

6、在定量测定模式下，以去离子水为参比溶液，测定步骤5中的各标准溶液在λ五、数据记录与处理

1、仪器参数：波长范围200—350nm，扫描速度：中速，测样间隔：0.2nm，狭缝宽度：1.0nm? 2、三种氨基酸的紫外吸收光谱

max处的吸光度；?

?

图1 色氨酸紫外吸收光谱

可以看出色氨酸在279nm附近左右有最大吸收波长，另外在218nm附近也有吸收。

14

图2 酪氨酸紫外吸收光谱

可以看出酪氨酸在276nm附近左右有最大吸收波长?另外在224nm附近也有吸收。

图3 苯丙氨酸紫外吸收光谱

可以看出色氨酸在258nm附近左右有最大吸收波长?另外在215nm附近也有吸收。 3、测定未知样品溶液在λ

max处的吸光度，定性未知样品溶液为

a,b,c何种溶液。

4、绘制标准工作曲线，定量分析未知溶液浓度。 六、思考题

1、吸收光谱的影响因素有哪些？?

2、本实验是采用紫外吸收光谱中波长最大的吸收峰下进行测定的，是否可以 在另外两个吸收峰下进行定量测定，为什么？? 3、被测物浓度过大或过小对测量有何影响，应如何调整？调整的依据是什么？ 4、您对实验有何建议或意见？

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第二部分 电 化 学 分 析 法

实验9 铁氰化钾在玻碳电极上的氧化还原

一、实验目的

1、学习循环伏安法测定电极反应参数的基本原理。 2、熟悉循环伏安法测定的实验技术。 3、学习固体电极表面的处理方法。 二、实验原理

循环伏安法(CV)是将循环变化的电压施加于工作电极和参比电极之间，记录工作电极上得到的电流与施加电压的关系曲线。

时间/s 扫描电压当工作电极被施加的扫描电压激发时，其上将产生响应电流，以电流对电位作图，称为循环伏安图。典型的循环伏安图如下：

从循环伏安图中可得到几个重要的参数：阳极峰电流（ipa)、阳极峰（Epa）、阴极峰电流（ ipc）、阴极峰电位（Epc）

对可逆氧化还原电对的式量电位Eθ’与Epc和Epa的关系为：

而两峰之间的电位差值为：

对铁氰化钾电对，其反应为单电子过程，ΔEp是多少？从实验求出来与理论值比较。对可逆体系的正向峰电流，由Randles–Savcik方程可表示为：

ip = 2.69×105n3/2AD1/2υ1/2c (3)

其中：ip为峰电流（A），n为电子转移数， A为电极面积(cm2), D为扩散系数(cm2/s)，υ为扫描速度（V / s）， c为浓度(mol/L)。 根据上式，ip 与υ1/2和c都是直线关系，对研究电极反应过程具有重要意义。在可逆电极反应过程中，

对一个简单的电极反应过程，式(2)和式(4)是判别电极反应是否可逆体系的重要依据。 三、仪器与试剂

仪器： LK2005A电化学工作站（天津市兰力科公司）；三电极系统：玻碳电极为工作电极，Ag/AgCl电极（或饱和甘汞电极）为参比电极，铂电极为对极(铂丝、铂片、铂柱电极均可)；

试剂：1.0×10-3mol/L K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液（含0.2mol/L KNO3）。 四、实验步骤

1、选择仪器实验方法：电位扫描技术——循环伏安法。

(V) 图1.循环伏安法的典型激发信号

图2. 循环伏安法的典型图谱

E?'?Epa?Epc2 （1）

（2）

（4）

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2、参数设置：初始电位：0.60V；开关电位1：0.60V；开关电位2：-0.20V；等待时间:3-5s；扫描速度：根据实验需要设定；循环次数：2-3次；灵敏度选择：10μA；滤波参数：50Hz；放大倍数：1. 3、操作步骤：

ⅰ.以1.0×10-3mol/L K3[Fe(CN)6]溶液为实验溶液。分别设扫描速度为0.02，0.05，0.10，0.20，0.30，0.40，0.50和0.60V/s，记录扫描伏安图，并将实验结果填入下表：

表1 线性扫描伏安法实验结果

扫描速度（V/s） 峰电流（ip） 峰电位（Ep） 0.02 0.05 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 ⅱ.配置系列浓度的K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液（含0.2mol/L KNO3）：

1.0×10-3，2.0 ×10-3，4.0 ×10-3，6.0 ×10-3，8.0 ×10-3，1.0 ×10-2mol/L固定扫描速度为0.10V/s，记录各个溶液的扫描伏安图。将实验结果填入下表：

