1、5.1酸度计及其使用方法酸度计及其使用方法5.1.1 测量原理测量原理 由由pH玻璃电极（指示电极）、甘汞电极（参比电玻璃电极（指示电极）、甘汞电极（参比电极）和被测的试样溶液组成一个化学电池，与酸极）和被测的试样溶液组成一个化学电池，与酸度计在零电流的条件下测量该化学电池的电动势。度计在零电流的条件下测量该化学电池的电动势。根据根据pH使用定义：使用定义： pHx = pHs+Ex-Es （5.1.1） 式中式中pHx和和Ex分别为未知试样的分别为未知试样的pH和测得的电动和测得的电动势，势，pHx和和Es为标准缓冲溶液的为标准缓冲溶液的pH和测得的电动和测得的电动势。用标准势。用标准pH缓
2、冲溶液校正酸度计后缓冲溶液校正酸度计后,酸度计即酸度计即直接给出被测试液的直接给出被测试液的pH。 酸度计（实为精密电子伏特计）还可以直接测定其他指示电极（如氟离子选择性电极）相对于参比电极的电位，通过电位与被测离子活性的能斯特关系，用一定的校正方法求得被测离子的浓度。 由指示电极、参比电极、精密电极伏特计所组成的测量系统，还可以作为电位滴定的终点指示装置。 5.1.2 测量仪器简介测量仪器简介 （1）参比电极）参比电极 在电位分析法中，通过以饱和甘在电位分析法中，通过以饱和甘汞电极为参比电极，其结构见图汞电极为参比电极，其结构见图5.1.1。饱和甘汞。饱和甘汞电极的电位与被测离子的浓度无关，
3、但会因温度电极的电位与被测离子的浓度无关，但会因温度微小的变化，温度微小的变化，温度T时的时的 电位为：电位为： （2）指示电极）指示电极 a. 玻璃电极：玻璃电极是测量玻璃电极：玻璃电极是测量PH的的 指示电极，指示电极，其结构如图其结构如图5.1.2所示。电极下端的玻璃的所示。电极下端的玻璃的 玻璃球玻璃球泡（膜厚约泡（膜厚约0.1MM）称为）称为PH敏感电极膜，能影响敏感电极膜，能影响氢离子活度。氢离子活度。 目前使用渐多的是目前使用渐多的是PH复合玻璃电极。它实际上是复合玻璃电极。它实际上是将一支将一支PH玻璃电极和一支玻璃电极和一支AG-AGCL参比电极复参比电极复合而成的，使用时不
4、需要另外的参比电极，较为合而成的，使用时不需要另外的参比电极，较为方便。同时，复合电极下端外壳较长，能起到保方便。同时，复合电极下端外壳较长，能起到保护电极玻璃膜的护电极玻璃膜的 使用，延长了电极的。使用，延长了电极的。 b. 氟离子选择性电极：氟离子选择性电极是一 种晶体膜电极，构造见图5.1.3，电极下方的 氟化镧单晶膜是它的 敏感度。氟电极电位与溶液中氟离子活度的对数呈线性相关。离子选择性电极响应的 是离子活度，在进行离子浓度测定时，要添加总离子强度调节缓冲剂，使进行离子浓度测定时，要添加总离子强度调节缓冲剂，使标准溶液和待测的试样溶液具有相同的 离子强度，同时控制试液的酸度等。 （3）
5、酸度计 由于玻璃电极与其他离子选择性电极的内阻很高，一般在几十到几百兆欧姆之间，不能用一般的电位计测量这类电极形成的电动势，而要用高输入阻抗的电子伏特计测量。直读式的酸度计是一台高输入阻抗的直流毫伏计，被测电池的电动势在酸度计中经阻抗变换后，进行电流放大，由数码管直接显示出pH或mV值。5.1.3 使用方法使用方法 （1） 电极的准备 饱和甘汞电极中的KCl溶液应保持饱和状态（也有使用0.1或1molLKCl溶液的甘汞电极，但它们的电位值和5.1.2式不同）。使用前应检查电极内饱和KCl溶液的液面是否正常，若KCl溶液不能浸没电极内部的小玻璃管口上沿，则应补加KCl饱和溶液（不能图方便加蒸馏水
