第一分册基础知识与基本操作 - 扬州大学精品课程网

大 学 化 学 实 验 丛 书
第 一 分 册
基 础 知 识 与 基 本 操 作
前 言 ………………………………………………………………………………………01
第 一 章 绪 论 ………………………………………………………………………………03
1.1. 实 验 室 规 则
1.2. 化 学 试 剂 基 本 常 识
1.3. 实 验 室 安 全
1.3.1 实 验 室 安 全 操 作 守 则
1.3.2 化 学 试 剂 的 安 全 保 管
1.3.3 化 学 灼 烧 、 烫 伤 、 扎 伤 的 预 防
1.3.4 电 器 设 备 的 安 全 使 用
1.3.5 防 火 与 灭 火
1.4. 实 验 室 中 的 绿 色 化 学
1.5. 实 验 预 习 、 记 录 、 报 告
参 考 文 献
第 二 章
化 学 实 验 基 础 理 论 …………………………………………………………………09
第 一 节 误 差 理 论
1.1. 误 差
1.1.1 误 差 定 义
1.1.2 误 差 的 分 类
1.2. 准 确 度 与 误 差
1.2.1 误 差 的 表 示 方 法
1.2.2 准 确 度 与 误 差 的 关 系
1.3. 精 密 度 与 偏 差
1.3.1 偏 差 表 示 方 法
1.3.2 偏 差 与 精 密 度
1.3.3 准 确 度 与 精 密 度 的 关 系
1.4. 误 差 传 递
1.4.1 系 统 误 差 的 传 递

1.4.2 偶 然 误 差 传 递
1.5. 提 高 实 验 结 果 准 确 度 的 方 法
第 二 节 数 据 处 理
2.1. 有 效 数 字 及 计 算
2.1.1 有 效 数 字 位 数 的 确 定
2.1.2 有 效 数 字 修 约 规 则
2.1.3 有 效 数 字 运 算 规 则
2.2. 记 录 及 计 算 分 析 结 果 的 基 本 原 则
2.3. 可 疑 值 的 取 舍
2.3.1. 4 d 法
2.3.2. 格 鲁 布 斯 (Grubbs) 法
2.3.3. Q 检 验 法
2.4. 常 用 仪 器 估 计 精 度
2.5. 显 著 性 试 验
2.5.1 显 著 性 差 异
2.5.2 显 著 性 差 异 检 验 方 法
2.5.3 测 量 数 据 检 验 步 骤
2.6. 实 验 结 果 的 正 确 表 示
2.6.1 列 表 法
2.6.2 图 解 法
2.6.3 方 程 式 法
第 三 节
Excel 在 化 学 实 验 数 据 处 理 中 的 应 用
3.1 用 Excel 制 工 作 表
3.2 Excel 编 辑 表
3.3 Excel 中 的 公 式 和 函 数
3.4 Excel 的 图 表
3.5 实 验 数 据 处 理 应 用 实 例
第 四 节 Origin 在 化 学 实 验 数 据 处 理 中 的 应 用
4.1 Origin 主 要 功 能

4.2 Origin 的 安 装
4.3 数 据 输 入
4.4 图 形 生 成
4.5 坐 标 轴 的 标 注
4.6 线 条 及 实 验 点 图 标 的 修 改
4.7 数 据 的 拟 合
4.8 其 他 功 能
第 三 章
基 本 操 作 技 术 ………………………………………………………………………36
第 一 节
玻 璃 仪 器
5.1. 常 用 玻 璃 仪 器 简 介
5.2. 玻 璃 管 ( 棒 ) 的 加 工 技 术
5.3. 玻 璃 仪 器 的 洗 涤 和 干 燥
1.3.1 玻 璃 仪 器 的 洗 涤
1.3.2 常 用 洗 涤 液 的 配 制
1.3.3 玻 璃 仪 器 的 干 燥
第 二 节
加 热 技 术
2.1. 实 验 室 常 用 加 热 设 备
2.2. 加 热 技 术
2.2.1 石 棉 网
2.2.2 水 浴
2.2.3 油 浴
2.2.4 砂 浴
2.2.5 空 气 浴
2.2.6 微 波
2.2.7 电 热 套
第 三 节
第 四 节
制 冷 方 法
试 剂 的 取 用 与 处 理
5.1. 固 体 试 剂
4.1.1 固 体 试 剂 的 取 用
4.1.2 固 体 试 剂 的 称 量

5.2. 液 体 试 剂 的 取 用
4.2.1 滴 瓶
4.2.2 量 筒
4.2.3 移 液 管
4.2.4 吸 量 管
4.2.5 液 体 样 品 的 称 量 方 法
4.2.6 反 应 液 滴 加 技 术
5.3. 气 体 试 剂 使 用
4.3.1 气 体 的 发 生
4.3.2 气 体 的 净 化 与 干 燥
4.3.3 气 体 的 收 集
4.3.4 气 体 的 吸 收
4.3.5 钢 瓶 的 使 用
5.4. 溶 液 的 配 制
4.4.1 配 制 溶 液 注 意 事 项
4.4.2 精 确 浓 度 溶 液 的 配 制
第 五 节
分 离 与 提 纯 技 术
5.1. 干 燥
5.1.1 干 燥 剂 的 使 用
5.1.2 液 体 有 机 化 合 物 的 干 燥
5.1.3 固 体 有 机 化 合 物 的 干 燥
5.2. 固 液 分 离
5.2.1 倾 析 法
5.2.2 过 滤
(1) 常 压 过 滤
(2) 减 压 过 滤
(3) 热 过 滤
5.2.3 离 心 分 离
5.3. 提 取
5.3.1 提 取 原 理
5.3.2 固 体 的 提 取

5.3.3 液 体 的 提 取
5.3.4 超 临 界 萃 取
5.4. 蒸 馏
5.4.1 常 压 蒸 馏
5.4.2 减 压 蒸 馏
5.4.3 水 蒸 气 蒸 馏
5.4.4 分 子 蒸 馏
5.5. 简 单 分 馏
5.6. 层 析
5.6.1 层 析 法 的 分 类
5.6.2 薄 层 层 析 ( 薄 层 色 谱 )
5.6.3 柱 层 析
5.7. 离 子 交 换 层 析 法
5.7.1 离 子 交 换 层 析 基 本 原 理
5.7.2 离 子 交 换 层 析 操 作
5.7.3 离 子 交 换 层 析 的 应 用
5.8. 结 晶 与 重 结 晶
5.8.1 结 晶
5.8.2 重 结 晶
5.9. 升 华
第 六 节
滴 定 分 析 技 术
6.1 . 容 量 瓶 、 移 液 管
6.2 . 滴 定 管
6.3 . 滴 定 操 作
第 七 节
重 量 分 析 技 术
7.1. 基 本 原 理
7.2. 基 本 操 作 技 能
第 八 节
常 用 试 纸 的 使 用
8.1 试 纸 的 种 类
8.2 试 纸 的 使 用 方 祛

参 考 文 献
第 四 章
第 一 节
测 量 与 控 制 技 术 ………………………………………………………………124
温 度 的 测 量 与 控 制
1.1 温 标
1.2 水 银 - 玻 璃 温 度 计
1.3 贝 克 曼 温 度 计
1.4 热 电 偶 温 度 计
1.5 铂 电 阻 温 度 计
1.6 热 敏 电 阻 温 度 计
第 二 节
气 体 压 力 的 测 量
2.1. 福 廷 式 (Fortin) 式 气 压 计
2.2. U- 型 压 力 计
2.3. 弹 簧 压 力 计
第 三 节
真 空 技 术
3.1. 真 空 的 获 得
3.2. 真 空 的 测 量
3.3. 真 空 系 统 的 检 漏
参 考 文 献
第 五 章 常 见 仪 器 的 使 用 ……………………………………………………………………138
5.1 电 子 分 析 天 平
5.2 酸 度 计
5.3 DDS-11A 型 电 导 率 仪
5.4 UJ-25 型 的 电 位 差 计
5.5 库 仑 滴 定 仪 的 使 用
5.6 极 谱 仪 的 使 用
5.7 电 位 滴 定 仪 的 使 用
5.8 毛 细 管 电 泳 仪 的 使 用
5.9 介 电 常 数 测 试 仪
5.10 阿 贝 折 光 仪
5.11 旋 光 仪

5.12 紫 外 - 可 见 分 光 光 度 计
5.13 原 子 发 射 光 谱 的 使 用
5.14 电 感 耦 合 等 离 子 发 射 光 谱 仪 (ICP)
5.15 原 子 吸 收 光 谱
5.16 荧 光 光 度 计
5.17 高 效 液 相 色 谱 法
5.18 氧 弹 式 量 热 计
5.19 熔 点 测 定 仪
5.20 元 素 分 析 仪
5.21 古 埃 磁 天 平
附 录 ……………………………………………………………………………157

前
言
上 世 纪 末 、 本 世 纪 初 , 我 国 高 等 教 育 掀 起 了 新 一 轮 的 教 学 改 革 之 风 , 树 立 了
新 世 纪 的 实 验 教 学 理 念 , 以 人 为 本 , 即 以 学 生 为 主 体 , 教 师 为 主 导 , 融 知 识 传 授
、 能 力 培 养 、 素 质 教 育 全 面 协 调 发 展 , 努 力 培 养 学 生 的 创 新 能 力 。
众 所 周 知 , 化 学 是 一 门 以 实 验 为 基 础 的 学 科 , 许 多 化 学 理 论 和 规 律 是 根 据 大
量 实 验 资 料 进 行 分 析 、 概 括 、 综 合 和 总 结 而 形 成 的 , 同 时 实 验 又 为 理 论 的 完 善 和
发 展 提 供 了 依 据 。 化 学 实 验 作 为 化 学 教 学 中 的 独 立 课 程 , 作 用 不 仅 是 传 授 化 学 知
识 , 更 重 要 的 是 培 养 学 生 的 综 合 能 力 和 科 学 素 质 。 化 学 实 验 课 的 目 的 在 于 : 使 学
生 掌 握 物 质 变 化 的 感 性 知 识 , 掌 握 重 要 化 合 物 的 制 备 、 分 离 和 表 征 方 法 , 加 深 对
基 本 原 理 和 基 本 知 识 的 理 解 掌 握 , 培 养 用 实 验 方 法 获 取 新 知 识 的 能 力 ; 掌 握 化 学
实 验 的 技 能 , 培 养 独 立 工 作 能 力 和 独 立 思 考 能 力 , 培 养 细 致 观 察 和 记 录 实 验 现 象 、
正 确 处 理 实 验 数 据 以 及 准 确 表 达 实 验 结 果 、 培 养 分 析 实 验 结 果 的 能 力 和 一 定 的 组
织 实 验 、 科 学 研 究 和 创 新 的 能 力 ; 培 养 实 事 求 是 的 科 学 态 度 , 准 确 、 细 致 、 整 洁
等 良 好 的 科 学 习 惯 和 科 学 的 思 维 方 法 , 培 养 敬 业 、 一 丝 不 苟 和 团 队 协 作 的 工 作 精
神 和 勇 于 开 拓 的 创 新 意 识 。 为 此 教 育 部 化 学 教 学 指 导 委 员 会 先 后 出 台 了 化 学 教 学
的 基 本 内 容 , 并 对 化 学 实 验 教 学 提 出 了 具 体 要 求 , 规 定 化 学 类 专 业 实 验 课 课 时 量
与 有 实 验 的 理 论 课 课 时 量 之 比 为 1.2:1, 近 化 学 类 专 业 为 1:1。 江 苏 省 教 育 厅
也 要 求 各 教 学 实 验 中 心 应 逐 渐 加 大 综 合 性 与 设 计 性 实 验 的 比 例 , 加 强 对 学 生 动 手
能 力 的 培 养 。 扬 州 大 学 化 学 教 学 实 验 中 心 作 为 省 级 化 学 教 学 实 验 示 范 中 心 , 对 大
学 化 学 实 验 教 学 的 改 革 做 了 全 方 位 的 改 革 研 究 和 实 践 , 取 得 了 许 多 有 益 的 成 果 。
我 们 根 据 教 育 部 化 学 教 学 指 导 委 员 会 对 化 学 专 业 实 验 教 学 课 时 的 要 求 , 化 学 实 验
独 立 设 课 , 按 照 实 验 技 能 及 技 术 的 难 易 程 度 进 行 分 类 , 分 别 设 立 基 础 性 实 验 、 综
合 性 实 验 和 设 计 性 实 验 。 其 中 基 础 性 实 验 又 被 分 成 基 础 实 验 一 和 基 础 实 验 二 , 分
别 在 一 、 二 年 级 开 设 完 毕 , 主 要 训 练 学 生 大 学 本 科 阶 段 必 须 掌 握 的 基 本 实 验 技 能
技 巧 、 物 质 的 分 离 与 提 纯 、 常 用 仪 器 的 性 能 及 操 作 方 法 , 常 规 物 理 量 测 量 及 数 据
处 理 等 , 了 解 化 学 实 验 的 基 本 要 求 。 在 完 成 基 础 实 验 的 开 设 后 , 学 生 于 三 年 级 开
设 综 合 性 实 验 , 该 类 实 验 以 有 机 合 成 、 无 机 合 成 为 主 线 , 辅 之 以 各 种 分 析 测 量 手
段 , 一 方 面 学 生 可 学 到 新 的 合 成 技 术 , 同 时 又 可 以 利 用 在 一 、 二 年 级 掌 握 的 基 本

实 验 技 术 , 对 合 成 的 产 品 进 行 分 离 提 纯 、 分 析 检 测 , 并 研 究 相 关 性 质 等 , 综 合 性
实 验 一 方 面 可 帮 助 学 生 复 习 、 强 化 前 面 已 学 过 的 知 识 , 进 一 步 规 范 实 验 操 作 技 能
和 技 巧 ; 另 一 方 面 也 可 培 养 学 生 综 合 应 用 基 础 知 识 和 提 高 解 决 实 际 问 题 的 能 力 。
在 此 基 础 上 , 开 设 探 索 性 与 设 计 性 实 验 , 该 实 验 内 容 主 要 来 自 教 师 的 科 研 成 果 ,
部 分 选 自 最 新 出 版 的 优 秀 教 材 。 按 照 设 计 要 求 , 该 类 实 验 , 教 科 书 只 给 出 实 验 目
的 与 要 求 , 学 生 必 须 通 过 查 阅 参 考 文 献 , 撰 写 实 验 方 案 , 经 指 导 老 师 审 查 通 过 后
独 立 开 展 实 验 , 对 于 实 验 过 程 中 发 现 的 问 题 尽 可 能 自 行 解 决 。 该 类 实 验 完 全 摒 弃
了 在 以 往 实 验 教 学 中 常 用 的 保 姆 式 教 育 , 放 手 让 学 生 去 设 计 、 思 考 , 独 立 自 主 地
解 决 实 际 问 题 , 使 学 生 动 手 能 力 得 到 显 著 提 高 。 采 用 这 一 课 程 体 系 , 我 院 学 生 开
设 的 综 合 性 与 设 计 性 实 验 的 课 时 数 占 总 实 验 课 时 数 40% 以 上 。 教 师 和 学 生 普 遍
反 映 该 课 程 体 系 设 计 科 学 、 合 理 , 学 生 在 基 础 知 识 、 基 础 理 论 和 实 践 技 能 培 训 方
面 得 到 全 面 、 系 统 地 训 练 。 本 丛 书 以 我 们 近 年 来 大 学 化 学 实 验 讲 义 为 基 础 , 经 反
复 修 改 而 成 , 反 映 了 我 们 化 学 实 验 教 学 改 革 的 成 果 。
本 书 突 破 了 原 “ 四 大 化 学 ” 实 验 分 科 设 课 的 界 限 , 使 之 融 为 一 体 , 旨 在 充
分 发 挥 化 学 实 验 教 学 在 素 质 教 育 和 创 新 能 力 培 养 中 的 独 特 地 位 , 使 学 生 在 实 践 中
学 习 、 巩 固 、 深 化 和 提 高 化 学 的 基 本 知 识 、 基 本 理 论 , 掌 握 基 本 探 作 技 术 、 培 养
实 践 能 力 和 创 新 能 力 。
本 丛 书 由 四 个 分 册 组 成 : 实 验 基 础 知 识 与 基 本 操 作 ( 第 一 分 册 ), 基 础 实
验 一 ( 第 二 分 册 ), 基 础 实 验 二 ( 第 三 分 册 ) 和 综 合 化 学 实 验 ( 第 四 分 册 )。 本
书 是 第 一 分 册 , 主 要 介 绍 化 学 类 本 科 生 必 须 掌 握 的 基 本 实 验 技 术 以 及 大 学 化 学 实
验 中 常 用 仪 器 的 原 理 、 结 构 和 使 用 方 法 。
本 书 可 作 为 综 合 性 大 学 和 高 等 师 范 院 校 化 学 类 本 科 生 和 研 究 生 的 实 验 必 备
的 工 具 书 。
受 编 者 水 平 和 时 间 所 限 , 本 书 错 误 之 处 在 所 难 免 , 望 读 者 不 吝 指 正 。

第 六 章 绪
论
1.6. 实 验 室 规 则
实 验 规 则 是 人 们 从 长 期 实 验 室 工 作 中 归 纳 总 结 出 来 的 , 它 是 防 止 意 外 事 故 保 证 正 常 实
验 的 良 好 环 境 、 工 作 秩 序 和 做 好 实 验 的 重 要 前 提 。
5.1. 实 验 前 认 真 预 习 , 明 确 实 验 目 的 要 求 , 了 解 实 验 内 容 、 方 法 和 基 本 原 理 。 对 于 设
计 性 实 验 , 实 验 者 课 前 必 须 查 阅 资 料 , 根 据 实 验 要 求 设 计 详 细 的 实 验 方 案 , 并 经 指 导 教 师
批 阅 同 意 后 方 可 进 行 实 验 。 实 验 前 必 须 认 真 预 习 , 写 出 预 习 报 告 . 并 提 前 10 分 钟 进 入 实
验 室 , 熟 悉 实 验 室 环 境 、 布 置 和 各 种 设 施 的 位 置 , 做 好 实 验 准 备 , 在 指 定 位 置 进 行 实 验 。
5.2. 进 入 实 验 室 必 须 穿 着 实 验 服 , 实 验 时 遵 守 纪 律 , 保 持 肃 静 , 思 想 集 中 , 认 真 操 作 。
5.3. 实 验 过 程 要 仔 细 观 察 各 种 现 象 并 详 细 记 录 , 认 真 思 考 问 题 。
5.4. 实 验 中 注 意 保 持 实 验 台 的 清 洁 和 整 齐 , 每 次 实 验 完 毕 应 立 即 将 仪 器 洗 干 净 放 入 柜
中 , 实 验 药 品 按 序 排 列 , 做 好 实 验 室 清 洁 卫 生 工 作 。
5.5. 废 物 、 废 液 、 滤 纸 条 、 破 玻 璃 等 分 别 放 入 废 液 缸 和 废 物 桶 内 . 严 禁 放 入 水 槽 , 以
防 水 槽 腐 蚀 和 淤 塞 。
5.6. 爱 护 国 家 则 物 , 不 得 滥 用 、 浪 费 , 注 意 节 省 水 、 电 和 药 品 。
5.7. 爱 护 实 验 室 内 的 设 备 , 公 用 仪 器 实 验 后 , 洗 、 擦 干 净 并 放 回 原 处 。
5.8. 实 验 不 得 无 故 缺 席 , 实 验 不 符 要 求 的 需 要 重 做 。
5.9. 实 验 过 程 中 如 有 仪 器 破 损 , 应 填 好 仪 器 破 损 单 , 经 指 导 教 师 签 注 意 见 后 向 仪 器 保
管 室 换 取 。
5.10. 实 验 结 束 时 , 必 须 提 交 实 验 原 始 数 据 , 实 验 课 后 应
根 据 原 始 记 录 . 联 系 理 论 知 识 , 认 真 地 分 析 问 题 , 处 理 有 关 数 据 , 做 好 实 验 报 告 并 及 时 提
交 实 验 报 告 。
1.7. 化 学 试 剂 基 本 常 识
化 学 试 剂 通 常 指 一 类 具 有 一 定 纯 度 标 准 , 用 于 教 学 、 科 学 研 究 、 分 析 测 试 , 并 可 作 为
某 些 新 兴 工 业 所 需 的 纯 净 的 功 能 材 料 和 原 料 的 精 细 化 学 品 。 化 学 试 剂 种 类 繁 多 , 且 根 据 用 途
不 同 标 准 各 异 。 化 学 试 剂 的 分 类 目 前 尚 无 统 一 的 方 法 。 我 国 编 制 的 化 学 试 剂 经 营 目 录 , 是 按
试 剂 用 途 和 化 学 组 成 将 化 学 试 剂 分 为 以 下 十 大 类 :
表 1-1. 化 学 试 剂 的 分 类
序 号 名 称 说 明

1. 无 机 分 析 试 剂
用 于 化 学 分 析 的 无 机 化 学 品 , 如 金 属 、 非 金 属 单 质 , 氧 化 物 、
酸 、 碱 盐 等
2. 有 机 分 析 试 剂 用 于 化 学 分 析 的 有 机 化 学 品 , 如 烃 、 醛 、 酮 、 醚 及 其 衍 生 物
3. 特 效 试 剂
4. 基 准 试 剂
5. 标 准 物 质
在 无 机 分 析 中 测 定 、 分 离 、 富 集 元 素 是 所 专 用 的 一 些 有 机 试
剂 , 如 沉 淀 剂 、 显 色 剂 、 鳌 合 剂 等
主 要 用 于 标 定 标 准 溶 液 的 浓 度 , 这 类 试 剂 纯 度 高 、 稳 定 性 好 ,
化 学 组 成 恒 定
用 于 化 学 分 析 、 仪 器 分 析 是 用 作 对 比 的 化 学 标 准 品 , 或 用 于
校 准 仪 器 的 化 学 品
用 于 滴 定 分 析 中 指 示 滴 定 终 点 , 或 用 于 检 验 气 体 或 溶 液 中 某
6. 指 示 剂 和 试 纸
些 物 质 存 在 的 试 剂 , 试 纸 是 用 指 示 剂 或 指 示 剂 溶 液 处 理 过 的
滤 纸 条
7. 仪 器 分 析 试 剂 用 于 仪 器 分 析 的 试 剂
8. 生 化 试 剂 用 于 生 命 科 学 研 究 的 试 剂
9. 高 纯 物 质
10. 液 晶
用 作 某 些 特 殊 需 要 的 工 业 材 料 和 一 些 痕 量 分 析 用 试 剂 , 其 纯
度 一 般 在 4 个 “9”(99.99%) 以 上
液 晶 是 液 态 晶 体 的 总 称 , 它 既 有 流 动 性 、 表 面 张 力 等 液 体 的
特 征 , 有 具 有 广 西 各 向 异 性 、 双 折 射 等 固 体 晶 体 的 特 征 。
化 学 试 剂 规 格 又 称 试 剂 级 别 , 反 映 试 剂 的 质 量 。 试 剂 规 格 一 般 按 试 剂 的 纯 度 、 杂 质 含 量
来 划 分 。 为 了 保 证 和 控 制 试 剂 产 品 的 质 量 , 国 家 或 有 关 部 门 制 订 和 颁 布 “ 试 剂 标 准 ”、 对 试
剂 的 规 格 标 准 和 检 验 的 方 法 标 准 作 出 规 定 。 我 国 的 试 剂 规 格 基 本 上 按 纯 度 划 分 为 高 纯 、 光 谱
纯 、 基 准 、 分 光 纯 、 优 级 纯 、 分 析 纯 和 化 学 纯 等 7 种 。 试 剂 的 纯 度 对 实 验 结 果 准 确 度 的 影 响
很 大 , 不 同 的 实 验 对 试 剂 纯 度 的 要 求 也 不 相 同 , 因 此 , 必 须 了 解 试 剂 的 分 类 标 准 。 化 学 试 剂
按 杂 质 含 量 的 多 少 , 分 为 若 干 等 级 。 下 表 是 我 国 化 学 试 剂 等 级 标 志 与 某 些 国 家 的 化 学 试 剂 等
级 标 志 的 对 照 表 :
表 1-2. 化 学 试 剂 等 级 标 志 与 某 些 国 家 的 化 学 试 剂 等 级 标 志 的 对 照 表
我 国 化 学
级 别 一 级 品 二 级 品 三 级 品 四 级 品 五 级 品
试 剂 等 级
标 志
中 文 标 志
保 证 试 剂 分 析 试 剂 化 学 纯 化 学 用
优 级 纯 分 析 纯 纯 实 验 试 剂
生 物 试 剂

符 号 G.R A.R C.P L.R B.R,C.R
标 签 颜 色 绿 红 蓝 棕 色 等 黄 色 等
德 、 英 、 美 等 国 通 用 等 级
和 符 号
G.R A.R C.P
选 用 试 剂 的 主 要 依 据 是 该 试 剂 所 含 杂 质 对 实 验 结 果 有 无 影 响 , 若 试 剂 纯 度 不 符 合 要 求 应
对 试 剂 进 行 纯 化 处 理 。 应 该 根 据 节 约 的 原 则 , 按 实 验 的 要 求 , 分 别 选 用 不 同 规 格 的 试 剂 。 同
一 化 学 试 剂 由 于 规 格 不 同 价 格 可 能 差 别 很 大 , 不 要 认 为 试 剂 越 纯 越 好 , 超 越 具 体 实 验 条 件 去
选 用 高 纯 试 剂 . 会 造 成 浪 费 。
1.8. 实 验 室 安 全
1.3.1 实 验 室 安 全 操 作 守 则
(1) 试 剂 药 品 瓶 , 要 有 标 签 。 剧 毒 药 品 须 与 一 般 药 品 分 开 , 并 设 专 柜 并 加 锁 , 同 时 必 须
制 订 保 管 、 使 用 制 度 , 专 人 管 理 , 严 格 遵 守 。
(2) 严 禁 试 剂 入 口 , 用 移 液 管 吸 取 样 品 时 应 用 橡 皮 球 操 作 , 如 须 以 鼻 鉴 别 试 剂 时 , 应 将
试 剂 瓶 远 离 鼻 子 , 以 手 轻 轻 煽 动 稍 闻 其 味 , 严 禁 以 鼻 子 接 近 瓶 口 。
(3) 实 验 室 内 禁 止 吸 烟 、 进 食 , 严 禁 食 具 和 仪 器 互 相 代 用 。 离 开 实 验 室 时 要 仔 细 洗 手 、
洗 脸 和 漱 口 . 脱 去 工 作 服 。
(4) 对 于 某 些 有 毒 的 气 体 , 必 须 在 通 风 橱 内 进 行 操 作 处 理 . 头 部 应 该 在 通 风 橱 外 面 , 否
则 可 能 引 起 危 害 健 康 的 人 身 事 故 。
(5) 中 毒 时 必 须 及 时 急 救 . 如 果 是 由 于 吸 入 毒 性 气 体 、 蒸 气 , 那 么 应 立 即 把 中 毒 者 移 到
新 鲜 空 气 中 , 如 果 中 毒 是 由 于 吞 入 毒 物 , 那 么 最 有 效 的 办 法 是 借 呕 吐 以 排 除 胃 中 的 毒 物 , 并
必 须 立 即 送 医 疗 部 门 处 理 , 救 护 得 愈 早 , 恢 复 健 康 也 愈 快 。
(6) 挥 发 性 有 机 药 品 应 存 放 在 通 风 良 好 的 处 所 、 冰 箱 或 铁 柜 内 。 易 燃 药 品 如 汽 油 、 乙 醚 、
二 硫 化 碳 、 苯 、 酒 精 及 其 他 低 沸 点 物 质 不 可 放 在 煤 气 灯 、 电 炉 或 其 他 火 源 的 附 近 。
(7) 开 启 易 挥 发 的 试 剂 瓶 时 , 不 可 使 瓶 口 对 着 自 己 或 他 人 的 脸 部 。 在 室 温 高 的 情 况 下 打
开 密 封 的 装 有 易 挥 发 试 剂 的 瓶 子 时 . 最 好 先 把 试 剂 瓶 在 冷 水 里 浸 一 段 时 间 。
(8) 实 验 过 程 中 对 于 易 挥 发 及 易 燃 性 有 机 溶 剂 的 加 热 应 在 水 浴 锅 或 严 密 的 电 热 板 上 慢
慢 地 进 行 , 严 禁 用 火 焰 或 电 炉 直 接 加 热 。
(9) 身 上 或 手 上 沾 有 易 燃 物 时 , 应 立 即 清 洗 干 净 , 不 得 靠 近 灯 火 , 以 防 着 火 。 高 温 物 体

如 灼 热 的 坩 埚 、 磁 舟 等 , 要 放 在 不 能 起 火 的 安 全 地 方 。
(10) 严 禁 氧 化 剂 与 可 燃 物 一 起 研 磨 。
1.3.2 化 学 试 剂 的 安 全 保 管
化 学 试 剂 中 保 管 时 也 要 注 意 安 全 , 要 防 火 、 防 水 、 防 挥 发 、 防 曝 光 和 防 变 质 , 根 据 试
剂 的 毒 性 、 易 燃 性 、 腐 蚀 性 和 潮 解 性 等 各 不 相 同 的 特 点 , 在 保 存 化 学 试 剂 时 应 采 用 不 同 的 保
管 方 法 :
(1) 一 般 单 质 和 无 机 盐 类 的 固 体 , 应 放 在 试 剂 柜 内 , 无 机 试 剂 要 与 有 机 试 剂 分 开 存 放 。
危 险 性 试 剂 应 严 格 管 理 , 必 须 分 类 隔 开 放 置 , 不 能 混 放 在 一 起 。
(2) 易 燃 液 体 实 验 中 常 用 的 苯 、 乙 醇 、 乙 醚 和 丙 酮 等 有 机 溶 剂 、 极 易 挥 发 成 气 体 , 遇
明 火 即 燃 烧 , 应 单 独 存 放 , 要 注 意 阴 凉 通 风 , 并 注 意 远 离 火 源 。
(3) 易 燃 固 体 无 机 物 中 如 硫 磺 、 红 磷 、 镁 粉 和 铝 粉 等 , 着 火 点 都 很 低 , 也 应 注 意 单 独
存 放 。 存 放 处 应 通 风 、 干 燥 。 白 磷 在 空 气 中 可 自 燃 , 应 保 存 在 水 里 , 并 放 于 避 光 阴 凉 处 。
(4) 遇 水 燃 烧 的 物 品 金 属 锂 、 钠 、 钾 、 电 石 和 锌 粉 等 , 可 与 水 剧 烈 反 应 放 出 可 燃 性 气
体 。 锂 要 用 石 蜡 密 封 , 钠 和 钾 应 保 存 在 煤 油 中 , 电 石 和 锌 粉 等 应 放 在 干 燥 处 。
(5) 强 氧 化 剂 氯 酸 钾 、 硝 酸 盐 、 过 氧 化 物 、 高 锰 酸 盐 和 重 铬 酸 盐 等 都 具 有 强 氧 化 性 ,
当 受 热 、 撞 击 或 混 入 还 原 性 物 质 时 , 就 可 能 引 起 爆 炸 。 保 存 这 类 物 质 , 应 严 防 与 还 原 性 物 质
混 放 。
(6) 见 光 分 解 的 试 剂 : 如 硝 酸 银 、 高 锰 酸 钾 等 应 存 于 棕 色 瓶 中 , 并 放 在 阴 暗 避 光 处 ; 与 空
气 接 触 易 氧 化 的 试 剂 : 如 氯 化 亚 锡 、 硫 酸 亚 铁 等 , 应 密 封 保 存 。
(7) 容 易 侵 蚀 破 璃 的 试 剂 如 氢 氟 酸 、 含 氟 盐 、 氢 氧 化 钠 等 应 保 存 在 塑 料 瓶 内 。
(8) 剧 毒 试 剂 如 氰 化 钾 、 三 氧 化 二 砷 ( 砒 霜 ) 妥 善 保 管 , 取 用 时 应 严 格 做 好 记 录 , 以 免 发
生 事 故 。
1.3.3 化 学 灼 烧 、 烫 伤 、 扎 伤 的 预 防
(1) 取 用 腐 蚀 类 刺 激 性 药 品 , 如 强 酸 、 强 碱 、 浓 氨 水 、 三 氯 化 磷 、 氯 化 氧 磷 、 浓 过 氧 化
氢 、 氢 氟 酸 、 冰 醋 酸 等 , 尽 可 能 戴 上 橡 皮 手 套 和 防 护 限 镜 等 。 腐 蚀 性 物 品 不 得 在 烘 箱 内 烘
烤 。
(2) 稀 释 硫 酸 时 必 须 在 烧 杯 等 耐 热 容 器 内 进 行 , 而 且 必 须 在 不 断 搅 拌 下 , 仔 细 缓 慢 地 将
浓 硫 酸 加 入 水 中 , 而 绝 对 不 能 将 水 加 注 到 硫 酸 中 去 。 在 溶 解 氢 氧 化 钠 、 氢 氧 化 钾 等 发 热 物
时 , 也 必 须 在 耐 热 容 器 内 进 行 。 如 需 将 浓 酸 或 浓 碱 中 和 , 则 必 须 先 行 稀 释 。
(3) 取 下 正 在 沸 腾 的 水 或 溶 液 时 , 须 先 用 烧 杯 夹 子 摇 动 后 才 能 取 下 使 用 , 以 防 使 用 时 突

然 沸 腾 溅 出 伤 人 。
(4) 切 割 玻 璃 管 ( 棒 ) 及 塞 子 钻 孔 , 往 往 造 成 伤 害 。 往 玻 璃 管 上 套 橡 皮 管 时 , 必 须 正 确 选 择
它 的 直 径 , 不 要 使 用 薄 壁 的 玻 璃 管 , 且 须 将 管 端 烧 圆 滑 后 才 插 入 。 最 好 用 水 或 甘 油 浸 湿 像
皮 管 的 内 部 , 并 用 布 裹 手 , 以 防 玻 璃 管 破 碎 时 扎 伤 手 部 。 把 玻 璃 管 插 入 塞 内 时 , 必 须 握 住
塞 子 的 侧 面 , 不 要 把 它 撑 在 手 掌 上 。
(5) 装 配 或 拆 卸 仪 器 时 , 要 防 备 玻 璃 管 和 其 他 部 分 的 损 坏 , 以 避 免 受 到 严 重 的 伤 害 。
(6) 实 验 室 应 置 备 足 够 数 量 的 安 全 用 具 . 如 沙 箱 、 灭 火 器 、 冲 洗 龙 头 、 洗 眼 器 、 护 目 镜 、
屏 障 、 防 护 衣 和 防 毒 面 具 , 每 个 工 作 人 员 都 应 知 道 其 放 置 位 置 和 安 全 使 用 方 法 。
(7) 熟 悉 实 验 室 水 阀 和 电 闸 的 位 置 , 以 便 必 要 时 随 时 关 闭 。
(8) 实 验 室 工 作 结 束 后 , 应 当 进 行 安 全 检 查 , 离 开 时 要 关 闭 一 切 电 源 、 热 源 、 水 源 和 门
窗 。
1.3.4 电 器 设 备 的 安 全 使 用
a. 电 流 的 种 类
电 流 分 直 流 电 和 交 流 电 两 种 。 直 流 电 的 方 向 是 始 终 不 变 的 , 总 是 从 电 源 的 正 极 流 到 负
极 , 电 压 维 持 在 一 个 固 定 的 数 值 ; 交 流 电 的 电 流 和 电 压 是 有 规 律 地 从 一 个 方 向 变 换 到 另 一 个
方 向 , 其 数 值 也 可 以 从 正 的 最 大 值 变 到 负 的 最 大 值 。 交 流 电 又 分 为 单 相 交 流 电 和 三 相 交 流 电 。
单 相 电 只 有 一 根 相 线 和 一 根 零 线 , 相 电 压 为 220 V; 三 相 电 有 三 根 相 线 , 线 电 压 为 380 V。
在 一 般 的 实 验 室 内 , 直 流 电 源 有 干 电 池 、 蓄 电 池 和 整 流 器 ; 交 流 电 则 通 过 配 电 装 置 将 室 外 的
交 流 电 输 入 室 内 。
室 内 配 电 装 置 通 常 由 自 动 开 关 、 保 险 丝 、 单 相 和 三 相 电 插 座 以 及 其 它 设 备 所 组 成 。 单
相 电 分 两 孔 和 三 孔 插 座 。 两 孔 插 座 ( 相 、 零 线 ) 分 别 与 两 根 电 源 线 连 接 , 没 有 防 护 性 接 地 。
三 孔 插 座 ( 相 、 零 、 地 线 ) 因 采 用 防 护 性 接 地 , 用 电 比 较 安 全 。 三 孔 插 座 上 有 一 个 孔 特 别 大
而 深 , 是 接 到 地 线 上 的 , 另 外 两 个 孔 较 小 而 浅 。 分 别 接 到 两 根 电 源 线 路 上 。 三 脚 插 头 上 有 一
只 脚 特 别 大 而 长 , 通 过 三 芯 电 线 中 的 一 根 电 线 , 接 到 电 器 的 金 属 外 壳 , 另 外 两 只 脚 由 导 线 接
通 到 电 器 内 部 的 用 电 线 路 。 当 使 用 电 器 、 将 三 脚 插 头 推 进 三 孔 插 座 时 , 插 头 的 一 只 大 脚 先 碰
到 插 座 的 一 个 大 孔 , 于 是 电 器 的 金 属 外 壳 先 行 接 地 , 然 后 电 流 再 接 通 电 器 内 部 的 用 电 线 路 ,
这 样 使 用 起 来 , 就 可 以 很 安 全 。 有 些 仪 器 要 求 相 、 零 线 不 能 混 用 , 否 则 会 烧 毁 仪 器 。 对 于 三
相 电 , 通 常 采 用 四 孔 插 座 和 插 头 。 它 与 三 孔 插 座 、 插 头 的 功 用 相 似 。 四 孔 插 座 上 有 一 个 孔 特
别 大 而 深 , 是 接 到 地 线 的 , 另 外 三 个 孔 较 小 而 浅 , 分 别 接 到 三 根 电 源 线 路 上 。 四 脚 插 头 上 有
一 只 脚 特 别 大 而 长 , 通 过 四 芯 电 线 中 的 一 根 电 线 , 接 到 电 气 设 备 的 金 属 外 壳 , 另 外 三 只 脚 经

过 三 根 电 线 与 电 气 设 备 内 部 电 路 接 通 。 当 使 用 电 气 设 备 时 , 它 的 金 属 外 壳 可 先 行 接 地 , 然 后
再 接 通 电 流 , 这 样 就 能 达 到 安 全 用 电 的 目 的 。 使 用 三 相 电 设 备 , 如 真 空 泵 时 , 如 发 现 逆 转 ,
应 将 插 头 的 任 两 根 相 线 换 接
实 验 者 初 进 实 验 室 应 首 先 了 解 室 内 配 电 装 置 的 结 构 , 了 解 室 内 用 电 的 最 大 负 荷 。 如 用
电 超 过 规 定 负 荷 , 则 自 动 开 关 会 自 动 断 电 , 这 时 必 须 检 查 和 排 除 故 障 后 才 能 重 新 合 闸 。
b. 安 全 用 电
通 常 实 验 室 供 交 流 电 电 压 为 220 V。 人 体 通 过 50 周 的 交 流 电 l mA 就 有 麻 电 的 感 觉 ,10
mA 以 上 使 肌 肉 强 烈 收 缩 ,25 mA 以 上 则 呼 吸 困 难 , 甚 至 窒 息 ,100 mA 以 上 则 使 心 脏 发 生
纤 维 性 颤 动 , 以 至 无 法 抢 救 。 对 于 直 流 电 , 在 通 过 同 样 电 流 时 , 对 人 体 也 有 相 似 的 危 害 。 为
防 止 触 电 必 须 注 意 :
1 操 作 电 器 时 , 手 必 须 干 燥 。 因 为 手 潮 湿 时 , 电 阻 显 著 减 小 , 容 易 引 起 触 电 。
不 得 直 接 接 触 绝 缘 不 好 的 通 电 设 备 。
2
一 切 电 源 裸 露 部 分 都 应 有 绝 缘 装 置 ( 电 开 关 应 有 绝 缘 匣 , 电 线 接 头 裹 以 胶
布 、 胶 管 ), 所 有 电 器 设 备 的 金 属 外 壳 应 接 上 地 线 。
3 已 损 坏 的 接 头 或 绝 缘 不 良 的 电 线 应 及 时 更 换 。
4 修 理 或 安 装 电 器 设 备 时 , 必 须 先 切 断 电 源 。
5 不 能 用 测 电 笔 去 试 高 压 电 ( 250 V 以 上 )。
6
如 果 遇 到 有 人 触 电 , 应 首 先 切 断 电 源 , 然 后 进 行 抢 救 。 因 此 , 应 当 了 解 实
验 室 电 源 总 闸 所 在 的 位 置 。
c. 负 荷 和 短 路
仪 器 分 析 实 验 室 内 用 电 的 总 负 荷 不 能 超 过 供 电 的 总 功 率 , 否 则 就 会 使 保 险 丝 融 断 , 甚
至
发 生 严 重 事 故 。 一 般 实 验 台 上 电 源 的 最 大 允 许 电 流 为 15 A。 使 用 功 率 很 大 的 仪 器 , 应
事 先 计 算 电 流 量 。 应 严 格 按 规 定 接 保 险 丝 , 否 则 长 期 使 用 超 过 规 定 负 荷 的 电 流 时 , 容 易 引 起
火 灾 或 其 它 事 故 。
接 保 险 丝 时 , 应 先 拉 开 电 闸 , 不 得 在 带 电 时 进 行 操 作 。 应 避 免 导 线 间 的 摩 擦 以 防
止 短 路 。 尽 可 能 不 使 电 线 、 电 器 受 到 水 淋 或 浸 在 导 电 的 液 体 中 。
氢 气 、 煤 气 等 易 燃 易 爆 气 体 , 如 有 电 火 花 , 则 可 能 引 起 火 灾 或 爆 炸 。 电 火 花 经 常 在 电
器 接 触 点 ( 如 插 座 、 插 头 ) 接 触 不 良 、 继 电 器 工 作 及 开 关 电 闸 时 发 生 , 因 此 应 注 意 室 内 通 风 ,
电 线 接 头 要 接 触 良 好 , 包 扎 牢 固 以 消 除 电 火 花 。 万 一 着 火 , 则 应 首 先 拉 开 电 闸 , 切 断 电 路 ,
再 用 一 般 方 法 灭 火 。 如 无 法 拉 开 电 闸 , 例 用 砂 土 或 CO 2 灭 火 器 灭 火 , 决 不 能 用 有 导 电 性 的

水 或 泡 沫 灭 火 器 来 灭 电 火 。
必 须 定 期 检 查 实 验 室 的 电 器 设 备 的 使 用 情 况 , 应 定 期 更 换 导 线 。 过 旧 的 导 线 不 可 使 用 。
工 作 结 束 后 , 应 拉 开 室 内 总 电 闸 。
1.3.5 防 火 与 灭 火
(9) 实 验 室 常 备 适 用 于 各 种 情 况 的 灭 火 材 料 包 括 消 火 砂 、 石 棉 布 、 毯 子 、 各 类 灭 火 器 。
消 火 砂 要 经 常 保 持 干 净 , 且 不 可 有 水 浸 入 。
(10) 实 验 过 程 中 起 火 时 , 应 先 立 即 用 湿 抹 布 或 石 棉 布 熄 灭 灯 火 并 拔 去 电 炉 插 头 , 关 闭 煤
气 阀 、 总 电 门 。 特 别 是 易 燃 液 体 和 固 体 ( 有 机 物 ) 着 火 时 , 不 能 用 水 去 浇 。 因 此 除 了 小 范 围 可
用 湿 抹 布 覆 盖 外 , 要 立 即 用 消 火 砂 、 灭 火 器 来 扑 灭 。 活 泼 金 属 ( 如 金 属 镁 ) 着 火 , 不 能 用
水 、CO 2 灭 火 器 灭 火 。
(11) 电 线 着 火 时 须 关 闭 总 电 门 , 立 即 切 断 电 流 , 再 用 1211 灭 火 器 熄 灭 已 燃 烧 的 电 线 并
及 时 通 知 值 班 电 气 装 配 工 人 。
(12) 衣 服 着 火 时 应 立 即 以 毯 子 之 类 蒙 盖 在 着 火 者 身 上 以 熄 灭 燃 烧 着 的 衣 服 , 不 可 跑 动 ,
否 则 加 会 使 火 焰 加 大 。
(13) 实 验 室 备 用 的 灭 火 器 须 按 时 检 查 并 调 换 药 液 。 临 使 用 前 须 检 查 喷 嘴 是 否 畅 通 , 如 果
有 阻 塞 应 用 疏 通 后 再 使 用 , 以 免 造 成 爆 炸 事 故 。
1.9. 实 验 室 中 的 绿 色 化 学
绿 色 化 学 又 称 环 境 无 害 化 学 、 环 境 友 好 化 学 、 清 洁 化 学 。 绿 色 化 学 是 美 国 环 保 局 于 1991
年 提 出 的 一 个 新 术 语 , 并 定 义 为 在 化 学 品 设 计 制 造 和 使 用 时 所 采 用 的 一 系 列 新 原 理 以 便 减 少
或 消 除 有 毒 物 质 的 使 用 或 产 生 , 以 此 为 基 础 发 展 起 来 的 技 术 称 为 环 境 友 好 技 术 和 洁 净 技 术 ,
它 包 括 化 学 过 程 的 所 有 方 面 和 各 种 反 应 类 型 , 尽 可 能 实 现 零 排 放 。 绿 色 化 学 的 理 想 在 于 不 再
使 用 有 毒 、 有 害 的 物 质 , 不 再 产 生 废 物 , 不 再 处 理 废 物 。1998 年 Anastas 和 Warner 在 《 绿
色 化 学 理 论 和 实 践 》 一 书 中 提 出 了 绿 色 化 学 的 12 条 原 则 :
a. 防 止 废 物 的 生 成 比 其 生 成 后 再 处 理 更 好 。
b. 设 计 合 成 方 法 应 使 生 产 过 程 中 所 采 用 的 原 料 最 大 量 地 进 入 产 品 之 中 。
c. 设 计 合 成 方 法 时 , 无 论 原 料 、 中 间 产 品 还 是 最 终 产 品 , 均 应 对 人 体 健 康 和 环 境 无 毒 、
无 害 ( 包 括 毒 性 极 小 ) 。
d. 化 工 产 品 设 计 时 , 必 须 使 其 具 有 高 效 的 功 能 , 同 时 也 要 减 少 其 毒 性 。
e. 应 尽 可 能 避 免 使 用 溶 剂 、 分 离 试 剂 等 助 剂 , 如 不 可 避 免 , 也 要 选 用 无 毒 无 害 的 助 剂 。
f. 合 成 方 法 必 须 考 虑 过 程 中 能 耗 对 成 本 与 环 境 的 影 响 , 应 设 法 降 低 能 耗 , 最 好 采 用 在 常

温 常 压 下 的 合 成 方 法 。
g. 在 技 术 可 行 和 经 济 合 理 的 前 提 下 , 采 用 可 再 生 资 源 代 替 消 耗 性 资 源 。
h. 在 可 能 的 条 件 下 , 尽 量 不 用 不 必 要 的 衍 生 物 , 如 限 制 性 基 团 、 保 护 / 去 保 护 作 用 、 临
时 调 变 物 理 / 化 学 工 艺 。
i. 合 成 方 法 中 采 用 高 选 择 性 的 催 化 剂 比 使 用 化 学 计 量 助 剂 更 优 越 。
j. 化 工 产 品 要 设 计 成 在 其 使 用 功 能 终 结 后 , 它 不 会 永 存 于 环 境 中 , 要 能 分 解 成 可 降 解 的
无 害 产 物 。
k. 进 一 步 发 展 分 析 方 法 , 对 危 险 物 质 在 生 成 前 实 行 在 线 监 测 和 控 制 。
l. 要 选 择 化 学 生 产 过 程 的 物 质 使 化 学 意 外 事 故 ( 包 括 渗 透 、 爆 炸 、 火 灾 等 ) 的 危 险 性 降
低 到 最 小 程 度 。
从 以 上 的 12 条 原 则 可 以 看 出 绿 色 化 学 涉 及 化 学 反 应 的 全 过 程 , 它 不 仅 要 求 从 末 端 控 制
污 染 , 而 且 要 求 一 体 化 预 防 污 染 。 它 第 一 次 着 眼 于 防 止 污 染 物 的 形 成 , 致 力 于 最 终 使 污 染
物 处 理 成 为 不 必 要 , 从 而 从 源 头 上 控 制 了 污 染 。 当 然 这 12 条 原 则 也 同 样 适 用 于 化 学 实 验 室 。
根 据 以 上 原 则 , 结 合 化 学 实 验 室 的 具 体 特 点 , 必 须 在 建 设 绿 色 化 学 实 验 室 方 面 做 了 以
下 努 力 :
第 一 要 精 选 实 验 内 容 , 严 格 控 制 反 应 条 件 。 在 选 择 实 验 内 容 时 , 既 要 照 顾 到 知 识 的 广
度 和 深 度 , 尽 量 选 择 低 毒 或 无 毒 的 原 料 , 或 产 物 低 毒 、 易 处 理 , 用 量 上 在 能 够 保 证 教 学 效 果
的 前 提 下 降 低 投 料 量 , 做 微 量 或 半 微 量 实 验 ; 又 要 从 整 体 上 考 虑 相 互 间 的 联 系 , 互 为 所 用 ,
减 少 污 染 。 在 实 验 前 , 教 师 应 先 做 预 实 验 , 对 实 验 条 件 心 中 有 数 , 尽 量 控 制 有 害 副 反 应 的 发
生 。
第 二 所 有 实 验 产 物 、 废 弃 试 剂 和 物 品 必 须 分 类 回 收 , 并 在 可 能 的 条 件 下 进 行 预 处 理 降 低
毒 性 或 减 小 体 积 和 重 量 , 便 于 暂 存 。 如 : 含 铬 废 液 是 分 析 实 验 室 的 主 要 废 弃 物 , 直 接 收 集 液
体 , 不 仅 占 用 空 间 大 而 且 容 易 跑 冒 滴 漏 , 不 如 用 碱 石 灰 处 理 生 成 固 体 沉 淀 , 体 积 很 小 , 易 于
管 理 , 同 时 降 低 了 处 理 费 用 。 要 严 格 控 制 倾 倒 物 , 降 低 环 境 影 响 。 严 禁 自 行 填 埋 、 倾 倒 ,
实 验 废 液 应 交 专 业 公 司 集 中 处 理 。
1.10. 实 验 预 习 、 记 录 、 报 告
为 了 能 达 到 预 期 的 目 标 , 学 生 在 实 验 过 程 中 必 须 积 极 开 动 脑 筋 , 善 于 钻 研 问 题 , 勤 于
动 手 , 仔 细 观 察 , 认 真 记 录 实 验 现 象 和 数 据 并 对 实 验 结 果 进 行 分 析 和 归 纳 , 得 出 正 确 的 结 论 。
这 就 要 求 学 生 进 行 每 个 实 验 时 做 到 :
( 一 ) 实 验 前 认 真 预 习 。 实 验 从 根 本 上 说 就 是 人 们 需 要 知 道 某 件 事 、 某 个 方 面 、 某 个 理

论 的 什 么 问 题 时 , 从 自 然 现 象 或 模 拟 自 然 现 象 中 找 出 答 案 的 一 种 手 段 。 因 而 要 求 在 实 验 前 就
必 须 有 明 确 的 目 的 。 例 如 通 过 实 验 应 当 观 察 什 么 现 象 ; 测 量 什 么 数 据 , 最 后 获 得 什 么 样 的 结
果 。 为 了 达 到 预 期 的 目 标 , 应 当 制 定 什 么 样 的 实 验 计 划 , 并 选 择 何 种 实 验 仪 器 , 已 有 的 仪 器
设 备 是 否 适 用 , 尚 缺 哪 些 仪 器 设 备 以 及 试 剂 的 纯 度 要 求 等 都 必 须 在 自 己 头 脑 中 有 明 确 、 清 晰
的 认 识 。 为 正 确 使 用 仪 器 , 预 习 时 应 认 真 阅 读 仪 器 使 用 说 明 书 , 充 分 了 解 仪 器 的 性 能 及 操 作
步 骤 。 要 做 到 这 些 , 学 生 必 须 认 真 阅 读 实 验 教 材 及 有 关 的 参 考 资 料 , 并 认 真 做 好 预 习 笔 记 ,
只 有 预 习 充 分 的 学 生 , 实 验 时 才 能 有 条 不 紊 , 积 极 主 动 地 完 成 各 项 实 验 任 务 , 并 在 实 验 中 不
断 发 现 问 题 和 解 决 问 题 。
( 二 ) 实 验 时 必 须 认 真 操 作 , 细 心 观 察 , 正 确 记 录 。 学 生 进 入 实 验 室 后 , 首 先 对 照 “ 仪
器 使 用 卡 ” 检 查 实 验 仪 器 是 否 完 好 齐 全 , 然 后 按 照 教 材 要 求 认 真 进 行 各 项 实 验 操 作 。 人 类 对
于 自 然 界 的 认 识 尚 是 微 不 足 道 的 。 任 何 时 侯 , 任 何 情 况 下 都 不 能 抱 有 成 见 , 而 应 努 力 发 现 事
物 的 本 来 面 貌 。 事 实 上 , 任 何 一 个 伟 大 的 发 现 都 是 与 细 心 观 察 分 不 开 的 , 试 图 在 实 验 结 果 中
加 人 人 为 的 因 素 则 是 科 学 的 大 忌 。 要 善 于 发 现 实 验 中 的 异 常 现 象 , 仔 细 分 析 其 原 因 , 去 伪 存
真 , 以 揭 示 事 物 的 本 质 。 实 验 记 录 应 当 是 一 份 永 久 性 资 料 , 为 便 于 模 拟 和 重 复 实 验 , 必 须 认
真 记 录 实 验 条 件 。 如 实 验 用 的 仪 器 型 号 、 药 品 纯 度 、 实 验 时 的 温 度 、 大 气 压 , 甚 至 天 气 等 ;
通 常 的 要 求 是 在 10 年 以 后 , 其 它 人 阅 读 了 你 的 实 验 记 录 , 仍 能 理 解 。 为 此 要 求 :
(1) 不 得 用 铅 笔 记 录 。 如 要 修 改 记 录 , 可 用 一 条 线 划 去 要 修 改 的 记 录 、 而 不 要 将 其 涂
掉 或 擦 掉 。 这 样 做 的 目 的 是 为 便 于 知 道 修 改 前 记 录 的 内 容 , 了 解 修 改 的 原 因 。
(2) 将 各 记 录 项 目 分 项 列 表 并 标 注 项 目 名 称 。
(3) 必 须 准 备 一 个 记 录 本 , 将 所 有 实 验 现 象 、 数 据 记 录 在 记 录 本 上 , 而 不 要 记 在 纸 片 或
滤 纸 等 碎 片 上 , 以 免 造 成 记 录 的 散 失 , 使 实 验 前 功 尽 弃 。
( 三 ) 认 真 书 写 实 验 报 告 。 实 验 报 告 通 常 包 括 :
(1) 目 的 。 要 求 用 简 洁 的 语 言 概 括 实 验 的 目 的 和 要 求 。
(2) 原 理 。 扼 要 概 述 实 验 所 依 据 的 基 础 理 论 ( 包 括 理 论 的 阐 述 和 公 式 )。
(3) 主 要 仪 器 和 药 品 。 介 绍 实 验 用 到 的 仪 器 型 号 、 精 度 等 。 实 验 结 果 除 了 与 研 究 者 的
工 作 经 验 等 有 关 外 , 很 大 程 度 上 还 取 决 于 仪 器 的 测 量 精 度 ( 有 关 仪 器 的 测 量 精 度 对 实 验 结 果
的 影 响 参 见 第 I 部 分 : 误 差 传 递 )。 实 验 中 所 用 药 品 应 标 明 纯 度 ( 即 试 剂 等 级 )。 不 同 等 级 的 试
剂 其 杂 质 含 量 是 不 同 的 。 而 杂 质 含 量 的 高 低 有 时 会 直 接 影 响 实 验 结 果 , 甚 至 会 使 其 面 目 全 非 。
(4) 实 验 操 作 。 说 明 仪 器 装 置 的 构 造 框 图 、 连 接 方 法 , 仪 器 的 具 体 操 作 步 骤 及 操 作 注
意 事 项 , 尤 其 对 实 验 成 败 的 关 键 应 详 细 描 述 。

(5) 数 据 处 理 。 将 有 关 实 验 数 据 代 入 相 应 的 理 论 公 式 中 , 计 算 各 物 理 量 , 化 学 参 量 。
并 与 文 献 中 相 应 值 比 较 , 以 检 验 实 验 结 课 的 准 确 程 度 。 如 果 是 多 组 平 行 的 数 据 , 可 举 一 例 说
明 其 计 算 过 程 , 其 余 的 则 以 表 格 形 式 直 接 列 出 计 算 结 果 。 需 要 作 图 的 实 验 , 还 应 根 据 要 求 用
相 关 数 据 作 图 , 再 对 图 形 作 进 一 步 的 处 理 , 从 而 获 得 实 验 结 果 。 图 形 表 格 应 分 别 按 顺 序 编 号 、
标 明 名 称 和 测 量 条 件 。
为 了 评 估 实 验 结 果 的 优 劣 , 还 应 对 实 验 结 果 进 行 误 差 分 析 , 探 讨 其 可 靠 程 度 。。
(6) 结 果 讨 论 : 主 要 是 指 学 生 进 行 实 验 后 的 心 得 体 会 , 分 析 实 验 可 能 的 误 差 来 源 和 解 决
措 施 , 实 验 成 败 的 关 键 , 以 及 对 实 验 改 进 的 建 议 等 。 这 是 实 验 报 告 的 二 个 重 要 部 分 , 它 反 映
了 学 生 是 否 在 实 验 时 自 始 至 终 地 积 极 思 考 、 认 真 观 察 、 及 时 解 决 所 发 现 问 题 的 能 力 。 因 此 ,
这 部 分 是 学 生 实 验 能 力 的 综 合 体 现 , 必 须 认 真 对 待 。
(7) 参 考 文 献 : 列 举 与 实 验 密 功 相 关 , 且 已 查 阅 的 有 关 参 考 文 献 , 注 意 没 有 阅 读 过 的 文
献 一 般 不 要 列 入 。
总 之 , 实 验 报 告 必 须 做 到 言 简 意 骇 、 条 理 清 晰 , 既 要 有 一 定 的 格 式 , 又 不 落 俗 套 , 书 写
时 应 避 免 照 搬 教 材 , 尽 可 能 使 用 自 已 的 语 言 。 一 般 的 实 验 操 作 只 需 简 要 说 明 而 将 重 点 放 在 关
键 性 步 骤 上 。
有 关 实 验 的 思 考 题 , 目 的 在 于 帮 助 理 解 实 验 原 理 和 操 作 , 引 导 实 验 者 做 好 总 结 , 通 过
个 别 实 验 认 识 一 类 物 质 或 一 类 反 应 , 领 悟 处 理 同 类 问 题 的 方 法 。 书 写 实 验 报 告 时 , 应 根 据 自
自 己 的 实 验 情 况 , 将 对 实 验 数 据 、 现 象 的 分 析 、 归 纳 与 回 答 思 考 题 结 合 起 来 。 对 某 个 实 验 的
小 结 往 往 也 是 对 某 个 思 考 题 的 问 答 , 这 样 做 , 比 孤 立 回 答 思 考 题 收 益 大 。 实 验 报 告 的 格 式 ,
应 根 据 不 同 类 型 实 验 的 特 点 , 自 行 设 计 出 最 佳 格 式 。
参 考 文 献
1. 杭 州 大 学 化 学 系 分 析 化 学 教 研 室 :《 分 析 化 学 手 册 ( 第 一 分 册 ) 基 础 知 识 与 安 全 知 识 》
第 二 版 化 学 工 业 出 版 社 北 京 1997
2. 北 京 师 范 大 学 化 学 系 :《 化 学 实 验 规 范 》 北 京 师 范 大 学 出 版 社 1987
3. 王 秋 长 , 赵 鸿 喜 , 张 守 民 . 李 一 峻 编 :《 基 础 化 学 实 验 》 北 京 科 学 出 版 社 2003

第 二 章 化 学 实 验 基 础 理 论
第 一 节 误 差 理 论
1.1 误 差
1.1.1. 误 差 定 义
测 量 值 与 被 测 量 真 实 值 之 间 的 偏 离 程 度 叫 误 差 。 由 于 被 测 量 的 真 实 值 往 往 不 易 得 到 , 因
此 常 用 测 量 结 果 的 平 均 值 来 代 替 真 实 值 , 并 把 测 量 值 与 测 量 结 果 的 平 均 值 之 间 的 偏 离 程 度 叫
做 偏 差 。
1.1.2. 误 差 的 分 类
1. 系 统 误 差 ( 可 定 误 差 、 可 测 误 差 )
系 统 误 差 是 由 由 某 种 固 定 的 原 因 所 造 成 的 , 使 得 测 定 结 果 系 统 偏 高 或 偏 低 。 当 重 复 进 行
测 量 时 , 它 会 重 复 出 现 。 从 理 论 上 讲 , 系 统 误 差 是 可 测 定 的 , 所 以 又 叫 可 测 误 差 。 系 统 误 差
重 要 的 特 性 是 具 有 单 向 性 。
系 统 误 差 产 生 的 原 因 是 多 方 面 的 , 根 据 其 产 生 的 原 因 不 同 又 可 分 成 以 下 几 种 误 差 :
(1) 方 法 误 差 ━━ 由 分 析 方 法 本 身 所 造 成 的 。 例 如 , 沉 淀 的 溶 解 、 共 沉 淀 现 象 、 灼 烧 时
沉 淀 的 分 解 和 挥 发 ; 滴 定 分 析 中 , 反 应 进 行 不 完 全 、 干 扰 离 子 的 影 响 、 化 学 计 量 点 与 终 点 不
一 致 等 , 系 统 地 导 致 测 定 结 果 偏 高 或 偏 低 。
(2) 仪 器 和 试 剂 误 差 ━━ 来 源 仪 器 不 够 精 确 , 试 剂 不 纯 。 例 如 , 砝 码 质 量 、 容 量 器 皿 刻
度 不 准 ; 试 剂 和 蒸 馏 水 中 含 有 被 测 物 质 或 干 扰 物 质 , 使 分 析 结 果 系 统 结 果 偏 高 或 偏 低 。
(3) 操 作 误 差 ━━ 由 分 析 者 的 操 作 与 正 确 操 作 之 间 差 别 引 起 的 使 分 析 结 果 系 统 结 果 偏 高
或 偏 低 。 例 如 , 称 量 时 未 注 意 试 样 的 吸 湿 , 灼 烧 时 温 度 过 高 等 。
(4) 主 观 误 差 ━━ 由 分 析 者 本 身 主 观 因 素 引 起 的 使 分 析 结 果 系 统 结 果 偏 高 或 偏 低 。 例 如 ,
读 数 偏 高 或 偏 低 、 主 观 上 使 第 一 次 测 量 与 第 二 次 相 符 等 。
2. 偶 然 误 差
偶 然 误 差 又 称 随 机 误 差 , 它 是 由 一 些 难 以 控 制 的 偶 然 因 素 造 成 的 误 差 。 例 如 ,
环 境 温 度 、 湿 度 和 气 压 的 微 小 波 动 、 仪 器 的 微 小 波 动 , 分 析 人 员 对 各 份 试 样 处 理 时 的 微 小 差
别 等 , 这 些 不 可 避 免 的 偶 然 原 因 。 都 将 使 分 析 结 果 在 一 定 范 围 内 波 动 , 引 起 偶 然 误 差 。 偶 然
误 差 的 特 性 : 经 n 次 测 定 , 数 据 的 分 布 符 合 一 般 的 统 计 规 律 。 即 大 小 相 等 的 正 、 负 误 差 出 现
的 几 率 相 等 , 小 误 差 出 现 的 机 会 多 , 大 误 差 出 现 的 机 会 少 , 特 别 大 的 正 负 误 差 出 现 的 几 率 非
常 小 。
除 上 述 两 种 误 差 外 , 还 有 一 类 “ 过 失 误 差 ”, 这 实 际 上 不 属 误 差 , 应 该 是 差 错 。 只 要 加
强 责 任 感 , 对 工 作 认 真 细 致 , 是 完 全 可 以 避 免 的 。
1.2 准 确 度 与 误 差
1.2.1. 误 差 的 表 示 方 法
误 差 可 用 绝 对 误 差 和 相 对 误 差 表 示 ( 这 里 的 误 差 包 括 系 统 和 偶 然 误 差 )
1) 绝 对 误 差
绝 对 误 差 是 指 测 量 值 与 真 实 值 之 间 的 差 值 , 用 符 号 E 表 示 , 如 真 实 值 用 x T 表 示 , 测 量
值 用 x 表 示 , 则 误 差 E 为 :
E=|x-x T | (2-1)
E 值 越 小 , 则 表 示 测 量 结 果 越 接 近 于 真 实 值 , 测 量 的 准 确 度 就 越 高 。 准 确 度 说 明 数 据
的 集 中 程 度 。
2) 相 对 误 差
相 对 误 差 是 指 测 量 误 差 在 真 实 结 果 中 所 占 百 分 率 , 定 义 为

E
相 对 误 差 = × 100%
x
T
(2-2)
相 对 误 差 能 反 映 误 差 在 真 实 结 果 中 所 占 的 比 例 , 这 对 于 比 较 在 各 种 情 况 下 测 定 结 果 的 准
确 度 更 为 方 便 。
1.2.2. 准 确 度 与 误 差 的 关 系
准 确 度 与 误 差 的 关 系 是 误 差 越 小 , 准 确 度 越 高 。 准 确 度 表 示 分 析 结 果 与 真 实 值 之 间 接 近
的 程 度 ; 误 差 表 示 分 析 结 果 与 真 实 值 之 间 偏 离 的 程 度 。
1.3 精 密 度 与 偏 差
偏 差 表 示 测 定 结 果 (x) 与 平 均 结 果 ( x ) 之 间 的 差 值 。 偏 差 用 符 号 d 表 示 :
d
= x − x
(2-3)
1.3.1. 偏 差 表 示 方 法
偏 差 可 用 平 均 偏 差 、 相 对 平 均 偏 差 及 标 准 偏 差 、 相 对 标 准 偏 差 表 示 。
(1) 平 均 偏 差
设 一 组 测 量 数 据 为 x 1 x 2…… x n, 其 算 术 平 均 值 x 为 :
n
1
x = ∑ xi
=
1 2
i
+
n
i=
1
( x + x + .... + x + ... x ) n
n
(2-4)
则 平 均 偏 差 d 可 用 下 式 表 示
n
n
1
1
d = ∑ xi
− x = ∑ di
(2-5)
n
n
i=
1
i=
1
(2) 相 对 平 均 偏 差
单 次 测 量 结 果 的 相 对 平 均 偏 差 为
d
相 对 平 均 偏 差 = × 100
x
(3) 标 准 偏 差 和 相 对 标 准 偏 差
用 统 计 方 法 处 理 数 据 时 , 广 泛 采 用 标 准 偏 差 来 衡 量 数 据 的 分 散 程 度 。 当 测 量 次 数
不 是 无 限 多 次 时 , 标 准 偏 差 s 的 数 学 表 达 式 为
n 为 测 量 次 数 。 当 n 较 大 时 ,n-1≈n
n
∑
2
d i
i= 1
s =
(2-6)
n −1
n
1 2
s = ∑ d i
(2-7)
n
i=
1

s
相 对 标 准 偏 差 = ×100%
x
单 次 测 量 结 果 的 相 对 标 准 偏 差 又 称 为 变 异 系 数 。
(4) 偏 差 与 标 准 偏 差
标 准 偏 差 是 对 单 次 测 量 偏 差 加 以 平 方 , 它 能 使 大 偏 差 更 能 显 著 地 反 映 出 来 , 所 以 标 准 偏
差 较 偏 更 好 地 说 明 数 据 的 分 散 程 度 。
1.3.2. 偏 差 与 精 密 度
在 实 际 工 作 中 , 对 于 待 分 析 试 样 , 一 般 要 进 行 多 次 平 行 分 析 ,。 在 这 种 情 况 下 , 常 用 偏
差 来 衡 量 所 得 分 析 结 果 的 精 密 度 。 精 密 度 可 说 明 数 据 的 分 散 程 度 。
1.3.3.. 准 确 度 与 精 密 度 的 关 系
精 密 度 是 保 证 准 确 度 的 先 决 条 件 , 准 确 度 高 一 定 需 要 精 密 度 高 , 精 密 度 低 说 明 所 测 数 据
不 可 靠 , 也 就 谈 不 上 准 确 度 了 。 但 精 密 度 高 不 一 定 准 确 度 就 高 , 只 有 在 消 除 了 系 统 误 差 的 情
况 下 , 精 密 度 好 才 能 说 明 准 确 度 高 。
1.4 误 差 传 递
分 析 结 果 通 常 是 经 过 一 系 列 测 量 步 骤 之 后 获 得 的 , 其 中 每 一 步 骤 的 测 量 误 差 都 会 反 映 到
分 析 结 果 中 去 。 它 们 是 怎 样 影 响 分 析 结 果 的 准 确 度 呢 ? 这 就 是 误 差 传 递 所 要 讨 论 的 问 题 》
1.4.1. 系 统 误 差 的 传 递
1) 加 减 法
若 分 析 结 果 R 是 A、B、C 三 个 测 量 数 值 相 加 减 的 结 果 , 例 如 :
R=A+mB-C
测 量 值 A、B、C 的 绝 对 误 差 为 dA、dB、dC, 设 R 的 绝 对 误 差 为 dR, 则
∂R
∂R
∂R
d R = d A + m d B + dC
= d A + md
B − dC
∂A
∂B
∂C
通 常 以 E 表 示 相 应 的 测 量 误 差 , 得 到
E R =E A +mE B -E C
加 减 法 中 绝 对 误 差 是 各 步 骤 绝 对 误 差 的 代 数 和 。
2) 乘 除 法
若 分 析 结 果 R 是 A、B、C 三 个 测 量 数 值 相 乘 除 的 结 果 , 例 如 :
AB
R = m
C
测 量 A、B、C 的 绝 对 误 差 为 dA、dB、dC, 引 起 R 的 绝 对 误 差 为 dR, 则
ln R = ln A + ln B − ln C + ln m
d R ∂ ln R ∂ ln R ∂ ln R d A d B dC
= d A + d B − dC
= + −
R ∂A
∂B
∂C
A B C
ER
EA
EB
EC
即 = + −
R A B C
乘 除 法 中 分 析 结 果 的 相 对 误 差 等 于 各 步 相 对 误 差 的 代 数 和 。
d R n
= d A
R A
3) 指 数 运 算 R=A n
4) 对 数 运 算 R=lnA
d R =
d A
A

1.4.2. 偶 然 误 差 传 递
对 于 任 一 测 量 结 果 :
R=f(A,B,….. )
A,B 等 为 独 立 变 量 。 测 定 A,B…… 等 数 值 时 的 标 准 偏 差 , 会 反 映 到 R 的 标 准 偏 差 中 。
1) 加 减 法
若 分 析 结 果 R 是 A、B、C 三 个 测 量 数 值 相 加 减 的 结 果 , 例 如 :
R=A+mB-C
测 量 A、B、C 的 标 准 偏 差 为 s A 、s B 、s C , 则
2
2
2
2 ⎛ ∂R
⎞ 2 2⎛
∂R
⎞ 2 ⎛ ∂R
⎞ 2 2 2 2
s
R
= ⎜ ⎟ s
A
+ m ⎜ ⎟ sB
+ ⎜ ⎟ sC
= s
A
+ m sB
+
⎝ ∂A
⎠
⎝ ∂B
⎠
⎝ ∂C
⎠
s
2
C
加 减 法 中 标 准 偏 差 的 平 方 是 各 测 量 步 骤 标 准 偏 差 的 平 方 的 总 和 。
2) 乘 除 法
若 分 析 结 果 R 是 A、B、C 三 个 测 量 数 值 相 加 减 的 结 果 , 例 如 :
AB
R = m
C
测 量 A、B、C 的 标 准 偏 差 为 s A 、s B 、s C , 则
s
2
R
s
R
2
R
2
⎛ ∂R
⎞
= ⎜ ⎟
⎝ ∂A
⎠
s
=
A
2
A
2
2
s
2
A
s
+
B
2
B
2
⎛ ∂R
⎞
+ ⎜ ⎟
⎝ ∂B
⎠
s
+
C
2
C
2
2
2
sB
⎛ ∂R
⎞
+ ⎜ ⎟
⎝ ∂C
⎠
2
2
sC
⎛ B ⎞
= ⎜ ⎟
⎝ C ⎠
2
s
2
A
⎛ A ⎞
+ ⎜ ⎟
⎝ C ⎠
2
2
sB
⎛ + ⎜ −
⎝
AB ⎞
2
⎟
C ⎠
2
2
sC
3) 指 数 运 算
R=A n
2
R
s n
= sA
R A
4) 对 数 运 算 R=lnA
sA
sR =
A
1.5 提 高 实 验 结 果 准 确 度 的 方 法
讨 论 误 差 产 生 及 其 传 递 的 目 的 是 为 了 更 有 效 地 减 小 误 差 , 提 高 分 析 结 果 的 准 确 度 , 下 面
讨 论 如 何 减 小 分 析 过 程 中 的 误 差 。
(1) 选 择 合 适 的 分 析 方 法
各 种 分 析 方 法 的 准 确 度 和 灵 敏 度 是 不 同 的 。 应 该 根 据 分 析 要 求 、 组 份 含 量 , 选 择 适 当 的
分 析 方 法 。
(2) 保 证 足 够 大 的 测 量 值 , 减 小 相 对 测 量 误 差
一 般 天 平 称 量 误 差 为 ±0.0001g. 每 份 样 品 需 称 量 两 次 , 因 此 总 误 差 为 两 次 误 差 之 和 , 即
为 ±(2×0.0001)g。 若 要 求 称 量 的 相 对 误 差

(3) 增 加 平 行 测 定 次 数 , 减 小 偶 然 误 差
如 前 所 述 , 偶 然 误 差 呈 正 态 分 布 , 正 负 出 现 的 几 率 相 等 , 理 论 上 讲 , 平 行 测 量 次 数 n
越 大 , 则 历 次 测 量 值 的 平 均 值 中 偶 然 误 差 就 越 小 。 若 n→∞, 偶 然 误 差 趋 于 0。 一 般 要 求 平
行 测 定 次 数 为 2~3。
(4) 消 除 测 量 过 程 中 的 系 统 误 差
(1) 对 照 试 验
它 是 检 验 系 统 误 差 的 有 效 方 法 。 包 括 :
i. 用 已 知 结 果 ( 标 样 , 人 工 合 成 ) 的 试 样 与 被 测 试 样 在 同 一 条 件 进 行 分 析 。
ii. 用 其 它 可 靠 方 法 ( 国 家 颁 布 的 标 准 方 法 ) 分 析 。
iii. 内 检 : 不 同 人 员 对 同 一 试 样 进 行 分 析 。
iv. 外 检 : 不 同 单 位 对 同 一 试 样 进 行 分 析 。
vi. 加 入 回 收 法 : 在 对 试 样 组 成 不 完 全 清 楚 的 情 况 下 , 向 其 中 加 入 已 知 量 的 被 测 组 分 ,
进 行 对 照 试 验 , 看 加 入 的 被 测 组 分 能 否 被 定 量 回 收 。
(2) 空 白 试 验 :
所 谓 空 白 试 验 是 不 加 试 样 的 情 况 下 , 在 同 等 条 件 下 进 行 分 析 。 试 验 所 得 结 果 为 空
白 值 。 从 试 样 分 析 结 果 中 扣 除 空 白 值 后 , 就 可 得 到 比 较 可 靠 的 分 析 结 果 。 主 要 消 除 由 试
剂 、 器 皿 带 进 杂 质 引 起 的 系 统 误 差 。
(3) 校 正 仪 器
仪 器 不 准 确 引 起 的 系 统 误 差 , 可 以 通 过 校 准 仪 器 来 减 小 其 影 响 。
(4) 分 析 结 果 校 正
分 析 过 程 中 的 系 统 误 差 有 时 可 采 用 适 当 的 方 法 进 行 校 正 。 如 比 色 测 定 钢 中 钨 时 , 钒 干 扰
引 起 正 系 统 误 差 , 根 据 实 验 1% 钒 引 起 0.2% 的 误 差 , 在 最 后 测 得 的 结 果 中 扣 除 钒 的 影 响 。
第 二 节 数 据 处 理
2.1 有 效 数 字 及 计 算
测 量 中 能 测 量 出 来 的 数 字 叫 有 效 数 字 。 它 包 括 测 量 中 的 全 部 准 确 数 字 和 一 位 估 计 数 字 。
2.1.1. 有 效 数 字 位 数 的 确 定 :
1) 除 “0” 以 外 的 数 字 都 为 有 效 数 字 。
2) “0” 在 两 数 字 之 间 是 有 效 数 字 ( 如 1.008 具 有 四 位 有 效 数 字 ); 在 小 数 点 后 第 一 位 不 是
“0” 的 数 字 后 面 的 “0” 为 有 效 数 字 ( 如 0.040 具 有 二 位 有 效 数 字 )。
3) 如 有 整 数 , 则 小 数 点 后 的 “0” 为 有 效 数 字 ( 如 10.040 具 有 五 位 有 效 数 字 )。
4) 3600,4000 等 这 样 的 数 字 有 效 数 字 位 数 含 糊 不 清 , 要 表 示 有 效 数 字 位 数 , 应 写 成 幂 的
形 式 ( 如 3.60×10 3 具 有 三 位 有 效 数 字 , 而 3.600×10 3 具 有 四 位 有 效 数 字 )。
5) pH、pM、pK、logc 中 有 效 数 字 位 数 只 能 算 小 数 点 后 的 位 数 。
6) 计 算 过 程 中 使 用 到 的 常 数 , 不 受 其 位 数 影 响 , 需 要 几 位 就 可 看 成 几 位 。
2.1.2. 有 效 数 字 修 约 规 则
在 处 理 数 据 过 程 中 , 涉 及 到 的 各 测 量 值 的 有 效 数 字 位 数 可 能 不 同 , 因 此 , 需 要 按 一 定 规
则 舍 去 多 余 数 字 。 它 所 遵 循 的 规 则 为 “ 四 舍 六 入 五 成 双 "。
2.1.3. 有 效 数 字 运 算 规 则
1) 用 “ 四 舍 六 入 五 成 双 " 法 则 , 舍 去 不 必 要 的 数 字 。
2) 在 加 减 运 算 时 , 各 数 值 小 数 点 后 面 所 取 的 位 数 与 其 最 少 者 相 同 。
3) 在 乘 除 运 算 中 , 所 得 的 有 效 数 字 应 以 各 值 中 有 效 数 字 最 低 者 为 标 准 。
4) 所 有 的 计 算 式 中 , 常 数 、π、 2 、e、 2
1
等 一 些 取 自 于 手 册 中 的 常 数 , 其 有 效 数
字 可 认 为 是 无 限 的 。

5) 在 对 数 计 算 中 , 所 取 对 数 的 位 数 ( 除 首 数 外 ) 应 与 真 数 相 同 。 对 数 的 尾 数 有 几 位 , 则
反 对 数 也 应 有 几 位 。
6) 计 算 平 均 值 时 , 若 有 四 个 或 四 个 以 上 数 据 平 均 , 则 平 均 值 可 多 保 留 一 位 。
2.2 记 录 及 计 算 分 析 结 果 的 基 本 原 则
1) 记 录 数 据 时 , 只 应 保 留 一 位 可 疑 数 据 。
运 算 过 程 中 遵 循 有 效 数 字 修 约 规 则 , 即 和 运 算 规 则 。
2) 对 高 组 分 含 量 (>10%) 分 析 结 果 要 求 有 四 位 有 效 数 字 ;1~10% 保 留 三 位 ; 4d
时 ,x i 可 舍 去 。
2.3.2. 格 鲁 布 斯 (Grubbs) 法
有 一 组 测 量 数 据 , 按 大 小 顺 序 排 列 ,x 1 ,x 2 ,…, x n-1 ,x n , 此 时 x 1 或 x n 为 可 疑 值 , 则
T
=
x − x
i
σ
( i = 1或 n)
(2-8)
查 T α ,n(α⎯ 显 著 性 水 平 ,n⎯ 测 量 次 数 ), 如 果 T≥T α ,n, 则 可 疑 值 应 舍 去 , 否 则 应 保 留 。 此
方 法 较 准 确 , 但 计 算 手 续 较 麻 烦 。
表 2.1 T α ,n 值 表
n
显 著 性 水 准 α
0.05 0.025 0.01
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
1.15
1.46
1.67
1.82
1.94
2.03
2.11
2.18
2.23
2.29
2.33
1.15
1.48
1.71
1.89
2.02
2.13
2.21
2.29
2.36
2.41
2.46
1.15
1.49
1.75
1.94
2.10
2.22
2.32
2.41
2.48
2.55
2.61