表2 不同浓度溶液的峰电流

浓度(mol/L) 1.0x10-3 2.0 x10-3 4.0 x10-3 6.0 x10-3 8.0 x10-3 1.0 x10-2 峰电流(ip) ⅲ 以1.0×10-3mol/L K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液为实验溶液，改变扫描速度，将实验结果填入下表：

表3 不同扫速下的峰电流之比和峰电位之差

扫描速度（V/s） 峰电流之比（︱iPc/iPa︱） 峰电位之差（ΔEp） 五、数据处理：

1、将表1中的峰电流对扫描速度v的1/2次方作图（ip-v1/2）得到一条直线，说明什么问题？ 2、将表1中的峰电位对扫描速度作图（Ep-v），并根据曲线解释电极过程。 3、将表2中的峰电流对浓度作图（ip-C），将得到一条直线。试解释之。

4、表3中的峰电流之比值几乎不随扫描速度的变化而变化，并且接近于1，为什么？ 5、以表3中的峰电位之差值对扫描速度作图（ΔEp-v），从图上能说明什么问题？ 六、思考题

1、解释溶液的循环伏安图的形状.

2、如何利用循环伏安法判断电极过程的可逆性？

0.02 0.05 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60

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实验10 单扫描极谱法同时测定铅和镉

一、实验目的

1、熟悉单扫描极谱法的基本原理和特点。 2、测定水样中铅和镉的含量。 二、方法原理

单扫描极谱法是在一个汞滴长成的后期，当汞滴的面积基本保持恒定时,把滴汞电极的电位从一个数值线性改变到另一个数值，同时观察电流随电位的变化，电流随电位变化的i—E曲线直接从显示器上显示出来。

对于可逆电极反应过程，可用峰电流方程式来表示：

ip=Kn3/2qm2/3t2/3D1/2v1/2c

式中v为扫描速率，即电压变化率（V·s-1）；t为出现电流峰的时间（s）；ip为峰电流（μA）；K为常数。其他与尤考维奇方程式相同。 在一定的实验条件下，峰电流ip与被测物质的浓度c呈正比，即

ip=kc

三、仪器和试剂

仪器：LK2005型电化学工作站（天津兰力科化学电子有限公司）。

试剂：1.00×10-3 mol·L-1Cd2+标准溶液，1.00×10-3 mol·L-1Pb2+标准溶液，4mol·L-1盐酸，5 g·L-1明胶溶液。 四、实验步骤

1、准确吸取用滤纸过滤的含Cd2+、Pb2+水样25mL于50mL容量瓶中，加入15mL 4mol·L-1HCl溶液，1.00mL5g·L-1明胶溶液。用蒸馏水稀释至刻度，备用。

2、吸取上述溶液10.00mL于10mL电解池中，选择线性扫描伏安法，并选中极谱模式，起始电位-0.1V，终止电位-0.9V，扫速0.05V/s，测量镉和铅的还原峰，读取其峰高值。

3、在上述测量溶液中，分别加入1.00×10-3 mol·L-1的镉和铅的标准溶液各0.30mL，搅匀后同操作2，测量镉、铅的峰值，以标准加入法计算水样中镉、铅的量。 五、数据记录与处理

根据标准加入法公式：

c?csVsh

??HVx?Vs?hVs 计算水样中镉和铅的浓度。式中c为被测物质在试液中的浓度，Vx为试液的体积；cs为加入标准溶液的浓度；Vs为加入标准溶液的体积，h和H分别为加入标准溶液前后的峰高。 六、思考题

1、比较单扫描极谱法与经典极谱法的异同点。 2、单扫描极谱法在测定中为什么不需除氧？

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实验11 离子选择性电极法测定水中氟离子

一、实验目的

1、掌握直接电位法的测定原理及实验方法。 2、学会正确使用氟离子选择性电极和酸度计。 3、了解氟离子选择性电极的基本性能及其测定方法。 二、实验原理

氟离子选择电极是一种以氟化镧（LaF3）单晶片为敏感膜的传感器。由于单晶结构对能进入晶格交换的离子有严格地限制，故有良好的选择性。将氟化镧单晶（掺入微量氟化铕（ⅱ）以增加导电性）封在塑料管的一端，管内装有0.1mol·L-1NaF和0.1mol·L-1NaCl溶液，以Ag-AgCl电极为参比电极，构成氟离子选择性电极。用氟离子选择性电极测定水样时，以氟离子选择电极作指示电极，以饱和甘汞电极作参比电极，组成的测量电池为

