基础化学实验3.分析检测与表征(石志红)(第二版)

《基础化学实验3分析检测与表征》第2版是重量实验教学示范中心基础化学实验系列教材中的一个分册。将化学分析实验与现代仪器分析实验整合到一起，使学生对分析化学实验有较为全面的认识。在保持第一版基本格局的前提下，主要修订内容如下：重新审定了全部实验，修正了第一版中的不妥之处；仪器设备更新换代之后，相应的仪器操作步骤和实验内容均作了调整；大部分章节增加了新的实验项目；色谱和质谱联用技术在补充了新的实验项目的基础上单独设立了一章；增加了第13章即计算机软件在分析化学实验中的应用；增设了附录以便于读者查找相关数据。 《基础化学实验3分析检测与表征》第2版可作为高等学校化学、化工、应化、材化、高分子材料与工程、药学、生命科学、环境科学、环境工程、食品、农林、师范院校等相关专业学生化学分析和仪器分析实验课程的教材，也可作为高校教师及实验技术人员的参考书。

石志红，河北大学化学与环境学院，教授 2004年毕业于北京大学化学与分子工程学院分析化学专业，获理学博士学位。2009-2010年在美国Purdue University化学系做访问学者一年。自1990年参加工作以来，一直从事与分析化学有关的教学和科研工作。主讲的课程包括《?分析化学》、《分析化学实验》、《仪器分析》、《分析化学英文文献选读》。 主持和参研国家自然科学基金项目二项，参与省级科研项目两项。 目前主持教育部和省人社厅项目各一项。

第1章酸碱滴定法1 实验1-1强酸强碱相互滴定实验1 实验1-2食醋中醋酸含量的测定4 实验1-3工业纯碱总碱度的测定6 实验1-4混合碱的含量测定8 实验1-5硫酸铵肥料中含氮量的测定11 实验1-6食用植物油酸值的测定12 第2章络合滴定法14 实验2-1水的总硬度测定及水中钙、镁含量的分别测定14 实验2-2铋、铅混合液中铋、铅含量的连续测定17 实验2-3络合滴定法测定蛋壳中的Ca、Mg含量19 实验2-4明矾中铝含量的测定20 第3章氧化还原滴定法23 实验3-1高锰酸钾法测定过氧化氢含量23 实验3-2高锰酸钾法测定水的化学耗氧量(COD)25 实验3-3间接碘量法测定铜合金中铜的含量28 实验3-4直接碘量法测定维生素C的含量30 实验3-5间接碘量法测定葡萄糖的含量32 实验3-6 溴酸钾法测定苯酚含量34 实验3-7蒸馏后溴化容量法测定水中挥发性酚36 第4章沉淀滴定法39 实验4-1莫尔法测定生理盐水中NaCl含量39 实验4-2佛尔哈德法测定氯化物中氯含量（有机溶剂包覆法隔离氯化银沉淀）41 实验4-3佛尔哈德法测定调味品中氯化钠的含量(氯化银沉淀过滤法)42 实验4-4氯化物中氯含量的测定（法扬司法）44 第5章重量分析法47 实验5-1硫酸钡晶形沉淀重量法测定二水合氯化钡中钡含量47 实验5-2微波干燥恒重法测定BaCl2·2H2O中钡含量49 第6章紫外可见分光光度法52 实验6-1邻二氮菲分光光度法测定蔬菜中的铁含量52 实验6-2水杨酸溶液紫外吸收光谱的绘制及摩尔吸光系数的测算55 实验6-3高吸光度示差分析法测定硝酸铬的含量56 实验6-4硝酸钴和硝酸铬混合溶液的光度法测定58 实验6-5分光光度法测定水中的亚硝态氮60 实验6-6双硫腙分光光度法测定水中锌61 第7章分子荧光光谱法64 实验7-1奎宁的荧光特性和含量测定64 实验7-2荧光法测定维生素B266 实验7-3以8-羟基喹啉为络合剂荧光法测定铝67 实验7-4荧光光度法测定阿司匹林的含量68 实验7-5荧光法测定水果中总抗坏血酸含量70 第8章原子光谱分析法72 实验8-1火焰原子吸收光谱法测定水中钙镁含量72 实验8-2火焰原子吸收光谱法测定血清中铜含量74 实验8-3火焰原子吸收分光光度法测定水果中锌的含量76 实验8-4原子吸收光谱法测定饲料中的钴78 