14
15
20
2.37
2.41
2.56
2.51
2.55
2.71
2.66
2.71
2.88
2.3.3.Q 检 验 法
一 组 数 据 从 小 到 大 排 列 x 1 ,x 2 ,……x n-1 ,x n
Q
x − x
x − x
n n−1
=
n
1
或 Q =
x
x
2
− x
x
n
−
1
1
式 中 分 子 为 可 疑 值 与 其 相 邻 的 一 个 数 值 的 差 值 , 分 母 为 整 个 数 据 的 极 差 。 统 计 学 家 已
经 计 算 出 不 同 置 信 度 时 的 Q 值 表 。 当 计 算 Q 值 大 于 表 中 Q 值 时 , 该 可 疑 值 应 舍 去 , 否 则 应
予 以 保 留 。
表 2.2 Q 值 表
测 定 次 数 n 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Q 0.90 … 0.94 0.76 0.64 0.56 0.51 0.47 0.44 0.41
Q 0.95 … 1.53 1.05 0.86 0.76 0.69 0.64 0.60 0.58
注 意 : 如 可 疑 值 在 两 个 或 两 个 以 上 , 在 同 一 侧 时 , 如 x 1 ,x 2 , 则 先 检 验 内 侧 的 x 2 , 如
x 2 应 舍 去 则 x 1 必 然 要 舍 去 , 如 x 2 不 舍 去 , 再 检 验 x 1 ; 如 在 两 侧 可 分 别 检 验 。 第 一 个 数 据 舍
去 了 , 第 二 个 数 据 检 验 时 , 测 定 次 数 应 少 1。 直 至 检 验 至 无 可 疑 值 。
2.4 常 用 仪 器 估 计 精 度
化 学 实 验 中 , 常 按 所 用 仪 器 的 规 格 , 估 计 出 测 量 值 的 可 靠 程 度 。 下 面 是 仪 器 类 化
学 实 验 中 常 用 仪 器 的 估 计 精 度 。
(1) 容 量 仪 器
表 2.3 容 量 瓶
规 格
等 级
一 等
二 等
1ml ±0.30ml ±0.60ml
500ml ±0.15ml ±0.30ml
250ml ±0.10ml ±0.20ml
100ml ±0.10ml ±0.20ml
50ml ±0.05ml ±0.10ml
25ml ±0.03ml ±0.06ml
表 2.4 其 它 容 量 仪 器
等 级

规 格
等 级
50ml ±0.05ml 一 等
±0.12ml 二 等
25ml ±0.04ml ±0.10ml
10ml ±0.02ml ±0.04ml
5ml ±0.01ml ±0.03ml
2ml ±0.006ml ±0.05ml
1ml ±0.003ml ±0.010ml
(2) 其 他 测 量 仪 器
(i) 分 析 天 平 : 一 等 0.0001g, 二 等 0.0004g
(ii) 物 理 天 平 :0.001g
(iii) 温 度 计 : 一 般 取 其 最 小 分 度 值 的 1/10 或 1/5 作 为 其 精 度
(iv) 电 表 : 一 般 来 说 , 精 度 = 级 数 × 最 大 量 程 %
2.5 显 著 性 试 验
2.5.1. 显 著 性 差 异
实 际 工 作 中 常 常 遇 到 这 样 几 种 情 况 :(1) 对 标 准 试 样 进 行 分 析 , 得 到 的 平 均 值 与 标 准 值
不 完 全 一 致 ;(2) 采 用 两 种 不 同 方 法 对 同 一 试 样 进 行 分 析 , 得 到 的 两 组 数 据 的 平 均 值 不 完 全
相 符 ;(3) 不 同 人 员 或 不 同 实 验 室 对 同 一 样 品 进 行 分 析 时 , 两 组 数 据 的 平 均 值 存 在 较 大 的 差
异 。 这 些 情 况 的 分 析 结 果 存 在 差 异 , 那 么 这 差 异 是 偶 然 误 差 引 起 的 , 还 是 它 们 之 间 存 在 系 统
误 差 , 所 谓 显 著 性 差 异 , 就 是 分 析 结 果 之 间 存 在 明 显 的 系 统 误 差 , 如 无 显 著 性 差 异 , 则 分 析
结 果 之 间 的 差 异 纯 属 由 偶 然 误 差 引 起 的 。
2.5.2. 显 著 性 差 异 检 验 方 法
1)t 检 验 法 ━━ 用 于 检 查 是 否 存 在 系 统 误 差
i 平 均 值 与 标 准 值 之 间 比 较
t
f
s
一 定 置 信 度 时 的 置 信 区 间 为 µ = x ±
α ,
(2-9)
n
µ 为 标 准 值 ,t α,f 由 t α,f 表 中 查 得 。 如 果 这 一 区 间 能 将 标 准 值 包 括 其 中 , 即 使 x 与 µ 不 完 全 一
致 , 但 只 能 作 出 x 与 µ 之 间 不 存 在 显 著 性 差 异 的 结 论 , 它 们 之 间 的 差 异 是 由 于 偶 然 误 差 引 起
的 , 不 属 系 统 误 差 。
X − µ
= > t 存 在 显 著 性 差 异
S
t α , f
t

n 1 , n 2 为 两 组 数 据 测 量 次 数 ,s 1 ,s 2 为 两 组 数 据 的 标 准 偏 差 , x 1
, x 2
为 两 组 数 据 的 平
均 值 ,μ 1 ,μ 2 为 两 组 数 据 的 标 准 值 。
此 方 法 先 假 设 两 组 数 据 来 自 同 一 总 体 即 μ 1 =μ 2 也 就 是 说 它 们 之 间 无 系 统 误 差 , 得 一
判 断 条 件 , 如 符 合 这 一 条 件 即 μ 1 =μ 2 无 显 著 性 差 异 , 但 由 于 存 在 偶 然 误 差 x1
≠ x 2
x − x n n
s n1
+ n
2
式 中 n 1 ,n 2 分 别 为 两 组 数 据 测 量 次 数 ,s 是 根 据 两 组 数 据 由 下 式 求 得
1 2
1 2
t =
(2-10)
∑
2
2
( x1
−
1)
+ ∑ i
x ( x2i
− x2)
s =
(n1
−1)
+ (n
2
−1)
t≤t α,f 时 , 两 组 数 据 属 于 同 一 总 体 , 即 无 显 著 性 差 异 ;t>t α,f 时 , 两 组 数 据 不 属
同 一 总 体 , 即 存 在 显 著 性 差 异 。
可 以 这 样 理 解 : 要 使 得 两 组 数 据 间 不 存 在 显 著 性 差 异 , 则 两 组 数 据 波 动 的 最 大 范 围 是
±t α,f s R 。
表 2.5t α,f 值 表
值 信 度 , 显 著 性 水 准
f
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
20
∞
P=0.90
α=0.10
6.31
2.92
2.35
2.13
2.02
1.94
1.90
1.86
1.83
1.81
1.72
1.64
P=0.95
α=0.05
12.71
4.30
3.18
2.78
2.57
2.45
2.36
2.31
2.26
2.23
2.09
1.96
P=0.99
α=0.01
63.66
9.92
5.84
4.60
4.03
3.71
3.50
3.36
3.25
3.17
2.84
2.58
2)F 检 验 法
F 检 验 法 主 要 通 过 比 较 两 组 数 据 的 方 差 s 2 , 以 确 定 它 们 的 精 密 度 是 否 存 在 显 著 性 差 异 。
s
F =
s
2
大
2
小
一 定 置 信 度 时 ,F>F 表 存 在 差 异 。
表 2.6 置 信 度 为 95% 时 F 值 ( 单 边 )
f 小 f 大 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ∞

2
19.0
19.16
19.25
19.30
19.33
19.36
19.37
19.38
19.30
19.50
3
9.55
9.28
9.12
9.01
8.94
8.88
8.84
8.81
8.78
8.53
4
6.94
6.59
6.30
6.26
6.16
6.09
6.04
6.00
5.96
5.63
5
5.79
5.41
5.19
5.05
4.95
4.88
4.82
4.78
4.74
4.36
6
5.14
4.76
4.53
4.39
4.28
4.21
4.15
4.10
4.06
3.67
7
4.74
4.35
4.12
3.97
3.87
3.79
3.73
3.68
3.63
3.23
8
4.46
4.07
3.84
3.69
3.58
3.50
3.44
3.39
3.34
2.93
9
4.26
3.86
3.63
3.48
3.37
3.29
3.23
3.18
3.13
2.71
10
∞
4.10
3.00
3.71
2.60
3.48
2.37
3.33
2.21
3.22
2.10
3.14
2.01
3.07
1.94
3.02
1.88
2.97
1.83
2.54
1.00
使 用 F 表 的 注 意 点
a) 表 列 出 的 是 置 信 度 为 95% 时 F 的 单 边 值 。
用 F 检 验 法 检 验 两 组 数 据 的 精 密 度 是 否 存 在 显 著 性 差 异 时 , 必 须 首 先 确 定 它 是 属 于 单
边 检 验 还 是 比 边 检 验 。 单 边 检 验 是 指 一 组 数 据 的 方 差 s 2 只 能 大 于 另 一 组 , 不 可 能 小 于 另 一
组 。 双 边 检 验 是 指 一 组 数 据 的 方 差 s 2 可 能 大 于 、 等 于 或 小 于 另 一 组 数 据 的 s。
b) 如 检 验 的 数 据 为 双 边 检 验 , 这 时 查 得 的 F 值 数 值 不 变 , 但 显 著 性 水 准 由 5% 变 为 2×
5%=10%, 所 以 此 时 P=90%。 即 f 1 ,f 2 ,n 1 ,n 2 一 定 时 , 单 边 与 双 边 从 表 中 查 得 F
相 同 , 但 显 著 性 水 准 双 边 为 单 边 的 一 倍 。
(3)t 检 验 法 和 F 检 验 法 的 不 同 用 途
1) t 检 验 法 用 于 检 查 分 析 结 果 或 操 作 过 程 是 否 存 在 较 大 的 系 统 误 差 。
2) F 检 验 法 只 能 用 来 检 查 两 组 数 据 精 密 度 是 否 存 在 显 著 性 差 异 。
2.5.3. 测 量 数 据 检 验 步 骤
在 实 际 处 理 测 量 数 据 时 , 通 常 有 以 下 几 个 步 骤 :
1) 可 疑 值 取 舍
2) 用 F 检 验 法 检 验 是 否 存 在 精 密 度 之 间 的 显 著 性 差 异 , 如 无 差 异 , 再 继 续 用 t 检 验
3) 用 t 检 验 法 检 验 是 否 存 在 准 确 度 之 间 的 显 著 性 差 异 。
2.6 实 验 结 果 的 正 确 表 示
实 验 所 得 的 结 果 , 除 对 数 据 进 行 误 差 处 理 外 , 还 必 须 对 实 验 结 果 进 行 正 确 的 表 示 。 表 示
方 法 主 要 有 三 种 : 列 表 法 、 图 解 法 和 数 学 方 程 式 法 。
2.6.1. 列 表 法
用 表 格 将 主 变 量 x 与 应 变 量 y 一 个 一 个 地 对 应 排 列 起 来 , 以 便 从 表 格 上 能 清 楚 而 迅 速 地
看 出 二 者 之 间 关 系 的 方 法 叫 列 表 法 。 表 格 的 组 成 : 表 号 、 表 题 、 项 目 、 量 纲 、 数 据 等 。 列 表
时 须 注 意 以 下 几 点 :
1 表 格 组 成 中 的 五 项 内 容 不 可 缺 少 。 每 一 变 量 、 项 目 应 占 一 行 。
2 有 效 数 字 的 位 数 应 以 各 量 的 精 度 为 准 。 为 简 便 起 见 , 常 将 指 数 放 在 行 名 旁 , 但 此
时 指 数 上 的 正 、 负 号 应 慎 重 填 写 。
3 通 常 选 较 简 单 、 均 匀 变 化 的 变 量 作 主 变 量 。
2.6.2. 图 解 法
将 实 验 数 据 用 一 定 的 函 数 图 形 来 表 示 的 方 法 叫 图 解 法 。 其 优 点 是 :1 直 观 简 明 ;2 能 方

便 找 出 各 函 数 中 间 值 ;3 能 显 示 出 数 据 的 特 点 ;4 可 在 不 知 函 数 关 系 时 , 作 切 线 微 分 、 积 分
求 面 积 ;5 可 求 函 数 的 外 推 值 , 内 插 值 等 。
1 作 图 原 则 及 步 骤
1) 工 具
铅 笔 、 直 尺 、 曲 线 板 、 曲 线 尺 、 绘 图 仪 等 , 铅 笔 一 般 用 HB 为 宜 。
2) 原 则
a. 图 上 所 能 表 示 的 精 密 度 与 实 验 数 据 的 精 密 度 相 同 , 即 图 上 需 能 表 示 出 全 部 的 有 效 数
字 。
b. 坐 标 方 便 易 读 。
c. 在 前 两 个 条 件 满 足 的 前 提 下 , 还 应 考 虑 充 分 利 用 坐 标 纸 , 坐 标 的 原 点 不 必 为 变 量 的 零
点 。
d. 曲 线 必 须 细 而 光 滑 流 畅 , 与 测 量 点 必 须 符 合 最 小 二 乘 法 原 理 。
3) 步 骤
a. 选 好 坐 标 纸 ;b. 画 出 坐 标 轴 ;c. 确 定 坐 标 最 小 分 度 值 , 并 注 明 坐 标 名 称 、 单 位 ;d. 描
点 ;e. 根 据 最 小 二 乘 法 画 图 ;f. 图 名 和 说 明 。
2 图 解 法 用 途
1) 表 示 变 量 间 的 定 量 依 赖 关 系 。
2) 求 外 推 值 。
将 测 量 数 据 间 的 函 数 关 系 外 推 至 测 量 以 外 , 求 测 量 范 围 外 的 函 数 值 的 方 法 叫 外 推 法 。
只 有 在 有 充 分 理 由 确 信 外 推 所 得 结 果 可 靠 时 , 外 推 法 才 有 实 际 价 值 。 因 此 , 外 推 法 只 有 在 下
列 情 况 下 应 用 :a. 在 外 推 的 那 段 范 围 及 其 附 近 , 函 数 关 系 是 线 性 关 系 ;b. 外 推 的 那 段 范 围 与
测 量 值 不 能 太 远 ;c. 外 推 结 果 与 已 有 的 正 确 结 果 不 能 抵 触 。
3) 求 内 插 值 。
由 曲 线 找 出 已 知 某 一 变 量 值 时 另 一 对 应 的 变 量 值 。
4) 求 微 商 或 切 线 。
图 2-1 镜 像 法
一 般 常 用 镜 像 法 。 将 一 块 平 面 镜 垂 直 放 在 图 纸 上 ( 如 图 2-1), 并 使 镜 和 图 纸 的 交 线 通 过
曲 线 上 某 点 , 以 该 点 为 轴 , 旋 转 平 面 镜 , 使 曲 线 在 镜 中 的 像 和 图 上 的 曲 线 连 续 , 不 形 成 折 线 。
然 后 沿 镜 面 作 一 直 线 , 此 直 线 可 被 认 为 是 曲 线 在 该 点 上 的 法 线 。 再 将 此 镜 面 与 另 一 半 曲 线 同

上 法 找 出 该 点 的 法 线 , 如 与 前 者 不 重 迭 可 取 此 二 法 线 的 中 线 作 为 该 点 的 法 线 。 再 作 这 根 法 线
的 垂 线 , 即 得 在 该 点 上 曲 线 的 切 线 , 或 其 平 行 线 。 求 此 切 线 或 其 平 行 线 的 斜 率 , 即 得 所 得 的
微 商 值 。
5) 求 积 分 或 面 积 。
用 求 积 仪 测 量 或 直 接 数 小 格 的 方 法 求 线 下 所 包 围 的 面 积 。
图 解 法 用 途
2.6.3. 方 程 式 法
将 实 验 中 各 变 量 间 的 依 赖 关 系 用 解 析 的 形 式 表 示 出 来 的 方 法 叫 方 程 式 法 。 其 优 点 是 不
仅 简 便 、 清 晰 、 便 于 微 、 积 分 , 而 且 形 式 中 常 数 常 对 应 于 一 定 意 义 的 物 理 量 。
1 建 立 方 程 式 步 骤
(1) 将 实 验 数 据 作 图 , 绘 出 曲 线 ;
(2) 将 所 得 的 曲 线 与 已 知 函 数 的 曲 线 比 较 , 如 不 为 直 线 , 改 换 变 量 , 重 新 作 图 使 原 图 线
性 化 ;
(3) 计 算 线 性 方 程 的 常 数 ;
(4) 若 曲 线 无 法 线 性 化 , 则 函 数 间 关 系 用 多 项 式 表 示 。
2. 线 性 方 程 中 常 数 的 确 定
(1) 图 解 法
将 实 验 数 据 作 图 , 由 图 计 算 出 直 线 的 斜 率 和 截 距 。
(2) 平 均 法
设 直 线 方 程 为 y = mx + b , 对 第 i 次 测 量 值 x i ,y i 。 对 于 正 确 的 m、b 值 来 说 , 残 差 µ i
之 和 应 为 零 。 即 :
n
n
∑ i
= m∑xi
+ nb −∑
µ y = 0
(2-11)
i= 1 i= 1 i=
1
从 这 一 方 程 不 能 解 出 两 个 未 知 数 m、b。 因 此 , 必 须 将 所 有 的 实 验 数 据 分 成 数 目 相 同 的
两 组 , 代 入 上 式 即 可 求 出 m 和 b。
(3) 最 小 二 乘 法
平 均 法 认 为 , 整 个 数 据 正 、 负 残 差 大 致 相 等 , 总 和 为 0。 实 际 上 并 不 严 格 成 立 , 准 确
地 说 应 为 残 差 的 平 方 和 S 为 最 小 —— 这 就 是 最 小 二 乘 法 原 理 。
使 S 为 极 小 值 的 必 要 条 件 是 :
解 上 两 式 得 :
n
∑
i=
1
( ) 2
mx + b −
n
i
S =
(2-12)
i=
1
i
y i
n
n
n
∂S
2
= 0 = 2m∑
xi
+ 2b∑x
− 2∑yix
(2-13)
i
∂m
i=
1
i
i= 1 i=
1
n
n
∂S
= 0 = 2m∑
xi
+ 2nb
− 2∑
y
(2-14)
i
∂b
i=
1

m
n
n
∑
yixi
−∑xi∑yi
i= 1 i= 1 i=
1
=
C
n
n
(2-15)
b
n n n n
2
∑xi
∑
i= 1 i=
1 i= 1 i=
1
=
i=
1
yi
−∑xi∑xi
yi
C
( x − x)( y − y)
n
2
( x − x) ( y − y)
i=
1
(2-16)
i i
i=
1
R =
(2-17)
n
1 2
2
⎡
⎢
⎣
∑
n
∑
i
n
n
2 ⎛ ⎞
其 中 R 为 相 关 系 数 , C = n∑
x i
− ⎜∑
xi
⎟ (2-18)
i= 1 ⎝ i= 1 ⎠
i=
1
∑
2
i
⎤
⎥
⎦
n
1
x = ∑ x i
(2-19)
n
第 三 节 Excel 在 化 学 实 验 数 据 处 理 中 的 应 用
Excel( 中 文 电 子 表 格 处 理 软 件 ) 是 Microsoft Office 的 套 件 之 一 , 是 一 种 集 文 字 、
数 据 、 图 形 、 图 表 以 及 其 它 多 媒 体 对 象 于 一 体 , 用 于 表 格 处 理 、 数 据 分 析 的 软 件 。 图 2-2
为 Excel 窗 口 及 名 称 介 绍 。
图 2-2 Excel 窗 口 及 名 称 介 绍
3.1 用 Excel 制 工 作 表
用 Excel 制 表 的 操 作 步 骤 如 下 :
1 建 立 和 打 开 表
1) 创 建 工 作 簿 文 件 启 动 Excel 后 , 自 动 创 建 一 个 新 的 工 作 簿 文 件 ,
取 名 为 Book 1。
2) 打 开 工 作 簿 文 件 对 已 建 立 的 表 , 在 Excel 窗 口 ( 如 图 2-2) 下 ,
图 2-3

单 击 [ 文 件 ] 菜 单 —— 选 “ 打 开 ” 或 按 工 具 栏 上 的 图 标 ( 图 2-3) 打 开 。
当 建 立 或 打 开 一 个 工 作 簿 文 件 后 . 在 每 一 个 工 作 簿 文 件 中 最 多 可 建 255 张 工 作 表 。
2 在 工 作 表 中 输 入 数 据 每 个 单 元 格 中 可 输 入 一 个 数 据 ( 常 量 或 公 式 ), 其 输 人 办 法 分 别
为 :
1) 常 量 输 入
数 值 : 是 单 元 格 的 默 认 状 态 , 可 钻 入 整 数 和 小 数 。
文 字 : 是 字 符 直 接 输 入 , 如 把 数 字 作 为 字 符 , 输 入 时 最 前 加 单 引 号 。
日 期 和 时 间 : 输 入 日 期 时 用 “/” 或 “-” 作 为 分 隔 符 ; 输 入 时 间 时 用 ”:” 作 为 分 隔 符 。
2) 公 式 输 入 输 入 时 以 “=” 开 头 。
工 作 表 中 数 据 的 输 入 实 例 如 图 2-4 所 示 。
图 2-4 Excel 数 据 表
3.2 Excel 编 辑 表
工 作 表 建 立 后 , 经 常 由 对 单 元 格 的 内 容 进 行 调 整 , 例 如 , 数 据 的 修 改 , 行 、 列 、
字 体 的 设 置 等 。 其 主 要 操 作 介 绍 如 下 :
1 数 据 的 编 辑 ( 修 改 、 插 入 、 删 除 和 格 式 设 置 )
1) 单 元 格 教 据 的 修 改 单 击 或 双 击 单 元 格 , 在 光 标 处 直 接 修 改 。
2) 数 据 的 插 入
菜 单 法 : 用 鼠 标 点 击 插 入 处 的 单 元 格 , 单 击 [ 插 入 ] 菜 单 —— 选 “ 行 、 列 或 单 元 格 ”, 即
可 插 入 单 元 格 、 行 或 列 。
快 捷 菜 单 法 : 先 用 鼠 标 点 击 插 入 处 的 单 元 格 、 行 号 或 列 号 . 然 后 击 鼠 标 右 键 会 弹 出 一 张
快 捷 某 单 , 选 快 捷 莱 单 中 的 “ 插 入 ”, 即 可 分 别 插 入 单 元 格 、 行 或 列 。
3) 数 据 的 删 除 与 数 据 的 插 入 相 同 , 分 菜 单 法 和 快 捷 菜 单 法 , 操 作 见 数 据 的 插 入 。
4) 数 据 的 移 动 、 复 制 可 用 [ 编 辑 ] 菜 单 或 工 具 栏 中 的 “ 剪 切 ” 或 ” 复 制 ” 和 “ 粘 贴 ”
完 成 。 其 操 作 为 : 选 中 要 移 动 或 复 制 内 容 , 爆 后 选 [ 编 辑 ] 菜 单 或 工 具 栏 中 的 “ 剪 切 ” 或 “ 复
制 ”, 把 鼠 标 移 到 要 移 动 或 复 制 的 目 的 处 点 击 , 再 选 [ 编 辑 ] 菜 单 或 工 具 栏 中 的 “ 粘 贴 ”。
5) 数 据 的 填 充
用 鼠 标 左 键 拖 动 填 充 柄 ( 把 鼠 标 指 针 移 到 “ 填 充 柄 ” 处 , 按 住 鼠 标 左 键 拖 动 ); 如 果 被

拖 动 的 单 元 格 为 文 字 , 其 操 作 和 填 充 的 结 果 如 图 2-5 所 示 , 即 在 R2C2 单 元 格 中 输 人 文 字 “ 实
验 数 据 ”, 然 后 移 动 鼠 标 使 鼠 标 指 针 处 于 “ 填 充 柄 ” 处 , 此 时 已 鼠 标 指 针 变 为 “+”, 再 按 住
鼠 标 左 键 拖 动 鼠 标 。 如 果 被 拖 动 的 单 元 格 为 一 公 式 , 例 如 在 图 2-5 的 R4C4 单 元 格 中 输 入 一
公 式 :=ln(R4C3), 然 后 按 住 鼠 标 左 键 拖 动 填 充 柄 , 拖 动 后 其 结 果 见 图 2-6 它 们 分 别 是
ln(R4C3)~ln(R10C3) 的 计 算 结 果 。
图 2-5 数 据 的 填 充 ( 拉 动 文 字 )
图 2-6 计 算 结 果
用 鼠 标 右 键 拖 动 填 充 柄 ( 把 鼠 标 指 针 移 到 “ 填 充 柄 ” 处 , 按 住 鼠 标 右 键 拖 动 ), 其 操 作
和 填 充 的 结 果 示 于 图 2-7, 即 在 A1 单 元 格 中 输 入 数 值 “234”, 移 动 鼠 标 指 针 至 “ 填 充 柄 ”
处 [ 图 2-7 (a)], 使 鼠 标 指 针 变 为 “+”, 再 按 住 鼠 标 右 键 拖 动 鼠 标 , 在 弹 出 的 菜 单 中 选 “ 序
列 ” [ 图 2-7 (b)], 再 选 “ 等 差 序 列 ”。 取 步 长 值 12, 其 结 果 如 图 2-7(c) 所 示 。

图 2-7 操 作 和 填 充 的 结 果
2 调 整 行 、 列 宽 度 和 字 体 大 小
1) 调 整 行 、 列 宽 度 把 鼠 标 移 到 行 号 或 列 号 上 , 移 动 鼠 标 并 按 住 左 键 , 拖 动 鼠 标 , 即 可
调 进 行 、 列 宽 度 。
2) 调 整 字 体 大 小 先 选 中 要 调 整 的 的 区 域 , 选 择 工 具 栏 中 的 字 体 、 字 号 和 字 形 即 可 进
行 调 整 。
3 设 置 边 框 线 、 对 齐 对 选 中 的 区 域 还 可 进 行 边 框 线 设 置 、
对 齐 操 作 , 其 操 作 与 设 置 字 体 大 小 相 同 。 相 应 设 置 边 框 线 、
对 齐 工 具 栏 见 图 2-8。
图 2-8
4 工 作 簿 的 保 存 对 已 编 辑 好 的 文 档 要 及 时 保 存 , 工 作 簿 的
保 存 分 保 存 和 另 存 为 。 在 [ 文 件 ] 菜 单 中 用 “ 另 存 为 ” 保 存 一 个 新 文 档 时 , 需 回 答 文
档 的 保 存 位 置 、 文 件 名 和 类 型 等 , 以 及 设 置 一 些 保 存 文 件 的 选 项 。
5 工 作 表 的 打 印 输 出 在 进 行 了 [ 文 件 」 菜 单 中 的 “ 打 印 页 面 设 置 ” 和 “ 打 印 预 览 ” 命
令 预 览 合 适 后 . 选 [ 文 件 ] 菜 单 下 的 “ 打 印 ” 对 工 作 表 的 数 据 在 本 地 打 印 机 或 网 络 打
印 机 上 打 印 输 出 。
3.3 Excel 中 的 公 式 和 函 数
Excel 提 供 了 丰 富 的 公 式 和 函 数 . 它 可 表 达 数 据 间 复 杂 的 运 算 关 系 , 用 它 可 以 处 理 我 们
的 化 学 实 验 数 据 。
1 公 式 公 式 是 由 =、 数 字 、 文 字 、 运 算 符 、 函 数 、 单 元 格 引 用 地 址 等 构 成 。 例 如 .=
al+b1+c1, = 66*b3, = ln(a1)…
公 式 输 入 到 单 元 格 中 , 输 入 完 毕 后 , 在 本 单 元 格 中 显 示 出 结 果 。
1) 运 算 符 及 运 算 顺 序
运 算 符 有 : 引 用 运 算 符 (;、.、 空 格 和 -( 负 号 ))、 算 术 运 算 符 (+、-、*、/.%)、
文 字 运 算 符 (&) 和 比 较 运 算 符 (=、、=、)。
运 算 顺 序 : 按 引 用 运 算 符 、 算 术 运 算 符 、 文 字 运 算 符 和 比 较 运 算 符 顺 序 运 算 。
2) 单 元 格 引 用 地 址
相 对 引 用 地 址 ; 这 种 引 用 地 址 随 公 式 所 在 单 元 格 位 置 的 变 化 而 改 变 , 如 C3,F2,A1:
D3( 表 示 从 左 上 角 A1 到 右 下 角 D3 的 区 域 )。
绝 对 引 用 地 址 : 这 种 引 用 地 址 不 随 公 式 所 在 单 元 格 位 置 的 变 化 而 改 变 , 如 $A$1,$F
$3,…

混 合 引 用 地 址 : 如 $AZ,F$3,…
2 函 数
函 数 的 种 类 、 功 能 和 使 用 单 击 菜 单 中 [ 插 入 ]“ 函 数 ” 或 点 击 工 具 栏 上 的 fx 弹 出 “ 插
入 函 数 ” 对 话 框 ( 图 2-9), 用 户 按 图 2-9 函 数 的 种 类 、 功 能 选 择 使 用 。
图 2-9 “ 插 入 函 数 ” 对 话 框
用 户 也 可 按 图 2-9 函 数 的 格 式 , 在 公 式 中 直 接 输 入 使 用 。
3.4 Excel 的 图 表
在 Excel 中 能 很 方 便 地 将 电 子 表 格 中 的 数 据 转 化 为 图 。
1 图 表 类 型 Excel 中 图 表 有 两 类 : 标 准 类 型 (14 种 ) 和 自 定 义 类 型 ( 如 图 2-10)o
图 2-10 图 表 类 型
2 图 表 建 立 图 表 有 两 种 形 式 ; 嵌 入 式 图 表 和 工 作 表 图 表 , 图 表 的 建 立 操 作 为 :
1) 工 作 表 中 选 定 数 据 区 域 。
2) 点 击 [ 插 入 ] 菜 单 的 “ 图 表 ” 或 工 具 栏 上 的 图 标 ( 图 2-11), 弹 出
“ 图 表 向 导 ”, 按 向 导 一 步 一 步 设 置 。 其 设 置 共 有 四 步 : 设 图 表 类 型 ( 图
2-10)、 图 表 选 项 和 图 表 位 置 。
图 2-11
3 图 表 编 辑 图 表 建 立 后 , 根 据 需 要 可 进 行 修 改 。 它 们 是 图 表 的 位 置 、
大 小 、 类 型 、 标 题 、 数 据 标 记 等 方 面 。 其 操 作 为 :

1) 选 中 ( 用 鼠 标 点 去 ) 被 修 改 的 图 表 中 某 部 分 。
2) 选 菜 单 中 [ 格 式 ] 或 快 捷 菜 单 ( 用 鼠 标 右 键 点 击 ) 下 所 需 修 改 的 内 容 , 其 操 作 实 例
见 下 节 。
3.5 实 验 数 据 处 理 应 用 实 例
以 邻 二 氮 菲 位 显 色 剂 , 用 吸 光 光 度 法 测 定 溶 液 中 的 Fe 2+ , 在 508nm 波 长 下 , 用 1cm 比 色
皿 , 吸 光 度 数 据 为 :
[Fe(II)](μg/L) 吸 光 度
200 0.038
500 0.095
700 0.133
900 0.171
1000 0.190
1100 0.209
1200 0.228
若 实 验 测 得 某 未 知 样 品 的 吸 光 度 为 0.156, 则 Fe 2+ 的 浓 度 为 多 少 ?
1 建 Excel 数 据 表 在 Excel 建 立 数 据 表 ( 图 2-12) 图 中 第 1 列 为 Fe 2+ 的 浓 度 , 第 2 列
为 吸 光 度 。
图 2-12 建 立 数 据 表
2 进 行 线 性 回 归 . 求 出 方 程 y = kx + b 中 的 斜 率 (k) 和 截 距 (b)。
在 图 2-12 所 示 数 据 表 下 方 合 适 的 位 置 处 选 四 个 单 元 格 , 每 个 单 元 格 上 分 别 输 入 两 名 称
和 两 函 数 ( 图 2-13)。 即 可 求 出 直 线 方 程 的 斜 率 和 截 距 , 同 时 也 可 求 出 知 样 品 的 浓 度 ( 图
2-13)。 根 据 有 效 数 字 修 约 规 则 ,Fe 2+ 的 浓 度 为 821μg/L。

图 2-13
线 性 回 归 处 理 图
3 图 表 处 理 在 如 图 2-13 所 示 的 界 面 上 , 拖 动 鼠 标 选 中 从 1-4 到 2-10 的 区 域 , 点 击 “ 图
表 ” 图 标 ( 见 图 2-11), 出 现 图 2-14(a) 所 示 的 图 表 类 型 界 面 图 , 点 击 “XY 散 点 图 ”
和 子 图 表 类 型 后 , 点 击 [ 下 一 步 ], 出 现 图 表 数 据 源 界 面 和 内 容 设 置 , 如 图 2-14(b)
所 示 。
图 2-14
(a) 图 表 类 型 界 面 图

图 2-14(b) 图 表 数 据 源 界 面 和 内 容 设 置
在 数 据 源 界 面 图 上 点 击 [ 下 一 步 ], 出 现 图 图 2-15 左 边 所 示 图 表 选 项 界 面 图 , 在 对 “ 图
的 标 题 、 坐 标 线 和 网 格 线 ” 等 ( 如 图 2-15 所 示 ) 设 置 后 , 点 击 [ 完 成 ], 在 当 前 工 作 表 中 得
到 图 2-15 右 边 所 示 的 用 吸 光 光 反 法 测 定 Fe 2+ 的 浓 度 的 标 准 曲 线 ; 点 击 [ 下 一 步 ] 可 把 标 准
曲 线 选 嵌 入 工 作 表 中 或 选 放 入 其 它 位 置 。
图 2-15 图 表 选 项 界 面 图
图 表 通 过 以 上 操 作 建 成 后 . 如 需 要 对 图 表 的 位 置 、 大 小 、 类 型 、 标 题 、 数 据 标 记
等 方 面 进 行 编 辑 修 改 , 可 通 过 以 下 操 作 进 行 。
1) 选 定 用 鼠 标 点 击 所 需 修 改 处 。 图 2-16( 左 ) 为 用 鼠 标 点 击 标 准 曲 线 中 吸 光 度 坐 标
轴 ( 纵 坐 标 ) 后 , 所 显 示 的 图 表 编 辑 操 作 示 意 图 。
2) 菜 单 中 [ 格 式 ] 或 快 捷 菜 单 进 行 对 应 的 修 改 点 击 菜 单 中 的 [ 格 式 ] 或 鼠 标 右 健 ,
显 示 如 图 2-16( 上 ) 所 示 , 选 “ 坐 标 轴 格 式 ”, 弹 山 如 图 2-16( 右 ) 所 示 的 对 话 框 . 从 而 可
对 所 选 定 的 坐 标 油 的 “ 刻 度 、 字 体 ” 等 进 行 修 改 。
3) 同 理 , 还 可 对 图 表 的 数 据 曲 线 、 绘 图 区 、 网 格 线 等 进 行 一 一 修 改 。 另 外 , 当 选 定 了
图 表 的 内 容 后 , 还 可 对 图 表 进 行 移 动 、 放 大 缩 小 等 操 作 。 图 2-17 为 经 过 修 改 后 的 用 吸 光 光 反
法 测 定 Fe 2+ 的 浓 度 的 标 准 曲 线 图 。

图 2-16
图 表 编 辑 操 作 示 意 图
图 2-17 用 吸 光 光 反 法 测 定 Fe 2+ 的 浓 度 的 标 准 曲 线 图
第 四 节 Origin 在 化 学 实 验 数 据 处 理 中 的 应 用
Origin 是 美 国 Microsoft 公 司 推 出 的 数 据 分 析 和 绘 图 软 件 , 可 用 于 Windows 95、98 或 NT
平 台 , 到 目 前 为 止 , 其 最 高 版 本 7.0 已 上 市 了 。Origin 功 能 强 大 , 在 各 国 科 技 工 作 者 中 使 用 较
为 普 遍 , 当 前 全 世 界 有 数 以 万 计 的 科 学 和 工 程 技 术 人 员 使 用 Origin 软 件 , 公 认 “Origin 是 最
快 、 最 灵 活 、 使 用 最 容 易 的 工 程 给 图 软 件 ”。Origin 最 突 出 的 特 点 是 使 用 简 单 , 它 采 用 直 观
的 、 图 形 化 的 、 面 向 对 象 的 窗 口 菜 单 和 工 具 栏 操 作 , 全 面 支 持 鼠 标 右 键 操 作 、 支 持 拖 放 式
绘 图 等 , 且 其 典 型 应 用 不 需 要 用 户 编 写 任 何 一 行 程 序 代 码 。Origin 带 给 用 户 的 是 最 直 观 、 最
简 单 的 数 学 分 析 和 绘 图 环 境 。
Origin 是 一 个 多 文 档 界 面 应 用 程 序 。 它 将 用 户 的 所 有 工 作 都 保 存 在 后 缀 为 OPJ 的 项 目 文
件 (project) 中 , 这 点 与 Visual Basic 等 软 件 很 类 似 。 保 存 项 目 文 件 时 , 各 子 窗 口 也 随 之 一
起 存 盘 ; 另 外 各 子 窗 口 也 可 以 单 独 保 存 , 以 便 别 的 项 目 文 件 调 用 。 一 个 项 目 文 件 可 以 包 括
多 个 子 窗 口 , 可 以 是 工 作 表 窗 (Worksheet)、 绘 图 窗 口 (Graph)、 函 数 图 窗 口 (Function Graph)、
矩 阵 窗 口 (Matrix) 和 版 面 设 计 窗 口 (Layout Page) 等 。 一 个 项 目 文 件 中 的 各 窗 口 相 互 关 联 ,
可 以 实 现 数 据 实 时 更 新 , 即 如 果 工 作 表 中 的 数 据 被 改 动 之 后 , 其 变 化 能 立 即 反 映 到 其 他 各
窗 口 , 比 如 绘 图 窗 口 中 所 给 数 据 点 可 以 立 即 得 到 更 新 。 然 而 , 正 因 为 它 功 能 强 大 , 其 菜 单
界 面 也 就 较 为 繁 复 , 且 当 前 激 活 的 子 窗 口 类 型 不 一 样 时 , 主 菜 单 、 工 具 栏 结 构 也 不 一 样 。
Origin 包 括 两 大 类 功 能 : 数 据 分 析 和 绘 图 。Origin 的 数 据 分 析 包 括 数 据 的 排 序 、 调 整 、

计 算 、 统 计 、 频 谱 变 换 、 曲 线 拟 合 等 各 种 完 善 的 数 学 分 析 功 能 。 准 备 好 数 据 后 进 行 数 据 分
析 时 , 只 需 选 择 所 要 分 析 的 数 据 , 然 后 再 选 择 相 应 的 菜 单 命 令 即 可 。Origin 的 绘 图 是 基 于 模
板 的 ,Origin 本 身 提 供 了 几 十 种 二 维 和 三 维 绘 图 模 板 。 绘 图 时 , 只 需 选 择 所 要 给 图 的 数 据 ,
然 后 再 单 击 相 应 的 工 具 栏 按 钮 即 可 。
另 外 , 为 了 用 户 扩 展 功 能 和 二 次 开 发 的 需 要 ,Origin 提 供 了 广 泛 的 定 制 功 能 和 各 种 接 口 ,
用 户 可 以 自 定 义 数 学 函 数 、 图 形 样 式 和 绘 图 模 板 等 ; 可 以 和 各 种 数 据 库 软 件 、 办 公 软 件 、
图 像 处 理 软 件 等 方 便 地 连 接 ; 可 以 用 C 等 高 级 语 言 编 写 数 据 分 析 程 序 : 还 可 以 使 用 Origin 内
置 的 Lab Talk 语 言 编 程 等 等 。
4.1. Origin 主 要 功 能 :
1 将 实 验 数 据 自 动 生 成 在 二 维 坐 标 中 的 图 形 , 有 利 于 对 实 验 趋 势 的 判 断 。
2 在 同 一 幅 图 中 可 以 画 上 多 条 实 验 曲 线 , 有 利 于 对 不 同 的 实 验 数 据 进 行 比 较 研 究 。
3 不 同 的 实 验 曲 线 可 以 选 择 不 同 的 线 型 , 并 且 可 将 实 验 点 用 不 同 的 符 号 表 示 。
4 可 对 坐 标 轴 名 称 进 行 命 名 , 并 可 进 行 字 体 大 小 及 型 号 的 选 择 。
5 可 将 实 验 数 据 进 行 各 种 不 同 的 回 归 计 算 , 自 动 打 印 出 回 归 方 程 及 各 种 偏 差 。
6 可 将 生 成 的 图 形 以 多 种 形 式 保 存 , 以 便 在 其 他 文 件 中 应 用 。
7 可 使 用 多 个 坐 标 轴 , 并 可 对 坐 标 轴 位 置 、 大 小 进 行 自 由 选 择 。
总 之 ,Origin 是 一 个 功 能 十 分 齐 全 的 软 件 , 对 于 绘 制 化 工 实 验 曲 线 非 常 有 用 。
4.2. Origin 的 安 装
点 击 Origin 的 安 装 程 序 , 按 提 示 操 作 即 可 。
安 装 好 Origin 软 件 后 , 在 桌 面 上 载 入 “ 快 捷 方 式 ”, 以 利 于 以 后 使 用 。Origin“ 快 捷
方 式 ” 的 图 标 如 图 2-18 所 示 。
图 2-18 Origin“ 快 捷 方 式 ” 的 图 标
4.3. 数 据 输 入
输 入 数 据 是 Origin 绘 图 的 第 一 步 。 下 面 介 绍 其 主 要 输 入 方 法 。
1 打 开 已 装 有 Origin 软 件 的 电 脑 , 双 击 “ 快 捷 方 式 ” 的 图 标 , 电 脑 就 进 入 如 图 2-19
所 示 的 界 面 。

图 2-19 输 入 数 据 界 面
2 图 2-19 是 直 接 输 入 数 据 界 面 , 在 此 界 面 上 只 有 两 列 数 据 输 入 项 , 用 鼠 标 点 击 某 一 单
元 格 , 输 入 数 据 , 回 车 即 可 。 如 果 实 验 数 据 多 于 两 列 , 则 可 将 鼠 标 移 到 “Column”
处 点 击 , 在 其 下 拉 菜 单 中 选 择 “add new columns” 项 , 弹 出 如 图 2-20 所 示 的 对 话
框 , 输 入 要 增 加 的 数 据 列 数 , 单 击 “ 确 定 ”。 然 后 将 所 有 的 实 验 数 据 输 入 表 格 中 。
图 2-20 增 加 数 据 对 话 框
3 除 了 直 接 输 入 数 据 以 外 , 也 可 以 将 在 其 他 程 序 计 算 和 测 量 所 取 得 的 数 据 直 接 引 用 过
来 。 点 击 “Files”, 在 其 下 拉 菜 单 中 选 择 “Import”, 再 在 弹 出 的 菜 单 中 选 择 中 一
种 你 所 存 储 的 数 据 形 式 ( 见 图 2-21(a))。 许 多 仪 器 数 据 是 以 “ASCII” 形 式 存 放 的 ,
可 点 击 “Single ASCII”, 在 弹 出 的 对 话 框 中 选 取 数 据 文 件 名 ( 见 图 2-21(b)), 点
击 之 , 就 可 以 将 数 据 直 接 引 入 到 数 据 表 格 中 去 。

图 2-21 引 入 数 据 文 件
值 得 注 意 的 是 , 放 在 数 据 文 件 中 的 数 据 , 其 次 序 应 和 数 据 表 格 中 的 次 序 相 一 致 , 同 行 的
数 据 以 “,” 相 间 隔 , 不 同 行 的 数 据 应 换 行 存 放 , 否 则 , 引 入 的 数 据 无 法 使 用 。
4.4. 图 形 生 成
当 输 入 完 数 据 后 , 就 可 以 开 始 绘 制 实 验 数 据 曲 线 图 。 实 验 曲 线 常 有 单 线 图 和 多 线 图 , 下
面 分 别 介 绍 之 。
1 单 线 图
1) 点 击 “plot”, 在 其 下 拉 菜 单 中 选 择 曲 线 形 式 , 一 般 选 择 “Line+Symble”( 见 图
2-22), 它 是 将 实 验 数 据 用 直 线 分 别 连 接 起 来 , 在 每 一 格 数 据 点 上 有 一 个 特 殊 的 记 号 。
图 2-22 曲 线 选 择 方 式
图 2-23 坐 标 选 择 方 式
2 在 弹 出 的 对 话 框 ( 见 图 2-23) 中 选 择 x 轴 和 Y 轴 的 数 据 列 。 其 选 样 方 法 如 下 : 先 点 击
对 话 框 左 边 的 数 据 列 , 再 点 击 “x” 或 “Y”, 选 择 其 作 为 x 轴 或 Y 轴 , 当 选 定 两 个 坐 标 后 ,
单 击 “Ok”, 就 画 出 一 条 如 图 2-24 所 示 的 曲 线 。

图 2-24 曲 线
(2) 多 线 图
在 化 工 实 验 中 常 常 是 多 条 实 验 曲 线 画 在 一 起 , 这 时 数 据 列 一 般 大 于 2, 其 方 法 是 在 画 好
一 条 线 的 基 础 上 ( 当 前 活 动 窗 口 为 图 形 ), 点 击 “Graph”, 在 其 下 拉 菜 单 中 选 择 “Add P1ot
to Layer”, 再 在 展 开 的 菜 单 中 选 择 “Line + symbol” ( 见 图 2-25), 系 统 会 弹 出 和 图 2.23
相 仿 的 对 画 框 , 选 择 需 要 添 加 曲 线 的 x 轴 和 Y 轴 , 当 选 定 两 个 坐 标 后 , 单 击 “OK”, 重 复 以
上 步 骤 , 就 可 以 将 多 条 曲 线 绘 制 在 同 一 图 中 ( 见 图 2-26), 有 利 于 实 验 数 据 的 分 析 和 研 究 。
图 2-25 绘 制 多 线 图 对 话 框

图 2-26 多 线 图
如 果 所 要 作 的 多 线 图 只 是 Y 轴 不 同 而 x 轴 相 同 , 则 有 一 种 简 单 的 办 法 直 接 制 作 。 例 如
有 如 图 2-25 所 示 的 数 据 ,X 轴 都 为 A 列 ,Y 轴 分 别 为 B、C、D 列 , 则 可 首 先 利 用 鼠 标 选 中 要
制 作 多 线 图 的 所 有 数 据 列 ( 这 一 点 和 使 用 word 文 档 一 样 ), 然 后 点 击 多 线 图 线 条 类 型 的 图 表 ,
如 我 们 选 中 “ ”, 则 可 直 接 得 到 图 2-26。
4.5. 坐 标 轴 的 标 注
输 入 数 据 , 画 好 曲 线 , 这 时 我 们 发 现 坐 标 轴 的 名 称 尚 未 标 注 , 标 注 坐 标 轴 名 称 有 以 下 两
种 方 法 。
1. 将 鼠 标 双 击 标 有 “X Axis Title” 和 “Y Axis Title” 处 , 弹 出 如 图 2-27 所 示 的
对 画 框 , 输 入 坐 标 轴 的 中 文 名 、 英 文 字 母 、 单 位 , 同 时 可 选 择 字 体 、 字 号 以 及 其 他 一 些 功 能 。
需 要 说 明 的 是 , 有 些 字 体 在 Origin 里 可 以 显 示 出 来 , 但 当 粘 贴 到 Word 文 档 时 无 法 显 示 , 因
此 , 建 议 大 家 将 字 体 选 为 宋 体 , 这 样 可 保 证 在 Word 文 档 中 可 以 显 示 坐 标 轴 的 名 称 。
图 2-27 标 注 坐 标 轴
点 击 “Format”, 在 其 下 拉 式 菜 单 中 选 择 “Axis”、“Y Axis”( 见 图 2-28), 系 统 弹 出 如 图
2-28 所 示 的 对 话 框 , 点 击 “Axis Tick Label”, 得 图 2-29。 同 时 如 果 点 击 图 图 2-29 的 其 他 功

能 , 则 可 以 对 坐 标 的 起 始 位 置 、 坐 标 间 隔 、 坐 标 轴 位 置 及 间 厢 小 标 签 的 方 向 等 许 多 功 能 进 行
设 置 。
图 2-28
图 2-29
4.6. 线 条 及 实 验 点 图 标 的 修 改
在 实 验 数 据 的 多 线 图 中 , 每 一 条 曲 线 表 示 的 含 义 是 不 同 的 , 不 同 的 实 验 点 必 须 用 不 同 的
图 标 表 示 , 可 以 双 击 需 要 修 改 的 曲 线 , 弹 出 如 图 2-30 所 示 的 对 话 框 点 击 “Line” 可 以 修 改
线 条 粗 细 、 颜 色 、 风 格 及 连 接 方 式 ; 点 击 “Symbol” 可 以 修 改 实 验 点 的 图 标 形 状 和 大 小 ; 点
击 “Group” 可 以 进 行 线 条 的 组 态 设 置 。

图 2-30 实 验 点 和 线 条 的 图 标 设 置
4.7. 数 据 的 拟 合
完 成 前 述 任 务 后 , 一 幅 实 验 曲 线 图 基 本 完 成 , 但 如 果 需 要 对 实 验 数 据 进 行 一 些 回 归 计 算 ,
则 可 以 通 过 以 下 方 法 进 行 。
1. 点 击 “Data”, 选 中 要 回 归 的 某 一 条 曲 线 ( 见 图 2-31)。
2. 点 击 “Tools”, 选 择 回 归 的 方 法 , 如 图 2-32 所 示 为 线 性 回 归 。
图 2-31 选 择 回 归 曲 线
图 2-32 选 择 回 归 方 法
图 2-33 选 择 回 归 指 标

(3) 在 弹 出 的 对 框 中 , 进 一 步 确 定 回 归 的 标 准 , 点 击 “Fit”( 见 图 2-33), 系 统 就 会 对
所 选 择 的 曲 线 按 指 定 的 方 法 进 行 回 归 。
图 2-34
4.8. 其 他 功 能
1. 数 据 显 示
origin 的 数 据 显 示 (Data display) 工 具 模 拟 显 示 屏 的 功 能 , 动 态 显 示 所 选 数 据 点 或 屏 幕 点
的 XY 坐 标 值 。 当 选 择 “Tools” 工 具 栏 的 “Data selector”、“ Data reader” 、“ Screen reader”
或 “Draw” 工 具 时 ,origin 将 自 动 显 示 “Data display” 工 具 。 另 外 , 当 移 动 或 删 除 数 据 点 时 ,
(Data display) 工 具 也 会 自 动 显 示 。
“Data display” 工 具 是 浮 动 的 , 可 以 将 其 移 动 到 origin 工 作 空 间 内 任 何 方 便 的 位 置 , 也
可 以 把 它 拉 大 或 缩 小 。“Data display” 工 具 如 图 2-35 所 示 :
图 2-35 “Data display” 工 具 图
“Data display” 工 具 显 示 的 内 容 含 义 如 下 :
Data2: 为 origin 项 目 的 文 件 名
B: 数 列 名 称
[3]: 为 数 据 点 的 序 号
X=700, Y=0.133 为 该 数 据 点 的 坐 标 值 。
2. 数 据 选 择 :
Origin 的 数 据 选 择 “Data selector” 工 具 的 功 能 是 选 择 一 段 数 据 曲 线 , 做 出 标 记 , 突 出
显 示 效 果 。
数 据 选 择 的 步 骤 如 下 :
i. 单 击 “Tools” 工 具 栏 上 的 “Data selector” 命 令 按 钮 , 则 数 据 标 志 出 现 在 线 段
曲 线 的 两 端 , 另 外 , 数 据 显 示 窗 口 也 会 自 动 打 开 。

ii. 为 了 标 出 感 兴 趣 的 数 据 段 , 要 移 动 数 据 标 志 , 方 法 有 二 :
‣ 用 鼠 标 拖 动 标 志 , 将 其 移 动 到 合 适 的 位 置 。
‣ 先 用 键 盘 的 左 右 箭 头 选 择 相 应 的 左 右 数 据 标 志 , 然 后 按 下 ”Ctrl” 键 不 放 , 再 按
下 左 右 箭 头 便 可 以 使 选 定 的 数 据 标 志 向 左 右 方 向 移 动 , 步 长 为 一 个 数 据 点 。 如 果 同 时 按
下 ”Ctrl” 和 “Shift” 键 不 放 , 再 按 下 左 右 箭 头 便 可 以 使 选 定 的 数 据 标 志 想 左 右 方 向 移 动 ,
步 长 为 五 个 数 据 点 。
3. 数 据 读 取 :
Origin 的 数 据 选 择 “Data Reader” 工 具 的 功 能 是 显 示 数 据 曲 线 上 选 定 点 的 X、Y 坐 标 值 。
数 据 读 取 的 步 骤 如 下 :
i. 单 击 “Tools” 工 具 栏 上 的 “Data Reader” 命 令 按 钮 , 则 鼠 标 出 现 形 状 。
ii. 用 鼠 标 选 择 数 据 曲 线 的 点 , 则 在 “Data display” 工 具 中 出 现 该 数 据 点 的 坐 标 值 X,Y.。
4. 定 制 坐 标 轴
i. 双 击 X 坐 标 轴
ii. 单 击 “Scale. 选 项 卡 , 在 “From” 栏 键 入 50, 在 “To” 栏 键 入 1400, 在 “Increment”
栏 键 入 200,
iii. 选 择 “Title & Format” 选 项 卡 , 在 “Title” 文 本 框 键 入 “ 铁 离 子 浓 度 ”
iv. 双 击 Y 标 轴
v. 单 击 “Scale. 选 项 卡 , 在 “From” 栏 键 入 0 在 “To” 栏 键 入 0.25ncrement”
栏 键 入 0.02
vi. 选 择 “Title & Format” 选 项 卡 , 在 “Title” 文 本 框 键 入 “ 吸 光 度 ”, 得 图
2-36:
图 2-36 定 制 坐 标 轴
5. 图 形 的 导 出
在 Origin 中 导 出 图 形 的 方 法 有 几 种 :
‣ 通 过 剪 贴 板 导 出 , 方 法 : 激 活 绘 图 窗 口 , 选 择 “Edit”—“Copy page”, 图 片 被 拷 贝
进 剪 贴 板 , 然 后 就 可 以 将 其 粘 贴 到 其 他 应 用 程 序 中 了 。
‣ 导 出 图 形 文 件 , 方 法 是 :
i. 选 择 菜 单 命 令 “File”—“Export page”, 则 打 开 “ 另 存 为 ” 对 话 框
ii. 在 对 话 框 内 的 “ 文 件 名 ” 文 本 框 内 输 入 文 件 名
iii. 从 “ 保 存 类 型 ” 下 拉 列 表 框 内 选 择 图 形 文 件 的 类 型
iv. 单 击 “ 保 存 ” 命 令 按 钮
这 样 窗 口 图 像 被 保 存 为 图 形 文 件 , 可 以 插 入 到 任 何 可 以 识 别 这 种 格 式 文 件 的 应 用
程 序 中 了 。
参 考 文 献

4. 刁 国 旺 阚 锦 晴 等 : 《 物 理 化 学 实 验 》
5. 王 秋 长 , 赵 鸿 喜 , 张 守 民 . 李 一 峻 编 :《 基 础 化 学 实 验 》 北 京 科 学 出 版 社 2003
6. 方 利 国 陈 砺 编 著 :《 计 算 机 在 化 学 化 工 中 的 应 用 》 北 京 化 学 工 业 出 版 社 2003

第 七 章 基 本 操 作 技 术
第 一 节 玻 璃 仪 器
5.1. 常 用 玻 璃 仪 器 简 介
玻 璃 具 有 良 好 的 化 学 稳 定 性 , 并 且 透 明 , 便 于 观 察 反 应 现 象 , 所 以 在 化 学 实 验 中
大 量 使 用 玻 璃 。 玻 璃 分 软 质 和 硬 质 两 种 。 从 断 面 看 颜 色 偏 绿 色 的 为 软 质 玻 璃 , 软
质 玻 璃 透 明 度 好 , 但 硬 度 、 抗 腐 蚀 性 和 耐 热 性 差 , 所 以 一 般 用 于 非 加 热 仪 器 , 如
量 筒 、 试 剂 瓶 等 。 硬 质 玻 璃 的 耐 热 性 、 抗 腐 蚀 性 和 耐 冲 击 性 都 较 好 , 常 用 的 烧 杯 、
试 管 、 烧 瓶 等 都 是 硬 质 的 。
1) 化 学 实 验 中 , 常 用 的 仪 器 如 下 :
仪 器 名 称 规 格 、 用 途 使 用 注 意 事 项
(a) (b)
试 管
烧 杯
(c)
规 格 :
用 管 口 直 径 × 管 长 (mm) 表
示 , 分 为 普 通 试 管 (a)、(b)
和 离 心 试 管 (c)
用 途 :
1. 反 应 容 器 , 用 药 量 较
少 , 便 于 操 作 , 反 应 现
象 易 于 观 察 。
2. 离 心 试 管 用 于 少 量 沉
淀 的 分 离 。
规 格 :
以 容 积 (mL) 表 示
用 途 :
1. 反 应 容 器 , 用 药 量 可 多
些 , 便 于 操 作 , 易 混 合
均 匀 , 反 应 现 象 易 于 观
察 。
2. 配 置 溶 液 时 用 。
3. 可 代 替 水 浴 。
1. 反 应 液 体 的 体 积 应 不 超
过 试 管 容 积 的 1/2, 当 加
热 时 不 超 过 试 管 容 积 的
1/3。
2. 硬 质 试 管 可 以 加 热 至 高
温 , 但 不 可 骤 冷 , 以 免 破
裂 。
3. 加 热 时 , 应 使 试 管 下 半 部
均 匀 受 热 , 试 管 口 不 可 对
人 。
4. 离 心 试 管 不 可 加 热 。
1. 反 应 液 体 的 体 积 应 不 超
过 烧 杯 容 积 的 2/3。
2. 烧 杯 可 以 加 热 至 高 温 , 加
热 时 必 须 放 在 石 棉 网 上 ,
不 可 骤 冷 骤 热 , 以 免 破
裂 。
量 筒
规 格 :
以 量 度 的 最 大 容 积 (mL)
表 示
用 途 :
量 取 一 定 体 积 液 体
1. 不 能 作 为 反 应 容 器 。
2. 不 可 加 热 , 也 不 能 量 取 热
液 体 。
3. 读 数 时 视 线 与 页 面 保 持
在 同 一 水 平 线 , 读 取 与 与
液 体 弯 月 面 最 低 点 相 切
的 刻 度 线 。

漏 斗
分 液 漏 斗
规 格 :
以 直 径 (cm) 表 示
用 途 :
1. 过 滤
2. 引 导 溶 液 进 入 小 口 容
器
3. 粗 颈 漏 斗 用 于 转 移 固
体 物 资 。
以 容 积 〔mL〕 和 漏 斗 形 状
表 示 , 有 球 形 、 梨 形 、 筒 形
等 几 种
用 途 :
用 于 液 体 的 分 离 、 洗 涤 和 萃
取
不 能 用 火 直 接 加 热
漏 斗 口 塞 子 与 活 塞 是 配 套
的 。 防 止 滑 出 打 碎
使 用 前 、 将 活 塞 沫 一 薄 层 凡
士 林 . 插 入 转 动 直 至 透 明 , 如
果 过 少 , 会 造 成 漏 液 , 过 多 会
溢 出 沾 污 仪 器 和 试 液
萃 取 时 . 振 荡 初 期 要 多 次 放
气 以 免 漏 斗 内 气 压 过 大
不 能 加 热
恒 压 滴 液 漏 斗
必 须 在 无 水 条 件 下 、 在 惰 性
气 体 保 护 下 , 或 者 有 气 体 参 与
反 应 的 反 应 , 应 使 用 恒 压 滴 液
漏 斗
恒 压 滴 液 漏 斗
1. 盖 与 缸 身 之 间 的 平 面 经 过
磨 砂 , 在 磨 砂 处 涂 以 润 滑 脂 ,
(a)
干 燥 器
(b)
以 内 径 (cm) 表 示 , 分 普
通 (a) 真 空 (b) 干 燥 器 两
种 , 用 于 存 放 易 吸 湿 的 药
品 , 重 量 分 析 中 用 于 冷 却 经
过 灼 烧 的 坩 埚 等
使 之 密 闭
2. 及 时 更 换 干 燥 剂
3. 搬 动 时 , 必 须 使 用 双 手 ,
且 用 双 手 拇 指 带 助 盖 子 以 防
滑 落 。
4. 灼 烧 过 的 物 品 放 入 干 燥 器
前 温 度 不 能 过 高

用 容 积 (mL) 表 示
用 于 配 制 准 确 浓 度 溶 液
不 能 加 热 , 不 能 代 替 试 剂 瓶
用 来 存 放 溶 液 , 不 能 在 其 中 溶
解 固 体
瓶 塞 与 瓶 口 配 套 . 不 能 互 换
容 量 瓶
布 氏 漏 斗 为 磁 质 , 以 直 径
〔cm〕 大 小 表 示 , 与 吸 滤
瓶 一 起 用 于 减 压 过 滤
不 能 加 热
注 意 漏 斗 大 小 与 过 滤 的 固
体 或 沉 淀 量 相 适 宜
布 氏 漏 斗
吸 滤 瓶 为 玻 璃 质 , 以 容 积
〔mL〕 大 小 表 示 , 与 布 氏
漏 斗 一 起 用 于 减 压 过 滤
不 能 加 热
吸 滤 瓶
研 钵
瓷 质 , 以 钵 口 直 径 (cm) 表
示 。 也 有 铁 、 玻 璃 、 玛 瑙 制
的 。
用 途 : 研 磨 团 体 , 混 合 固 体
物 质
根 据 固 体 的 性 质 和 硬 度 选 用
研 钵
不 能 代 替 反 应 容 器 用
放 入 量 不 能 超 过 容 积 的 1/3
易 爆 物 质 只 能 轻 轻 压 碎 . 不 能
研 磨

(a)
(b) (c)
烧 瓶 包 括 平 底 烧 瓶 (a)、 圆
底 烧 瓶 (b)、 梨 形 烧 瓶 (c
)、 三 口 烧 瓶 (d) 等 , 容 量 有
100mL、250mL、500mL、
等 多 种 。 烧 瓶 用 作 反 应 容 ,
可 在 常 温 或 加 热 时 使 用 。 当
溶 液 需 要 长 时 间 反 应 或 是
加 热 回 流 时 , 一 般 都 会 选 择
使 用 烧 瓶 作 为 容 器 , 加 热 回
流 时 . 可 于 瓶 内 放 入 搅 拌
子 , 并 以 加 热 搅 拌 器 加 以 搅
拌 。
通 常 平 底 烧 瓶 用 在 室 温 下 的
反 应 , 而 圆 底 烧 瓶 则 用 在 较 高
温 度 下 的 反 应 。 圆 底 烧 瓶 在 使
用 时 应 固 定 在 铁 架 上 ; 加 热 时
应 隔 石 棉 网 间 接 加 热 , 烧 瓶 夹
应 垫 石 棉 绳 或 套 橡 皮 管
烧 瓶
(d)
滴 定 管
滴 定 管 在 定 量 分 析 ( 如 中 和
滴 定 ) 中 用 于 准 确 地 放 出 一
定 量 液 体 。 滴 定 管 容 量 规 格
有 5mL、10mL、25mL、50mL、
等 多 种 。 滴 定 管 有 酸 式 滴 定
管 和 碱 式 滴 定 管 两 种 类 型 。
酸 式 滴 定 管 下 端 有 玻 璃 磨
口 的 活 塞 , 碱 式 滴 定 管 下 端
连 接 着 橡 皮 管 , 再 接 一 个 尖
嘴 。
用 滴 定 管 前 必 须 检 查 滴 定 管
是 否 漏 水 , 活 塞 是 否 转 动 灵
活 。
量 取 体 积 前 , 必 须 调 节 到 滴 定
管 管 内 没 有 气 泡 。
碱 式 滴 定 管 不 能 装 与 橡 胶 发
生 反 应 的 物 质
见 光 易 分 解 的 溶 液 用 棕 色 滴
定 管 滴 定 。
(a)
冷 凝 管
(b)
用 于 冷 却 蒸 气 , 有 球 形 冷 凝
管 (a)、 直 形 冷 凝 管 (b)、 空
冷 凝 管 几 种 , 常 与 圆 底 烧
瓶 、 蒸 馏 烧 瓶 等 连 接 使 用 。
使 用 时 下 支 管 与 自 来 水 龙
头 相 连 , 上 支 管 把 冷 却 水 放
出 后 导 人 下 水 道 。 球 形 冷 凝
管 用 来 回 流 操 作 , 直 形 冷 凝
管 、 空 气 冷 凝 管 用 于 蒸 馏 操
作
冷 凝 管 不 能 加 热

移 液 管 中 用 于 准 确 移 取 一
定 体 积 的 溶 液 。 移 液 管 容 积
有 1mL、2mL、5mL、10mL、
25m 等 多 种 , 按 刻 度 有 多 刻
度 管 型 和 单 刻 度 大 肚 型 之
分
使 用 时 先 用 少 量 所 移 溶 液 润
洗 三 次
一 般 移 液 管 残 留 最 后 一 滴 液
体 不 要 吹 出 ( 完 全 流 出 型 应 吹
出 )
移 液 管
用 于 盛 放 少 量 液 体 试 剂 , 容
量 有 30mL、60mL 两 种 。
滴 管 与 滴 瓶 磨 口 配 套 . 不 可 互
换 。 保 存 见 光 易 分 解 试 剂 时 应
用 棕 色 瓶 。
滴 瓶
用 于 储 存 液 体 试 剂 , 容 量 有
30mL 、 60mL 、 250mL 、
500mL 多 种 规 格 。
试 剂 瓶 不 能 加 热 , 盛 放 碱 液 时
要 用 橡 皮 塞 ; 储 存 见 光 易 分 解
试 剂 , 应 选 用 棕 色 瓶 。
试 剂 瓶
蒸 馏 烧 瓶
用 于 常 压 下 蒸 馏 液 体 , 也 可
作 反 应 容 器 , 容 积 有
100mL、2500mL、500mL
等 多 种 。
蒸 馏 烧 瓶 使 用 时 应 固 定 在 铁
架 台 上 , 烧 瓶 夹 应 垫 石 棉 绳 或
套 橡 皮 管 , 通 常 隔 石 棉 网 加
热 , 烧 瓶 夹 应 夹 在 支 管 上 万 瓶
颈 处 。
蒸 发 皿
有 瓷 、 石 英 以 及 铁 、 铂 制 作
的 几 种 , 容 量 有 30mL、
60mL、100mL、200mL 等
几 种 。 蒸 发 皿 用 于 蒸 发 、 浓
缩 液 体 或 干 燥 固 体 时
蒸 发 皿 可 直 接 加 热 ; 液 体 接 近
蒸 发 完 时 , 需 要 垫 石 棉 网 加
热 。 蒸 发 皿 虽 耐 高 温 , 但 不 宜
骤 冷 。

用 于 干 燥 气 体 。
单 球 干 燥 管 的 球 体 中 可 根 据
所 干 燥 气 体 的 性 质 选 用 干 燥
剂
干 燥 管 (drying tube)
坩 埚
坩 埚 : 有 瓷 、 石 英 以 及 铁 、
铂 制 作 的 几 种 , 容 量 有
30mL、60mL 等 几 种 。 坩 埚
用 于 灼 烧 试 样 。
坩 埚 可 直 接 加 热 ; 坩 埚 虽 耐 高
温 , 但 不 宜 骤 冷 。
坩 埚 钳 :
铁 制 品 , 有 大 小 、 长 短 的 不
同 .
主 要 用 于 夹 持 坩 埚 加 热 或
往 高 温 电 炉 中 放 、 取 坩 埚
坩 埚 钳 用 后 , 应 尖 端 朝 上 平
放 在 实 验 台 上 ( 很 高 温 度 时 ,
应 放 在 石 棉 板 上
木 制 试 管 夹
用 于 加 热 试 管 时 夹 持 试 管
夹 持 试 管 必 须 从 试 管 底 部 慢
慢 朝 上 移 动 试 管 夹 , 试 管 夹 不
应 触 及 试 管 口 。
夹 持 试 管 在 酒 精 灯 焰 上 加 热
时 , 必 须 手 持 试 管 夹 的 长 柄 部
分 , 同 时 不 可 触 及 试 管 夹 的 另
半 部 分
铜 制 或 铁 制 品
用 于 检 验 可 燃 性 , 进 行 固 气
燃 烧 反 应
放 入 集 气 瓶 时 应 从 上 而 下 慢
慢 放 入 , 不 可 接 触 瓶 底
硫 磺 、 钾 、 钠 的 燃 烧 实 验 , 必
须 在 燃 烧 匙 底 垫 上 少 量 沙 子 。
燃 烧 匙

按 粗 细 、 长 短 分
用 于 洗 涤 试 管
根 据 所 洗 涤 试 管 的 大 小 , 选 择
适 当 粗 细 的 试 管 刷
试 管 刷
有 木 质 及 塑 料 制 品 几 种
保 持 清 洁 、 干 燥
试 管 架
用 于 洗 涤 干 燥 、 干 燥 气 体
要 根 据 所 洗 涤 气 体 的 性 质 , 选
择 适 当 的 液 态 洗 气 剂 。 洗 气 剂
的 用 量 不 可 过 多 或 过 少 。
洗 气 瓶
表 面 皿
按 直 径 大 小 分 类
用 于 盖 住 烧 杯 。
要 根 据 烧 杯 等 的 口 径 选 择 大
小 适 宜 的 表 面 皿 。
盖 烧 杯 时 , 应 将 表 面 皿 的 凹 月
面 朝 上
称 量 瓶
按 容 积 大 小 分 , 用 于 精 确 称
量 试 剂 , 特 别 适 用 于 称 量 易
吸 湿 的 固 体 试 样 。
称 量 试 样 前 , 称 量 瓶 必 须 洗
净 、 烘 干
称 量 固 体 试 样 时 , 必 须 尽 可 能
改 好 称 量 瓶 的 瓶 盖 。

用 于 固 定 反 应 容 器 , 或 固 定
铁 圈
仪 器 固 定 在 铁 架 台 上 时 , 仪 器
玉 铁 架 台 的 重 心 必 须 落 在 铁
架 台 底 座 中 央 。
用 铁 夹 夹 持 仪 器 时 , 以 仪 器 不
能 转 动 为 宜 , 不 可 过 紧 或 过
松 。
铁 架 台
在 化 学 实 验 中 , 还 常 用 带 有 标 准 磨 口 的 玻 璃 仪 器 。 磨 口 分 内 磨 口 和 外 磨 口 两 种 , 均 按 标
准 尺 寸 磨 制 , 常 用 的 规 格 有 10、14、19、24、29、34 等 , 这 些 数 字 是 指 磨 口 最 大 端 的 直 径 ,
单 位 为 mm。 相 同 规 格 的 内 、 外 磨 口 均 可 紧 密 相 连 接 , 不 同 规 格 的 磨 口 可 以 借 助 相 应 的 标 准
接 头 套 接 。 使 用 磨 口 仪 器 , 操 作 方 便 , 便 于 清 洗 , 既 可 免 去 配 塞 及 钻 孔 等 过 程 , 又 能 避 免 反
应 物 或 产 物 被 塞 子 玷 污 , 但 其 缺 点 是 价 格 较 高 。 使 用 磨 口 玻 璃 仪 器 时 必 须 注 意 :
(1). 磨 口 处 必 须 洁 净 , 若 粘 有 固 体 杂 质 , 会 使 磨 口 对 接 不 严 , 导 致 漏 气 。 若 固 体 杂
质 较 硬 , 还 会 损 坏 磨 口 。
(2). 用 后 立 即 拆 开 , 否 则 长 期 放 置 , 内 外 磨 口 粘 牢 , 难 于 拆 开 。
(3). 除 非 反 应 中 有 强 碱 , 一 般 使 用 时 不 涂 润 滑 剂 , 以 免 玷 污 产 物 或 反 应 物 。
2) 有 机 合 成 实 验 常 用 装 置
在 有 机 合 成 实 验 中 , 有 许 多 常 见 的 基 本 单 元 操 作 , 如 回 流 、 蒸 馏 、 气 体 吸 收
及 搅 拌 等 , 这 些 基 本 操 作 常 用 特 定 的 仪 器 装 置 进 行 。
(1) 回 流 装 置
很 多 有 机 反 应 需 要 在 反 应 体 系 的 溶 剂 或 液 体 反 应 物 的 沸 点 附 近 进 行 , 这 时 就
要 用 回 流 装 置 , 如 图 3-1 所 示 。 图 3-1(1) 是 可 以 隔 绝 潮 气 的 回 流 装 置 。 如 不
需 要 防 潮 , 可 以 去 掉 球 形 冷 凝 管 顶 端 的 干 燥 管 。 若 回 流 中 无 不 易 冷 却 物 放 出 , 还
可 把 气 球 套 在 冷 凝 管 上 口 , 来 隔 绝 潮 气 的 渗 入 。 图 3-1(2) 为 带 有 吸 收 反 应 中
生 成 气 体 的 回 流 装 置 。 适 用 于 回 流 时 有 水 溶 性 气 体 ( 如 氯 化 氢 、 溴 化 氢 、 二 氧 化
硫 等 ) 产 生 的 实 验 。 图 3-1(3) 为 回 流 时 可 以 同 时 滴 加 液 体 的 装 置 。 加 热 回 流
前 应 先 放 入 沸 石 , 根 据 瓶 内 液 体 的 沸 腾 温 度 , 可 选 用 水 浴 、 油 浴 或 石 棉 网 直 接 加
热 等 方 式 。 在 条 件 允 许 下 , 一 般 不 采 用 隔 石 棉 网 直 接 用 明 火 加 热 的 方 式 。 回 流 的
速 率 应 控 制 在 液 体 蒸 气 浸 润 不 超 过 冷 凝 管 两 个 球 为 宜 。

(1) (2) (3)
图 3-1 回 流 装 置
(2) 蒸 馏 装 置
蒸 馏 是 分 离 两 种 以 上 沸 点 相 差 较 大 的 液 体 和 除 去 有 机 溶 剂 的 常 用 方 法 。 图 3-2 是
几 种 常 用 的 蒸 馏 装 置 , 可 以 用 于 不 同 要 求 的 场 合 。 图 3-2(1) 是 常 用 的 蒸 馏 装
置 。 由 于 这 种 装 置 出 口 处 与 大 气 相 通 , 可 能 逸 出 蒸 馏 蒸 气 , 若 蒸 馏 易 挥 发 的 低 沸
点 的 液 体 时 , 需 将 接 液 管 的 支 管 连 上 橡 皮 管 , 通 向 水 槽 或 室 外 。 在 支 管 口 接 上 干
燥 管 , 可 用 作 防 潮 的 蒸 馏 。 图 3-2(2) 是 应 用 空 气 冷 凝 管 的 蒸 馏 装 置 , 常 用 于
蒸 馏 沸 点 在 140℃ 以 上 的 液 体 。 若 使 用 直 形 水 冷 凝 管 , 由 于 液 体 蒸 气 温 度 较 高 而
会 使 冷 凝 管 夹 套 炸 裂 。 图 3-2(3) 为 蒸 除 较 大 量 溶 剂 的 装 置 , 由 于 液 体 可 自 滴
液 漏 斗 中 不 断 地 加 入 , 既 可 调 节 滴 入 和 蒸 出 的 速 度 , 又 可 避 免 使 用 较 大 的 蒸 馏 瓶 ,
增 加 液 体 残 留 量 。
(1)

(2)
(3)
图 3-2 常 用 蒸 馏 装 置
(3) 气 体 吸 收 装 置
图 3-3 为 气 体 吸 收 装 置 , 用 于 吸 收 反 应 过 程 中 生 成 的 有 刺 激 性 的 和 水 溶 性 的 气 体
( 例 如 氯 化 氢 、 二 氧 化 硫 等 )。 其 中 图 (1) 和 (2) 可 作 少 量 气 体 的 吸 收 装 置 。
(1) 中 的 玻 璃 漏 斗 应 略 微 倾 斜 使 漏 斗 口 一 半 在 水 中 , 一 半 在 水 面 上 。 这 样 , 既
能 防 止 气 体 逸 出 , 亦 可 防 止 水 被 倒 吸 至 反 应 瓶 中 。 若 反 应 过 程 中 有 大 量 气 体 生 成
或 气 体 逸 出 很 快 时 , 可 使 用 图 3-3(3) 的 装 置 , 水 自 上 端 流 入 ( 可 利 用 冷 凝 管
流 出 的 水 ) 抽 滤 瓶 中 , 在 恒 定 的 平 面 上 溢 出 。 粗 的 玻 管 恰 好 伸 入 水 面 , 被 水 封 住 ,
可 防 止 气 体 逸 入 大 气 中 。 图 中 的 粗 玻 管 也 可 用 Y 形 管 代 替 。

气 体
气 体
气 体
引 入 水 槽
(1) (2) (3)
图 3-3 气 体 吸 收 装 置
(4) 搅 拌 装 置
当 反 应 在 均 相 溶 液 中 进 行 时 一 般 可 以 不 用 搅 拌 , 因 为 加 热 时 溶 液 存 在 一 定 程 度 的 对 流 ,
从 而 保 持 液 体 各 部 分 均 匀 地 受 热 。 如 果 是 非 均 相 间 反 应 , 或 反 应 物 之 一 系 逐 渐 滴 加 时 , 为 了
尽 可 能 使 其 迅 速 均 匀 地 混 合 , 以 避 免 因 局 部 过 浓 、 过 热 而 导 致 其 它 副 反 应 发 生 或 有 机 物 的 分
解 ; 有 时 反 应 体 系 中 有 固 体 , 如 不 搅 拌 将 影 响 反 应 顺 利 进 行 ; 在 这 些 情 况 下 均 需 进 行 搅 拌 操
作 。 在 许 多 合 成 实 验 中 若 使 用 搅 拌 装 置 不 但 可 以 较 好 地 控 制 反 应 温 度 , 同 时 也 能 缩 短 反 应 时
间 和 提 高 产 率 。 常 用 的 搅 拌 装 置 见 图 3-4。
图 3-4(1) 是 可 同 时 进 行 搅 拌 、 回 流 和 自 滴 液 漏 斗 加 入 液 体 的 实 验 装 置 。
图 3-4(2) 的 装 置 还 可 同 时 测 量 反 应 温 度 。
图 3-4 中 的 搅 拌 器 采 用 了 简 易 封 闭 装 置 , 在 加 热 回 流 的 情 况 下 , 进 行 搅 拌 可 避 免 蒸 气 或
生 成 的 气 体 直 接 逸 至 大 气 中 。
简 易 密 封 搅 拌 装 置 制 作 方 法 ( 以 250mL 三 颈 瓶 为 例 ): 在 250mL 三 颈 瓶 的 中 口 配 置 软 木
塞 , 打 孔 ( 孔 洞 必 须 垂 直 且 位 于 软 木 塞 中 央 ), 插 入 长 6-7cm、 内 径 较 搅 棒 略 粗 的 玻 管 。 取
一 段 长 约 2cm、 内 壁 必 须 与 搅 棒 紧 密 接 触 、 弹 性 较 好 的 橡 皮 管 套 于 玻 管 上 端 。 然 后 自 玻 管 下
端 插 入 已 制 好 的 搅 棒 。 这 样 , 固 定 在 玻 管 上 端 的 橡 皮 管 因 与 搅 棒 紧 密 接 触 而 达 到 了 密 封 的 效
果 。 在 搅 棒 和 橡 皮 管 之 间 滴 入 少 量 甘 油 , 可 对 搅 拌 起 润 滑 和 密 闭 作 用 。 搅 棒 的 上 端 用 橡 皮 管
与 固 定 在 搅 拌 器 上 的 一 短 玻 棒 连 接 , 下 端 接 近 三 颈 瓶 底 部 , 离 瓶 底 适 当 距 离 , 不 可 相 碰 。 且
在 搅 拌 时 要 避 免 搅 拌 与 塞 中 的 玻 璃 管 相 碰 。 这 种 简 易 密 封 装 置 [ 见 图 3-5] 在 一 般 减 压
(1.33-1.6KPa) 时 也 可 使 用 。

(1) (2)
图 3-4 搅 拌 装 置
在 使 用 磨 口 仪 器 进 行 反 应 而 密 封 要 求 又 不 高 的 情 况 下 , 可 使 用 图 3-5(2) 的 简 易 密 封
装 置 。 另 一 种 液 封 装 置 , 见 图 3-5(3), 可 用 惰 性 液 体 ( 如 石 蜡 油 ) 进 行 密 封 。 图 3-5(4)
是 由 聚 四 氟 乙 烯 制 成 的 搅 拌 密 封 塞 , 由 上 面 的 螺 旋 盖 1、 中 间 的 硅 橡 胶 密 封 垫 圈 2 和 下 面 的
标 准 口 塞 3 组 成 。 使 用 时 只 需 选 用 适 当 直 径 的 搅 棒 插 入 标 准 口 塞 与 垫 圈 孔 中 , 在 垫 圈 与 搅 棒
接 触 处 涂 少 许 甘 油 润 滑 , 旋 上 螺 旋 口 至 松 紧 合 适 , 并 把 标 准 口 塞 紧 在 烧 瓶 上 即 可 。
(1) (2) (3) (4)
(1) (2) (3) (4)
图 3-5 常 用 密 封 装 置
搅 棒 机 的 轴 头 和 搅 拌 棒 之 间 还 通 过 两 节 真 空 橡 皮 管 和 一 段 玻 璃 棒 连 接 , 这 样 搅 拌 器 导 管
不 致 磨 损 或 折 断 ( 见 图 3-6)。
璃 棒
真 空 橡 皮 管
图 3-6 搅 拌 棒 的 连 接