Ag,AgCl [10-3mol/L NaF,10-3mol/L NaCl] LaF3 F-(试液) KCl(饱和), Hg2Cl2 Hg 电池的电动势（E）随溶液中氟离子的浓度的变化而改变，即

E(电池) = E(SEC) - E(F)

= E(SCE)- k + RT/F lnα(F,外)

= K + RT/F lnα(F,外) = K + 0.059 lgα(F,外)

式中，0.059为常温下电极的理论响应斜率, K与内外参比电极，内参比溶液中F-活度有关，当实验条件一定时为常数。

用氟离子选择电极测量F- 时，最适宜PH值范围为5.5~6.5。PH值过低，易形成HF，影响F-的活度；PH值过高，易引起单晶膜中La3+的水解，形成La（OH）3，影响电极的响应，故通常用PH值约为6的柠檬酸盐缓冲溶液来控制溶液的PH值。某些高价阳离子（如Al3+、Fe3+）及氢离子能与氟离子络合而干扰测定，而柠檬酸盐可以消除Al3+、Fe3+的干扰。在碱性溶液中，氢氧根离子浓度大于氟离子浓度的1/10时也有干扰，而柠檬酸盐可作为总离子强度调节剂，消除标准溶液与被测溶液的离子强度差异，使离子活度系数保持一致。

氟离子选择电极法具有测定简便、快速、灵敏、选择性好、可测定浑浊、有色水样等优点。最低检出浓度为0.05mg/L（以F-计）；测定上限可达1900mg/L（以F-计）。适用于地表水、地下水和工业废水中氟化物的测定。 三、仪器和试剂

1、仪器：PHS-3C pH计，85-2型恒温电磁搅拌器，氟离子选择性电极，饱和甘汞电极，1mL，5mL，10mL吸量管，25mL移液管，100mL，50mL烧杯各一个，50mL容量瓶7个，胶头滴管，洗耳球，滤纸，镊子。

2、试剂：氟离子标准溶液：0.100mol/L；1.0×10-3mol/L，柠檬酸钠缓冲溶液：0.5mol/L（用1：1盐酸中和至PH值约为6），去离子水。 四、实验步骤

1、预热及电极安装

将氟离子选择性电极和甘汞电极分别与pH/mV计相接，开启开关预热仪器。 2、清洗电极

取去离子水50~60mL置于100mL烧杯中，放入搅拌磁子，插入氟电极和饱和甘汞电极。开启搅拌器，2min后，若读数大于-300V，则更换去离子水，继续清洗，直至读数小于-300V。 3、工作曲线法

（1）标准溶液的配制及测定

分别准确移取氟离子（0.100mol/L）标准溶液0.20，0.40，1.00，2.00，4.00，10.00mL于6个50mL容量瓶中，各加入5.00mL柠檬酸盐缓冲溶液，用去离子水稀释至刻度，摇匀。得到浓度为0.4×10-3，0.8×10-3，2×10-3，4×10-3，8×10-3，20×10-3的系列标准溶液。

用待测的标准溶液润洗塑料烧杯和搅拌磁子2遍。用干净的滤纸轻轻吸附粘在电极上的水珠。将剩余的氟水样全部倒进塑料烧杯中，放入搅拌磁子，插入洗净的电极进行测定。待读数不变稳定后，读取电位值。按顺序从低至高浓度依次测量，每测量一份试样，无需清洗电极，只需用滤纸轻轻沾去电极上的水珠。测量结果列表记录。 4、水样的测定

取氟水样25.00mL于50mL容量瓶中，加入5.00mL柠檬酸盐缓冲溶液，用去离子水稀释至刻度，摇匀。待测。用少许氟水样润洗塑料烧杯和搅拌磁子2遍。用干净的滤纸轻轻吸附粘在电极上的水珠。将剩余的氟水样全部倒进塑料烧杯中，放入搅拌磁子，插入洗净的电极进

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行测定。待读数稳定后，读取电位值。 五、数据记录与处理 数据记录如下： CF- （mol/L） Ei（mV） 用系列标准溶液的数据，在坐标纸上绘制E—lgCF-曲线。 六、思考题

1、氟离子选择电极在使用时应注意哪些问题?