实验8-5原子吸收分光光度法测定食物中的铁、镁、锰79 实验8-6石墨炉原子吸收光谱法测定血中的镉82 实验8-7石墨炉原子吸收分光光度法测定食品、饮料中的锗84 实验8-8钢中铬、铜、锰、镍、钛的原子发射光谱定性分析86 实验8-9ICP光谱法测定水样中的镉88 第9章电化学分析法90 实验9-1电导池常数的测定及水纯度测定90 实验9-2pH电位滴定法测定混合碱92 实验9-3电位法测定饮用水中氟离子94 实验9-4离子计法测定水样中钾的含量96 实验9-5库仑滴定法测定工业废水中微量砷98 实验9-6极谱法测定水中的锌100 实验9-7示波极谱法测定血中铅含量101 实验9-8循环伏安法测定铁的电极反应过程103 第10章分离分析法108 实验10-1薄层色谱法分离偶氮苯和对硝基苯胺108 实验10-2薄层色谱法鉴别黄连药材110 实验10-3薄层色谱法测定谷物中赭曲霉毒素A112 实验10-4气相色谱填充柱的制备114 实验10-5气相色谱定性分析和色谱柱效的测定116 实验10-6白酒中甲醇含量的测定117 实验10-7毛细管气相色谱法测定甘油的含量118 实验10-8气相色谱法测定食品中甜蜜素120 实验10-9反相液相色谱法分离芳香烃121 实验10-10高效液相色谱法测定槐米中芦丁的含量122 实验10-11大黄中蒽醌苷元类化合物的测定124 实验10-12高效液相色谱法测定畜禽肉中己烯雌酚含量126 实验10-13植物油中游离棉酚的测定127 实验10-14饲料中二甲硝咪唑的测定129 实验10-15反相液相色谱法同时检测雷贝拉唑和多潘立酮131 实验10-16高效液相色谱法测定食品中苏丹红132 实验10-17高效液相色谱-荧光检测法测定蜂蜜中苯酚残留量135 实验10-18离子色谱法测定水中无机阴离子136 实验10-19毛细管区带电泳（CZE）测定饮料中咖啡因含量139 实验10-20饮用水中阴离子的毛细管电泳定量分析141 实验10-21毛细管电泳法测定制剂中的褪黑激素143 第11章色谱和质谱联用技术145 实验11-1气相色谱-质谱联用测定塑料制品中邻苯二甲酸二异丁酯145 实验11-2气相色谱-质谱法测定纺织品中多氯联苯147 实验11-3气相色谱-质谱法测定食品中丙烯酰胺的含量149 实验11-4高效液相色谱-离子阱质谱法测定牛奶中四环素类抗生素及其代谢产物152 实验11-5超高效液相色谱-串联质谱法测定环境水中的氨基甲酸酯类农药154 实验11-6液相色谱-串联质谱法测定动物源产品中喹诺酮类药物残留量157 实验11-7液相色谱-串联质谱法测定水产品中孔雀石绿和结晶紫残留量160 第12章其他结构鉴定和表征方法163 实验12-1苯甲酸红外光谱解析163 实验12-2薄膜法测定聚苯乙烯的红外吸收光谱165 实验12-3合成橡胶的红外和拉曼光谱测定166 实验12-4圆二色光谱法研究牛血清蛋白与维生素B12作用后的构象变化168 实验12-5核磁共振波谱法测定乙酰乙酸乙酯互变异构体169 实验12-6乙酰苯胺碳氢氮元素分析171 实验12-7SiO2自然氧化层超薄膜的X射线光电子能谱分析172 实验12-8X射线衍射光谱法进行多晶体物相分析174 第13章计算机软件在分析化学实验中的应用176 实验13-1Origin软件在分析化学实验中的应用176 实验13-2Microsoft Excel 软件在分析化学实验中的应用177 实验13-3PeakMaster软件计算毛细管电泳缓冲液pH和离子强度179 实验13-4DryLab软件在液相色谱分析实验中的应用182 附录187 附录一分析实验室规则187 附录二实验室安全规则188 附录三常用酸碱指示剂（18～25℃）189 附录四酸碱混合指示剂189 附录五金属离子指示剂189 附录六氧化还原指示剂190 附录七吸附指示剂190 附录八常用缓冲溶液的配制191 附录九常用浓酸、浓碱的密度和浓度191 附录十常用基准物质及其干燥条件与应用191 附录十一相对原子质量（Ar）表(IUPAC 1993年公布)192 附录十二常用化合物的相对分子质量表193 附录十三气相色谱常用固定液195 附录十四气相色谱中常用的载体（担体）195 附录十五液相色谱常用流动相的性质196 附录十六反相液相色谱常用固定相196