搅 拌 所 用 的 搅 拌 棒 通 常 由 玻 璃 棒 制 成 , 式 样 很 多 , 常 用 的 见 图 3-7。 其 中 (1)、(2) 两
种 可 以 容 易 地 用 玻 璃 弯 制 。(3)、(4) 较 难 制 。 其 优 点 是 可 以 伸 入 狭 颈 的 瓶 中 , 且 搅 拌 效 果
较 好 。(5) 为 筒 形 搅 拌 棒 , 适 用 于 两 相 不 混 溶 的 体 系 , 其 优 点 是 搅 拌 平 稳 , 搅 拌 效 果 好 。
.
(1) (2) (3) (4) (5)
图 3-7 搅 拌 棒
在 有 些 实 验 中 还 要 用 到 磁 力 搅 拌 器 。( 图 3-8)
图 3-8 磁 力 搅 拌 器
(5) 分 水 装 置
图 3-9 分 水 装 置
仪 器 装 置 方 法
有 机 合 成 实 验 常 用 的 玻 璃 仪 器 装 置 , 一 般 皆 用 铁 夹 将 仪 器 依 次 固 定 于 铁 架 上 。 铁 夹 的 双
钳 应 贴 有 橡 皮 、 绒 布 等 软 性 物 质 , 或 缠 上 石 棉 绳 、 布 条 等 。 若 铁 钳 直 接 夹 住 玻 璃 仪 器 , 则 容
易 将 仪 器 夹 坏 。
用 铁 夹 夹 玻 璃 器 皿 时 , 先 用 左 手 手 指 将 双 钳 夹 紧 , 再 拧 紧 铁 夹 螺 丝 , 待 夹 钳 手 指 感 到 螺
丝 触 到 双 钳 时 , 即 可 停 止 旋 动 , 做 到 夹 物 不 松 不 紧 。
以 回 流 装 置 [ 图 3-1(1)] 为 例 , 装 置 仪 器 时 先 根 据 热 源 高 低 ( 一 般 以 三 脚 架 高 低 为 准 )
用 铁 夹 夹 住 圆 底 烧 瓶 瓶 颈 , 通 过 十 字 接 头 垂 直 固 定 于 铁 架 上 。 铁 架 应 正 对 实 验 台 外 面 , 不 要

歪 斜 。 若 铁 架 歪 斜 , 重 心 不 一 致 , 会 造 成 装 置 不 稳 。 然 后 将 球 形 冷 凝 管 下 端 正 对 烧 瓶 口 用 铁
夹 垂 直 固 定 于 烧 瓶 上 方 , 再 放 松 铁 夹 , 将 冷 凝 管 放 下 , 使 磨 口 磨 塞 塞 紧 后 , 再 将 铁 夹 稍 旋 紧 ,
固 定 冷 凝 管 , 使 铁 夹 位 于 冷 凝 管 中 部 偏 上 一 些 。 用 合 适 的 橡 皮 管 连 接 冷 凝 水 , 进 水 口 在 下 方 ,
出 水 口 在 上 方 , 最 后 按 图 3-1(1) 在 冷 凝 管 顶 端 装 置 干 燥 管 。
总 之 , 仪 器 安 装 应 先 下 后 上 , 从 左 至 右 , 做 到 正 确 、 整 齐 、 稳 妥 、 端 正 , 其 轴 线 应 与 实
验 台 边 缘 平 行 。
5.2. 玻 璃 加 工 技 术
玻 璃 管 的 加 工 有 切 割 、 熔 烧 、 弯 曲 、 抽 拉 、 扩 口 等 。
1) 玻 璃 管 的 截 断
选 择 干 净 、 粗 细 合 适 的 玻 璃 管 并 平 放 于 实 验 桌 面 上 , 一 手 捏 紧 玻 璃 管 , 另 一 只 手 持 锉 刀 ,
用 锉 刀 的 棱 沿 着 拇 指 指 甲 在 需 截 断 处 用 力 向 前 锉 一 下 ( 注 意 不 允 许 来 回 锉 , 以 免 磨 损 锉 刀 和
锉 痕 不 平 整 ) 并 锉 出 一 道 凹 痕 。 锉 出 来 的 凹 痕 应 与 玻 璃 管 垂 直 , 以 能 保 证 玻 璃 管 截 断 后 截 面
平 整 。 之 后 双 手 持 玻 璃 管 锉 痕 的 两 侧 , 拇 指 放 在 划 痕 的 背 后 向 前 推 压 , 同 时 食 指 向 后 拉 , 即
可 截 断 玻 璃 管 ( 图 3-10)。
A、 玻 璃 管 的 锉 痕 B、 玻 璃 管 的 截 断 C、 玻 璃 管 ( 棒 ) 截 面 的 熔 光
图 3-10 玻 璃 管 切 割 及 熔 光
如 果 玻 璃 管 较 粗 , 用 上 述 方 法 截 断 较 困 难 。 可 用 玻 璃 管 骤 热 或 骤 冷 易 裂 的 性 质 , 采 用 下
列 方 法 进 行 : 将 一 根 末 端 拉 细 的 玻 璃 管 在 灯 焰 上 加 热 至 白 炽 , 使 之 成 熔 球 , 立 即 触 及 到 用 水
滴 湿 的 粗 玻 璃 管 的 锉 痕 处 , 锉 痕 出 骤 然 受 强 热 而 断 裂 。
玻 璃 管 的 截 断 面 很 锋 利 , 容 易 将 手 划 破 , 而 且 难 以 插 入 塞 子 的 圆 孔 内 , 因 此 需 将 其 断 面
在 煤 气 灯 的 氧 化 焰 ( 即 外 焰 处 , 温 度 最 高 ) 熔 烧 光 滑 。 操 作 时 可 将 截 面 斜 插 入 氧 化 焰 中 , 同 时
缓 慢 地 转 动 玻 璃 管 使 之 熔 烧 均 匀 , 直 至 光 滑 为 止 。 熔 烧 的 时 间 不 可 太 长 , 以 免 管 口 收 缩 ; 灼
烧 后 的 玻 璃 管 应 放 于 石 棉 网 上 冷 却 , 切 不 可 放 于 桌 面 上 , 以 免 烧 焦 桌 面 ; 也 不 能 用 手 去 摸 ,
以 免 烫 伤 。
2) 玻 璃 管 的 弯 曲
弯 玻 璃 管 时 , 左 右 手 心 向 上 , 用 拇 指 、 食 指 和 中 指 挟 住 玻 璃 管 , 一 手 用 力 转 动 玻 璃 管 ,
另 一 手 随 之 从 动 , 以 保 证 玻 璃 管 始 终 在 一 条 轴 线 上 转 动 ( 图 3-11)。
图 3-11 玻 璃 管 的 弯 曲
先 将 玻 璃 管 于 弱 火 焰 中 左 右 移 动 预 热 , 以 除 去 管 中 的 水 汽 。 然 后 将 欲 弯 曲 的 部 位 放 在 氧
化 焰 中 加 热 , 并 不 断 慢 慢 转 动 玻 璃 管 , 使 之 受 热 均 匀 ( 受 热 部 分 约 为 5 cm)。 当 玻 璃 管 加 热
到 适 当 软 化 但 又 不 会 自 动 变 形 时 ( 玻 璃 管 颜 色 变 黄 ), 迅 速 离 开 火 焰 , 然 后 轻 轻 地 顺 势 弯 曲 至

所 需 角 度 。 若 欲 将 玻 璃 管 弯 成 很 小 的 角 度 , 可 分 几 次 弯 曲 , 玻 璃 管 的 弯 曲 部 分 、 厚 度 和 粗 细
必 须 保 持 均 匀 。 具 体 操 作 如 下 :
1) 在 一 端 套 乳 胶 头 ( 或 塞 软 纸 ), 两 手 持 玻 璃 管 , 在 2/3( 或 1/2) 处 灼 烧 并 平 稳 转 动 ( 使
之 受 热 均 匀 , 注 意 双 手 要 保 持 固 定 的 距 离 , 以 防 玻 璃 管 软 化 时 扭 曲 、 拉 长 或 缩 短 ), 待 玻
璃 管 刚 软 化 后 固 定 加 热 某 一 处 ( 使 之 过 火 ), 待 玻 璃 管 加 热 至 发 黄 变 软 时 取 出 ;
2) 左 手 持 短 处 并 压 紧 乳 胶 头 , 而 右 手 持 长 端 , 并 用 嘴 轻 轻 吹 玻 璃 管 , 边 吹 边 弯 曲 ( 过
火 一 头 朝 外 )。 注 意 : 弯 曲 时 不 能 过 猛 过 快 ;
3) 将 弯 曲 的 玻 璃 管 再 进 行 熔 烧 , 按 2) 方 式 操 作 , 直 到 弯 至 要 求 为 止 (70° 或 90°);
4) 在 弯 曲 好 的 玻 璃 管 的 短 处 进 行 熔 烧 , 按 拉 制 滴 管 的 方 式 拉 制 蒸 馏 水 瓶 管 。
弯 曲 要 求 : 内 侧 不 瘪 、 两 侧 不 鼓 、 角 度 正 确 、 不 偏 不 歪 , 而 且 弯 曲 后 的 玻 璃 管 要 在 同
一 平 面 上 ( 不 能 有 扭 曲 现 象 ), 图 图 3-12 为 弯 管 好 坏 的 比 较 分 析 。
图 3-12 弯 管 好 坏 的 比 较 与 分 析
在 加 热 和 弯 曲 玻 璃 管 时 , 不 要 扭 曲 , 如 果 弯 管 不 在 同 一 平 面 内 , 此 时 可 再 对 弯 管
处 进 行 加 热 并 加 以 修 正 , 使 弯 管 两 侧 在 同 一 平 面 内 。 若 遇 到 弯 管 内 侧 凹 陷 时 , 可
将 凹 进 去 的 部 位 在 火 焰 中 烧 软 , 用 手 或 塞 子 封 住 弯 管 的 一 端 , 用 嘴 向 管 内 吹 气 ,
至 凹 进 去 的 部 位 变 得 平 滑 为 止 。
3) 玻 璃 管 的 拉 细 ( 拉 制 滴 管 )
拉 细 玻 璃 管 与 弯 曲 玻 璃 管 的 加 热 方 法 相 同 。 选 取 粗 细 、 长 度 适 当 的 干 净 玻 璃 管 , 两 手 持
玻 璃 管 的 两 端 , 将 中 间 部 位 放 于 火 焰 中 加 热 , 边 加 热 ( 受 热 面 积 比 弯 曲 玻 璃 管 要 窄 些 ) 边 向 一
个 方 向 转 动 , 待 玻 璃 足 够 软 ( 烧 成 红 黄 色 或 放 开 右 手 立 刻 下 垂 的 程 度 , 即 比 弯 曲 玻 璃 管 要 软 ),
从 火 焰 中 取 出 ; 待 2 秒 后 , 左 右 手 以 同 样 速 度 将 管 子 向 两 侧 拉 伸 , 拉 伸 时 先 慢 拉 , 后 用 力 拉 ,
将 拉 制 好 的 玻 璃 管 放 于 石 棉 网 上 冷 却 。 再 将 拉 制 好 的 滴 管 口 置 于 弱 火 焰 中 灼 熔 ( 去 掉 其 锋 利
的 断 口 ) 至 发 红 即 可 ( 边 灼 烧 边 旋 转 ), 最 后 在 滴 管 口 上 套 上 乳 胶 头 ( 图 3-13、 图 3-14)。
图 3-13 玻 璃 管 的 抽 拉
拉 成 的 滴 管 与 原 管 应 在 同 一 轴 线 上 , 而 且 尖 嘴 要 拉 得 匀 正 , 尖 嘴 的 坡 度 不 要 太 陡 。 注 意 :
拉 伸 时 绝 对 不 允 许 使 玻 璃 管 上 、 下 移 动 ( 这 样 制 得 的 滴 管 不 是 圆 形 、 不 对 称 且 不 均 匀 ); 玻 璃
管 拉 好 后 两 手 不 要 马 上 松 手 , 仍 要 慢 慢 转 动 , 直 至 拉 伸 部 位 变 硬 为 止 。

图 3-14 玻 璃 棒 、 滴 管 及 洗 瓶 用 的 弯 管
4) 玻 棒 熔 烧
将 切 割 好 的 玻 璃 棒 的 一 头 置 于 氧 化 焰 处 熔 烧 , 边 旋 转 边 熔 烧 , 直 至 将 玻 棒 头 熔 烧 为 圆 形
( 或 椭 圆 形 ) 即 可 ( 图 3-10 C)。 按 同 样 方 式 熔 烧 另 一 头 , 将 熔 烧 后 的 玻 棒 置 于 石 棉 网 上 冷 却 。
注 意 : 不 能 用 氧 化 焰 以 外 的 火 焰 熔 烧 玻 棒 ( 因 其 它 火 焰 燃 烧 不 完 全 , 使 烧 制 的 玻 棒 头 发 黑 )。
5) 拉 制 毛 细 管
选 取 粗 细 、 长 度 适 当 的 干 净 玻 璃 管 , 两 手 持 玻 璃 管 的 两 端 , 将 中 间 部 位 放 于 火 焰 中 加 热 ,
边 加 热 边 向 一 个 方 向 转 动 , 待 玻 璃 足 够 软 ( 烧 成 红 黄 色 或 放 开 右 手 立 刻 下 垂 的 程 度 , 即 比 弯
曲 玻 璃 管 要 软 ), 从 火 焰 中 取 出 , 左 右 手 以 较 快 的 速 度 将 管 子 向 两 侧 拉 伸 ,( 速 度 的 快 慢 和 拉
伸 的 幅 度 将 影 响 毛 细 管 的 粗 细 )。 再 将 拉 制 好 的 毛 细 管 用 锉 刀 小 心 地 切 割 到 适 当 长 度 , 将 一
端 管 口 置 于 弱 火 焰 中 灼 熔 封 闭 , 另 一 端 用 小 火 熔 光 ,( 勿 使 之 封 闭 !)
6) 塞 子 钻 孔
实 验 室 所 用 的 塞 子 有 软 木 塞 、 橡 皮 塞 和 玻 璃 磨 口 塞 。 前 两 者 常 用 于 钻 孔 , 以 配 插 温 度 计
或 玻 璃 导 管 等 。 选 用 塞 子 时 , 除 了 要 选 择 材 料 外 , 还 要 根 据 容 器 口 的 大 小 来 选 择 合 适 的 塞 子 。
软 木 塞 由 于 质 地 松 软 , 以 致 严 密 性 较 差 , 而 且 容 易 被 酸 碱 损 坏 ; 但 与 有 机 物 的 作 用 小 , 不 被
有 机 溶 剂 所 膨 胀 , 因 此 常 用 于 与 有 机 物 接 触 的 场 合 。 橡 皮 塞 弹 性 好 , 可 将 瓶 子 塞 得 严 密 , 并
且 耐 强 碱 腐 蚀 , 因 此 在 化 学 实 验 中 比 较 常 用 。 塞 子 的 大 小 一 般 以 能 塞 进 容 器 瓶 1/2~1/3 为
宜 , 塞 子 插 入 过 多 或 过 少 均 不 合 适 ( 为 什 么 ?)。 选 好 塞 子 后 , 还 得 选 口 径 大 小 合 适 的 钻 孔 器
打 孔 。 钻 孔 器 由 一 组 直 径 不 同 的 金 属 管 组 成 , 一 端 有 柄 、 另 一 端 的 管 口 很 锋 利 可 用 于 钻 孔 ,
另 外 每 组 还 配 有 一 个 带 柄 的 细 铁 棒 , 用 于 捅 出 钻 孔 时 进 入 钻 孔 器 内 的 橡 皮 或 软 木 ( 图 3-15
A)。
1. 通 条 2. 单 个 钻 孔 器 3. 整 套 钻 孔 器
A、 钻 孔 器 B、 钻 孔 操 作
图 3-15 钻 孔 器 和 钻 孔 操 作
钻 孔 前 , 根 据 所 要 插 入 塞 子 的 管 子 直 径 大 小 来 选 择 钻 孔 器 。 由 于 橡 皮 具 有 弹 性 , 应 选 比
欲 插 管 子 外 径 稍 大 的 钻 孔 器 , 而 对 弹 性 小 的 软 木 塞 , 应 选 比 欲 插 管 子 外 径 稍 小 的 钻 孔 器 , 这
样 可 以 保 证 导 管 插 入 塞 子 后 能 很 好 地 密 封 。

钻 孔 方 法 : 用 笔 在 塞 子 的 两 面 画 出 中 心 ( 即 画 一 十 字 线 ), 将 塞 子 的 小 端 朝 上 并 平 放 于 下
面 垫 有 木 板 的 桌 面 上 , 左 手 持 塞 子 , 右 手 握 钻 孔 器 的 柄 , 同 时 在 钻 孔 器 的 管 口 处 涂 点 水 或 甘
油 , 将 钻 孔 器 按 在 选 定 的 位 置 上 , 按 顺 时 针 方 向 , 边 旋 转 边 用 力 向 下 压 ( 图 3-15B)。 注 意 :
钻 孔 器 必 须 垂 直 于 塞 子 的 面 上 , 不 能 左 右 摆 动 , 更 不 能 倾 斜 , 以 免 将 孔 钻 斜 。 钻 至 塞 子 的 一
半 时 , 以 逆 时 针 方 向 边 旋 转 , 边 用 力 向 外 拨 出 钻 孔 器 。
按 同 样 方 式 从 塞 子 大 的 一 端 钻 孔 , 并 注 意 应 在 塞 子 的 中 心 向 下 钻 , 直 至 两 端 的 圆 孔 贯 穿
为 止 。 然 后 逆 时 针 拨 出 钻 孔 器 并 用 细 铁 棒 将 钻 孔 器 中 的 橡 皮 捅 出 。
塞 子 孔 钻 好 后 , 应 立 即 检 查 孔 道 是 否 合 适 , 若 玻 璃 管 毫 不 费 力 地 插 入 塞 子 , 说 明 塞 子 孔
径 太 大 , 不 能 密 封 。 这 时 应 重 新 选 一 新 塞 子 , 换 小 一 点 的 钻 孔 器 再 钻 孔 。 若 塞 孔 稍 小 或 孔 道
不 光 滑 , 可 用 圆 锉 修 整 , 直 至 符 合 要 求 为 止 ( 图 3-16)。
图 3-16 塞 子 的 配 置
将 玻 璃 管 插 入 塞 子 的 操 作 可 分 为 三 部 分 : 湿 润 管 口 、 插 入 塞 孔 和 旋 入 塞 孔 。 用 甘 油 或 水
将 玻 璃 管 的 前 端 湿 润 , 先 用 布 包 住 玻 璃 管 , 之 后 右 手 握 玻 璃 管 的 前 半 部 , 左 手 拿 塞 子 的 侧 面 ,
将 玻 璃 管 插 入 塞 孔 并 慢 慢 旋 入 塞 孔 内 至 合 适 位 置 ( 图 3-17): 在 旋 入 时 , 用 力 必 须 轻 , 而 且
右 手 不 能 离 塞 子 太 远 , 否 则 会 把 玻 璃 管 折 断 并 刺 伤 手 。
如 有 钻 床 设 备 的 学 校 , 可 以 选 用 不 同 规 格 的 钻 头 进 行 钻 孔 , 更 加 快 捷 、 便 当 。
图 3-17 将 玻 璃 管 插 入 塞 子 的 方 法
5.3. 玻 璃 仪 器 的 洗 涤 和 干 燥
1.3.1 玻 璃 仪 器 的 洗 涤
在 进 行 化 学 实 验 时 为 了 避 免 杂 质 混 入 反 应 物 中 , 实 验 用 仪 器 必 须 清 洁 干 燥 。 实 验 中 最 简
单 而 常 用 的 清 洗 玻 璃 仪 器 的 方 法 是 用 长 柄 毛 刷 ( 试 管 刷 ) 蘸 上 皂 粉 或 去 污 粉 , 刷 洗 润 湿 的 器
壁 , 直 至 玻 璃 表 面 的 污 物 除 去 为 止 , 最 后 再 用 自 来 水 清 洗 。 有 时 去 污 粉 的 微 小 粒 子 会 粘 附 在
玻 璃 器 皿 壁 上 , 不 易 被 水 冲 走 , 此 时 可 用 2% 盐 酸 摇 洗 一 次 , 再 用 自 来 水 清 洗 。 当 仪 器 倒 置 ,
器 壁 不 挂 水 珠 时 , 即 已 洗 净 , 可 供 一 般 实 验 使 用 。 在 某 些 实 验 中 , 当 需 要 更 洁 净 的 仪 器 时 ,
则 可 使 用 洗 涤 剂 洗 涤 。 若 用 于 精 制 产 品 , 或 供 分 析 用 的 仪 器 , 则 尚 需 用 蒸 馏 水 荡 洗 , 以 除 去
自 来 水 冲 洗 时 带 入 的 杂 质 。
若 用 常 规 方 法 洗 不 干 净 , 可 视 污 物 性 质 , 采 用 适 当 方 法 清 洗 。 如 沾 附 的 固 体 残 留 物 可 用
不 锈 钢 勺 刮 掉 ; 酸 性 残 留 物 可 用 5%~10% 碳 酸 钠 溶 液 中 和 洗 涤 ; 碱 性 残 留 物 可 用 5%-10
% 盐 酸 溶 液 中 和 洗 涤 ; 氧 化 性 残 留 物 可 用 还 原 性 溶 液 洗 涤 , 如 二 氧 化 锰 褐 色 斑 迹 , 可 用 1%
-5% 草 酸 溶 液 洗 涤 ; 有 机 残 留 物 可 根 据 “ 相 似 相 溶 ” 原 则 , 选 择 适 当 有 机 溶 剂 溶 解 后 清 洗
或 用 5% 氢 氧 化 钠 - 乙 醇 溶 液 浸 泡 后 , 用 自 来 水 冲 洗 。 另 外 , 使 用 过 的 玻 璃 仪 器 应 及 时 清
洗 , 否 则 残 留 物 放 留 时 间 过 长 易 固 化 , 使 清 洗 时 更 加 困 难 。 蒸 馏 过 的 有 机 溶 剂 、 使 用 过 的 有
机 溶 剂 必 须 回 收 处 理 , 以 免 污 染 环 境 。
为 了 使 清 洗 工 作 简 便 有 效 , 最 好 在 每 次 实 验 结 束 后 , 立 即 清 洗 使 用 过 的 仪 器 , 因 为 污 物
的 性 质 在 当 时 是 清 楚 的 , 容 易 用 合 适 的 方 法 除 去 。 例 如 已 知 瓶 中 残 渣 为 碱 性 物 质 , 可 用 稀 盐

酸 或 稀 硫 酸 溶 解 ; 反 之 , 酸 性 残 渣 可 用 稀 的 氢 氧 化 钠 溶 液 除 去 。 如 已 知 残 留 物 可 以 溶 解 于 某
常 用 的 有 机 溶 剂 中 , 可 用 适 量 的 该 溶 剂 处 理 。 当 不 清 洁 的 仪 器 放 置 一 段 时 间 后 , 往 往 由 于 挥
发 性 溶 剂 的 逸 去 , 使 洗 涤 工 作 变 得 更 加 困 难 。 若 用 过 的 仪 器 中 残 有 焦 油 状 物 质 , 则 应 先 用 纸
或 去 污 粉 擦 去 大 部 分 焦 油 状 物 质 再 酌 情 用 各 种 方 法 清 洗 。
必 须 反 对 盲 目 使 用 各 种 化 学 试 剂 和 有 机 溶 剂 来 清 洗 仪 器 。 这 样 不 仅 造 成 浪 费 , 而 且 还 可
能 带 来 危 险 。
实 验 室 中 常 用 超 声 波 清 洗 器 来 清 洗 仪 器 , 既 省 时 又 方 便 。 只 要 把 用 过 的 仪 器 , 放 在 配 有
洗 涤 剂 的 溶 液 中 , 再 接 通 电 源 , 利 用 超 声 波 的 振 荡 和 能 量 , 即 可 达 到 清 洗 仪 器 的 目 的 。 洗 涤
过 的 仪 器 , 再 用 自 来 水 漂 洗 干 净 即 可 。
1.3.2 常 用 洗 涤 液 的 配 制
(1) 铬 酸 洗 涤 液 称 取 研 细 的 重 铬 酸 钾 ( 又 称 红 矾 钾 )5g 置 于 250mL 烧 杯 内 , 加 水 10mL,
加 热 使 它 溶 解 , 冷 却 后 , 再 慢 慢 加 入 80mL 粗 浓 硫 酸 ( 工 业 纯 )。 应 注 意 切 不 可 将 水 加 入 浓
硫 酸 中 , 边 加 边 搅 拌 。 配 好 的 溶 液 应 为 深 褐 色 。 待 溶 液 冷 却 后 , 储 于 磨 口 塞 小 口 瓶 中 备 用 。
玻 璃 器 皿 用 铬 酸 洗 液 时 操 作 要 点 如 下 :
a 使 用 洗 液 前 必 须 先 将 器 皿 用 自 来 水 和 毛 刷 洗 刷 。 并 倒 尽 器 皿 内 水 。 以 免 洗 液 被 水 稀
释 后 降 低 洗 涤 效 率 。
b 用 过 的 洗 液 不 能 随 意 乱 倒 。 只 要 洗 液 未 变 为 绿 色 , 应 倒 回 原 瓶 , 以 备 下 次 再 用 。 当
洗 液 变 为 绿 色 , 表 明 已 失 去 去 污 力 。 要 倒 入 废 液 缸 内 。 另 行 处 理 , 绝 不 能 乱 倒 入 下 水 道 。
c 用 洗 液 洗 涤 后 的 仪 器 。 应 先 用 自 来 水 冲 净 , 再 用 蒸 馏 水 或 去 离 子 水 淋 洗 2—3 次 。
(2) 氢 氧 化 钠 的 高 锰 酸 钾 洗 涤 液 称 取 高 锰 酸 钾 4g 溶 于 少 量 水 中 。 向 该 溶 液 慢 慢 加 入
100mL 10% 的 氢 氯 化 钠 溶 液 。 混 匀 后 储 于 带 有 橡 皮 塞 的 玻 璃 瓶 中 备 用 。 该 洗 液 用 于 因 油 污
及 有 机 物 沾 污 的 器 皿 。 洗 后 在 器 皿 上 如 残 留 二 氧 化 锰 沉 淀 可 用 浓 盐 酸 或 亚 硫 酸 钠 溶 液 把 它
洗 掉 。
(3) 肥 皂 液 及 碱 液 洗 涤 液 当 器 皿 被 油 脂 弄 脏 时 用 浓 的 碱 液 (30% 一 40%) 处 理 或 用 热
肥 皂 液 洗 涤 , 再 用 热 水 和 蒸 馏 水 洗 清 洁 。 合 成 洗 涤 剂 适 合 于 洗 涤 被 油 脂 或 某 些 有 机 物 沾 污
的 器 皿 。 将 市 售 合 成 洗 涤 剂 ( 又 称 洗 衣 粉 ) 用 热 水 配 成 浓 溶 液 , 洗 时 放 入 少 量 溶 液 。 加 热 效
果 更 好 , 振 荡 后 倒 掉 , 再 先 后 用 自 来 水 、 蒸 馏 水 洗 清 洁 。 如 果 洗 涤 剂 没 有 冲 净 。 装 水 后 弯
月 面 变 平 。 洗 滴 定 管 、 容 量 瓶 等 后 , 用 水 要 冲 洗 到 弯 月 面 正 常 为 止 。
(4) 硝 酸 的 乙 醇 洗 涤 液 此 洗 液 适 用 于 洗 涤 油 脂 或 有 机 物 质 沾 污 的 酸 式 滴 定 管 。 使 用 时
先 在 滴 定 管 中 加 入 3mL 乙 醇 , 再 沿 壁 加 入 4mL 浓 硝 酸 , 用 小 表 面 皿 盖 住 滴 定 管 。 让 溶 液 在 管
中 保 留 一 段 时 间 , 即 可 除 去 污 垢 。
(5) 盐 酸 的 乙 醇 洗 涤 液 用 1 份 盐 酸 加 2 份 乙 醇 混 合 配 成 洗 涤 液 。 此 洗 液 适 合 于 洗 涤 有 颜
色 的 有 机 杂 质 的 比 色 皿 。
(6) 硫 酸 亚 铁 的 酸 性 溶 液 或 草 酸 及 盐 酸 洗 涤 液 这 些 溶 液 是 用 于 清 洗 高 锰 酸 钾 留 在 器
皿 的 二 氧 化 锰 用 的 。 大 多 数 不 溶 于 水 的 无 机 物 质 部 可 以 用 少 量 粗 盐 酸 洗 去 。 灼 烧 过 沉 淀 的
瓷 坩 埚 , 可 用 热 盐 酸 (1 十 1) 洗 涤 。 然 后 再 用 铬 酸 洗 液 洗 涤 。
(7) 硝 酸 洗 涤 液 在 铝 和 搪 瓷 器 皿 中 的 沉 垢 , 用 5% 一 10% 硝 酸 去 除 , 酸 宜 分 批 加 入 、
每 次 都 要 在 气 体 停 止 放 出 后 加 入 。
器 皿 清 洗 后 先 用 大 量 自 来 水 冲 洗 。 再 用 蒸 馏 水 或 去 离 子 水 冲 洗 , 使 水 沿 着 器 皿 的 壁 完 全
流 掉 。 如 果 器 皿 已 洗 清 洁 、 壁 上 便 留 有 均 匀 的 水 膜 。
1.3.3 玻 璃 仪 器 的 干 燥
洗 净 后 的 仪 器 不 能 用 布 、 毛 巾 、 纸 或 其 它 物 品 擦 拭 ( 因 为 布 或 纸 的 纤 维 会 留 在 容 器 壁 上
而 沾 污 仪 器 )。 有 些 仪 器 洗 净 后 可 直 接 用 作 实 验 , 而 有 些 化 学 实 验 中 所 使 用 的 玻 璃 仪 器 , 常
常 需 要 干 燥 后 才 能 使 用 。 常 用 的 干 燥 方 法 如 下 :

(1) 晾 干
晾 干 是 让 残 留 在 仪 器 内 壁 的 水 份 自 然 挥 发 而 使 仪 器 干 燥 。 稳 定 性 较 好 的 仪 器 ( 如 烧 杯 等 )
可 将 之 倒 立 放 置 于 适 当 的 仪 器 柜 内 或 放 置 于 干 燥 的 陶 瓷 盘 上 , 对 倒 置 不 稳 的 仪 器 ( 如 容 量 瓶
等 ) 可 倒 插 于 格 栅 板 中 或 干 燥 板 上 干 燥 。 倒 置 可 以 防 止 灰 尘 落 入 , 该 方 法 的 缺 点 是 耗 时 较 长 。
另 外 可 用 有 机 溶 剂 快 速 干 燥 ( 图 3-18): 对 于 不 能 用 高 温 加 热 方 法 干 燥 并 带 有 刻 度 的 计
量 仪 器 ( 如 吸 管 、 容 量 瓶 等 ), 如 需 干 燥 并 快 速 使 用 时 , 用 少 量 丙 酮 或 乙 醇 等 有 机 溶 剂 淋 洗 仪
器 一 遍 后 , 倾 出 含 水 混 合 液 ( 应 回 收 ), 晾 干 。
图 3-18 仪 器 的 干 燥
(2) 吹 干
用 热 或 冷 的 空 气 流 将 玻 璃 仪 器 吹 干 , 所 用 仪 器 是 电 吹 风 机 ( 图 3-18) 或 “ 玻 璃 仪 器 气
流 干 燥 器 ”。 用 吹 风 机 吹 干 时 , 一 般 先 用 热 风 吹 玻 璃 仪 器 的 内 壁 , 待 干 后 再 吹 冷 风 使 其 冷 却 。
如 果 先 用 易 挥 发 的 溶 剂 ( 如 乙 醇 、 乙 醚 、 丙 酮 等 ) 淋 洗 一 下 仪 器 , 将 淋 洗 液 倒 干 净 , 然 后 用 吹
风 机 按 冷 风 → 热 风 → 冷 风 的 顺 序 吹 , 则 会 干 燥 得 更 快 。 另 一 种 方 法 是 将 洗 净 的 仪 器 直 接 放 在
气 流 干 燥 器 中 进 行 干 燥 。
(3) 烤 干
用 酒 精 灯 、 煤 气 灯 、 电 炉 或 其 他 加 热 器 小 心 将 仪 器 烤 干 。 一 些 常 用 的 烧 杯 、 蒸 发 皿 等 可
置 于 石 棉 网 上 用 小 火 烤 干 , 烤 干 前 应 先 擦 干 仪 器 外 壁 的 水 珠 。 烤 干 试 管 时 应 使 试 管 口 向 下 倾
斜 , 以 免 水 珠 倒 流 而 炸 裂 试 管 。 烤 干 时 应 先 从 试 管 底 部 开 始 , 慢 慢 移 向 管 口 , 不 见 水 珠 后 再
将 管 口 朝 上 , 将 水 气 赶 尽 。
(4) 烘 干
将 洗 净 的 仪 器 放 入 电 热 恒 温 干 燥 箱 内 加 热 烘 干 。 电 热 恒 温 干 燥 箱 是 化 学 实 验 室 常 用 的 仪
器 ( 图 3-19), 常 用 来 干 燥 玻 璃 仪 器 或 烘 干 无 腐 蚀 性 、 热 稳 定 性 较 好 的 药 品 , 但 具 有 挥 发 性
的 易 燃 物 或 刚 用 乙 醇 、 丙 酮 淋 洗 过 的 仪 器 , 则 不 能 放 入 烘 箱 中 内 , 以 免 发 生 爆 炸 。
电 热 恒 温 干 燥 箱 是 利 用 电 热 丝 隔 层 加 热 物 体 干 燥 的 设 备 。 它 适 用 于 比 室 温 高 (25~200
℃) 的 恒 温 、 干 燥 、 热 处 理 等 , 其 热 灵 敏 度 通 常 为 ±1℃, 电 热 恒 温 干 燥 箱 一 般 由 箱 体 、 电 热
系 统 和 自 动 恒 温 控 制 系 统 三 个 部 分 组 成 。 其 电 热 系 统 一 般 由 两 组 电 热 丝 构 成 , 一 组 为 辅 助 电
热 丝 , 用 于 短 时 间 内 急 剧 升 温 和 120℃ 以 上 恒 温 时 的 辅 助 加 热 ; 另 一 组 为 恒 温 电 热 丝 , 受 温
度 控 制 器 控 制 。 辅 助 电 热 丝 工 作 时 恒 温 电 热 丝 必 定 也 在 工 作 , 而 恒 温 电 热 丝 工 作 时 辅 助 电 热
丝 不 一 定 工 作 ( 如 120℃ 以 下 的 恒 温 时 )。

带 有 自 动 控 温 装 置 的 电 热 恒 温 干 燥 箱 使 用 方 法 如 下 : 接 通 电 源 , 开 启 加 热 开 关 后 , 将 控
温 旋 钮 由 “0” 位 顺 时 针 旋 至 一 定 程 度 , 这 时 红 色 指 示 灯 亮 , 干 燥 箱 处 于 升 温 状 态 。 当 温 度
升 至 所 需 温 度 时 , 将 控 制 旋 钮 按 逆 时 针 方 向 缓 慢 旋 回 , 红 色 指 示 灯 熄 灭 , 绿 色 指 示 灯 亮 , 表
明 干 燥 箱 处 于 该 温 度 下 的 恒 温 状 态 , 此 时 加 热 丝 已 停 止 工 作 。 一 段 时 间 后 , 由 于 散 热 等 原 因 ,
箱 体 内 的 温 度 降 低 后 , 它 又 自 动 切 换 到 加 热 状 态 。 这 样 交 替 地 不 断 通 电 、 断 电 , 就 可 以 保 持
恒 定 的 温 度 。
干 燥 玻 璃 仪 器 时 , 应 先 洗 净 并 将 水 份 尽 量 倒 干 , 放 置 时 应 注 意 平 放 或 使 仪 器 口 朝 上 , 带
塞 子 的 瓶 子 应 打 开 瓶 塞 , 如 果 能 将 仪 器 放 在 托 盘 里 更 好 。 一 般 在 105℃ 加 热 15min 左 右 即 可
干 燥 , 最 好 让 干 燥 箱 温 度 降 至 室 温 后 再 取 出 仪 器 。 如 果 在 热 时 需 要 取 出 仪 器 , 则 注 意 用 干 布
垫 手 , 以 免 烫 伤 。 热 玻 璃 仪 器 不 能 碰 水 , 以 免 炸 裂 。 热 仪 器 自 然 冷 却 时 , 器 壁 上 常 会 凝 上 水
珠 , 可 用 吹 风 机 吹 冷 风 助 冷 而 避 免 。 烘 干 的 药 品 通 常 取 出 后 应 放 在 干 燥 器 内 保 存 , 避 免 在 开
启 时 又 吸 收 水 份 而 潮 解 。
1.1. 鼓 风 开 关 2. 加 热 开 关 3. 指 示 灯 4. 控 温 器 旋 钮 5. 箱 体 6. 箱 门 7. 排 气 阀 8.
温 度 计 9. 鼓 风 电 动 机 10. 搁 板 支 架 11. 风 道 12. 侧 门 13. 温 度 控 制 器 14. 工 作 室 15.
试 样 搁 板 16. 保 温 层 17. 电 热 器 18. 散 热 板
图 3-19 电 热 恒 温 干 燥 箱
注 意 事 项
a. 一 般 带 有 刻 度 的 计 量 仪 器 ( 如 量 筒 、 滴 定 管 、 吸 管 、 容 量 瓶 等 ) 不 能 用 加 热 的 方 法 干
燥 , 以 免 因 热 胀 - 冷 缩 而 影 响 这 些 仪 器 的 精 确 度 ;
b. 对 于 厚 壁 瓷 质 仪 器 不 能 烤 干 , 只 能 烘 干 ;
c. 刚 烘 烤 过 的 热 仪 器 不 能 直 接 放 在 冷 的 、 特 别 是 潮 湿 的 桌 面 上 , 以 免 因 局 部 过 冷 而 破
裂 。
第 二 节 加 热 技 术
2.1. 实 验 室 加 热 设 备
1) 酒 精 灯 的 构 造 及 其 使 用
酒 精 灯 是 最 常 用 的 加 热 仪 器 。 它 由 灯 罩 、 灯 芯 、 灯 壶 三 部 分 组 成 ( 图 3-20)

图 3-20 酒 精 灯 的 构 造 及 其 使 用
使 用 酒 精 灯 时 , 应 注 意 以 下 几 点 :
(1) 点 燃 酒 精 灯 以 前 , 必 须 检 查 酒 精 灯 灯 芯 是 否 平 整 、 完 好 。
(2) 灯 壶 中 的 酒 精 的 量 是 否 合 乎 要 求 ( 酒 精 必 须 占 灯 壶 容 积 的 1/2~2/3, 不 可 过 多 或 过
少 )。 添 加 酒 精 必 须 使 用 小 漏 斗 , 以 免 洒 出 灯 外 ;
(3) 用 火 柴 棍 点 燃 酒 精 灯 , 决 不 能 用 燃 着 的 酒 精 灯 点 燃 , 否 则 易 引 起 火 灾 ( 图 3-21);
(4) 用 灯 罩 将 火 焰 熄 灭 , 决 不 能 吹 灭 ;
(5) 盖 灭 片 刻 后 , 应 将 灯 罩 打 开 一 次 , 再 重 新 盖 上 , 以 免 冷 却 后 盖 内 形 成 的 负 压 而 打 不
开 罩 子 。
A: 正 确 B: 错 误
图 3-21 点 燃 酒 精 灯 的 方 法
酒 精 灯 的 加 热 温 度 一 般 为 400~500℃, 适 用 于 温 度 不 需 太 高 的 实 验 。 若 要 使 灯 焰 平 稳
且 适 当 提 高 温 度 , 可 加 金 属 网 罩 ( 图 3-21(4))。
酒 精 易 挥 发 、 易 燃 , 使 用 酒 精 灯 时 必 须 注 意 安 全 , 万 一 洒 出 的 酒 精 在 灯 外 燃 烧 , 可 用 湿
抹 布 或 石 棉 布 扑 灭 。
表 3-1 正 常 火 焰 各 部 位 的 性 质
名 称 火 焰 颜 色 温 度 燃 烧 情 况
灯 心 灰 黑 最 低 酒 精 与 空 气 混 合 , 并 未 燃 烧
内 焰 淡 蓝 较 高 燃 烧 不 完 全
外 焰 淡 紫 高 燃 烧 完 全
2) 煤 气 灯 的 构 造 及 使 用
煤 气 灯 是 化 学 实 验 室 常 用 的 加 热 器 具 , 使 用 较 方 便 。 其 样 式 虽 多 , 但 构 造 原 理 是 相 同 的 ,
由 灯 管 和 灯 座 组 成 ( 图 3-22 (1))。 灯 的 下 部 有 螺 旋 并 与 灯 座 相 连 , 灯 管 下 部 的 几 个 圆 孔 是
空 气 的 入 口 , 可 通 过 调 节 煤 气 或 空 气 的 进 入 量 来 控 制 火 焰 的 大 小 。
当 完 全 关 闭 空 气 入 口 时 , 点 燃 煤 气 灯 时 煤 气 燃 烧 不 完 全 , 便 会 析 出 碳 质 , 生 成 光 亮 的 黄
色 火 焰 , 且 火 焰 温 度 不 高 。 逐 渐 加 大 空 气 的 进 入 量 至 煤 气 完 全 燃 烧 , 其 火 焰 为 正 常 火 焰 , 可
分 为 三 层 ( 图 3-22 (2)), 内 层 为 焰 心 (1), 空 气 与 煤 气 不 完 全 燃 烧 ; 中 层 (2) 为 煤 气 与 空 气
完 全 燃 烧 且 分 解 为 含 碳 的 产 物 , 该 部 分 火 焰 具 有 还 原 性 , 称 为 “ 还 原 焰 ”, 用 于 直 接 加 热 试
管 中 的 液 体 ( 或 固 体 )、 蒸 发 浓 缩 溶 液 以 及 干 燥 晶 体 等 ; 外 层 (3) 为 煤 气 完 全 燃 烧 , 由 于 含 有

过 量 的 空 气 , 它 具 有 氧 化 性 , 称 为 “ 氧 化 焰 ”, 主 要 用 于 灼 烧 和 加 工 玻 璃 制 品 等 。
当 空 气 或 煤 气 的 进 入 量 调 节 不 当 时 , 会 产 生 不 正 常 火 焰 。 若 煤 气 和 空 气 进 入 量 均 很 大 时 ,
火 焰 产 生 于 灯 管 上 空 , 称 为 “ 临 空 火 焰 ”, 当 用 于 引 燃 的 火 柴 熄 灭 时 , 它 也 马 上 熄 灭 。 当 煤
气 进 入 量 很 小 而 空 气 进 入 量 很 大 时 , 火 焰 在 灯 管 内 燃 烧 , 呈 绿 色 并 发 出 特 殊 的 嘶 嘶 声 , 这 种
火 焰 称 为 “ 侵 入 火 焰 ”。( 图 图 3-22(3c) 图 3-22(3b) )
点 燃 煤 气 灯 的 正 确 方 法 是 : 先 关 闭 空 气 入 口 , 将 煤 气 调 节 阀 旋 至 适 当 位 置 , 划 燃 火 柴 后
打 开 煤 气 开 关 , 将 火 柴 移 近 管 口 点 燃 , 之 后 调 节 空 气 进 入 量 , 并 按 实 验 需 要 调 节 火 焰 大 小 和
强 度 。
(1) 煤 气 灯 的 构 造 (2) 火 焰 各 区 域 的 温 度 (3) 各 种 火 焰
图 3-22 煤 气 灯 的 构 造 、 温 度 及 各 种 火 焰
使 用 煤 气 灯 的 注 意 事 项
(1) 使 用 前 先 检 查 装 置 有 无 漏 气 现 象 , 因 为 煤 气 中 含 有 毒 气 体 (CO), 若 它 在 空 气 中 的 浓
度 达 到 30%,12~15min 内 可 致 人 死 亡 ;
(2) 先 开 煤 气 , 点 燃 后 调 节 空 气 或 氧 气 的 进 入 量 , 若 有 “ 临 空 火 焰 ” 或 “ 侵 入 火 焰 ”, 应
立 即 关 闭 煤 气 , 重 新 按 正 确 操 作 方 法 调 节 煤 气 和 空 气 ( 氧 气 ) 的 进 入 量 后 再 点 燃 , 侵 入 火 焰 会
将 灯 管 烧 得 很 烫 , 切 勿 立 即 用 手 去 碰 , 以 免 烫 伤 ;
(3) 灯 的 周 围 不 能 有 易 燃 、 易 爆 等 危 险 品 。
3) 电 炉
电 炉 是 一 种 用 电 热 丝 将 电 能 转 化 为 热 能 的 装 置 ( 图 3-23A), 它 可 用 于 代 替 酒 精 灯 或 煤 气
灯 加 热 容 器 中 的 液 体 。 使 用 电 炉 的 注 意 事 项 :
(1) 电 炉 下 面 必 须 垫 上 瓷 板 ;
(2) 加 热 玻 璃 仪 器 时 容 器 与 电 炉 之 间 要 隔 一 块 石 棉 网 , 以 使 溶 液 受 热 均 匀 并 保 护 电 炉 丝 ,
而 加 热 金 属 仪 器 时 不 能 触 及 电 炉 丝 ;
(3) 要 保 持 炉 盘 凹 槽 内 清 洁 , 并 及 时 清 除 杂 物 。
(A) 电 炉 (B) 电 加 热 套 (C) 管 式 炉 (D) 马 福 炉
图 3-23 一 些 加 热 设 备
4) 电 加 热 套 ( 亦 称 电 热 包 )
它 是 专 为 加 热 圆 底 烧 瓶 容 器 而 设 计 的 , 电 热 包 为 凹 型 的 半 球 的 电 加 热 设 备 ( 图 3-23B)。
可 取 代 油 浴 、 砂 浴 对 圆 底 容 器 加 热 。 电 加 热 套 有 多 种 规 格 。 使 用 时 应 根 据 圆 底 容 器 的 大 小 选
用 合 适 的 型 号 , 否 则 会 影 响 加 热 效 果 。。 受 热 容 器 应 悬 置 在 加 热 套 的 中 央 , 不 能 接 触 套 的 内
壁 。 电 加 热 套 相 当 于 一 个 均 匀 加 热 的 空 气 浴 。 为 有 效 地 保 温 , 可 在 套 口 和 容 器 之 间 用 玻 璃 布
围 住 , 电 加 热 套 最 高 可 达 450~500℃。
电 热 套 与 调 压 变 压 器 结 合 起 来 使 用 是 既 方 便 又 安 全 的 加 热 方 法 。 电 热 套 主 要 在 回 流 加 热

时 使 用 , 蒸 馏 和 减 压 蒸 馏 时 最 好 不 用 。 因 为 随 着 蒸 馏 的 进 行 , 瓶 内 物 质 减 少 , 会 导 致 瓶 壁 过
热 现 象 。
5) 管 式 炉
它 有 一 管 状 炉 膛 , 利 用 电 热 丝 或 硅 碳 棒 加 热 , 温 度 可 达 1000℃ 以 上 , 炉 膛 中 插 入 一 根 瓷
管 或 石 英 管 , 管 内 放 入 盛 有 反 应 物 的 反 应 舟 ( 如 图 3-23C)。 反 应 物 可 在 空 气 或 其 它 气 氛 中 加
热 反 应 。 通 常 用 来 焙 烧 少 量 物 质 或 对 气 氛 有 一 定 要 求 的 试 样 。
6) 马 福 炉 ( 箱 式 炉 )
有 一 个 长 方 形 炉 膛 , 与 管 炉 一 样 , 也 用 电 阻 丝 或 硅 碳 棒 加 热 , 打 开 炉 门 即 可 放 入 各 种 欲
加 热 的 器 皿 和 样 品 ( 图 3-23D)。
马 福 炉 的 炉 温 由 高 温 计 测 量 , 由 一 对 热 电 偶 和 一 只 毫 伏 表 组 成 温 度 控 制 装 置 , 可 以 自 动
调 温 和 控 温 。 马 福 炉 使 用 时 的 注 意 事 项
(1) 检 查 马 福 炉 所 接 电 源 的 电 压 是 否 与 电 炉 所 需 电 压 相 符 , 热 电 偶 是 否 与 测 量 温 度 相 符 ,
热 电 偶 正 负 极 是 否 接 反 ;
(2) 调 节 温 度 控 制 器 的 定 温 调 节 螺 丝 使 定 温 指 针 指 示 到 所 需 温 度 处 , 打 开 电 源 开 关 升 温 ,
当 温 度 升 至 所 需 温 度 时 即 能 恒 温 ;
(3) 灼 烧 结 束 后 , 先 关 电 源 , 不 要 立 即 打 开 炉 门 , 以 免 炉 膛 聚 冷 而 碎 裂 。 一 般 温 度 降 至
200℃ 以 下 方 可 打 开 炉 门 , 用 坩 埚 钳 取 出 样 品 ;
(4) 马 福 炉 应 置 于 水 泥 台 面 上 , 不 可 放 置 在 木 质 桌 面 上 , 以 免 过 热 引 起 火 灾 ;
(5) 炉 膛 内 应 保 持 清 洁 , 炉 周 围 不 要 放 置 易 燃 物 品 , 也 不 能 放 精 密 仪 器 。
7) 微 波 炉 微 波 炉 就 是 用 微 波 来 加 热 物 体 的 。 微 波 是 一 种 电 磁 波 。 这 种 电 磁 波 的 能 量 不 仅
比 通 常 的 无 线 电 波 大 得 多 , 而 且 微 波 一 碰 到 金 属 就 发 生 反 射 , 金 属 根 本 没 有 办 法 吸 收 或 传
导 它 ; 微 波 可 以 穿 过 玻 璃 、 陶 瓷 、 塑 料 等 绝 缘 材 料 , 但 不 会 消 耗 能 量 ; 而 含 有 水 分 的 物 体 ,
微 波 不 但 不 能 透 过 , 其 能 量 反 而 会 被 吸 收 。 微 波 炉 正 是 利 用 微 波 的 这 些 特 性 制 作 的 。 微 波
炉 的 外 壳 用 不 锈 钢 等 金 属 材 料 制 成 , 可 以 阻 挡 微 波 从 炉 内 逃 出 , 以 免 影 响 人 们 的 身 体 健 康 。
装 受 热 物 体 的 容 器 则 用 绝 缘 材 料 制 成 。
微 波 炉 的 心 脏 是 磁 控 管 。 这 个 叫 磁 控 管 的 电 子 管 是 个 微 波 发 生 器 , 它 能 产 生 每 秒 钟 振 动
频 率 为 24.5 亿 次 的 微 波 。 这 种 肉 眼 看 不 见 的 微 波 , 能 穿 透 待 加 热 物 体 达 5cm 深 , 并 使 其
中 中 的 水 分 子 也 随 之 运 动 , 剧 烈 的 运 动 产 生 了 大 量 的 热 能 , 于 是 待 加 热 物 体 温 度 升 高 了 ,
这 就 是 微 波 炉 加 热 的 原 理 。 而 用 微 波 炉 加 热 , 热 量 则 是 直 接 深 入 待 加 热 物 体 内 部 , 所 以 加
热 速 度 比 其 它 方 法 快 4 至 10 倍 , 热 效 率 高 达 80% 以 上 。 目 前 , 其 他 各 种 加 热 器 具 的 热 效 率
无 法 与 它 相 比 。
使 用 微 波 炉 时 , 应 注 意 不 要 空 " 烧 ", 因 为 空 " 烧 " 时 , 微 波 的 能 量 无 法 被 吸 收 , 这 样 很 容
易 损 坏 磁 控 管 。 另 外 , 人 体 组 织 是 含 有 大 量 水 分 的 , 一 定 要 在 磁 控 管 停 止 工 作 后 , 再 打 开
炉 门 , 提 取 受 热 物 体 。
2.2. 加 热 技 术
化 学 反 应 的 反 应 速 度 , 一 般 情 况 下 随 温 度 升 高 而 加 快 , 大 体 上 温 度 每 升 高 10℃, 反 应
速 度 就 要 增 加 2~4 倍 。 因 此 , 为 了 增 加 反 应 速 度 , 往 往 需 要 在 加 热 条 件 下 进 行 反 应 。 此 外 ,
化 学 实 验 的 许 多 基 本 操 作 如 蒸 发 、 回 流 、 蒸 馏 等 都 要 用 到 加 热 。
化 学 实 验 室 中 常 用 的 玻 璃 仪 器 一 般 不 能 用 火 焰 直 接 加 热 。 因 为 剧 烈 的 温 度 变 化 和 加 热 不
均 匀 会 造 成 玻 璃 仪 器 的 损 坏 。 同 时 , 由 于 局 部 过 热 , 还 可 能 引 起 化 合 物 ( 特 别 是 有 机 化 合 物 )
的 部 分 分 解 。 为 了 避 免 直 接 加 热 可 能 带 来 的 弊 端 , 实 验 室 中 常 常 根 据 具 体 情 况 应 用 不 同 的 间
接 加 热 方 式 。
2.2.1 石 棉 网

最 简 便 的 是 通 过 石 棉 网 进 行 加 热 。 把 石 棉 网 放 在 三 角 架 或 铁 圈 上 , 用 煤 气 灯 在 下 面 加 热 ,
以 避 免 由 于 局 部 过 热 引 起 有 机 化 合 物 分 解 , 但 这 种 加 热 仍 很 不 均 匀 , 故 在 减 压 蒸 馏 或 回 流 低
沸 点 易 燃 物 等 操 作 中 就 不 能 用 这 种 加 热 方 式 。
2.2.2 水 浴
当 需 要 加 热 的 温 度 在 80℃ 以 下 时 , 可 将 容 器 浸 入 水 浴 中 ( 注 意 : 勿 使 容 器 触 及 水 浴 底
部 ), 小 心 加 热 以 保 持 所 需 的 温 度 。 但 是 若 要 长 时 间 加 热 , 水 浴 中 的 水 总 难 免 汽 化 外 逸 , 在
这 种 情 况 下 , 可 采 用 附 有 自 动 添 水 装 置 的 水 浴 ( 见 图 3-24)。 这 样 既 方 便 , 又 能 保 证 加 热 温
度 恒 定 。 若 需 要 加 热 到 100℃ 时 , 可 用 沸 水 浴 或 水 蒸 汽 浴 。
图 3-24 附 有 自 动 添 水 装 置 的 水 浴
2.2.3 油 浴
在 100-250℃ 间 加 热 可 用 油 浴 。 油 浴 所 能 达 到 的 最 高 温 度 取 决 于 所 用 油 的 种 类 。 若 在 植
物 油 中 加 入 1% 的 对 苯 二 酚 , 便 可 增 加 它 们 在 受 热 时 的 稳 定 性 。
透 明 石 蜡 油 可 加 热 到 220℃, 温 度 再 高 并 不 分 解 , 但 易 燃 烧 。
甘 油 和 邻 苯 二 甲 酸 二 正 丁 酯 适 用 于 加 热 到 140-145℃, 温 度 过 高 则 易 分 解 。
硅 油 和 真 空 泵 油 在 250℃ 以 上 时 , 仍 较 稳 定 。 但 由 于 价 格 昂 贵 , 在 普 通 实 验 室 中 并 不 常
用 。
在 用 油 浴 加 热 时 , 油 浴 中 应 放 温 度 计 , 以 便 及 时 调 节 灯 焰 , 防 止 温 度 过 高 。 油 浴 中 应 防
止 水 溅 入 。
在 有 机 合 成 实 验 中 , 为 保 证 实 验 室 的 安 全 , 要 避 免 使 用 明 火 直 接 加 热 。 尤 其 是 用 明 火 加
热 油 浴 时 , 稍 有 不 慎 , 常 发 生 油 浴 燃 烧 。 为 此 , 采 用 电 热 圈 放 在 热 浴 内 加 热 更 为 安 全 。 若 与
继 电 器 和 接 触 式 温 度 计 相 连 , 就 能 自 动 控 制 热 浴 的 温 度 。
此 外 , 蜡 或 石 蜡 也 可 用 作 油 浴 的 浴 液 , 可 以 加 热 到 220℃。 它 的 优 点 是 在 室 温 时 是 固 体 ,
便 于 贮 藏 , 但 是 加 热 完 毕 后 , 在 它 们 冷 凝 成 固 体 前 , 应 先 取 出 浸 于 其 中 的 容 器 。
2.2.4 砂 浴
加 热 温 度 必 须 达 到 数 百 度 以 上 时 往 往 使 用 砂 浴 。 将 清 洁 而 又 干 燥 的 细 砂 平 铺 在 铁 盘 上 ,
盛 有 液 体 的 容 器 埋 入 砂 中 , 在 铁 盘 下 加 热 、, 液 体 就 间 接 受 热 。 由 于 砂 对 热 的 传 导 能 力 较 差
而 散 热 却 很 快 , 所 以 容 器 底 部 与 砂 浴 接 触 处 的 砂 层 要 薄 些 , 使 易 受 热 ; 容 器 周 围 与 砂 接 触 的
部 分 , 可 用 较 厚 的 砂 层 , 使 其 不 易 散 热 。 但 砂 浴 由 于 散 热 太 快 , 温 度 上 升 较 慢 , 且 不 易 控 制
而 使 用 不 广 。
2.2.5 空 气 浴
沸 点 在 80℃ 以 上 的 液 体 , 原 则 上 均 可 采 用 空 气 浴 加 热 。 最 简 便 的 空 气 浴 可 用 下 法 制 作 :
取 空 的 铁 罐 一 只 ( 用 过 的 罐 头 盒 即 可 ), 罐 口 边 缘 剪 光 后 , 在 罐 的 底 部 打 数 行 小 孔 , 另 将 圆
形 石 棉 片 ( 直 径 略 小 于 罐 的 直 径 , 厚 约 2-3mm) 放 入 罐 中 , 使 其 盖 在 小 孔 上 , 罐 的 四 周 用 石
棉 布 包 裹 。 另 取 直 径 略 大 于 罐 口 的 石 棉 板 (2-4mm) 一 块 , 在 其 中 挖 一 个 洞 ( 洞 的 直 径 接 近
于 蒸 馏 瓶 或 其 它 容 器 颈 部 的 直 径 ), 然 后 对 切 为 二 , 加 热 时 用 以 盖 住 罐 口 。 使 用 时 将 此 空 气
浴 放 置 在 铁 三 脚 架 上 , 用 火 焰 加 热 即 可 。 注 意 蒸 馏 瓶 或 其 它 容 器 在 罐 中 切 勿 触 及 罐 底 , 其 正
确 位 置 如 图 3-25 所 示 。 作 为 一 种 简 易 措 施 , 有 时 也 可 将 烧 瓶 离 开 石 棉 网 1-2mm 代 替 空 气 浴
加 热 。

图 3-25 空 气 浴
此 外 , 当 物 质 在 高 温 加 热 时 , 也 可 以 使 用 熔 融 的 盐 , 如 等 质 量 的 硝 酸 钠 和 硝 酸 钾 混 合 物
在 218℃ 熔 化 , 在 700℃ 以 下 是 稳 定 的 。 含 有 40% 亚 硝 酸 钠 、7% 硝 酸 钠 和 53% 硝 酸 钾 的 混 合 物
在 142℃ 熔 化 , 使 用 范 围 150-500℃。 必 须 注 意 若 熔 融 的 盐 触 及 皮 肤 , 会 引 起 严 重 的 烧 伤 。
所 以 在 使 用 时 , 应 当 倍 加 小 心 , 并 尽 可 能 防 止 溢 出 或 飞 溅 。
以 上 介 绍 了 一 些 热 浴 的 性 能 和 使 用 范 围 。 使 用 者 还 可 以 根 据 具 体 情 况 选 用 其 它 的 热 源 。
例 如 , 蒸 馏 易 燃 的 低 沸 点 液 体 ( 如 乙 醚 等 ) 时 , 也 可 以 用 250w 的 红 外 灯 加 热 ; 当 蒸 馏 大 量
的 有 机 溶 剂 时 , 则 往 往 采 用 封 闭 式 电 炉 加 热 水 浴 , 或 使 用 电 热 恒 温 水 浴 。
2.2.6 微 波
微 波 是 频 率 在 300 兆 赫 到 300 千 兆 赫 的 电 磁 波 ( 波 长 1 米 - 1 毫 米 ), 通 常 是 作 为 信 息
传 递 而 用 于 雷 达 、 通 讯 技 术 中 。 而 近 代 应 用 中 又 将 它 扩 展 为 一 种 新 能 源 , 在 工 农 业 上 用 作 加
热 、 干 燥 ; 在 化 学 工 业 中 催 化 化 学 反 应 ; 在 科 研 中 激 发 等 离 子 体 等 。
一 些 介 质 材 料 由 极 性 分 子 和 非 极 性 分 子 组 成 , 在 微 波 电 磁 场 作 用 下 , 极 性 分 子 从 原 来
的 热 运 动 状 态 转 向 依 照 电 磁 场 的 方 向 交 变 而 排 列 取 向 。 产 生 类 似 摩 擦 热 , 在 这 一 微 观 过 程 中
交 变 电 磁 场 的 能 量 转 化 为 介 质 内 的 热 能 , 使 介 质 温 度 出 现 宏 观 上 的 升 高 , 这 就 是 对 微 波 加 热
最 通 俗 的 解 释 。 由 此 可 见 微 波 加 热 是 介 质 材 料 自 身 损 耗 电 磁 场 能 量 而 发 热 。 对 于 金 属 材 料 ,
电 磁 场 不 能 透 入 内 部 而 是 被 反 射 出 来 , 所 以 金 属 材 料 不 能 吸 收 微 波 。 水 是 吸 收 微 波 最 好 的 介
质 , 所 以 凡 含 水 的 物 质 必 定 吸 收 微 波 。 有 一 部 份 介 质 虽 然 是 非 极 性 分 子 组 成 , 但 也 能 在 不
同 程 度 上 吸 收 微 波 。
微 波 加 热 的 特 点 :
(1) 加 热 速 度 快 常 规 加 热 如 火 焰 、 热 风 、 电 热 、 蒸 汽 等 , 都 是 利 用 热 传 导 的 原 理 将 热 量
从 被 加 热 物 外 部 传 入 内 部 , 逐 步 使 物 体 中 心 温 度 升 高 , 称 之 为 外 部 加 热 。 要 使 中 心 部 位 达 到
所 需 的 温 度 , 需 要 一 定 的 时 间 , 导 热 性 较 差 的 物 体 所 需 的 时 间 就 更 长 。 微 波 加 热 是 使 被 加
热 物 本 身 成 为 发 热 体 , 称 之 为 内 部 加 热 方 式 , 不 需 要 热 传 导 的 过 程 , 内 外 同 时 加 热 , 因 此 能
在 短 时 间 内 达 到 加 热 效 果 。
(2) 均 匀 加 热 常 规 加 热 , 为 提 高 加 热 速 度 , 就 需 要 升 高 加 热 温 度 , 容 易 产 生 外 焦 内 生 现
象 。 微 波 加 热 时 , 物 体 各 部 位 通 常 都 能 均 匀 渗 透 电 磁 波 , 产 生 热 量 , 因 此 均 匀 性 大 大 改 善 。
(3) 节 能 高 效 在 微 波 加 热 中 , 微 波 能 只 能 被 加 热 物 体 吸 收 而 生 热 , 加 热 室 内 的 空 气 与 相
应 的 容 器 都 不 会 发 热 , 所 以 热 效 率 极 高 , 环 境 也 明 显 改 善 。
(4) 易 于 控 制 微 波 加 热 的 热 惯 性 极 小 。 若 配 用 微 机 控 制 , 则 特 别 适 宜 于 加 热 过 程 加 热 工
艺 的 自 动 化 控 制 。
(5) 选 择 性 加 热 微 波 对 不 同 性 质 的 物 料 有 不 同 的 作 用 , 这 一 点 对 干 燥 作 业 有 利 。 因 为 水
分 子 对 微 波 的 吸 收 最 好 , 所 以 含 水 量 高 的 部 位 , 吸 收 微 波 功 率 多 于 含 水 量 较 低 的 部 位 这 就 是
选 择 加 热 的 特 点 。 值 得 注 意 的 是 有 些 物 质 当 温 度 愈 高 、 吸 收 性 愈 好 , 造 成 恶 性 循 环 , 出 现 局
部 温 度 急 剧 上 升 造 成 过 干 , 甚 至 炭 化 , 对 这 类 物 质 进 行 微 波 加 热 时 , 要 注 意 制 定 合 理 的 加 热

工 艺 。
(6) 安 全 无 害 在 微 波 加 热 、 干 燥 中 , 无 废 水 、 废 气 、 废 物 产 生 , 也 无 辐 射 遗 留 物 存 在 ,
其 微 波 泄 漏 也 确 保 大 大 低 于 国 家 制 定 的 安 全 标 准 , 是 一 种 十 分 安 全 无 害 的 高 新 技 术 。
第 三 节 冷 却 技 术
有 些 反 应 , 其 中 间 体 在 室 温 下 是 不 够 稳 定 的 , 必 须 在 低 温 下 进 行 , 如 重 氮 化 反 应 等 。 有
的 放 热 反 应 , 常 产 生 大 量 的 热 , 使 反 应 难 以 控 制 , 并 引 起 易 挥 发 化 合 物 的 损 失 , 或 导 致 有 机
物 的 分 解 或 增 加 副 反 应 , 为 了 除 去 过 量 的 热 量 , 便 需 要 冷 却 。
此 外 , 为 了 减 少 固 体 化 合 物 在 溶 剂 中 的 溶 解 度 , 使 其 易 于 析 出 结 晶 , 也 常 需 要 冷 却 。
将 反 应 物 冷 却 的 最 简 单 的 方 法 就 是 把 盛 有 反 应 物 的 容 器 浸 入 冷 水 中 冷 却 。 有 些 反 应 必 须
在 室 温 以 下 的 低 温 进 行 , 这 时 最 常 用 的 冷 却 剂 是 冰 或 水 和 冰 的 混 合 物 , 后 者 由 于 能 和 器 壁 接
触 得 更 好 , 它 冷 却 的 效 果 要 比 单 用 冰 为 好 。 如 果 有 水 存 在 , 并 不 妨 碍 反 应 的 进 行 , 也 可 以 将
冰 块 直 接 投 入 反 应 物 中 , 这 样 可 以 有 效 地 保 持 低 温 。
若 需 要 把 反 应 混 合 物 冷 却 到 0℃ 以 下 时 , 可 用 盐 和 碎 冰 的 混 合 物 , 一 份 食 盐 与 三 份 碎 冰
的 混 合 物 , 温 度 可 降 至 -20℃, 但 在 实 际 操 作 中 , 温 度 约 降 至 -5—-18℃; 食 盐 投 入 冰 内 时 碎
冰 易 结 块 , 故 最 好 边 加 边 搅 拌 。 其 他 盐 类 于 冰 的 混 合 物 , 也 有 良 好 的 制 冷 效 果 , 如 冰 与 六 水
合 氯 化 钙 结 晶 (CaCl2.6H2O) 的 混 合 物 , 理 论 上 可 得 到 -50℃ 左 右 的 低 温 。 在 实 际 操 作 中 , 十
份 六 水 合 氯 化 钙 结 晶 与 7-8 份 碎 冰 均 匀 混 合 , 可 达 到 -20—-40℃。 表 3-2 列 出 常 见 的 冰 盐
混 合 物 的 制 冷 性 质 :
表 3-2 常 见 的 冰 盐 混 合 物 的 制 冷 性 质
最 低 温
最 低 温
无 水 物 质 的 质
无 水 物 质 的 质 量
物 质
度 物 质
度
量 分 数 w(%)
分 数 w(%)
t(℃)
t(℃)
Pb(NO3)2 35.2 -2.7 NaCl 28.9 -21.2
MgSO4 21.5 -3.9 NaOH 19.0 -28.0
ZnSO4 27.2 -6.6 MgCl2 20.6 -33.6
BaCl2 29.0 -7.8 K2CO3 39.5 -36.5
MnSO4 47.5 -10.5 CaCl2 29.9 -55
Na2S2O3 30.0 -11.0 ZnCl2 52.0 -62
NH4Cl 22.9 -16.8 KOH 32.0 -65
NaNO3 37.0 -18.5 HCl 24.8 -96
液 氨 也 是 常 用 的 冷 却 剂 , 温 度 可 达 -33℃。 由 于 氨 分 子 间 的 氢 键 , 使 氨 的 挥 发 速 度 并 不
很 快 。 将 干 冰 ( 固 体 二 氧 化 碳 ) 与 适 当 的 有 机 溶 剂 混 合 时 , 可 得 到 更 低 的 温 度 , 与 乙 醇 的 混
合 物 可 达 到 -72℃, 与 乙 醚 、 丙 酮 或 氯 仿 的 混 合 物 可 达 到 -78℃。 液 氮 可 达 到 -196℃。
为 了 保 持 冷 剂 的 效 力 , 通 常 把 干 冰 或 它 的 溶 液 及 液 氨 盛 放 在 保 温 瓶 ( 也 叫 杜 瓦 瓶 ) 或 其
它 绝 热 较 好 的 容 器 中 , 上 口 用 铝 箔 覆 盖 , 降 低 其 挥 发 的 速 度 。
应 当 注 意 , 温 度 若 低 于 -38℃ 时 , 则 不 能 使 用 水 银 温 度 计 。 因 为 低 于 -33.87℃ 时 , 水 银
就 会 凝 固 。 对 于 较 低 的 温 度 , 常 常 使 用 内 装 有 机 液 体 ( 如 甲 苯 , 可 达 到 -90℃; 正 戊 烷 ,-130
℃) 的 低 温 温 度 计 。 为 了 便 于 读 数 , 往 往 向 液 体 内 加 入 少 许 颜 料 。 但 由 于 有 机 液 体 传 热 较 差
和 粘 度 较 大 , 这 种 温 度 计 达 到 平 衡 的 时 间 较 长 。
第 四 节 试 剂 的 取 用 与 处 理
5.1. 固 体 试 剂
4.1.1 固 体 试 剂 的 取 用
(1) 要 用 清 洁 、 干 燥 的 药 匙 取 试 剂 。 药 匙 的 两 端 为 大 小 两 个 匙 , 分 别 用 于 取 大 量 固 体 和 取
少 量 固 体 。 用 过 的 药 匙 必 须 洗 净 晾 干 并 存 放 在 干 净 的 器 皿 中 。

(2) 注 意 药 品 不 要 多 取 、 多 取 的 药 品 不 能 倒 回 原 试 剂 瓶 中 , 可 放 在 指 定 的 容 器 中 以 供 他 用 。
(3) 要 求 取 用 一 定 质 量 的 固 体 试 剂 时 , 应 把 固 体 放 在 称 量 纸 上 称 量 。 具 有 腐 蚀 性 或 易 潮 解
的 固 体 必 须 放 在 表 面 皿 或 玻 璃 容 器 内 称 量 .
(4) 往 试 管 ( 特 别 是 湿 试 管 ) 中 加 入 粉 末 状 固 体 试 剂 时 , 可 用 药 匙 或 将 取 出 的 药 品 放 在 对 折
的 纸 片 上 , 伸 进 平 放 的 试 管 2/3 处 , 然 后 直 立 试 管 , 使 试 剂 放 入 ( 图 3-26)。
图 3-26 往 试 管 中 加 入 粉 末 状 团 体 试 剂
(5) 加 入 块 状 固 体 时 , 应 将 试 管 倾 斜 , 使 其 沿 管 壁 慢 慢 滑 下 不 得 垂 直 悬 空 投 入 以 免 击 破 管
底 。
图 3-27 往 试 管 加 入 块 状 团 体 试 剂
4.1.2 固 体 试 剂 的 称 量
台 秤 ( 又 称 托 盘 天 平 ) 常 用 于 一 般 称 量 。 它 能 迅 速 地 称 量 物 体 的 质 量 , 但 精 确 度
不 高 。 最 大 载 荷 为 200g 的 台 秤 能 称 准 至 0.1g, 最 大 载 荷 为 500g 的 台 秤 能 称 准
至 0.5g。
(1). 台 秤 的 构 造 ( 如 图 3-28)
台 秤 的 横 梁 架 在 台 秤 座 上 , 横 梁 的 左 右 有 两 个 盘 子 。 横 梁 的 中 部 有 指 针 与 刻 度 盘
相 对 , 根 据 指 针 在 刻 度 盘 左 右 摆 动 情 况 , 可 以 看 出 台 秤 是 否 处 于 平 衡 状 态 。
(2). 称 量
在 称 量 物 体 之 前 , 要 先 调 整 台 秤 的 零 点 。 将 游 码 拨 到 游 码 标 尺 的 “0“ 位 处 , 检
查 台 秤 的 指 针 是 否 停 在 刻 度 盘 的 中 间 位 置 。 如 果 不 在 中 间 位 置 , 可 调 节 台 秤 托 盘
下 侧 的 平 衡 调 节 螺 丝 。 当 指 针 在 刻 度 盘 的 中 间 左 右 摆 动 大 致 相 等 时 , 则 台 秤 即 处
于 平 衡 状 态 , 此 时 指 针 即 能 停 在 刻 度 盘 的 中 间 位 置 , 将 此 中 间 位 置 称 为 台 秤 的 零
点 。
称 量 时 , 左 盘 放 称 量 物 , 右 盘 放 砝 码 。 砝 码 用 镊 子 夹 取 ,10g 以 下 的 质 量 , 可 移
动 游 码 标 尺 上 的 游 码 。 当 添 加 砝 码 到 台 秤 的 指 针 停 在 刻 度 盘 的 中 间 位 置 时 , 台 秤
处 于 平 衡 状 态 。 此 时 指 针 所 停 的 位 置 称 为 停 点 。 零 点 与 停 点 相 符 时 ( 零 点 与 停 点
之 间 允 许 偏 差 1 小 格 以 内 ), 砝 码 的 质 量 就 是 称 量 物 的 质 量 。

图 3-28 台 秤
(3). 称 量 时 应 注 意 以 下 几 点 :
a. 不 能 称 量 热 的 物 品 ;
b. 化 学 药 品 不 能 直 接 放 在 托 盘 上 , 应 根 据 情 况 决 定 称 量 物 放 在 已 称 量 的 、
洁 净 的 表 面 皿 、 烧 杯 或 光 洁 的 称 量 纸 上 ;
c. 称 量 完 毕 , 应 将 砝 码 放 回 砝 码 盒 中 。 将 游 码 拨 到 “0” 位 处 , 并 将 两 托 盘
放 在 一 侧 , 或 用 橡 皮 圈 架 起 , 以 免 台 秤 摆 动 ;
d. 保 持 台 秤 整 洁 。
5.2. 液 体 试 剂 的 取 用
从 试 剂 瓶 中 取 用 液 体 试 剂 时 , 用 倾 注 法 。 先 将 瓶 塞 放 在 桌 面 上 , 把 试 剂 瓶 上 贴 标 签 的 一
面 握 在 手 心 中 , 逐 渐 倾 斜 瓶 子 , 让 试 剂 沿 着 洁 净 的 试 管 壁 流 入 试 管 或 沿 着 洁 净 的 玻 璃 棒 注 入
烧 杯 中 ( 图 3-29), 不 可 悬 空 而 倒 。
图 3-29 倾 注 法
4.2.1 滴 瓶
从 滴 瓶 中 取 用 少 量 试 剂 时 , 应 提 起 滴 管 , 使 管 口 离 开 液 面 。 用 手 指 紧 捏 滴 管 上 部 的 橡 皮
胶 头 , 以 赶 出 滴 管 中 的 空 气 , 然 后 把 滴 管 伸 入 试 剂 瓶 中 , 放 松 手 指 吸 入 试 剂 , 再 提 起 滴 管 ,
垂 直 地 放 在 试 管 口 或 烧 杯 的 上 方 并 将 试 剂 逐 滴 滴 入 。 滴 加 试 剂 时 , 滴 管 要 垂 直 , 以 保 证 滴 加
体 积 的 淮 确 。

正 确
不 正 确
图 3-30 滴 管 的 使 用
使 用 滴 瓶 时 的 注 意 事 项 :
(1) 滴 加 试 剂 时 绝 对 禁 止 将 滴 管 伸 入 试 管 中 ;
(2) 滴 瓶 上 的 滴 管 只 能 专 用 , 不 能 搞 错 。 使 用 后 应 立 刻 将 滴 管 放 回 原 来 的 滴 瓶 中 , 不 得
乱 放 ;
(3) 滴 管 从 滴 瓶 中 取 出 试 剂 后 , 应 保 持 橡 皮 胶 头 在 上 , 不 能 平 放 或 斜 放 , 以 防 滴 管 中 的
试 液 流 入 腐 蚀 胶 头 而 沾 污 试 剂 ;
(4) 滴 加 完 毕 后 . 应 将 滴 管 中 剩 下 试 剂 挤 入 滴 瓶 中 , 不 能 捏 住 胶 头 将 滴 管 放 回 滴 瓶 以 免
滴 管 中 充 有 试 剂 。
4.2.2 量 筒
常 用 于 量 取 一 定 体 积 的 液 体 或 试 液 , 可 根 据 需 要 选 用 不 同 容 量 的 量 筒 。 量 取 时 要 按 图
3-31(a) 所 示 进 行 操 作 , 读 数 时 使 视 线 与 量 简 内 液 体 或 试 液 的 弯 月 面 的 最 低 处 保 持 水 平 ,
偏 高 (b) 或 偏 低 (c) 都 会 造 成 误 差 。
图 3-31 用 量 筒 量 取 液 体 试 剂
4.2.3 移 液 管
移 液 管 是 准 确 移 取 一 定 量 溶 液 的 量 器 ( 量 出 式 量 器 , 符 号 为 Ex)。 它 是 一 根 细 长
且 中 间 膨 大 的 玻 璃 管 ( 图 3-32), 在 管 的 上 端 有 一 环 形 标 线 , 膨 大 部 分 标 有 它
的 容 积 和 标 定 时 的 温 度 。 常 用 的 移 液 管 有 10 mL、25 mL、50 mL、100mL 等 规 格 。
(1) 洗 涤 移 液 管 和 吸 量 管 一 般 采 用 橡 皮 洗 耳 球 吸 取 铬 酸 洗 液 洗 涤 , 也 可 放 在
高 型 量 筒 内 用 洗 液 浸 泡 , 取 出 沥 尽 洗 液 后 , 用 自 来 水 冲 洗 , 再 用 蒸 馏 水 洗 涤 干 净 。

图 3-32 移 液 管
图 3-33 移 液 管 的 操 作
(2) 操 作 方 法 当 第 一 次 用 洗 净 的 移 液 管 吸 取 溶 液 时 , 应 先 用 滤 纸 将 尖
端 内 外 的 水 吸 净 , 否 则 会 因 水 滴 引 入 而 改 变 溶 液 的 浓 度 。 然 后 用 所 要 移 取
的 溶 液 润 洗 2~3 次 , 以 保 证 移 取 的 溶 液 浓 度 不 变 。 方 法 是 : 吸 取 溶 液 至 刚
入 膨 大 部 分 , 立 即 用 右 手 食 指 按 住 管 口 ( 尽 量 勿 使 溶 液 回 流 ), 将 管 横 过
来 , 用 两 手 的 拇 指 和 食 指 分 别 拿 住 移 液 管 的 两 端 , 转 动 移 液 管 并 使 溶 液 布
满 全 管 内 壁 , 当 溶 液 流 至 距 上 口 2~3cm 时 , 将 管 直 立 , 使 溶 液 由 尖 嘴 放 出 ,
弃 去 。 移 取 溶 液 时 , 一 般 用 右 手 的 大 拇 指 和 中 指 拿 住 管 颈 标 线 上 方 , 将 管
子 插 入 液 面 以 下 1~2cm 深 度 , 太 深 会 使 管 外 沾 附 溶 液 过 多 , 影 响 量 取 溶 液
体 积 的 准 确 性 ; 太 浅 往 往 会 产 生 空 吸 。 左 手 拿 洗 耳 球 , 先 把 球 内 空 气 压 出 ,
然 后 把 球 的 尖 端 接 在 移 液 管 口 , 慢 慢 松 开 左 手 指 使 溶 液 吸 入 管 内 。 当 液 面
升 高 到 刻 度 以 上 时 移 去 洗 耳 球 , 立 即 用 右 手 的 食 指 按 住 管 口 , 将 移 液 管 提
离 液 面 , 然 后 使 管 尖 端 靠 着 盛 溶 液 器 皿 的 内 壁 , 略 微 放 松 食 指 并 用 拇 指 和
中 指 轻 轻 转 动 移 液 管 , 让 溶 液 慢 慢 流 出 , 使 液 面 平 稳 下 降 , 直 到 溶 液 的 弯
月 面 与 标 线 相 切 时 , 立 刻 用 食 指 压 紧 管 口 。 取 出 移 液 管 , 用 干 净 滤 纸 擦 拭
管 外 溶 液 , 把 准 备 承 接 溶 液 的 容 器 稍 倾 斜 (~45 o ), 将 移 液 管 移 入 容 器
中 , 使 管 垂 直 , 管 尖 靠 着 容 器 内 壁 , 松 开 食 指 , 让 管 内 溶 液 自 然 地 全 部 沿 图 3-34 吸 量 管
壁 流 下 ( 图 3-33), 待 管 中 液 体 流 尽 后 , 再 等 待 10~15s, 取 出 移 液 管 。 管
上 未 刻 有 “ 吹 ” 字 的 , 切 勿 把 残 留 在 管 尖 内 的 溶 液 吹 出 , 因 为 在 校 正 移 液
管 时 , 已 经 考 虑 了 末 端 所 保 留 溶 液 的 体 积 。
移 液 管 使 用 后 , 应 洗 净 放 在 移 液 管 架 上 。 移 液 管 、 容 量 瓶 等 有 刻 度 的 精 确 玻 璃 量
器 , 均 不 宜 放 在 烘 箱 中 烘 烤 。
4.2.4 吸 量 管
吸 量 管 的 全 称 是 “ 分 度 吸 量 管 ”, 又 称 为 刻 度 移 液 管 。 它 是 带 有 分 度 线 的 量 出 式 玻 璃 量
器 ( 图 3-34), 用 于 移 取 非 固 定 量 的 溶 液 , 其 操 作 方 法 与 移 液 管 相 同 。 吸 量 管 可 分 为 以 下 四
类 :
(1) 规 定 等 待 时 间 15s 的 吸 量 管
这 类 吸 量 管 零 位 在 上 , 完 全 流 出 式 ( 如 图 3-34a), 它 的 任 意 一 分 度 线 的 容 量 定 义 为 : 在
20℃ 时 从 零 线 排 放 到 该 分 度 线 所 流 出 20℃ 水 的 体 积 (mL)。 当 液 面 降 到 该 分 度 线 以 上 几 毫 米
时 , 应 按 紧 管 口 停 止 排 液 15s, 再 将 液 面 调 到 该 分 度 线 。 在 量 取 吸 量 管 的 全 容 量 溶 液 时 , 排
放 过 程 中 水 流 不 应 受 到 限 制 , 液 面 降 至 流 液 口 处 静 止 后 , 要 等 待 15s, 再 移 走 吸 量 管 。