2、为什么要清洗氟电极，使其响应电位值负于-370mV？ 3、柠檬酸盐在测定溶液中起到哪些作用？

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2、样品一定要保证在测定的纳米级范围内，不污染和腐蚀仪器。操作应严格按照说明步骤。 九、思考题

1、纳米材料的粒度分析有哪些方法? 2、在样品制备时需注意哪些问题？

3、报告中的PDI及Kcps分别代表什么意思？

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实验24 核磁共振谱仪的基本操作及常用的H、F、P、C谱的测试方法

一、学时和类型： 3， 演示实验 二、实验目的

1、掌握核磁共振谱仪的基本结构和基本操作方法。 2、掌握常用的H、F、P、C谱的测试方法。 3、了解3D匀场的基本操作和意义。 三、主要仪器和试剂

仪器： 核磁共振谱仪 试剂：氘带氯仿，氘带水。 四、实验内容 1、放置样品

首先要有足够的样品量，一般400兆核磁测氢谱需2-10mg，碳谱需要的样品量更大。选择适当氘代试剂的溶解，使样品完全溶解。如果用5mm的样品管，氘代试剂的量要使液面高度在3cm以上。

然后样品管插入转子后放入量尺量深到底；若溶液高度不能盖满量尺的黑色标线，可稍提样品管，使溶液中间位置与量尺中间刻度一致。 将带有转子的样品管小心放入充满气流的磁铁入口，\下。样品的旋转可以消除磁场在XY方向的不均匀度，提高分辨率。 2、锁场

按锁场钮，使锁场单元工作，锁住磁场。锁场的目的使为了使磁场稳定。 3、调节匀场

在操作键盘上标有X、Y、Z、XY、X2-Y2和Z3等字母，表示一阶、二阶、三阶的不同方向磁场的均匀度。

调节匀场时，一般先调节Z1、Z2、Z3和Z4，然后调节X、Y方向。匀场的目的是找到各方向之间配合的最佳位置。另外，各高阶按钮在仪器验收时已经调好，平时不要随便调试，否则一旦调乱，很难找到最佳配合。 4、探头调谐

为了获得最高的灵敏度，要进行探头调谐。通过反复的调谐和匹配，使接收到的功率最大，反射的功率最小。 5、设置参数

（1）测试参数文件 一般仪器出厂时，已经设置好一些常用测试方法的参数，只要调用文件就可以利用这些参数测试。 （2）观察核 就是你所要测试那种原子核的谱。

（3）照射核 有时在观察通道测试时，需要去耦，选择去耦照射的原子核。 （4）共振频率 磁场强度一定，不同原子核的共振频率不同。 （5）数据点 用多少个二进制点表示图谱的曲线。 （6）谱宽 所观察谱的频带宽。

（7）脉冲宽带 照射脉冲持续的时间，一般为微秒。照射脉冲持续时间越长，磁化矢量的的倾角越大，得到的信号越大，但等待驰豫时间 延长。一般用45-60度脉冲驰豫时间较短，在单位时间内累加次数增多，信号增长较快。 （8）照射功率 照射脉冲强度。

（9）接收增益 指接收信号放大倍数。信号放大提高了灵敏度，但是放大倍数过大产生过饱和使信号变形，不同浓度的样品要设置相应的接收增益。

（10）累加次数 设置总累加次数。如果使用的探头不是梯度场的，累加次数应为4的整数倍，否则有可能产生干扰峰。 6、数据的采集与处理

输入采集命令及可开始采样。采样结果为FID信号，即时域谱；傅立叶变换，将时域谱变成频域谱。然后进行相位纠正使峰型对称，基线校正使基线平滑，域值线以上的峰标出化学位移，予以积分（注意区分溶剂峰及杂质峰）。

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实验25 X-射线单晶衍射仪测试实验

一、学时和类型：4学时； 独立操作 二、实验目的

1、熟悉晶体的基本特征

2、了解X-射线单晶衍射仪检测的基本原理 3、熟悉X-射线单晶衍射仪的主要用途与应用领域 4、了解本实验仪器的型号

5、简单了解单晶测试操作基本步骤 三、仪器和试剂

X-射线单晶衍射仪、高倍显微镜、实验所备晶体。 四、实验原理 1. 晶体

晶体是由原子（离子或分子）在空间周期性重复排列所构成的固体物质。 单晶体：基本有同一空间点阵所贯穿形成的晶块。如：金刚石，石英，萤石等。 多晶体：由许多小的单晶体按不同取向聚集而成的晶块。如：金属，粉末试剂等。