6、！），以使KCl溶液有一定的渗透量，确保液接电位的稳定。发现盐桥有气泡应及时排除。甘汞电极素烧瓷塞的微孔应保证畅通（检查方法为：取下盐桥下端橡皮塞拔去管侧的橡皮套，将电极下端的素烧瓷塞擦干，用滤纸贴在素烧瓷塞伤，有液渗出为正常）。测量时也应再取下盐桥下端橡皮套的同时拔去管侧的橡皮帽，以保持足够液位压差，避免待测溶液渗入盐桥而玷污电极。 玻璃电极使用前应将敏感膜用盐酸,硝酸的稀溶液清洗干净（切记：不能用无水乙醇，铬酸洗液洗涤）。如有油污，可一次浸入乙醇乙醚或四氯化碳乙醇中，最后用净水冲洗干净。如遇钙镁等盐类结垢，可用EDTA溶液浸洗。当玻璃电极作为滴定卤化物的参比电极时，电极上所沾的AgX沉淀膜
7、可用NH3_NH4NO3溶液清洗。PH玻璃电极使用前必须再水中浸泡使敏感膜水化。新的或长期不用的玻璃电极使用前应在净水或0.1mol.LHCl溶液中浸泡一昼夜以上，经常使用的玻璃电极可以将点击下端的敏感膜浸泡在3mol.LKCl溶液中。长期不用的玻璃电极i应放在电极盒中储存。PH玻璃电极应注意它的使用范围，普通PH玻璃电极（如231型）的测量范围为PH114。玻璃敏感膜很薄易碎，使用和储存时应注意保护。 氟离子选择性电极使用前应在10-3mol.L的NaF溶液中浸泡12h（或在去离子水中浸泡过夜）活化，再用去离子水清洗到空白电位（每一支氟电极都有都有各自的空白电位）。电极使用后，应浸泡在去离子
8、水中。较长时间不用时，应用去离子水清洗到空白点位后，用滤纸擦干后放入电极盒储藏。 （2）PH的测量 测量溶液基本操作如下： a. 将电极固定于电极架上，并按要求接入仪器的相应接口中，将选择开关拨至PH档，并将仪器的相应旋钮至待测溶液的温度。 b. 打开仪器的电源开关，将电极浸入一标准缓冲溶液（如PH6.8左右的0.025mol.LKH2PO4+0.025mol.LNa2HPO4溶液）中，按下测量按钮，调节定位旋钮，使显示器显示该标准缓冲溶液在测量温度下的标称PH值。 c. 再按一次测量按钮时期断开，将电极取出，用蒸馏水冲洗，用吸水纸吸干后插入另一标准缓冲溶液（如PH=4.0左右的0.0533m
9、oi.L邻苯二甲酸氢钾溶液）中，重新按下测量按钮，用斜率旋钮调节至该标准缓冲溶液在测量温度下的标称PH。 d. 反复进行（2）、（3）两步，直至仪器可以准确显示两个标准PH溶液的标称PH。以后所有的测量中均不再调节“定位”和“斜率”旋钮。 e. 将电极取出，（取出前应松开“测量”按钮），用蒸馏水冲洗，用吸水吸干后插入待测溶液中，按下“测量”按钮，此时的读数便是该溶液的PH值。 f. 测量结束后，松开“测量”按钮，关闭电源开关。取出电极，用蒸馏水冲洗，再按电极保养要求分别放置于合适的地方。 （3）电位的测量过程 电位测量的操作过程为： a. 将仪器选择开关拨至MV档，按要求接上各相关电报，接通电
10、源。 b. 将电极插入待测溶液中，按下“测量”按钮，所显示的数值便是该指示电极所响应的待测溶液的电位值（相对参与电极）。 c. 测量结束后, 松开“测量”按钮，关闭电源开关。取出电极, 用蒸馏水冲洗，再按电极保养要求分别放置于合适的地方。5.2分光光度计及其使用方法分光光度计及其使用方法521测量原理测量原理 物质分子对可见光或紫外光的选择性吸收再一定的实验条件下符合lambertBeer（朗伯比尔）定律，即溶液中的吸光分子吸收一定波长光的吸收光的吸收度与溶液中该吸光分子的浓度c的关系为： A=Lg? 式中A为吸光度，k为摩尔吸收系数（与射入的波长、温度有关），b为样品溶液的厚度，c为溶液中待