(2) 不 完 全 流 出 式 吸 量 管
不 完 全 流 出 式 吸 量 管 均 为 零 点 在 上 形 式 , 最 低 分 度 线 为 标 称 容 量 ( 如 图 3-34b)。 这 类 吸
量 管 的 任 一 分 度 线 相 应 的 容 量 定 义 为 :20℃ 时 , 从 零 线 排 放 到 该 分 度 线 所 流 出 的 20C 水 的 体
积 (mL)。
(3) 完 全 流 出 式 吸 量 管
这 类 吸 量 管 有 零 点 在 上 ( 如 图 3-34b) 和 零 点 在 下 ( 如 图 3-34c) 两 种 形 式 。 其 任 一 分 度 线
相 应 的 容 量 定 义 为 : 在 20℃ 时 , 从 分 度 线 排 放 到 流 液 口 时 所 流 出 20℃ 水 的 体 积 (mL), 液 体
自 由 流 下 , 直 到 确 定 弯 月 面 已 降 到 流 液 口 静 止 后 , 再 脱 离 容 器 ( 指 零 点 在 下 式 ); 或 者 从 零 线
排 放 到 该 分 度 线 或 流 液 口 所 流 出 20℃ 水 的 体 积 ( 指 零 点 在 上 式 )。
(4) 吹 出 式 吸 量 管
这 类 吸 量 管 流 速 较 快 , 且 不 规 定 等 待 时 间 。 有 零 点 在 上 和 零 点 在 下 两 种 形 式 , 均 为 完 全
流 出 式 。 吹 出 式 吸 量 管 的 任 意 一 分 度 线 的 容 量 定 义 为 : 在 20℃ 时 , 从 该 分 度 线 排 放 到 流 液
口 ( 指 零 点 在 下 ) 所 流 出 的 或 从 零 线 排 放 到 该 分 度 线 ( 指 零 点 在 上 ) 所 流 出 的 20℃ 水 的 体 积
(m1)。 使 用 过 程 中 液 面 降 至 流 液 口 并 静 止 时 , 应 随 即 将 最 后 一 滴 残 留 的 溶 液 一 次 吹 出 。
目 前 市 场 上 还 有 一 种 标 “ 快 ” 字 的 吸 量 管 , 其 容 量 精 度 与 吹 出 式 吸 量 管 相 近 似 。 吹 出 式
及 快 流 速 吸 量 管 的 精 度 低 、 流 速 快 , 适 于 在 仪 器 分 析 实 验 中 加 试 剂 用 , 最 好 不 用 其 移 取 标 准
溶 液 。
吸 量 管 的 其 它 作 方 法 同 移 液 管 。
4.2.5 液 体 样 品 的 称 量 方 法
液 体 样 品 的 准 确 称 量 比 较 麻 烦 。 根 据 不 同 样 品 的 性 质 而 有 多 种 称 量 方 法 。
(1) 性 质 较 稳 定 、 不 易 挥 发 的 样 品 可 装 在 干 燥 的 小 滴 瓶 中 用 差 减 法 称 量 , 最 好
预 先 粗 称 每 滴 样 品 的 大 致 质 量 ;
(2) 易 挥 发 或 与 水 作 用 强 烈 的 样 品 需 要 采 取 特 殊 的 办 法 进 行 称 量 , 例 如 冰 乙 酸
样 品 可 用 小 称 量 瓶 准 确 称 量 , 然 后 连 瓶 一 起 放 入 已 装 有 适 量 水 的 具 塞 锥 形 瓶 , 摇
动 使 称 量 瓶 盖 子 打 开 , 样 品 与 水 混 合 后 进 行 测 定 。
4.2.6 反 应 液 滴 加 技 术
化 学 实 验 中 常 常 需 要 按 一 定 次 序 向 反 应 混 合 物 中 加 某 种 试 剂 。 有 时 加 入 速 度 会 直 接 影
响 反 应 结 果 , 对 于 一 个 放 热 反 应 , 慢 慢 地 加 入 一 种 反 应 物 要 比 把 反 应 物 先 混 合 在 一 起 再 通
过 冷 却 来 控 制 反 应 物 容 易 得 多 、 安 全 得 多 。
滴 加 液 体 试 剂 用 滴 液 漏 斗 , 图 3-35 中 a,b 为 一
般 的 滴 液 漏 斗 ,c 为 恒 压 滴 液 漏 斗 。 用 一 般 的 滴 液 漏 斗
滴 加 反 应 液 时 , 滴 液 漏 斗 上 口 的 小 孔 须 和 塞 子 的 缺 口
相 对 , 以 便 和 大 气 相 通 。 如 果 漏 斗 密 闭 , 漏 斗 内 的 压
力 会 随 着 滴 加 液 的 减 少 而 减 少 , 难 以 顺 利 滴 加 。 如 果
反 应 必 须 在 无 水 条 件 下 或 在 惰 性 气 体 保 护 下 进 行 , 或
者 有 气 体 参 与 反 应 , 必 须 使 用 恒 压 滴 液 漏 斗 。 恒 压 滴
液 漏 斗 的 支 管 使 反 应 体 系 与 漏 斗 上 部 相 通 , 可 以 保 持
压 力 平 衡 。
5.3. 气 体 试 剂 使 用
4.3.1 气 体 的 发 生
a b c
实 验 室 里 需 要 少 量 气 体 时 , 可 用 启 普 发 生 器 或 气 体 发
图 3-35 滴 液 漏 斗
生 装 置 来 制 备 ( 图 3-36)。

A B C
图 3-36 实 验 室 制 备 气 体 的 装 置 图
(1) 硬 质 试 管 产 生 气 体
适 用 于 在 加 热 的 条 件 下 用 固 体 或 固 体 混 合 物 来 制 备 气 体 ( 如 O2、NH3、N2 等 )( 图 3-36A)。
操 作 时 应 先 将 试 管 烘 干 , 冷 却 后 装 入 所 需 试 剂 , 之 后 用 铁 架 台 固 定 于 适 当 位 置 。 管 口 向 下 并
连 接 好 橡 皮 塞 和 导 气 管 。 点 燃 火 源 , 先 用 小 火 均 匀 预 热 试 管 , 再 将 火 源 放 到 有 固 体 的 部 位 加
强 热 进 行 反 应 , 从 而 产 生 气 体 。
(2) 启 普 发 生 器
适 用 于 块 状 或 大 颗 粒 的 固 体 与 液 体 之 间 的 反 应 , 在 不 需 要 加 热 的 条 件 下 制 备 气 体 ( 如 H2、
H2S、CO2 等 )( 图 3-36B)。 它 主 要 是 一 个 胡 芦 状 的 厚 壁 玻 璃 容 器 ( 底 部 扁 平 ) 和 一 个 球 型 漏 斗
( 加 到 下 边 半 球 体 内 ) 所 组 成 , 固 体 试 剂 放 于 中 间 的 球 体
中 。 为 了 防 止 固 体 落 入 下 半 球 , 应 在 固 体 下 面 垫 一 些 玻 璃
毛 。 其 下 半 球 有 一 个 出 口 ( 反 应 液 出 口 ), 通 常 用 磨 口 玻 璃
塞 或 橡 皮 塞 塞 紧 并 用 铁 丝 捆 紧 , 防 止 气 压 增 大 而 脱 落 。
使 用 前 , 先 进 行 仪 器 的 装 配 , 将 球 形 漏 斗 的 磨 口 部 位
涂 上 一 层 薄 薄 的 凡 士 林 并 插 入 容 器 中 , 转 动 数 次 使 之 密
封 。 从 球 体 出 口 处 ( 中 间 球 体 ) 加 入 块 状 固 体 ( 加 入 量 不 要
超 过 球 体 的 1/3), 再 装 好 气 体 出 口 的 橡 皮 塞 及 活 塞 导 气 管
( 活 塞 也 要 涂 凡 士 林 ), 最 后 从 球 形 漏 斗 中 加 入 适 量 的 酸
液 。
使 用 时 , 旋 开 导 气 管 出 口 处 的 活 塞 , 由 于 压 力 差 , 反
应 液 会 自 动 下 降 至 底 部 容 器 中 并 进 入 中 间 球 体 内 与 固 体
1. 硬 质 试 管 或 大 试 管 2. 长 颈 漏 斗
试 剂 作 用 而 产 生 气 体 。 不 需 要 气 体 时 , 关 闭 活 塞 , 继 续 产
生 的 气 体 则 将 部 分 反 应 液 压 入 球 形 漏 斗 中 , 使 其 不 再 与 液 3. 多 孔 木 塞 4. 双 孔 橡 皮 塞 5. 旋 塞
体 接 触 而 停 止 反 应 。 若 要 继 续 使 用 , 再 旋 开 活 塞 即 可 , 使
图 3-37 启 普 发 生 器 的 代 用 装 置
用 十 分 方 便 。 产 生 气 流 的 速 度 可 通 过 气 体 出 口 的 活 塞 来 调
节 。 因 此 在 启 普 发 生 器 内 加 入 足 够 量 的 固 体 试 剂 后 , 可 反 复 多 次 使 用 且 易 于 控 制 。
发 生 器 内 的 反 应 液 使 用 一 段 时 间 后 , 其 浓 度 会 减 小 , 需 要 重 新 更 换 。 向 启 普 发 生 器 内 加
入 反 应 液 的 方 法 是 : 打 开 下 半 球 侧 口 的 塞 子 , 倒 掉 废 液 , 重 新 塞 好 塞 子 , 再 向 球 形 漏 斗 中 加
入 新 的 反 应 液 。 若 需 要 更 换 固 体 时 , 可 在 反 应 液 不 与 固 体 接 触 的 情 况 下 , 用 一 胶 塞 将 球 形 漏
斗 的 上 口 塞 紧 , 再 取 下 中 间 球 体 的 气 体 出 口 塞 子 , 从 该 处 将 原 来 的 固 体 残 渣 取 出 , 更 换 新 的
固 体 。
当 用 启 普 发 生 器 制 取 少 量 气 体 时 , 可 用 图 3-37 所 示 的 的 代 用 装 置 。 先 在 多 孔 木 塞 上 放
置 固 体 颗 粒 ( 颗 粒 应 比 木 塞 孔 大 ), 打 开 旋 塞 , 再 由 长 颈 漏 斗 加 入 液 体 反 应 物 , 至 刚 好 没 过 固
体 反 应 物 为 止 。 这 样 打 开 旋 塞 即 可 制 取 气 体 , 关 闭 旋 塞 就 停 止 制 备 气 体 。

(3) 其 他 气 体 发 生 装 置
当 制 备 反 应 需 要 加 热 或 固 体 颗 粒 是 小 颗 粒 或 粉 末 状 的 情 形 ( 如 Cl2、SO 2、HCl 等 气 体 ) 时 ,
就 不 能 用 启 普 发 生 器 而 用 气 体 发 生 装 置 ( 图 3-36C)。 它 由 反 应 器 ( 烧 瓶 、 试 管 、 锥 形 瓶 等 )
与 分 液 漏 斗 组 成 。 安 装 时 将 分 液 漏 斗 放 于 盛 固 体 物 的 反 应 器 中 并 密 封 严 密 , 酸 液 转 入 漏 斗 中 。
使 用 时 旋 开 分 液 漏 斗 的 活 塞 使 酸 液 滴 到 固 体 上 , 便 产 生 气 体 , 如 果 反 应 缓 慢 可 适 当 加 热 。 若
加 热 一 段 时 间 后 , 反 应 又 变 缓 慢 以 致 停 止 时 , 表 明 需 要 更 换 ( 或 添 加 ) 试 剂 。
4.3.2 气 体 的 净 化 与 干 燥
实 验 室 里 制 备 的 气 体 常 含 有 酸 雾 、 水 汽 和 其 它 杂 质 等 , 其 纯 度 达 不 到 要 求 , 这 时 就 需 对
产 生 的 气 体 进 行 净 化 和 干 燥 。 一 般 的 步 骤 是 先 除 去 杂 质 与 酸 雾 , 再 干 燥 气 体 。 气 体 的 净 化 通
常 在 洗 气 瓶 中 进 行 ( 图 3-38A)。 所 用 的 吸 收 剂 、 干 燥 剂 要 根 据 不 同 气 体 的 性 质 及 气 体 中 所 含
杂 质 的 种 类 进 行 选 择 。 通 常 酸 雾 用 H2O 或 玻 璃 棉 除 去 , 水 汽 可 用 浓 H2SO4、 无 水 CaCl2 或 硅 胶
等 除 去 , 其 它 杂 质 则 根 据 具 体 情 况 而 定 。 若 是 还 原 性 杂 质 , 则 要 用 氧 化 性 试 剂 ,( 如 H2S、SO2
等 , 可 用 K2Cr2O7 与 浓 H2SO4 组 成 的 铬 酸 溶 液 洗 涤 而 除 去 ); 若 是 氧 化 性 杂 质 , 则 用 还 原 性 试
剂 ,( 如 O2, 可 通 过 灼 热 的 Cu 粉 而 除 去 ); 若 是 酸 性 、 碱 性 气 体 杂 质 , 分 别 选 用 碱 、 不 挥 发
性 酸 除 去 ,( 如 CO2 可 用 NaOH、NH3 可 用 稀 H2SO4)。
(A) 洗 气 瓶 (B) 干 燥 塔 (C) U 型 管 (D) 干 燥 管
图 3-38 图 净 化 、 干 燥 气 体 的 常 用 仪 器
气 体 杂 质 除 去 后 , 还 需 对 气 体 进 行 干 燥 。 对 不 同 性 质 的 气 体 应 根 据 其 特 性 而 选 用 不 同 的
干 燥 剂 。 气 体 的 干 燥 通 常 在 干 燥 塔 、U 型 管 或 干 燥 管 中 进 行 ( 图 3-38B、C、D)。
常 用 的 气 体 干 燥 剂 见 下 表 3-3。
表 3-3 常 用 气 体 干 燥 剂
干 燥 剂 气 体
无 水 CaCl2 H2、O2、N2、HCl、CO2、SO2 等
碱 石 灰 O2、NH3、N2( 可 同 时 除 去 气 体 中 的 CO2 和 酸 气 ) 等
CaO、KOH NH3、 胺 类 等
P2O5
浓 H2SO4
N2、O2、CO、CO2、SO2 等
N2、O2、Cl2、CO、CO2 等
4.3.3 气 体 的 收 集
收 集 气 体 的 方 式 主 要 取 决 于 气 体 的 密 度 及 其 在 水 中 的 溶 解 度 。 收 集 方 法 有 如 下 几 种 :
(1) 排 气 收 集 法
对 易 溶 于 水 的 气 体 可 用 该 种 方 法 , 它 又 根 据 气 体 的 密 度 分 为 两 种 收 集 方 式 。
一 种 是 向 上 排 气 收 集 法 ( 图 3-39A): 适 用 于 收 集 比 空 气 轻 的 气 体 ,( 如 NH3); 另 一 种 是
向 下 排 气 收 集 法 ( 图 3-39B): 适 用 于 收 集 比 空 气 重 的 气 体 ,( 如 Cl2、SO2、CO2 等 ), 用 该 方
法 收 集 气 体 时 应 注 意 导 气 管 应 尽 量 接 近 集 气 瓶 的 底 部 。 密 度 与 空 气 接 近 的 气 体 ( 如 NO) 不 能
用 该 种 方 法 收 集 。

A、 向 下 排 气 收 集 法 B、 向 上 排 气 收 集 法 C、 排 水 收 集 法
图 3-39 气 体 的 收 集 方 法
(2) 排 水 收 集 法
适 用 于 在 水 中 溶 解 度 很 小 的 气 体 , 如 H2、O 2、N 2 等 。 操 作 时 应 注 意 先 将 集 气 瓶 装 满 水 ( 不
能 留 有 气 泡 ), 再 将 集 气 瓶 倒 立 于 水 槽 中 ( 图 3-39C)。 若 制 备 反 应 是 加 热 反 应 , 收 集 满 气 体
后 , 应 先 从 水 中 移 出 导 气 管 后 再 停 止 加 热 。
4.3.4 气 体 的 吸 收
反 应 中 放 出 的 水 溶 性 有 毒 气 体 , 可 采 用 气 体 吸 收 装 置 进 行 吸 收 。 图 3-40 中 a、b 可 用 做
少 量 气 体 的 吸 收 。a 中 玻 璃 漏 斗 应 倾 斜 放 置 , 漏 斗 一 半 浸 入 水 中 , 另 一 半 在 水 面 上 , 这 样 既
可 以 有 效 地 吸 收 气 体 , 又 可 防 止 水 倒 吸 到 反 应 瓶 中 。 如 果 反 应 过 程 中 有 大 量 气 体 生 成 或 气 体
逸 出 速 度 过 快 , 可 使 用 装 置 c。 无 论 使 用 哪 种 装 置 , 都 应 当 时 刻 注 意 反 应 体 系 内 压 力 的 变 化 ,
谨 防 倒 吸 , 必 要 时 可 在 反 应 器 与 吸 收 装 置 之 间 加 安 全 瓶 。 根 据 反 应 产 生 气 体 的 性 质 . 可 以 用
水 、 碱 溶 液 或 酸 溶 液 来 吸 收 气 体 .
图 3-40 气 体 吸 收 装 置
4.3.5 钢 瓶 的 使 用
实 验 室 如 需 要 大 量 的 某 种 气 体 时 , 通 常 用 气 体 钢 瓶 储 备 、 提 供 。 气 体 钢 瓶 是 由 无 缝 碳
素 钢 或 合 金 钢 制 成 。 适 用 于 装 压 力 在 150 MPa 以 下 的 气 体 。 下 表 是 标 准 气 瓶 的 标 记 颜 色 和
工 作 压 力 :
表 3-4 标 准 气 瓶 的 标 记 颜 色 及 其 工 作 压 力
气 体 类 别 瓶 身 颜 色 标 记 颜 色 工 作 压 力 (101325Pa)
氮 黑 黄 150
氧 天 蓝 黑 150
氢 深 蓝 红 150
空 气 黑 白 150
氨 黄 黑 30
二 氧 化 碳 黑 黄 125

氯 黄 绿 黄 135
其 它 一 切 可 燃 气 体 红
其 它 一 切 不 可 燃 气 体 黑
白
黄
因 钢 瓶 内 部 压 力 很 高 , 容 易 爆 炸 , 使 用 时 要 特 别 注 意 以 下 几 点 :
(1) 已 充 气 的 钢 瓶 如 受 热 , 将 会 使 内 部 气 体 膨 胀 , 当 压 力 超 过 钢 瓶 最 大 负 荷 时 将 会 爆 炸 ,
所 以 钢 瓶 应 存 放 在 阴 凉 、 干 燥 、 远 离 阳 光 、 暖 气 等 热 源 , 远 离 易 燃 物 。
(2) 使 用 时 要 用 气 表 (CO2、NH3 可 例 外 ), 各 种 气 表 一 般 不 得 混 合 。 一 般 可 燃 性 气 体 的 钢
瓶 是 正 扣 的 。
(3) 开 启 气 门 时 , 应 站 在 气 压 表 的 另 一 侧 , 更 不 允 许 把 头 或 身 体 对 钢 瓶 总 阀 门 , 以 防 万 一
阀 门 或 气 压 表 冲 出 伤 人 , 开 启 气 门 时 用 力 要 轻 而 均 匀 , 速 度 不 可 太 快 。
(4) 使 用 时 随 时 观 察 钢 瓶 内 的 压 力 , 不 可 将 钢 瓶 内 气 体 用 尽 ,( 特 别 是 易 燃 易 爆 气 体 如
H2), 以 防 重 新 灌 气 时 发 生 危 险 。
(5) 钢 瓶 使 用 一 段 时 间 后 ( 如 两 年 ) 要 进 行 检 验 。 对 不 合 格 的 气 瓶 应 坚 决 报 废 或 降 级 使
用 , 以 防 发 生 事 故 。
5.4. 溶 液 的 配 制
根 据 所 配 溶 液 的 用 途 以 及 溶 质 的 特 性 , 溶 液 的 配 制 可 分 为 粗 配 和 精 配 。
如 果 实 验 对 溶 液 浓 度 的 准 确 度 要 求 不 高 , 利 用 台 秤 、 量 筒 等 低 准 确 度 的 仪 器 配 制 就 能 满
足 需 要 ( 即 粗 配 ), 浓 度 的 有 效 数 字 为 1~2 位 。 例 如 溶 解 样 品 、 调 节 溶 液 pH 值 、 分 离 或 掩 蔽
离 子 、 显 色 等 使 用 的 溶 液 就 属 于 这 种 类 型 。
有 些 溶 质 即 使 在 分 析 天 平 上 准 确 称 重 、 在 容 量 瓶 里 准 确 定 容 , 所 配 制 的 溶 液 仍 然 不 能 确
定 其 准 确 浓 度 。 例 如 固 体 NaOH 易 吸 收 空 气 中 的 CO2 和 水 分 , 浓 H2SO4 具 有 吸 水 性 , 浓 HCl 中 的
氯 化 氢 很 容 易 挥 发 ,KMnO4 不 易 提 纯 , 这 类 溶 液 的 配 制 一 般 也 是 先 粗 配 。
溶 液 的 浓 度 有 多 种 表 示 方 法 , 如 质 量 百 分 浓 度 (m/m%)、 体 积 百 分 浓 度 (V/V%)、 质 量 体
积 百 分 浓 度 (m/V%, 不 特 别 注 明 时 的 百 分 浓 度 即 指 质 量 体 积 百 分 浓 度 )、 体 积 比 浓 度 、 质 量
体 积 浓 度 、 物 质 的 量 浓 度 等 。
在 定 量 分 析 实 验 中 , 往 往 需 要 配 制 准 确 浓 度 的 溶 液 , 这 就 必 须 使 用 比 较 准 确 的 仪
器 ( 如 分 析 天 平 、 移 液 管 、 容 量 瓶 等 ) 来 配 制 ( 精 配 ), 浓 度 要 求 准 确 到 4 位 有 效 数
字 。 已 知 准 确 浓 度 的 溶 液 又 称 为 标 准 溶 液 。
配 制 准 确 浓 度 溶 液 的 试 剂 必 须 是 其 组 成 与 化 学 式 完 全 符 合 的 高 纯 物 质 , 并 在 保 存 和 称
量 时 , 组 成 和 质 量 均 稳 定 不 变 , 而 且 相 对 分 子 量 大 的 物 质 , 即 通 常 说 的 基 准 物 质 。
4.4.1 配 制 溶 液 注 意 事 项
(1) 溶 液 应 用 蒸 馏 水 配 制 , 容 器 应 用 蒸 馏 水 洗 涤 三 次 以 上 。 特 殊 要 求 的 溶 液 应
事 先 作 蒸 馏 水 的 空 白 值 检 验 。 如 配 制 AgNO 3 , 溶 液 , 应 检 验 水 中 无 Cl - ; 配 制 用 于
EDTA 络 合 滴 定 的 溶 液 应 检 验 水 中 无 杂 质 阳 离 子 。
(2) 溶 液 要 用 带 塞 的 试 剂 瓶 盛 装 , 见 光 易 分 解 的 溶 液 要 装 于 棕 色 瓶 中 , 挥 发 性
试 剂 ( 如 用 有 机 溶 剂 配 制 的 溶 液 ) 瓶 塞 要 严 密 , 见 空 气 易 变 质 及 放 出 腐 蚀 性 气 体
的 溶 液 也 要 盖 紧 , 长 期 存 放 时 要 用 石 蜡 封 住 。 浓 碱 液 应 用 塑 料 瓶 装 , 如 装 在 玻 璃
瓶 中 , 要 用 橡 皮 塞 塞 紧 , 不 能 用 玻 璃 磨 口 塞 。
(3) 每 瓶 试 剂 溶 液 必 须 有 标 明 名 称 、 规 格 、 浓 度 和 配 制 日 期 的 标 签 。
(4) 溶 液 储 存 时 可 能 有 以 下 原 因 使 溶 液 变 质 应 予 注 意 。
a 玻 璃 与 水 和 试 剂 作 用 或 多 或 少 会 被 侵 蚀 ( 特 别 是 碱 性 溶 液 ), 使 溶 液 中 含
有 钠 、 钙 、 硅 酸 盐 等 杂 质 。 某 些 离 子 被 吸 附 于 玻 璃 表 面 , 这 对 于 低 浓 度 的 离 子
标 准 液 不 可 忽 略 。 故 低 于 1mg/mL 的 离 子 溶 液 不 能 长 期 储 存 ;

由 于 试 剂 瓶 密 封 不 好 , 空 气 中 的 CO 2 、O 2 、NH 3 或 酸 雾 侵 入 使 溶 液 发 生 变 化
( 如 氨 水 吸 收 CO 2 生 成 NH 4 HCO 3 ;KI 溶 液 见 光 易 被 空 气 中 的 氧 氧 化 生 成 I 2 而 变 为
黄 色 ;SnCl 2 、FeSO 4 、Na 2 SO 3 等 还 原 剂 溶 液 易 被 氧 化 )。
c 某 些 溶 液 见 光 分 解 ( 硝 酸 银 、 汞 盐 等 ); 有 些 溶 液 放 置 时 间 较 长 后 逐 渐
水 解 ( 如 铋 盐 、 锑 盐 等 )。Na 2 S 2 O 3 还 能 受 微 生 物 作 用 逐 渐 使 浓 度 变 低 。
d 某 些 络 合 滴 定 指 示 剂 溶 液 放 置 时 间 较 长 后 发 生 聚 合 和 氧 化 反 应 等 , 不 能
敏 锐 指 示 终 点 ( 如 铬 黑 T、 二 甲 酚 橙 等 )。
e 由 于 易 挥 发 组 分 的 挥 发 , 使 浓 度 降 低 , 导 致 实 验 出 现 异 常 现 象 。
f 配 制 硫 酸 、 磷 酸 、 硝 酸 、 盐 酸 等 溶 液 时 , 都 应 把 酸 倒 入 水 中 。 对 于 溶 解
时 放 热 量 大 的 试 剂 , 不 可 在 试 剂 瓶 中 配 制 , 以 免 炸 裂 。 配 制 硫 酸 溶 液 时 , 应 将
浓 硫 酸 分 为 小 份 沿 烧 杯 壁 慢 慢 注 入 水 中 , 边 加 边 搅 拌 , 必 要 时 以 冷 水 冷 却 烧 杯
外 壁 。
g 用 有 机 溶 剂 配 制 溶 液 时 ( 如 配 制 指 示 剂 溶 液 ), 有 时 有 机 物 溶 解 较 慢 , 应
不 时 搅 拌 , 可 以 在 热 水 浴 中 温 热 溶 液 , 不 可 直 接 加 热 。 易 燃 溶 剂 使 用 时 要 远 离
明 火 。 几 乎 所 有 的 有 机 溶 剂 都 有 毒 , 应 在 通 风 柜 内 操 作 。 应 避 免 有 机 溶 剂 的 蒸
发 , 烧 杯 应 加 盖 。
h 要 熟 悉 一 些 常 用 溶 液 的 配 制 方 法 。 如 碘 溶 液 应 将 碘 溶 于 较 浓 的 碘 化 钾 水
溶 液 中 , 才 可 稀 释 。 配 制 易 水 解 的 盐 类 的 水 溶 液 应 先 加 酸 溶 解 后 , 再 以 一 定 浓
度 的 稀 酸 稀 释 ( 如 配 制 SnCl 2 溶 液 ) 如 果 操 作 不 当 已 发 生 水 解 , 加 相 当 多 的 酸
仍 很 难 溶 解 沉 淀 。
i 不 能 用 手 接 触 腐 蚀 性 及 有 剧 毒 的 溶 液 。 剧 毒 废 液 应 作 解 毒 处 理 , 不 可 直
接 倒 入 下 水 道 。
4.4.2 精 确 浓 度 溶 液 的 配 制
容 量 瓶 是 常 用 的 测 量 容 纳 液 体 体 积 的 一 种 容 量 器 皿 ( 量 入 式 量 器 , 符 号 为 In)。
它 是 一 个 细 长 颈 梨 形 平 底 瓶 , 带 有 磨 口 玻 塞 或 塑 料 塞 。 在 其 颈 上 有 一 标 线 , 在 指
定 温 度 下 , 当 溶 液 充 满 至 弯 月 液 面 与 标 线 相 切 时 , 所 容 纳 的 溶 液 体 积 等 于 瓶 上 标
示 的 体 积 , 它 主 要 用 来 配 制 标 准 溶 液 , 或 稀 释 一 定 量 溶 液 到 一 定 的 体 积 。 容 量 瓶
通 常 有 25mL、50mL,100mL、250mL、500mL、1000mL 等 各 种 规 格 。
(1) 容 量 瓶 的 准 备 使 用 前 应 先 检 查 是 否 漏 水 , 即 在 瓶 中 加 水 至 标 线 , 塞 紧 磨
口 塞 , 左 手 按 住 塞 子 , 右 手 拿 住 瓶 底 , 将 瓶 倒 立 10s, 观 察 有 无 渗 水 ( 可 用 滤 纸
片 检 查 )。 将 瓶 塞 旋 转 180° 再 检 查 一 次 。 合 格 后 用 橡 皮 筋 将 塞 子 系 在 瓶 颈 上 ,
以 防 摔 碎 。 因 磨 口 塞 与 瓶 是 配 套 的 , 与 其 它 瓶 塞 搞 错 后 也 会 引 起 漏 水 。 依 次 用 洗
液 、 自 来 水 、 蒸 馏 水 洗 净 , 使 内 壁 不 挂 水 珠 。 某 些 仪 器 分 析 实 验 中 还 需 要 用 硝 酸
或 盐 酸 洗 液 清 洗 。
(a) 溶 液 定 量 转 移 操 作
(b) 溶 液 的 混 匀

图 3-41 容 量 瓶 的 使 用
(2) 操 作 方 法 如 果 是 用 固 体 物 质 配 制 标 准 溶 液 , 先 将 准 确 称 取 的 固 体 物 质 于
小 烧 杯 中 溶 解 后 , 再 将 溶 液 定 量 转 移 到 预 先 洗 净 的 容 量 瓶 中 , 转 移 溶 液 的 方 法 如
图 3-41(a) 所 示 。 一 手 拿 玻 棒 , 并 将 它 伸 入 瓶 中 ; 一 手 拿 烧 杯 , 让 烧 杯 嘴 贴 紧
玻 棒 , 慢 慢 倾 斜 烧 杯 , 使 溶 液 沿 玻 棒 流 下 。 倾 完 溶 液 后 , 将 烧 杯 沿 玻 棒 轻 轻 上 提 ,
同 时 将 烧 杯 直 立 , 使 附 在 玻 棒 和 烧 杯 嘴 ' 之 间 的 液 滴 回 到 烧 杯 中 , 再 用 洗 瓶 以 少
量 蒸 馏 水 冲 洗 烧 杯 3~4 次 , 洗 出 液 全 部 转 入 容 量 瓶 中 ( 叫 做 溶 液 的 定 量 转 移 )。 然
后 用 蒸 馏 水 稀 释 至 容 积 2/3 处 时 , 旋 摇 容 量 瓶 使 溶 液 初 步 混 合 , 以 防 体 积 效 应 ,
但 此 时 切 勿 倒 转 容 量 瓶 。 最 后 , 继 续 加 水 稀 释 , 当 接 近 标 线 时 , 应 逐 滴 加 水 至 弯
月 面 恰 好 与 标 线 相 切 。 盖 上 瓶 塞 , 以 手 指 压 住 瓶 盖 , 另 一 手 指 尖 托 住 瓶 底 缘 ( 尽
量 减 少 手 与 瓶 身 的 接 触 面 积 , 以 免 体 温 对 溶 液 温 度 的 影 响 ), 将 瓶 倒 转 并 摇 动 ,
再 倒 转 过 来 , 使 气 泡 上 升 到 顶 。 如 此 反 复 15 次 以 上 , 使 溶 液 充 分 混 合 均 匀 , 如
图 3-41(b) 所 示 。
如 果 把 浓 溶 液 定 量 稀 释 , 则 用 移 液 管 吸 取 一 定 体 积 的 浓 溶 液 移 入 瓶 中 , 按 上 述 方
法 稀 释 至 标 线 , 摇 匀 。
热 溶 液 应 冷 至 室 温 后 , 才 能 稀 释 至 标 线 , 否 则 将 造 成 体 积 误 差 。 需 避 光 的 溶 液 应 以 棕
色 容 量 瓶 配 制 。 对 容 量 瓶 材 料 有 腐 蚀 作 用 的 溶 液 ( 如 碱 性 溶 液 ), 不 可 在 容 量 瓶 内 长 期 存 放 ,
应 转 移 到 试 剂 瓶 中 保 存 , 试 剂 瓶 应 先 用 配 好 的 溶 液 荡 洗 2~3 次 。
第 五 节 分 离 与 提 纯 技 术
5.1. 干 燥
5.1.1 干 燥 剂 的 使 用
有 机 化 合 物 在 进 行 波 谱 分 析 或 定 性 、 定 量 化 学 分 析 之 前 以 及 固 体 有 机 物 在 测 定 熔 点 前 ,
都 必 须 使 它 完 全 干 燥 , 否 则 将 会 影 响 结 果 的 准 确 性 。 液 体 有 机 物 在 蒸 馏 前 通 常 要 先 行 干 燥 以
除 去 水 分 , 这 样 可 以 使 液 体 沸 点 以 前 的 馏 分 ( 前 馏 分 ) 大 大 减 少 ; 有 时 也 是 为 了 破 坏 某 些 液
体 有 机 物 与 水 生 成 的 共 沸 物 。 另 外 , 很 多 有 机 合 成 反 应 需 要 在 “ 绝 对 ” 无 水 条 件 下 进 行 , 不
但 所 用 的 原 料 及 溶 剂 要 干 燥 , 而 且 还 要 防 止 空 气 中 的 潮 气 进 入 反 应 容 器 。 因 此 在 有 机 合 成 实
验 中 , 试 剂 和 产 品 的 干 燥 具 有 十 分 重 要 的 意 义 。
5.1.1 基 本 原 理
干 燥 方 法 大 致 可 分 为 物 理 法 和 化 学 法 两 种 。 物 理 法 有 吸 附 、 分 馏 、 利 用 共 沸 蒸 馏 将 水 分
带 走 等 方 法 。 近 年 来 还 常 用 离 子 交 换 树 脂 和 分 子 筛 等 来 进 行 脱 水 干 燥 。 离 子 交 换 树 脂 是 一 种
不 溶 于 水 、 酸 、 碱 和 有 机 物 的 高 分 子 聚 合 物 。 如 苯 磺 酸 钾 型 阳 离 子 交 换 树 脂 是 由 苯 乙 烯 和 二
乙 烯 基 苯 共 聚 后 经 磺 化 、 中 和 等 处 理 的 细 圆 珠 状 粒 子 , 内 有 很 多 空 隙 , 可 以 吸 附 水 分 子 。 如
果 将 其 加 热 至 150℃ 以 上 , 被 吸 附 的 水 分 子 又 将 释 出 , 分 子 筛 是 多 水 硅 铝 酸 盐 的 晶 体 , 晶 体
内 部 有 许 多 孔 径 大 小 均 一 的 孔 道 和 占 本 身 体 积 一 半 左 右 的 许 多 孔 穴 , 它 允 许 小 的 分 子 “ 躲 ”
进 去 。 从 而 达 到 将 不 同 大 小 的 分 子 “ 筛 分 ” 的 目 的 。 例 如 4A 型 分 子 筛 是 硅 铝 酸 钠 [NaAl(SiO3)
2], 微 孔 的 表 面 直 径 为 4.2Å, 能 吸 附 直 径 4Å 的 分 子 。5A 型 的 是 硅 铝 酸 钙 钠 [Na2AlSiO3.CaSiO3
Al2(SiO3)3], 微 孔 表 观 直 径 为 5Å, 能 吸 附 直 径 为 5Å 的 分 子 ( 水 分 子 的 直 径 为 3Å, 最 小 的
有 机 分 子 CH4 的 直 径 为 4.9Å)。 吸 附 水 分 子 后 的 分 子 筛 可 经 加 热 至 350℃ 以 上 进 行 解 吸 后 重
新 使 用 。 化 学 法 是 以 干 燥 剂 来 进 行 去 水 , 其 去 水 作 用 又 可 分 为 两 类 :(1) 能 与 水 可 逆 地 结 合
生 成 水 合 物 , 如 氯 化 钙 、 硫 酸 镁 等 ;(2) 与 水 发 生 不 可 逆 的 化 学 反 应 而 生 成 一 个 新 的 化 合 物 ,
如 金 属 钠 、 五 氧 化 二 磷 。 目 前 实 验 室 中 应 用 最 广 泛 的 是 第 一 类 干 燥 剂 , 下 面 以 无 水 硫 酸 镁 为
例 讨 论 这 类 干 燥 剂 的 作 用 。
若 在 装 有 压 力 计 的 真 空 容 器 中 , 放 置 一 定 量 的 无 水 硫 酸 镁 , 保 持 室 温 25℃, 缓 缓 加 入
水 分 , 结 果 得 到 不 同 的 水 蒸 气 压 力 。 这 些 结 果 可 以 用 水 蒸 气 压 - 组 成 图 ( 图 3-42) 来 表 示 。

A 点 为 起 始 状 态 , 加 入 水 后 , 水 蒸 气 压 力 沿 AB 直 线 上 升 至 B 点 。 此 时 开 始 有 硫 酸 镁 一 水 合
物 (MgSO4.H2O) 生 成 。 在 此 体 系 中 如 再 加 入 水 , 压 力 沿 BC 可 保 持 不 变 。 一 直 到 无 水 硫 酸 镁
全 部 变 为 硫 酸 镁 一 水 合 物 为 止 。 这 种 转 变 在 C 点 开 始 形 成 硫 酸 镁 的 二 水 合 物 (MgSO4.2H2O),
此 时 存 在 着 两 种 固 相 (MgSO4.H2O 和 MgSO4.2H2O) 间 的 平 衡 , 压 力 保 持 恒 定 , 直 至 硫 酸 镁 的 一
水 合 物 全 部 转 变 为 二 水 合 物 (E 点 ) 为 止 , 依 此 类 推 , 压 力 上 升 至 F, 开 始 形 成 四 水 合 物
(MgSO4.4H2O), 最 后 至 M 点 全 部 形 成 了 七 水 合 物 (MgSO4.7H2O), 如 果 七 水 合 物 在 恒 温 (25
℃) 以 下 抽 真 空 渐 渐 移 去 水 分 , 也 可 获 得 相 同 的 曲 线 。 这 些 结 果 可 用 下 面 的 平 衡 式 来 表 示 。
MgSO 4 +H 2 O MgSO 4 .H 2 O 0.13kPa
MgSO 4 .H 2 O + H 2 O MgSO 4 . 2H 2 O 0.27kPa
MgSO 4 .2H 2 O + 2H 2 O MgSO 4 . 4H 2 O 0.67kPa
MgSO 4 .4H 2 O + H 2 O MgSO 4 . 5H 2 O 1.2kPa
MgSO 4 .5H 2 O + H 2 O MgSO 4 . 6H 2 O 1.33kPa
MgSO 4 .6H 2 O + H 2 O MgSO 4 . 7H 2 O 1.5kPa
由 上 式 可 知 , 所 谓 0.13kPa 的 压 力 是 指 在 25℃ 时 硫 酸 镁 一 水 合 物 和 无 水 硫 酸 镁 存 在 平
衡 时 的 压 力 , 它 与 两 者 的 相 对 量 没 有 关 系 , 当 温 度 在 50℃ 时 , 上 述 体 系 的 平 衡 水 蒸 气 压 力
就 要 上 升 。
图 3-42 含 有 不 同 结 晶 水 的 硫 酸 镁 的 蒸 汽 压 图
从 上 面 所 述 可 以 看 出 应 用 这 类 干 燥 剂 的 一 些 特 点 。 例 如 用 无 水 硫 酸 镁 来 干 燥 含 水 的 有 机
液 体 时 , 无 论 加 入 多 少 量 的 无 水 硫 酸 镁 , 在 25℃ 时 所 能 达 到 最 低 的 蒸 汽 压 力 为 0.13kPa, 也
就 是 说 全 部 除 去 水 分 是 不 可 能 的 。 如 加 入 的 量 过 多 , 将 会 使 有 机 液 体 的 吸 附 损 失 增 多 , 如 加
入 的 量 不 足 , 不 能 达 到 一 水 合 物 , 则 其 蒸 汽 压 力 就 要 比 0.13kPa 高 , 这 说 明 了 在 萃 取 时 为 什
么 一 定 要 将 水 层 尽 可 能 分 离 除 净 , 在 蒸 馏 时 为 什 么 会 有 沸 点 前 的 馏 分 。 通 常 这 类 干 燥 剂 成 为
水 合 物 需 要 一 定 的 平 衡 时 间 , 这 就 是 液 体 有 机 物 进 行 干 燥 时 为 什 么 要 放 置 较 久 的 道 理 。 干 燥
剂 吸 收 水 分 是 可 逆 的 , 温 度 升 高 时 蒸 汽 亦 升 高 。 因 此 为 了 缩 短 生 成 水 合 物 的 平 衡 时 间 , 干 燥
时 常 在 水 浴 上 加 热 , 然 后 再 在 尽 量 低 的 温 度 放 置 , 以 提 高 干 燥 效 果 。 这 就 是 为 什 么 液 体 有 机
物 在 进 行 蒸 馏 以 前 , 必 须 将 这 类 干 燥 剂 滤 去 的 原 因 。
5.1.2 液 体 有 机 化 合 物 的 干 燥
(1) 干 燥 剂 的 选 择
液 体 有 机 化 合 物 的 干 燥 , 通 常 是 用 干 燥 剂 直 接 与 其 接 触 , 因 而 所 用 的 干 燥 剂 必 须 不 与 该

物 质 发 生 化 学 反 应 或 催 化 作 用 , 不 溶 解 于 该 液 体 中 。 例 如 酸 性 物 质 不 能 用 碱 性 干 燥 剂 ; 而 碱
性 物 质 则 不 能 用 酸 性 干 燥 剂 。 有 的 干 燥 剂 能 与 某 些 被 干 燥 的 物 质 生 成 络 合 物 , 如 氯 化 钙 易 与
醇 类 、 胺 类 形 成 络 合 物 。 因 而 不 能 用 来 干 燥 这 些 液 体 。 强 碱 性 干 燥 剂 如 氧 化 钙 、 氢 氧 化 钠 能
催 化 某 些 醛 类 或 酮 类 发 生 缩 合 、 自 动 氧 化 等 反 应 。 也 能 使 酯 类 或 酰 胺 类 发 生 水 解 反 应 。 氢 氧
化 钾 ( 钠 ) 还 能 显 著 地 溶 解 于 低 级 醇 中 。
在 使 用 干 燥 剂 时 , 还 要 考 虑 干 燥 剂 的 吸 水 容 量 和 干 燥 效 能 。 吸 水 容 量 是 指 单 位 重 量 干 燥
剂 所 吸 收 的 水 量 ; 干 燥 效 能 是 指 达 到 平 衡 时 液 体 干 燥 的 程 度 。 对 于 形 成 水 合 物 的 无 机 盐 干 燥
剂 , 常 用 吸 水 后 结 晶 水 的 蒸 汽 压 来 表 示 。 例 如 , 硫 酸 钠 形 成 10 个 结 晶 水 的 水 合 物 , 其 吸 水
容 量 为 1.25。 氯 化 钙 最 多 能 形 成 6 个 结 晶 水 的 水 合 物 , 其 吸 水 容 量 为 0.97。 两 者 在 25℃ 时
水 蒸 气 压 分 别 为 0.26kPa 及 0.41kPa。 因 此 , 硫 酸 钠 的 吸 水 量 较 大 , 但 干 燥 效 能 弱 ; 而 氯 化
钙 的 吸 水 量 较 小 , 但 干 燥 效 能 强 。 所 以 在 干 燥 含 水 量 较 多 而 又 不 易 干 燥 的 ( 含 有 亲 水 性 基 团 )
化 合 物 时 , 常 先 用 吸 水 量 较 大 的 干 燥 剂 , 除 去 大 部 分 水 分 , 然 后 再 用 干 燥 性 能 强 的 干 燥 剂 干
燥 。 通 常 第 二 类 干 燥 剂 的 干 燥 效 能 较 第 一 类 为 高 , 但 吸 水 量 较 小 , 所 以 都 是 用 第 一 类 干 燥 剂
干 燥 后 , 再 用 第 二 类 干 燥 剂 除 去 残 留 的 微 量 水 分 。 而 且 只 是 在 需 要 彻 底 干 燥 的 情 况 下 才 使 用
第 二 类 干 燥 剂 。
此 外 选 择 干 燥 剂 还 要 考 虑 干 燥 速 度 和 价 格 , 常 用 的 干 燥 剂 的 性 能 见 表 3-5。
(2) 干 燥 剂 的 用 量
以 最 常 用 的 乙 醚 和 苯 两 种 溶 剂 作 为 例 子 。 水 在 乙 醚 中 的 溶 解 度 于 室 温 时 约 为 1-1.5%,
如 用 无 水 氯 化 钙 来 干 燥 100mL 含 水 乙 醚 时 , 假 定 无 水 氯 化 钙 全 部 转 变 为 六 水 合 物 , 这 时 的 吸
水 容 量 是 0.97, 即 1g 无 水 氯 化 钙 大 约 可 吸 去 0.97g 水 , 因 此 无 水 氯 化 钙 的 理 论 用 量 至 少 要
1g。 但 实 际 上 则 较 1g 为 多 , 这 是 因 为 萃 取 时 , 在 乙 醚 层 中 的 水 分 不 可 能 完 全 分 净 , 其 中 还
有 悬 浮 的 微 细 水 滴 。 另 外 达 到 高 水 合 物 需 要 的 时 间 很 长 , 往 往 不 能 达 到 它 应 有 吸 水 容 量 。 因
而 干 燥 剂 的 实 际 用 量 是 大 大 过 量 的 。 例 如 ,100mL 含 水 乙 醚 常 需 用 7-10g 无 水 氯 化 钙 。 水 在
苯 中 的 溶 解 度 极 小 ( 约 0.05%), 理 论 上 讲 只 是 要 很 小 量 的 干 燥 剂 。 由 于 上 面 的 一 些 原 因 ,
实 际 用 量 还 是 比 较 多 的 。 但 可 少 于 干 燥 乙 醚 时 的 用 量 , 干 燥 其 它 的 液 体 有 机 物 时 , 可 从 溶 解
度 手 册 查 出 水 在 其 中 的 溶 解 度 ( 若 不 能 查 到 水 的 溶 解 度 , 则 可 从 它 在 水 中 的 溶 解 度 来 推 测 ,
难 溶 于 水 者 , 水 在 它 里 面 的 溶 解 度 也 不 会 大 ), 或 根 据 它 的 结 构 ( 在 极 性 有 机 物 中 水 的 溶 解
度 较 大 , 有 机 分 子 中 若 含 有 能 与 氧 原 子 配 位 的 基 团 时 , 水 的 溶 解 度 亦 大 ) 来 估 计 干 燥 剂 的 用
量 。 一 般 对 于 含 亲 水 性 基 团 的 ( 如 醇 、 醚 、 胺 等 ) 化 合 物 , 所 用 的 干 燥 剂 要 过 量 多 些 . 由 于
干 燥 剂 也 能 吸 附 一 部 分 液 体 , 所 以 干 燥 剂 的 用 量 应 控 制 得 严 些 。 必 要 时 , 宁 可 先 加 入 一 些 干
燥 剂 干 燥 , 过 滤 后 再 用 干 燥 效 能 较 强 的 干 燥 剂 。 一 般 干 燥 剂 的 用 量 为 每 10mL 液 体 约 需
0.5-1g, 但 由 于 液 体 中 的 水 分 含 量 不 等 , 干 燥 剂 的 质 量 、 颗 粒 大 小 和 干 燥 时 的 温 度 等 不 同 以
及 干 燥 剂 也 能 吸 一 些 副 产 物 ( 如 氯 化 钙 吸 收 醇 ) 等 诸 多 原 因 , 因 此 很 难 规 定 具 体 的 数 量 , 上
述 数 据 仅 供 参 考 。 操 作 者 应 细 心 地 积 累 这 方 面 的 经 验 , 在 实 际 操 作 中 , 干 燥 一 定 时 间 后 , 观
察 干 燥 剂 的 形 态 , 若 它 的 大 部 分 棱 角 还 清 楚 可 辨 , 这 表 明 干 燥 剂 的 量 已 足 够 了 。
(3) 实 验 操 作
在 干 燥 前 应 将 被 干 燥 液 体 中 的 水 分 尽 可 能 分 离 干 净 。 宁 可 损 失 一 些 有 机 物 , 不 应 有 任 何
可 见 的 水 层 。 将 该 液 体 置 于 锥 形 瓶 中 , 用 骨 勺 取 适 量 的 干 燥 剂 直 接 放 入 液 体 中 ( 干 燥 剂 颗 粒
大 小 要 适 宜 , 太 大 时 因 表 面 积 小 吸 水 很 慢 , 且 干 燥 剂 内 部 不 起 作 用 ; 太 小 时 则 表 面 积 太 大 不
易 过 滤 , 吸 附 有 机 物 甚 多 ), 用 软 木 塞 塞 紧 , 振 摇 片 刻 。 如 果 发 现 干 燥 剂 附 着 瓶 壁 , 互 相 粘
结 , 通 常 是 表 示 干 燥 剂 不 够 , 应 继 续 添 加 ; 如 果 在 有 机 液 体 中 存 在 较 多 的 水 分 , 这 时 常 有 可
能 出 现 少 量 的 水 层 ( 例 如 在 用 氧 化 钙 干 燥 时 ), 必 须 将 水 层 分 去 或 用 吸 管 将 水 层 吸 去 , 再 加
入 一 些 新 的 干 燥 剂 , 放 置 一 段 时 间 ( 至 少 半 小 时 , 最 好 放 置 过 夜 ), 并 时 时 加 以 振 摇 。 有 时
在 干 燥 前 , 液 体 呈 浑 浊 , 经 干 燥 后 变 为 澄 清 , 这 并 不 一 定 说 明 它 已 不 含 水 分 , 澄 清 与 否 和 水

在 该 化 合 物 中 的 溶 解 度 有 关 。 然 后 将 已 干 燥 的 液 体 通 过 置 有 折 叠 滤 纸 的 漏 斗 直 接 滤 入 烧 瓶 中
进 行 蒸 馏 。 对 于 某 些 干 燥 剂 , 如 金 属 钠 、 石 灰 、 五 氧 化 二 磷 等 , 由 于 它 们 和 水 反 应 后 生 成 比
较 稳 定 的 产 物 , 有 时 可 不 必 过 滤 而 直 接 进 行 蒸 馏 。
干 燥 剂 吸 水 作 用 吸 水 容 量
氯 化 钙
硫 酸 镁
形 成
CaCl 2
nH 2 O
n =1, 2, 4, 6
形 成
MgSO 4
nH 2 O
n =1, 2, 3, 4,
5, 6, 7
表 3-5 常 用 干 燥 剂 的 性 能 与 应 用 范 围
0.97 按
CaCl 2 6H 2 O
计
1.05 按
MgSO 4
计
7H 2 O
干 燥 效
能
中 等
较 弱
干 燥 速 度
较 快 , 但 吸
水 后 表 面 为
薄 层 液 体 所
盖 , 故 放 置
时 间 要 长 些
为 宜
较 快
硫 酸 钠 Na 2 SO 4 10H 2 O 1.25 弱 缓 慢
硫 酸 钙 2CaSO 4 2H 2 O 0.06 强 快
碳 酸 钾 K 2 CO 3
1
2 H 2O 0.2 较 弱 慢
氢 氧 化
钾
( 钠 )
金 属 钠
溶 于 水 — 中 等 快
Na+ H 2 O
NaOH + 1/2H 2
— 强 快
应 用 范 围
能 与 醇 、 酚 、 胺
酰 胺 及 某 些 醛 、
酮 形 成 络 合 物 ,
因 而 不 能 用 来 干
燥 这 些 化 合 物 。
工 业 品 中 可 能 含
氢 氧 化 钙 和 碱 或
氧 化 钙
中 性 , 应 用 范 围
广 , 可 代 替 氯 化
钙 并 可 用 以 干 燥
酯 、 醛 、 酮 、 腈 、
酰 胺 等 不 能 用 氯
化 钙 干 燥 的 化 合
物
中 性 , 一 般 用 于
有 机 液 体 的 初 步
干 燥
中 性 , 常 与 硫 酸
镁 ( 钠 ) 配 合 ,
作 最 后 干 燥 之 用
弱 碱 性 , 用 于 干
燥 醇 、 酮 、 酯 、
胺 及 杂 环 等 碱 性
化 合 物 , 不 适 于
酸 、 酚 及 其 它 酸
性 化 合 物
弱 碱 性 , 用 于 干
燥 胺 、 杂 环 等 碱
性 化 合 物 , 不 能
用 于 干 燥 醇 、 酯 、
醛 、 酮 、 酸 酚 等
限 于 干 燥 醚 、 烃
类 中 痕 量 水 分 。
用 时 切 成 小 块 或
压 成 钠 丝

氧 化 钙
五 氧 化
二 磷
CaO+ H 2 O
Ca(OH) 2
— 强 较 快
P 2 O 5 + 3H 2 O
2H 3 PO 4
— 强
分 子 筛 物 理 吸 附 约 0.25 强 快
快 , 但 吸 水
后 表 面 为 粘
浆 液 覆 盖 ,
操 作 不 便
适 于 干 燥 低 级 醇
类
适 于 干 燥 醚 、 烃 、
卤 代 烃 、 腈 等 中
的 痕 量 水 分 。 不
适 用 于 醇 、 酸 、
胺 、 酮 等
适 用 于 各 类 有 机
化 合 物 的 干 燥
利 用 分 馏 或 二 元 、 三 元 共 沸 物 来 除 去 水 分 , 属 于 物 理 方 法 。 对 于 不 与 水 生 成 共 沸 混 合 物
的 液 体 有 机 物 , 例 如 甲 醇 和 水 的 混 合 物 , 由 于 沸 点 相 差 较 大 , 用 精 密 分 馏 柱 即 可 完 全 分 开 。
有 时 利 用 某 些 有 机 物 能 够 与 水 形 成 共 沸 混 合 物 的 特 性 , 向 待 干 燥 的 有 机 物 中 加 入 另 一 有 机
物 , 利 用 此 有 机 物 与 水 形 成 最 低 共 沸 点 的 性 质 , 在 蒸 馏 时 逐 渐 将 水 带 出 , 从 而 达 到 干 燥 的 目
的 。 例 如 , 工 业 上 制 备 无 水 乙 醇 的 方 法 之 一 就 是 将 苯 加 到 95% 乙 醇 中 进 行 共 沸 蒸 馏 。 近 年 来
在 工 业 生 产 中 多 应 用 离 子 交 换 树 脂 脱 水 来 制 备 无 水 乙 醇 。
5.1.3 固 体 有 机 化 合 物 的 干 燥
在 重 结 晶 一 节 中 已 谈 到 了 一 些 关 于 结 晶 的 干 燥 方 法 , 此 处 再 介 绍 一 下 干 燥
器 及 干 燥 有 机 物 时 应 注 意 的 事 项 。
(1) 干 燥 器 ( 图 3-43), 盖 与 缸 身 之 间 的 平 面 经 过 磨 砂 , 在 磨 砂 处 涂 以 润 滑 脂 , 使 之 密 闭 。
缸 中 有 多 孔 瓷 板 , 瓷 板 下 面 放 置 干 燥 剂 , 上 面 放 置 盛 有 待 干 燥 样 品 的 表 面 皿 等 。
(2) 真 空 干 燥 器 ( 图 3-44), 它 的 干 燥 效 率 较 普 通 干 燥 器 好 。 真 空 干 燥 器 上 有 玻 璃 活 塞 , 用
以 抽 真 空 , 活 塞 下 端 呈 弯 钩 状 , 口 向 上 , 防 止 在 通 向 大 气 时 , 因 空 气 流 入 太 快 将 固 体 冲 散 。
最 好 另 用 一 表 面 皿 覆 盖 盛 有 样 品 的 表 面 皿 。 在 抽 气 过 程 中 , 干 燥 器 外 围 最 好 能 以 金 属 丝 ( 或
用 布 ) 围 住 , 以 保 证 安 全 。
使 用 的 干 燥 剂 应 按 样 品 所 含 的 溶 剂 来 选 择 。 例 如 , 五 氧 化 二 磷 可 吸 水 ; 生 石 灰 可 吸 水 或 酸 ;
无 水 氯 化 钙 可 吸 水 或 醇 ; 氢 氧 化 钠 吸 收 水 和 酸 ; 石 蜡 片 可 吸 收 乙 醚 、 氯 仿 、 四 氯 化 碳 和 苯 等 。
有 时 在 干 燥 器 中 同 时 放 置 两 种 干 燥 剂 , 如 在 底 部 放 浓 硫 酸 ( 在 1L 浓 硫 酸 中 溶 有 18g 硫 酸 钡
的 溶 液 放 在 干 燥 器 底 部 , 如 已 吸 收 了 大 量 水 分 , 则 硫 酸 钡 就 沉 淀 出 来 , 表 明 已 不 再 适 用 于 干
燥 而 需 重 新 更 换 )。 另 用 浅 的 器 皿 盛 氢 氧 化 钠 放 在 磁 板 上 , 这 样 来 吸 收 水 和 酸 , 效 率 更 高 。
图 3-43 普 通 干 燥 器
图 3-44 真 空 干 燥 器
(3) 真 空 恒 温 干 燥 器 ( 图 3-45), 此 设 备 适 用 于 少 量 物 质 的 干 燥 ( 若 所 需 干 燥 物 质 的 数 量

较
图 3-45 真 空 恒 温 干 燥 器
大 时 , 可 用 真 空 恒 温 干 燥 箱 ), 在 2 中 放 置 五 氧 化 二 磷 。 将 待 干 燥 的 样 品 置 于 3 中 , 烧 瓶
A 中 放 置 有 机 液 体 , 其 沸 点 须 与 欲 干 燥 温 度 接 近 , 通 过 活 塞 1 将 仪 器 抽 真 空 , 加 热 回 流
烧 瓶 A 中 的 液 体 , 利 用 蒸 汽 加 热 外 套 4, 从 而 使 样 品 在 恒 定 温 度 下 得 到 干 燥 。
5.2. 固 液 分 离
常 用 的 溶 液 与 沉 淀 的 固 液 分 离 方 法 有 倾 析 法 、 过 滤 法 和 离 心 分 离 法 等 。
5.2.1 倾 析 法
该 方 法 用 于 分 离 比 重 较 大 或 结 晶 颗 粒 较 大 的 沉 淀 , 静 置 后 能 快 速 沉 降 至 容 器 的 底 部 , 便
于 分 离 和 洗 涤 。
倾 析 法 的 操 作 与 转 移 溶 液 的 操 作 是 同 步 进 行 的 。 待 沉 淀 沉 降 后 , 小 心 地 将 沉 淀 上 层 清 液
慢 慢 倾 入 另 一 容 器 中 , 倾 倒 时 用 一 洁 净 的 玻 棒 在 容 器 上 引 流 。 如 需 洗 涤 沉 淀 时 , 只 需 向 含 沉
淀 的 容 器 内 加 入 少 量 洗 涤 液 ( 如 蒸 馏 水 ), 将 沉 淀 和 洗 涤 液 充 分 搅 拌 均 匀 , 待 沉 淀 沉 降 到 容 器
的 底 部 后 , 再 用 倾 析 法 倾 去 溶 液 , 如 此 反 复 操 作 2~3 次 , 即 可 将 沉 淀 洗 净 。
5.2.2 过 滤
当 沉 淀 和 溶 液 的 混 合 物 通 过 过 滤 器 ( 如 滤 纸 ) 时 , 沉 淀 留 在 滤 纸 上 , 称 为 滤 饼 , 而 溶 液 通
过 过 滤 器 进 入 容 器 中 , 此 时 的 溶 液 称 为 滤 液 , 这 是 一 种 固 液 分 离 最 常 用 的 操 作 方 法 。 如 果 溶
液 中 的 固 体 是 杂 质 或 不 需 要 的 产 品 , 可 通 过 过 滤 的 方 法 将 固 体 ( 杂 质 ) 与 液 体 分 开 而 弃 去 或 回
收 , 若 溶 液 中 的 固 体 是 所 需 要 的 产 品 , 则 需 采 用 过 滤 的 方 法 将 固 体 与 液 体 分 开 而 取 出 。 常 用
的 过 滤 方 法 有 : 常 压 过 滤 、 减 压 过 滤 和 热 过 滤 三 种 。
(4) 常 压 过 滤
常 压 过 滤 是 在 常 压 下 用 普 通 漏 斗 过 滤 , 它 最 常 用 、 最 简 便 , 因 此 又 称 为 普 通 过 滤 , 该 方
法 适 用 于 过 滤 胶 状 沉 淀 或 细 小 的 晶 体 沉 淀 , 但 其 缺 点 是 过 滤 速 度 较 慢 。 所 用 的 仪 器 主 要 是 过
滤 器 ( 漏 斗 和 滤 纸 组 成 ) 和 漏 斗 架 ( 也 可 用 铁 架 台 和 铁 圈 代 替 )。 过 滤 之 前 , 按 沉 淀 物 的 多 少 选
择 合 适 的 漏 斗 并 根 据 漏 斗 的 大 小 选 择 合 适 的 滤 纸 。 滤 纸 分 为 定 性 滤 纸 和 定 量 滤 纸 两 种 , 按 滤
纸 空 隙 的 大 小 可 分 为 “ 快 速 ”、“ 中 速 ”、“ 慢 速 ” 三 种 。
a. 滤 纸 的 折 叠 与 安 放
用 洁 净 的 手 将 圆 形 滤 纸 对 折 , 然 后 再 对 折 , 展 开 后 成 60° 角 的 圆 锥 形 , 一 边 为 一 层 ,
另 一 边 为 三 层 ( 图 3-46)。 将 折 好 的 滤 纸 放 入 漏 斗 中 , 滤 纸 应 与 漏 斗 密 合 。 可 将 滤 纸 三 层 外

面 的 两 层 撕 下 一 角 ( 保 存 于 干 燥 的 表 面 皿 中 , 备 用 ), 然 后 用 食 指 按 在 漏 斗 内 壁 上 , 使 漏 斗 与
滤 纸 紧 贴 。 滤 纸 应 在 漏 斗 边 缘 下 1cm 左 右 。 放 置 好 滤 纸 后 , 用 手 按 三 层 滤 纸 的 一 边 , 从 洗 瓶
中 吹 出 少 量 蒸 馏 水 润 湿 滤 纸 并 用 玻 璃 棒 轻 压 滤 纸 , 赶 出 气 泡 , 使 滤 纸 锥 体 上 部 与 漏 斗 壁 刚 好
贴 合 。 加 蒸 馏 水 至 滤 纸 边 缘 , 漏 斗 颈 内 应 全 部 充 满 水 并 形 成 水 柱 。 形 成 水 柱 的 漏 斗 , 可 借 水
柱 的 重 力 抽 吸 漏 斗 内 的 液 体 , 使 过 滤 速 度 加 快 。 若 漏 斗 颈 内 没 有 形 成 水 柱 , 可 用 手 指 堵 住 漏
斗 下 口 , 将 滤 纸 的 一 边 稍 掀 起 , 用 洗 瓶 向 滤 纸 与 漏 斗 之 间 的 空 隙 里 加 水 , 使 漏 斗 颈 和 锥 体 的
大 部 分 被 水 充 满 , 之 后 压 紧 滤 纸 边 , 松 开 堵 住 下 口 的 手 指 , 即 可 形 成 水 柱 。
图 3-46 滤 纸 的 折 叠 与 安 放
b. 安 放 漏 斗
将 洁 净 的 漏 斗 放 在 漏 斗 架 上 , 下 面 放 一 洁 净 的 承 接 滤 液 的 烧 杯 , 应 使 漏 斗 颈 口 斜 面 长 的
一 边 紧 贴 烧 杯 内 壁 , 这 样 滤 液 可 以 顺 杯 壁 流 下 , 可 加 快 过 滤 速 度 , 也 可 避 免 溶 液 溅 出 。 注 意
漏 斗 的 放 置 高 度 应 以 其 颈 的 出 口 不 触 及 烧 杯 中 的 滤 液 为 宜 。
c. 过 滤
过 滤 一 般 分 为 三 个 阶 段 : 第 一 阶 段 采 用 倾 析 法 , 尽 可 能 地 过 滤 清 液 , 第 二 阶 段 是 将 沉 淀
转 移 到 漏 斗 上 , 第 三 阶 段 是 清 洗 烧 杯 和 洗 涤 漏 斗 上 的 沉 淀 。
待 沉 淀 沉 降 后 , 先 将 上 层 清 液 转 入 漏 斗 中 , 沉 淀 尽 可 能 留 在 烧 杯 中 。 待 倾 出 上 层 清 液 后 ,
再 往 烧 杯 中 加 洗 涤 液 , 用 玻 棒 充 分 搅 拌 后 再 静 置 , 待 沉 降 后 再 倾 出 上 层 清 液 。 这 样 既 可 充 分
洗 涤 沉 淀 , 又 不 致 于 使 沉 淀 堵 塞 滤 纸 , 从 而 可 加 快 过 滤 速 度 , 其 操 作 如 图 3-47 所 示 。
右 手 持 玻 璃 棒 , 将 玻 棒 垂 直 立 于 滤 纸 三 层 部 分 的 上 方 , 但 不 要 接 触 滤 纸 , 这 样 玻 棒 不
会 破 坏 滤 纸 。 左 手 拿 烧 杯 , 让 杯 嘴 贴 着 玻 棒 , 慢 慢 倾 斜 烧 杯 , 尽 量 不 要 使 沉 淀 浮 起 , 将 上 层
清 液 沿 玻 棒 慢 慢 转 入 漏 斗 中 ; 在 倾 入 溶 液 的 同 时 , 应 将 玻 棒 慢 慢 往 上 提 ,
避 免 玻 棒 触 及 液 面 。 当 漏 斗 中 液 面 离 滤 纸 边 缘 0.5 cm 时 应 停 止 倾 入 溶 液 ,
待 漏 斗 中 的 溶 液 液 面 下 降 后 , 再 转 入 溶 液 。 停 止 转 入 溶 液 时 , 烧 杯 不 可 立
即 离 开 玻 棒 , 应 将 烧 杯 嘴 沿 玻 棒 向 上 提 1~2cm, 并 慢 慢 扶 正 烧 杯 , 然 后
离 开 玻 棒 。 这 样 可 使 烧 杯 嘴 上 的 液 滴 顺 玻 棒 流 入 漏 斗 中 。 烧 杯 离 开 玻 棒 后 ,
再 将 玻 棒 放 入 烧 杯 中 , 但 玻 棒 不 应 放 在 烧 杯 嘴 处 , 也 不 可 将 玻 棒 随 意 放 在
桌 面 上 或 其 它 地 方 , 避 免 粘 在 玻 棒 上 的 少 量 沉 淀 丢 失 和 污 染 。
必 须 指 出 : 过 滤 开 始 后 , 应 随 时 检 查 滤 液 是 否 透 明 , 如 不 透 明 , 说 明
有 穿 滤 。 这 时 必 须 换 一 洁 净 的 承 接 器 ( 烧 杯 ) 承 接 滤 液 , 在 原 漏 斗 上 将 穿 滤
的 滤 液 进 行 第 二 次 过 滤 , 若 发 现 滤 纸 穿 孔 , 则 应 更 换 滤 纸 重 新 过 滤 , 而 第
一 次 用 过 的 滤 纸 应 保 留 , 在 未 过 滤 的 溶 液 中 将 该 滤 纸 涮 洗 干 净 。
d. 沉 淀 的 处 理
a). 初 步 洗 涤
图 3-48 过 滤 操 作
洗 涤 沉 淀 的 目 的 是 将 沉 淀 表 面 所 吸 附 的 杂 质 和 残 留 的 母 液 除 去 。 其 洗
涤 方 法 如 下 : 用 洗 瓶 ( 或 滴 管 ) 沿 烧 杯 壁 四 周 加 入 洗 涤 液 约 10~15mL, 并
用 玻 棒 搅 动 沉 淀 使 之 充 分 洗 涤 , 待 沉 淀 下 沉 后 , 将 上 层 清 液 用 “ 倾 析 法 ” 过 滤 。 洗 涤 应 以 “ 少
量 多 次 ” 的 原 则 , 这 样 既 可 将 沉 淀 洗 净 , 又 尽 可 能 地 降 低 沉 淀 的 溶 解 损 失 , 一 般 晶 形 沉 淀 洗

涤 2~3 次 即 可 , 胶 状 沉 淀 需 洗 5~6 次 。 洗 液 一 般 用 蒸 馏 水 , 对 易 溶 于 水 的 沉 淀 物 , 可 用 其
它 溶 剂 ( 如 乙 醇 、 乙 醚 等 ) 洗 涤 。 必 须 注 意 : 过 滤 与 洗 涤 是 同 时 进 行 的 , 不 能 间 断 , 否 则 沉 淀
干 涸 了 就 无 法 洗 净 。
选 用 洗 涤 液 洗 涤 沉 淀 时 , 应 根 据 沉 淀 的 性 质 而 定 :
晶 形 沉 淀 : 可 用 冷 的 稀 沉 淀 剂 洗 涤 , 因 为 这 时 存 在 同 离 子 效 应 , 可 尽 可 能 地 减 少 沉 淀
的 溶 解 , 但 是 若 沉 淀 剂 为 不 易 挥 发 的 物 质 , 则 只 有 用 水 或 其 它 溶 剂 来 洗 涤 。
非 晶 形 沉 淀 : 需 用 热 的 电 解 质 溶 液 作 为 洗 涤 液 , 以 防 止 产 生 溶 胶 现 象 , 大 多 数 采 用 易
挥 发 的 铵 盐 作 为 洗 涤 液 ;
溶 解 度 较 大 的 沉 淀 : 采 用 沉 淀 剂 和 有 机 溶 剂 来 洗 涤 , 以 降 低 沉 淀 的 溶 解 度 ;
沉 淀 的 溶 解 度 很 小 又 不 易 形 成 胶 体 溶 液 : 可 用 蒸 馏 水 洗 涤 。
沉 淀 剂 的 用 量 : 通 常 情 况 下 , 为 了 使 沉 淀 完 全 , 只 需 加 比 理 论 计 算 量 稍 多 2~3 滴 的 沉 淀
剂 就 可 以 了 。 如 试 剂 过 量 太 多 , 不 仅 没 有 必 要 , 而 且 还 有 害 处 , 因 为 在 有 些 情 况 下 , 过 多 的
沉 淀 剂 会 引 起 配 合 物 的 生 成 等 副 作 用 , 反 而 会 加 大 沉 淀 的 溶 解 度 。
b). 沉 淀 的 转 移
沉 淀 经 过 初 步 洗 涤 后 即 可 转 移 至 滤 纸 上 , 在 盛 有 沉 淀 的 烧 杯 中 加 入 少 量 洗 涤 液 ( 加 入 洗
涤 液 的 量 应 是 漏 斗 中 滤 纸 一 次 能 容 纳 的 量 ), 用 玻 棒 搅 起 沉 淀 , 再 按 上 述 方 法 立 即 将 悬 浮 液
转 移 至 滤 纸 上 。 这 样 大 部 分 沉 淀 可 从 烧 杯 中 转 移 到 滤 纸 上 。 该 步 操 作 必 须 细 心 , 不 能 损 失 一
滴 悬 浮 液 , 否 则 会 导 致 整 个 分 析 工 作 的 失 败 。 然 后 用 少 量 洗 涤 液 将 玻 棒 和 烧 杯 壁 上 的 沉 淀 冲
洗 到 烧 杯 中 , 再 搅 起 沉 淀 并 转 移 到 滤 纸 上 。 如 此 重 复 几 次 后 , 沉 淀 可 基 本 上 全 部 转 移 到 滤 纸
上 。 最 后 烧 杯 中 还 有 少 量 沉 淀 , 可 按 下 述 方 法 转 移 : 将 烧 杯 倾 斜 放 在 漏 斗 上 方 , 烧 杯 嘴 向 着
漏 斗 , 将 玻 棒 架 在 烧 杯 口 上 , 下 端 向 着 滤 纸 的 三 层 部 分 , 从 洗 瓶 中 挤 出 少 量 蒸 馏 水 , 旋 转 冲
洗 烧 杯 内 壁 , 沉 淀 即 可 被 涮 出 并 转 至 滤 纸 上 。 待 全 部 沉 淀 转 移 后 , 将 前 面 折 叠 滤 纸 时 撕 下 的
纸 角 , 用 蒸 馏 水 湿 润 , 先 擦 洗 玻 棒 上 的 沉 淀 , 再 用 玻 棒 压 住 此 纸 块 沿 烧 杯 壁 自 上 而 下 旋 转 着
将 沉 淀 擦 “ 活 ”, 最 后 将 滤 纸 块 捞 出 放 入 漏 斗 中 心 的 滤 纸 上 , 与 主 要 沉 淀 合 并 。 再 用 洗 瓶 按
图 3-48 的 方 法 吹 洗 烧 杯 , 将 擦 “ 活 ” 的 沉 淀 微 粒 涮 洗 到 漏 斗 中 。
图 3-48 冲 洗 沉 淀 的 方 法
图 3-49 沉 淀 在 漏 斗 上 的 洗 涤
沉 淀 全 部 转 移 至 滤 纸 上 后 , 应 作 最 后 的 洗 涤 , 以 除 去 沉 淀 表 面 吸 附 的 杂 质 和 残 留 的 母 液 。
洗 涤 方 法 如 下 : 从 洗 瓶 中 挤 出 洗 涤 液 至 充 满 洗 瓶 的 导 出 管 , 再 将 洗 瓶 拿 在 漏 斗 上 方 , 挤 出 洗
涤 液 浇 在 滤 纸 的 三 层 部 分 的 上 沿 稍 下 的 地 方 。 之 后 再 按 螺 旋 形 向 下 移 动 ( 图 3-49), 并 借 此
将 沉 淀 集 中 到 滤 纸 圆 锥 体 的 下 部 。
洗 涤 前 必 须 在 前 一 次 洗 涤 液 完 全 滤 出 后 , 再 进 行 下 一 次 洗 涤 。 洗 涤 液 的 使 用 应 本 着 “ 少
量 多 次 ” 的 原 则 , 即 总 体 积 相 同 的 洗 涤 液 应 尽 可 能 分 多 次 洗 涤 , 每 次 用 量 要 少 。 沉 淀 经 数 次
洗 涤 后 , 用 一 洁 净 的 试 管 或 表 面 皿 直 接 取 1~2mL 滤 液 , 用 灵 敏 而 又 迅 速 显 示 结 果 的 定 性 反
应 检 查 滤 液 中 是 否 还 存 在 母 液 成 分 。
(5) 减 压 过 滤

减 压 过 滤 ( 或 称 抽 虑 或 真 空 过 滤 ) 能 加 速 过 滤 速 度 , 而 且 沉 淀 抽 吸 得 比 较 干 燥 。 但 该 方 法
不 适 合 过 滤 颗 粒 太 小 的 沉 淀 和 胶 体 沉 淀 。 因 为 颗 粒 太 小 的 沉 淀 易 在 滤 纸 上 形 成 一 层 致 密 的 沉
淀 而 堵 塞 滤 孔 , 使 滤 液 不 易 透 过 并 减 慢 抽 虑 速 度 ; 胶 体 沉 淀 在 快 速 过 滤 时 易 穿 透 滤 纸 , 因 而
均 达 不 到 过 滤 的 目 的 。
减 压 过 滤 的 原 理 是 利 用 真 空 泵 产 生 的 负 压 带 走 瓶 内 的 空 气 , 使 抽 滤 瓶 内 的 压 力 减 小 。 由
于 布 氏 漏 斗 的 液 面 上 与 抽 滤 瓶 内 形 成 压 力 差 , 从 而 加 快 过 滤 速 度 。。
图 3-50 减 压 过 滤 装 置
图 3-51 循 环 水 式 真 空 泵
实 验 室 使 用 的 抽 滤 泵 为 循 环 水 式 多 用 真 空 泵 ( 图 3-51)。 在 进 行 减 压 过 滤 时 , 先 将 减 压
过 滤 装 置 中 的 安 全 瓶 出 口 与 真 空 泵 抽 气 管 接 口 之 一 用 橡 皮 管 连 接 , 接 通 电 源 后 , 指 示 灯 亮 ,
电 动 机 转 动 并 带 动 循 环 水 使 抽 滤 瓶 内 压 力 逐 渐 降 低 , 以 达 到 减 压 过 滤 的 目 的 。 抽 滤 完 毕 , 通
常 先 拔 开 吸 滤 瓶 与 安 全 瓶 ( 图 3-50) 相 连 的 橡 皮 管 , 也 可 以 拔 开 布 氏 漏 斗 塞 子 , 然 后 再 关 电
源 开 关 。 否 则 循 环 水 将 倒 灌 。 有 安 全 瓶 就 可 以 防 止 吸 滤 瓶 内 滤 液 受 污 染 ; 若 没 有 安 全 瓶 , 循
环 水 倒 灌 会 污 染 吸 滤 瓶 内 的 滤 液 。 减 压 过 滤 的 操 作 步 骤 :
a. 滤 纸 的 准 备
将 布 氏 漏 斗 倒 立 在 滤 纸 上 并 用 力 压 使 之 出 现 一 痕 迹 , 用 剪 刀 沿 痕 迹 内 缘 剪 下 , 使 滤 纸 能
全 部 覆 盖 布 氏 漏 斗 底 部 。
b. 铺 滤 纸
布 氏 漏 斗 的 圆 柱 形 底 部 是 带 有 许 多 小 孔 的 瓷 板 , 以 便 使 滤 液 穿 过 滤 纸 从 小 孔 流 出 , 抽 滤
时 此 瓷 板 支 撑 着 滤 纸 和 截 留 在 滤 纸 上 的 固 体 。 将 剪 好 的 滤 纸 平 放 于 布 氏 漏 斗 中 并 加 少 量 蒸 馏
水 湿 润 , 再 将 吸 滤 装 置 连 接 好 。 漏 斗 插 入 抽 滤 瓶 中 ( 注 意 橡 皮 塞 插 入 抽 虑 瓶 内 的 部 分 不 超 过
整 个 塞 子 高 度 的 1/2, 为 什 么 ?), 其 下 端 的 斜 面 应 对 着 抽 滤 瓶 侧 面 的 支 管 。 打 开 真 空 水 泵
电 源 , 滤 纸 即 紧 贴 于 漏 斗 底 部 。
c. 过 滤
摇 动 盛 沉 淀 物 的 容 器 使 沉 淀 物 与 溶 剂 混 匀 , 先 将 容 器 里 的 少 许 溶 液 沿 玻 棒 转 入 漏 斗 中 ,
每 次 转 入 的 量 不 能 超 过 漏 斗 容 量 的 2/3, 然 后 开 真 空 水 泵 , 之 后 再 将 剩 余 的 沉 淀 转 入 布 氏 漏
斗 中 , 直 至 沉 淀 被 抽 吸 得 比 较 干 净 为 止 。 注 意 抽 滤 瓶 中 的 液 体 不 能 超 过 吸 气 口 。
d. 沉 淀 洗 涤 洗 涤 沉 淀 时 , 应 先 拔 掉 橡 皮 管 并 关 好 真 空 水 泵 , 加 入 洗 涤 液 至 全 部 湿 润 沉
淀 。 然 后 接 好 橡 皮 塞 , 开 启 真 空 水 泵 , 将 沉 淀 中 的 水 份 吸 干 , 最 后 拔 掉 橡 皮 管 并 关 闭 真 空 水
泵 。
e. 取 出 沉 淀 和 滤 液
将 漏 斗 取 下 倒 放 于 滤 纸 上 或 容 器 中 , 在 漏 斗 的 边 缘 轻 轻 敲 打 或 用 洗 耳 球 从 漏 斗 出 口 处 往
里 吹 气 , 滤 纸 和 沉 淀 即 可 脱 离 漏 斗 。 滤 液 应 从 抽 滤 瓶 的 上 口 倒 入 洁 净 的 容 器 中 , 绝 对 不 能 从
侧 面 的 支 管 倒 出 , 以 免 滤 液 被 污 染 。