晶体的共同特性：具有格子构造、多面体形态、各向异性、固定熔点、规则外形、使X-射线产生衍射、具有最小内能和稳定性。 2. X-射线单晶衍射仪检测的基本原理

用于晶体结构测定的X射线波长约0.5-2.5，与晶体内原子间距大致相当。这种X-射线，通常在真空度约10-4Pa的X射线管内，由高压加速的电子冲击阳极金属靶产生，常用的靶有钼靶、铜靶、铁靶。 五、单晶测试操作基本步骤

1、样品准备；

2、开机、设置仪器条件及测试参数； 3、放置样品并测试； 4、数据还原以及分析。

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实验26 X射线荧光光谱法测定矿物中组分的含量

一、学时和类型：2学时；演示实验 二、实验目的

1、了解X射线荧光光谱仪的基本原理 2、了解X射线荧光光谱仪的内部构造 3、熟悉X射线荧光光谱仪的基本操作步骤 三、仪器和试剂

主要仪器：X射线荧光光谱仪、压片机、振动磨、烘箱、电子天平 试剂：矿渣、硼酸 五、实验原理

X射线荧光光谱仪（XRF）可以对固体和液体中元素进行定性和定量分析，是成分分析的最通用技术之一，广泛应用于冶金、矿山、地质、建材、科研、考古、刑侦等各行各业。 1、X射线荧光的产生

原子中内层(如K层)电子被X射线辐射电离后在K层产生一个空位。外层(L层)电子填充K层空穴时，会释放出一定的能量，当该能量以X射线辐射释放出来时就可以发射特征X射线荧光。

2、X射线荧光分析原理

每一种元素都有其特定波长(或能量)的特征x射线。通过测定试样中特征x射线的波长(或能量)，便可确定试样中存在何种元素，即为X射线荧光光谱定性分析。

元素特征X射线的强度与该元素在试样中的原子数量(即含量)成比例。因此，通过测量试样中某元素特征X射线的强度，采用适当的方法进行校准与校正，便可求出该元素在试样中的百分含量，即为X射线荧光光谱定量分析。 六、实验步骤

1、X射线荧光光谱仪开机 【硬件开启】

(1)打开主电源，然后开启稳压器电源，待其稳定。 (2)开启外水冷设备， 工作温度设在18～22度。

(3)打开或检查P10气瓶，将出口压力控制在0.02~0.03pa之间。

(4)依次开启衍射仪面板后主电源开关（main power）,再开发生器开关（X-Ray generator）, 最后旋开面板前红色的紧急按钮。 【软件开启】

(1)打开控制电脑，开启OXSAS程序

(2)在自动弹出的对话框中选中instrument status, 等待仪器自检结束。 (3)做测角仪零位校正（tools – actions - zero gonimeter）

(4)设置环境。如真空环境：actions - set X-ray chamber environment - vaccum

(5)检查仪器状态参数（tools — actions — read status）， 看光谱真空是否小于13pa, 再看其它参数是否正常，如正常，启动X光管（tools—actions—set x-ray tube power）, 选择 on slow, 在voltage:KV和current:mA中分别输入20，然后以10KV和5mA的幅度慢慢增加，中间保持5分钟，直到电压为60KV, 电流40mA，达到老化光管的目的。 (6)待仪器稳定4小时以上，装上样品即可进行相关测试。 2、样品预处理

取矿物约10g，放入烘箱150 oC持续8h，然后冷却至室温；接着利用振动磨研磨20s；最后用200目的筛子筛选，保证分析的样品200

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目以下。

取处理好的样品，放入压膜上的塑料环内，加压力25吨，时间20秒。学会压粉末样，要求压成的片无裂缝。将样品放入XRF的样品槽。

利用OXSAS程序设定样品信息：测试顺序、位置、送样单位、文件名、时间等，最后开始运行测样。

3、数据处理

利用UniQuant对数据进行半定量分析，得出矿物中各组分的含量。 4、仪器关机

(1)首先将X光管功率降到10KV/10mA, 停留约5分钟。

(2)将X光管关闭。当仪器面板从0KV/0mA Water-OFF 变为0 KV/0 mA OFF- XRF, 证明X光管已关闭。 (3)退出OXSAS软件，关闭计算机。

(4)关掉衍射仪：先摁下前面板红色紧急摁扭，然后依次关闭x-ray generator和main power)。 (5)关闭稳压器电源。 (6)关闭水冷设备和气瓶。

(7)检查仪器周边情况，确保没有安全隐患。 5、写出实验过程报告 七、思考题

1、 X射线荧光光谱仪进行定性或定量分析的基本原理是什么？ 2、XRF测试时对样品制备有哪些要求？

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