11、测物质的浓度。根据A呵C的线性关系，通过测量标准溶液和试样溶液的吸光度，用图解法或计算法，可求得式样中待试中待试物质的浓度。522仪器结构仪器结构 分光光度计一般一下几部分组成： (1) 光源 光源的功能是提供稳定的、强度大的联系光。钨灯或卤灯在可见光区发光强度大，被用作可见区测定的光源，氢灯在紫外区发光强度大，被用作紫外区测定的光源。 (2) 分光系统 分光系统也称单色器，其作用是将光源提供的混合光色散成单色光。现代分光光度计基本上都采用光栅作为分光元件，配以入射狭缝、准光镜、投影物镜、出射狭镜等光学器件构成分光系统。 (3) 样品池 样品池即比色皿，用光学玻璃或石英制成，用于盛放式样溶液供
12、测定用。普通单波长分光光度测量时需要两个比色皿，一个放待测液，另一个装参比液。 (4) 检测显示系统 检测显示系统可将透过吸收池的光转换后，以模拟或数字信号的形式吸收光度（或浓度）值。523 使用方法使用方法 （1）分光光度计的一般使用方法 a.将灵敏度选择钮挡置于灵敏度最低档。 b.打开电源开关，点亮所有的光源（可见分光度计打开电源后钨灯随即点亮），调节波长旋钮至测量波长，预热。 c.待仪器稳定后，置选择旋转钮于T挡，打开式样室盖（此时从单色器到吸收池的光路被切断），调节0%T旋钮使仪器显示0。000。 d.将盛有参比溶液的比色皿置于光路中，盖上式样室盖，调节100%T旋钮使显示100。0，
13、若显示不到100。0，可适当提高灵敏度挡，同时重复步骤（c），再重新调节100%T至100。0。然后置选择旋钮于“A”挡，调节吸光零旋钮，使显示器的吸光度读数为0。000。 f.将参比液比色皿再次推入光路，重复检查参比溶液的吸光度零值，然后将式样液的比色皿推入光路，重复测定一次。 g.使用完毕后，关闭电源。将比色皿清洗干净，放回原处。 （2）比色皿的使用 分光光度计所用比色皿的材质有玻璃和石英之分。玻璃比色皿适用于可见光区，石英比色皿可用于紫外及可见光，但由于石英比色皿价格价格较贵，一般只用于紫外区。 分光光度计所配置的玻璃比色皿往往有光程为。0。5CM、1CM、2CM和3CM等若干种。可根据
14、吸光物质的吸光能力和式样的浓度合理选择不同厚度的比色皿用于测定。但用于参比液和式样液的两只比色皿必须等厚并具有相同的透光率。比色皿在使用中应保持透光面的清洁，切勿用手指触摸透光面，也不要用粗糙的纸擦试透光面。比色皿不能加热或烘烤，以免影响光程。 5.3原子吸收分光光度计及使用方法原子吸收分光光度计及使用方法531分析原理分析原理 原子吸收分光光度法是以测量气态的原子对振线的吸收为基础的分析方法。测量时，采用火焰或石墨原子化器使式样溶液中的待测元素原子化成气态的基态原子蒸气吸收空心阴级灯所发出的该元素的共振线，透过原子蒸汽的共振线经分光系统除去非吸收线后，在检测系统转换成吸光度信给出号，由显示器