图 3-52 玻 璃 砂 漏 斗
若 过 滤 的 溶 液 有 强 酸 性 或 强 氧 化 性 , 为 了 避 免 溶 液 与 滤 纸 作 用 , 应 采 用 玻 璃 砂 漏 斗 图
3-52)。 由 于 碱 易 与 玻 璃 作 用 , 因 此 玻 璃 砂 漏 斗 不 宜 过
滤 强 碱 性 溶 液 。 过 滤 时 不 能 引 入 杂 质 , 也 不 能 用 瓶 盖
挤 压 沉 淀 , 其 余 操 作 步 骤 同 上 述 的 操 作 步 骤 。
(6) 热 过 滤
如 果 溶 液 的 溶 质 在 温 度 降 低 时 易 结 晶 析 出 , 而 又
不 希 望 它 在 过 滤 过 程 中 留 在 滤 纸 上 , 这 就 需 要 采 取 热
过 滤 。 常 压 热 过 滤 漏 斗 是 由 铜 质 夹 套 和 普 通 玻 璃 漏 斗
组 成 的 ( 图 3-53)。 热 过 滤 的 操 作 如 下 :
热 过 滤 漏 斗 是 一 种 减 少 散 热 的 夹 套 式 漏 斗 , 其 组
成 是 在 金 属 铜 套 内 放 置 一 短 颈 且 粗 的 玻 璃 漏 斗
而 形 成 的 。 使 用 时 在 夹 套 内 加 入 热 水 ( 通 常 为 沸
水 , 加 水 不 能 过 满 , 以 免 加 热 至 沸 后 溢 出 ), 加
图 3-5453 常 压 热 过 滤 漏 斗
热 侧 管 。 在 玻 璃 漏 斗 中 放 入 折 叠 滤 纸 , 用 少 量
热 水 湿 润 试 纸 , 立 即 将 热 溶 液 分 批 转 入 漏 斗 中 , 但 溶 液 不 能 太 满 , 也 不 要 等 滤 完
再 转 入 溶 液 , 未 转 入 的 溶 液 和 保 温 漏 斗 应 用 小 火 加 热 , 保 持 微 沸 。
若 操 作 顺 利 , 只 会 有 少 量 结 晶 在 滤 纸 上 析 出 , 可 用 少 量 热
溶 剂 洗 下 , 也 可 弃 之 , 以 免 得 不 偿 失 。 若 结 晶 较 多 , 可 将 滤 纸
取 出 , 用 刮 刀 刮 回 原 来 的 容 器 中 并 重 新 进 行 热 过 滤 。 过 滤 完 毕 ,
将 溶 液 加 盖 放 置 使 其 自 然 冷 却 。 进 行 热 过 滤 操 作 时 , 要 求 准 备
充 分 , 动 作 迅 速 。
热 过 滤 的 特 点 及 注 意 事 项 为 :
a. 采 用 保 温 热 滤 漏 斗 套 , 漏 斗 套 的 夹 层 中 装 有 热 水 , 必
要 时 还 可 用 灯 具 加 热 , 使 用 时 注 意 夹 套 内 水 不 要 加 得 太 满 , 以
免 水 沸 腾 后 溢 出 ; 也 不 可 太 少 , 必 须 确 保 加 热 支 管 中 充 满 水 ,
否 则 在 加 热 支 管 无 水 的 情 况 下 加 热 , 会 使 保 温 漏 斗 损 坏 。 图 3-55 图 3-54 电 动 离 心 机
b. 采 用 短 颈 漏 斗 , 避 免 滤 液 在 漏 斗 颈 中 冷 却 析 出 晶 体 造
成 阻 塞 。 使 用 时 将 短 颈 漏 斗 按 普 通 过 滤 要 求 将 滤 纸 装 好 , 然 后 放 在 铁 圈 上 ( 若 漏 斗 小 时 可 放
泥 三 角 ), 如 过 滤 时 间 较 短 , 也 可 以 事 先 将 玻 璃 漏 斗 在 水 浴 上 用 蒸 汽 加 热 或 放 入 沸 水 中 加 热
后 立 即 使 用 。
5.2.3 离 心 分 离

当 被 分 离 的 沉 淀 的 量 很 少 时 , 可 用 离 心 分 离 法 。 本 法 分 离 速 度 快 , 利 于 迅 速 判 断 沉 淀 是
否 完 全 。 实 验 室 常 用 的 电 动 离 心 机 见 图 3-54。
a. 离 心 操 作
电 动 离 心 机 转 动 速 度 很 快 , 要 特 别 注 意 安 全 。 使 用 离 心 机 时 , 应 在 离 心 管 套 管 底 部 垫 点 棉 花 。
为 了 使 离 心 机 旋 转 时 保 持 平 衡 、 几 支 离 心 管 要 放 在 对 称 的 位 置 上 , 如 果 只 有 一 份 试 样 , 则 在 对 称
的 位 置 放 另 一 支 离 心 管 , 管 内 装 等 量 酌 水 。 各 离 心 管 的 规 格 应 相 同 , 加 入 离 心 管 内 液 体 的 量 不 得
超 过 其 体 积 的 一 半 , 各 管 溶 液 的 高 度 应 相 同 。 放 好 离 心 管 后 , 把 盖 旋 紧 。 开 始 时 应 把 变 速 旋 钮 旋
到 最 低 挡 , 以 后 逐 渐 加 速 ; 离 心 约 1 分 钟 后 , 将 旋 钮 反 时 针 旋 到 停 止 位 置 , 任 离 心 机 自 行 停 止 ,
绝 不 可 用 外 力 强 制 它 停 止 运 动 。
电 动 离 心 机 如 有 噪 音 或 机 身 振 动 时 , 应 立 即 切 断 电 源 , 查 明 和 排 除 故 障 。
b. 分 离 溶 液 和 沉 淀
离 心 沉 降 后 , 可 用 吸 出 法 分 离 溶 液 和 沉 淀 。 先 用 手 挤 压 滴 管 上 的 橡 皮 帽 , 排 除 滴 管 中 的
空 气 , 然 后 轻 轻 伸 入 离 心 管 清 液 中 ( 为 什 么 ?), 慢 慢 减 小 对 橡 皮 帽 的 挤 压 力 , 清 液 就 被 吸 人
滴 管 。 随 着 离 心 管 中 溶 液 液 面 的 下 降 , 滴 管 应 逐 渐 下 移 。 滴 管 末 端 接 近 沉 淀 时 , 操 作 要 特 别
小 心 , 勿 使 它 接 触 沉 淀 。 最 后 取 出 滴 管 , 将 清 液 放 入 接 受 容 器 内 。
c. 沉 淀 的 洗 涤
如 果 要 得 到 纯 净 的 沉 淀 , 必 须 经 过 洗 涤 : 往 盛 沉 淀 的 离 心 管 中 加 入 适 量 的 蒸 馏 水 或
其 它 洗 涤 液 , 用 细 搅 棒 充 分 搅 拌 后 , 进 行 离 心 沉 降 , 用 滴 管 吸 出 洗 涤 液 , 如 此 重 复 操 作 ,
直 至 洗 净 。
5.3. 提 取
5.3.1 提 取 原 理
提 取 是 将 溶 解 或 悬 浮 于 某 一 相 ( 固 相 或 液 相 ) 的 物 质 转 入 另 一 液 相 的 操 作 。 萃 取 就
是 一 种 形 式 的 提 取 , 它 是 利 用 物 质 在 两 种 不 混 溶 ( 或 微 溶 ) 的 溶 剂 中 溶 解 度 或 分 配 比 的
不 同 来 达 到 分 离 、 提 取 或 纯 化 目 的 的 一 种 提 取 操 作 。 溶 解 的 物 质 在 两 个 互 不 相 溶 的 液 相
之 间 的 分 配 比 例 服 从 于 能 斯 特 分 配 定 律 (Nernst’partition law):
CA/CB=K
式 中 ,K 称 为 分 配 系 数 ,CA、CB 是 分 配 平 衡 时 物 质 在 A、B 两 相 的 浓 度 。 能 斯 特 分 配 定
律 只 是 在 低 浓 度 ( 理 想 条 件 ) 下 以 及 溶 解 物 质 在 两 相 中 的 存 在 形 式 相 同 时 有 效 . 当 物 质
在 一 相 中 的 溶 解 度 远 远 大 于 在 另 一 相 中 的 溶 解 度 时 ,K 值 远 远 偏 离 1, 此 时 物 质 的 提 取 操
作 很 容 易 。 如 果 只 考 虑 一 种 物 质 在 水 和 有 机 溶 剂 两 液 相 中 的 分 配 情 况 , 在 液 相 A 和 B 中 的
浓 度 分 别 为 C A 和 CB; 在 一 定 的 温 度 下 ,K 是 一 常 数 , 称 为 “ 分 配 系 数 ”, 它 近 似 地 等 于 该
物 质 在 A 和 B 中 的 溶 解 度 之 比 。
假 如 某 物 质 C 在 V(mL) 的 水 A 中 溶 解 m0 g, 每 次 用 S mL 与 水 不 混 溶 的 有 机 溶 剂 B 重
复 萃 取 , 第 一 次 萃 取 后 留 在 水 A 中 C 物 质 的 质 量 为 m1 g, 第 二 次 萃 取 后 留 在 水 A 中 C 物 质 的 质
量 为 m2 g, 根 据 能 斯 特 分 配 定 律 则 :
m1
/ V
= K
( m − m ) / S
0
1
整 理 得 :
同 理 :
m
KV
=
KV + S
1
m 0
m2
/ V
= K
( m − m ) / S
1
2

得 :
KV KV 2
m2 = m1
= ( ) m0
KV + S KV + S
经 过 n 次 提 取 后 , 在 水 A 中 得 剩 余 量 为 :
KV n
mn
= ( ) m0
KV + S
KV
当 物 质 C 在 有 机 溶 剂 中 的 溶 解 度 远 远 大 于 在 水 中 的 溶 解 度 时 , 恒 小 于 1, 所
KV + S
以 , 提 取 的 次 数 n 越 多 , 在 水 A 中 的 剩 余 量 越 小 , 所 以 当 用 一 定 量 的 有 机 溶 剂 进 行 萃 取 时 ,
把 有 机 溶 剂 分 成 几 份 分 别 萃 取 的 效 果 比 一 次 萃 取 要 好 。
在 实 际 的 萃 取 中 , 一 般 有 两 种 或 两 种 以 上 物 质 存 在 。 假 如 只 有 两 种 物 质 , 在 理 想 状
况 下 , 分 别 具 有 分 配 系 数 K1 和 K2 的 两 种 物 质 在 两 个 液 相 中 的 分 配 情 况 互 不 影 响 , 倘 若 它 们
的 分 配 系 数 之 差 足 够 大 , 便 能 通 过 简 单 的 提 取 而 将 其 分 离 , 分 离 的 难 易 程 度 决 定 于 分 离 因
数 β:
β=K1/K2
只 有 β>100 时 , 才 能 通 过 简 单 的 提 取 将 两 种 物 质 较 完 全 地 分 开 。 为 了 分 离 β

整 个 溶 液 过 滤 一 遍 , 最 可 靠 的 方 法 则 是 较 长 时 间 的 放 置 。
有 时 由 于 混 有 与 两 相 都 能 互 溶 的 媒 介 ( 如 低 级 醇 或 二 氧 环 己 烷 ) 致 使 不 能 分 层 , 此 时
可 加 入 更 多 的 水 和 有 机 相 , 从 而 降 低 媒 介 物 的 相 对 数 量 , 也 可 以 加 盐 类 或 饱 和 盐 溶 液 。
选 择 的 萃 取 剂 应 符 合 下 列 要 求 :1 和 原 溶 液 中 的 溶 剂 互 不 相 溶 。2 对 溶 质 的 溶 解 度 要
远 大 于 原 溶 剂 , 并 且 溶 剂 易 挥 发 。3 选 择 溶 剂 时 , 除 要 求 对 被 提 物 的 溶 解 度 大 、 与 被 提 液
的 互 溶 度 小 以 外 , 还 要 求 它 对 杂 质 溶 解 度 小 、 有 适 宜 的 密 度 和 沸 点 、 性 质 稳 定 、 毒 性 小 。
被 提 取 的 物 质 量 在 特 定 情 况 下 取 决 于 分 配 定 律 以 及 所 用 率 取 剂 的 数 量 。 因 此 , 提 取 通
常 需 重 复 。 在 水 中 微 溶 的 物 质 应 提 取 三 四 次 , 在 水 中 易 溶 的 物 质 更 需 重 复 多 次 才 能 完 全 提
取 。
溶 解 于 提 取 液 中 的 杂 质 通 常 也 必 须 除 去 。 为 此 可 加 以 洗 涤 提 取 , 也 就 是 用 稀 的 碱 或 酸
的 水 溶 液 对 得 到 的 提 取 液 进 行 洗 涤 。 常 用 的 这 类 溶 液 有 :5 % 的 氢 氧 化 钠 水 溶 液 ,5% 或
10% 的 碳 酸 钠 、 稀 盐 酸 溶 液 、 稀 硫 酸 及 浓 硫 酸 等 。 洗 涤 后 再 用 水 提 取 几 次 , 最 后 , 将 提 取
液 加 以 干 燥 。
5.3.4 超 临 界 流 体 萃 取
超 临 界 流 体 (Supercritical Fluid, 简 称 SF 或 SCF) 是 指 超 临 界 温 度 (Tc) 和 临 界
压 力 (Pc) 状 态 下 的 高 密 度 流 体 。 超 临 界 流 体 具 有 气 体 和 液 体 的 双 重 特 性 , 其 粘 度 与 气 体 相
似 , 但 扩 散 系 数 比 液 体 大 得 多 , 其 密 度 和 液 体 相 近 。 超 临 界 流 体 对 物 质 进 行 溶 解 和 分 离 的 过
程 就 叫 超 临 界 流 体 萃 取 (Supercritical Fluid Extraction, 简 称 SFE)。
超 临 界 CO2 流 体 萃 取 (SFE) 分 离 过 程 的 原 理 是 利 用 超 临 界 流 体 的 溶 解 能 力 与 其 密 度 的 关
系 , 即 利 用 压 力 和 温 度 对 超 临 界 流 体 溶 解 能 力 的 影 响 而 进 行 的 。CO2 的 临 界 温 度 (Tc) 和 临
界 压 力 (Pc) 分 别 为 31.05℃ 和 7.38MPa, 当 处 于 这 个 临 界 点 以 上 时 , 此 时 的 CO2 同 时 具 有
气 体 和 液 体 双 重 特 性 。 它 粘 度 与 气 体 相 近 , 密 度 与 液 体 相 近 , 而 其 扩 散 系 数 却 比 液 体 大 得 多 。
是 一 个 优 良 的 溶 剂 , 能 通 过 分 子 间 的 相 互 作 用 和 扩 散 作 用 将 许 多 物 质 溶 解 。 同 时 , 在 稍 高 于
临 界 点 的 区 域 内 , 压 力 稍 有 变 化 , 即 引 起 其 密 度 的 很 大 变 化 , 从 而 引 起 溶 解 度 的 较 大 变 化 。
在 超 临 界 状 态 下 , 将 超 临 界 流 体 与 待 分 离 的 物 质 接 触 , 使 其 有 选 择 性 地 把 极 性 大 小 、 沸 点 高
低 和 分 子 量 大 小 的 成 分 依 次 萃 取 出 来 。 当 然 , 对 应 各 压 力 范 围 所 得 到 的 萃 取 物 不 可 能 是 单 一
的 , 但 可 以 控 制 条 件 得 到 最 佳 比 例 的 混 合 成 分 , 然 后 借 助 减 压 、 升 温 的 方 法 使 超 临 界 流 体 变
成 普 通 气 体 , 被 萃 取 物 质 则 完 全 或 基 本 析 出 , 从 而 达 到 分 离 提 纯 的 目 的 , 所 以 超 临 界 CO2 流
体 萃 取 过 程 是 由 萃 取 和 分 离 过 程 组 合 而 成 的 。
超 临 界 CO2 流 体 萃 取 技 术 具 有 许 多 独 特 的 优 点 。
(1) 萃 取 能 力 强 , 提 取 率 高 。 用 超 临 界 CO2 提 取 物 质 , 在 最 佳 工 艺 条 件 下 , 能 将 要
提 取 的 成 分 几 乎 完 全 提 取 , 从 而 大 大 提 高 产 品 收 率 和 资 源 的 利 用 率 。 同 时 , 随 着 超 临 界 CO2
萃 取 技 术 的 不 断 进 步 , 全 氟 聚 醚 碳 酸 铵 (PFPE) 的 应 用 , 把 超 临 界 CO2 萃 取 扩 展 到 水 溶 液 体
系 , 使 得 难 以 提 取 的 强 极 性 化 合 物 如 蛋 白 质 等 的 超 临 界 CO2 提 取 已 成 为 可 能 。
(2) 萃 取 能 力 的 大 小 取 决 于 流 体 的 密 度 , 最 终 取 决 于 温 度 和 压 力 , 改 变 其 中 之 一 或 同
时 改 变 , 都 可 改 变 溶 解 度 , 可 以 有 选 择 地 进 行 混 合 物 中 多 种 物 质 的 分 离 。
(3) 超 临 界 CO2 临 界 温 度 低 , 操 作 温 度 低 , 能 较 完 好 地 保 存 物 质 的 有 效 成 分 不 被 破 坏 ,
不 发 生 次 生 化 。 因 此 , 特 别 适 合 那 些 对 热 敏 感 性 强 、 容 易 氧 化 分 解 破 坏 的 成 分 的 提 取 。
(4) 提 取 时 间 快 、 生 产 周 期 短 。 超 临 界 CO2 提 取 ( 动 态 ) 循 环 一 开 始 , 分 离 便 开 始 进
行 。 一 般 提 取 10 分 钟 便 有 成 分 分 离 析 出 ,2-4 小 时 左 右 便 可 完 全 提 取 。 同 时 , 它 不 需 浓 缩
步 骤 , 即 使 加 入 夹 带 剂 , 也 可 通 过 分 离 功 能 除 去 或 只 是 简 单 浓 缩 。
(5) 超 临 界 流 体 萃 取 应 用 于 分 析 或 与 GC、IR、MS、LC 等 联 用 成 为 一 种 高 效 的 分 析 手 段 。
(6) 超 临 界 CO2 萃 取 工 艺 , 流 程 简 单 , 操 作 方 便 , 节 省 劳 动 力 和 大 量 有 机 溶 剂 , 减 小
三 废 污 染 , 这 无 疑 为 物 质 的 分 离 提 供 了 一 种 高 新 的 提 取 、 分 离 、 制 备 及 浓 缩 新 方 法 。

超 临 界 CO2 萃 取 的 特 点 决 定 了 其 应 用 范 围 十 分 广 阔 。 如 在 医 药 工 业 中 , 可 用 于 中 草
药 有 效 成 份 的 提 取 , 热 敏 性 生 物 制 品 药 物 的 精 制 , 及 脂 质 类 混 合 物 的 分 离 ; 在 食 品 工 业 中 ,
啤 酒 花 的 提 取 , 色 素 的 提 取 等 ; 在 香 料 工 业 中 , 天 然 及 合 成 香 料 的 精 制 ; 化 学 工 业 中 混 合 物
的 分 离 等 。
超 临 界 CO2 萃 取 通 常 用 超 临 界 CO2 萃 取 仪 完 成 。
5.4. 蒸 馏
5.4.1 常 压 蒸 馏
蒸 馏 是 提 纯 液 体 物 质 和 分 离 混 合 物 的 一 种 常 用 的 方 法 。 通 过 蒸 馏 还 可 以 测 出 化 合 物 的 沸
点 , 所 以 它 对 鉴 定 纯 粹 的 液 体 有 机 化 合 物 也 具 有 一 定 的 意 义 。
(1) 基 本 原 理
液 体 的 分 子 由 于 分 子 运 动 有 从 表 面 逸 出 的 倾 向 。 这 种 倾 向 随 着 温 度 的 升 高 而 增 大 。 如 果
把 液 体 置 于 密 闭 的 真 空 体 系 中 , 液 体 分 子 连 续 不 断 地 逸 出 而 形 成 蒸 气 , 最 后 使 得 分 子 由 液 体
逸 出 的 速 度 与 分 子 由 蒸 气 中 回 到 液 体 中 的 速 度 相 等 , 亦 即 其 蒸 气 保 持 一 定 的 压 力 。 此 时 液 面
上 的 蒸 气 达 到 饱 和 , 称 为 饱 和 蒸 气 。 它 对 液 面 所 施 的 压 力 称 为 饱 和 蒸 气 压 。 实 验 证 明 , 液 体
的 饱 和 蒸 气 压 只 与 温 度 有 关 , 即 液 体 在 一 定 温 度 下 具 有 一 定 的 饱 和 蒸 气 压 。 这 是 指 液 体 与 它
的 蒸 气 平 衡 时 的 压 力 , 与 体 系 中 存 在 的 液 体 和 蒸 气 的 绝 对 量 无 关 。
图 3-55 温 度 与 蒸 气 压 关 系 图
将 液 体 加 热 , 它 的 蒸 气 压 就 随 着 温 度 升 高 而 增 大 , 从 图 3-55 中 看 出 , 当 液 体 的 蒸 气 压
增 大 到 与 外 界 施 于 液 面 的 总 压 力 ( 通 常 是 大 气 压 力 ) 相 等 时 , 就 有 大 量 气 泡 从 液 体 内 部 逸 出 ,
即 液 体 沸 腾 。 这 时 的 温 度 称 为 液 体 的 沸 点 。 显 然 沸 点 与 所 受 外 界 压 力 的 大 小 有 关 。 通 常 所 说
的 沸 点 是 在 100kPa 压 力 下 液 体 的 沸 腾 温 度 。 例 如 水 的 沸 点 为 100℃, 即 是 指 在 100kPa 压 力
下 , 水 在 100℃ 时 沸 腾 。 在 其 它 压 力 下 的 沸 点 应 注 明 压 力 。 例 如 在 85.3KPa 时 水 在 95℃ 沸 腾 ,
这 时 水 的 沸 点 可 以 表 示 为 95℃/85.3KPa。
将 液 体 加 热 至 沸 腾 , 使 液 体 变 为 蒸 气 , 然 后 使 蒸 气 冷 却 再 凝 结 成 液 体 , 这 两 个 过 程 的 联
合 操 作 称 为 蒸 馏 。 很 明 显 , 蒸 馏 可 将 易 挥 发 和 不 易 挥 发 的 物 质 分 离 开 来 , 也 可 将 沸 点 不 同 的
液 体 混 合 物 分 离 开 来 。 但 液 体 混 合 物 各 组 分 的 沸 点 必 须 相 差 很 大 ( 至 少 30℃ 以 上 ) 才 能 够
得 到 较 好 的 分 离 效 果 。 在 常 压 下 进 行 蒸 馏 时 , 由 于 大 气 压 往 往 不 是 恰 好 为 100kPa, 因 而 严
格 说 来 , 应 对 观 察 到 的 沸 点 加 上 校 正 值 , 但 由 于 偏 差 一 般 都 很 小 , 即 使 大 气 压 相 差 2.7KPa,
这 项 校 正 值 也 不 过 ±1℃ 左 右 , 因 此 可 以 忽 略 不 计 。

例 如 将 盛 有 液 体 的 烧 瓶 放 在 石 棉 网 上 , 下 面 用 煤 气 灯 加 热 , 在 液 体 底 部 和 玻 璃 受 热 的 接
触 面 上 就 有 蒸 气 的 气 泡 形 成 。 溶 解 在 液 体 内 部 的 空 气 或 以 薄 膜 形 式 吸 附 在 瓶 壁 上 的 空 气 有 助
于 这 种 气 泡 的 形 成 。 玻 璃 的 粗 糙 面 也 起 促 进 作 用 。 这 样 的 小 气 泡 ( 称 为 气 化 中 心 ) 即 可 作 为
大 的 蒸 气 气 泡 的 核 心 。 在 沸 点 时 , 液 体 释 放 大 量 蒸 气 至 小 气 泡 中 。 待 气 泡 中 的 总 压 力 增 加 到
超 过 大 气 压 , 并 足 够 克 服 由 于 液 柱 所 产 生 的 压 力 时 , 蒸 气 的 气 泡 就 上 升 逸 出 液 面 。 因 此 , 假
如 在 液 体 中 有 许 多 小 空 气 泡 或 其 它 的 气 化 中 心 时 , 液 体 就 可 平 稳 地 沸 腾 。 如 果 在 液 体 中 几 乎
不 存 在 空 气 , 瓶 壁 又 非 常 洁 净 和 光 滑 , 形 成 气 泡 就 非 常 困 难 。 这 样 加 热 时 , 液 体 的 温 度 可 能
上 升 到 超 过 沸 点 很 多 而 不 沸 腾 , 这 种 现 象 称 为 “ 过 热 ”, 一 旦 有 一 个 气 泡 形 成 , 由 于 液 体 在
此 温 度 时 的 蒸 气 压 已 远 远 超 过 大 气 压 和 液 柱 压 力 之 和 , 因 此 上 升 的 气 泡 增 大 得 非 常 快 , 甚 至
将 液 体 冲 溢 出 瓶 外 , 这 种 不 正 常 沸 腾 , 称 为 “ 暴 沸 ”。 因 而 在 加 热 前 加 入 助 沸 物 以 期 引 入 气
化 中 心 , 保 证 沸 腾 平 稳 。 助 沸 物 一 般 是 表 面 疏 松 多 孔 , 吸 附 有 空 气 的 物 质 如 素 瓷 片 、 沸 石 或
玻 璃 沸 石 等 。 另 外 也 可 用 几 根 一 端 封 闭 的 毛 细 管 以 引 入 汽 化 中 心 ( 注 意 毛 细 管 有 足 够 的 长 度 ,
使 其 上 端 可 搁 在 蒸 馏 瓶 的 颈 部 ; 开 口 的 一 端 朝 下 )。 在 任 何 情 况 下 , 切 忌 将 助 沸 物 加 至 已 受
热 接 近 沸 腾 的 液 体 中 , 否 则 常 因 突 然 放 出 大 量 蒸 气 而 将 大 量 液 体 从 蒸 馏 瓶 口 喷 出 造 成 危 险 。
如 果 加 热 前 忘 了 加 入 助 沸 物 , 补 加 时 必 须 先 移 去 热 源 , 待 加 热 液 体 冷 至 沸 点 以 下 后 方 可 加 入 。
如 果 沸 腾 中 途 停 止 过 , 则 在 重 新 加 热 前 应 加 入 新 的 助 沸 物 。 因 为 起 初 加 入 的 助 沸 物 在 加 热 时
逐 出 了 部 分 空 气 , 在 冷 却 时 吸 附 了 液 体 , 因 而 可 能 已 经 失 效 , 另 外 如 果 采 用 浴 液 间 接 加 热 ,
保 持 浴 温 不 要 超 过 蒸 馏 液 沸 点 20℃, 这 种 加 热 方 式 不 但 可 大 大 减 少 瓶 内 蒸 馏 液 中 各 部 分 之
间 的 温 差 , 而 且 可 以 使 蒸 气 的 气 泡 , 不 单 从 烧 瓶 的 底 部 上 升 , 也 可 沿 着 液 体 的 边 沿 上 升 , 因
而 也 可 大 大 减 小 过 热 的 可 能 。
纯 粹 的 液 体 有 机 化 合 物 在 一 定 的 压 力 下 具 有 一 定 的 沸 点 , 但 是 具 有 固 定 沸 点 的 液 体 不 一
定 是 纯 粹 的 化 合 物 , 因 为 某 些 有 机 化 合 物 常 和 其 它 组 分 形 成 二 元 或 三 元 共 沸 混 合 物 , 它 们 也
有 一 定 的 沸 点 。 不 纯 物 质 的 沸 点 则 要 取 决 于 杂 质 的 物 理 性 质 以 及 它 和 纯 物 质 间 的 相 互 作 用 。
假 如 杂 质 是 不 挥 发 的 , 则 液 体 的 沸 点 比 纯 物 质 的 沸 点 略 有 提 高 ( 但 在 蒸 馏 时 , 实 际 上 测 量 的
并 不 是 溶 液 的 沸 点 , 而 是 逸 出 蒸 气 与 其 冷 凝 液 平 衡 时 的 温 度 , 即 是 馏 出 液 的 沸 点 而 不 是 瓶 中
蒸 馏 液 的 沸 点 )。 若 杂 质 是 挥 发 性 的 , 则 蒸 馏 时 液 体 的 沸 点 会 逐 渐 上 升 , 或 者 由 于 两 种 或 多
种 物 质 组 成 了 共 沸 混 合 物 , 在 蒸 馏 过 程 中 温 度 可 保 持 不 变 , 停 留 在 某 一 范 围 内 。 因 此 , 沸 点
的 恒 定 , 并 不 一 定 意 味 着 它 是 纯 粹 化 合 物 。
(2) 实 验 操 作
A. 蒸 馏 装 置 及 安 装
图 3-56 为 常 用 的 蒸 馏 装 置 , 由 蒸 馏 瓶 、 温 度 计 、 冷 凝 管 和 接 受 瓶 组 成 。 蒸 馏 瓶 与 蒸 馏
头 之 间 有 时 需 借 助 于 大 小 接 头 连 接 。 磨 口 温 度 计 可 直 接 插 入 蒸 馏 头 , 普 通 温 度 计 通 常 借 助 于
温 度 计 旋 塞 固 定 在 蒸 馏 头 的 上 口 处 。 温 度 计 水 银 球 的 上 限 应 和 蒸 馏 头 侧 管 的 下 限 在 同 一 水 平
线 上 。 冷 凝 水 应 从 冷 凝 管 的 下 口 流 入 , 上 口 流 出 , 以 保 证 冷 凝 管 的 套 管 中 始 终 充 满 水 。 用 不
带 支 管 的 接 液 管 时 , 接 液 管 与 接 受 瓶 之 间 不 可 用 塞 子 连 接 , 以 免 造 成 封 闭 体 系 , 使 体 系 压 力
过 大 而 发 生 爆 炸 。 所 用 的 仪 器 必 须 清 洁 干 燥 , 规 格 合 适 。
安 装 仪 器 之 前 , 首 先 要 根 据 蒸 馏 物 的 量 , 选 择 大 小 合 适 的 蒸 馏 瓶 。 蒸 馏 物 液 体 的 体 积 ,
一 般 不 要 超 过 蒸 馏 瓶 容 积 的 2/3。 也 不 要 少 于 1/3。 仪 器 的 安 装 顺 序 一 般 是 先 从 热 源 开 始 ,
先 在 架 设 仪 器 的 铁 台 上 放 好 煤 气 灯 , 再 根 据 煤 气 灯 火 焰 的 高 低 依 次 安 装 铁 圈 ( 或 三 角 架 )、
石 棉 网 ( 或 水 浴 、 油 浴 ), 然 后 安 装 蒸 馏 瓶 。 注 意 瓶 应 距 石 棉 网 1-2mm, 不 要 触 及 石 棉 网 ;
用 水 浴 或 油 浴 时 , 瓶 应 距 水 浴 ( 或 油 浴 ) 锅 底 1-2cm。 蒸 馏 瓶 用 铁 夹 垂 直 夹 好 。 安 装 冷 凝 管
时 , 应 先 调 整 它 的 位 置 使 与 安 装 好 的 蒸 馏 瓶 高 度 相 适 应 并 与 蒸 馏 头 的 侧 管 同 轴 , 然 后 松 开 固
定 冷 凝 管 的 铁 夹 , 使 冷 凝 管 沿 此 轴 移 动 与 蒸 馏 瓶 连 接 。 铁 夹 不 应 夹 得 太 紧 或 太 松 , 以 夹 住 后
稍 用 力 尚 能 转 动 为 宜 。 完 好 的 铁 夹 内 通 常 垫 以 橡 皮 等 软 性 物 质 , 以 免 夹 破 仪 器 。 在 冷 凝 管 尾

部 通 过 接 液 管 连 接 接 受 瓶 ( 用 锥 形 瓶 或 圆 底 烧 瓶 )。 正 式 接 受 馏 液 的 接 受 瓶 应 事 先 称 重 并 做
记 录 。
图 3-56 常 用 蒸 馏 装 置
安 装 仪 器 顺 序 一 般 都 是 自 下 而 上 , 从 左 到 右 。 要 准 确 端 正 , 横 平 竖 直 。 无 论 从 正 面 或 侧
面 观 察 , 全 套 仪 器 装 置 的 轴 线 都 要 在 同 一 平 面 内 。 铁 架 应 整 齐 地 置 于 仪 器 的 背 面 。 也 可 将 安
装 仪 器 概 括 为 四 个 字 , 即 稳 、 妥 、 端 、 正 。 稳 , 即 稳 固 牢 靠 ; 妥 , 即 妥 善 安 装 , 消 除 一 切 不
安 全 因 素 ; 端 , 即 端 正 好 看 , 同 时 给 人 以 美 的 享 受 ; 正 , 即 正 确 地 使 用 和 选 用 仪 器 。
B. 蒸 馏 操 作
加 料 : 将 待 蒸 馏 液 通 过 玻 璃 漏 斗 小 心 倒 入 蒸 馏 瓶 中 。 要 注 意 不 使 液 体 从 支 管 流 出 。 加 入
几 粒 助 沸 物 , 塞 好 带 温 度 计 的 塞 子 。 再 一 次 检 查 仪 器 的 各 部 分 连 接 是 否 紧 密 和 妥 善 。
加 热 : 用 水 冷 凝 管 时 , 先 由 冷 凝 管 下 口 缓 缓 通 入 冷 水 , 自 上 口 流 出 引 入 水 槽 中 , 然 后 开
始 加 热 。 加 热 时 可 以 看 见 蒸 馏 瓶 中 液 体 逐 渐 沸 腾 , 蒸 气 逐 渐 上 升 。 这 时 应 适 当 调 小 煤 气 灯 的
火 焰 或 降 低 加 热 电 炉 或 电 热 帽 的 电 压 , 使 加 热 速 度 略 为 减 慢 , 蒸 气 顶 端 停 留 在 原 处 , 使 瓶 颈
上 部 和 温 度 计 受 热 , 让 水 银 球 上 液 滴 和 蒸 气 温 度 达 到 平 衡 。 然 后 再 稍 稍 加 大 火 焰 , 进 行 蒸 馏 。
控 制 加 热 温 度 , 调 节 蒸 馏 速 度 , 通 常 以 每 秒 1-2 滴 为 宜 。 在 整 个 蒸 馏 过 程 中 , 应 使 温 度 计 水
银 球 上 常 有 被 冷 凝 的 液 滴 。 此 时 的 温 度 即 为 液 体 与 蒸 气 平 衡 时 的 温 度 。 温 度 计 的 读 数 就 是 液
体 ( 馏 出 液 ) 的 沸 点 。 蒸 馏 时 加 热 的 火 焰 不 能 太 大 , 否 则 会 在 蒸 馏 瓶 的 颈 部 造 成 过 热 现 象 ,
使 一 部 分 液 体 的 蒸 气 直 接 受 到 火 焰 的 热 量 , 这 样 由 温 度 计 读 得 的 沸 点 会 偏 高 ; 另 一 方 面 , 蒸
馏 也 不 能 进 行 得 太 慢 。 否 则 由 于 温 度 计 的 水 银 球 不 能 为 馏 出 液 蒸 气 充 分 浸 润 而 使 温 度 计 上 所
读 得 的 沸 点 偏 低 或 不 规 则 。
观 察 沸 点 及 收 集 馏 液 : 进 行 蒸 馏 前 , 至 少 要 准 备 两 个 接 受 瓶 , 因 为 在 达 到 预 期 物 质 的 沸
点 之 前 , 带 有 沸 点 较 低 的 液 体 先 蒸 出 。 这 部 分 馏 液 称 为 “ 前 馏 分 ” 或 “ 馏 头 ”。 前 馏 分 蒸 完 ,
温 度 趋 于 稳 定 后 , 蒸 出 的 就 是 较 纯 的 物 质 , 这 时 应 更 换 一 个 洁 净 的 接 受 瓶 接 受 , 记 下 这 部 分
液 体 开 始 馏 出 时 和 最 后 一 滴 时 温 度 计 的 读 数 , 即 是 该 馏 分 的 沸 程 ( 沸 点 范 围 )。 一 般 液 体 中
或 多 或 少 地 含 有 一 些 高 沸 点 杂 质 , 在 所 需 要 的 馏 分 蒸 出 后 , 若 再 继 续 升 高 加 热 温 度 , 温 度 计
的 读 数 会 显 著 升 高 , 若 维 持 原 来 的 加 热 温 度 , 就 不 会 再 有 馏 液 蒸 出 , 温 度 会 突 然 下 降 。 这 时
就 应 停 止 蒸 馏 。 即 使 杂 质 含 量 极 少 , 也 不 要 蒸 干 , 以 免 蒸 馏 瓶 破 裂 及 发 生 其 它 意 外 事 故 。
蒸 馏 完 毕 , 应 先 灭 火 , 然 后 停 止 通 水 , 拆 下 仪 器 。 拆 除 仪 器 的 顺 序 和 装 配 的 顺 序 相 反 ,
先 取 下 接 受 器 , 然 后 拆 下 接 液 管 、 冷 凝 管 、 蒸 馏 头 和 蒸 馏 瓶 等 。
液 体 的 沸 程 可 代 表 它 的 纯 度 。 纯 粹 的 液 体 沸 程 一 般 不 超 过 1-2℃, 对 于 合 成 实 验 的 产 品 ,

因 大 部 分 是 从 混 合 物 中 采 用 蒸 馏 法 提 纯 , 由 于 蒸 馏 方 法 的 分 离 能 力 有 限 , 故 在 普 通 有 机 合 成
实 验 中 收 集 的 沸 程 较 宽 。
5.4.2 减 压 蒸 馏
减 压 蒸 馏 是 分 离 和 提 纯 有 机 化 合 物 的 一 种 重 要 方 法 。 它 特 别 适 用 于 那 些 在
常 压 蒸 馏 时 未 达 沸 点 即 已 受 热 分 解 、 氧 化 或 聚 合 的 物 质 。
(1) 基 本 原 理
液 体 的 沸 点 是 指 它 的 蒸 气 压 等 于 外 界 大 气 压 时 的 温 度 。 所 以 液 体 沸 腾 的 温
度 是 随 外 界 压 力 的 降 低 而 降 低 的 。 因 而 如 用 真 空 泵 连 接 盛 有 液 体 的 容 器 , 使 液 体
表 面 上 的 压 力 降 低 。 即 可 降 低 液 体 的 沸 点 。 这 种 在 较 低 压 力 下 进 行 的 蒸 馏 操 作 称
为 减 压 蒸 馏 。
减 压 蒸 馏 时 物 质 的 沸 点 与 压 力 有 关 , 见 前 面 的 温 度 与 蒸 气 压 关 系 图 ( 图 3-55)。 有 时 在
文 献 中 查 不 到 与 减 压 蒸 馏 选 择 的 压 力 相 应 的 沸 点 , 则 可 根 据 下 面 的 一 个 经 验 曲 线 ( 图 3-57),
找 出 该 物 质 在 此 压 力 下 的 沸 点 ( 近 似 值 ), 如 二 乙 基 丙 二 酸 二 乙 酯 常 压 下 沸 点 为 218-220℃,
欲 减 压 至 2.67KPa(20mmHg), 它 的 沸 点 应 为 多 少 度 ? 我 们 可 以 先 在 图 3.6 中 间 的 直 线 上 找
出 相 当 于 218-220℃ 的 点 , 将 此 点 与 右 边 的 直 线 上 2.67KPa(20mmHg) 处 的 点 连 成 一 直 线 ,
延 长 此 直 线 与 左 边 的 直 线 相 交 , 交 点 所 示 的 温 度 就 是 2.67KPa(20mmHg) 时 二 乙 基 丙 二 酸 二
乙 酯 的 沸 点 , 约 为 105-110℃。
图 3-57 液 体 在 常 压 下 的 沸 点 与 减 压 下 的 沸 点 的 近 似 关 系 图
* 按 国 家 标 准 , 压 力 的 单 位 为 Pa,1mmHg = 0.133KPa.
*
表 3–6 某 些 有 机 化 合 物 在 常 压 和 不 同 压 力 下 的 沸 点 (℃)
化 合
水 杨 酸
物
水 氯 苯 苯 甲 醛
甘 油
乙 酯
压 力 /mmHg*
蒽

101.3
6.7
4.0
3.3
2.7
2.0
1.3
0.7
100
38
30
26
22
17.5
11
1
132
54
43
39
34.5
29
22
10
179
95
84
79
75
69
62
50
234
139
127
124
119
113
105
95
290
204
192
188
182
175
167
156
354
225
207
201
194
186
175
159
*1mmHg=0.133kPa。
在 给 定 压 力 下 的 沸 点 还 可 以 近 似 地 从 下 列 公 式 求 出
lgp = A+B/T
p 为 蒸 气 压 ,T 为 沸 点 ( 绝 对 温 度 ),A、B 为 常 数 。 如 以 lgp 为 纵 坐 标 ,1/T 为 横 坐 标 作
图 , 可 以 近 似 地 得 到 一 直 线 。 因 此 可 从 两 组 已 知 的 压 力 和 温 度 算 出 A 和 B 的 数 值 。 再 将 所 选
择 的 压 力 代 入 上 式 算 出 液 体 的 沸 点 。
表 3-6 列 出 了 一 些 有 机 化 合 物 在 不 同 压 力 下 的 沸 点 。 从 中 可 以 看 出 , 当 压 力 降 低 到
2.67KPa(20mmHg) 时 , 大 多 数 有 机 物 的 沸 点 比 常 压 100kPa(760mmHg) 的 沸 点 低 100-120
℃ 左 右 ; 当 减 压 蒸 馏 在 1.33-3.33KPa(10-25mmHg) 之 间 进 行 时 , 大 体 上 压 力 每 相 差 0.133KPa
(1mmHg), 沸 点 约 相 差 1℃。 当 要 进 行 减 压 蒸 馏 时 , 预 先 粗 略 地 估 计 出 相 应 的 沸 点 , 对 具 体
操 作 和 选 择 合 适 的 温 度 计 与 热 浴 都 有 一 定 的 参 考 价 值 。
(2) 实 验 操 作
A 减 压 蒸 馏 的 装 置
图 3-58(1)、(2) 是 常 用 的 减 压 蒸 馏 系 统 。 整 个 系 统 可 分 为 蒸 馏 、 抽 气 ( 减 压 ) 以 及
在 它 们 之 间 的 保 护 和 测 压 装 置 三 部 分 组 成 。
a 蒸 馏 部 分 A 是 减 压 蒸 馏 瓶 。[ 又 称 克 氏 (Claisen) 蒸 馏 瓶 , 在 磨 口 仪 器 中 用 克 氏 蒸
馏 头 配 圆 底 烧 瓶 代 替 ], 有 两 个 颈 , 其 目 的 是 为 了 避 免 减 压 蒸 馏 瓶 内 液 体 由 于 沸 腾 而 冲 入 冷
凝 管 中 。 瓶 的 一 颈 中 插 入 温 度 计 ; 另 一 颈 中 插 入 一 根 毛 细 管 C。 其 长 度 恰 好 使 其 下 端 距 瓶 底
1-2mm。 毛 细 管 上 端 连 有 一 段 带 螺 旋 夹 D 的 橡 皮 管 , 螺 旋 夹 用 以 调 节 进 入 空 气 中 的 量 , 使 有
极 少 量 的 空 气 进 入 液 体 , 呈 微 小 气 泡 冒 出 , 作 为 液 体 沸 腾 的 气 化 中 心 内 , 使 蒸 馏 平 稳 进 行 。
接 受 器 可 用 蒸 馏 瓶 或 抽 滤 瓶 充 任 , 但 切 不 可 用 平 底 烧 瓶 或 锥 形 瓶 。 蒸 馏 时 若 要 收 集 不 同 的 馏
分 而 又 不 中 断 蒸 馏 , 则 可 用 两 尾 或 多 尾 接 液 管 ( 图 图 3-59), 多 尾 接 液 管 的 几 个 分 支 管 用 橡
皮 塞 和 作 为 接 受 器 的 圆 底 烧 瓶 ( 或 厚 壁 试 管 ) 连 接 起 来 。 转 动 多 尾 接 液 管 , 就 可 使 不 同 的 馏
分 进 入 指 定 的 接 受 器 中 。
根 据 蒸 出 液 体 的 沸 点 不 同 , 选 用 合 适 的 热 浴 和 冷 凝 管 。 如 果 蒸 馏 的 液 体 量 不 多 而 且 沸 点
甚 高 , 或 是 低 熔 点 的 固 体 , 也 可 不 用 冷 凝 管 , 而 将 克 氏 瓶 的 支 管 通 过 接 液 管 直 接 插 入 接 受 瓶
的 球 形 部 分 中 ( 图 3-60)。 蒸 馏 沸 点 较 高 的 物 质 时 , 最 好 用 石 棉 绳 或 石 棉 布 包 裹 蒸 馏 瓶 的 两
颈 , 以 减 少 散 热 。 控 制 热 浴 的 温 度 , 使 它 比 液 体 的 沸 点 高 20-30℃ 左 右 。
b 抽 气 部 分 实 验 室 通 常 用 水 泵 或 油 泵 进 行 减 压 。
水 泵 : 用 玻 璃 或 金 属 制 成 ( 图 3-61), 其 效 能 与 其 构 造 、 水 压 及 水 温 有 关 。 水 泵 所 能 达
到 的 最 低 压 力 为 当 时 室 温 下 的 水 蒸 气 压 。 例 如 在 水 温 为 6-8℃ 时 , 水 蒸 气 压 为 0.93-1.07kPa;
在 夏 天 , 若 水 温 为 30℃, 则 水 蒸 气 压 为 4.2kPa 左 右 。
油 泵 : 油 泵 的 效 能 决 定 于 油 泵 的 机 械 结 构 以 及 真 空 泵 油 的 好 坏 ( 油 的 蒸 气 压 必 须 很 低 )。
好 的 油 泵 能 抽 至 真 空 度 为 13.3Pa。 油 泵 结 构 较 精 密 , 工 作 条 件 要 求 较 严 。 蒸 馏 时 , 如 果 有
挥 发 性 的 有 机 溶 剂 、 水 和 酸 的 蒸 气 , 都 会 损 坏 油 泵 。 因 为 挥 发 性 的 有 机 溶 剂 蒸 气 被 油 吸 收 后 ,
就 会 增 加 油 的 蒸 气 压 , 影 响 真 空 效 能 。 而 酸 性 蒸 气 会 腐 蚀 油 泵 的 机 件 。 水 蒸 气 凝 结 后 与 油 形

成 浓 稠 的 乳 浊 液 , 破 坏 了 油 泵 的 正 常 工 作 , 因 而 使 用 时 必 须 十 分 注 意 油 泵 的 保 护 。 一 般 使 用
油 泵 时 , 系 统 的 压 力 常 控 制 在 0.67-1.33kPa 之 间 , 因 为 在 沸 腾 液 体 表 面 上 要 获 得 0.67kPa
以 下 的 压 力 比 较 困 难 。 这 是 由 于 蒸 气 从 瓶 内 的 蒸 发 面 逸 出 而 经 过 瓶 颈 和 支 管 ( 内 径 为 4-5mm)
时 , 需 要 有 0.13-1.07kPa 的 压 力 差 , 如 果 要 获 得 较 低 的 压 力 , 可 选 用 短 颈 和 支 管 粗 的 克 氏
蒸 馏 瓶 。
图 3-58 减 压 蒸 馏 装 置
c 保 护 及 测 压 装 置 部 分 当 用 油 泵 进 行 减 压 时 , 为 了 防 止 易 挥 发 的 有 机 溶 剂 、 酸 性 物
质 和 水 气 进 入 油 泵 , 必 须 在 馏 液 接 受 器 与 油 泵 之 间 顺 序 安 装 冷 却 阱 和 几 种 吸 收 塔 , 以 免 污 染
油 泵 用 油 , 腐 蚀 机 件 致 使 真 空 度 降 低 。 冷 却 阱 的 构 造 如 图 3-62 所 示 , 将 它 置 于 盛 有 冷 却 剂
的 广 口 保 温 瓶 中 , 冷 却 剂 的 选 择 随 需 要 而 定 , 例 如 可 用 冰 - 水 、 冰 - 盐 、 干 冰 与 丙 酮 等 。 后 者
能 使 温 度 降 至 -78℃。 若 用 铝 箔 将 干 冰 - 丙 酮 的 敞 口 部 分 包 住 , 能 使 用 较 长 时 间 , 十 分 方 便 。
图 3-59 多 尾 接 液 管
图 3-60 不 用 冷 凝 管 的 减 压 蒸 馏 装 置
吸 收 塔 ( 又 称 干 燥 塔 )( 图 3-65), 通 常 设 两 个 , 前 一 个 装 无 水 氯 化 钙 ( 或 硅 胶 ), 后 一
个 装 粒 状 氢 氧 化 钠 。 有 时 为 了 吸 收 烃 类 气 体 , 可 再 加 一 个 装 有 石 蜡 片 的 吸 收 塔 。
实 验 室 通 常 采 用 水 银 压 力 计 来 测 量 减 压 系 统 的 压 力 。 图 3-64(1) 为 开 口 式 水 银 压 力 计 ,
两 臂 汞 柱 高 度 之 差 , 即 为 大 气 压 力 与 系 统 中 压 力 之 差 。 因 此 蒸 馏 系 统 内 的 实 际 压 力 ( 真 空 度 )
应 是 大 气 压 力 减 去 这 一 压 力 差 。 封 闭 式 水 银 压 力 计 [ 图 3-64(2)], 两 臂 液 面 高 度 之 差 即 为
蒸 馏 系 统 中 的 真 空 度 。 测 定 压 力 时 , 可 将 管 后 木 座 上 的 滑 动 标 尺 的 零 点 调 整 到 右 臂 的 汞 柱 顶
端 线 上 , 这 时 左 臂 的 汞 柱 顶 端 线 所 指 示 的 刻 度 即 为 系 统 的 真 空 度 。 开 口 式 压 力 计 较 笨 重 , 读
数 方 式 也 较 麻 烦 , 但 读 数 比 较 正 确 。 封 闭 式 的 比 较 轻 巧 , 读 数 方 便 , 但 常 常 因 为 有 残 留 空 气
以 致 不 够 准 确 , 需 要 开 口 式 来 校 正 。 使 用 时 应 避 免 水 或 其 它 污 染 物 进 入 压 力 计 内 , 否 则 将 严

重 影 响 其 准 确 度 。
图 3-61 水 泵 图 3-62 冷 却 阱 图 3-63 干 燥 塔
图 3-64 水 银 压 力 计
图 3-65 油 泵 车
在 泵 前 还 应 接 上 一 个 安 全 瓶 , 瓶 上 的 两 通 活 塞 G 供 调 节 系 统 压 力 及 放 气 之 用 。 减 压 蒸 馏
的 整 个 系 统 必 须 保 持 密 封 不 漏 气 , 所 以 选 用 橡 皮 塞 的 大 小 及 钻 孔 都 要 十 分 合 适 。 所 有 橡 皮 管
最 好 用 真 空 橡 皮 管 。 各 磨 口 玻 塞 部 位 都 应 仔 细 涂 好 真 空 脂 。
在 普 通 有 机 实 验 室 里 , 可 设 计 一 小 推 车 ( 如 图 3-65 所 示 ) 来 安 放 油 泵 、 保 护 及 测 压 设
备 。 车 中 有 两 层 , 底 层 放 置 泵 和 马 达 , 上 层 放 置 其 它 设 备 。 这 样 既 能 缩 小 安 装 面 积 又 便 于 移
动 。
B 减 压 蒸 馏 操 作
当 被 蒸 馏 物 中 含 有 低 沸 点 的 物 质 时 , 应 先 进 行 普 通 蒸 馏 , 然 后 用 水 泵 减 压 蒸 去 低 沸 点 物
质 , 最 后 再 用 油 泵 减 压 蒸 馏 。

在 克 氏 蒸 馏 瓶 中 , 放 置 待 蒸 馏 的 液 体 ( 不 超 过 容 积 的 1/2)。 按 图 3-60 装 好 仪 器 , 旋 紧
毛 细 管 上 的 螺 旋 夹 D, 打 开 安 全 瓶 上 的 二 通 活 塞 G, 然 后 开 泵 抽 气 ( 如 用 水 泵 , 这 时 应 开 至
最 大 流 量 )。 逐 渐 关 闭 G, 从 压 力 计 F 上 观 察 系 统 所 能 达 到 的 真 空 度 。 如 果 是 因 为 漏 气 ( 而
不 是 因 水 泵 、 油 泵 本 身 效 率 的 限 制 ) 而 不 能 达 到 所 需 的 真 空 度 , 可 检 查 各 部 分 塞 子 和 橡 皮 管
的 连 接 是 否 紧 密 等 。 必 要 时 可 用 熔 融 的 固 体 石 蜡 密 封 ( 密 封 应 在 解 除 真 空 后 才 能 进 行 )。 如
果 超 过 所 需 的 真 空 度 , 可 小 心 地 旋 转 活 塞 G, 使 慢 慢 地 引 进 少 量 空 气 , 以 调 节 至 所 需 的 真 空
度 。 调 节 螺 旋 夹 D, 使 液 体 中 有 连 续 平 稳 的 小 气 泡 通 过 ( 如 无 气 泡 可 能 因 为 毛 细 管 已 阻 塞 ,
应 予 更 换 )。 开 启 冷 凝 水 , 选 用 合 适 的 热 浴 加 热 蒸 馏 。 加 热 时 , 克 氏 瓶 的 圆 球 部 位 至 少 应 有
2/3 浸 入 浴 液 中 。 在 浴 中 放 一 温 度 计 , 控 制 浴 温 比 待 蒸 馏 液 体 的 沸 点 约 高 20-30℃, 使 每 秒
钟 馏 出 1-2 滴 , 在 整 个 蒸 馏 过 程 中 , 都 要 密 切 注 意 瓶 颈 上 的 温 度 计 和 压 力 的 读 数 。 经 常 注 意
蒸 馏 情 况 和 记 录 压 力 、 沸 点 等 数 据 。 纯 物 质 的 沸 点 范 围 一 般 不 超 过 1-2℃, 假 如 起 始 蒸 出 的
馏 液 比 要 收 集 物 质 的 沸 点 低 , 则 在 蒸 至 预 期 的 温 度 时 需 要 调 换 接 受 器 。 此 时 先 移 去 热 源 , 取
下 热 浴 , 待 稍 冷 后 , 渐 渐 打 开 二 通 活 塞 G, 使 系 统 与 大 气 相 通 ( 注 意 : 一 定 要 慢 慢 地 旋 开 活
塞 , 使 压 力 计 中 的 汞 柱 缓 缓 地 恢 复 原 状 。 否 则 汞 柱 急 速 上 升 , 有 冲 破 压 力 计 的 危 险 。 为 此 ,
将 G 的 上 端 拉 成 毛 细 管 , 即 可 避 免 )。 然 后 松 开 毛 细 管 上 的 螺 旋 夹 D( 这 样 可 防 止 液 体 吸 入
毛 细 管 )。 切 断 油 泵 电 源 , 卸 下 接 受 瓶 , 装 上 另 一 洁 净 接 受 瓶 , 再 重 复 前 述 操 作 : 开 泵 通 气 ,
调 节 毛 细 管 空 气 流 量 , 加 热 蒸 馏 , 收 集 所 需 产 物 。 显 然 , 如 有 多 尾 接 液 管 ( 图 3-59), 则 只
要 转 动 其 位 置 即 可 收 集 不 同 馏 分 , 就 可 避 免 去 这 些 繁 杂 的 操 作 。
要 特 别 注 意 真 空 泵 的 转 动 方 向 , 如 果 真 空 泵 接 线 位 置 搞 错 , 会 使 泵 反 向 转 动 , 导 致 水 银
冲 出 压 力 计 , 污 染 实 验 室 。
蒸 馏 完 毕 时 , 和 蒸 馏 过 程 中 需 要 中 断 时 ( 例 如 调 换 毛 细 管 、 接 受 瓶 ) 一 样 , 灭 去 火 源 ,
撤 去 热 浴 , 待 稍 冷 后 缓 缓 解 除 真 空 , 使 系 统 内 外 压 力 平 衡 后 , 方 可 关 闭 油 泵 。 否 则 , 由 于 系
统 中 的 压 力 较 低 , 油 泵 中 的 油 就 有 吸 入 干 燥 塔 的 可 能 。
5.4.3 水 蒸 气 蒸 馏
水 蒸 气 蒸 馏 是 分 离 和 纯 化 有 机 物 的 常 用 方 法 之 一 , 尤 其 是 在 反 应 产 物 中 有 大 量 树 脂 状 杂
质 的 情 况 下 , 效 果 较 一 般 蒸 馏 或 重 结 晶 为 好 。 使 用 这 种 方 法 时 , 被 提 纯 物 质 应 该 具 备 下 列 条
件 : 不 溶 ( 或 几 乎 不 溶 ) 于 水 , 在 沸 腾 下 长 时 间 与 水 共 存 而 不 起 化 学 变 化 , 在 100℃ 左 右 时
必 须 具 有 一 定 的 蒸 气 压 ( 一 般 不 小 于 1.33kPa)。
(1) 基 本 原 理
当 与 水 不 相 混 溶 的 物 质 与 水 一 起 存 在 时 , 整 个 体 系 的 蒸 气 压 力 , 根 据 道 尔 顿 (Dalton)
分 压 定 律 , 应 为 各 组 分 蒸 气 压 之 和 , 即 :
p=pA+pB
其 中 p 代 表 总 的 蒸 气 压 ,pA 为 水 的 蒸 气 压 ,pB 为 与 水 不 相 混 溶 的 物 质 的 蒸 气 压 。 当 混 合
物 中 各 组 分 蒸 气 压 总 和 等 于 外 界 大 气 压 时 , 这 时 的 温 度 即 为 它 们 的 沸 点 。 此 沸 点 必 定 较 任 一
个 组 分 的 沸 点 都 低 。 因 此 , 在 常 压 下 应 用 水 蒸 气 蒸 馏 , 就 能 在 低 于 100℃ 的 情 况 下 将 高 沸 点
组 分 与 水 一 起 蒸 出 来 。 此 法 特 别 适 用 于 分 离 那 些 在 其 沸 点 附 近 易 分 解 的 物 质 ; 也 适 用 于 从 不
挥 发 物 质 或 不 需 要 的 树 脂 状 物 质 中 分 离 出 所 需 的 组 分 。 蒸 馏 时 混 合 物 的 沸 点 保 持 不 变 。 直 至
其 中 一 组 分 几 乎 完 全 移 去 ( 因 总 的 蒸 气 压 与 混 合 物 中 二 者 间 的 相 对 量 无 关 ), 温 度 才 上 升 至
留 在 瓶 中 液 体 的 沸 点 。 我 们 知 道 , 混 合 物 蒸 气 中 各 个 气 体 分 压 (pA,pB) 之 比 等 于 它 们 的 物
质 的 量 之 比 (nA,nB 表 示 此 两 物 质 在 一 定 容 积 的 气 相 中 的 物 质 的 量 )。 即 :
nA/nB = pA/pB
而 nA = mA/MA;nB = mB/MB。 其 中 mA、mB 为 各 物 质 在 一 定 容 积 中 蒸 气 的 质 量 。MA、MB 为 物 质 A 和
B 的 相 对 分 子 质 量 。 因 此 :

m A /m B =
M A . n A
M B
.n B
=
M A
.p A
M B
.p B
可 见 , 这 两 种 物 质 在 馏 液 中 的 相 对 质 量 ( 就 是 它 们 在 蒸 气 中 的 相 对 质 量 ) 与 它 们 的 蒸 气 压 和
相 对 分 子 质 量 成 正 比 。
水 具 有 低 的 相 对 分 子 质 量 的 和 较 大 的 蒸 气 压 。 它 们 的 乘 积 MA.pA 是 小 的 。 这 样 就 有 可 能
分 离 较 高 相 对 分 子 质 量 和 较 低 蒸 气 压 的 物 质 。 以 溴 苯 为 例 , 它 的 沸 点 为 135℃, 且 和 水 不 相
混 溶 。 当 和 水 一 起 加 热 至 95.5℃ 时 , 水 的 蒸 气 压 为 86.1kPa, 它 们 的 总 压 力 为 100kPa, 于
是 液 体 就 开 始 沸 腾 。 水 和 溴 苯 的 相 对 分 子 质 量 分 别 为 18 和 157, 代 入 上 式 :
mA/mB = 86.1×18/15.2×157 = 6.5/10
亦 即 蒸 出 6.5g 水 能 够 带 出 10g 溴 苯 。 溴 苯 在 溶 液 中 的 组 分 占 61%。 上 述 关 系 式 只 适 用 于 与
水 不 相 互 溶 的 物 质 。 而 实 际 上 很 多 化 合 物 在 水 中 或 多 或 少 有 些 溶 解 , 因 此 这 样 的 计 算 是 近 似
的 。 例 如 苯 胺 和 水 在 98.5℃ 时 , 蒸 气 压 分 别 为 5.73kPa 和 94.8kPa, 从 计 算 得 到 , 馏 液 中 苯
胺 的 含 量 应 占 23%, 但 实 际 上 所 得 到 的 比 例 比 较 低 , 这 主 要 是 苯 胺 微 溶 于 水 , 导 致 水 的 蒸 气
压 降 低 所 引 起 。
从 以 上 例 子 可 以 看 出 , 溴 苯 和 水 的 蒸 气 压 之 比 接 近 于 1:6, 而 溴 苯 的 相 对 分 子 质 量 较
水 大 9 倍 。 所 以 馏 液 中 溴 苯 的 含 量 较 水 多 。 那 么 是 否 相 对 分 子 质 量 越 大 越 好 呢 ? 我 们 知 道 相
对 分 子 质 量 越 大 的 物 质 , 一 般 情 况 下 其 蒸 气 压 也 越 低 。 虽 然 某 些 物 质 的 相 对 分 子 质 量 较 水 大
几 十 倍 , 但 它 在 100℃ 左 右 时 的 蒸 气 压 只 有 0.013kPa 或 者 更 低 。 因 而 不 能 应 用 水 蒸 气 蒸 馏 。
利 用 水 蒸 气 蒸 馏 来 分 离 提 纯 物 质 时 , 要 求 此 物 质 在 100℃ 左 右 时 的 蒸 气 压 至 少 在 1.33kPa 左
右 。 如 果 蒸 气 压 在 0.13-0.67KPa, 则 其 在 馏 液 中 的 含 量 仅 占 1%, 甚 至 更 低 。 为 了 要 使 馏 液
中 的 含 量 增 高 , 就 要 想 办 法 提 高 此 物 质 的 蒸 气 压 , 也 就 是 说 要 提 高 温 度 , 使 蒸 气 的 温 度 超 过
100℃, 即 要 用 过 热 水 蒸 气 蒸 馏 。 例 如 苯 甲 醛 ( 沸 点 178℃), 进 行 水 蒸 气 蒸 馏 时 , 在 97.9
℃ 沸 腾 ( 这 时 pA=93.8KPa,pB=7.5KPa), 馏 液 中 苯 甲 醛 占 32.1%, 假 如 导 入 133℃ 过 热 蒸 汽 ,
这 时 , 苯 甲 醛 的 蒸 气 压 可 达 29.3KPa, 因 而 只 要 有 72KPa 的 水 蒸 气 压 , 就 可 使 体 系 沸 腾 , 因
此 :
mA/mB = 72×18/29.3×106 = 41.7/100
这 样 馏 液 中 苯 甲 醛 的 含 量 就 提 高 到 70.6%。
应 用 过 热 水 蒸 气 还 具 有 使 水 蒸 气 冷 凝 少 的 优 点 , 这 样 可 以 省 去 在 盛 蒸 馏 物 的 容 器 下 加 热
等 操 作 。 为 了 防 止 过 热 蒸 汽 冷 凝 , 可 在 盛 物 的 瓶 下 以 油 浴 保 持 和 蒸 汽 相 同 的 温 度 。
在 实 验 操 作 中 , 过 热 蒸 汽 可 应 用 于 在 100℃ 时 具 有 0.13-0.67KPa 的 物 质 。 例 如 在 分 离
苯 酚 的 硝 基 化 产 物 中 , 邻 硝 基 苯 酚 可 用 一 般 水 蒸 气 蒸 馏 蒸 出 。 在 蒸 完 邻 位 异 构 体 后 , 如 果 提
高 蒸 汽 温 度 , 也 可 以 蒸 馏 出 对 位 产 物 。
(2) 实 验 操 作
常 用 水 蒸 气 蒸 馏 的 简 单 装 置 如 图 3-66 所 示 。A 是 水 蒸 气 发 生 器 , 通 常 盛 水 量 以 其 容 积
的 3/4 为 宜 。 如 果 太 满 , 沸 腾 时 水 将 冲 至 烧 瓶 。 安 全 玻 璃 管 B 几 乎 插 到 发 生 器 A 的 底 部 。 当
容 器 内 汽 压 太 大 时 , 水 汽 沿 着 玻 璃 管 上 升 , 以 调 节 内 压 。 如 果 系 统 发 生 阻 塞 , 水 便 会 从 管 的
上 口 喷 出 。 此 时 应 检 查 导 管 是 否 被 阻 塞 。

图 3-66 水 蒸 气 蒸 馏 装 置
蒸 馏 部 分 通 常 是 用 500mL 以 上 的 长 颈 圆 底 烧 瓶 。 为 了 防 止 瓶 中 液 体 因 跳 溅 而 冲 入 冷 凝 管
内 , 故 将 烧 瓶 的 位 置 向 发 生 器 的 方 向 倾 斜 45°。 瓶 内 液 体 不 宜 超 过 其 容 积 的 1/3。 蒸 汽 导 入
管 E 的 末 端 应 弯 曲 , 使 之 垂 直 地 正 对 瓶 底 中 央 , 并 伸 到 接 近 瓶 底 。 蒸 汽 导 出 管 F( 弯 角 约 30
°) 孔 径 最 好 比 管 E 大 一 些 , 一 端 插 入 双 孔 木 塞 , 露 出 约 5mm, 另 一 端 和 冷 凝 管 连 接 。 馏 液
通 过 接 液 管 进 入 接 受 器 H。 接 受 器 外 围 可 用 冷 水 冷 却 。
水 蒸 气 发 生 器 与 盛 物 的 圆 底 烧 瓶 之 间 应 装 上 一 个 T 形 管 。 在 T 形 管 下 端 连 一 个 弹 簧 夹 ,
以 便 及 时 除 去 冷 凝 下 来 的 水 滴 。 应 尽 量 缩 短 水 蒸 气 发 生 器 与 盛 物 的 圆 底 烧 瓶 之 间 距 离 , 以 减
少 水 汽 的 冷 凝 。
进 行 水 蒸 气 蒸 馏 时 , 先 将 溶 液 ( 混 合 液 或 混 有 少 量 水 的 固 体 ) 置 于 D 中 , 加 热 水 蒸 气 发
生 器 , 直 至 接 近 沸 腾 后 才 将 弹 簧 夹 夹 紧 , 使 水 蒸 气 均 匀 地 进 入 圆 底 烧 瓶 。 为 了 使 水 蒸 气 不 致
在 D 中 冷 凝 而 积 聚 过 多 , 必 要 时 可 在 D 下 置 一 石 棉 网 , 用 小 火 加 热 。 必 须 控 制 加 热 速 度 , 使
蒸 汽 能 全 部 在 冷 凝 管 中 冷 凝 下 来 , 如 果 随 水 蒸 气 挥 发 的 物 质 具 有 较 高 的 熔 点 , 在 冷 凝 后 易 于
析 出 固 体 , 则 应 调 小 冷 凝 水 的 流 速 , 使 它 冷 凝 后 仍 然 保 持 液 态 。 假 如 已 有 固 体 析 出 , 并 且 接
近 阻 塞 时 , 可 暂 时 停 止 冷 凝 水 的 流 通 , 甚 至 需 要 将 冷 凝 水 暂 时 放 去 , 以 使 物 质 熔 融 后 随 水 流
入 接 受 器 中 。 必 须 注 意 当 冷 凝 管 夹 套 中 要 重 新 通 入 冷 却 水 时 , 要 小 心 而 缓 慢 , 以 免 冷 凝 管 因
骤 冷 而 破 裂 。 万 一 冷 凝 管 已 被 阻 塞 , 应 立 即 停 止 蒸 馏 , 并 设 法 疏 通 ( 如 用 玻 璃 棒 将 阻 塞 的 晶
体 捅 出 或 用 电 吹 风 的 热 风 吹 化 结 晶 , 也 可 在 在 冷 凝 管 夹 套 中 灌 以 热 水 使 之 熔 出 )。
在 蒸 馏 需 要 中 断 或 蒸 馏 完 毕 后 , 要 先 打 开 螺 旋 夹 使 通 大 气 , 方 可 停 止 加 热 , 否 则 D 中 的
液 体 将 会 倒 吸 到 A 中 。 在 蒸 馏 过 程 中 , 如 发 现 安 全 管 B 中 的 水 位 迅 速 上 升 , 则 表 示 系 统 中 发
生 了 堵 塞 。 此 时 应 立 即 打 开 螺 旋 夹 , 然 后 移 去 热 源 。 待 排 除 了 堵 塞 后 继 续 进 行 水 蒸 气 蒸 馏 。
在 100℃ 左 右 蒸 气 压 较 低 的 化 合 物 可 利 用 过 热 蒸 汽 来 进 行 蒸 馏 。 例 如 可 在 T 形 管 G 和 烧 瓶 之
间 串 联 一 段 铜 管 ( 最 好 是 螺 旋 形 的 )。 铜 管 下 用 火 焰 加 热 , 提 高 蒸 汽 的 温 度 。 烧 瓶 再 用 油 浴
保 温 。 也 可 以 用 图 3-67 所 示 的 装 置 来 进 行 。 其 中 A 是 为 了 除 去 蒸 汽 中 冷 凝 下 来 的 液 滴 ,B
处 是 用 几 层 石 棉 纸 裹 住 的 硬 质 玻 管 , 下 面 用 鱼 尾 灯 焰 加 热 。C 是 温 度 计 套 管 , 内 插 温 度 计 。

烧 瓶 外 用 油 浴 或 空 气 浴 维 持 和 蒸 汽 一 样 的 温 度 。
图 3-67 过 热 水 蒸 气 蒸 馏 装 置
图 3-68 用 克 氏 蒸 馏 瓶 ( 头 ) 进 行 少 量 物 质 的 水 蒸 气 蒸 馏 装 置
少 量 物 质 的 水 蒸 气 蒸 馏 , 可 用 克 氏 蒸 馏 瓶 代 替 圆 底 烧 瓶 , 装 置 如 图 3-68 所 示 。 有 时 也 可
直 接 利 用 进 行 反 应 的 三 颈 瓶 来 代 替 圆 底 烧 瓶 更 为 方 便 , 装 置 如 图 3-66(2) 所 示 。
5.4.4 分 子 蒸 馏
分 子 蒸 馏 技 术 是 运 用 不 同 物 质 分 子 运 动 自 由 程 的 差 别 而 实 现 物 质 的 分 离 , 因 而 能 够 实 现
远 离 沸 点 下 的 操 作 。 分 子 蒸 馏 在 高 真 空 下 运 行 , 具 备 蒸 馏 压 强 低 、 受 热 时 间 短 、 分 离 程 度 高
等 特 点 , 能 大 大 降 低 高 沸 点 物 料 的 分 离 成 本 , 极 好 地 保 护 热 敏 性 物 质 的 品 质 。 该 项 技 术 已 广 泛
应 用 于 高 纯 物 质 的 提 取 , 特 别 适 用 于 天 然 物 质 的 提 取 与 分 离 。
(1) 分 子 蒸 馏 的 基 本 原 理
根 据 分 子 运 动 理 论 , 液 体 混 合 物 的 分 子 受 热 后 运 动 会 加 剧 , 当 接 受 到 足 够 能 量 时 , 就 会
从 液 面 逸 出 而 成 为 气 相 分 子 。 随 着 液 面 上 方 气 相 分 子 的 增 加 , 有 一 部 分 气 体 就 会 返 回 液 体 。
在 外 界 条 件 保 持 恒 定 情 况 下 , 最 终 会 达 到 分 子 运 动 的 动 态 平 衡 。
根 据 分 子 平 均 自 由 程 公 式 知 , 不 同 种 类 的 分 子 , 由 于 其 分 子 有 效 直 径 不 同 , 故 其 平 均 自
由 程 也 不 同 , 即 不 同 种 类 分 子 , 从 统 计 学 观 点 看 , 其 逸 出 液 面 后 不 与 其 他 分 子 碰 撞 的 飞 行 距 离
是 不 相 同 的 。 分 子 蒸 馏 的 分 离 作 用 就 是 利 用 液 体 分 子 受 热 会 从 液 面 逸 出 , 而 不 同 种 类 分 子 逸
出 后 其 平 均 自 由 程 不 同 这 一 性 质 来 实 现 的 。

分 子 蒸 馏 技 术 的 核 心 是 分 子 蒸 馏 装 置 。 液 体 混 合 物 为 达 到 分 离 的 目 的 , 首 先 进 行 加 热 ,
能 量 足 够 的 分 子 逸 出 液 面 , 轻 分 子 的 平 均 自 由 程 大 , 重 分 子 的 平 均 自 由 程 小 , 若 在 离 液 面 小 于
轻 分 子 的 平 均 自 由 程 而 大 于 重 分 子 平 均 自 由 程 处 设
置 一 捕 集 器 , 使 得 轻 分 子 不 断 被 捕 集 , 从 而 破 坏 了 轻
分 子 的 动 平 衡 而 使 混 合 液 中 的 轻 分 子 不 断 逸 出 , 而
重 分 子 因 达 不 到 捕 集 器 很 快 趋 于 动 态 平 衡 , 不 再 从
混 合 液 中 逸 出 , 这 样 , 液 体 混 合 物 便 达 到 了 分 离 的 目
的 。
分 子 蒸 馏 装 置 在 结 构 设 计 中 , 必 须 充 分 考 虑 液
面 内 的 传 质 效 率 及 加 热 面 与 捕 集 面 的 间 距 。 图 3-71
为 分 子 蒸 馏 的 原 理 图 , 其 主 要 结 构 由 加 热 器 、 捕 集
器 、 高 真 空 系 统 组 成 。
(2) 分 子 蒸 馏 技 术 的 特 点
分 子 蒸 馏 在 原 理 上 根 本 区 别 于 常 规 蒸 馏 , 因 而
它 具 备 着 许 多 常 规 蒸 馏 无 法 比 拟 的 优 点 。
A 操 作 温 度 低
图 3-71 69 分 子 蒸 馏 原 理 示 意 图
常 规 蒸 馏 是 靠 不 同 物 质 的 沸 点 差 进 行 分 离 , 而
分 子 蒸 馏 是 靠 不 同 物 质 分 子 运 动 自 由 程 的 差 别 进 行 操 作 的 。
B 蒸 馏 压 强 低
由 于 分 子 蒸 馏 装 置 独 特 的 结 构 形 式 , 其 内 部 压 强 极 小 , 可 以 获 得 很 高 的 真 空 度 。 同 时 , 由 分
子 运 动 自 由 程 公 式 可 知 , 要 想 获 得 足 够 大 的 平 均 自 由 程 , 可 以 通 过 降 低 蒸 馏 压 强 来 获 得 , 一 般
为 x×10 -1 Pa 数 量 级 。
尽 管 常 规 真 空 蒸 馏 也 可 采 用 较 高 的 真 空 度 , 但 由 于 其 结 构 上 的 制 约 ( 特 别 是 板 式 塔 或 填 料
塔 ) , 其 阻 力 较 分 子 蒸 馏 装 置 大 得 多 , 因 而 真 空 度 上 不 去 , 加 之 在 沸 点 以 上 操 作 , 所 以 其 操 作
温 度 比 分 子 蒸 馏 高 得 多 。 如 某 液 体 混 合 物 在 真 空 蒸 馏 时 的 操 作 温 度 为 260 ℃, 而 分 子 蒸 馏 仅
为 150 ℃。
C 受 热 时 间 短
分 子 蒸 馏 是 基 于 不 同 物 质 分 子 运 动 自 由 程 的 差 别 而 实 行 分 离 的 , 因 而 受 加 热 面 与 冷 凝 面
的 间 距 要 小 于 轻 分 子 的 运 动 自 由 程 ( 即 距 离 很 短 ) , 这 样 由 液 面 逸 出 的 轻 分 子 几 乎 未 碰 撞 就
到 达 冷 凝 面 , 所 以 受 热 时 间 很 短 。 另 外 , 若 采 用 较 先 进 的 分 子 蒸 馏 结 构 , 使 混 合 液 的 液 面 达 到
薄 膜 状 , 这 时 液 面 与 加 热 面 的 面 积 几 乎 相 等 , 那 么 , 此 时 的 蒸 馏 时 间 则 更 短 。 假 定 真 空 蒸 馏 受
热 时 间 为 1h , 则 分 子 蒸 馏 仅 用 10 几 秒 。
D 分 离 程 度 高
分 子 蒸 馏 常 常 用 来 分 离 常 规 蒸 馏 不 易 分 开 的 物 质 , 然 而 就 二 种 方 法 均 能 分 离 的 物 质 而 言 ,
分 子 蒸 馏 的 分 离 程 度 更 高 。
5.5. 简 单 分 馏
应 用 分 馏 柱 将 几 种 沸 点 相 近 的 混 合 物 进 行 分 离 的 方 法 称 为 分 馏 , 它 在 化 学 工 业 和 实 验 室
中 被 广 泛 应 用 。 现 在 最 精 密 的 分 馏 设 备 已 能 将 沸 点 相 差 仅 1-2℃ 的 混 合 物 分 开 , 利 用 蒸 馏 或
分 馏 来 分 离 混 合 物 的 原 理 是 一 样 的 , 实 际 上 分 馏 就 是 多 次 的 蒸 馏 。
(1) 基 本 原 理
如 果 将 几 种 具 有 不 同 沸 点 而 又 完 全 互 溶 的 液 体 混 合 物 加 热 , 当 其 总 蒸 气 压 等 于 外 界 压 力
时 , 就 开 始 沸 腾 气 化 , 蒸 气 中 易 挥 发 液 体 的 成 分 较 在 原 混 合 液 中 为 多 。 这 可 以 从 下 面 的 分 析
中 看 出 。 为 了 简 化 , 我 们 仅 讨 论 混 合 物 是 二 组 分 理 想 溶 液 的 情 况 , 所 谓 理 想 溶 液 即 是 指 在 这
种 溶 液 中 , 相 同 分 子 间 的 相 互 作 用 与 不 同 分 子 间 的 相 互 作 用 是 一 样 的 。 也 就 是 各 组 分 在 混 合

时 无 热 效 应 产 生 , 体 积 没 有 改 变 。 只 有 理 想 溶 液 才 遵 守 拉 乌 尔 定 律 。 这 时 , 溶 液 中 每 一 组 分
的 蒸 气 压 等 于 此 纯 物 质 的 蒸 气 压 和 它 在 溶 液 中 的 摩 尔 分 数 的 乘 积 。 亦 即 :
pA= pA°xA pB= pB°xB
pA、pB 分 别 为 溶 液 中 A 和 B 组 分 的 分 压 。pA°、pB° 分 别 为 纯 A 和 纯 B 的 蒸 气 压 ,xA 和
xB 分 别 为 A 和 B 在 溶 液 中 的 摩 尔 分 数 。
溶 液 的 总 蒸 气 压 :p=pA+pB
根 据 道 尔 顿 分 压 定 律 , 气 相 中 每 一 组 分 的 蒸 气 压 和 它 的 摩 尔 分 数 成 正 比 。 因 此 在 气 相 中
各 组 分 蒸 气 的 成 分 为 :
xA 气 = pA/(pA+pB) xB 气 = pB/(pA+pB)
由 上 式 推 知 , 组 分 B 在 气 相 和 溶 液 中 的 相 对 浓 度 为 :
因 为 在 溶 液 中 xA+xB=1, 所 以 若 pA°= pB°, 则 xB 气 /xB =1, 表 明 这 时 液 相 的 组 分 和 气 相
的 成 分 完 全 相 同 , 这 样 的 A 和 B 就 不 能 用 蒸 馏 ( 或 分 馏 ) 来 分 离 。 如 果 pB°>pA°, 则 xB 气
/xB>1, 表 明 沸 点 较 低 的 B 在 气 相 中 的 浓 度 较 在 液 相 中 为 大 。( 在 pB°