    实验10-16 高效液相色谱法测定食品中苏丹红 一、预习要点 1. 固相萃取样品预处理方法的原理和操作要点； 2. 梯度洗脱的特点。 二、实验目的 1. 了解梯度洗脱的特点和梯度洗脱条件的设定方法； 2. 学习固相萃取样品预处理方法； 3. 学习高效液相色谱测定食品中的苏丹红Ⅰ、苏丹红Ⅱ、苏丹红Ⅲ、苏丹红Ⅳ的原理和实验方法。 三、实验原理 苏丹红为人工合成的一类偶氮类工业染料，主要应用于溶剂、蜡染、增光等方面，由于其成本低廉，颜色鲜艳，不易褪色，不少不法商贩将苏丹红添加到鸡鸭饲料以及辣椒制品等食品中去，极大地危害了消费者的健康。研究表明，苏丹红的原型和代谢产物均有潜在致癌作用，已被禁止作为食品添加剂使用。目前已报道食品中苏丹红的检测方法有液相色谱法、液质联用法、气质联用法等。 本实验采用高效液相色谱法测定食品中苏丹红的含量。样品经溶剂提取、固相萃取净化后，用反相高效液相色谱-紫外可见光检测器进行检测，梯度洗脱，采用外标法定量。 四、仪器与试剂 1.仪器 高效液相色谱仪（配有紫外可见分光光度检测器）；分析天平：感量0.1 mg；旋转蒸发仪；均质机；离心机；0.45 μm有机滤膜；层析柱管：1 cm（内径）×5 cm(高)的注射器管。 2．试剂 乙腈、丙酮，均为色谱纯；甲酸、乙醚、正己烷、无水硫酸钠，均为分析纯。 层析用氧化铝（中性，100~200目）：105 ℃干燥2 h，于干燥器中冷至室温，每100 g中加入2 mL水，混匀后密封，放置12 h后使用。 5%丙酮的正己烷液：吸取50 mL丙酮，用正己烷定容至1 L；标准物质：苏丹红Ⅰ、苏丹红Ⅱ、苏丹红III、苏丹红IV，纯度≥95%；标准贮备液：分别称取苏丹红Ⅰ、苏丹红Ⅱ、苏丹红III及苏丹红IV各10.0 mg（按实际含量折算），用乙醚溶解后，用正己烷定容至250 mL。 五、实验步骤 1．氧化铝层析柱的制备：在层析柱管底部塞入一薄层脱脂棉，干法装入处理过的氧化铝至3 cm高，轻敲实后加一薄层脱脂棉，用10 mL正己烷预淋洗，洗净柱中杂质后，备用。 2．样品处理 （1）红辣椒粉等粉状样品 称取1~5 g红辣椒粉（准确至0.001 g）于锥形瓶中，加入10~30 mL正己烷，超声5 min，过滤，用10 mL正己烷洗涤残渣数次，至洗出液无色，合并正己烷液，用旋转蒸发仪浓缩至5 mL以下，慢慢加入氧化铝层析柱中，为保证层析效果，在柱中保持正己烷液面为2 mm左右时上样，在全程的层析过程中不应使柱干固涸，用正己烷少量多次淋洗浓缩瓶，一并注入层析柱。控制氧化铝表层吸附的色素带宽宜小于0.5 cm，待样液接近流出后，视样品中含油类杂质的多少，用10~30 mL正己烷洗柱，直至流出液无色，弃去全部正己烷淋洗液，用含5%丙酮的正己烷液60 mL洗脱，收集、浓缩后，用丙酮转移并定容至5 mL，经0.45 μm有机滤膜过滤后待测。 （2）辣椒酱、番茄沙司等含水量较大的样品 称取10~20 g（准确至0.01 g）样品于离心管中，加10~20 mL水将其分散成糊状，含增稠剂的样品多加水，加入30 mL正己烷：丙酮=3：1，匀浆5 min，3000 rmin-1离心10 min，吸出正己烷层，于下层再加入20 mL×2次正己烷，匀浆，离心，合并3次正己烷，加入无水硫酸钠5.0 g脱水，过滤后于旋转蒸发仪上蒸干并保持5 min，用5 mL正己烷溶解残渣后，按(1)中“慢慢加入氧化铝层析柱过滤后待测”操作。 （3）香肠等肉制品 称取粉碎样品10~20 g（准确至0.01 g）于锥形瓶中，加入60 mL正己烷充分匀浆5 min，滤出清液，再以20 mL×2次正己烷匀浆，过滤。合并3次滤液，加入5 g无水硫酸钠脱水，过滤后于旋转蒸发仪上蒸至5 mL以下，按步骤（1）中“慢慢加入氧化铝层析柱中…过滤后待测”操作。 3. 检测 （1）配制标准溶液 用移液管分别吸取苏丹红标准贮备液0.0 mL、0.1 mL、0.2 mL、0.4 mL、0.8 mL、1.6 mL，用正己烷定容至25 mL，此标准系列浓度为0.00 μgmL-1、0.16 μgmL-1、0.32 μgmL-1、0.64 μgmL-1、1.28 μgmL-1、2.56 μgmL-1。 （2）在教师的指导下开启液相色谱仪，设定操作条件。色谱柱：Zorbax SB-C18 (150×4.6 mm i.d., 3. 5 μm)；流动相：溶剂A，0.1%甲酸的水溶液：乙腈=85：15（体积比）;溶剂B， 0.1%甲酸的乙腈溶液：丙酮=80：20（体积比）；梯度洗脱条件见表10-1；流速：1 mLmin-1；柱温：30 ℃；检测波长：苏丹红Ⅰ478 nm；苏丹红Ⅱ、苏丹红III、苏丹红IV 520 nm，于苏丹红Ⅰ出峰后切换。进样量10 μL。 表10-1 梯度洗脱条件 时间/ min 流动相/% 曲线 A B 0 25 75 线形 10.0 25 75 线形 25.0 0 100 线形 32.0 0 100 线形 35.0 25 75 线形 40.0 25 75 线形 （3）待仪器稳定后，按标准溶液浓度递增的顺序，由稀到浓依次等体积进样10 μL（每个标样重复进样3次），准确记录各自的保留时间。 （4）同样取10 μL待测样品进行色谱分析。 （5）根据标准物的保留时间确定样品中的苏丹红组分峰。 （6）计算系列标准物和样品的峰面积。 （7）以标准物的峰面积对相应浓度做工作曲线。 （8）从工作曲线上求得样品中苏丹红的浓度。 六、数据处理 按如下公式（10-3）计算苏丹红含量 R = C V M （10-3） 式中 R—样品中苏丹红含量， mgkg-1； C—由标准曲线得出的样液中苏丹红的浓度， μgmL-1； V—样液定容体积， mL； M—样品质量， g。 七．注意事项 1. 不同厂家和不同批号氧化铝的活度有差异，须根据具体购置的氧化铝产品略作调整，活度的调整采用标准溶液过柱，将1 μgmL-1 的苏丹红的混合标准溶液1mL 加到柱中，用5%丙酮正己烷溶液60 mL接近洗脱为准，4种苏丹红在层析柱上的流出顺序为苏丹红Ⅱ、苏丹红Ⅳ、苏丹红Ⅰ、苏丹红III，可根据每种苏丹红的回收率作出判断。苏丹红Ⅱ、苏丹红Ⅳ的回收率较低，则表明氧化铝活性偏低；苏丹红III的回收率偏低，则表明氧化铝活性偏高。 2. 用于梯度洗脱的溶剂需脱气，以防止溶剂混合时产生气泡。 3. 每次梯度洗脱之后必须对色谱柱进行再生处理，使其恢复到初始的状态。需让10-30倍柱容积的初始流动相流经色谱柱，使固定相和初始流动相达到接近平衡。 八、思考题 1. 如何提高分析的准确度？等度洗脱和梯度洗脱有何区别？ 2. 梯度洗脱时应注意哪些问题？ 九、参考文献 [1] 中华人民共和国国家标准GBT 19681—2005.食品中苏丹红染料的检测方法.高效液相色谱法. [2] 孙姝琦,田毅敏,杜振霞.超高效液相色谱串联四极杆质谱联用分析番茄酱中苏丹红Ⅰ-Ⅳ含量.分析测试学报, 2007,(26 ) :225. [3] 严拯宇主编.分析化学实验与指导, 第一版, 中国医药科技出版社 2005：189. [4] 潘志明,李忠,王冰,周路明.食品中苏丹红检测研究进展.世界科技研究与发展, 2007,29(6 ):14. [5] 武汉大学化学与分子科学学院实验中心编. 第一版. 仪器分析实验.2005: 86-87.