15、 给出吸光值。根据吸光度与待测元素的浓度的正比关系（光吸收定律）进行定量分析。532仪器结构仪器结构 原子吸收分光光度计根据光学结构可分为单光束和双光束两种。无论何种结构，都包括光源、原子化系统、光学系统、检测和显示系统四部分。图5。3。1是简单的单束光火焰原子吸收分光度计的结构示意图。 (1) 光源 光源的作用是提供待测元素的共振线供原子蒸气吸收。共振线应是中心波长和待测元素吸收中心波长重合但宽度比吸收线窄得多的锐线。在原子吸收分光光度计种最常用的光源是空心灯。空心灯极灯采用脉冲供电维持发光，点亮后要预热2030分后发光强度才能稳定。空心灯阴极灯需要调节实验条件有灯电流的大小和灯的位置（使灯
16、所发出的光与光度计的光轴对准）。 (2) 原子化系统 原子化系统由原子化器和辅助设备所组成。它的作用使式样溶液中的待测元素转变成气态的基态原子蒸气。根据原子化方式的不同，原子化器可分为火焰原子化器、电热石墨炉原子化器和氢化原子化器。有的原子吸收分光光度计固定装有一种原子化器，而多数原子吸收分光光度计固定装有一种原子化器，而多数原子吸收计的原子化器是可卸式的，可以根据分析任务，将选用的原子化器装入光路。原子化系统的工作状态对于原子的灵敏度、精密度和干扰程序有非常大的影响，因此优化原子化系统实验条件十分重要。火焰原子化器由舞化器、雾室和燃烧头组成，再加上乙炔刚瓶、空压机、气体流量计等外部设备，需优
17、化的实验条件由燃气和助燃气的流量、燃烧器的高度和水平位置等；电热石墨炉原子化器由石墨关=管和石墨炉体组成，再加上加热电源、屏蔽气源、冷却水等外部设备，需要优化的条件有石墨炉的升温程序、屏蔽气流量等。 (3) 光学系统 原子吸收分光光计的光学系统由外光路聚光系统和分光系统两部分组成，其中外光路的作用是将光源发出的光会聚在原子蒸气浓度最高的位置，并将透过原子蒸气的光聚焦在分光器的狭缝上。分光系统的 功能是将共振线与其它波长的光分开，仅允许共振的透光电被投射到倍增管上。光学系统需要调整的实验室参数有测定波长、狭缝宽度。 (4) 检测和显示系统 检测和显示系统的功能是将吸收信号转换为吸光度值并在显示器
18、上显示出读数。实验中需要调节的实验参数有光电倍增管的负高压、显示方式（吸收度、吸光度积分、浓度直读）等。533使用方法使用方法 原子吸收分光光度计的型号较多，功能和自动化程序也有所不同，但其使用方法应参考该一起程序作一简单的介绍。 (1) 打开仪器总电源开关。装上所有的空心阴极灯，打开灯电流开关，调节灯电流至推荐的测定波长，并将光谱通带到推荐值。 (2) 将显示器工作状态至于能量，调节光电倍增管负高压至能量表指示半满读度，再仔细调节波长，至能量值最大；然后调节空心阴极灯的位置，至能量值再次达到最大。最后，仔细调节光倍增管负高压能量值处于70%90%之间。预热空心阴极灯2030分。检查雾化器排液
19、管是否已插入水封。打开燃烧废气的通风设备。 (3) 打开空压机，调节空气针形阀至推荐的空气流量值。 打开乙炔钢瓶阀们，使乙炔出口压力小于0。098MPA（1KG/CM）。调节乙炔针形阀至乙炔流量比推荐值略小，点火。点着火后，即将吸液毛细管插入蒸馏水（或空白液）喷雾，以免燃烧头过热，调节乙炔流量至推荐值。 将显示器工作状态至于“吸光度”，用蒸馏水喷雾，按“清零”纽，使吸光度值为零。 (5) 使雾化器吸入一浓度恰当的标准溶液，调节燃烧器的高度、前后、和角等，使标准溶液的吸光度达到最大（注意，每次燃烧位置变动后都要重要蒸馏水或空白液清零）。 (6) 待仪器状态稳定后，从低浓度到高浓度依次吸喷标准系列