图 3-70 苯 - 甲 苯 体 系 的 沸 点 - 组 成 曲 线 图
在 分 馏 过 程 中 , 有 时 可 能 得 到 与 单 纯 化 合 物 相 似 的 混 合 物 。 它 也 具 有 固 定 的 沸 点 和 固 定
的 组 分 。 其 气 相 和 液 相 的 组 成 也 完 全 相 同 , 因 此 不 能 用 分 馏 法 进 一 步 分 离 。 这 种 混 合 物 称 为
共 沸 混 合 物 ( 或 恒 沸 混 合 物 )。 它 的 沸 点 ( 高 于 或 低 于 其 中 的 每 一 组 分 ) 称 为 共 沸 点 ( 或 恒
沸 点 )。 图 3-71 和 图 3-72 分 别 是 具 有 最 低 和 最 高 共 沸 点 混 合 物 的 沸 点 - 组 成 曲 线 图 。 共 沸 混
合 物 虽 不 能 用 分 馏 进 行 分 离 , 但 它 不 是 化 合 物 , 它 的 组 成 和 沸 点 要 随 压 力 而 改 变 , 用 其 它 方
法 破 坏 共 沸 组 分 后 再 蒸 馏 可 以 得 到 纯 粹 的 组 分 。
产 生 恒 沸 混 合 物 的 原 因 是 由 于 实 际 溶 液 中 分 子 间 相 互 作 用 , 随 着 溶 液 浓 度 的 增 大 , 其 蒸
气 压 ~ 组 成 关 系 不 服 从 拉 乌 尔 定 律 。 当 体 系 的 总 蒸 气 压 和 蒸 气 分 压 的 实 验 值 均 大 于 拉 乌 尔 定
律 的 计 算 值 时 , 称 为 发 生 了 " 正 偏 差 ", 若 小 于 拉 乌 尔 定 律 的 计 算 值 , 称 为 发 生 了 " 负 偏 差 "。
产 生 偏 差 的 原 因 大 致 有 如 下 三 方 面 , 其 一 是 分 子 环 境 发 生 变 化 , 分 子 间 作 用 力 改 变 而 引 起 挥
发 性 的 改 变 。 当 同 类 分 子 间 引 力 大 于 异 类 分 子 间 引 力 时 , 混 合 后 作 用 力 降 低 , 挥 发 性 增 强 ,
产 生 正 偏 差 。 反 之 , 则 产 生 负 偏 差 。 其 二 是 由 于 混 合 后 分 子 发 生 缔 合 或 解 离 现 象 引 起 挥 发 性
改 变 。 若 离 解 度 增 加 或 缔 合 度 减 少 , 蒸 气 压 增 大 , 产 生 正 偏 差 , 反 之 , 出 现 负 偏 差 。 其 三 由
于 二 组 分 混 合 物 生 成 , 蒸 气 压 降 低 , 产 生 负 偏 差 。 当 体 系 发 生 正 偏 差 并 在 总 蒸 气 压 曲 线 上 出
现 一 个 最 高 点 , 蒸 气 压 高 的 溶 液 在 同 一 压 力 下 其 沸 点 低 , 相 应 地 在 T~x 图 中 会 出 现 一 个 最
低 点 , 称 为 " 最 低 恒 沸 点 ", 在 这 点 上 液 相 和 气 相 有 同 样 的 组 成 , 这 一 混 合 物 称 为 " 最 低 恒 沸
物 "。 属 于 这 类 体 系 的 有 : 水 ~ 乙 醇 、 甲 醛 ~ 苯 、 乙 醇 ~ 苯 、 二 硫 化 碳 ~ 丙 酮 等 。 反 之 , 当
体 系 发 生 负 偏 差 并 在 总 蒸 气 压 曲 线 上 出 现 一 个 最 低 点 , 蒸 气 压 低 的 溶 液 在 同 一 压 力 下 其 沸 点
高 些 , 相 应 地 在 T~x 图 中 会 出 现 一 个 最 高 点 , 称 为 " 最 高 恒 沸 点 "。 属 于 这 一 类 体 系 的 有 :
氯 化 氢 ~ 水 , 硝 酸 ~ 水 , 氯 仿 ~ 乙 酸 甲 酯 、 氯 仿 ~ 丙 酮 等 。

图 3-71 具 有 最 低 共 沸 点 混 合 物 的 沸 点 - 组 成 曲 线 图 图 3-72 具 有 最 高 共 沸 点 混 合 物 的 沸
点 - 组 成 曲 线 图
(2) 简 单 分 馏
A 简 单 分 馏 柱
分 馏 柱 的 种 类 较 多 。 普 通 有 机 合 成 实 验 中 常 用 的 有 填 充 式 分 馏 柱 和 刺 形 分 馏 柱 [ 又 称 韦
氏 (Vigreux)] 分 馏 柱 ( 见 图 3-73)。 填 充 式 分 馏 柱 是 在 柱 内 填 上 各 种 惰 性 材 料 , 以 增 加 表
面 积 。 填 料 包 括 玻 璃 珠 、 玻 璃 管 、 陶 瓷 或 螺 旋 形 、 马 鞍 形 、 网 状 等 各 种 形 状 的 金 属 片 或 金 属
丝 。 它 效 率 较 高 , 适 合 于 分 离 一 些 沸 点 差 距 较 小 的 化 合 物 。 韦 氏 分 馏 柱 结 构 简 单 , 且 较 填 充
式 粘 附 的 液 体 少 , 缺 点 是 较 同 样 长 度 的 填 充 式 分 馏 柱 效 率 低 , 适 合 于 分 离 少 量 且 沸 点 差 距 较
大 的 液 体 。 若 欲 分 离 沸 点 相 距 很 近 的 液 体 化 合 物 , 则 必 须 使 用 精 密 分 馏 装 置 。
表 3-7 几 种 常 见 的 共 沸 混 合 物
共 沸 混 合 物
组 成 ( 沸 点 /℃ 沸 点 ℃ 各 组 分 含 量
二 元
共 沸
水 (100)
乙 醇 (78.5)
78.2
4.4
95.6
混 合
物
水 (100)
苯 (80.1)
69.4
8.9
91.1
乙 醇 (78.5)
苯 (80.1)
67.8
32.4
67.6
水 (100)
氯 化 氢 (-83.7)
108.6
79.8
20.2
丙 酮 (56.2)
氯 仿 (61.2)
64.7
20.0
80.0
水 (100)
7.4
三 元
共 沸
混 合
物
乙 醇 (78.5)
苯 (80.1)
水 (100)
乙 醇 (78.5)
乙 酸 乙 酯 (126.5)
64.6
90.7
18.5
74.1
29.0
8.0
63.0

图 3-73 简 单 分 馏 柱
在 分 馏 过 程 中 , 无 论 用 哪 一 种 柱 , 都 应 防 止 回 流 液 体 在 柱 内 聚 集 , 否 则 会 减
少 液 体 和 上 升 蒸 气 的 接 触 , 或 者 上 升 蒸 气 把 液 体 冲 入 冷 凝 管 中 造 成 “ 液 泛 ”, 达
不 到 分 馏 的 目 的 。 为 了 避 免 这 种 情 况 , 通 常 在 分 馏 柱 外 包 扎 石 棉 绳 、 石 棉 布 等 绝
缘 物 以 保 持 柱 内 温 度 , 提 高 分 馏 效 率 。
B 简 单 分 馏 装 置
图 3-74 简 单 分 馏 装 置 图
实 验 室 中 简 单 的 分 馏 装 置 包 括 热 源 、 蒸 馏 器 、 分 馏 柱 、 冷 凝 管 和 接 受 器 五 个 部 分 组 成 ( 如
图 3-76)。 安 装 操 作 与 蒸 馏 类 似 , 自 下 而 上 , 先 夹 住 蒸 馏 瓶 , 再 装 上 韦 氏 分 馏 柱 和 蒸 馏 头 。
调 节 夹 子 使 分 馏 柱 垂 直 , 装 上 冷 凝 管 并 在 指 定 的 位 置 夹 好 夹 子 , 夹 子 一 般 不 宜 夹 得 不 宜 太 紧 ,
以 免 应 力 过 大 造 成 仪 器 破 损 。 连 接 接 液 管 并 用 橡 皮 筋 固 定 , 再 将 接 受 瓶 与 接 液 管 用 橡 皮 筋 固
定 , 但 切 勿 不 可 使 橡 皮 筋 支 持 太 重 的 负 荷 。 如 接 受 瓶 较 大 或 分 馏 过 程 中 需 接 受 较 多 的 蒸 出 液 ,
则 最 好 在 接 受 瓶 底 垫 上 用 铁 圈 支 持 的 石 棉 网 , 以 免 发 生 意 外 。
C 简 单 分 馏 操 作
简 单 分 馏 操 作 和 蒸 馏 大 致 相 同 , 仪 器 装 置 如 图 3-74 将 待 分 馏 的 混 合 物 放 入 圆 底 烧 瓶 中 ,
加 入 沸 石 。 柱 的 外 面 可 用 石 棉 绳 包 住 , 这 样 可 减 少 热 量 的 散 发 , 减 少 风 和 室 温 的 影 响 。 选 用
合 适 的 热 浴 加 热 , 液 体 沸 腾 后 要 注 意 调 节 浴 温 , 使 蒸 气 慢 慢 升 入 分 馏 柱 , 约 10-15min 后 蒸
气 已 达 该 处 )。 在 有 馏 出 液 滴 出 后 , 调 节 浴 温 使 得 蒸 出 液 体 的 速 度 控 制 在 每 2-3 秒 /1 滴 ,
这 样 可 以 得 到 比 较 好 的 分 馏 效 果 , 待 低 沸 点 组 分 蒸 完 后 , 再 渐 渐 升 高 温 度 。 当 第 二 个 组 分 蒸
出 时 会 产 生 沸 点 的 迅 速 上 升 。 上 述 情 况 是 假 定 分 馏 体 系 有 可 能 将 混 合 物 的 组 分 进 行 严 格 的 分
馏 。 如 果 不 是 这 种 情 况 , 一 般 则 有 相 当 大 的 中 间 馏 分 。( 除 非 沸 点 相 差 很 大 )。
要 很 好 地 进 行 分 馏 必 须 注 意 下 列 几 点 :
a 分 馏 一 定 要 缓 慢 进 行 , 要 控 制 好 恒 定 的 蒸 馏 速 度 ;
b 要 使 有 相 当 量 的 液 体 自 柱 流 回 烧 瓶 中 , 即 要 选 择 合 适 的 回 流
c 必 须 尽 量 减 少 分 馏 柱 的 热 量 散 失 和 波 动 。
5.6. 层 析
层 析 法 又 称 色 谱 法 , 层 析 法 根 据 被 分 离 物 质 的 物 理 、 化 学 及 生 物 学 特 性 的 不 同 , 使 它
们 在 某 种 基 质 中 移 动 速 度 不 同 而 进 行 分 离 和 分 析 的 方 法 。 例 如 , 我 们 利 用 物 质 的 溶 解 度 、
吸 附 能 力 . 立 体 化 学 特 性 及 分 子 的 大 小 、 带 电 情 况 及 离 子 交 换 、 亲 和 力 的 大 小 及 特 异 的 生
物 学 反 应 等 方 面 的 差 异 , 使 其 在 流 动 相 与 固 定 相 之 间 的 分 配 系 数 不 同 , 达 到 彼 此 分 离 的 目
的 。
层 析 法 的 最 大 特 点 是 分 离 效 率 高 , 它 既 可 以 用 于 少 量 物 质 的 分 析 鉴 定 , 又 可 用 于 大 量

物 质 的 分 离 纯 化 制 备 。 因 此 , 作 为 一 种 重 要 的 分 析 分 离 手 段 与 方 法 , 层 析 法 不 仅 在 化 学 科
学 研 究 和 实 验 中 应 用 , 还 广 泛 地 应 用 于 生 命 和 生 物 科 学 研 究 与 上 业 生 产 上 。
5.6.1 层 析 法 的 分 类
(1) 根 据 固 定 相 的 形 式 分 类
根 据 固 定 相 的 形 式 , 层 析 可 以 分 为 纸 层 析 、 薄 层 层 析 和 柱 层 析 。
纸 层 析 是 指 以 滤 纸 作 为 固 定 相 基 质 的 层 析 。
薄 层 层 析 是 将 固 定 相 在 玻 璃 或 塑 料 等 光 滑 表 面 铺 成 一 薄 层 , 在 薄 层 上 进 行 层 析 。
柱 层 析 则 是 指 将 固 定 相 填 装 在 管 中 形 成 柱 形 , 在 柱 中 进 行 层 析 。 纸 层 析 和 薄 层 层 析 主
要 适 用 于 小 分 子 物 质 的 快 速 检 测 分 析 和 少 量 分 离 状 备 。 通 常 为 一 次 性 使 用 , 而 柱 层 析 是 常
用 的 层 析 形 式 , 适 用 干 样 品 分 析 、 分 离 。 化 学 中 常 用 的 吸 附 层 析 、 凝 胶 层 析 、 离 子 交 换 层
析 、 亲 和 层 析 、 高 效 液 相 色 谱 等 都 采 用 柱 层 析 形 式 。
(2) 根 据 流 动 相 的 形 式 分 类
根 据 流 动 相 的 形 式 , 层 析 可 以 分 为 液 相 层 析 和 气 相 层 析 。 气 相 层 析 是 指 流 动 相 为 气 体
的 层 析 , 而 液 相 层 析 指 流 动 相 为 液 体 的 层 析 。
(3) 根 据 分 离 的 原 理 不 同 分 类
根 据 分 离 的 原 理 不 同 , 层 析 主 要 可 以 分 为 吸 附 层 析 、 分 配 层 析 、 凝 胶 过 滤 层 析 、 离 子
交 换 层 析 、 亲 和 层 析 等 。
吸 附 层 析 是 以 吸 附 剂 为 固 定 相 , 根 据 待 分 离 物 与 吸 附 剂 之 间 吸 附 力 的 不 同 而 达 到 分 离
目 的 的 一 种 层 析 技 术 。 常 用 的 吸 附 剂 有 氧 化 铝 、 硅 胶 、 聚 酸 酯 等 有 吸 附 活 性 的 物 质 。
分 配 层 析 是 根 据 在 一 个 有 两 相 同 时 存 在 的 溶 剂 系 统 中 , 不 同 物 质 的 分 配 系 数 不 同 而 达
到 分 离 目 的 的 一 种 层 析 技 术 。 其 中 一 相 为 液 体 , 涂 布 或 使 之 键 合 在 固 体 载 体 上 , 称 固 定 相 ;
另 一 相 为 液 体 或 气 体 , 称 流 动 相 。 常 用 的 载 体 有 硅 胶 、 硅 藻 土 、 硅 镁 型 吸 附 剂 与 纤 维 素 粉
等 。
凝 胶 过 滤 层 析 是 以 具 有 网 状 结 构 的 凝 胶 颗 粒 作 为 固 定 相 , 利 用 被 分 离 物 质 分 子 量 大 小
的 不 同 和 在 填 料 中 渗 透 程 度 的 不 同 , 使 物 质 进 行 分 离 的 一 种 层 析 技 术 。 常 用 的 填 料 有 分 子
筛 、 葡 聚 精 凝 胶 、 微 孔 硅 胶 或 玻 璃 珠 等 , 可 根 据 载 体 和 试 样 的 性 质 , 选 用 水 或 有 机 溶 剂 为
流 动 相 。
离 子 交 换 层 析 是 以 离 子 交 换 剂 为 固 定 相 , 根 据 物 质 的 带 电 性 质 不 同 而 进 行 分 离 的 一 种
层 析 技 术 。 常 用 的 固 定 相 为 不 同 高 子 强 度 的 阳 、 阴 离 了 交 换 树 脂 , 流 动 相 一 般 为 水 或 含 有
有 机 溶 剂 的 缓 冲 液 。
亲 和 层 析 是 根 据 生 物 大 分 子 和 配 体 之 间 的 特 异 性 亲 和 力 ( 如 酶 和 抑 制 剂 , 抗 体 和 抗 原 、
激 素 和 受 体 等 ), 将 某 种 配 体 连 接 在 载 体 上 作 为 固 定 相 , 对 能 与 配 体 特 异 性 结 合 的 生 物 大
分 子 进 行 分 离 的 一 种 层 析 技 术 。 亲 和 层 析 是 分 离 生 物 大 分 子 最 有 效 的 层 析 技 术 , 具 有 很 高
分 辨 率 。
下 面 主 要 介 绍 薄 层 层 析 和 柱 层 析
5.6.2 薄 层 层 析 ( 薄 层 色 谱 )
薄 层 色 谱 (Thin layer Chromatography) 常 用 TLC 表 示 , 是 近 年 来 发 展 起 来 的 一 种 微
量 , 快 速 而 简 单 的 色 谱 法 。 它 兼 备 了 柱 色 谱 和 纸 色 谱 的 优 点 。 一 方 面 适 用 于 小 量 样 品 ( 几 到
几 十 微 克 , 甚 至 0.01µg 的 分 离 ; 另 一 方 面 若 在 制 作 薄 层 板 时 , 把 吸 附 层 加 厚 , 将 样 品 点 成
一 条 线 , 则 可 分 离 多 达 500mg 的 样 品 。 因 此 又 可 用 来 精 制 样 品 。 此 法 特 别 适 用 于 挥 发 性 较 小
或 在 较 高 温 度 易 发 生 变 化 而 不 能 使 用 气 相 色 谱 分 析 的 物 质 。
薄 层 色 谱 常 用 的 有 吸 附 色 谱 和 分 配 色 谱 两 类 。 一 般 能 用 硅 胶 或 氧 化 铝 薄 层 色 谱 分 开 的 物
质 , 也 能 用 硅 胶 或 氧 化 铝 柱 色 谱 分 开 ; 凡 能 用 硅 藻 土 和 纤 维 素 作 支 持 剂 的 分 配 柱 色 谱 能 分 开
的 物 质 , 也 可 分 别 用 硅 藻 土 和 纤 维 素 薄 层 色 谱 展 开 , 因 此 薄 层 色 谱 常 用 作 柱 色 谱 的 先 导 。

薄 层 色 谱 是 在 洗 涤 干 净 的 玻 板 (10×3cm) 上 均 匀 地 涂 一 层 吸 附 剂 或 支 持 剂 , 待 干 燥 ,
活 化 后 将 样 品 溶 液 用 管 口 平 整 的 毛 细 管 滴 加 于 离 薄 层 板 一 端 约 1cm 处 的 起 点 线 上 , 晾 干 或 吹
干 后 置 薄 层 板 于 盛 有 展 开 剂 的 展 开 槽 内 , 浸 入 深 度 为 0.5cm, 待 展 开 剂 前 沿 离 顶 端 约 1cm 附
近 时 , 将 色 谱 板 取 出 , 干 燥 后 喷 以 显 色 剂 , 或 在 紫 外 灯 下 显 色 。 记 录 原 点 至 主 斑 点 中 心 及 展
开 剂 前 沿 的 距 离 , 计 算 比 移 值 (Rt):
溶 质 的 最 高 浓 度 中 心 至 原 点 中 心 的 距 离
Rt= —————————————————
溶 剂 前 沿 至 原 点 中 心 的 距 离
(1) 薄 层 色 谱 用 的 吸 附 剂 和 支 持 剂
薄 层 吸 附 色 谱 的 吸 附 剂 最 常 用 的 是 氧 化 铝 和 硅 胶 , 分 配 色 谱 的 支 持 剂 为 硅 藻 土 和 纤 维
素 。
硅 胶 是 无 顶 形 多 孔 性 物 质 , 略 具 酸 性 , 适 用 于 酸 性 物 质 的 分 离 和 分 析 。 薄 层 色 谱 用 的 硅
胶 分 为 “ 硅 胶 H”— 不 含 黏 合 剂 ,“ 硅 胶 G” — 含 煅 石 膏 黏 合 剂 ;“ 硅 胶 HF254” — 含 荧 光
物 质 , 可 用 于 波 长 254nm 紫 外 光 下 观 察 荧 光 ,“ 硅 胶 GF254” — 既 含 煅 石 膏 又 含 荧 光 剂 等 类
型 。
与 硅 胶 相 似 , 氧 化 铝 也 因 含 黏 合 剂 或 荧 光 剂 而 分 为 氧 化 铝 G, 氧 化 铝 GF254 及 氧 化 铝 HF254。
黏 合 剂 除 上 述 的 煅 石 膏 (2CaSO4·H2O) 外 , 还 可 用 淀 粉 , 羧 甲 基 纤 维 素 钠 。 通 常 将 薄 层
板 按 加 黏 合 剂 和 不 加 黏 合 剂 分 为 两 种 , 加 黏 合 剂 的 薄 层 板 称 为 硬 板 , 不 加 黏 合 剂 的 称 为 软 板 。
薄 层 吸 附 色 谱 和 柱 吸 附 色 谱 一 样 , 化 合 物 的 吸 附 能 力 与 它 们 的 极 性 成 正 比 , 具 有 较 大 极
性 的 化 合 物 吸 附 较 强 , 因 而 Rf 值 较 小 。 因 此 利 用 化 合 物 极 性 的 不 同 , 用 硅 胶 或 氧 化 铝 薄 层
色 谱 可 将 一 些 结 构 相 近 或 顺 , 反 异 构 体 分 开 。
(2) 薄 层 板 的 制 备
薄 层 板 制 备 得 好 坏 直 接 影 响 色 谱 的 结 果 。 薄 层 应 尽 量 均 匀 而 且 厚 度 (0.25—1mm) 要 固
定 。 否 则 , 在 展 开 时 溶 剂 前 沿 不 齐 , 色 谱 结 果 也 不 易 重 复 。
薄 层 板 分 为 干 板 和 湿 板 。 湿 板 的 制 法 有 以 下 两 种 :
i 平 铺 法 用 商 品 或 自 制 的 薄 层 涂 布 器 进 行 制 板 , 它 适 用 于 科 研 工 作 中 数 量 较 大 要
求 较 高 的 需 要 。 如 无 涂 布 器 , 可 将 调 好 的 吸 附 剂 平 铺 在 玻 璃 板 上 , 也 可 得 到 厚 度 均 匀 的 薄 层
板 。
ii 浸 渍 法 把 两 块 干 净 玻 璃 片 背 靠 背 紧 贴 , 浸 入 调 制 好 的 吸 附 剂 中 , 取 出 后 分 开 ,
晾 干 。
适 合 于 教 学 实 验 的 是 一 种 简 易 平 铺 法 。 取 3g 硅 胶 G 与 6—7mL 0.5--1% 的 羧 甲 基 纤 维 素
的 水 溶 液 在 烧 杯 中 调 成 糊 状 物 , 铺 在 清 洁 干 燥 的 载 玻 片 上 , 用 手 轻 轻 在 玻 璃 板 上 来 回 摇 振 ,
使 表 面 均 匀 平 滑 , 室 温 晾 干 后 进 行 活 化 。3g 硅 胶 大 约 可 铺 7.5×2.5cm 载 玻 片 5—6 块 。
(3) 薄 层 板 的 活 化
把 涂 好 的 薄 层 板 置 于 室 温 晾 干 后 , 放 在 烘 箱 内 加 热 活 化 , 活 化 条 件 根 据 需 要 而 定 。 硅
胶 板 一 般 在 烘 箱 中 慢 慢 升 温 , 维 持 105-110℃ 活 化 30min。 氧 化 铝 板 在 200℃ 烘 4h 可 得 活 性
2 级 的 薄 层 ,150-160℃ 烘 4h 可 得 活 性 3—4 级 的 薄 层 。 薄 层 板 的 活 性 与 含 水 量 有 关 , 其 活
性 随 含 水 量 的 增 加 而 下 降 。
氧 化 铝 板 活 性 的 测 定 : 将 偶 氮 苯 30mg, 对 甲 氧 基 偶 氮 苯 , 苏 丹 黄 , 苏 丹 红 和 对 氨
基 偶 氮 苯 各 20mg., 溶 于 50mL 无 水 四 氯 化 碳 中 , 取 0.02mL 此 溶 液 滴 加 于 氧 化 铝 薄 层 板 上 ,
用 无 水 四 氯 化 碳 展 开 , 测 定 各 染 料 的 位 置 , 算 出 比 移 值 , 根 据 表 3.7 中 所 列 的 各 染 料 的 比 移
值 确 定 其 活 性 。
表 3.7 常 见 染 料 的 比 移 值

活 性 级
勃 劳 克 曼 活 性 级 的 Rf 值
别
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅴ
偶 氮 染 料
偶 氮 苯 0.59 0.74 0.85 0.95
对 甲 氧 基 偶 氮 0.16 0.49 0.69 0.89
苯
苏 丹 黄 0.01 0.25 0.57 0.78
苏 丹 红 0.00 0.10 0.33 0.56
对 氨 基 偶 氮 苯 0.00 0.03 0.08 0.19
硅 胶 板 活 性 的 测 定 : 取 对 二 甲 氨 基 偶 氮 苯 , 靛 酚 蓝 和 苏 丹 红 三 种 染 料 各 10mg, 溶
于 1mL 氯 仿 中 , 将 此 混 合 液 点 于 薄 层 上 , 用 正 乙 烷 - 乙 酸 乙 酯 ( 体 积 比 9:1) 展 开 。 若
能 将 三 种 染 料 分 开 , 并 且 按 比 移 值 对 二 甲 氨 基 偶 氮 苯 > 靛 酚 蓝 > 苏 丹 红 , 则 与 二 级 氧 化
铝 的 活 性 相 当 。
(4) 点 样
通 常 将 样 品 溶 于 低 沸 点 溶 剂 ( 丙 酮 , 甲 醇 , 氯 仿 , 苯 , 乙 醚 和 四 氯 化 碳 ), 配 成 1%
溶 液 , 用 内 径 小 于 1mm 管 口 平 整 的 毛 细 管 点 样 。 点 样 前 , 先 用 铅 笔 在 薄 层 板 上 距 一 端 1cm
处 轻 轻 划 一 横 线 作 为 起 始 线 , 然 后 用 毛 细 管 吸 取 样 品 , 在 起 始 线 上 小 心 点 样 , 斑 点 直 径
一 般 不 超 过 2mm; 因 溶 液 太 稀 , 一 次 点 样 往 往 不 够 , 如 需 重 复 点 样 , 则 应 待 前 次 点 样 的
溶 剂 挥 发 后 方 可 重 点 , 以 防 样 点 过 大 , 造 成 拖 尾 , 扩 散 等 现 象 , 影 响 分 离 效 果 。 若 在 同
一 板 上 点 几 个 样 , 样 点 间 距 应 为 1—1.5cm。 点 样 结 束 待 样 点 干 燥 后 , 方 可 进 行 展 开 。 点
样 要 轻 , 不 可 刺 破 薄 层 。
在 薄 层 色 谱 中 , 样 品 的 用 量 对 物 质 的 分 离 效 果 有 很 大 影 响 , 所 需 样 品 的 量 与 显 色 剂
的 灵 敏 度 , 吸 附 剂 的 种 类 , 薄 层 厚 度 均 有 关 系 。 样 品 太 少 时 , 斑 点 不 清 楚 , 难 以 观 察 ,
但 是 样 品 量 太 多 时 往 往 出 现 斑 点 太 大 或 拖 尾 现 象 , 以 致 不 容 易 分 开 。
(5) 展 开
薄 层 色 谱 展 开 剂 的 选 择 和 柱 色 谱 一 样 , 主 要 根 据 样 品 的 极 性 , 溶 解 度 和 吸 附 剂 的 活
性 等 因 素 来 考 虑 。 凡 溶 剂 的 极 性 越 大 , 则 对 一 化 合 物 的 洗 脱 力 也 越 大 , 也 就 是 说 Rt 值 也
越 大 ( 如 果 样 品 在 溶 剂 中 有 一 定 溶 解 度 )。 薄 层 色 谱 用 的 展 开 剂 绝 大 多 数 是 有 机 溶 剂 ,
各 种 溶 剂 极 性 参 见 柱 色 谱 部 分 。 薄 层 色 谱 的 展 开 , 需 要 在 密 闭 容 器 中 进 行 。 为 使 溶 剂 蒸
汽 迅 速 达 到 平 衡 , 可 在 展 开 槽 内 衬 一 滤 纸 。 常 用 的 展 开 槽 有 : 长 方 形 盒 式 和 广 口 瓶 盒 式 ,
展 开 方 式 有 下 列 几 种 :
i 上 升 法 用 于 含 黏 合 剂 的 色 谱 板 , 将 色 谱 板 垂 直 于 盛 有 展 开 剂 的 溶 剂 中 。
ii 倾 斜 上 行 法 色 谱 板 倾 斜 15º 角 , 适 用 于 无 黏 合 剂 的 软 板 。 含 有 黏 合 剂 的 色 谱 板 可 以
倾 斜 45--60º。
iii 下 降 法 展 开 剂 放 在 圆 底 烧 瓶 中 , 用 滤 纸 或 纱 布 等 将 展 开 剂 吸 收 到 薄 层 板 的 上 端 , 使
展 开 剂 沿 板 下 行 , 这 种 连 续 展 开 的 方 法 适 用 于 Rt 值 小 的 化 合 物 。
iv 双 向 色 谱 法 使 用 方 形 玻 璃 板 铺 制 薄 层 , 样 品 点 在 角 上 , 先 向 一 个 方 向 展 开 。 然 后 转
动 90º 角 的 位 置 , 再 换 另 一 种 展 开 剂 展 开 。 这 样 , 成 分 复 杂 的 混 合 物 可 以 得 到 较 好 的 分 离 效
果 。
(6) 显 色
凡 可 用 于 纸 色 谱 的 显 色 剂 都 可 用 于 薄 层 色 谱 。 薄 层 色 谱 还 可 使 用 腐 蚀 性 的 显 色 剂 如 浓
硫 酸 , 浓 盐 酸 和 浓 磷 酸 等 。 对 于 含 有 荧 光 剂 ( 硫 化 锌 铬 , 硅 酸 锌 , 荧 光 黄 ) 的 薄 层 板 在 紫 外
光 下 观 察 , 展 开 后 的 有 机 化 合 物 在 亮 的 荧 光 背 景 上 呈 暗 色 斑 点 。 另 外 也 可 用 卤 素 斑 点 试 验 法

来 使 薄 层 色 谱 斑 点 显 色 , 这 种 方 法 是 将 几 粒 碘 置 于 密 闭 容 器 中 , 待 容 器 充 满 碘 的 蒸 汽 后 , 将
展 开 后 的 色 谱 板 放 入 , 碘 与 展 开 后 的 有 机 化 合 物 可 逆 地 结 合 , 在 几 秒 钟 到 数 十 秒 内 化 合 物 斑
点 的 位 置 呈 黄 棕 色 。 但 是 当 色 谱 板 上 仍 含 有 溶 剂 时 , 由 于 碘 蒸 汽 亦 能 与 溶 剂 结 合 , 致 使 色 谱
板 显 淡 棕 色 , 而 展 开 后 的 有 机 化 合 物 则 呈 现 较 暗 的 斑 点 。
5.6.3 柱 层 析
柱 层 析 ( 柱 上 层 析 ) 常 用 的 有 吸 附 柱 色 谱 和 分 配 柱 色 谱 两 种 。 前 者 常 用 氧 化 铝 和 硅 胶
作 固 定 相 。 在 分 配 柱 色 谱 中 以 硅 胶 , 硅 藻 土 和 纤 维 素 作 为 支 持 剂 , 以 吸 收 较 大 量 的 液 体 作 固
定 相 , 而 支 持 剂 本 身 不 起 分 离 作 用 。
吸 附 柱 色 谱 通 常 在 玻 璃 管 中 填 入 表 面 积 很 大 , 经 过 活 化 的 多 孔 性 或 粉 状 固 体 吸 附 剂 。
当 待 分 离 的 混 合 物 溶 液 流 过 吸 附 柱 时 , 各 种 成 分 同 时 被 吸 附 在 柱 的 上 端 。 当 洗 脱 剂 流 下 时 ,
由 于 不 同 化 合 物 吸 附 能 力 不 同 , 往 下 洗 脱 的 速 度 也 不 同 , 于 是 形 成 了 不 同 层 次 , 即 溶 质 在 柱
中 自 上 而 下 按 对 吸 附 剂 亲 和 力 的 大 小 分 别 形 成 若 干 色 带 , 再 用 溶 剂 洗 脱 时 , 已 经 分 开 的 溶 质
可 以 从 柱 上 分 别 洗 出 收 集 ; 或 者 将 柱 吸 干 , 挤 出 后 按 色 带 分 割 开 , 再 用 溶 剂 将 各 色 带 中 的 溶
质 萃 取 出 来 。 对 于 柱 上 不 显 色 的 化 合 物 分 离 时 , 可 用 紫 外 光 照 射 后 所 呈 现 的 荧 光 来 检 查 , 或
在 用 溶 剂 洗 脱 时 , 分 别 收 集 洗 脱 液 , 逐 个 加 以 检 定 。
(1) 吸 附 剂
常 用 的 吸 附 剂 有 氧 化 铝 , 硅 胶 , 氧 化 镁 , 碳 酸 钙 和 活 性 碳 等 。 吸 附 剂 一 般 要 经 过 纯 化 和
活 性 处 理 , 颗 粒 大 小 应 该 均 匀 。 对 吸 附 剂 来 说 粒 子 小 , 表 面 积 大 , 吸 附 能 力 就 高 , 但 是 颗 粒
小 时 , 溶 剂 的 流 速 就 太 慢 , 因 此 应 根 据 实 际 分 离 需 要 而 定 。 供 柱 色 谱 使 用 的 氧 化 铝 有 酸 性 ,
中 性 和 碱 性 3 种 。 酸 性 氧 化 铝 是 用 1% 盐 酸 浸 泡 后 , 用 蒸 馏 水 洗 至 氧 化 铝 的 悬 浮 液 pH 为 4,
用 于 分 离 酸 性 物 质 ; 中 型 氧 化 铝 的 pH 约 为 7.5, 用 于 分 离 中 型 物 质 ; 碱 性 氧 化 铝 的 pH 约 为
10, 用 于 胺 或 其 它 碱 性 化 合 物 的 分 离 。
大 多 数 吸 附 剂 都 能 强 烈 地 吸 水 , 而 且 水 分 子 易 被 其 它 化 合 物 置 换 , 因 此 使 吸 附 剂 的 活 性
降 低 , 通 常 用 加 热 方 法 使 吸 附 剂 活 化 。 氧 化 铝 随 着 表 面 含 水 量 的 不 同 而 分 成 各 种 活 性 等 级 。
活 性 等 级 的 测 定 一 般 采 用 勃 劳 克 曼 (Brockmann) 标 准 测 定 法 , 根 据 氧 化 铝 对 有 机 染 料 吸 附
能 力 大 小 分 成 五 个 等 级 , 测 定 方 法 如 下 ( 取 六 种 有 机 染 料 )。
甲 : 偶 氮 苯
乙 : 对 甲 氧 基 偶 氮 苯 。
丙 : 苏 丹 黄 。 它 的 系 统 命 名 是 1- 苯 基 偶 氮 -2- 萘 酚 ; 其 化 学 结 构 为 :
OH
N
N
丁 : 苏 丹 红 。 它 的 系 统 命 名 是 1-[4-( 邻 甲 苯 基 偶 氮 )- 邻 甲 苯 基 偶 氮 ]-2- 萘 酚 , 化
学 结 构 为 :
CH 3
CH 3
OH
N
N
N
N
戊 : 对 氨 基 偶 氮 苯 。

己 : 对 羟 基 偶 氮 苯 。
在 上 述 六 种 染 料 中 分 别 取 相 邻 两 个 各 20mg 溶 于 10mL 的 无 水 苯 中 , 再 用 无 水 石 油 醚 稀
释 至 50mL, 配 成 五 种 溶 液 :
溶 液 a…… 甲 + 乙
b…… 乙 + 丙
c…… 丙 + 丁
d…… 丁 + 戊
e…… 戊 + 己
在 内 径 1.5cm 的 色 谱 柱 底 部 放 入 一 团 脱 脂 棉 花 , 将 吸 附 剂 氧 化 铝 装 填 至 5cm 高 , 氧 化
铝 上 面 用 圆 形 滤 纸 覆 盖 , 倒 入 染 料 溶 液 10mL, 待 溶 液 液 面 流 至 滤 纸 时 加 入 20mL 苯 和 石 油 醚
混 合 物 ( 体 积 比 1:4) 洗 脱 。 洗 脱 完 毕 后 , 根 据 各 染 料 的 位 置 , 由 表 3-8 查 出 相 应 氧 化 铝
活 性 级 别 。Ⅰ 级 活 性 最 高 , 即 吸 附 力 最 强 ;Ⅴ 级 吸 附 能 力 最 弱 。
(2) 溶 质 的 结 构 与 吸 附 性 能 的 关 系
化 合 物 的 吸 附 性 与 它 们 的 极 性 成 正 比 , 化 合 物 分 子 中 含 有 极 性 较 大 的 基 团 时 , 吸 附 性
也 较 强 , 氧 化 铝 对 各 种 化 合 物 的 吸 附 性 按 以 下 次 序 递 减 :
酸 和 碱 > 醇 、 胺 、 硫 醇 > 酯 、 醛 、 酮 > 芳 香 族 化 合 物 > 卤 代 物 、 醚 > 烯 > 饱 和 烃
例 如 邻 和 对 硝 基 苯 胺 混 合 物 的 分 离 , 就 是 根 据 它 们 的 极 性 不 同 ; 邻 硝 基 苯 胺 的 偶 极 距
为 4.45D 1 , 而 对 位 异 构 体 则 为 7.1D, 因 此 邻 位 异 构 体 首 先 被 洗 脱 下 来 。
表 3-8 氧 化 铝 的 活 性 等 级
等 级 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
溶 液 号 数 a a b b c c d d e
色 谱 柱 中 染 料 位 置
上 层
下 层
乙
甲 乙
丙
乙 丙
丁
丙 丁
戊
丁 戊
洗 脱 出 的 溶 液 甲 乙 丙 丁
己
戊
氧 化 铝 的 含 水 量 0% 3% 6% 10% 15%
(3) 溶 剂
溶 剂 的 选 择 是 重 要 的 一 环 , 通 常 是 根 据 被 分 离 物 中 各 种 成 分 的 极 性 、 溶 解 度 和 吸 附 剂
的 活 性 等 来 考 虑 。 先 将 要 分 离 的 样 品 溶 于 一 定 体 积 的 溶 剂 中 , 选 用 的 溶 剂 极 性 应 低 , 体 积 要
小 。 如 有 的 样 品 在 极 性 低 的 溶 剂 中 溶 解 度 很 小 , 则 可 加 入 少 量 极 性 较 大 的 溶 剂 , 使 溶 剂 体 积
不 致 太 大 。 色 层 的 展 开 首 先 使 用 极 性 较 小 的 溶 剂 , 使 容 易 脱 附 的 组 分 分 离 。 然 后 加 入 不 同 比
例 的 极 性 溶 剂 配 成 的 洗 脱 剂 , 将 极 性 较 大 的 化 合 物 自 色 谱 柱 中 洗 脱 下 来 。 常 用 洗 脱 剂 的 极 性
按 如 下 次 序 递 增 :
己 烷 和 石 油 醚 < 环 己 烷 < 四 氯 化 碳 < 三 氯 乙 烯 < 二 硫 化 碳 < 甲 苯 < 苯 < 二 氯 甲 烷 < 氯 仿 < 乙 醚
< 乙 酸 乙 酯 < 丙 酮 < 丙 醇 < 乙 醇 < 甲 醇 < 水 < 吡 啶 < 乙 酸
所 用 溶 剂 必 须 纯 粹 和 干 燥 , 否 则 会 影 响 吸 附 剂 的 活 性 和 分 离 效 果 。 吸 附 柱 色 谱 的 分 离 效
果 不 仅 依 赖 于 吸 附 剂 和 洗 脱 剂 的 选 择 , 而 且 与 制 成 的 色 谱 柱 有 关 ; 要 求 柱 中 的 吸 附 剂 用 量 为
被 分 离 样 品 的 30-40 倍 , 若 需 要 时 可 增 至 100 倍 。 柱 高 和 直 径 之 比 一 般 是 75:1, 装 柱 可 采
用 湿 法 和 干 法 两 种 , 干 法 装 柱 是 将 干 吸 附 剂 倒 入 柱 中 , 并 轻 轻 敲 打 柱 身 使 填 装 均 匀 , 然 后 加
入 少 量 溶 剂 ; 湿 法 是 将 备 用 的 溶 剂 装 入 管 内 至 柱 高 的 3/4 左 右 , 再 将 氧 化 铝 和 溶 剂 调 成 稀 糊
状 慢 慢 装 入 柱 中 , 并 打 开 下 面 的 活 塞 , 控 制 流 速 使 吸 附 剂 均 匀 下 降 , 同 时 用 小 木 棒 或 套 有 橡
皮 管 的 玻 棒 轻 轻 敲 打 柱 身 , 使 装 填 紧 密 , 当 装 入 量 约 为 柱 高 的 3/4 时 , 再 在 上 面 加 一 层 0.5cm

左 右 的 石 英 砂 或 脱 脂 棉 , 以 保 证 氧 化 铝 上 端 平 整 , 不 受 流 入 溶 剂 干 扰 。 无 论 采 用 哪 种 方 法 装
柱 , 都 不 要 使 吸 附 剂 有 裂 缝 或 旗 袍 , 否 则 影 响 分 离 效 果 , 一 般 说 来 湿 法 装 柱 较 干 法 紧 密 均 匀 。
5.7. 离 子 交 换 层 析 法
离 子 交 换 层 析 (IEC) 是 以 离 子 交 换 剂 为 固 定 相 , 依 据 流 动 相 中 的 组 分 离 子 与 交 换 剂 上
的 平 衡 离 子 进 行 可 逆 交 换 时 的 结 合 力 大 小 的 差 别 而 进 行 分 离 的 一 种 层 析 方 法 。 离 子 交 换 层
析 法 广 泛 应 用 于 离 子 型 化 合 物 及 各 种 生 化 物 质 如 氨 基 酸 、 蛋 白 、 糖 类 、 核 苷 酸 等 的 分 离 纯
纯 化 。
5.7.1 离 子 交 换 层 析 基 本 原 理
各 种 离 子 与 离 子 交 换 剂 上 的 电 荷 基 团 的 结 合 是 由 静 电 力 产 生 的 , 这 是 一 个 可 逆 的 过 程 。
结 合 的 强 度 与 很 多 因 素 有 关 , 包 括 离 子 交 换 剂 的 性 质 、 离 子 本 身 的 性 质 、 离 子 强 度 、pH、
温 度 、 溶 剂 组 成 等 。 离 子 交 换 层 析 就 是 利 用 各 种 离 子 本 身 与 离 子 交 换 剂 结 合 力 的 差 异 , 通
过 改 变 离 子 强 度 、pH 等 条 件 改 变 各 种 离 子 与 离 子 交 换 剂 的 结 合 力 而 达 到 分 离 的 目 的 。 离 子
交 换 剂 的 电 离 基 团 对 不 同 的 离 子 有 不 同 的 结 合 力 , 一 般 来 讲 , 离 子 价 数 越 高 , 结 合 力 越 大 ;
价 数 相 同 时 , 原 子 序 数 越 高 , 结 合 力 越 大 。 如 阳 离 子 交 换 剂 对 离 子 的 结 合 力 顺 序 为 :Li +
< Na + < K + < Rb + < Cs + ;Na + < Ca 2+ < Al 3+ pH 的 蛋 白 带 正 电 , 能 与 阳 离 子 交 换 剂 结 合 , 一
般 pI 越 大 的 蛋 白 质 与 离 子 交 换 剂 结 合 力 越 强 。 由 于 生 物 样 品 的 复 杂 性 以 及 其 他 因 素 影 响 ,
一 般 生 物 大 分 子 与 离 子 交 换 剂 的 结 合 情 况 较 难 估 计 , 往 往 要 通 过 实 验 进 行 摸 索 。
离 子 交 换 剂 的 大 分 子 聚 合 物 基 质 可 以 由 多 种 材 料 制 成 。 聚 苯 乙 烯 离 子 交 换 剂 机 械 强 度
大 、 流 速 快 , 但 它 与 水 的 亲 和 力 较 小 , 具 有 较 强 的 疏 水 性 , 容 易 引 起 蛋 白 质 的 变 性 , 故 一
般 用 于 分 离 小 分 子 物 质 , 如 无 机 离 子 、 氨 基 酸 、 核 苷 酸 等 。 以 纤 维 素 、 球 状 纤 维 素 、 葡 聚
糖 、 琼 脂 糖 为 基 质 的 离 子 交 换 剂 都 与 水 有 较 强 的 亲 和 力 , 适 合 分 离 蛋 白 质 等 大 分 子 物 质 。
离 子 交 换 剂 的 种 类 很 多 , 要 取 得 较 好 的 效 果 就 必 须 选 择 合 适 的 离 子 交 换 剂 。 首 先 考 虑
离 子 交 换 剂 电 荷 基 团 的 选 择 , 这 取 决 于 被 分 离 的 物 质 在 其 稳 定 的 pH 下 所 带 的 电 荷 , 如 果 带
正 电 , 则 选 择 阳 离 子 交 换 剂 ; 如 果 带 负 电 , 则 选 择 阴 离 子 交 换 剂 。 例 如 , 待 分 离 的 蛋 白 质
等 电 点 为 4, 稳 定 的 pH 范 围 为 6—9, 由 于 这 时 蛋 白 带 负 电 , 故 应 选 择 阴 离 子 交 换 剂 进 行 分 离 。
强 酸 或 强 碱 型 离 子 交 换 剂 适 用 的 pH 范 围 广 , 常 用 于 分 离 一 些 小 分 子 物 质 或 在 极 端 pH 下 的 分
离 。 弱 酸 型 或 弱 碱 型 离 子 交 换 剂 不 易 使 蛋 白 质 失 活 , 故 一 般 分 离 蛋 白 质 等 大 分 子 物 质 常 用
弱 酸 型 或 弱 碱 型 离 子 交 换 剂 。
另 外 , 离 子 交 换 剂 颗 粒 大 小 也 会 影 响 分 离 的 效 果 。 离 子 交 换 层 析 技 的 分 辨 率 和 流 速 也
都 与 所 用 离 子 交 换 剂 的 颗 粒 大 小 有 关 。 一 般 来 说 , 颗 粒 越 小 , 分 辨 率 越 高 , 但 平 衡 离 子 的
时 间 长 , 流 速 慢 ; 颗 粒 大 则 相 反 。 所 以 , 大 颗 粒 的 离 子 交 换 剂 适 用 于 对 分 辨 率 要 求 不 高 的
大 规 模 制 备 性 分 离 , 而 小 颗 粒 的 离 子 交 换 剂 适 用 于 需 要 高 分 辨 率 的 分 析 或 分 离 。
5.7.2 离 子 交 换 层 析 操 作
(1) 离 子 交 换 剂 预 处 理 和 装 柱 离 子 交 换 纤 维 素 目 前 种 类 报 多 , 其 中 以 DEAE 一 纤 维 素 〔 二
乙 基 氨 基 纤 维 素 〕 和 CMC 纤 维 素 ( 羧 甲 基 纤 维 素 ) 最 常 用 , 它 们 在 分 离 蛋 白 质 等 生 物 大 分
子 物 质 时 具 有 十 分 明 显 的 优 越 性 。
对 于 离 子 交 换 纤 维 素 , 要 用 流 水 洗 去 少 量 碎 的 不 易 沉 淀 的 颗 粒 , 以 保 证 有 较 好 的 均 匀
度 。 溶 胀 的 交 换 剂 使 用 前 要 用 稀 酸 或 稀 碱 处 理 , 使 之 成 为 带 H + 一
或 OH 的 交 换 剂 型 。 阴 离 子 交
一
换 剂 常 用 “ 碱 一 酸 一 碱 ” 处 理 , 使 最 终 转 化 为 OH 型 或 盐 型 交 换 剂 ; 对 于 阳 离 子 交 换 剂 则 用
“ 酸 一 碱 一 酸 ” 处 理 , 使 最 终 转 化 为 H + 型 交 换 剂 。 洗 涤 好 的 纤 维 素 使 用 前 必 须 平 衡 至 所 需 的
pH 和 离 子 强 度 。 已 平 衡 的 交 换 剂 在 装 柱 前 还 要 减 压 除 气 泡 。 为 了 避 免 颗 粒 大 小 不 等 的 交 换

剂 在 自 然 沉 降 时 分 层 , 要 适 当 地 加 压 装 柱 . 同 时 使 桂 柱 压 紧 , 减 少 死 体 积 , 有 利 于 分 辨 率
的 提 高 。 柱 子 装 好 后 再 用 起 始 缓 冲 液 淋 洗 , 直 至 达 到 充 分 平 衡 方 可 使 用 。 离 子 交 换 层 析 要
根 据 分 离 的 样 品 量 选 择 合 适 的 层 析 柱 , 离 子 交 换 用 的 层 析 柱 一 般 粗 而 短 , 直 径 和 柱 长 比 一
般 为 (1:10)~(1:50) 之 间 。 层 析 柱 安 装 要 垂 直 , 装 柱 时 要 均 匀 平 整 , 不 能 有 气 泡 。
(2) 加 样 与 洗 脱 。
1 加 样 层 析 所 用 的 样 品 应 与 起 始 缓 冲 液 有 相 同 的 pH 和 离 子 强 度 , 所 选 定 的
pH 应 落 在 交 换 剂 与 被 结 合 物 有 相 反 电 荷 的 范 围 , 同 时 离 子 强 度 应 低 , 可 用 透 析 、 凝 胶 过 滤 或
稀 释 法 达 到 此 目 的 。 样 品 中 的 不 溶 物 应 在 透 析 后 或 凝 胶 过 滤 前 , 以 离 心 法 除 去 。 为 了 达 到 满
意 的 分 离 技 果 , 上 样 量 要 适 当 , 不 要 超 过 柱 的 负 荷 能 力 。 柱 的 负 荷 能 力 可 用 交 换 容 量 来 推 算 ,
通 常 上 样 量 为 交 换 剂 交 换 总 量 的 1% 一 5%。
2 洗 脱 已 结 合 样 品 的 离 子 交 换 剂 , 可 通 过 改 变 溶 液 的 pH 或 改 变 离 子 强 度 的
方 法 将 结 合 物 洗 脱 , 也 可 同 时 改 变 pH 与 离 子 强 度 。 为 了 使 复 杂 的 组 分 分 离 完 全 , 往 往 需 要 逐
步 改 变 pH 或 离 子 强 度 , 其 中 最 简 单 的 方 法 是 阶 段 洗 脱 法 , 即 分 次 将 不 同 pH 与 离 子 强 度 的 溶 液
加 入 , 使 不 同 成 分 逐 步 洗 脱 。 由 于 这 种 洗 脱 方 法 的 水 与 离 子 强 度 的 变 化 太 大 , 使 许 多 洗 脱 体
积 相 近 的 成 分 同 时 洗 脱 , 纯 度 较 差 , 不 适 宜 精 细 的 分 离 。 洗 脱 剂 应 满 足 以 下 要 求 : 洗 脱 液 体
积 应 足 够 大 , 一 般 要 几 十 倍 于 床 体 积 , 从 而 使 分 离 的 各 峰 不 至 于 太 拥 挤 ; 梯 度 的 上 限 要 足 够
高 , 使 紧 密 吸 附 的 物 质 能 被 洗 脱 下 来 ; 梯 度 不 要 上 升 太 快 , 要 恰 好 使 移 动 的 区 带 在 快 到 柱 末
端 时 达 到 解 吸 状 态 , 目 的 物 的 过 早 解 吸 , 会 引 起 区 带 扩 散 , 而 过 晚 解 吸 会 使 峰 形 过 宽 。
3 洗 脱 组 分 的 分 析 按 一 定 体 积 (5~10mL/ 管 ) 收 集 的 洗 脱 液 可 逐 管 进 行 测
定 , 得 到 层 析 图 谱 。 依 实 验 目 的 的 不 同 , 可 采 用 适 宜 的 检 测 方 法 ( 生 物 活 性 测 定 等 ) 确 定 图
谱 中 目 的 物 的 位 置 , 并 回 收 目 的 物 。
4 离 子 交 换 剂 的 再 生 与 保 存 。 离 子 交 换 剂 可 在 柱 上 再 生 。 如 离 子 交 换 纤 维 素
可 用 2molL -1 的 NaCl 淋 洗 柱 , 若 有 强 吸 附 物 则 可 用 0.1 mol·L -1 NaOH 淋 洗 柱 , 脂 溶 性 物 质 可
用 非 离 子 型 去 污 剂 洗 柱 后 再 生 , 也 可 用 乙 醇 洗 涤 , 其 顺 序 为 :0.5 mol·L -1 NaOH, 乙 醇 ,
水 ,20%NaOH。 保 存 离 子 交 换 剂 时 要 加 防 腐 剂 , 阴 离 子 交 换 剂 可 用 0.002% 氯 己 定 ( 洗 必 泰 ). 阳
离 子 交 换 剂 可 用 0.005% 乙 基 硫 柳 汞 处 理 。
5.7.3 离 子 交 换 层 析 的 应 用
离 子 交 换 层 析 技 术 已 广 泛 用 于 各 学 科 领 域 。 在 化 学 与 生 物 化 学 中 主 要 用 于 :
水 处 理 。 离 子 交 换 层 析 是 一 种 简 单 而 有 效 的 去 除 水 中 杂 质 及 各 种 离 子 的 方 法 , 聚 苯 乙
烯 树 脂 广 泛 地 应 用 于 高 纯 水 的 制 备 、 硬 水 软 化 以 及 污 水 处 理 等 方 面 , 可 以 大 量 、 快 速 地 制
备 高 纯 水 。 一 般 是 将 水 依 次 通 过 H + 型 强 阳 离 子 交 换 剂 , 去 除 各 种 阳 离 子 及 与 阳 离 了 交 换 剂
吸 附 的 杂 质 ; 再 通 过 OH - 型 强 阴 离 子 交 换 剂 , 去 除 各 种 阴 离 子 及 与 阴 离 子 交 换 剂 吸 附 的 杂 质 ,
即 可 得 到 高 纯 水 。 离 子 交 换 剂 使 用 一 段 时 间 后 可 以 通 过 再 生 处 理 重 复 使 用 。
分 离 纯 化 小 分 子 物 质 离 子 交 换 层 析 也 广 泛 地 应 用 于 无 机 离 子 、 有 机 分 子 、 核 苷 酸 、
氨 基 酸 、 抗 生 素 等 小 分 子 物 质 的 分 离 纯 化 。 例 如 , 对 氨 基 酸 的 分 析 , 使 用 强 酸 性 阳 离 子 聚
苯 乙 烯 树 脂 将 氨 基 酸 混 合 液 在 pH2—3 上 柱 。 这 时 氨 基 酸 都 结 合 在 树 脂 上 , 再 逐 步 提 高 洗 脱
液 的 离 子 强 度 和 pH, 各 种 氨 基 酸 将 以 不 同 的 速 度 被 洗 脱 下 来 , 则 以 进 行 分 离 鉴 定 。
分 离 纯 化 生 物 大 分 子 物 质 离 子 交 换 层 析 是 分 离 纯 化 蛋 白 质 等 生 物 大 分 子 的 一 种 重 要
手 段 。 由 于 生 物 样 品 中 蛋 白 质 的 复 杂 性 , 只 经 过 一 次 离 子 交 换 层 析 一 般 很 难 达 到 高 纯 度 ,
往 往 要 与 其 他 分 离 方 法 配 合 使 用 。 使 用 离 子 交 换 层 析 分 出 样 品 要 充 分 利 用 其 带 电 性 质 , 只
要 选 择 合 适 的 条 件 , 通 过 离 子 交 换 层 析 可 以 得 到 较 满 意 的 分 离 效 果 。
5.8. 结 晶 与 重 结 晶
5.8.1 结 晶
结 晶 是 根 据 混 合 物 中 各 组 分 在 一 种 溶 剂 中 的 溶 解 度 不 同 , 通 过 然 发 减 少 溶 剂 使 溶 液 浓 度

增 加 , 或 改 变 溶 液 温 度 , 使 溶 解 度 较 小 的 物 质 析 出 晶 体 而 分 离 的 方 法 。
在 化 合 物 的 制 备 中 , 经 常 要 使 用 到 蒸 发 ( 浓 缩 )、 结 晶 的 操 作 。
(1) 蒸 发 ( 浓 缩 ) 当 溶 液 很 稀 而 所 制 备 的 化 合 物 溶 解 度 又 较 大 时 , 为 了 能 从 中 析 出
该 物 质 的 晶 体 , 必 须 通 过 加 热 使 溶 液 不 断 浓 缩 , 蒸 发 到 一 定 程 度 时 冷 却 , 就 可 析 出 晶 体 。
当 物 质 的 溶 解 度 较 大 时 , 必 须 蒸 发 到 溶 液 表 面 出 现 晶 膜 时 才 停 止 。 蒸 发 是 在 蒸 发 皿 ( 只
限 于 水 溶 液 , 有 机 溶 液 必 须 用 蒸 馏 方 法 ) 中 进 行 的 , 蒸 发 皿 的 面 积 较 大 , 有 利 于 快 速 蒸
发 。 蒸 发 血 中 所 放 液 体 的 量 不 能 超 过 其 容 量 的 2/3, 可 以 随 水 分 的 蒸 发 逐 渐 添 加 待 浓 缩
的 溶 液 。 若 无 机 物 对 热 稳 定 , 可 以 用 煤 气 灯 直 接 加 热 , 否 则 必 须 用 水 浴 间 接 加 热 。
(2) 结 晶 当 溶 液 蒸 发 到 一 定 浓 度 后 冷 却 , 就 会 从 中 析 出 溶 质 的 晶 体 。 析 出 晶 体 的 颗
粒 大 小 与 结 晶 条 件 有 关 , 如 果 溶 液 的 浓 度 较 高 、 溶 质 在 水 中 的 溶 解 度 随 温 度 下 降 而 显 著 ,
冷 却 得 越 快 , 则 析 出 的 晶 体 就 越 细 小 , 否 则 就 得 到 较 大 颗 粒 的 结 晶 。 搅 拌 溶 液 和 静 置 溶
液 , 可 以 得 到 不 同 的 效 果 , 前 者 有 利 于 细 小 晶 体 的 生 成 , 后 者 有 利 于 大 晶 体 的 生 成 。 若
溶 液 容 易 发 生 过 饱 和 现 象 , 可 以 用 搅 拌 、 摩 擦 器 壁 或 投 入 几 粒 小 晶 体 ( 晶 种 ) 等 办 法 。
5.8.2 重 结 晶
如 果 第 一 次 结 晶 所 得 物 质 的 纯 度 不 符 合 要 求 , 可 进 行 重 结 晶 。 重 结 晶 是 提 纯 固 体 物 质 常
用 的 重 要 方 法 之 一 , 通 常 用 于 溶 解 度 随 温 度 显 著 变 化 的 化 合 物 , 对 于 溶 解 度 受 温 度 影 响 很 小
的 化 合 物 不 适 用 。
(1) 重 结 晶 溶 剂 的 选 择
有 待 重 结 晶 的 物 质 在 冷 溶 剂 中 应 该 微 溶 , 在 加 热 时 则 应 该 大 量 溶 解 , 而 杂 质 应 该 有 尽 可
能 大 的 溶 解 度 。 如 果 不 了 解 究 竟 该 用 何 种 溶 剂 以 及 该 用 的 溶 剂 量 , 则 首 先 应 在 试 管 中 少 量 地
进 行 预 试 验 。 溶 剂 的 选 择 一 般 按 照 “ 相 似 相 溶 ” 的 经 验 法 则 ; 溶 剂 不 应 使 溶 质 发 生 化 学 变 化 。
常 用 的 重 结 晶 溶 剂 选 择 可 参 考 下 表 。
表 3-9 常 用 的 重 结 晶 溶 剂
20
A
B
溶 剂 沸 点 ℃ 相 对 密 度 d4 与 水 的 混 溶 性 易 燃 性
水 100 1.0 0
甲 醇 65.0 0.79 ∞ 2
95% 乙 醇 78.0 0.80 ∞ 4
冰 醋 酸 117.9 1.05 ∞ 1
丙 酮 56.2 0.79 ∞ 5
乙 醚 34.5 0.71 8.0 10
石 油 醚 30-60 0.64 0 8
石 油 醚 60-90 0.72 0 8
乙 酸 乙 酯 77.1 0.90 9.0 4
苯 80.1 0.88 0 8
氯 仿 61.7 1.48 0 0
四 氯 化 碳 76.5 1.59 0 0
二 氯 甲 烷 41.0 1.30 0 0
A: 表 示 在 水 中 的 近 似 溶 解 度 (g/100mL,25℃ 时 )
B 估 计 的 相 对 易 燃 性 ( 从 0-10 级 ):
当 没 有 合 适 的 单 一 溶 剂 时 , 可 以 使 用 混 合 溶 剂 进 行 重 结 晶 。 最 佳 混 合 溶 剂 的 选 择 必 须 通
过 预 试 验 来 确 定 。 如 果 杂 质 在 一 种 溶 剂 中 只 是 微 溶 , 从 而 首 先 结 晶 析 出 , 或 者 基 本 上 不 进 入
溶 液 , 该 溶 剂 有 时 也 能 成 功 地 用 于 重 结 晶 。 但 在 这 种 情 况 下 , 一 般 要 经 过 好 几 次 重 复 结 晶 ,

才 能 得 到 足 够 纯 的 产 品 , 不 但 操 作 比 较 麻 烦 , 重 结 晶 的 损 失 也 较 大 。
(2) 重 结 晶 的 方 法
重 结 晶 时 , 先 将 试 样 尽 可 能 粉 碎 后 再 放 入 烧 瓶 中 , 然 后 , 加 入 比 预 定 数 量 略 少 的 溶 剂 ,
加 热 搅 拌 进 行 溶 解 , 如 果 溶 剂 不 够 , 可 逐 渐 少 量 补 充 。 此 时 所 用 溶 剂 的 量 必 须 足 以 将 物 质
全 部 溶 解 , 因 为 在 通 常 情 况 下 , 溶 解 度 曲 线 在 接 近 溶 剂 的 沸 点 时 迅 速 地 升 高 , 而 在 重 结 晶
中 总 应 将 溶 剂 加 热 到 沸 点 。 小 心 地 通 过 冷 凝 管 补 加 溶 剂 , 直 至 在 沸 腾 时 固 体 物 质 全 部 溶 解
为 止 。 如 果 所 用 的 溶 剂 易 于 着 火 , 则 在 操 作 过 程 中 必 须 将 附 近 的 火 焰 全 部 熄 灭 。
为 了 定 量 地 评 价 重 结 晶 操 作 , 以 及 为 了 便 于 重 复 , 固 体 和 溶 剂 都 应 予 以 称 量 。 混 合 溶
剂 时 , 最 好 将 物 质 溶 于 少 量 溶 解 度 较 高 的 溶 剂 中 , 然 后 趁 热 慢 慢 地 分 小 份 加 入 溶 解 度 较 低
的 那 种 溶 剂 , 直 到 在 它 触 及 溶 液 的 部 位 有 沉 淀 生 成 , 但 立 即 又 溶 解 为 止 。 如 果 溶 液 的 总 体
积 太 小 , 可 多 加 些 溶 解 度 大 的 溶 剂 , 然 后 重 复 上 述 操 作 。 要 避 免 使 用 过 多 的 溶 剂 。 有 时 也
可 用 相 反 的 程 序 , 将 物 质 悬 浮 于 溶 解 度 低 的 溶 剂 中 , 然 后 加 入 溶 解 度 高 的 溶 剂 直 至 溶 解 后
再 滴 入 少 许 前 一 种 溶 剂 或 加 以 冷 却 。
重 结 晶 时 , 如 待 结 晶 样 品 有 色 素 , 必 要 时 可 在 物 质 溶 解 之 后 加 入 粉 末 状 活 性 炭 脱 色 ( 用
量 约 相 当 于 粗 品 质 量 的 1/20~1/50) 或 硅 藻 土 等 使 溶 液 澄 清 。 在 加 入 脱 色 剂 之 前 应 先 将
溶 液 稍 为 冷 却 , 因 为 活 性 炭 内 含 有 大 量 空 气 , 会 使 过 热 溶 液 的 暴 沸 。 加 人 脱 色 剂 之 后 , 将
混 合 物 再 煮 沸 片 刻 后 趁 热 过 滤 。 然 后 再 加 热 滤 液 , 将 热 溶 液 静 置 , 让 其 慢 慢 冷 却 逐 步 析 出
结 晶 。 溶 液 达 到 了 过 饱 和 状 态 仍 难 以 析 出 结 晶 时 , 可 于 溶 液 中 加 入 少 量 该 物 质 的 晶 种 ,
或 用 玻 璃 棒 轻 轻 地 摩 擦 玻 壁 促 使 结 晶 析 出 。
如 果 急 剧 冷 却 饱 和 溶 液 或 者 用 玻 璃 棒 搅 动 , 结 晶 可 以 迅 速 析 出 。 但 这 样 得 到 结 晶 将 混
入 杂 质 而 使 纯 度 降 低 。 在 室 温 下 难 于 析 出 的 结 晶 , 可 将 容 器 紧 密 塞 住 , 或 放 入 冰 箱 内 长 时
间 静 置 即 可 析 出 结 晶 。 如 果 溶 剂 易 于 着 火 , 在 操 作 过 程 中 必 须 将 塞 子 塞 紧 , 否 则 冰 箱 内 长
时 间 静 置 会 充 满 溶 剂 蒸 气 , 易 引 发 爆 炸 事 故 。
析 出 的 结 晶 可 用 抽 滤 法 与 母 液 分 离 , 然 后 将 结 晶 干 燥 。
(3) 提 高 结 晶 回 收 率
无 论 结 晶 还 是 重 结 晶 , 母 液 中 均 有 未 回 收 的 物 质 , 为 了 提 高 结 晶 回 收 率 , 可 把 母 液 进
行 浓 缩 , 再 结 晶 。 对 于 溶 解 度 随 温 度 变 化 不 大 或 易 于 分 解 物 质 的 结 晶 , 浓 缩 的 方 法 为 : 在
常 温 下 制 成 饱 和 溶 液 , 过 滤 后 自 然 蒸 发 使 之 结 晶 , 也 可 以 在 低 温 下 减 压 蒸 馏 , 浓 缩 结 晶 。
(4) 低 熔 点 油 状 物 质 的 重 结 晶 有 机 化 合 物 , 特 别 是 低 熔 点 的 物 质 , 不 仅 会 形 成 过 饱 和
溶 液 , 也 极 易 形 成 过 冷 液 体 , 往 往 在 其 熔 点 以 下 以 油 状 物 的 形 态 从 其 溶 液 中 分 离 出 来 , 出 现
云 浊 或 乳 光 。 随 后 便 形 成 可 见 的 小 油 滴 。 油 状 液 通 常 是 杂 质 的 优 良 溶 剂 , 即 使 最 后 还 能 固 化 ,
也 仍 然 包 含 着 杂 质 。 为 此 , 溶 解 时 不 应 加 热 到 物 质 的 熔 点 以 上 ( 至 少 应 比 熔 点 低 10℃), 并
应 配 制 成 更 稀 的 溶 液 , 这 样 的 溶 液 就 必 须 冷 至 更 低 的 温 度 才 成 为 过 饱 和 液 。 产 物 因 过 饱 和 而
析 出 的 温 度 越 低 , 它 成 为 晶 体 的 可 能 性 也 就 越 大 。 要 使 低 熔 点 的 有 机 化 合 物 成 为 晶 体 析 出 ,
可 加 入 晶 体 、 激 烈 搅 拌 或 摩 擦 器 壁 。
如 果 油 状 物 已 析 出 , 可 将 该 油 状 物 冷 冻 固 化 后 重 新 结 晶 , 或 加 入 少 量 适 当 的 溶 剂 猛 烈 研
磨 分 出 沉 降 的 油 , 再 冷 冻 固 化 加 入 新 鲜 的 溶 剂 ( 或 另 一 种 溶 剂 ) 重 复 研 磨 , 直 到 获 得 固 体 为
止 。
容 易 形 成 油 状 物 的 低 熔 点 物 质 在 非 极 性 溶 剂 中 常 有 很 高 的 溶 解 度 , 因 此 重 结 晶 时 要 严 格
控 制 非 极 性 溶 剂 的 溶 剂 量 。 对 低 熔 点 油 状 物 质 的 重 结 晶 , 应 优 先 选 择 混 合 溶 剂 。
5.9. 升 华
升 华 是 纯 化 固 体 有 机 化 合 物 的 一 个 方 法 , 它 所 需 的 温 度 一 般 较 蒸 馏 时 低 , 但 是 只 有 在 其
熔 点 温 度 以 下 具 有 相 当 高 ( 高 于 2.67kPa) 蒸 气 压 的 固 态 物 质 , 才 可 用 升 华 来 提 纯 。 利 用 升
华 可 除 去 不 挥 发 性 杂 质 , 或 分 离 不 同 挥 发 度 的 固 体 混 合 物 。 升 华 常 可 得 到 较 高 纯 度 的 产 物 ,

但 操 作 时 间 长 , 损 失 也 较 大 , 在 实 验 室 里 只 用 于 较 少 量 (1-2g) 物 质 的 纯 化 。
1) 基 本 原 理
严 格 地 说 来 , 升 华 是 指 物 质 自 固 态 不 经 过 液 态 直 接 转 变 成 蒸 气 的 现 象 。 然 而
对 有 机 化 合 物 的 提 纯 来 说 , 重 要 的 却 是 使 物 质 蒸 气 不 经 过 液 态 而 直 接 转 变 成 固
态 , 因 为 这 样 可 以 得 到 高 纯 度 的 物 质 。 因 此 , 在 有 机 合 成 实 验 操 作 中 , 不 管 物 质
蒸 气 是 由 固 态 直 接 气 化 , 还 是 由 液 态 蒸 发 而 产 生 的 , 只 要 是 物 质 从 蒸 气 不 经 过 液
态 而 直 接 转 变 成 固 态 的 过 程 也 都 称 之 为 升 华 。 一 般 说 来 , 对 称 性 较 高 的 固 态 物 质 ,
具 有 较 高 的 熔 点 , 且 在 熔 点 温 度 以 下 具 有 较 高 的 蒸 气 压 , 易 于 用 升 华 来 提 纯 。
为 了 了 解 和 控 制 升 华 的 条 件 , 就 必 须 研 究 固 、 液 、 气 三 相 平 衡 ( 图 3-75)。 图 中 ST 表
示 固 相 与 气 相 平 衡 时 的 蒸 气 压 曲 线 ,TW 是 液 相 与 气 相 平 衡 时 液 体 的 蒸 气 压 曲 线 , 两 曲 线 在 T
处 相 交 , 此 点 即 为 三 相 点 。 在 此 点 , 固 、 液 、 气 三 相 可 同 时 并 存 ,TV 曲 线 表 示 固 、 液 两 相
平 衡 时 的 温 度 和 压 力 。 这 一 曲 线 和 其 它 两 曲 线 在 T 处 相 交 。
图 3-75 物 质 三 相 平 衡 图
一 个 物 质 的 正 常 熔 点 是 固 、 液 两 相 在 大 气 压 下 平 衡 时 的 温 度 。 在 三 相 交 点 时 的 压 力 是 固 、
液 、 气 三 相 的 平 衡 蒸 气 压 , 所 以 三 相 点 时 的 温 度 和 正 常 的 熔 点 有 些 差 别 。 然 而 , 这 种 差 别 非
常 小 , 通 常 只 有 千 分 之 一 度 。 因 此 在 一 定 压 力 范 围 内 ,TV 曲 线 偏 离 垂 直 方 向 很 小 。
在 三 相 点 以 下 , 物 质 只 有 固 气 两 相 。 若 降 低 温 度 , 蒸 气 就 不 经 过 液 态 而 直 接 变 成 固 态 ;
若 升 高 温 度 , 固 态 也 不 经 过 液 态 而 直 接 变 成 蒸 气 。 因 此 一 般 的 升 华 操 作 皆 应 在 三 相 点 温 度 以
下 进 行 。 若 物 质 在 三 相 点 温 度 以 下 的 蒸 气 压 很 高 , 因 而 气 化 速 率 很 大 , 就 可 以 容 易 地 从 固 态
直 接 变 为 蒸 气 , 且 此 物 质 蒸 气 压 随 温 度 降 低 而 下 降 非 常 显 著 , 稍 降 低 温 度 即 能 由 蒸 气 直 接 转
变 成 固 态 , 则 此 物 质 可 以 容 易 地 在 常 压 下 用 升 华 方 法 来 提 纯 。 例 如 六 氯 乙 烷 ( 三 相 点 温 度 为
186℃, 压 力 104kPa) 在 185℃ 时 蒸 气 压 已 达 100kPa, 因 而 在 低 于 186℃ 时 就 可 完 全 由 固 相
直 接 挥 发 成 蒸 气 , 中 间 不 经 过 液 态 阶 段 。 樟 脑 ( 三 相 点 温 度 179℃, 压 力 49.3kPa) 在 160
℃ 时 蒸 气 压 为 29.1kPa, 即 未 达 熔 点 前 , 已 有 相 当 高 的 蒸 气 压 , 只 要 缓 缓 加 热 , 使 温 度 维 持
在 179℃ 以 下 , 它 就 可 不 经 熔 化 而 直 接 蒸 发 , 蒸 气 遇 到 冷 的 表 面 就 凝 结 成 为 固 体 , 这 样 蒸 气
压 可 始 终 维 持 在 49.3kPa, 直 至 挥 发 完 毕 。
有 些 物 质 在 三 相 点 时 的 平 衡 蒸 气 压 比 较 低 ( 为 了 方 便 , 可 以 认 为 三 相 点 时 的 温 度 及 平 衡
蒸 气 压 与 熔 点 的 温 度 及 蒸 气 压 相 差 不 多 ), 例 如 苯 甲 酸 熔 点 122℃, 蒸 气 压 为 0.8kPa; 萘 熔
点 30℃, 蒸 气 压 为 0.93kPa。 这 时 如 果 也 用 上 述 升 华 樟 脑 的 办 法 , 就 不 能 得 到 满 意 产 率 的 升
华 产 物 。 例 如 萘 加 热 到 80℃ 时 要 熔 化 , 其 相 应 的 蒸 气 压 很 低 , 当 蒸 气 压 达 到 100kPa 时 (218
℃) 开 始 沸 腾 。 若 要 使 大 量 萘 全 部 转 变 成 为 气 态 , 就 必 须 保 持 它 在 218℃ 左 右 , 但 这 时 萘 的
蒸 气 冷 却 后 要 转 变 为 液 态 , 萘 的 蒸 气 压 很 低 ( 萘 的 分 压 : 空 气 分 压 =7:753), 因 此 升 华 的 收
率 很 低 。 为 了 提 高 升 华 的 收 率 , 对 于 萘 及 其 它 类 似 情 况 的 化 合 物 , 除 可 在 减 压 下 进 行 升 华 外 ,

也 可 以 采 用 一 个 简 单 有 效 的 方 法 , 将 化 合 物 加 热 至 熔 点 以 上 , 使 具 有 较 高 的 蒸 气 压 , 同 时 通
入 空 气 或 惰 性 气 体 带 出 蒸 气 , 促 使 蒸 发 速 度 增 快 , 并 可 降 低 被 纯 化 物 质 的 分 压 , 使 蒸 气 不 经
过 液 化 阶 段 而 直 接 凝 成 为 固 体 。
2) 实 验 操 作
(1) 常 压 升 华
最 简 单 的 常 压 升 华 装 置 如 图 3-76(1) 所 示 。 在 蒸 发 皿 中 放 置 粗 产 物 , 上 面 覆 盖 一 张 刺
有 许 多 小 孔 的 滤 纸 ( 最 好 在 蒸 发 皿 的 边 缘 上 先 放 置 大 小 合 适 的 用 石 棉 纸 做 成 的 窄 圈 , 用 以 支
持 此 滤 纸 )。 然 后 将 大 小 合 适 的 玻 璃 漏 斗 倒 盖 在 上 面 , 漏 斗 的 颈 部 塞 有 玻 璃 毛 或 脱 脂 棉 花 团 ,
以 减 少 蒸 气 逃 逸 。 在 石 棉 网 上 渐 渐 加 热 蒸 发 皿 ( 最 好 能 用 砂 浴 或 其 它 热 浴 ), 小 心 调 节 火 焰 ,
控 制 浴 温 低 于 为 升 华 物 质 的 熔 点 , 使 其 慢 慢 升 华 。 蒸 气 通 过 滤 纸 小 孔 上 升 , 冷 却 后 凝 结 在 滤
纸 上 或 漏 斗 壁 上 。 必 要 时 外 壁 可 用 湿 布 冷 却 。
在 空 气 或 惰 性 气 体 流 中 进 行 升 华 的 装 置 见 图 3-76(2), 在 锥 形 瓶 上 配 有 二 孔 塞 , 一 孔
插 入 玻 管 以 导 入 空 气 或 惰 性 气 体 ; 另 一 孔 插 入 接 液 管 , 接 液 管 的 另 一 端 伸 入 圆 底 烧 瓶 中 , 烧
瓶 口 塞 一 些 棉 花 或 玻 璃 毛 。 当 物 质 开 始 升 华 时 , 通 入 空 气 或 惰 性 气 体 , 带 出 的 升 华 物 质 , 遇
到 冷 水 冷 却 的 烧 瓶 壁 就 凝 结 在 壁 上 。
(1) (2) (3)
图 3-76 几 种 升 华 装 置
(2) 减 压 升 华
减 压 升 华 装 置 如 图 3-76(3) 所 示 , 将 固 体 物 质 放 在 吸 滤 管 中 , 然 后 将 装 有 “ 冷 凝 指 ”
的 橡 皮 塞 紧 密 塞 住 管 口 , 利 用 水 泵 减 压 , 接 通 冷 凝 水 流 , 将 吸 管 浸 在 水 浴 或 油 浴 中 加 热 , 使
之 升 华 。
第 六 节 滴 定 分 析 技 术
滴 定 分 析 法 又 叫 容 量 分 析 法 。 这 种 方 法 是 将 一 种 已 知 准 确 浓 度 的 试 剂 溶 液 ( 标 准 溶
液 ), 滴 加 到 被 测 物 质 的 溶 液 中 , 直 到 所 加 的 试 剂 与 被 测 物 质 按 化 学 计 量 定 量 反 应 为 止 ,
然 后 根 据 试 剂 溶 液 的 浓 度 和 用 量 , 计 算 被 测 物 质 的 含 量 。
这 种 已 知 准 确 浓 度 的 试 剂 溶 液 叫 做 “ 滴 定 剂 ”。 将 滴 定 剂 从 滴 定 管 加 到 被 测 物 质 溶 液 中
的 过 程 叫 “ 滴 定 ’。 当 加 入 的 标 准 溶 液 与 被 测 物 质 定 量 反 应 完 全 时 , 反 应 到 达 了 “ 化 学 计 量
点 ”。“ 化 学 计 量 点 ” 一 般 依 据 指 示 剂 的 变 色 来 确 定 。 在 滴 定 过 程 中 , 指 示 剂 正 好 发 生 颜 色 变
化 的 转 变 点 叫 做 “ 滴 定 终 点 ”。 滴 定 终 点 与 化 学 计 量 点 不 一 定 恰 好 符 合 , 由 此 而 造 成 的 分 析
误 差 叫 做 “ 终 点 误 差 ”。
滴 定 分 析 通 常 用 于 测 定 常 量 组 分 , 即 被 测 组 分 的 含 量 一 般 在 1% 以 上 。 有 时 也 可 以 测 定