20、溶液，记录对应的吸光度读数。然后，吸喷式样溶液，记录对应的吸光度值（注意，每次吸液毛细管从一个溶液转移到另一个溶液前，都应先插入蒸馏水或空白液使吸光度指示回到零）。 测定完毕，将工作状态至于能量，将光倍增管负高压和空心阴极灯电流调到零，继续用蒸馏水吸喷几分钟清洗雾化系统。然后先关闭乙炔针形阀，再关闭空气形阀，最后关闭乙炔钢瓶总阀和空压阀，切断总电源，关闭通风。54色谱仪及其使用方法色谱仪及其使用方法 541分析原理分析原理 色谱法是多组混合物的分离、分析方法。气相色谱法和液相色谱法分析中最常用的两种，与之对应的有气相色谱和液相色谱仪。尽管由于流动相和固定相的不同使两种色谱仪再结构和操作上有很大
21、的差别，但基本的分离和分析原理是相似的。 当流动相携带着混合物流过固定相时，由于各组分在流动相和固定相之间的分配系数的差异使得性质不同的各个组分随流动相移动的速度产生了差异，经历两相间的反复多次分配后，混合物中是各组分由流动相携带进入检测后，组分的物质信号被转换成点信号，并由记录仪记录为信号随时间变化的曲线色谱图。 在确定的实验条件下，组分色谱峰的保留值有一定的特征性，可以作为色谱定性分析的依据，而各组分在检测器上的响应信号（峰面积或峰高）与其质量（或浓度）成正比，可以作为色谱定性分析的依据，而各组分在检测器上的响应信号（封面积或峰高）与其质量（或浓度）成正比，可以作为色谱定量分析的依据。54
22、2仪器结构仪器结构 虽然气相色谱和高效液相色谱仪在结构和器件上有很大的差别，但是从组成上看，他们都是有流动驱体和控制系统、进样系统、分离系统（色谱柱）、检测和显示系统等几部分组成。气相色谱仪和高效液相色谱仪的工作流程分别见图5.4.1，他们的组成部件对比见表5.4.1.。 表5.4.1 气象色谱仪和高效液相色谱仪的组成部件对比 5.4.3 气象色谱仪的使用方法气象色谱仪的使用方法 气象色谱仪的简要操作步骤一般为：（1）先打开气源稳压（流）阀，通上载气。（2）接通电源，按要求设置好相应的实验数据（如柱温载气流量等），打开记录仪或色谱工作站，预热机器，至仪器基本平直。（3）用火焰离子化检测器时需先
23、通燃气（氢气）和助燃气（空气或氧气），然后按点火开关点燃氢焰并调节好燃气助燃气流量比。用热导监测器时不能使热导池电流超过最高允许值，以免烧断热导丝的钨丝。（4）用注射器手动进样，需等前一个试样中各组分都出峰后再进第二个试样。（5）根据试样和未知样中相应组分的保留时间进行定性分析，根据各峰的峰面积或峰高按选定的定量方法进行定量分析。如果用色谱工作站采集数据，则可按设定的格式直接打印出分析结果。 （6）完成实验后，按开机的逆顺序关机。 要注意的是，气相色谱仪必须做到“先通气，后通电”和“先断电，后断气”。 具体的操作过程及要求需视具体的仪器而定，可参照所选用仪器的说明书执行。544液相色谱仪的使用
24、方法液相色谱仪的使用方法 液相色谱仪的简要操作步骤一般为： （1）将配好并经脱气后的流动相装如储液瓶中，置于合适位置。若仪器配有在线脱气装置则直接将流动相装如储液瓶中即可。 （2）接通电源，按要求设置好相应的实验参数（如流动相流量检测波长等），打开记录仪或色谱工作站，预热机器，至基本平直。 （3）用注射器和进样阀配合进行分析，待前一个试样中各组分都出峰后再进行第二个试样。 （4）根据试样和未知样中相应组分的保留时间进行定性分析，根据各峰的峰面积或峰高按选定的定量方法进行定量分析。如果用色谱工作站采集数据，则可安设定的格式直接打印出分析结果。 （5）完成实验后，按开机的逆顺序关机。 要注意的是，