微 量 组 分 。 滴 定 分 析 法 比 较 准 确 , 在 一 般 情 况 下 , 测 定 的 相 对 误 差 为 0.2% 左 右 。
滴 定 分 析 简 便 , 快 速 。 可 用 于 测 定 很 多 元 素 , 且 有 足 够 的 准 确 度 。 因 此 , 它 在 生 产 实 践
和 科 学 实 验 中 具 有 很 大 的 实 用 价 值 。
根 据 反 应 的 不 同 , 滴 定 分 析 法 又 可 以 分 为 酸 碱 滴 定 法 、 配 位 滴 定 法 、 氧 化 还 原 滴 定 法 和
沉 淀 滴 定 法 等 。 这 几 种 方 法 各 有 其 优 点 和 局 限 性 。 同 一 物 质 可 以 用 几 种 不 同 的 方 法 进 行 测 定 。
因 此 , 在 确 定 分 析 方 法 时 , 应 根 据 “ 多 快 好 省 ” 的 原 则 , 考 虑 到 被 测 物 质 的 性 质 、 含 量 、 试
样 的 组 成 和 对 分 析 结 果 准 确 度 的 要 求 等 , 选 用 适 当 的 方 法 。
适 合 滴 定 分 析 法 的 化 学 反 应 , 应 该 具 备 以 下 几 个 条 件 :1 反 应 必 须 定 量 地 完 成 。 即 反
应 按 一 定 的 反 应 方 程 式 进 行 , 没 有 副 反 应 , 而 且 进 行 完 全 ( 通 常 要 求 达 到 99.9% 左 右 );2
反 应 能 迅 速 地 完 成 ;3 有 比 较 准 确 的 方 法 确 定 反 应 的 化 学 计 量 点 。
6.1 容 量 瓶 、 移 液 管
在 滴 定 分 析 中 , 常 需 要 已 知 精 确 浓 度 的 溶 液 ( 标 准 溶 液 ), 配 制 标 准 溶 液 时 , 容 量 瓶 是
常 用 的 仪 器 , 其 使 用 方 法 参 见 《 四 试 剂 的 取 用 与 处 理 ·4 溶 液 的 配 制 》 一 节 ; 移 液 管 用 来
移 取 精 确 体 积 的 溶 液 , 其 使 用 方 法 参 见 《 四 试 剂 的 取 用 与 处 理 ·2 液 体 试 剂 的 取 用 》 一 节 。
6.2 滴 定 管
滴 定 管 是 可 放 出 不 固 定 量 液 体 的 量 出 式 玻 璃 量 器 , 主 要 用 于 滴 定 分 析
中 对 滴 定 剂 体 积 的 测 量 。 它 的 管 身 是 用 细 长 而 且 内 径 均 匀 的 玻 璃 管 制 成 ,
上 面 刻 有 均 匀 的 分 度 线 。 目 前 , 多 数 具 塞 滴 定 管 都 是 非 标 准 活 塞 , 即 活 塞
不 可 互 换 , 一 旦 活 塞 被 打 碎 , 则 整 支 滴 定 管 就 报 废 了 。
滴 定 管 分 为 酸 式 滴 定 管 和 碱 式 滴 定 管 两 种 。 常 量 分 析 的 滴 定 管 容 积 有
25mL 和 50 mL, 最 小 刻 度 为 0.1mL, 读 数 可 估 计 到 0.01mL。 另 外 , 还 有 容
积 为 10mL、5 mL、2mL、1 mL 的 半 微 量 或 微 量 滴 定 管 。
(1) 酸 式 滴 定 管
酸 式 滴 定 管 下 端 有 玻 璃 活 塞 开 关 , 其 外 形 如 图 3-77(a) 所 示 , 用 来
装 酸 性 溶 液 和 氧 化 性 溶 液 , 不 宜 盛 碱 性 溶 液 , 因 为 碱 性 溶 液 能 腐 蚀 玻 璃 ,
使 活 塞 难 于 转 动 。
使 用 前 的 准 备 工 作 : 酸 式 滴 定 管 使 用 前 应 检 查 活 塞 转 动 是 否 灵 活 , 然
后 检 查 是 否 漏 水 。 试 漏 的 方 法 是 先 将 活 塞 关 闭 , 在 滴 定 管 内 充 满 水 , 将 滴 (a)(a) (b)
定 管 夹 在 滴 定 管 夹 上 , 放 置 2min, 观 察 管 口 及 活 塞 两 端 是 否 有 水 渗 出 ; 图 3-79 图 3-77 滴 定 管
将 活 塞 转 动 180°, 再 放 置 2min, 看 是 否 有 水 渗 出 。 若 前 后 两 次 均 无 水 渗
出 , 活 塞 转 动 也 灵 活 , 即 可 使 用 , 否 则 应 将 活 塞 取 出 , 重 新 涂 凡 土 林 后 再
使 用 。
图 3-78 活 塞 涂 凡 士 林
图 3-79 插 入 活 塞
涂 凡 士 林 的 方 法 是 将 活 塞 取 出 , 用 滤 纸 将 活 塞 及 活 塞 槽 内 的 水 擦 干 净 。 用 手 指 蘸 少 许 凡
士 林 在 活 塞 的 两 头 ( 图 3-78), 涂 上 薄 薄 一 层 , 在 离 活 塞 孔 的 两 旁 少 涂 一 些 , 以 免 凡 士 林 堵
住 活 塞 孔 ; 或 者 分 别 在 活 塞 粗 的 一 端 和 塞 槽 细 的 一 端 内 壁 涂 一 薄 层 凡 土 林 , 将 活 塞 直 插 入 活

塞 槽 中 ( 图 3-79), 按 紧 , 并 向 同 一 方 向 转 动 活 塞 , 直 至 活 塞 中 油 膜 均 匀 透 明 。 如 发 现 转 动
不 灵 活 或 活 塞 上 出 现 纹 路 , 表 示 凡 士 林 涂 得 不 够 ; 若 有 凡 士 林 从 活 塞 缝 内 挤 出 , 或 活 塞 孔 被
堵 , 表 示 凡 士 林 涂 得 太 多 。 遇 到 这 些 情 况 , 都 必 须 把 塞 槽 和 活 塞 擦 干 净 后 , 重 新 涂 凡 土 林 。
涂 好 凡 士 林 后 , 用 橡 皮 圈 将 活 塞 缠 好 , 以 防 活 塞 脱 落 打 碎 。
最 后 是 洗 涤 滴 定 管 , 灌 满 铬 酸 洗 液 夹 在 滴 定 台 上 , 几 分 钟 以 后 将 洗 液 倒 回 原 瓶 , 先 用 自
来 水 将 洗 液 涮 掉 , 再 用 蒸 馏 水 洗 三 次 , 洗 净 的 滴 定 管 倒 夹 在 滴 定 管 夹 上 备 用 。
(2) 碱 式 滴 定 管
碱 式 滴 定 管 的 下 端 连 接 一 橡 皮 管 , 管 内 有 玻 璃 珠 以 控 制 溶 液 的 流 出 , 橡 皮 管 下 端 再 连 一
尖 嘴 玻 璃 管 , 如 图 3-77(b) 所 示 , 它 可 以 盛 碱 性 溶 液 。 凡 是 能 与 橡 皮 管 起 反 应 的 氧 化 性 溶
液 , 如 KMnO4、I2、AgNO3 等 , 不 能 装 在 碱 式 滴 定 管 中 。
使 用 前 的 准 备 工 作 : 首 先 应 选 择 大 小 合 适 的 玻 璃 珠 和 乳 胶 管 并 检 查 滴 定 管 是 否 漏 水 , 液
滴 是 否 能 够 灵 活 控 制 。 如 果 乳 胶 管 已 经 老 化 , 应 更 换 新 的 , 但 不 可 将 玻 璃 珠 和 尖 嘴 管 丢 弃 。
然 后 进 行 洗 涤 , 将 玻 璃 珠 向 上 推 至 与 管 身 下 端 相 触 ( 以 阻 止 洗 液 与 乳 胶 管 接 触 ), 然 后 加 满 铬
酸 洗 液 浸 泡 几 分 钟 , 将 洗 液 倒 回 原 瓶 , 再 依 次 用 自 来 水 和 蒸 馏 水 洗 净 , 倒 夹 在 滴 定 台 上 备 用 。
(3) 操 作 溶 液 ( 即 标 准 溶 液 或 待 标 定 溶 液 , 亦 称 滴 定 剂 ) 的 装 入
为 了 避 免 装 入 后 的 操 作 溶 液 被 稀 释 , 应 用 此 种 溶 液 5~10mL 荡 洗 滴 定 管 2~3 次 。 操 作 时 ,
两 手 平 端 滴 定 管 , 慢 慢 转 动 , 使 操 作 溶 液 流 遍 全 管 , 并 使 溶 液 从 滴 定 管 下 端 流 净 , 以 除 去 管
内 残 留 水 份 。 在 装 入 操 作 溶 液 时 , 应 直 接 倒 入 , 不 得 借 用 任 何 别 的 器 皿 ( 如 漏 斗 、 烧 杯 、 滴
管 等 ) 以 免 操 作 溶 液 浓 度 改 变 或 造 成 污 染 。 装 好 操 作 溶 液 后 , 注 意 检 查 滴 定 管 尖 嘴 内 有 无 气
泡 , 否 则 在 滴 定 过 程 中 , 气 泡 将 逸 出 , 影 响 溶 液 体 积 的 准 确 测 量 。 对 于 酸 式 滴 定 管 可 迅 速 转
动 活 塞 , 使 溶 液 很 快 冲 出 , 将 气 泡 带 走 ; 对 于 碱 式 滴 定 管 ; 可 把 橡 皮 管 向 上 弯 曲 , 挤 动 玻 璃
珠 , 使 溶 液 从 尖 嘴 处 喷 出 , 即 可 排 除 气 泡 ( 图 3-80)。 排 除 气 泡 后 , 装 入 操 作 溶 液 , 使 之 在
“0” 刻 度 以 上 , 再 调 节 液 面 在 0.00mL 刻 度 处 , 备 用 。 如 液 面 不 在 0.00mL 处 , 则 应 记 下 初
读 数 。
图 3-80 排 除 气 泡
图 3-81 无 色 及 浅 色 溶 液 的 读 数
(4) 滴 定 管 的 读 数
由 于 滴 定 管 读 数 不 准 确 而 引 起 的 误 差 , 常 常 是 滴 定 分 析 误 差 的 主 要 来 源 之 一 , 因 此 在 滴
定 前 应 进 行 读 数 练 习 。
滴 定 管 应 垂 直 地 夹 在 滴 定 管 架 上 , 由 于 表 面 张 力 的 作 用 , 滴 定 管 内 的 液 面 呈 弯 月 形 。 无
色 溶 液 的 弯 月 面 比 较 清 晰 , 而 有 色 溶 掖 的 弯 月 面 清 晰 度 较 差 。 因 此 , 两 种 情 况 的 读 数 方 法 稍
有 不 同 , 为 了 正 确 读 数 , 应 遵 守 下 列 原 则 :
a 注 入 溶 液 或 放 出 溶 液 后 , 需 等 1—2min, 使 附 着 在 内 壁 上 的 溶 液 流 下 来 以 后 才 能 读
数 。
b 对 于 无 色 及 浅 色 溶 液 读 数 时 , 读 取 与 弯 月 面 相 切 的 刻 度 ( 图 3-81)。 对 于 有 色 溶 液 ,
如 KMnO4、I2 溶 液 等 , 读 取 视 线 与 液 面 两 侧 的 最 高 点 呈 水 平 处 的 刻 度 ( 图 3-82)。

图 3-82 深 色 溶 液 的 读 数 图 3-83“ 蓝 带 ” 滴 定 管 的 读 数 图 3-84 衬 读 数 卡
c 使 用 “ 蓝 带 ” 滴 定 管 时 , 溶 液 体 积 的 读 数 与 上 述 方 法 不 同 。 在 这 种 滴 定 管 中 , 液 面
呈 现 三 角 交 叉 点 , 读 取 交 叉 点 与 刻 度 相 交 之 点 的 读 数 ( 图 3-83)。
d 每 次 平 行 滴 定 前 都 应 将 液 面 调 节 在 刻 度 0.00mL 或 接 近 “0” 稍 下 的 位 置 , 这 样 可 固
定 在 某 一 段 体 积 范 围 内 滴 定 , 以 减 少 体 积 误 差 。
e 读 数 必 须 读 到 小 数 点 后 第 二 位 , 即 准 确 到 0.0lmL。
f 为 了 读 数 准 确 , 可 采 用 读 数 卡 , 这 种 方 法 有 助 于 初 学 者 练 习 读 数 。 读 数 卡 可 用 黑 纸
或 涂 有 墨 的 长 方 形 ( 约 3×1.5 cm 2 ) 的 白 纸 制 成 。 读 数 时 , 将 读 数 卡 放 在 滴 定 管 背 后 , 使 黑
色 部 分 在 弯 月 面 下 的 lmm 处 , 此 时 即 可 看 到 弯 月 面 的 反 射 层 呈 为 黑 色 , 然 后 读 与 此 黑 色 弯 月
面 相 切 的 刻 度 ( 图 3-84)。
6.3 滴 定 操 作
滴 定 最 好 在 锥 形 瓶 中 进 行 , 必 要 时 也 可 以 在 烧 杯 中 进 行 。 滴 定 的 操 作 如 图 3-85 所 示 。
用 左 手 控 制 滴 定 管 的 活 塞 , 大 拇 指 在 前 , 食 指 和 中 指 在 后 , 手 指 略 微 弯 曲 , 轻 轻 向 内 扣 住 活
塞 , 转 动 活 塞 时 , 要 注 意 勿 使 手 心 顶 着 活 塞 , 以 防 活 塞 被 顶 出 , 造 成 漏 水 。 右 手 握 持 锥 形 瓶 ,
边 滴 边 摇 动 , 使 瓶 内 溶 液 混 合 均 匀 , 反 应 及 时 进 行 完 全 。 摇 动 时 应 作 同 一 方 向 的 圆 周 运 动 。
刚 开 始 滴 定 , 溶 液 滴 出 的 速 度 可 以 稍 快 些 , 但 也 不 能 使 溶 液 成 流 水 状 放 出 。 临 近 终 点 时 , 滴
定 速 度 要 减 慢 , 应 一 滴 或 半 滴 地 加 入 , 滴 一 滴 , 摇 几 下 , 并 以 洗 瓶 吹 入 少 量 蒸 馏 水 洗 锥 形 瓶
内 壁 , 使 附 着 的 溶 液 全 部 流 下 。 然 后 , 再 半 滴 、 半 滴 地 加 入 , 直 到 滴 定 至 准 确 到 达 终 点 为 止 。
半 滴 的 滴 法 是 : 将 滴 定 管 活 塞 稍 稍 转 动 , 使 有 半 滴 溶 液 悬 于 管 口 , 将 锥 形 瓶 内 壁 与 管 口 相 接
触 , 使 液 滴 流 出 , 并 以 蒸 馏 水 冲 下 。
使 用 碱 式 滴 定 管 时 , 左 手 母 指 在 前 , 食 指 在 后 , 捏 住 橡 皮 管 中 的 玻 璃 珠 所 在 部 位 稍 上 处 ,
捏 挤 橡 皮 管 [ 图 3-86(a)], 使 橡 皮 和 玻 璃 珠 之 间 形 成 一 条 缝 隙 [ 图 3-86(b)], 溶 液 即 可
流 出 。 但 注 意 不 能 捏 玻 璃 珠 下 方 的 橡 皮 管 , 否 则 空 气 进 入 形 成 气 泡 。

图 3-85 酸 式 滴 定 管 的 操 作
(a)
(b)
图 3-86 碱 式 滴 定 管 的 操 作
第 七 节 重 量 分 析 技 术
7.1. 基 本 原 理
重 量 分 析 法 是 将 被 测 组 分 从 试 样 中 分 离 出 来 , 并 转 化 为 固 定 组 成 的 化 合 物 或 单 质 , 然
后 用 称 量 的 方 法 测 出 被 测 组 分 含 量 的 分 折 方 法 。 重 量 分 析 法 的 优 点 是 准 确 度 高 , 因 为 在 测 定
中 通 过 称 量 直 接 计 算 物 质 含 量 , 不 需 基 准 物 。 重 量 分 析 法 的 缺 点 是 操 作 烦 琐 、 费 时 , 不 适 合
低 含 量 测 定 。
根 据 分 离 方 法 不 同 , 重 量 分 析 法 有 多 种 类 型 , 通 常 较 多 以 沉 淀 反 应 为 基 础 , 即 沉 淀 重 量
法 。 在 沉 淀 重 量 法 中 选 择 合 理 的 沉 淀 条 件 是 至 关 重 要 的 , 其 中 主 要 因 素 是 沉 淀 的 结 构 , 它 直
接 影 响 沉 淀 的 溶 解 度 、 晶 形 。 外 部 影 响 因 素 是 进 行 沉 淀 的 条 件 及 方 法 。
1). 对 沉 淀 的 要 求
(1) 沉 淀 溶 解 度 小 , 沉 淀 完 全 ;
(2) 沉 淀 应 纯 净 , 夹 带 杂 质 少 ;
(3) 沉 淀 要 易 于 分 离 、 过 滤 和 洗 涤 ;
(4) 沉 淀 组 成 一 定 , 称 量 式 符 合 分 子 式 ;
(5) 沉 淀 的 摩 尔 质 量 大 , 以 减 少 称 量 误 差 。
2). 影 响 沉 淀 完 全 的 因 素
沉 淀 完 全 程 度 主 要 取 决 于 沉 淀 的 溶 解 度 , 影 响 沉 淀 溶 解 度 的 因 素 除 了 物 质 本 性 及 温 度
外 , 还 有 同 离 子 效 应 、 盐 效 应 、 酸 效 应 、 配 位 效 应 等 。
(1) 同 离 子 效 应 同 离 子 效 应 是 由 于 在 沉 淀 时 加 入 与 沉 淀 有 相 同 离 子 的 电 解 质 后 , 使
沉 淀 溶 解 度 降 低 的 现 象 。
例 如 在 用 重 量 分 析 法 测 定 BaCl2 中 的 钡 含 量 时 , 必 须 加 入 过 量 的 沉 淀 剂 , 才 能 使 沉 淀 完
全 , 否 则 溶 解 损 失 量 太 大 , 不 符 合 分 析 测 定 要 求 。 例 如 , 当 在 Ba 2+ 溶 液 中 加 入 正 好 符 合 化 学
2-
计 量 关 系 的 SO4 离 子 时 , 若 洗 涤 液 和 溶 液 总 体 积 为 200mL, 由 于 BaSO4 在 室 温 下 的 溶 解 度 为
1.05×10 -5 mol·L -1 , 则 由 溶 解 而 损 失 的 BaSO4 量 为 1.05×10 -5 ×200 × 233=0.5 mg, 则 大
2-
于 分 析 天 平 称 量 误 差 0.2mg, 若 加 入 过 量 沉 淀 剂 时 , 同 样 在 200mL 总 体 积 中 , 如 SO4 离 子 浓
度 达 到 0.1 mol·L -1 ,BaSO4 溶 解 损 失 为 1.05×10 -9 ×200×233 =0.00005mg, 远 远 小 于 0.1mg,
说 明 过 量 沉 淀 剂 的 加 人 , 由 于 同 离 子 效 应 使 沉 淀 溶 解 度 减 小 , 沉 淀 更 趋 完 全 。 但 沉 淀 剂 的 过
量 必 须 适 当 , 一 般 过 量 50%~100% 之 间 , 对 用 BaCl2 沉 淀 SO4
2-
离 子 的 试 验 中 , 沉 淀 剂 BaCl2
过 量 应 控 制 在 20%-30%, 过 多 时 会 因 为 BaCl2 夹 在 BaSO4 中 , 高 温 下 不 易 挥 发 除 去 , 从 而

引 起 沉 淀 质 量 的 增 加 。
(2) 盐 效 应 盐 效 应 是 在 难 溶 电 解 质 的 饱 和 溶 液 中 , 加 入 易 溶 强 电 解 质 时 , 使 难 溶 电
解 质 的 溶 解 度 增 大 的 现 象 。
盐 效 应 的 产 生 是 由 于 在 难 溶 电 解 质 中 加 入 强 电 解 质 后 , 溶 液 中 的 离 于 强 度 增 加 , 离 子 活
度 系 数 相 应 减 小 , 使 原 来 饱 和 的 难 溶 盐 变 为 不 饱 和 , 会 使 溶 解 度 增 加 。
(3) 酸 效 应 酸 效 应 是 指 溶 液 的 酸 度 对 沉 淀 溶 解 度 影 响 , 对 弱 酸 盐 的 沉 淀 , 酸 效 应 影
响 大 , 但 对 强 酸 盐 , 酸 效 应 影 响 较 小 。 例 如 CaC2O4 沉 淀 在 溶 液 中 存 在 下 列 平 衡 :
CaC2O4 ⎯ Ca 2+
2-
+ C2O4
-
当 溶 液 的 酸 度 增 大 时 , 由 于 弱 电 解 质 HC2O4 、H2C2O4 的 生 成 , 促 使 上 述 平 衡 向 右 移 动 , 使
CaC2O4 沉 淀 的 溶 解 度 增 加 。 因 此 , 对 弱 酸 盐 的 沉 淀 , 应 在 适 当 低 的 酸 度 下 进 行 。
(4) 配 位 效 应 在 沉 淀 平 衡 中 , 形 成 配 合 物 促 使 沉 淀 溶 解 的 现 象 称 为 配 位 效 应 。
例 : 在 AgCl 沉 淀 中 加 入 氨 水 , 由 于 形 成 [Ag(NH3)] + , 促 使 AgCl 溶 解 。 当 在 AgCl 沉 淀 中
加 入 NaCl 时 , 则 反 应 中 同 时 存 在 同 离 子 效 应 与 配 位 效 应 , 这 样 ,NaCl 既 作 为 沉 淀 剂 , 又 为
配 位 剂 。 沉 淀 时 加 入 量 一 定 要 适 量 , 才 能 达 到 最 小 溶 解 损 失 , 使 沉 淀 完 全 。
3). 影 响 沉 淀 溶 解 度 的 其 他 因 素
(1) 温 度 由 于 大 多 数 溶 解 过 程 吸 热 , 温 度 升 高 沉 淀 溶 解 度 上 升 。
(2) 溶 剂 一 般 无 机 盐 沉 淀 是 离 子 型 晶 体 , 因 此 , 在 有 机 溶 剂 中 溶 解 度 比
在 水 中 小 。 例 :PbSO4 在 水 中 溶 解 度 为 4.5mg/100mL, 同 样 条 件 下 在 30% 乙 醇 — 水 溶 液 中 ,
溶 解 度 为 0.23mg/100mL, 相 差 近 20 倍 。
(3) 颗 粒 相 同 量 的 沉 淀 . 若 沉 淀 颗 粒 小 则 比 表 面 积 大 , 在 同 样 条 件 下 溶
解 度 大 。
(4) 结 构 晶 体 结 构 不 同 , 溶 解 度 亦 不 同 , 在 常 温 下 产 生 的 CoS 为 α 型 ,
s = 6.32×10 -12 mol·L -1 , 放 置 后 CoS 转 为 β 型 ,s = 4.47×10 -13 mol·L -1 。
4). 影 响 沉 淀 纯 净 的 因 素
(1) 共 沉 淀 在 进 行 沉 淀 时 , 把 溶 液 中 少 许 原 不 该 沉 淀 的 离 子 共 同 沉 淀 下 来 的 现 象 。 产
生 的 原 因 有 以 下 几 方 面 。
A 表 面 吸 附 在 沉 淀 的 晶 格 中 , 构 晶 离 子 按 照 同 电 荷 相 互 排 斥 、 异 电 荷 相 互 吸 引 的 原 则
进 行 排 列 . 例 如 BaSO4 构 晶 离 子 , 构 成 晶 格 示 意 图 如 下 :
BaSO4 构 晶 离 子 在 晶 体 内 部 , 均 处 于 静 电 平 衡 状 态 , 但 在 晶 体 表 面 的 Ba 2+ 2-
与 SO4 都 处 于
电 荷 不 平 衡 状 态 。 由 于 静 电 力 作 用 , 会 吸 附 溶 液 中 带 相 反 电 荷 离 子 C1 — 构 成 双 电 层 , 若 溶 液
—
—
中 存 在 着 NO3 离 子 , 由 于 Ba(NO3)2 的 溶 解 度 比 BaCl2 小 , 这 样 吸 附 双 电 层 是 NO3 , 而 不 是 C1
—
, 可 见 杂 质 离 子 中 , 优 先 吸 附 的 离 子 是 与 构 晶 离 子 形 成 溶 解 度 小 的 物 质 。
表 面 吸 附 的 影 响 因 素 : 沉 淀 的 总 表 面 积 大 , 吸 附 量 越 大 ; 溶 液 中 杂 质 的 浓 度 大 , 吸 附
越 多 ; 温 度 高 , 吸 附 量 减 少 。
B 混 晶 杂 质 离 子 与 构 晶 离 子 半 径 相 近 , 晶 体 结 构 相 似 时 , 就 会 生 成 混 晶 共 沉 淀 , 例 如
BaSO4 与 PbSO4,Ba SO4 与 BaCl2,BaSO4 与 K2SO4 等 都 可 形 成 混 晶 与 异 型 混 晶 。

影 响 混 晶 共 沉 淀 的 因 素 有 : 杂 质 的 性 质 、 浓 度 、 形 成 晶 体 的 速 率 等 。 异 型 混 晶 晶 格 不
完 整 , 在 放 置 陈 化 时 可 以 除 去 。
C 机 械 包 留 指 在 快 速 沉 淀 时 , 沉 淀 中 会 包 藏 一 些 溶 液 里 的 杂 质 的 现 象 。 可 通 过 改 变 沉
淀 条 件 减 少 机 械 包 留 。
D 后 沉 淀 是 在 沉 淀 后 慢 慢 形 成 的 共 沉 淀 。 例 如 CaC2O4 沉 淀 时 , 在 溶 液 中 存 在 的 Mg 2+ , 会
在 CaC2O4 的 表 面 形 成 MgC2O4 的 共 沉 淀 。
(2) 沉 淀 的 晶 形 沉 淀 的 晶 形 主 要 有 两 种 . 晶 形 沉 淀 与 非 晶 形 沉 淀 。 晶 形 沉 淀 的 结 构
紧 密 、 颗 粒 较 大 、 吸 附 包 藏 的 杂 质 少 、 沉 淀 较 纯 净 ; 非 晶 形 沉 淀 颗 粒 较 小 、 结 构 疏 松 、 吸 附
包 藏 杂 质 多 、 体 积 庞 大 、 不 易 洗 净 等 。 因 此 , 在 实 际 操 作 中 尽 可 能 选 用 晶 形 沉 淀 以 提 高 沉 淀
纯 度 。
影 响 沉 淀 晶 形 的 主 要 因 素 有 二 个 :1 聚 集 速 率 vl, 构 晶 离 子 聚 集 起 来 生 成 微 小 晶 核 的 速
度 ,2 定 向 速 率 v2, 构 晶 离 子 在 晶 核 上 有 规 则 排 列 成 晶 格 的 速 率 。 如 果 vl>v2, 沉 淀 形 成 时 ,
由 于 聚 集 速 率 大 . 构 晶 离 子 很 快 形 成 很 多 晶 核 ; 定 向 速 率 较 小 , 形 成 非 晶 形 沉 淀 。 反 之 ,vl

称 量 等 手 续 。 对 于 每 一 步 手 续 都 应 细 心 地 操 作 , 不 使 沉 淀 丢 失 或 带 入 其 它 杂 质 , 才 能 保 证 分
析 结 果 的 准 确 度 。
1) 试 样 的 分 解
对 于 液 体 试 样 , 一 般 可 量 取 一 定 体 积 , 置 于 洁 净 的 烧 杯 中 进 行 分 析 。 如 果 被 测 组 分 浓 度
太 稀 , 或 固 体 试 样 用 酸 溶 解 后 需 蒸 发 时 , 可 在 烧 杯 口 上 放 一 玻 璃 三 角 或 在 烧 杯 沿 上 挂 三 个 玻
璃 钩 , 再 盖 上 表 面 皿 ( 凸 面 向 下 ), 小 火 进 行 蒸 发 , 勿 使 剧 烈 沸 腾 , 以 免 溅 失 。 蒸 发 完 毕 , 用
洗 瓶 吹 洗 表 面 皿 的 凸 面 , 冲 洗 水 应 沿 杯 壁 流 入 杯 内 ( 见 图 3-87)。
固 体 试 样 的 分 解 可 分 为 水 溶 、 酸 溶 、 碱 溶 和 熔 融 等 方 法 制 备 溶 液 。 能 溶 于 水 的 试 样 , 称
取 一 定 量 的 试 样 , 置 于 大 小 适 宜 的 烧 杯 中 , 将 适 量 体 积 的 蒸 馏 水 , 沿 着 下 端 紧 靠 杯 壁 的 玻 棒
加 入 杯 中 , 再 用 玻 棒 搅 拌 使 试 样 溶 解 。 溶 解 后 将 玻 棒 放 在 烧 杯 咀 处 ( 注 意 : 在 沉 淀 全 部 转 移
到 滤 纸 上 以 前 , 不 允 许 将 玻 棒 取 出 。 平 行 作 几 份 试 样 不 能 共 用 同 一 根 玻 棒 )。 盖 上 比 烧 杯 稍
大 些 的 表 面 皿 。
溶 于 酸 或 碱 溶 液 的 试 样 , 若 在 溶 解 时 无 气 体 产 生 , 可 按 用 水 溶 解 的 方 法 处 理 。
图 3-87 吹 洗 表 面 皿
如 果 溶 解 时 有 气 体 产 生 , 应 先 加 少 量 水 润 湿 试 样 , 盖 上 表 面 皿 , 由 烧 杯 嘴 处 滴 加 溶 剂 , 等 剧
烈 作 用 后 , 用 手 自 上 面 拿 住 表 面 皿 和 烧 杯 轻 轻 摇 动 使 试 样 完 全 溶 解 。 再 用 洗 瓶 吹 洗 表 面 皿 的
凸 面 和 烧 杯 壁 , 洗 水 应 流 入 烧 杯 中 ( 冲 洗 时 注 意 勿 使 溶 液 溅 出 烧 杯 )。
如 果 试 样 不 能 用 溶 解 法 分 解 , 则 采 用 熔 融 法 分 解 。 根 据 所 用 熔 剂 的 性 质 和 被 测 组 分 的
要 求 ( 例 如 , 测 定 铁 时 , 不 能 采 用 铁 坩 埚 ), 选 用 适 宜 的 坩 埚 , 洗 净 烘 干 。 放 入 一 部 分 熔 剂 和
称 取 的 试 样 , 混 匀 , 再 将 剩 余 的 熔 剂 盖 在 试 样 上 面 , 盖 上 坩 埚 盖 , 在 电 炉 或 高 温 炉 中 熔 融 。
若 用 铂 坩 埚 或 银 坩 埚 , 最 好 将 其 放 在 瓷 坩 埚 中 , 再 一 起 放 入 高 温 炉 内 , 高 温 熔 融 之 后 , 冷 却
至 室 温 , 放 于 烧 杯 中 , 加 适 当 量 的 水 或 稀 酸 浸 提 ( 如 有 气 体 产 生 , 应 盖 上 表 面 皿 , 待 剧 烈 作
用 之 后 , 再 冲 洗 表 面 皿 ), 浸 提 完 毕 , 用 玻 棒 或 洁 净 坩 埚 钳 取 起 坩 埚 , 用 洗 瓶 吹 洗 坩 埚 内 外
壁 , 洗 水 流 入 烧 杯 中 , 然 后 冲 洗 杯 壁 , 盖 上 表 面 皿 。
2) 沉 淀 的 进 行
在 进 行 沉 淀 时 , 对 于 不 同 类 型 的 沉 淀 , 应 采 用 不 同 的 操 作 方 法 。
(1) 晶 形 沉 淀
将 试 样 分 解 制 成 溶 液 , 在 适 宜 的 条 件 下 , 加 入 适 当 的 沉 淀 剂 以 进 行 沉 淀 , 加 沉 淀 剂 时 ,
右 手 持 玻 棒 搅 拌 ; 左 手 拿 滴 管 滴 加 沉 淀 剂 溶 液 , 滴 管 口 要 接 近 液 面 , 以 免 溶 液 溅 出 。 在 尽 可
能 充 分 的 搅 拌 下 , 勿 使 玻 棒 碰 烧 杯 壁 或 烧 杯 底 , 以 免 划 损 烧 杯 使 沉 淀 附 着 在 烧 杯 上 。
如 果 在 热 溶 液 中 沉 淀 时 , 应 在 水 浴 或 电 热 板 上 进 行 。 沉 淀 剂 加 完 之 后 , 还 应 检 查 沉 淀 是
否 完 全 。 检 查 的 方 法 是 : 将 溶 液 静 置 , 待 沉 淀 下 沉 后 , 于 上 层 清 液 中 加 一 滴 沉 淀 剂 , 观 察 滴
落 处 是 否 出 现 混 浊 现 象 , 如 果 不 出 现 混 浊 即 表 示 已 沉 淀 完 全 ; 如 果 有 混 浊 出 现 应 再 补 加 沉 淀
剂 , 如 此 检 查 直 至 沉 淀 完 全 为 止 。 然 后 盖 上 表 面 皿 , 必 要 时 放 置 陈 化 。
(2) 无 定 形 沉 淀

此 类 沉 淀 , 应 当 在 较 浓 的 溶 液 中 , 加 入 较 浓 的 沉 淀 剂 , 在 充 分 搅 拌 下 ( 搅 拌 时 尽 量 勿
使 玻 棒 碰 烧 杯 壁 ), 较 快 地 加 入 沉 淀 剂 , 以 进 行 沉 淀 。 沉 淀 完 全 后 , 立 即 用 热 的 蒸 馏 水 冲 稀 ,
以 减 少 杂 质 的 吸 附 。 不 必 陈 化 , 待 沉 淀 下 沉 后 , 即 进 行 过 滤 和 洗 涤 。 必 要 时 进 行 再 沉 淀 。
3) 沉 淀 的 过 滤
过 滤 沉 淀 是 使 沉 淀 和 母 液 分 离 的 过 程 。 在 实 验 室 里 , 对 于 需 要 灼 烧 的 沉 淀 常 用 滤 纸 过
滤 ; 对 于 过 滤 后 只 需 烘 干 即 可 进 行 称 量 的 沉 淀 , 则 可 采 用 微 孔 玻 璃 漏 斗 或 微 孔 玻 璃 坩 埚 过 滤 。
现 分 别 介 绍 如 下 :
(1) 用 滤 纸 过 滤 的 方 法
a 滤 纸 的 选 择 在 重 量 分 析 中 过 滤 沉 淀 , 应 当 采 用 定 量 滤 纸 , 这 种 滤 纸 经 过 盐 酸 及 氢
氟 酸 处 理 , 每 张 滤 纸 灼 烧 后 的 灰 份 在 0.1mg 以 下 , 小 于 天 平 的 称 量 误 差 (0.2mg), 故 其 质 量
可 以 忽 略 不 计 , 因 此 , 又 称 无 灰 滤 纸 。
定 量 滤 纸 一 般 为 圆 形 , 按 其 孔 隙 大 小 , 分 为 快 速 、 中 速 和 慢 速 三 种 。 使 用 时 根 据 沉 淀
的 不 同 类 型 选 用 适 当 的 滤 纸 。 对 于 无 定 形 沉 淀 , 如 Fe(OH)3、Al(OH)3 等 , 这 种 沉 淀 往 往 不 易
过 滤 , 应 当 选 用 孔 隙 大 的 快 速 滤 纸 , 以 免 过 滤 太 慢 ; 粗 大 的 晶 形 沉 淀 , 如 MgNH4PO4 等 , 可 用
较 紧 密 的 中 快 速 滤 纸 ; 而 对 于 较 细 的 晶 形 沉 淀 , 如 BaSO4 等 , 因 易 穿 透 滤 纸 , 所 以 应 选 用 最
紧 密 的 慢 速 滤 纸 。
滤 纸 按 直 径 大 小 分 为 7、9、11、12.5、15cm 等 , 选 择 滤 纸 的 大 小 应 根 据 沉 淀 量 的 大
小 来 定 。 沉 淀 的 体 积 不 可 超 过 滤 纸 容 积 的 一 半 。 通 常 晶 形 沉 淀 常 用 直 径 7~9 cm 的 滤 纸 ; 疏 松
的 无 定 形 沉 淀 可 用 直 径 1lcm 的 滤 纸 。 此 外 滤 纸 的 大 小 还 应 和 漏 斗 相 适 应 。 一 般 滤 纸 应 比 漏
斗 边 缘 低 0.5~lcm。
b 漏 斗 用 于 重 量 分 析 的 漏 斗 应 该 是 长 颈 的 , 一 般 颈 长 15~20cm, 漏 斗 的 锥 体 角 度 应
为 60°。 颈 的 直 径 要 小 些 , 通 常 为 3~5mm, 若 太 粗 则 不 易 保 留 水 柱 。 出 口 处 磨 成 45° 角 ,
如 图 3-89 所 示 。
图 3-88 漏 斗
c 滤 纸 的 折 叠 参 见 本 章 第 五 节 《 固 液 分 离 , 常 压 过 滤 》
d 过 滤 参 见 本 章 第 五 节 《 固 液 分 离 , 常 压 过 滤 》
e 沉 淀 的 洗 涤 当 沉 淀 转 移 时 , 经 初 步 洗 涤 , 已 基 本 纯 净 了 , 若 还 未 纯 净 或 沉 淀 附 在
滤 纸 上 部 , 则 用 洗 瓶 吹 出 水 流 , 冲 洗 滤 纸 边 沿 稍 下 部 位 , 按 螺 旋 形 向 下 移 动 , 使 沉 淀 集 中 于
滤 纸 底 部 , 直 到 沉 淀 洗 净 为 止 。 沉 淀 洗 净 与 否 , 应 当 根 据 具 体 情 况 进 行 检 查 。 例 如 , 用 H2SO4
沉 淀 BaCl2 中 的 Ba 2+
时 , 应 洗 到 滤 液 中 不 含 Cl - 为 止 。 可 用 洁 净 的 表 面 皿 接 取 少 量 滤 液 , 加
HNO3 酸 化 后 , 用 AgNO3 溶 液 检 查 , 若 无 白 色 沉 淀 , 说 明 沉 淀 洗 涤 干 净 , 否 则 还 需 再 洗 涤 。

洗 涤 的 目 的 是 为 了 洗 去 沉 淀 表 面 所 吸 附 的 杂 质 和 残 留 的 母 液 , 获 得 纯 净 的 沉 淀 。 但 洗 涤
又 不 可 避 免 的 要 造 成 部 分 沉 淀 溶 解 。 因 此 , 洗 涤 沉 淀 时 应 采 用 适 当 洗 涤 方 法 以 提 高 洗 涤 效 率 ,
又 要 选 择 合 适 的 洗 涤 液 尽 可 能 地 减 少 沉 淀 的 溶 解 损 失 。
为 了 提 高 洗 涤 效 率 , 同 体 积 的 洗 涤 液 应 尽 可 能 分 多 次 洗 涤 , 每 次 使 用 少 量 洗 涤 液 , 而 且
每 次 加 入 洗 涤 液 前 , 应 使 前 次 洗 涤 液 流 尽 , 通 常 称 为 “ 少 量 多 次 ” 的 洗 涤 原 则 。 此 原 则 可 通
过 下 列 计 算 说 明 其 优 越 性 。
设 沉 淀 上 残 留 的 溶 液 体 积 为 VomL, 其 中 含 杂 质 a g, 则 杂 质 的 浓 度 co 为 :
c0=a/V0 a=c0 V0
若 每 次 加 入 洗 涤 液 的 体 积 为 VmL, 则 第 一 次 残 留 溶 液 的 浓 度 c1 为 :
c1(V0+V)=c0V0
V0
c1 = c0
V + V
如 果 第 一 次 残 留 溶 液 的 体 积 亦 为 VomL, 则 残 留 杂 质 的 量 w1 为
w = V c
1
0
1
0
V0
= c0V
V + V
0
0
V0
= a
V + V
同 样 洗 涤 第 二 次 后 残 留 杂 质 的 浓 度 c2 和 残 留 杂 质 的 量 w2 为
c
2
V 0
⎛ V 0
⎞
2 = c 1 =
c 0
V 1 V
⎜
V 0 V
⎟
+
+
⎝
0
⎠
⎛ V 0
w 2 V 0 V ⎟ ⎞
=
⎜
⎝ + ⎠
洗 涤 n 次 后 残 留 杂 质 的 浓 度 cn 和 残 留 杂 质 的 量 wn 为
w
n
c
n
= V c
⎛ V0
⎟ ⎞
=
⎜
⎝V
+ V
0 ⎠
0
n
2
a
n
⎛ V0
V V ⎟ ⎞
=
⎜
⎝ +
0 ⎠
例 : 已 知 沉 淀 中 含 杂 质 0.1g, 用 36mL 洗 涤 液 , 按 下 述 三 种 情 况 进 行 洗 涤 , 计 算 残 留 杂
质 各 为 多 少 ?
A 若 残 留 溶 液 为 lmL, 将 36mL 洗 涤 液 一 次 加 入 , 洗 后 仍 留 lmL 溶 液 , 则 残 留 杂 质 的 量 为 :
1 3
⎛ ⎞
−
w 1 = ⎜ ⎟ × 0.1 = 2.7 × 10 ( g)
⎝1
+ 36 ⎠
B 若 每 次 残 留 溶 液 为 1mL, 将 36mL 洗 涤 液 分 4 次 洗 涤 , 则 残 留 杂 质 的 量 为 :
4
1 5
⎛ ⎞
−
w 4 = ⎜ ⎟ × 0.1 = 1×
10 ( g)
⎝1+
9 ⎠
C 仍 按 4 次 洗 涤 , 但 每 次 残 留 液 为 2mL, 则 残 留 杂 质 的 量 为 :
4
2 4
⎛ ⎞
−
w 4 = ⎜ ⎟ × 0.1 = 1.1×
10 ( g)
⎝ 2 + 9 ⎠
由 此 可 见 , 采 用 “ 少 量 多 次 ” 的 洗 涤 原 则 , 应 使 残 留 液 尽 量 沥 干 的 倾 泻 法 洗 涤 沉 淀 , 则
洗 涤 效 果 最 好 。
洗 涤 液 的 选 择 , 根 据 沉 淀 的 性 质 来 确 定 。 例 如 :
a 晶 形 沉 淀 一 般 用 冷 的 沉 淀 剂 稀 溶 液 作 洗 涤 液 , 以 减 少 沉 淀 溶 解 的 损 失 ( 同 离 子 效 应 )。
n
a

如 果 沉 淀 剂 是 不 挥 发 性 物 质 , 就 不 能 用 沉 淀 剂 溶 液 作 洗 液 。
b 溶 解 度 很 小 , 但 又 不 易 生 成 胶 体 的 沉 淀 , 可 用 蒸 馏 水 作 洗 液 进 行 洗 涤 。
c 胶 状 沉 淀 用 热 的 含 有 少 量 电 解 质 ( 如 铵 盐 ) 的 水 溶 液 作 洗 液 , 以 防 胶 溶 。
d 易 水 解 的 沉 淀 用 有 机 溶 剂 作 洗 液 , 如 洗 涤 氟 硅 酸 钾 沉 淀 , 用 冷 的 含 有 5% 氟 化 钾 的 1∶
1 乙 醇 溶 液 作 洗 液 , 以 防 止 沉 淀 水 解 并 降 低 其 溶 解 度 。
(2) 微 孔 玻 璃 漏 斗 ( 或 坩 埚 ) 过 滤 的 方 法
有 些 沉 淀 只 需 烘 干 后 即 可 称 量 , 特 别 是 使 用 有 机 沉 淀 剂 所 得 的 沉 淀 , 不 能 在 高 温 灼 烧 ,
还 有 些 沉 淀 不 能 与 滤 纸 一 起 烘 烤 ( 如 AgCl), 对 这 类 沉 淀 应 采 用 微 孔 玻 璃 漏 斗 ( 或 微 孔 玻 璃 坩
埚 ) 进 行 过 滤 。
微 孔 玻 璃 坩 埚 和 漏 斗 如 图 3-89(a)、(b) 所 示 , 此 种 过 滤 器 皿 的 滤 板 是 用 玻 璃 粉 末 在 高 温
下 熔 结 而 成 的 。 按 照 微 孔 的 大 小 分 为 六 级 ,“1” 号 的 孔 径 最 大 ,“6” 号 的 孔 径 最 小 , 根 据 沉
淀 颗 粒 的 大 小 可 适 当 选 用 。
(a) (b) (c)
图 3-89 微 孔 玻 璃 器 皿 和 抽 滤 瓶
在 定 量 分 析 中 , 一 般 用 4~5 号 ( 相 当 于 慢 速 滤 纸 ) 过 滤 细 晶 形 沉 淀 , 用 3 号 ( 相 当 于 中 速
滤 纸 ) 过 滤 一 般 晶 形 沉 淀 。 过 滤 前 先 用 稀 盐 酸 或 稀 硝 酸 处 理 , 再 用 水 洗 净 , 并 在 相 当 于 烘 干
沉 淀 的 温 度 下 烘 至 恒 重 , 以 备 使 用 。 过 滤 时 , 将 微 孔 玻 璃 器 皿 安 置 在 具 有 橡 皮 垫 圈 或 孔 塞 的
抽 滤 瓶 上 , 如 图 3-89(c) 所 示 , 用 抽 水 泵 进 行 减 压 过 滤 。 过 滤 结 束 时 , 先 去 掉 滤 瓶 上 的 橡 皮
管 , 然 后 关 闭 水 泵 , 以 免 水 泵 中 的 水 倒 吸 入 抽 滤 瓶 中 。
微 孔 玻 璃 滤 器 不 能 过 滤 强 碱 性 溶 液 , 因 为 强 碱 性 溶 液 能 损 坏 玻 璃 微 孔 。
转 移 沉 淀 和 洗 涤 沉 淀 的 方 法 与 用 滤 纸 过 滤 法 相 同 。
4) 沉 淀 的 烘 干 和 灼 烧
用 微 孔 玻 璃 坩 埚 过 滤 的 沉 淀 , 只 需 烘 干 除 去 沉 淀 中 的 水 分 和 可 挥 发 性 物 质 , 即 可 使 沉 淀
成 为 称 量 形 式 。 把 微 孔 玻 璃 坩 埚 中 的 沉 淀 洗 净 后 , 放 入 烘 箱 中 , 根 据 沉 淀 的 性 质 在 适 当 的 温
度 下 烘 干 , 取 出 稍 冷 后 , 放 入 干 燥 器 中 冷 却 至 室 温 , 进 行 称 量 。 再 放 入 烘 箱 中 烘 干 , 冷 却 ,
称 量 。 如 此 反 复 操 作 , 直 至 恒 重 ( 前 后 两 次 质 量 之 差 不 超 过 0.2mg)。
用 滤 纸 过 滤 的 沉 淀 , 通 常 在 坩 埚 中 烘 干 、 炭 化 、 灼 烧 之 后 , 进 行 称 量 。 各 步 骤 如 下 :
(1) 坩 埚 的 准 备 应 用 最 多 的 为 瓷 坩 埚 , 使 用 时 先 将 坩 埚 洗 净 、 凉 干 , 用 蓝 墨 水 或 硫 酸
亚 铁 溶 液 在 坩 埚 和 盖 上 写 明 编 号 , 在 灼 烧 沉 淀 的 温 度 下 , 于 高 温 炉 中 灼 烧 至 恒 重 。 也 可 将
坩 埚 放 置 在 泥 三 角 上 , 用 煤 气 灯 的 氧 化 焰 进 行 灼 烧 至 恒 重 。
(2) 沉 淀 的 包 法 晶 形 沉 淀 一 般 体 积 较 小 , 可 按 下 述 方 法 进 行 , 如 图 3-90 所 示 。

图 3-90 晶 形 沉 淀 的 包 法
a 用 清 洁 的 药 铲 或 尖 头 玻 棒 将 滤 纸 的 三 层 部 分 掀 起 , 再 用 手 将 沉 淀 的 滤 纸 取 出 ;
b 将 滤 纸 打 开 成 半 圆 形 , 自 右 端 1/3 半 径 处 向 左 折 起 ;
c 自 上 边 向 下 折 , 再 自 右 向 左 卷 成 小 卷 ;
d 将 滤 纸 小 卷 层 数 较 多 的 一 面 向 上 , 放 入 已 恒 重 的 坩 埚 中 。
对 于 胶 状 沉 淀 , 一 般 体 积 较 大 , 不 宜 用 上 述 方 法 包 卷 。 可 用 扁 头 玻 棒 将 滤 纸 边 挑 起 , 向
中 间 折 叠 , 将 沉 淀 全 部 盖 住 , 如 图 3-91 所 示 。 然 后 , 再 转 移 到 已 恒 重 的 坩 埚 中 , 仍 使 三 层
滤 纸 部 分 向 上 。
图 3-91 胶 状 沉 淀 包 法 图 3-92 沉 淀 的 烘 干 (A) 与 滤 纸 的 炭 化 (B)
(3) 沉 淀 的 烘 干 与 滤 纸 的 炭 化 将 放 有 沉 淀 的 坩 埚 如 图 3-92 的 放 法 放 置 好 , 再 将 酒 精
灯 的 火 焰 先 放 在 (A) 处 , 利 用 热 空 气 流 把 滤 纸 和 沉 淀 烘 干 。 然 后 移 到 (B) 处 加 热 , 使 滤 纸 炭
化 , 炭 化 时 如 果 着 火 , 可 用 坩 埚 盖 盖 住 , 使 火 焰 熄 灭 , 切 不 可 吹 灭 , 以 免 沉 淀 飞 溅 。 继 续
加 热 至 全 部 灰 化 , 使 碳 素 全 部 变 成 二 氧 化 碳 而 除 去 。
(4) 沉 淀 的 灼 烧 灰 化 后 , 将 坩 埚 直 立 , 盖 好 盖 子 , 移 入 高 温 炉 中 灼 烧 至 恒 重 。 若 以 煤
气 灯 灼 烧 , 则 将 坩 埚 直 立 于 泥 三 角 上 , 盖 好 坩 埚 盖 , 在 氧 化 焰 上 灼 烧 后 , 取 下 稍 冷 , 移 入
干 燥 器 中 冷 却 , 恒 重 后 称 其 质 量 。
第 八 节 常 用 试 纸 的 使 用
在 实 验 室 里 经 常 使 用 某 些 试 纸 来 定 性 检 验 一 些 溶 液 的 性 质 或 某 些 物 质 的 存 在 。 试 纸 的 特 点
是 : 制 作 简 易 , 使 用 方 便 , 反 应 快 速 。 各 种 试 纸 都 应 当 密 封 保 存 , 防 止 被 实 验 室 里 的 气 体 或
其 他 物 质 污 染 而 变 质 失 效 。
8.1 试 纸 的 种 类
试 纸 的 种 类 繁 多 , 常 用 的 试 纸 有 以 下 几 种 :
(1) 石 蕊 试 纸
用 于 检 验 溶 液 的 酸 碱 性 。 有 红 色 石 蕊 试 纸 和 蓝 色 石 蕊 试 纸 两 种 。
(2)pH 试 纸
用 于 检 验 溶 液 的 pH 值 , 有 广 范 pH 试 纸 和 精 密 pH 试 纸 。 广 范 试 纸 测 试 pH 范 围 较 宽 ,pH
值 由 1—14, 但 所 测 结 果 较 粗 略 , 精 密 pH 试 纸 可 测 试 较 小 范 围 的 pH 值 。 如 0.5 一 5.0,5.4
—7.O,6.9—8.4,8.2 一 l0.,9.5—13.0 等 , 测 得 的 pH 值 较 精 密 。
(3) 自 制 专 用 试 纸

淀 粉 碘 化 钾 试 纸 ( 白 色 ): 将 3g 淀 粉 与 25mL 水 搅 匀 , 放 入 25mL 沸 水 中 、 再 加 入 2 g KI
和 18 无 水 Na 2 CO 3 , 用 水 稀 释 至 500mL, 将 滤 纸 浸 入 取 出 后 放 在 无 氧 化 性 气 体 处 晾 干 。
醋 酸 铅 试 纸 : 把 滤 纸 投 入 3% 醋 酸 溶 液 中 . 取 出 后 在 没 有 H 2 S 气 体 处 晾 干 。
酚 酞 试 纸 溶 解 18 酚 酞 于 100mL 95% 乙 醇 中 , 摇 荡 溶 液 , 同 时 加 入 100mL 水 . 将 滤 纸
放 入 溶 液 , 取 出 后 置 于 无 氨 蒸 气 处 晾 干 。
8.2 试 纸 的 使 用 方 祛
1) 用 试 纸 试 验 溶 液 的 酸 碱 性 时 , 将 剪 成 小 块 的 试 纸 放 在 表 面 皿 或 白 色 点 滴 板 上 . 用 玻
璃 棒 蘸 取 待 测 溶 液 . 接 触 试 纸 中 部 试 纸 即 被 溶 液 湿 润 而 变 色 , 将 其 与 所 附 的 标 准 色 板 比 较 . 便
可 以 粗 略 确 定 溶 液 的 pH 值 。 不 能 将 试 纸 浸 泡 在 待 测 溶 液 中 , 以 免 造 成 误 差 或 污 染 溶 液 。
2) 用 试 纸 检 查 挥 发 性 物 质 及 气 体 时 , 先 将 试 纸 用 蒸 馏 水 润 湿 , 粘 在 玻 璃 棒 上 , 悬 空 放
在 气 体 出 口 处 , 观 察 试 纸 颜 色 变 化 。
3) 试 纸 要 密 闭 保 存 , 应 该 用 镊 子 取 用 试 纸 。
参 考 文 献
7. 殷 学 峰 :《 新 编 大 学 化 学 实 验 》 北 京 高 等 教 育 出 版 社 2002
8. 王 秋 长 , 赵 鸿 喜 , 张 守 民 . 李 一 峻 编 :《 基 础 化 学 实 验 》 北 京 科 学 出 版 社 2003
9. 徐 伟 亮 :《 基 础 化 学 实 验 》 北 京 科 学 出 版 社 2005

第 八 章 测 量 与 控 制 技 术
第 一 节
温 度 的 测 量 与 控 制
温 度 是 用 来 描 述 体 系 冷 热 程 度 的 物 理 量 , 是 一 切 物 质 固 有 的 性 质 , 准 确 地 测 量 一 个 体
系 的 温 度 , 是 实 验 、 科 研 和 生 产 实 践 中 一 项 十 分 重 要 的 的 技 术 。
1.1 温 标
温 度 的 表 示 法 称 为 温 标 。 确 立 一 种 温 标 要 包 括 选 择 测 量 仪 器 、 确 定 固 定 点 和 划 分 温 度
值 三 个 方 面 , 常 用 的 主 要 有 以 下 几 种 温 标 :
(1) 摄 氏 温 标
摄 氏 温 标 是 将 压 力 位 101325 Pa 时 水 的 冰 点 ( 水 被 空 气 饱 和 ) 定 为 0 度 , 沸 点 定 为
100 度 。 在 两 个 点 之 间 分 为 100 等 份 , 每 一 等 份 为 1 度 。 符 号 为 t, 单 位 为 ℃。 它 是 非
国 际 单 位 制 。
(2) 热 力 学 温 标
热 力 学 温 标 也 叫 做 开 尔 文 温 标 或 绝 对 温 标 , 是 由 开 尔 文 根 据 卡 诺 循 环 提 出 的 , 是 与 测
温 物 质 本 质 无 关 的 理 想 的 、 科 学 的 温 标 。 规 定 热 力 学 温 度 单 位 开 尔 文 是 水 三 相 点 热 力 学 温 度
的 1/273.16, 符 号 为 T, 单 位 符 号 是 K, 因 而 水 的 三 相 点 即 以 273.16 K 表 示 。 热 力 学
温 标 与 摄 氏 温 标 的 刻 度 间 隔 是 一 样 的 , 它 们 之 间 的 换 算 式 为 :
T = 273.15 + t (4.1)
(3) 华 氏 温 标
华 氏 温 标 是 以 101325 Pa 下 水 的 冰 点 为 32 度 , 沸 点 为 212 度 为 两 定 点 , 两 点 之 间
为 180 等 分 来 确 定 的 。 符 号 是 tF, 单 位 为 F, 它 是 非 国 际 单 位 。 华 氏 温 标 与 摄 氏 温 标 的 换
算 关 系 为 :
(4) 国 际 实 用 温 标
t
F
= 32 +
9
t
5
(4.2)
原 则 上 任 何 物 质 随 温 度 发 生 连 续 而 单 调 变 化 的 属 性 , 都 可 以 作 为 测 温 性 质 而 用 来 测 量
温 度 。 但 实 验 证 明 , 取 不 同 物 质 的 不 同 物 理 属 性 作 为 温 度 性 质 所 定 的 温 标 是 不 完 全 一 致 的 ,
因 而 它 们 的 温 度 性 质 随 温 度 的 变 化 并 非 严 格 线 性 。 国 际 实 用 温 标 于 1927 年 开 始 采 用 后 , 规
定 一 些 基 本 定 点 和 参 考 点 , 定 点 之 间 的 温 度 可 用 内 插 法 求 得 ( 如 水 的 三 相 点 温 度 为 273.16
K, 水 的 沸 点 为 373.16 K)。 一 些 物 质 的 国 际 实 用 温 标 的 指 定 值 见 表 4.1 和 表 4.2。
表 4.1 国 际 实 用 温 标 定 点
定
点
国 际 实 用 温 标 指 定 值
T68/K
t68/℃
平 衡 氢 三 相 点 13.8 -259.34
平 衡 氢 沸 点 20.28 -252.87
氖 沸 点 27.102 -246.048

氧 三 相 点 54.361 -218.789
氩 三 相 点 83.798 -189.352
水 三 相 点 273.16 0.01
水 沸 点 373.15 100.00
锡 凝 固 点 505.1181 231.9681
锌 凝 固 点 692.73 419.58
银 凝 固 点 1235.08 961.93
金 凝 固 点 1337.58 1064.43
表 4.2 第 二 类 参 考 点 ( 部 分 )
定 点
国 际 实 用 温 标 指 定 值
T68/K
t68/℃
平 衡 氢 沸 点 20.28 -252.87
氮 三 相 点 63.146 -210.004
氮 沸 点 77.344 -195.806
二 氧 化 碳 升 华 点 194.674 -78.476
汞 凝 固 点 243.314 -38.836
冰 点 273.15 0.00
铟 凝 固 点 429.784 156.634
铋 凝 固 点 544.592 271.442
铅 凝 固 点 600.652 327.502
汞 沸 点 629.81 356.66
硫 沸 点 717.824 444.674
铂 凝 固 点 2042 1769
钨 熔 点 3695 3422
1.2 水 银 - 玻 璃 温 度 计
水 银 - 玻 璃 温 度 计 由 于 它 构 造 简 单 , 使 用 方 便 , 虽 然 水 银 体 积 随 温 度 的 变 化 不 是 严 格 单
调 的 , 但 仍 接 近 于 线 性 关 系 , 因 此 它 是 实 验 室 里 最 普 通 、 最 常 用 的 温 度 计 之 一 。 按 其 用 途 、
量 程 和 精 度 可 分 为 : 普 通 水 银 温 度 计 、 精 密 水 银 温 度 计 和 高 温 水 银 温 度 计 等 。 有 许 多 因 素 会
引 起 温 度 计 的 读 数 误 差 , 主 要 因 素 有 :
(1) 由 于 毛 细 管 的 直 经 上 下 不 均 匀 一 致 , 定 点 刻 度 不 准 , 定 点 之 间 的 等 分 刻 度 不 相 等 ,
而 引 起 的 误 差 。
(2) 温 度 计 的 玻 璃 球 受 到 暂 时 加 热 后 , 由 于 玻 璃 收 缩 很 慢 不 能 立 即 回 到 原 来 的 体 积 ,
即 滞 后 现 象 ; 又 由 于 玻 璃 是 一 种 过 冷 液 体 , 玻 璃 球 的 体 积 随 时 间 也 会 有 所 改 变 。 这 两 种
因 素 均 会 引 起 温 度 计 的 零 点 的 改 变 。

h
图 4-1 露 茎 校 正 图
(3) 全 浸 式 水 银 温 度 计 , 在 使 用 时 , 通 常 是 水 银 柱 有 部 分 未 浸 没 在 介 质 中 , 此 时 外 露
部 分 与 浸 入 部 分 所 受 的 温 度 不 相 同 , 也 会 引 起 误 差 , 故 需 进 行 露 茎 校 正 。
(4) 压 力 对 温 度 计 的 读 数 也 有 影 响 ; 另 外 水 银 和 玻 璃 的 膨 胀 系 数 的 非 严 格 线 性 关 系 、
毛 细 管 效 应 等 均 会 引 起 误 差 。
通 常 除 对 温 度 计 进 行 示 值 校 正 ( 与 标 准 温 度 计 进 行 比 较 ) 外 , 还 必 须 进 行 露 茎 校 正 , 校
正 方 法 如 下 :
令 测 量 温 度 计 的 示 值 为 t 观 , 辅 助 温 度 计 的 示 值 t 环 ,( 即 测 量 温 度 计 外 露 部 分 水 银 柱 周
围 的 平 均 温 度 , 其 水 银 球 置 于 测 量 温 度 计 露 茎 的 中 部 ( 如 图 4-1)),βHg 和 βG 分 别 代 表
水 银 和 玻 璃 的 体 积 膨 胀 系 数 , 设 在 温 度 为 t 环 (t 环 < t 观 ) 时 , 测 量 温 度 为 t 观 的 介 质 中 , 则
它 们 的 体 膨 胀 值 分 别 为 :
ΔVHg = VHg·βHg(t 观 - t 环 ) (4.3)
ΔVG = VG·βG(t 观 - t 环 ) (4.4)
由 于 膨 胀 前 。 水 银 柱 和 玻 璃 毛 细 管 的 体 积 VHg 、 VG 相 等 , 可 用 V 表 示 , 但 两 者 都 膨
胀 了 , 因 此 水 银 体 积 的 表 观 膨 胀 值 应 为 :
ΔV= ΔVHg - ΔVG = V(βHg - βG)(t 观 - t 环 ) (4.5)
又 由 于 毛 细 管 的 截 面 积 几 乎 不 变 , 因 此 可 以 用 温 度 计 的 度 数 作 为 长 度 单 位 , 则 上 式 为 :
Δt = n(βHg-βG)(t 观 -t 环 ) = 0.00016n(t 观 -t 环 ) (4.6)
式 中 n 为 露 出 被 测 介 质 之 外 以 温 度 计 度 数 表 示 的 水 银 柱 的 长 度 即 露 茎 高 度 ,Δt 为 露
茎 校 正 值 , 因 此 有 :
t 真 实 =t 观 +Δt (4.7)

1.3 贝 克 曼 温 度 计
1 温 度 标 尺 ( 头 标 尺 )2 水 银 贮 槽 3 温 差 标 尺 4 玻 璃 毛 细 管 5 水 银 球
图 4-2 贝 克 曼 温 度 计
贝 克 曼 温 度 计 是 一 种 精 密 度 较 高 、 量 程 较 窄 的 示 差 温 度 计 , 它 能 精 确 地 测 得 体 系 的 温
度 变 化 值 。 温 差 测 定 范 围 一 般 为 ±5 ℃, 温 度 计 刻 度 的 最 小 分 度 为 0.01 ℃, 可 以 估 读 至
0.001 ℃。 当 贝 克 曼 温 度 计 水 银 球 中 的 水 银 与 储 汞 槽 中 水 银 连 通 的 情 况 下 , 能 大 致 指 示 出 体
系 温 度 的 近 似 值 。 贝 克 曼 温 度 计 如 图 4.2 所 示 , 下 端 有 水 银 球 , 上 端 有 水 银 贮 槽 , 水 银 球
和 水 银 贮 槽 之 间 由 一 细 而 均 匀 的 毛 细 管 连 通 , 由 于 水 银 球 内 汞 量 是 可 调 的 , 所 以 不 能 测 得 体
系 的 真 实 温 度 而 只 能 测 得 温 度 的 变 化 值 。 下 标 尺 2 是 精 密 读 数 值 。 下 标 尺 2 由 刻 度 5 ℃
到 头 标 尺 顶 端 的 温 度 差 一 般 为 3 ℃ 左 右 。
贝 克 曼 温 度 计 在 使 用 前 须 仔 细 调 节 , 调 节 方 法 较 多 , 现 介 绍 两 种 常 用 的 调 节 法 。
(1) 双 恒 温 调 节 法
此 法 调 节 速 度 快 , 但 需 两 个 恒 温 槽 , 一 般 很 少 采 用 , 操 作 步 骤 如 下 :
1 首 先 确 定 所 使 用 的 温 度 范 围 。 例 如 , 在 测 量 水 溶 液 的 冰 点 降 低 时 , 希 望 能 读 出 1 ℃~
-4 ℃ 之 间 的 温 度 的 读 数 , 而 测 量 水 溶 液 的 沸 点 升 高 时 , 希 望 能 读 99 ℃~104 ℃ 之 间 的
温 度 读 数 。
2 根 据 使 用 范 围 , 估 计 当 水 银 柱 升 至 弯 头 A 点 处 的 温 度 值 。 一 般 的 贝 克 曼 温 度 计 , 水
银 柱 由 刻 度 最 高 处 H 上 升 至 毛 细 管 末 端 A 一 般 为 3 ℃ 左 右 。 例 如 , 测 定 水 的 冰 点 降 低 时 ,
最 高 温 度 读 数 拟 调 节 至 1 ℃, 那 么 A 点 温 度 相 当 于 4 ℃。
3 将 贝 克 曼 温 度 计 浸 在 温 度 较 高 的 恒 温 浴 中 。 使 毛 细 管 内 的 水 银 上 升 到 A 点 , 然 后 从
水 浴 中 取 出 温 度 计 , 将 其 倒 置 , 即 可 使 它 与 贮 管 中 的 水 银 相 连 接 。
4 另 用 一 恒 温 浴 , 将 其 调 至 A 点 所 需 的 温 度 ( 如 测 定 水 的 冰 点 降 低 时 ,A 点 温 度 为 4
℃, 则 这 恒 温 浴 的 温 度 为 4 ℃), 把 贝 克 曼 温 度 计 置 于 该 恒 温 浴 中 , 恒 温 2 分 钟 以 上 。
5 取 出 温 度 计 , 以 右 手 紧 握 它 的 中 部 , 使 它 近 垂 直 , 用 左 手 轻 击 右 小 臂 , 水 银 柱 即 可
在 A 点 处 断 开 ; 或 右 手 握 住 温 度 计 上 顶 端 , 左 手 轻 轻 拍 右 手 背 , 水 银 柱 也 可 在 A 点 处 断 开 。
温 度 计 从 恒 温 浴 中 取 出 后 , 由 于 温 度 的 差 异 , 水 银 体 积 会 迅 速 变 化 , 因 此 这 一 调 整 步 骤 速 度
要 快 , 但 不 必 慌 忙 , 以 免 造 成 失 误 , 打 坏 温 度 计 。

6 将 调 节 好 的 温 度 计 置 于 欲 测 温 度 的 恒 温 浴 中 , 观 察 读 数 值 , 看 是 否 符 合 要 求 , 若 偏
差 过 大 , 则 应 按 上 述 步 骤 重 新 调 节 。
(2) 标 尺 读 数 法 ( 经 验 法 )
1 将 贝 克 曼 温 度 计 倒 置 , 水 银 球 中 水 银 沿 毛 细 管 徐 徐 注 入 贮 汞 槽 , 使 水 银 球 中 水 银 与
贮 汞 槽 中 水 银 相 连 接 。 将 贝 克 曼 温 度 计 水 银 球 小 心 放 入 被 测 体 系 , 待 贝 克 曼 温 度 计 与 被 测 体
系 达 热 平 衡 后 , 从 头 标 尺 估 读 出 被 测 体 系 的 温 度 tG。 根 据 tG 和 被 测 量 体 系 初 始 要 求 水 银 面
在 贝 克 曼 温 度 计 下 标 尺 上 的 温 度 tH, 应 用 下 式 求 得 当 贝 克 曼 温 度 计 贮 汞 槽 中 的 水 银 与 其 水
银 球 中 的 水 银 连 接 时 应 置 头 标 尺 的 温 度 tR :
tR = tG + (5 - tH )+ 3 = tG + 8 - tH (4.8)
2 根 据 上 式 的 计 算 结 果 , 重 新 调 节 贝 克 曼 温 度 计 。 其 调 节 方 法 为 : 将 贝 克 曼 温 度 计 倒
置 , 水 银 球 中 水 银 沿 毛 细 管 徐 徐 注 入 贮 槽 , 使 水 银 球 中 水 银 与 贮 槽 中 水 银 相 连 接 。 待 头 标 尺
中 的 水 银 面 略 高 于 上 式 的 计 算 值 , 将 贝 克 曼 温 度 计 正 置 。 利 用 汞 的 重 力 作 用 将 贮 汞 槽 中 的 水
银 流 进 水 银 球 。 当 头 标 尺 处 的 水 银 面 到 达 所 需 温 度 时 , 轻 击 , 使 贮 槽 中 水 银 与 毛 细 管 中 的 水
银 断 开 。 将 贝 克 曼 温 度 计 置 于 待 测 体 系 , 检 查 贝 克 曼 温 度 计 下 标 尺 的 读 数 是 否 满 足 要 求 。 若
一 次 调 节 不 能 满 足 要 求 , 可 用 同 样 方 法 反 复 调 节 , 直 至 满 足 要 求 为 止 。
1.4 热 电 偶 温 度 计
两 种 金 属 导 体 构 成 一 个 闭 合 线 路 , 如 果 连 接 点 温 度 不 同 , 回 路 里 将 产 生 一 个 与 温 度 差
有 关 的 电 势 , 称 为 温 差 电 势 。 这 样 的 一 对 导 体 称 为 热 电 偶 。 因 此 , 可 用 热 电 偶 的 温 差 电 势 测
定 温 度 , 热 电 偶 温 度 计 也 是 一 种 测 量 高 温 的 示 差 温 度 计 。
根 据 电 化 学 理 论 可 知 , 当 两 种 不 同 的 物 质 ( 如 金 属 ) 相 互 接 触 时 , 在 接 触 界 面 上 就 会 发 生
电 子 交 换 , 交 换 的 结 果 是 , 电 子 进 出 功 较 小 的 那 种 金 属 M 1 的 电 子 更 易 跑 到 电 子 逸 出 功 较 大
的 那 种 金 属 M 2 上 , 即 在 单 位 时 间 内 越 过 界 面 进 入 M 2 的 电 子 数 多 于 由 M 2 进 入 M 1 的 电 子 数 。
净 结 果 是 M 2 得 到 了 多 余 的 电 子 而 带 负 电 ; 相 应 地 ,M 1 则 得 到 了 与 M 2 上 过 剩 电 子 数 相 当 的 空
穴 而 带 同 样 数 目 的 正 电 荷 , 从 而 在 界 面 上 形 成 了 一 个 界 面 电 场 。 该 界 面 电 场 将 随 剩 余 电 子 数
的 增 加 而 增 加 。 界 面 电 场 的 形 成 , 将 降 低 电 子 自 M 1 进 入 M 2 的 速 率 , 而 加 速 电 子 从 M 2 进 入
M 1 的 速 率 , 以 致 在 一 定 的 条 件 下 , 电 子 从 M 1 进 人 M 2 的 速 率 与 从 M 2 进 入 M 1 的 速 率 相 等 ,
即 达 到 动 态 平 衡 , 则 M 2 上 的 过 剩 电 子 数 以 及 M 1 上 的 空 穴 数 将 不 再 增 加 , 界 面 电 场 也 就 达
到 稳 定 值 。 这 种 由 两 种 不 同 的 物 质 相 互 接 触 而 在 界 面 上 产 生 的 电 势 就 称 为 界 面 电 势 或 界 面 接
触 电 势 。
界 面 接 触 电 势 的 大 小 与 金 属 的 电 子 进 出 功 密 切 相 关 。 两 种 金 属 的 电 子 递 出 功 相 差 越 大 ,
其 界 面 接 触 电 势 就 越 大 , 反 之 亦 然 。
另 一 方 面 , 由 于 金 属 电 子 逸 出 功 的 大 小 与 温 度 有 关 , 所 以 温 度 不 同 , 界 面 接 触 电 势 也
就 不 同 。 金 属 热 电 偶 温 度 计 就 是 基 于 这 一 原 理 来 制 成 的 。 将 两 种 不 同 的 金 属 有 机 地 焊 接 在 一
起 就 形 成 了 一 个 测 温 热 电 偶 温 度 计 , 图 8.1a 是 一 种 典 型 的 单 端 热 电 偶 温 度 计 , 其 中 1 为 镍
铬 丝 ,2 为 考 铜 丝 ,3 是 焊 接 点 ,4 是 铜 导 线 ,5 为 毫 伏 表 。 测 量 时 , 将 焊 接 点 3 置 于 待 测 系
统 中 , 从 毫 伏 表 读 数 可 推 知 系 统 的 温 度 值 。 仔 细 分 析 一 下 图 8.1a 的 测 量 回 路 , 不 难 发 现 :
在 单 端 热 电 偶 测 量 回 路 中 , 热 电 偶 与 导 线 通 过 两 个 接 点 相 连 , 在 该 接 点 处 亦 会 产 生 界 面 电 势 ,

故 毫 伏 表 实 际 读 数 应 为 各 界 面 电 势 之 代 数 和 。 这 就 给 实 验 带 来 了 一 定 的 误 差 , 而 且 随 着 接 点
处 温 度 的 变 化 。 这 种 误 差 亦 会 发 生 变 化 。 所 以 单 端 热 电 偶 只 在 测 量 精 度 要 求 不 太 高 的 情 况 下
使 用 , 实 验 室 中 用 的 马 福 炉 就 常 选 用 单 端 热 电 偶 作 测 温 温 度 计 。
在 精 确 测 且 中 必 须 选 用 如 图 8.l b 所 示 的 双 端 热 电 偶 温 度 计 。 在 双 端 热 电 偶 温 度 计 中 ,
导 线 与 同 种 金 属 相 连 , 若 两 个 连 接 点 的 温 度 相 同 ( 这 一 条 件 一 般 情 况 下 是 可 以 满 足 的 , 因 为
通 常 情 况 下 , 是 将 两 个 连 接 点 置 于 同 一 环 境 中 ), 则 在 测 量 回 路 中 两 个 与 导 线 相 连 的 连 接 点
所 产 生 的 界 面 电 势 应 当 大 小 相 等 , 方 向 相 反 , 以 致 在 回 路 中 相 互 抵 消 。 因 此 , 测 量 回 路 中 的
界 面 电 势 仅 仅 是 两 个 焊 接 点 的 界 面 电 势 的 代 数 和 。 实 际 使 用 时 , 总 是 将 其 中 一 端 ( 称 冷 端 ) 置
于 冰 水 浴 中 , 另 一 端 ( 称 热 端 ) 置 于 待 测 系 统 中 , 并 使 热 端 与 高 阻 毫 伏 表 的 正 接 线 柱 相 连 , 冷
端 与 负 接 线 柱 相 连 。 则 当 毫 伏 表 读 数 为 正 时 , 说 明 系 统 温 度 高 于 0℃。 反 之 若 毫 伏 表 读 数 为
负 , 说 明 系 统 温 度 低 于 0℃。 由 于 在 两 个 焊 接 点 中 有 一 端 ( 冷 端 ) 温 度 已 经 固 定 , 则 热 电 偶 的
实 际 热 电 势 仅 仅 是 热 端 温 度 的 函 数 , 这 就 为 精 确 测 量 温 度 提 供 了 保 证 。
5
4 4
1 2
1 2
1
(a)
3
3
(b)
图 8.1 热 电 偶 温 度 计
a- 单 端 热 电 偶 b- 双 端 热 电 偶
1- 镍 铬 丝 2- 考 铜 丝 3- 焊 接 点 4- 铜 导 线 5- 毫 伏 计
附 录 六 列 出 了 一 些 常 用 热 电 偶 温 度 计 的 热 电 势 与 温 度 的 函 数 关 系 。 实 际 使 用 的 热
电 偶 , 由 于 诸 多 方 面 的 原 因 , 其 热 电 势 与 温 度 的 关 系 可 能 与 这 些 标 准 值 有 一 定 的 差 别 。
因 此 在 精 确 测 量 中 , 通 常 需 要 对 热 电 偶 进 行 标 定 。 标 定 的 方 法 是 用 热 电 偶 去 测 量 一 些 纯
物 质 的 相 变 点 , 以 相 变 点 的 温 度 对 热 电 势 作 图 即 可 得 该 热 电 偶 的 工 作 曲 线 ( 或 校 正 曲
线 )。 通 过 工 作 曲 线 , 可 查 得 在 不 同 热 电 势 时 所 对 应 的 实 际 温 度 值
1.5 铂 电 阻 温 度 计
因 为 铂 容 易 提 纯 , 并 且 性 能 稳 定 , 具 有 很 高 的 电 阻 温 度 系 数 , 所 以 铂 电 阻 与 专 用 精 密
电 桥 或 电 位 计 组 成 的 铂 电 阻 温 度 计 有 着 极 高 的 精 确 度 。 铂 电 阻 温 度 计 感 温 元 件 是 由 纯 铂 丝 用

双 绕 法 绕 成 的 线 圈 , 线 圈 末 端 各 接 一 小 段 较 粗 的 铂 丝 , 以 免 使 铂 丝 线 圈 被 沾 污 和 产 生 帕 耳 帖
热 效 应 , 铂 线 圈 在 绕 制 前 后 均 要 小 心 退 火 , 使 其 各 部 分 性 质 状 态 稳 定 。
铂 电 阻 的 阻 值 与 温 度 间 有 明 确 的 函 数 关 系 , 一 般 由 厂 家 提 供 或 自 己 标 定 。 在 测 量 过 程
中 如 用 电 桥 法 已 准 确 测 得 铂 电 阻 温 度 计 的 电 阻 , 即 可 根 据 阻 值 与 温 度 的 关 系 标 出 体 系 的 实 际
温 度 。
1.6 热 敏 电 阻 温 度 计
许 多 金 属 氧 化 物 半 导 体 其 电 阻 值 随 温 度 的 变 化 而 发 生 显 著 的 变 化 , 它 是 一 个 对 温 度 变
化 极 其 敏 感 的 元 件 , 它 对 温 度 的 灵 敏 度 要 比 铂 电 阻 、 热 电 偶 等 其 它 感 温 元 件 高 得 多 。 它 能 直
接 将 温 度 的 变 化 转 换 成 电 性 能 ( 如 电 阻 、 电 压 或 电 流 ) 的 变 化 , 测 量 其 电 性 能 的 变 化 便 可 测 出
温 度 的 变 化 , 所 以 将 这 类 金 属 氧 化 物 半 导 体 称 为 热 敏 电 阻 温 度 计 。 这 类 温 度 计 的 缺 点 是 重 现
性 差 并 且 测 量 范 围 较 窄 。 一 般 实 验 室 的 常 温 测 量 大 多 采 用 热 敏 电 阻 温 度 计 。
半 导 体 温 度 计 的 制 作 是 将 金 属 氧 化 物 半 导 体 熔 成 球 状 或 其 它 形 状 , 外 面 覆 以 玻 璃 , 在
半 导 体 熔 物 上 装 上 两 根 金 属 引 出 线 , 并 用 玻 璃 管 保 护 起 来 。
第 二 节 气 体 压 力 的 测 量
压 力 是 描 述 体 系 状 态 的 一 个 重 要 参 数 , 它 对 物 质 的 相 变 和 化 学 反 应 中 传 热 、 传 质 、 吸
附 以 及 溶 解 和 扩 散 等 都 有 较 显 著 的 影 响 。 均 匀 垂 直 作 用 于 单 位 面 积 上 的 力 , 物 理 学 上 称 为 压
强 , 物 理 化 学 上 习 惯 称 为 压 力 , 其 单 位 为 帕 斯 卡 (Pascal), 简 称 帕 (Pa)。 一 个 国 际 标 准 大 气 压
定 义 为 :
1 标 准 大 气 压 =1.00×10 5 帕 (1 帕 =1 牛 顿 / 平 方 米 )
压 力 单 位 的 换 算 关 系 见 附 录 一 。
压 力 的 大 小 常 用 压 力 计 来 测 量 , 常 用 的 气 压 计 有 下 面 几 种 。
2.1. 福 廷 式 (Fortin) 式 气 压 计
大 气 压 力 通 常 用 福 廷 式 气 压 计 来 测 量 , 构 造 如 图 4-3 所 示 . 它 的 主 要 部 件 是 一 根 一 端 封
闭 并 其 中 盛 满 水 银 、 然 后 倒 置 在 水 银 槽 中 的 长 90 cm 的 玻 璃 管 , 此 时 管 的 上 端 为 真 空 。 汞
槽 底 部 有 一 鞣 皮 袋 , 它 附 有 螺 旋 丝 可 借 以 调 节 其 中 汞 面 的 高 度 。 玻 璃 管 周 围 有 标 有 刻 度 的 黄
铜 管 标 尺 , 水 银 槽 上 部 倒 置 的 象 牙 针 的 尖 端 是 黄 铜 标 尺 刻 度 的 零 点 。 标 尺 上 还 附 有 一 游 标 尺 ,
游 标 尺 上 刻 度 是 小 数 读 数 数 值 。
使 用 方 法 : 调 整 气 压 计 与 地 面 垂 直 后 , 旋 转 底 部 液 面 调 整 螺 丝 10, 升 高 水 银 面 , 使 水 银
面 与 象 牙 针 6 尖 端 恰 好 接 触 。 调 节 游 标 螺 旋 4, 先 让 游 标 1 前 后 边 缘 略 高 于 汞 面 , 然 后 缓
慢 下 降 直 到 眼 睛 水 平 观 察 时 , 游 标 前 后 边 缘 与 汞 凸 面 的 最 高 处 三 点 处 于 同 一 水 平 面 上 。 按 游
标 的 零 点 对 准 的 下 面 一 个 刻 度 读 出 气 压 计 的 整 数 部 分 , 再 按 游 标 与 读 数 标 尺 重 合 的 最 好 的 一
条 线 , 从 游 标 上 读 出 刻 度 的 小 数 部 分 。 记 下 气 压 计 读 数 后 , 将 液 面 调 整 螺 丝 调 下 , 使 汞 槽 内
汞 面 与 象 牙 针 尖 端 脱 离 。
气 压 计 的 读 数 与 温 度 及 纬 度 和 海 拔 高 度 有 关 , 一 个 标 准 大 气 压 是 指 在 温 度 为 0℃、 纬
度 为 45° 的 海 平 面 上 的 真 空 气 体 里 , 使 汞 上 升 760mm 柱 高 所 需 的 压 强 , 所 以 必 须 将 测 得 的