25、液相色谱仪更换流动装置时，需待整个输液管路系统都被流动相充满后才可转动切换阀让流动相进入色谱柱，否则会使气泡进入色谱柱而严重降低柱效。更换流动相后色谱柱应有一定的平衡时间。 具体的操作过程及要求需视具体的仪器而定，可参照所选用仪器的说明书执行。5 .4 .5 微量注射器及其使用方法微量注射器及其使用方法 色谱分析（尤其是气相色谱分析）中常用注射器手动进样。气体试样一般使用0.25ml1ml2.5ml等规格的医用长针头注射器。液体试样则使用1ul10ul等规格的微量注射器。 （1） 微量注射器结构 微量注射器是精密器件，容量精度高，误差小于5，气密性达0.2MPa.它有玻璃和不锈钢材料制成，其结
26、构见图5.4.2。其中一种是有死角的固定针尖式注射器，10-100ul容量的注射器采用这一结构。它的针尖有寄存容量，吸取容量时，容量会比标称值大1.5ul左右。另一种是无死角的注射器，它的针尖可从玻璃针管上旋下，其针尖内有一根直径为0.1-0.15mm的不锈钢丝，有顶盖直接通道针尖，取样时样品仅被吸入针尖部分，进样后全部从针尖推出，不会出现积存容量。0.5-5ul的微量注射器采用这一结构。 图5.4.2 微量注射器 （2） 用微量注射器进样的操作要点 用注射器取样前应先用少量试样洗涤几次，弃去废液，再将针头插入试样反复抽排几次，然后慢慢抽入试样，并稍多于需要量。如内有气泡，则将针头朝上，使气泡
27、上升排出，再将过量的试样排出，用无棉的纤维纸（如擦镜纸）吸取针头外所沾试样。注意：切勿使针头内的试样流失。 取气体试样也应先洗涤注射器。取样时应将注射器插入充有待测气体试样的容器中（容器内应有正压），由气体压力将注射器芯子慢慢顶出，直至所需体积，以保证取样准确。 去好样后应立即进样。进样时，注射器应与色谱仪进口样垂直，应一只手扶着针头，以防针头弯曲舍断（见图5.4.3）。使针头次穿硅橡胶垫圈再插到底，紧接着迅速注如试样，完成后马上拔出注射器，整套动作应进行的稳当连贯迅速。针尖在注样器中位置，插入速度，停留时间和拔出速度都会影响进样的重复性，操作中应予以重视。 图5.4.3 微量注射器的进样操作
28、 用注射器进气体样品时应防止注射器芯子位移。可用那注射器的右手食指卡住芯子与外管的结合处，以固定它们的相对位置，确保准确进样。 高效液相色谱用的微量注射器与气相色谱的有所不同，它的针头不是尖的而是平的。注射器的规格一般是20-100ul。由于高效液相色谱的柱压很高，不能用注射器将试液直接注入色谱柱头，而要通过进样阀（见图5.4.4）进样。先按以上介绍方法取样，然后在进样阀手柄处于取样位置时将针管插入进样口，待前一试样分离后将注射器内样品推入进样阀，并将手柄扳到进样位置，拔出注射器。由于手动进样阀有定量管，古一般可用注射器取2-3倍于定量管的试样，注入时有定量管控制进样量，这样保到证进样的精度。（3）微量注射器的使用注意事项 a. 它是易碎器械，使用时要多加小心，进样完毕水随手放回盒内，不要来回随便空抽，以免磨损，影响气密性，降低准确度。 b. 微量注射器在使用前后都必须用丙酮等洗净。当高沸点物质沾污注射器时一般可用下述溶液依次清洗：5氢氧化钠水溶液蒸馏水丙酮氯仿，最后抽干 c. 对10-100ul（有寄存容量）的注射器，如遇针尖堵塞，宜用直径为0.1mm的细钢丝耐心穿通。 d. 若不慎将0.5-5ul（无积存容量）的注射器的薪资拉出，应马上交指导老师处理。