大 气 压 数 值 进 行 校 正 :
(1) 仪 器 误 差 的 校 正 按 制 造 厂 所 附 的 仪 器 误 差 校 正 卡 进 行 校 正 。
标 尺
游 标 尺
水 银 面
G
调 节 游 标
螺 旋 F
温 度 计
黄 铜 管
象
牙
针
B
R
C
Q
图 4-3 福 廷 式 气 压 计
(2) 温 度 校 正 设 α 和 β 分 别 为 汞 的 体 膨 胀 系 数 和 黄 铜 的 线 膨 胀 系 数 ,h t 和 h o 分 别 为
t ℃ 和 0 ℃ 时 的 气 压 计 的 读 数 值 , 则 h t 和 h o 有 下 列 关 系 :
−3
−6
0.1819×
10 −18.4×
10
= h 1−
t)
t
α −β
h = ht
(1 −
1+
α t
0
t
(
−3
1+
0.1819×
10
≈h t (1 - 0.163×10 -3 t)
t
)
则
Δh t = 0.163×10 -3 t×h t
当 温 度 高 于 0℃ 时 , 应 将 读 数 值 减 去 温 度 校 正 值 ; 当 温 度 低 于 0 ℃ 时 , 则 应 加 上 温

度 校 正 值 。
(3) 重 力 加 速 度 的 校 正
由 于 重 力 加 速 度 是 纬 度 和 海 拔 高 度 的 函 数 , 因 此 , 水 银 的 重 量 及 水 银 柱 高 度 也 是 纬 度
和 高 度 的 函 数 。 纬 度 校 正 值 为 :
Δh L = h o ×2.6×10 -3 cos(2L)
海 拔 高 度 校 正 值 为 :
Δh H = h o ×3.14×10 -7 H
注 意 : 当 纬 度 小 于 45° 或 海 拔 大 于 0 应 减 去 校 正 值 , 否 则 应 加 上 校 正 值 。 式 中 ,L 和
H 分 别 是 测 量 地 点 的 纬 度 和 海 拔 高 度 。
(4) 其 它 因 素 的 校 正
如 水 银 蒸 气 压 、 毛 细 管 效 应 校 正 等 。 在 一 般 实 验 中 都 不 予 考 虑 。
2.2. U- 型 压 力 计
用 一 根 两 端 开 口 的 垂 直 U 型 玻 璃 管 , 管 中 盛 以 过 量 的 工 作 液 体 , 并 在 两 支 管 后 面 垂 直
地 放 置 一 刻 度 标 尺 即 可 构 成 一 U- 型 压 力 计 。 它 是 一 种 液 柱 式 压 力 计 。 这 种 压 力 计 构 造 简 单 ,
制 作 容 易 , 价 格 低 廉 , 使 用 方 便 , 能 测 出 很 小 的 压 力 差 。 缺 点 是 量 程 较 窄 , 示 值 与 工 作 液 体
有 关 , 读 数 不 甚 方 便 。 若 将 两 个 支 管 口 分 别 接 入 不 同 的 被 测 体 系 , 则 可 测 得 两 个 不 同 体 系 的
压 力 差 , 若 一 侧 接 入 被 测 体 系 , 另 一 侧 与 大 气 相 通 , 则 可 测 得 体 系 的 压 力 与 真 空 度 。
对 U- 型 压 力 计 工 作 液 体 的 一 般 要 求 是 : 不 易 挥 发 、 密 度 适 中 、 热 膨 胀 系 数 小 , 不 与 被
测 体 系 中 的 介 质 发 生 化 学 反 应 或 互 溶 等 。 如 水 、 汞 、 甘 油 等 。 它 的 校 正 方 法 与 福 廷 式 气 压 计
的 校 正 方 法 基 本 相 同 。
2.3. 弹 簧 压 力 计
弹 簧 压 力 计 是 利 用 各 种 金 属 弹 性 元 件 受 压 变 形 的 原 理 制 成 的 。 它 的 主 要 元 件 是 一 根 截
面 为 椭 圆 形 的 弧 形 金 属 弹 簧 管 。 当 弹 簧 管 内 的 压 力 等 于 管 外 的 大 气 压 时 , 表 上 的 指 针 在 零 位
读 数 上 , 当 弹 簧 管 内 的 气 压 或 液 体 压 力 大 于 管 外 的 大 气 压 时 , 弹 簧 管 受 压 , 使 管 内 椭 圆 形 截
面 扩 张 而 趋 于 圆 形 , 从 而 使 弧 形 管 伸 张 而 带 动 连 杆 , 由 于 这 一 变 形 很 小 , 所 以 用 扇 形 齿 轮 和
小 齿 轮 加 以 放 大 , 以 便 使 指 针 在 表 面 上 有 足 够 的 幅 度 , 指 示 相 应 的 压 力 读 数 , 这 个 读 数 就 是
被 测 介 质 的 表 压 。
如 果 被 测 气 体 的 压 力 低 于 大 气 压 , 则 可 用 弹 簧 真 空 计 , 它 的 构 造 与 上 面 相 同 。 当 弹 簧 管
内 的 气 体 压 力 低 于 管 外 大 气 压 时 , 弹 簧 管 向 内 弯 曲 , 表 面 上 指 针 从 零 位 读 数 向 相 反 方 向 转 动 ,
所 指 出 的 读 数 为 真 空 度 。
第 三 节 真 空 技 术
3.1. 真 空 的 获 得
为 了 获 得 真 空 , 就 必 须 设 法 将 气 体 分 子 从 容 器 中 抽 出 , 凡 是 能 从 容 器 中 抽 出 气 体 , 使
气 体 压 力 降 低 的 装 置 均 称 为 真 空 泵 。 真 空 度 习 惯 上 常 用 “Torr” 作 为 单 位 :
1 Torr = 133.322 Pa ≈ 1 mmHg
0.1 M Pa = 750.06 mmHg

= 1 工 程 大 气 压
下 面 主 要 介 绍 一 般 实 验 室 用 得 最 多 的 几 种 真 空 泵 。
(1) 水 流 泵
水 流 泵 应 用 的 是 柏 努 利 原 理 , 水 经 过 受 缩 的 喷 口 以 高 速 喷 出 , 其 周 围 区 域 的 压 力 较 低 ,
由 系 统 中 进 入 的 气 体 分 子 便 被 高 速 喷 出 的 水 流 带 走 。 它 的 构 造 如 图 4-4 所 示 。 水 流 泵 所 能
达 到 的 极 限 真 空 度 受 水 本 身 的 蒸 气 压 限 制 。 用 它 一 般 可 获 得 粗 真 空 (760~10 Torr)。 尽 管 其
效 率 低 , 但 由 于 简 便 , 实 验 室 在 抽 滤 或 其 它 粗 真 空 度 要 求 时 却 经 常 使 用 。
水
体
系
图 4-4 水 流 泵 结 构 图
(2) 油 封 机 械 真 空 泵
油 封 机 械 真 空 泵 工 作 原 理 见 图 4-5。 此 泵 由 一 个 定 子 和 一 个 偏 心 转 子 构 成 , 转 子 的 径
向 槽 中 有 两 块 刮 板 旋 片 2, 因 刮 板 随 转 子 一 起 旋 转 , 故 常 称 旋 片 。 旋 片 为 矩 形 钢 板 , 可 在 槽
内 滑 动 , 以 弹 簧 4 顶 向 定 子 壁 A, 以 保 证 旋 片 的 整 个 端 面 始 终 和 定 子 壁 保 持 良 好 接 触 。 定
子 B 为 钢 筒 , 两 端 用 合 适 的 平 板 封 闭 , 定 子 上 钻 有 进 气 孔 5 和 排 气 孔 6, 进 气 口 通 过 装 有 滤
尘 器 的 管 道 与 真 空 系 统 相 连 。 排 气 口 装 有 一 个 阀 门 。 整 个 装 置 浸 没 在 既 起 润 滑 作 用 、 冷 却 作
用 , 又 起 密 封 作 用 的 油 中 。
泵 的 抽 气 原 理 是 基 于 气 体 的 压 缩 和 膨 胀 。 当 抽 除 含 有 冷 凝 蒸 气 的 气 体 时 , 蒸 气 被 压 缩 ,
压 力 增 大 , 蒸 气 就 会 凝 结 。 凝 成 的 液 体 与 泵 油 混 合 , 并 随 油 在 泵 中 循 环 , 把 一 些 污 染 的 液 体
带 到 低 压 区 , 液 体 在 低 压 区 蒸 发 , 从 而 限 制 了 泵 可 达 到 的 真 空 度 ( 一 般 可 达 到 1~10 -3 Torr 的
低 真 空 度 ), 实 验 室 可 用 它 获 得 低 真 空 , 也 作 为 获 得 高 真 空 的 前 级 泵 。
5
4
6
1
2
A
B
3

图 4-5 机 械 真 空 泵 工 作 原 理
1 定 子 2 旋 片 3 转 子 4 弹 簧 5 进 气 口 6 出 气 口
使 用 这 类 机 械 真 空 泵 时 , 须 注 意 以 下 几 点 :
1 不 能 直 接 用 来 抽 出 冷 凝 性 气 体 如 水 蒸 气 , 挥 发 性 气 体 如 乙 醚 或 腐 蚀 性 气 体 如 氯 化 氢
等 。 若 要 应 用 , 则 应 在 泵 的 进 气 口 前 端 加 接 干 燥 瓶 、 吸 收 瓶 或 冷 阱 。 常 用 的 干 燥 剂 有 氯 化 钙
或 五 氧 化 二 磷 等 , 吸 收 剂 常 用 固 体 氢 氧 化 钠 等 , 冷 阱 常 用 的 致 冷 剂 为 固 体 二 氧 化 碳 (-78℃)
或 液 氮 (-196℃)。
2 用 泵 之 前 应 该 检 查 马 达 的 额 定 电 压 和 接 线 方 法 , 运 转 方 向 和 泵 油 量 是 否 适 量 。 运 转
时 电 机 温 升 一 般 不 可 超 过 65 ℃, 不 应 有 异 常 声 音 。 开 泵 或 停 泵 前 , 应 使 泵 先 与 大 气 相 通 ,
以 避 免 带 负 载 启 动 或 泵 油 冲 入 真 空 系 统 。
(3) 扩 散 泵
扩 散 泵 是 获 得 高 真 空 的 抽 气 设 备 (10 -3 ~10 -8 Torr 的 高 真 空 ), 按 泵 的 工 作 介 质 可 分 为
汞 扩 散 泵 和 油 扩 散 泵 。 图 4-6 就 是 扩 散 泵 结 构 示 意 图 。 泵 油 受 热 沸 腾 , 蒸 气 沿 导 流 管 上 升 ,
并 通 过 导 流 管 顶 部 的 伞 形 喷 嘴 改 变 方 向 高 速 喷 出 , 在 伞 形 喷 嘴 处 形 成 低 压 。 被 抽 气 体 的 分 子
从 泵 口 到 低 压 区 , 与 蒸 气 分 子 碰 撞 , 并 被 蒸 气 分 子 带 下 , 蒸 气 经 冷 凝 变 为 液 体 , 流 入 油 釜 循
环 使 用 , 而 被 带 到 泵 下 方 的 被 抽 气 体 分 子 , 经 泵 口 而 由 前 级 泵 抽 出 。 为 了 防 止 泵 油 的 返 流 和
返 迁 移 , 在 泵 口 及 伞 形 喷 嘴 之 间 加 一 挡 板 , 并 在 泵 与 真 空 系 统 之 间 加 接 一 冷 阱 。
在 使 用 扩 散 泵 时 , 必 须 注 意 以 下 几 点 :
1 工 作 液 最 好 用 硅 油 , 硅 油 分 子 量 大 , 蒸 气 压 低 , 有 利 于 提 高 真 空 度 。 汞 有 毒 , 最 好
不 用 。
2 由 于 扩 散 泵 的 有 效 工 作 范 围 在 10 -1 ~10 -8 Torr, 所 以 在 使 用 扩 散 泵 时 , 必 须 要 用 前 级
泵 , 将 压 力 降 到 10 -1 Torr 以 下 , 并 且 前 级 泵 的 抽 气 速 度 必 须 大 于 扩 散 泵 。
3 泵 的 冷 却 和 加 热 器 加 热 对 泵 的 工 作 效 率 也 很 重 要 , 应 防 止 泵 油 返 流 现 象 。 加 热 、 冷
却 必 须 缓 慢 进 行 , 防 止 扩 散 泵 爆 裂 。

图 4-6 扩 散 泵 结 构 示 意 图
除 上 面 介 绍 的 三 种 类 型 泵 外 , 还 有 获 得 超 高 真 空 的 离 子 泵 等 , 由 于 它 们 在 实 验 室 不 常 用 , 读
者 可 参 阅 其 它 参 考 书 。
3.2. 真 空 的 测 量
前 面 已 介 绍 过 , 用 真 空 压 力 表 可 测 得 低 真 空 的 压 力 , 对 于 真 空 度 较 高 的 体 系 , 必 须 要
用 其 它 真 空 计 来 测 量 其 真 空 度 。
(1) 麦 氏 (Mcleod) 真 空 规
麦 氏 真 空 规 又 称 为 压 缩 真 空 计 , 是 在 1~10 -6 Torr 的 范 围 内 测 量 绝 对 压 力 的 仪 器 , 到
现 在 它 仍 是 作 为 校 准 其 它 真 空 规 的 标 准 规 , 它 的 构 造 如 图 4-7。
1
2
3
4
5
6
7
8
图 4-7 麦 氏 真 空 规 结 构 示 意 图
1 毛 细 管 ( 接 真 空 系 统 ) 2、3 毛 细 管 4- 玻 璃 泡 5 毛 细 管
6 活 塞 ( 接 空 气 泵 ) 7 汞 容 器 8 底 座
麦 氏 规 是 根 据 波 义 耳 定 律 来 测 量 真 空 度 的 。 它 首 先 是 让 被 测 真 空 系 统 的 残 留 气 体 进 入
规 内 , 然 后 加 以 压 缩 , 比 较 压 缩 前 后 的 体 积 和 压 力 的 变 化 , 就 可 算 出 其 真 空 度 。 麦 氏 真 空
规 有 台 式 和 转 式 两 种 。 对 于 台 式 麦 氏 规 , 测 量 时 先 开 启 旋 塞 , 使 顶 部 毛 细 管 与 真 空 系 统 相
通 , 并 同 时 将 下 面 活 塞 旋 向 泵 的 方 向 , 对 汞 容 器 抽 真 空 , 当 汞 面 降 至 切 口 以 下 时 , 毛 细 管
及 玻 璃 泡 等 真 空 系 统 连 通 , 压 力 与 真 空 系 统 相 等 , 待 压 力 平 衡 后 , 将 下 面 活 塞 通 向 大 气 ,
使 汞 从 汞 溶 器 上 升 , 当 汞 面 上 升 至 切 口 时 , 毛 细 管 和 玻 璃 泡 将 形 成 一 个 密 闭 系 统 , 其 压 力
等 于 真 空 系 统 的 压 力 。 若 令 汞 面 不 断 上 升 , 气 体 不 断 被 压 缩 , 当 达 到 平 衡 时 , 就 产 生 了 一
个 汞 面 差 , 这 汞 面 差 可 从 毛 细 管 的 读 数 标 尺 直 接 读 出 。 由 于 毛 细 管 的 体 积 可 知 , 所 以 可 算
出 被 测 真 空 系 统 的 压 力 。

(2) 热 偶 — 电 离 真 空 规 ( 复 合 真 空 计 )
复 合 真 空 计 采 用 晶 体 管 、 电 子 管 线 路 , 由 热 偶 规 和 电 离 规 复 合 而 成 的 。 图 4-10 是 复
合 真 空 计 的 面 板 图 。
图 4-8 电 离 真 空 规
图 4-9 热 电 偶 真 空 规
热 偶 规 管 由 加 热 丝 和 电 偶 丝 组 成 , 热 偶 丝 的 热 电 势 由 加 热 丝 的 温 度 决 定 。 当 热 偶 规 与
真 空 系 统 相 联 时 , 如 果 维 持 加 热 丝 电 流 恒 定 , 则 热 偶 丝 的 热 电 势 将 由 其 周 围 的 气 体 压 强 决 定 ,
当 压 强 低 于 某 一 定 值 时 , 气 体 导 热 系 数 与 压 强 成 正 比 , 从 而 可 找 出 热 电 势 与 压 强 的 关 系 , 直
接 用 表 头 指 示 真 空 度 。
电 离 真 空 规 为 一 只 特 殊 的 三 极 真 空 管 , 收 集 极 的 电 极 相 对 于 阴 极 为 -30 V, 而 栅 极 上
正 电 位 为 正 200 V, 若 使 阴 极 发 射 的 电 子 流 和 栅 极 的 电 位 稳 定 , 则 阴 极 发 射 的 电 子 在 栅 极 作
用 下 高 速 运 动 并 与 气 体 分 子 相 碰 , 使 气 体 分 子 电 离 成 离 子 。 正 离 子 将 被 负 电 位 的 收 集 极 吸 收
而 形 成 离 子 流 , 经 放 大 器 放 大 后 由 微 电 流 计 指 示 , 形 成 的 离 子 流 与 电 离 规 中 的 气 体 的 压 力 成
正 比 , 因 此 可 从 离 子 电 流 的 大 小 , 即 可 直 接 读 出 真 空 度 。
复 合 真 空 计 的 使 用 方 法 :
(1) 连 接 好 热 偶 规 、 电 离 规 和 仪 器 的 电 缆 , 插 头 不 可 接 错 , 插 错 将 烧 坏 规 管 。 如 使 用
电 离 规 须 将 K 6 放 在 “ 断 ” 的 位 置 。 接 通 电 源 预 热 10 min。
(2) 如 使 用 热 偶 规 , 须 将 K 6 放 在 “ 加 热 ” 位 置 , 旋 电 流 调 节 旋 钮 使 加 热 电 流 为 启 封
电 流 。 再 将 K 6 拔 在 “ 测 量 ” 位 置 , 从 表 上 即 可 读 取 真 空 度 。
(3) 如 使 用 电 离 规 , 先 把 K 4 放 在 “ 发 射 ” 位 置 , 放 在 “ 测 量 ” 位 置 , 接 通 规 管 灯 丝 K 2 ,
使 发 射 电 流 为 5 mA( 表 上 有 红 线 )。 电 流 调 好 后 , 利 用 K 4 和 零 点 调 节 , 调 节 电 表 零 点 ; 利
用 K 5 和 校 准 调 节 (K 4 置 于 测 量 位 置 ), 调 节 电 表 为 满 刻 度 后 , 将 K 5 置 于 适 当 量 程 即 可 测 得
系 统 的 真 空 度 。
(4) 测 量 过 程 中 整 个 系 统 电 源 电 压 必 须 恒 定 。 当 真 空 度 低 于 10 -3 Torr 时 , 不 能 使 用 电
离 规 。 如 电 离 规 暂 时 不 用 , 只 需 断 开 K 2 即 可 。

1
12
2
6
11
3 4 5 7
8 9 10
图 4-10 复 合 真 空 计 面 板 图
1 电 源 指 示 2 电 源 开 关 3 电 流 调 节 4 加 热 、 测 量 旋 钮 5 发 射 调 节
6 去 气 、 测 量 开 关 7 发 射 、 测 量 旋 钮 8 零 点 调 节 9 标 准 、 测 量 倍 率 旋 钮
10 标 准 调 节 11 灯 丝 开 关 12 灯 丝 指 示
3.3. 真 空 系 统 的 检 漏
新 安 装 的 真 空 装 置 在 使 用 前 应 检 查 系 统 是 否 漏 气 , 检 漏 的 方 法 很 多 , 如 火 花 法 、 热 偶
规 法 、 电 离 规 法 、 萤 光 法 、 质 谱 仪 法 、 磁 谱 仪 法 等 等 。 物 理 化 学 实 验 室 中 常 采 用 火 花 检 漏 法 、
热 偶 规 法 和 电 离 规 法 , 后 两 种 是 测 量 系 统 的 真 空 度 的 大 小 , 前 面 已 叙 述 过 。 火 花 检 漏 是 来 检
查 低 真 空 系 统 漏 气 的 一 种 方 法 。 它 使 用 的 仪 器 是 高 频 火 花 发 生 器 。 检 漏 时 , 启 动 真 空 泵 , 数
秒 后 , 启 动 火 花 发 生 器 , 将 火 花 调 节 正 常 , 将 放 电 簧 对 着 玻 璃 系 统 表 面 不 断 移 动 。 若 没 有 漏
气 , 高 频 火 花 束 是 散 开 的 , 并 在 玻 璃 表 面 上 不 规 则 地 跳 动 ; 若 玻 璃 壁 上 有 漏 气 孔 , 则 由 于 大
气 穿 过 漏 孔 , 其 导 电 率 比 玻 璃 高 得 多 , 而 使 火 花 束 集 中 并 通 过 漏 孔 而 进 入 系 统 , 产 生 一 明 亮
光 点 , 这 个 光 点 就 是 漏 孔 。 根 据 高 频 火 花 的 颜 色 , 还 能 粗 略 地 判 断 系 统 的 真 空 度 。 压 力 在 10~
10 -3 Torr 时 , 火 花 在 系 统 内 起 红 色 辉 光 放 电 ; 压 力 在 10 Torr 以 上 或 10 -3 Torr 以 下 时 , 系
统 内 不 产 生 辉 光 放 电 , 仅 在 玻 璃 壁 上 产 生 淡 兰 色 的 萤 光 。 高 频 火 花 检 漏 仅 适 用 于 进 行 玻 璃 等
绝 缘 材 料 的 检 漏 。
参 考 文 献
1. 刁 国 旺 阚 锦 晴 等 《 物 理 化 学 实 验 》
2. 张 成 孝 :《 化 学 测 量 实 验 》 北 京 科 学 出 版 社 2002

第 九 章 常 见 仪 器 的 使 用
1. 电 子 分 析 天 平
电 子 天 平 是 利 用 电 子 装 置 完 成 电 磁 力 补 偿 的 调 节 , 使 物 体 在 重 力 场 中 实 现 力 的 平
衡 , 或 通 过 电 磁 力 矩 的 调 节 , 使 物 体 在 重 力 场 中 实 现 力 矩 的 平 衡 。 没 有 刀 口 刀 承 ,
无 机 械 磨 损 , 全 部 采 用 数 字 显 示 , 自 动 调 零 , 自 动 校 准 , 自 动 扣 除 皮 重 , 只 需 几
秒 钟 就 可 显 示 称 量 结 果 , 因 此 称 量 速 度 快 。 电 子 天 平 连 接 计 算 机 和 打 印 机 后 可 具
有 多 种 功 能 , 是 代 表 发 展 趋 势 的 最 先 进 的 天 平 。
BP210S 型 电 子 天 平 是 多 功 能 、 上 皿 式 常 量 分 析 天 平 , 感 量 为 0.1mg, 最 大 载 荷 210g,
其 显 示 屏 和 控 制 键 板 如 图 5-1 所 示 。
天
平
脚
水 平 仪
开 / 关 键
(ON/OFF)
玻 璃 门
称 量 盘
水 平 调
节 旋 纽
TARE( 除
皮 / 调 零 键
1、 开 / 关 键 (ON/OFF)
2、 消 除 键 (CF)
3、 校 准 / 调 整 键 (CAL)
4、 功 能 键 (F)
5、 打 印 键 (Print)
6、 除 皮 / 调 零 键 (TARE)
7、 质 量 显 示 屏
1、 开 / 关 键 (on/off) 2、 清 除 键 (CF) 3、 校 准 / 调 整 键 (CAL)
图 5-1 BP210S 型 天 平 显 示 屏 及 控 制 板
一 般 情 况 下 , 只 使 用 开 / 关 键 、 除 皮 / 调 零 键 和 校 准 / 调 整 键 。 使 用 时 的 操 作 步
骤 如 下 :
a. 接 通 电 源 ( 电 插 头 ), 屏 幕 右 上 角 显 出 一 个 “0”, 预 热 30min 以 上 ;
b. 检 查 水 平 仪 ( 在 天 平 后 面 ), 如 不 水 平 , 应 通 过 调 节 天 平 前 边 左 、 右
两 个 水 平 支 脚 而 使 其 达 到 水 平 状 态 ;
c. 按 一 下 开 / 关 键 , 显 示 屏 很 快 出 现 “0.0000g”;
d. 如 果 显 示 不 正 好 是 “0.0000g”, 则 要 按 一 下 “TARE" 键 ;
e. 将 被 称 物 轻 轻 放 在 称 盘 上 , 这 时 可 见 显 示 屏 上 的 数 字 在 不 断 变 化 ,
待 数 字 稳 定 并 出 现 质 量 单 位 “g” 后 , 即 可 读 数 ( 最 好 再 等 几 秒 钟 ) 并 记 录 称 量
结 果 ;
f. 称 量 完 毕 , 取 下 被 称 物 , 如 果 还 要 继 续 使 用 天 平 , 可 暂 不 按 “ 开 /
关 键 ”, 天 平 将 自 动 保 持 零 位 , 或 者 按 一 下 “ 开 / 关 键 ”( 但 不 可 拔 下 电 源 插
头 ), 让 天 平 处 于 待 命 状 态 , 即 显 示 屏 上 数 字 消 失 , 左 下 角 出 现 一 个 “o”,

再 来 称 样 时 按 一 下 “ 开 / 关 ” 键 就 可 使 用 。 如 果 较 长 时 间 ( 半 天 以 上 ) 不 再 用
天 平 , 应 拔 下 电 源 插 头 , 盖 上 防 尘 罩 ;
g. 如 果 天 平 长 时 间 没 有 用 过 , 或 天 平 移 动 过 位 置 , 应 进 行 一 次 校 准 。
校 准 要 在 天 平 通 电 预 热 30min 以 后 进 行 , 程 序 是 : 调 整 水 平 , 按 下 “ 开 / 关 ”
键 , 显 示 稳 定 后 如 不 为 零 则 按 一 下 “TARE” 键 , 稳 定 地 显 示 “0.0000g” 后 ,
按 一 下 校 准 键 (CAL), 天 平 将 自 动 进 行 校 准 , 屏 幕 显 示 出 “CAL”, 表 示 正 在
进 行 校 准 。10s 左 右 ,“CAL” 消 失 , 表 示 校 准 完 毕 , 应 显 示 出 “0.0000g”,
如 果 显 示 不 正 好 为 零 , 可 按 一 下 “TARE” 键 , 然 后 即 可 进 行 称 量 。
1. 固 体 样 品 的 称 量 方 法
(1). 直 接 称 量 法
称 物 体 前 , 先 按 “TARE” 键 , 使 天 平 读 数 为 0.0000g , 然 后 把 物 体 放 在 天 平
盘 中 , 关 上 天 平 门 , 待 读 数 稳 定 后 , 此 时 所 示 的 质 量 就 等 于 物 体 质 量 。 这 种 称 量
方 法 适 用 于 称 量 洁 净 干 燥 的 器 皿 、 棒 状 或 块 状 的 金 属 等 , 不 得 用 手 直 接 取 放 被 称
物 , 而 可 采 用 垫 纸 条 、 用 镊 子 或 钳 子 等 适 宜 的 办 法 。
固 定 质 量 称 量 法 在 实 际 工 作 中 , 有 时 要 求 准 确 称 取 某 一 指 定 质 量 的 试 样 。
例 如 在 例 行 分 析 中 为 了 便 于 计 算 结 果 或 利 用 计 算 图 表 , 往 往 要 求 称 取 一 指 定 质 量
的 被 测 样 品 , 这 时 可 采 用 固 定 质 量 称 量 法 。 此 法 要 求 试 样 本 身 不 吸 水 并 在 空 气 中
性 质 稳 定 ( 如 金 属 , 矿 石 等 ), 其 操 作 步 骤 如 下 :
a. 先 将 容 器 ( 如 小 表 面 皿 、 小 烧 杯 、 不 锈 钢 制 的 小 簸 箕 或 碗 形 容 器 、 铝 箔 、
电 光 纸 等 ) 放 在 天 平 盘 上 , 待 稳 定 后 , 按 “TARE” 键 , 使 天 平 读 数 为 0.0000g;。
b. 如 指 定 称 取 0.4000 克 时 , 用 角 匙 在 称 盘 的 容 器 中 先 加 入 略 少 于 0.4g 的 试
样 , 然 后 在 容 器 的 上 方 以 手 指 轻 轻 振 动 , 使 试 样 慢 慢 落 入 容 器 中 , 直 至 天 平 读
数 为 0.4000g。 称 量 完 毕 后 , 将 试 样 全 部 转 移 入 实 验 容 器 中 ( 表 面 皿 可 用 水 洗 涤
数 次 , 称 量 纸 上 必 须 不 粘 附 试 样 )。
此 法 也 可 用 于 称 取 符 合 条 件 的 不 指 定 质 量 的 试 样 , 称 为 增 量 法 。
(2). 递 减 称 量 法
这 种 方 法 称 出 样 品 的 质 量 不 要 求 固 定 的 数 值 , 只 须 在 要 求 的 称 量 范 围 内 即 可 , 适
用 于 称 取 多 份 易 吸 水 , 易 氧 化 或 易 与 CO 2 反 应 的 物 质 。 将 此 类 物 质 盛 在 带 盖 的 称
量 瓶 中 , 首 先 称 出 其 质 量 , 再 称 取 倒 出 部 分 试 样 后 的 质 量 , 二 者 之 差 即 是 试 样 的
质 量 。 如 再 倒 出 一 份 试 样 , 可 连 续 称 出 第 二 份 试 样 的 质 量 。 因 每 次 倒 出 试 样 后 质
量 逐 渐 减 少 , 故 称 为 递 减 称 量 法 。 此 法 既 可 防 止 吸 潮 和 防 尘 , 又 便 于 称 量 操 作 。
其 操 作 步 骤 如 下 :
a. 在 称 量 瓶 中 装 适 量 试 样 ( 如 果 试 样 曾 经 烘
干 , 应 放 在 干 燥 器 中 冷 却 到 室 温 ), 用 洁 净 的 小
纸 条 或 塑 料 薄 膜 条 套 在 称 量 瓶 上 , 放 在 天 平 盘 中 ,
设 称 其 质 量 为 w 1 (g)。
b. 将 称 量 瓶 取 出 , 在 准 备 溶 解 试 样 的 容 器 上 方
打 开 瓶 盖 , 用 称 量 瓶 盖 轻 轻 地 敲 瓶 的 上 部 , 使 试
样 慢 慢 落 入 容 器 中 , 如 图 5-2 所 示 。 然 后 慢 慢 地
将 瓶 竖 起 , 用 瓶 盖 敲 瓶 口 上 部 , 使 粘 在 瓶 口 的 试
样 落 入 瓶 中 , 盖 好 瓶 盖 。 再 将 称 量 瓶 放 回 天 平 盘
图 5-2 从 称 量 瓶 中 敲 出 试 样 示 意 图
上 称 量 , 如 此 重 复 操 作 , 直 到 倾 出 的 试 样 重 量 达
到 要 求 为 止 。 设 其 质 量 为 w 2 (g), 则 第 — 份 试 样
重 = w 1 -w 2 (g)。

c. 同 上 操 作 , 逐 次 称 量 , 即 可 称 出 多 份 样 品 , 例 如 :
瓶 + 样 品 (1) 20.3720g
差 为 0.2483g…… 第 一 份 样 品
的 质 量
瓶 + 样 品 (2) 20.1237g
差 为 0.2300g…… 第 二 份 样 品
的 质 量
瓶 + 样 品 (3) 19.8937g
差 为 0.2410g…… 第 三 份 样 品
的 质 量
瓶 + 样 品 (4) 19.6527g
2. 液 体 样 品 的 称 量 方 法
液 体 样 品 的 准 确 称 量 比 较 麻 烦 。 根 据 不 同 样 品 的 性 质 而 有 多 种 称 量 方 法 。
(1) 性 质 较 稳 定 、 不 易 挥 发 的 样 品 可 装 在 干 燥 的 小 滴 瓶 中 用 差 减 法 称 量 , 最 好
预 先 粗 称 每 滴 样 品 的 大 致 质 量 ;
(2) 易 挥 发 或 与 水 作 用 强 烈 的 样 品 需 要 采 取 特 殊 的 办 法 进 行 称 量 , 例 如 冰 乙 酸
样 品 可 用 小 称 量 瓶 准 确 称 量 , 然 后 连 瓶 一 起 放 入 已 装 有 适 量 水 的 具 塞 锥 形 瓶 , 摇
动 使 称 量 瓶 盖 子 打 开 , 样 品 与 水 混 合 后 进 行 测 定 。
3. 分 析 天 平 的 使 用 规 则 和 维 护
(1) . 天 平 室 应 避 免 阳 光 照 射 , 保 持 干 燥 , 防 止 腐 蚀 性 气 体 的 侵 袭 。 天 平 应 放 在
牢 固 的 台 上 避 免 震 动 。 使 用 时 , 动 作 要 轻 、 缓 , 并 时 常 检 查 水 平 是 否 改 变 ;
(2) . 天 平 箱 内 应 保 持 清 洁 , 要 放 置 并 定 期 烘 干 吸 湿 用 的 干 燥 剂 ( 变 色 硅 胶 ), 以
保 持 干 燥 ;
(3) . 同 一 实 验 应 使 用 同 一 台 天 平 , 以 减 少 称 量 误 差 ;
(4) . 称 量 物 体 不 得 超 过 天 平 的 最 大 载 重 量 ( 一 般 为 200 g)。 称 量 的 样 品 , 必 须
放 在 适 当 的 容 器 中 。 不 得 直 接 放 在 天 平 盘 上 ;
(5) . 不 得 在 天 平 上 称 量 过 热 、 过 冷 或 散 发 腐 蚀 性 气 体 的 物 质 ;
(6) . 电 子 天 平 的 开 机 、 通 电 预 热 、 校 准 均 由 实 验 室 工 作 人 员 负 责 完 成 , 学 生 只
按 “TARE” 键 , 不 要 触 动 其 他 控 制 键 ;
(7) . 称 量 的 数 据 应 及 时 写 在 记 录 本 上 , 不 得 记 在 纸 片 或 其 它 地 方 ;
(8) . 称 量 完 毕 , 检 查 天 平 内 外 清 洁 , 关 好 天 平 门 , 将 指 数 盘 拨 回 零 位 , 关 闭 电
源 。 并 检 查 盒 内 砝 码 是 否 完 整 无 缺 和 清 洁 , 最 后 在 天 平 使 用 登 记 本 上 写 清 使 用 情
况 。
2. 酸 度 计
酸 度 计 又 称 pH 计 , 是 一 种 通 过 测 量 电 势 差 的 方 法 来 测 定 溶 液 pH 值 的 最 常 用 仪 器 之 一 ,
它 除 可 以 测 定 溶 液 的 pH 值 外 , 还 可 以 测 量 氧 化 还 原 电 对 的 电 极 电 势 ( 即 电 动 势 ) 值 (mV) 及 配
合 电 磁 搅 拌 进 行 电 位 滴 定 等 。 其 工 作 原 理 主 要 是 利 用 一 对 电 极 在 不 同 pH 值 溶 液 中 能 产 生 不
同 的 电 动 势 , 再 将 该 电 动 势 输 入 仪 器 , 经 过 电 子 线 路 的 一 系 列 工 作 , 最 后 在 电 表 上 指 示 出 测
量 结 果 ( 图 5-3)。 实 验 室 常 用 酸 度 计 有 pHS-25 型 、pHS-2C 型 、pHS-3C 型 、821 型 袖 珍

数 字 式 pH 离 子 计 。 各 种 仪 器 的 型 号 和 结 构 虽 然 不 同 , 但 其 基 本 原 理 是 一 样 的 。
图 5-3 酸 度 计 的 工 作 原 理 示 意 图
1. 基 本 原 理
各 种 不 同 类 型 的 酸 度 计 均 由 玻 璃 电 极 、 饱 和 甘 汞 电 极 和 精 密 电 位 计 三 部 分 组 成 。
取 一 支 玻 璃 电 极 作 为 指 示 电 极 、 一 支 饱 和 甘 汞 电 极 作 为 参 比 电 极 , 将 二 电 极 分 别 连 接 在
精 密 电 位 计 的 “-” 极 和 “+” 极 上 , 然 后 将 电 极 浸 入 小 烧 杯 的 待 测 溶 液 中 , 组 成 原 电 池 ( 亦
称 工 作 电 池 ), 测 量 该 电 池 的 电 动 势 , 即 可 测 得 溶 液 的 pH 值 。
2. 玻 璃 电 极
酸 度 计 的 测 量 电 极 一 般 使 用 玻 璃 电 极 , 其 结 构 如 图 5-4 所 示 。 在 测 定 溶 液 的 pH 值 或 酸
碱 电 位 滴 定 时 用 它 作 指 示 电 极 。 玻 璃 电 极 的 外 壳 是 用 高 阻 抗 玻 璃 制 成 的 , 其 下 端 是 由 特 殊 玻
璃 经 烧 结 而 吹 制 成 的 玻 璃 膜 小 球 泡 ( 膜 厚 约 为 0.1mm), 称 为 电 极 膜 。 它 对 H + 离 子 有 敏 感 作
用 , 是 决 定 电 极 性 能 的 最 重 要 组 成 部 分 。 玻 璃 膜 内 装 有 0.1mol·L -1 HCl 内 参 比 溶 液 , 溶 液
中 插 入 Ag-AgCl 电 极 作 内 参 比 电 极 。 将 一 个 浸 泡 好 的 玻 璃 电 极 浸 入 待 测 溶 液 中 , 玻 璃 膜 即
处 于 内 部 缓 冲 溶 液 和 外 部 试 液 中 间 , 由 于 两 溶 液 的 H + 浓 度 不 同 , 在 玻 璃 膜 两 侧 之 间 产 生 一
定 的 电 位 差 , 组 成 如 下 电 对 :
Ag|AgCl(s)|0.1mol·L -1 HCl| 玻 璃 | 待 测 溶 液
玻 璃 膜 将 两 个 不 同 H + 浓 度 的 溶 液 隔 开 , 在 玻 璃 - 溶 液 接 触 界 面 之 间 产 生 一 定 的 电 势 差 。
由 于 玻 璃 电 极 中 内 参 比 电 极 的 电 势 是 恒 定 的 ( 即 内 部 缓 冲 溶 液 的 H + 活 度 是 固 定 的 ), 所 以 在
玻 璃 与 溶 液 接 触 面 之 间 形 成 的 电 势 差 , 只 与 待 测 溶 液 的 pH 有 关 。 在 25℃ 时 ,ψ 玻 璃 =ψ φ 玻 璃
-0.0592pH
玻 璃 电 极 只 有 浸 泡 在 水 溶 液 中 才 具 有 测 量 电 极 的 作 用 , 因 此 使 用 之 前 应 将 电 极 膜 在 蒸 馏
水 中 浸 泡 24h 以 上 , 玻 璃 膜 被 水 化 , 产 生 水 化 层 , 可 产 生 对 H + 的 灵 敏 响 应 。 测 量 完 毕 也 仍
需 浸 泡 在 蒸 馏 水 中 。 长 期 不 用 时 , 应 将 玻 璃 电 极 放 入 盒 内 。
图 5-4 玻 璃 电 极 ( 左 ) 和 甘 汞 电 极 示 意 图
3. 甘 汞 电 极
甘 汞 电 极 如 图 图 5-4( 右 ) 所 示 。 它 由 纯 金 属 Hg、 甘 汞 (HgCl 2 ) 和 饱 和 KCl 溶 液 组 成 。
其 电 极 反 应 为 :Hg 2 Cl 2 +2e -
⎯ 2Hg+2Cl - 。 该 电 极 的 稳 定 性 好 , 其 电 极 电 势 不 随 被 测 溶 液
pH 值 的 变 化 而 变 化 , 在 一 定 温 度 下 有 恒 定 值 。

将 玻 璃 电 极 和 甘 汞 电 极 ( 参 比 电 极 ) 同 时 浸 入 待 测 溶 液 中 组 成 电 池 , 与 伏 特 表 连 接 , 可 以
测 定 该 电 池 的 电 动 势 。 在 25℃ 时 ,
ε=ψ 正 -ψ 负 =ψ 甘 汞 -ψ 玻 璃 =ψ 甘 汞 -ψ φ 玻 璃 +0.0592pH
因 此 pH=[ε+ψ φ 玻 璃 -ψ 甘 汞 ]÷0.0592
对 于 给 定 的 玻 璃 电 极 , 其 ψ φ 玻 璃 是 一 定 的 , 它 可 以 由 测 定 一 个 已 知 pH 值
标 准 缓 冲 溶 液 的 电 动 势 而 求 得 。ψ 甘 汞 表 示 甘 汞 电 极 电 势 , 常 用 的 是 饱 和 甘 汞
电 极 , 在 25℃ 时 其 电 极 电 势 为 0.2415V。 由 此 只 要 测 出 待 测 溶 液 的 电 动 势
(ε), 就 可 以 计 算 出 该 溶 液 的 pH 值 。 为 了 省 去 计 算 手 续 , 酸 度 计 将 测 得 的 电
动 势 直 接 用 pH 值 刻 度 表 示 出 来 。
温 度 对 pH 测 定 值 的 影 响 , 可 根 据 能 斯 特 方 程 式 予 以 校 正 。 在 pH 计 中 已
配 有 温 度 补 偿 器 进 行 补 偿 ( 或 校 正 )。
复 合 电 极
有 的 酸 度 计 使 用 的 是 复 合 电 极 , 图 5-5 为 上 海 雷 磁 仪 器 厂 生 产 的 pHS-25
型 酸 度 计 所 使 用 的 复 合 电 极 , 它 由 玻 璃 电 极 和 银 — 氯 化 银 参 比 电 极 组 成 的 。
4. 使 用 和 操 作 方 法
pHS-25 型 酸 度 计 的 结 构 如 图 5-6 所 示 。 测 量 pH 值 时 的 使 用 方 法 如 下 :
(1) 仪 器 和 电 极 的 安 装
图 5-5 复 合 电 极 的 结 构
首 先 按 图 5-6 所 示 的 方 式 装 上 电 极 杆 和 电 极 夹 , 并 按 需 要 的 位 置 固 定 , 之
后 装 上 电 极 , 支 好 仪 器 后 背 支 架 , 将 量 程 开 关 置 于 中 间 位 置 后 接 通 电 源 。
(2) 检 查 电 计
a 将 “ 功 能 选 择 器 ” 开 关 置 于 “+mV” 或 “-mV”, 此 时 电 极 插 座 不 能 插 入 电 极 ;
b “ 量 程 选 择 器 ” 开 关 置 于 中 间 位 置 , 开 仪 器 电 源 开 关 , 此 时 电 源 指 示 灯 亮 , 表 针 位
置 在 未 开 机 的 位 置 ;
c 将 “ 量 程 选 择 器 ” 开 关 置 “0~7” 档 , 指 示 电 表 的 示 值 应 为 “0 mV” 位 置 ;
d 将 “ 功 能 选 择 器 ” 置 “pH” 档 , 调 节 “ 定 位 ” 旋 钮 , 使 电 表 示 值 应 能 小 于 pH 6;
e 将 “ 量 程 选 择 器 ” 置 “7~14”, 调 节 “ 定 位 ”, 使 电 表 示 值 应 能 大 于 pH 8。
f 当 仪 器 按 上 述 方 法 检 查 并 符 合 要 求 后 , 则 可 认 为 仪 器 的 工 作 基 本 正 常 。
1. 电 源 指 示 灯 2. 温 度 补 偿 器 3. 定 位 调 节 器 4. 功 能 选 择 器 5. 量 程 选 择 器 6. 仪 器 支 架
7. 电 极 杆 固 定 圈 8. 电 极 杆 9. 电 极 夹 10. pH 玻 璃 电 极 11. 甘 汞 参 比 电 极
图 5-6 pHS-25 型 酸 度 计
(3) 仪 器 的 校 正
玻 璃 电 极 在 使 用 前 必 须 在 蒸 馏 水 中 浸 泡 24h 以 上 。 参 比 电 极 在 使 用 前 必 须 拨 去 橡 皮 塞 和
橡 皮 套 。 在 使 用 两 电 极 时 , 必 须 注 意 内 电 极 与 球 泡 之 间 、 内 电 极 与 陶 瓷 之 间 是 否 有 气 泡 停 留 ,
如 有 , 则 必 须 排 除 。
a 按 下 pH 键 , 左 角 指 示 灯 亮 , 预 热 30 分 钟 后 进 行 校 正 ;

用 蒸 馏 水 清 洗 电 极 , 然 后 用 滤 纸 吸 干 表 面 上 的 水 份 , 将 电 极 放 入 盛 有 标 准 缓 冲 溶 液
的 小 烧 杯 中 , 用 温 度 计 测 量 缓 冲 溶 液 的 温 度 , 调 节 温 度 旋 钮 于 测 量 的 温 度 值 处 ;
c 置 “ 功 能 选 择 器 ” 开 关 于 所 测 pH 标 准 缓 冲 溶 液 的 范 围 这 一 档 ( 如 对 pH=4 或 6.85
的 溶 液 则 置 “0~7” 档 );
d 调 节 “ 定 位 ” 旋 钮 , 使 表 针 指 至 该 标 准 缓 冲 溶 液 的 准 确 pH 值 ;
e 将 “ 量 程 ” 开 关 拨 至 0 位 , 移 走 缓 冲 ( 标 准 ) 溶 液 。
注 意 : 经 上 述 步 骤 定 位 的 仪 器 ,“ 定 位 ” 旋 钮 不 应 再 有 任 何 变 动 。
(4) pH 值 的 测 量
a 用 待 测 溶 液 淋 洗 电 极 2~3 次 , 并 用 滤 纸 擦 干 ;
b 将 电 极 放 入 盛 待 测 溶 液 的 烧 杯 中 , 并 轻 轻 摇 动 烧 杯 使 溶 液 混 合 均 匀 , 使 之 缩 短 电 极
的 响 应 时 间 ;
c 置 “ 功 能 选 择 器 ” 开 关 于 “pH”;
d 置 “ 量 程 选 择 器 ” 开 关 于 被 测 溶 液 的 可 能 pH 值 范 围 , 此 时 仪 器 所 指 示 的 pH 值 即
为 未 知 溶 液 的 pH 值 ;
测 定 完 毕 后 , 将 “ 量 程 选 择 器 ” 开 关 置 于 中 间 位 置 , 关 闭 电 源 , 取 出 电 极 洗 净 保 存 。
3. DDS-11A 型 电 导 率 仪
1. 工 作 原 理
电 导 率 仪 是 用 来 测 量 液 体 电 导 的 仪 器 , 它 还 可 作 电 导 滴 定 用 , 当 配 上 适 当 的 组 合 单 元 ( 如
记 录 仪 ) 后 可 达 到 自 动 记 录 的 目 的 。
溶 液 的 电 导 在 一 定 温 度 时 , 不 仅 与 溶 液 的 固 有 性 质 有 关 , 而 且 与 电 极 的 截 面 积 和 距 离 有
关 。 根 据 欧 姆 定 律 , 溶 液 的 电 导 G 与 电 极 的 截 面 积 A 成 正 比 与 其 距 离 l 成 反 比 :
A 1
G = k = k
l Q
l
Q = 称 为 “ 电 极 常 数 ”
A
比 例 常 数 κ 称 为 电 导 率 , 电 导 率 是 电 极 截 面 积 为 1m 2 电 极 距 离 为 1m 时 溶 液 的 电 导 , 电 导
率 的 单 位 为 S·m -1 (1S=Ω -1 )。
电 导 是 电 阻 的 倒 数 , 所 以 测 量 电 导 ( 电 导 率 ) 与 测 量 电 阻 的 方 法 相 同 , 可 用 电 桥 平 衡 法 测
量 , 但 为 了 减 少 或 消 除 当 电 流 通 过 电 极 对 时 发 生 氧 化 或 还 原 反 应 而 引 起 的 测 量 误 差 , 必 须 采
用 交 流 电 源 。
2. 仪 器 使 用
图 5-7 为 DDS 一 11A 型 电 导 率 仪 的 外 观 结 构 ,DDS 一 11A 型 电 导 率 仪 具 有 测 量 范 围 广 ( 从 0~
100 S·m -1 , 共 分 12 挡 )、 快 速 直 读 和 操 作 简 便 等 特 点 。

图 5-7 DDS 一 11A 型 电 导 率 仪
(1) 准 备 工 作 在 未 打 开 电 源 开 关 前 , 观 察 指 示 电 表 指 针 是 否 指 0, 如 不 指 0, 可 调 节 表
头 上 的 调 整 螺 丝 , 使 指 针 指 0; 将 校 正 、 测 量 开 关 4 扳 在 “ 校 正 ” 位 置 ; 接 通 电 源 . 仪 器 预
热 5—10 min。
(2) 电 极 的 选 用 若 被 测 液 体 的 电 导 率 15 S·m -1 ), 以 致 用 NJS 一 l 型 铂 黑 电 极 测 不 出 时 , 则 选 用 DJS——10 型 铂 黑 电 极 。
这 时 应 将 电 极 常 数 补 偿 调 节 到 配 套 电 极 的 常 数 值 的 1/10 位 置 上 , 测 量 时 , 测 得 的 读 数 乘 以
10, 即 为 被 测 溶 液 的 电 导 率 。
(3) 将 电 极 插 头 插 人 插 口 内 , 旋 紧 螺 丝 。 电 极 要 用 被 测 溶 液 冲 洗 二 ~ 三 次 。 然 后 浸 入 装
有 被 测 溶 液 的 烧 杯 中 。
(4) 校 正 检 查 并 调 整 测 量 范 围 选 择 开 关 , 将 校 正 、 测 量 开 关 拨 至 “ 校 正 ”, 调 整 校 正 调
节 旋 钮 , 使 指 示 电 表 指 针 停 在 满 刻 度 。 注 意 : 校 正 必 须 在 电 导 池 接 妥 的 情 况 下 进 行 。
(5) 测 量 将 校 正 、 测 量 开 关 拨 至 “ 测 量 ”。 当 量 程 选 择 开 关 处 在 1—8 量 程 时 , 把 高 、
低 周 开 关 拨 至 “ 低 周 ’, 用 9—12 量 程 测 量 时 , 高 、 低 周 开 关 拨 在 “ 高 周 ”。 轻 轻 摇 动 烧 杯
使 被 测 溶 液 浓 度 混 匀 , 被 测 溶 液 的 电 导 率 即 为 电 表 指 针 稳 定 时 的 读 数 乘 以 量 程 选 择 开 关 的 倍
率 。
(6) 测 量 完 毕 . 将 测 量 范 围 选 择 器 还 原 至 电 导 最 大 挡 . 校 正 、 测 量 开 关 扳 到 “ 校 正 “,
关 闭 电 源 , 取 出 电 极 用 去 离 子 水 洗 净 。
3. 使 用 注 意 事 项 为 了 保 证 电 导 读 数 精 确 , 测 量 时 应 尽 可 能 使 指 示 电 表 的 指 针 接 近 于 满 刻
度 ; 在 使 用 过 程 中 要 经 常 检 查 “ 校 正 ” 是 否 调 整 准 确 , 即 应 经 常 把 校 正 、 测 量 开 关 投 向 “ 校
正 ”, 检 查 指 示 电 表 指 针 是 否 仍 为 满 刻 度 。 尤 其 是 对 高 电 导 率 溶 液 进 行 测 量 时 , 每 次 应 在 校
正 后 读 数 , 以 提 高 测 量 精 度 : 测 量 溶 液 的 容 器 应 洁 净 , 外 表 勿 受 潮 。 当 测 量 电 阻 很 高 ( 即 电
导 很 低 ) 的 溶 液 时 , 需 选 用 由 溶 解 度 极 小 的 中 性 玻 璃 、 石 英 或 塑 料 制 成 的 容 器 。

4. 电 化 学 分 析 仪 / 工 作 站
一 、 基 本 原 理
利 用 物 质 的 电 学 及 电 化 学 性 质 来 进 行 分 析 的 方 法 称 为 电 化 学 分 析 法 (electroanalytical
methods)。 它 通 常 是 使 待 分 析 的 试 样 溶 液 构 成 一 化 学 电 池 ( 电 解 池 或 原 电 池 ), 然 后 根 据 所
组 成 电 池 的 某 些 电 学 参 数 ( 如 两 电 极 间 的 电 位 差 , 通 过 电 解 池 的 电 流 或 电 量 , 电 解 质 溶 液 的
电 阻 等 ) 与 其 化 学 量 之 间 的 内 在 联 系 来 进 行 测 定 。
习 惯 上 , 电 化 学 分 析 法 按 照 测 量 电 学 参 数 的 类 型 分 类 。 以 溶 液 电 导 作 为 被 测 量 参 数 的 方
法 , 称 为 电 导 分 析 法 。 通 过 测 量 电 池 电 动 势 或 电 极 电 位 来 确 定 被 测 物 质 浓 度 的 方 法 , 称 为 电
位 分 析 法 。 电 解 时 , 以 电 子 为 “ 沉 淀 剂 ”, 使 溶 液 中 被 测 金 属 离 子 电 积 ( 析 ) 在 已 称 重 的 电
极 上 , 通 过 再 称 量 , 求 出 析 出 物 质 含 量 的 方 法 , 称 为 电 重 量 分 析 法 或 电 解 分 析 法 。 通 过 测 量
电 解 过 程 中 消 耗 的 电 量 求 出 被 测 物 质 含 量 的 方 法 , 称 为 库 仑 分 析 法 。 利 用 电 解 过 程 中 所 得 的
电 流 — 电 位 ( 电 压 ) 曲 线 进 行 测 定 的 方 法 , 成 为 伏 安 法 或 极 谱 分 析 法 。
按 照 国 际 纯 粹 与 应 用 化 学 联 合 会 (IUPAC) 的 推 荐 , 电 化 学 分 析 法 分 为 以 下 三 类 : 第 一
类 , 既 不 涉 及 双 电 层 , 也 不 涉 及 电 极 反 应 , 如 电 导 分 析 法 。 第 二 类 , 涉 及 双 电 层 现 象 但 不 考
虑 电 极 反 应 , 如 表 面 张 力 和 非 法 拉 第 阻 抗 。 第 三 类 , 涉 及 电 极 反 应 。 这 一 类 又 可 以 分 为 :(1)
涉 及 电 极 反 应 , 施 加 恒 定 的 激 发 信 号 : 激 发 信 号 电 流 i =0 的 有 电 位 法 和 电 位 滴 定 法 ; 激 发
信 号 电 流 i≠0 的 有 库 仑 滴 定 、 电 流 滴 定 、 记 时 电 位 法 和 电 重 量 分 析 法 等 。(2) 涉 及 电 极 反
应 , 施 加 可 变 的 大 振 幅 或 小 振 幅 激 发 信 号 , 如 交 流 示 波 极 谱 、 单 扫 描 极 谱 、 循 环 伏 安 法 或 方
波 极 谱 、 脉 冲 极 谱 法 等 。
电 化 学 分 析 法 的 灵 敏 度 和 准 确 度 都 很 高 , 手 段 多 样 , 分 析 浓 度 范 围 宽 , 能 进 行 组 成 、 状
态 、 价 态 和 相 态 分 析 , 适 用 于 各 种 不 同 体 系 , 应 用 面 广 。 由 于 在 测 定 过 程 中 得 到 的 是 电 信 号 ,
因 而 易 于 实 现 自 动 化 和 连 续 分 析 。
电 化 学 分 析 法 在 化 学 研 究 中 亦 具 有 十 分 重 要 的 作 用 。 它 已 广 泛 应 用 于 电 化 学 基 础 理 论 、
有 机 化 学 、 药 物 化 学 、 生 物 化 学 、 临 床 化 学 、 环 境 生 态 等 领 域 的 研 究 中 , 例 如 各 类 电 极 过 程
动 力 学 、 电 子 转 移 过 程 、 氧 化 还 原 过 程 及 其 机 制 、 催 化 过 程 、 有 机 电 极 过 程 、 吸 附 现 象 、 大
环 化 合 物 的 电 化 学 性 能 等 。 因 而 电 化 学 分 析 法 对 成 分 分 析 ( 定 性 及 定 量 分 析 )、 生 产 控 制 和
科 学 研 究 等 方 面 都 有 很 重 要 的 意 义 , 并 得 到 极 为 迅 速 的 发 展 。
二 、CHI660B 电 化 学 分 析 仪 / 工 作 站 的 使 用 说 明
1. 仪 器 的 基 本 情 况
CHI(CH Instruments) 电 化 学 分 析 仪 / 工 作 站 为 通 用 电 化 学 测 量 系 统 , 可 以 实 现 的 电 化
学 技 术 有 : 电 位 扫 描 技 术 , 包 括 循 环 伏 安 法 、 线 性 扫 描 伏 安 法 、TAFEL 图 、 电 位 扫 描 — 阶
跃 混 合 方 法 ; 电 位 阶 跃 技 术 , 包 括 记 时 电 流 法 、 记 时 电 量 法 、 阶 梯 波 安 法 、 差 分 脉 冲 伏 安 法 、
常 规 脉 冲 伏 安 法 、 差 分 常 规 脉 冲 伏 安 法 、 方 波 伏 安 法 、 多 电 位 阶 跃 ; 交 流 技 术 , 包 括 交 流 阻
抗 测 量 、 交 流 阻 抗 — 时 间 关 系 、 交 流 阻 抗 — 电 位 关 系 、 交 流 ( 含 相 敏 交 流 ) 伏 安 法 、 二 次 谐
波 交 流 伏 安 法 ; 恒 电 流 技 术 , 包 括 记 时 电 位 法 、 电 流 扫 描 记 时 电 位 法 、 电 位 溶 出 分 析 ; 其 他
技 术 , 包 括 电 流 — 时 间 曲 线 、 差 分 脉 冲 电 流 法 、 双 差 分 脉 冲 电 流 法 、 三 脉 冲 电 流 法 、 控 制 电
位 电 解 库 仑 法 、 流 体 力 学 调 制 伏 安 法 、 开 路 电 位 — 时 间 曲 线 ; 溶 出 方 法 ; 极 谱 方 法 等 。
2. 操 作 程 序
(1) 使 用 前 先 检 查 仪 器 各 个 连 接 是 否 正 常 , 然 后 开 机 。
(2) 使 用 前 先 在 Setup 的 菜 单 中 执 行 硬 件 测 试 , 系 统 便 会 自 动 进 行 硬 件 测 试 。
(3) 测 试 正 常 后 , 将 电 极 夹 头 夹 到 电 解 池 上 . 检 查 线 路 是 否 连 接 正 确 、 接 触 是 否 良 好 。
(4) 设 定 实 验 技 术 、 参 数 后 , 按 “Run” 键 便 进 行 实 验 ; 若 发 现 数 据 有 “ 溢 出 ” 现 象 应 立
即 停 止 实 验 , 重 新 调 整 参 数 。

(4) 实 验 结 束 后 进 行 数 据 处 理 、 保 存 ; 若 需 要 其 他 软 件 处 理 数 据 , 可 转 存 为 文 本 文 件 。
(5) 关 闭 控 制 程 序 , 然 后 关 闭 工 作 站 电 源 。
3. 注 意 事 项
(1) 使 用 仪 器 前 要 经 过 使 用 培 训 , 得 到 使 用 许 可 后 方 可 独 立 操 作 本 仪 器 ;
(2) 仪 器 不 宜 时 开 时 关 , 但 晚 上 离 开 实 验 室 时 建 议 关 机 ;
(3) 仪 器 的 电 源 应 采 用 单 相 三 线 . 其 中 地 线 应 与 大 地 联 接 良 好 ;
(4) 使 用 温 度 15° C-28° C, 此 温 度 范 围 外 也 能 工 作 , 但 会 造 成 漂 移 和 影 响 仪 器 寿 命 。
参 考 文 献 :
[1] 仪 器 分 析 ( 第 三 版 ), 朱 明 华 编 , 高 等 教 育 出 版 社 ,2000 年
[2] 仪 器 分 析 , 方 惠 群 、 于 俊 生 、 史 坚 编 著 , 科 学 出 版 社 ,2002 年
[3] CHI 电 化 学 分 析 仪 / 工 作 站 使 用 说 明 书
执 笔 : 薛 怀 国
5. UJ-25 型 的 电 位 差 计
1. 工 作 原 理
电 池 电 动 势 的 测 定 是 电 化 学 研 究 中 最 基 本 的 方 法 。 电 池 的 电 动 势 不 能 用 伏 特 计 接 测 量 ,
这 是 因 为 把 伏 特 计 与 电 池 连 接 后 , 线 路 上 便 有 电 流 流 过 , 这 伏 特 计 的 读 数 只 是 IR 伏 特 计 , 它
小 于 电 池 的 电 动 势 。 另 外 , 当 电 流 通 过 电 极 时 , 电 极 将 产 生 极 化 , 两 电 极 的 电 位 将 离 开 平 衡
值 , 使 电 极 电 位 差 不 等 于 电 池 的 电 动 势 。 因 此 , 电 池 的 电 动 势 只 有 在 没 有 电 流 通 过 的 情 况 下
才 能 测 得 。 采 用 补 偿 法 或 对 消 法 可 满 足 上 述 条 件 。 直 流 电 位 差 计 就 是 根 据 补 偿 法 原 理 而 设 计
的 , 其 工 作 原 理 如 图 5-8 所 示 。
Rm
E
A
Es
C
C'
B
1
2
G
Ex
图 5-8 电 位 差 计 原 理 图
R m 可 调 电 阻 E 工 作 电 池 G 检 流 计 E s 标 准 电 池 E x 待 测 电 池
图 中 E n 为 工 作 电 源 ,R AB 和 为 可 调 电 阻 ,E S 为 标 准 电 池 电 动 势 ,E X 表 示 待 测 电 池
电 动 势 ,G 为 检 流 计 , 当 把 开 关 K 转 向 位 置 “1” 时 , 检 流 计 与 标 准 电 池 E S 相 接 , 调 节 电
阻 R 使 通 过 检 流 计 的 电 流 为 零 , 这 时 标 准 电 池 电 动 势 E S 和 电 阻 R AB 上 的 电 压 降 互 相 补
偿 。
相 应 的 工 作 电 流 I 为 :
E S =IR AC
I= E S /R AC
若 把 开 关 转 向 “2” 位 置 , 这 时 检 流 计 与 被 测 电 池 相 接 , 调 节 可 变 电 阻 R AB 的 滑 动 触 点
在 C' 处 使 检 流 计 再 次 指 零 , 由 于 工 作 电 流 I 保 持 不 变 , 这 样 就 使 被 测 电 池 电 动 势 EX 与 电
阻 RAC' 电 压 降 相 抵 偿 , 故 有 :

ES
E X = IR AC = R AC
R AC
式 中 R AC 和 AC' 是 准 确 已 知 的 , 所 以 待 测 电 池 电 动 势 Ex 可 求 出 。
在 测 定 原 电 池 电 动 势 的 过 程 中 应 注 意 : 若 检 流 计 始 终 向 一 个 方 向 偏 转 , 要 认 真 检 查 电
路 和 接 线 , 发 生 此 类 现 象 的 可 能 原 因 有 :a 被 测 电 动 势 高 于 电 位 差 计 的 量 限 ;b 稳 压 电 源 没
有 输 出 或 稳 压 电 源 输 出 电 压 值 偏 离 规 定 值 较 多 ;c 工 作 电 流 回 路 断 路 ;d 被 测 电 池 或 标 准 电
池 、 工 作 电 池 的 极 性 接 反 。
2. UJ-25 型 直 流 电 位 差 计
检 流 计
标 准 电 池
待 测 电 池 1
待 测 电 池 2
工 作 电 池
Hg Cl
SPMI
水 知
水 知
- +
0.05-0.2W
M
- +
2.5-0.0V
Ⅰ
Ⅲ
Ⅴ
0.01M
电
中
M
NI
X1
Mx
N2
Ⅱ
Ⅳ
Ⅵ
弱
注
交
支 流
强
图 5-9 UJ-25 型 电 位 差 计 面 板 图
UJ-25 型 直 流 电 位 差 计 的 使 用 方 法 :
(1) 将 转 换 开 关 K 放 在 “ 断 ” 位 置 上 , 将 工 作 电 池 , 被 测 电 池 及 标 准 电 池 按 正 、 负 极
性 接 在 相 应 的 旋 钮 上 , 连 接 好 检 流 计 。
(2) 由 标 准 电 池 温 度 系 数 公 式 计 算 给 定 条 件 下 的 标 准 电 池 电 动 势 , 调 整 标 准 补 偿 十 进
盘 上 的 两 个 旋 钮 使 其 对 应 。
(3) 将 转 换 开 关 放 在 “ 标 准 ” 位 置 , 按 “ 粗 ” 键 , 调 节 工 作 电 流 旋 钮 , 使 检 流 计 光 标
指 示 为 零 。 然 后 再 按 “ 细 ” 键 , 调 节 工 作 电 流 旋 钮 , 使 检 流 计 光 标 指 示 为 零 。 如 调 节 过 程 中 ,
检 流 计 光 标 偏 转 太 大 , 应 迅 速 按 下 “ 短 路 ” 键 , 使 其 迅 速 停 止 摆 动 。
(4) 将 转 换 开 关 放 在 “ 未 知 ” 的 位 置 上 , 先 按 “ 粗 ” 键 , 调 节 测 量 盘 , 使 检 流 计 光 标
指 示 为 零 。 在 按 “ 细 ” 键 , 调 节 测 量 盘 , 直 到 检 流 计 指 示 为 零 。 此 时 6 个 测 量 盘 下 方 的 小
窗 孔 内 所 示 数 字 的 总 和 即 为 电 动 势 的 测 定 值 。
(5) 在 测 量 时 , 按 键 时 间 要 短 (

-
90000
200 300
500
9000
-
×500
×200
×100
×10
图 5-10 分 压 箱 线 路 图
4. 标 准 电 池
(1) 特 性 和 用 途
在 电 化 学 、 热 化 学 的 测 量 中 , 电 位 差 或 电 动 势 这 个 量 常 常 具 有 热 力 学 标 准 的 含 义 要 求 ,
要 求 具 有 较 高 的 准 确 度 。 电 位 差 的 单 位 为 伏 特 , 它 是 一 个 导 出 单 位 , 是 以 欧 姆 为 基 准 ( 标 准
电 阻 或 计 算 电 容 ) 和 安 培 基 准 ( 电 流 天 平 或 核 磁 共 振 ) 为 基 础 , 通 过 欧 姆 定 律 来 标 定 的 。 由 于 标
准 电 池 的 电 动 势 极 为 稳 定 , 经 过 欧 姆 基 准 、 安 培 基 准 标 定 后 , 其 电 动 势 就 体 现 了 伏 特 这 个 单
位 的 标 准 量 值 , 从 而 成 为 伏 特 基 准 器 , 将 伏 特 基 准 长 期 保 存 下 来 。 在 实 际 工 作 中 , 标 准 电 池
被 作 为 电 压 测 量 的 标 准 量 具 或 工 作 量 具 , 在 直 流 电 位 差 计 电 路 中 提 供 一 个 标 准 的 参 考 电 压 。
标 准 电 池 的 电 动 势 具 有 很 好 的 重 现 性 和 稳 定 性 。 所 谓 重 现 性 是 指 不 管 在 那 一 地 区 , 只 要
严 格 按 照 规 定 的 配 方 和 工 艺 进 行 制 作 , 则 都 能 获 得 近 乎 一 致 的 电 动 势 , 一 般 能 重 现 到 0.1 毫
伏 , 因 此 易 于 作 为 伏 特 标 准 进 行 传 递 。 所 谓 稳 定 性 是 指 两 种 情 况 , 一 是 当 电 位 差 计 电 路 内 有
微 小 不 平 衡 电 流 通 过 该 电 池 时 , 由 于 电 极 的 可 逆 性 好 , 电 极 电 位 不 发 生 变 化 , 电 池 电 动 势 仍
能 保 持 恒 定 ; 另 一 是 能 在 恒 温 条 件 下 在 较 长 时 期 内 保 持 电 动 势 基 本 不 变 。 但 如 时 间 过 长 , 则
会 因 电 池 内 部 的 老 化 而 致 电 动 势 下 降 , 因 此 须 定 期 送 计 量 局 检 定 。
标 准 电 池 可 分 为 饱 和 式 、 不 饱 和 式 两 类 , 前 者 可 逆 性 好 , 因 而 电 动 势 的 重 现 性 、 稳 定 性
均 好 , 但 温 度 系 数 较 大 , 须 进 行 温 度 校 正 , 一 般 用 于 精 密 测 量 中 ; 后 者 的 温 度 系 数 很 小 , 但
可 逆 性 差 , 用 在 精 度 要 求 不 高 的 测 量 中 , 可 以 免 除 烦 琐 的 温 度 校 正 。
(2) 结 构 和 主 要 技 术 参 数
饱 和 式 标 准 电 池 用 电 化 学 式 来 表 示 为 :
8
Cd-Hg(12.5%)|CdSO 4· H2 O 饱 和 溶 液 |Hg 2 SO 4 (s)|Hg
3
其 电 池 反 应 为 :
负 极 Cd(Cd-Hg 齐 )→Cd 2+ +2e
正 极
2-
Hg 2 SO 4 +2e →2Hg+SO 4
总 反 应 Cd(Cd-Hg 齐 )+Hg 2 SO 4 = CdSO 4 +2Hg
在 物 理 化 学 实 验 的 电 学 测 量 中 , 一 般 采 用 BC3 或 BC8 等 型 号 的 饱 和 标 准 电 池 。
(3) 饱 和 式 标 准 电 池 的 温 度 系 数
饱 和 标 准 电 池 正 极 的 温 度 系 数 为 310 微 伏 / ℃ , 负 极 约 为 350 微 伏 /℃. 由 于 负 极 的 温
度 系 数 比 正 极 大 , 又 处 在 标 准 氢 电 极 电 位 以 下 , 电 极 电 位 为 负 值 , 如 果 温 度 升 高 1℃, 正 极
电 极 电 位 的 升 高 不 及 负 极 电 极 电 位 的 升 高 来 得 大 , 这 意 味 着 其 绝 对 值 是 减 小 的 。 因 此 ,1975
年 我 国 提 出 0~40℃ 温 度 范 围 内 饱 和 式 标 准 电 池 的 电 动 势 - 温 度 校 正 公 式 :
△E t / 微 伏 =-39.94(t-20)-0.929(t-20) 2 +0.0090(t-20) 3 -0.00006(t-20) 4

在 精 度 要 求 不 高 时 , 上 式 可 简 化 为 :
△E t / 微 伏 = -40(t-20)
(4) 使 用 和 维 护
标 准 电 池 在 使 用 过 程 中 , 不 可 避 免 地 会 有 充 、 放 电 流 通 过 , 使 电 极 电 位 偏 离 其 平 衡 电 位
值 , 造 成 电 极 的 极 化 , 导 致 整 个 电 池 电 动 势 的 改 变 , 虽 然 饱 和 式 标 准 电 池 的 去 极 化 能 力 较 强 ,
充 、 放 电 流 结 束 后 其 电 动 势 的 恢 复 也 较 快 , 但 仍 应 对 通 过 标 准 电 池 的 电 流 严 格 限 制 在 允 许 的
范 围 内 。
由 于 标 准 电 池 的 温 度 系 数 与 正 负 两 极 都 有 关 系 , 故 放 置 时 必 须 使 两 极 处 于 同 一 温 度 。
8
饱 和 标 准 电 池 中 的 CdSO H2 O 晶 粒 在 温 度 波 动 的 环 境 中 会 反 复 不 断 地 溶 解 、 结 晶 ,
4·3
致 使 原 来 很 微 小 的 晶 粒 结 成 大 块 , 增 加 了 电 池 的 内 阻 , 降 低 了 电 动 势 测 量 过 程 中 电 流 的 检 测
灵 敏 度 。 因 此 应 尽 可 能 将 标 准 电 池 置 于 温 度 波 动 不 大 的 环 境 中 。
机 械 振 动 会 破 坏 标 准 电 池 的 平 衡 , 在 使 用 及 搬 移 时 应 尽 量 避 免 振 动 , 绝 对 不 允 许 倒 置 。
光 会 使 Hg 2 SO 4 变 质 , 此 时 标 准 电 池 仍 可 能 具 有 其 正 常 的 电 动 势 值 , 但 其 电 动 势 对 于 温
度 变 化 的 滞 后 特 性 较 大 , 因 此 标 准 电 池 应 避 免 光 照 。
6. 库 仑 滴 定 仪 的 使 用
1. 库 仑 滴 定 原 理
库 仑 分 析 是 以 法 拉 第 定 律 为 根 据 , 通 过 测 量 电 解 反 应 所 消 耗 的 电 量 来 计 算 出 被 测 物 质 的
含 量 的 方 法 ,100% 的 电 流 效 率 是 库 仑 分 析 法 的 先 决 条 件 。 库 仑 分 析 法 分 为 控 制 电 位 库 仑 分
析 法 和 恒 电 流 库 仑 滴 定 法 , 后 者 简 称 库 仑 滴 定 法 。
实 际 上 应 用 的 恒 电 流 库 仑 分 析 法 是 一 种 间 接 方 法 , 即 在 恒 电 流 条 件 下 电 解 一 种 辅 助 剂 ,
而 电 解 生 成 的 物 质 可 以 和 被 测 物 质 发 生 定 量 的 化 学 反 应 。 当 这 个 化 学 反 应 定 量 的 完 成 后 , 消
耗 的 电 量 与 电 解 生 成 的 物 质 量 间 的 关 系 符 合 法 拉 第 定 律 , 而 电 解 生 成 的 物 质 与 被 测 物 质 有 定
量 的 化 学 计 量 关 系 , 因 此 可 以 由 电 量 来 计 算 被 测 物 质 的 量 。 实 际 上 滴 定 剂 就 是 电 荷 , 滴 定 剂
的 用 量 就 是 到 达 终 点 时 所 消 耗 的 电 量 , 这 种 方 法 具 有 滴 定 法 的 特 点 , 需 要 有 终 点 指 示 , 所 以
又 称 为 库 仑 滴 定 法 或 电 量 滴 定 法 。
2. 库 仑 滴 定 终 点 指 示 方 法
库 仑 滴 定 法 的 关 键 之 一 是 终 点 指 示 。 常 用 的 终 点 指 示 方 法 有 化 学 指 示 剂 法 、 电 位 法 、 永
停 终 点 法 。
(1) 化 学 指 示 剂 法
化 学 指 示 剂 法 是 在 溶 液 中 加 入 化 学 指 示 剂 来 指 示 终 点 的 方 法 , 方 法 简 单 , 在 常 量 的 库 仑
滴 定 中 比 较 常 用 。
(2) 电 位 法
电 位 法 是 在 库 仑 滴 定 过 程 中 利 用 记 录 电 位 ( 或 pH) 对 时 间 的 关 系 曲 线 , 用 作 图 法 或 微 商
法 求 出 终 点 , 也 可 用 pH 计 或 离 子 计 , 由 指 针 发 生 突 变 表 示 终 点 到 达 。
(3) 永 停 终 点 法
在 相 关 装 置 中 , 将 两 个 铂 电 极 e1 和 e2 插 入 溶 液 中 并 加 上 一 定 的 直 流 电 压 。 如 果 溶 液 中
同 时 存 在 氧 化 态 和 还 原 态 的 可 逆 电 对 , 则 电 极 e1 和 e2 上 发 生 反 应 , 电 流 通 过 电 解 池 。 如 果

只 有 可 逆 电 对 的 一 种 状 态 , 所 加 的 小 电 压 不 能 使 电 极 上 发 生 反 应 , 电 解 池 中 就 没 有 电 流 通 过 。
当 滴 定 刚 过 计 量 点 时 , 溶 液 中 被 测 物 质 全 部 被 “ 滴 定 ” 完 毕 , 生 成 的 电 解 物 质 就 在 电 极 e1
和 e2 上 发 生 反 应 , 电 极 e1 和 e2 上 通 过 的 电 流 明 显 变 大 , 仪 器 就 会 检 测 到 该 电 流 并 终 止 电
解 过 程 。
3. 库 仑 滴 定 装 置
库 仑 滴 定 的 装 置 是 一 个 恒 电 流 电 解 装 置 , 示 意 图 如 图 5-11。 将 强 度 一 定 的 电 流 i 通 过 电
解 池 , 并 用 计 时 器 记 录 电 解 时 间 t。 在 工 作 电 极 上 通 过 电 极 反 应 产 生 “ 滴 定 剂 ”, 产 生 的 “ 滴
定 剂 ” 与 待 测 物 质 反 应 , 当 到 达 终 点 时 由 终 点 指 示 装 置 ( 或 试 剂 ) 指 示 到 达 终 点 , 停 止 电 解 。
根 据 法 拉 第 定 律 , 由 电 解 时 间 和 电 流 算 出 待 测 物 质 的 质 量 m(g):
m=M×it/(96487n)
式 中 ,M 为 被 测 物 质 的 摩 尔 质 量 ,n 为 电 极 反 应 的 电 子 数
图 5-11 库 仑 滴 定 装 置 示 意 图
4. 库 仑 仪 使 用 方 法
(1) 打 开 电 源 前 所 有 琴 键 全 部 处 于 释 放 状 态 , 工 作 、 停 止 开 关 置 停 止 位 置 , 电 解 电 流 量 程 选 择
根 据 样 品 含 量 高 低 、 样 品 量 多 少 及 分 析 精 度 选 择 合 适 的 档 , 电 流 微 调 放 在 最 大 的 位 置 , 一 般 情 况
下 选 10mA 档 .
(2) 开 启 电 源 开 关 , 预 热 10 分 钟 , 根 据 样 品 分 析 需 要 及 采 用 的 滴 定 剂 , 选 用 指 示 电 极 电 位 法 或
指 示 电 极 电 流 法 , 把 指 示 电 极 插 头 和 电 解 电 极 插 头 插 入 机 后 相 应 的 插 孔 内 , 并 夹 在 相 应 的 电 极 上 .
把 配 置 好 的 电 解 液 的 电 解 杯 放 在 搅 拌 器 上 , 并 开 启 搅 拌 , 选 择 适 当 转 速 .
(3) 先 调 节 补 偿 电 位 在 合 适 的 位 置 , 按 下 启 动 琴 键 , 调 节 补 偿 电 位 器 使 表 针 指 在 合 适 位 置 , 待 指
针 稍 稳 定 , 将 工 作 停 止 开 关 置 工 作 档 , 如 原 指 示 灯 处 于 灭 的 状 态 , 则 此 时 开 始 电 解 计 数 ; 如 原 指
示 灯 处 于 亮 的 状 态 , 则 按 一 下 电 解 按 钮 , 灯 灭 , 开 始 电 解 , 电 解 至 终 点 时 表 针 开 始 向 旁 边 突 变 , 红 灯
亮 , 仪 器 显 示 数 值 即 为 所 消 耗 的 电 量 毫 库 仑 数 .
5. 注 意 事 项 :
(1) 仪 器 在 使 用 过 程 中 , 拿 出 电 极 头 或 松 开 电 极 夹 时 必 须 先 释 放 启 动 琴 键 , 以 使 仪 器 的 指
示 回 路 输 入 端 起 到 保 护 作 用 , 不 会 损 坏 机 内 零 件 。
(2) 电 解 电 极 及 采 用 电 位 法 指 示 滴 定 终 点 的 正 负 极 不 能 接 错 。
(3) 电 解 过 程 中 不 要 换 档 , 否 则 会 增 加 误 差 。
执 笔 : 吴 俊

7. 极 谱 仪 的 使 用
1. 极 谱 分 析 原 理
极 谱 分 析 法 (polarography): 以 滴 汞 电 极 作 为 工 作 电 极 来 测 定 电 解 过 程 中 的 电 流 - 电 压
曲 线 为 基 础 的 电 化 学 分 析 方 法 。 凡 在 汞 电 极 上 能 被 还 原 或 被 氧 化 的 无 机 物 或 有 机 物 , 一 般 都
可 以 用 极 谱 法 测 定 。 它 可 以 测 定 痕 量 物 质 含 量 , 也 可 以 研 究 化 学 反 应 机 理 、 电 极 过 程 动 力 学 ,
测 定 配 合 物 的 组 成 或 化 学 平 衡 常 数 等 。
以 PbCl 2 ( 电 解 质 为 KCl) 为 例 来 说 明 极 谱 波 的 形 成 , 极 谱 图 见 图 5-12
图 5-12 极 谱 示 意 图
(1) 残 余 电 流 部 分 (ir)(12)
在 外 加 电 压 未 达 到 被 测 离 子 的 分 解 电 压 之 前 , 就 有 微 小 的 电 流 通 过 电 解 池 , 这 种 电
流 称 为 残 余 电 流 。 它 由 溶 液 中 的 微 量 杂 质 的 电 解 电 流 和 滴 汞 充 电 电 流 组 成 。
外 加 电 压 未 达 到 Pb 2+ 分 解 电 压 ,Pb 2+ 未 被 还 原 。
(2) 电 流 上 升 部 分 。(24)
当 达 到 物 质 的 分 解 电 压 ,Pb 2+ 在 电 极 上 发 生 如 下 反 应 :
阴 极 :Pb 2+ +2e-+Hg=Pb(Hg)
E de =E 0 + 0.059
2
2+
[Pb ]
o
lg
[Pb(Hg) ]
[Pb 2+ ] o 及 [Pb(Hg)] o 分 别 表 示 铅 离 子 及 铜 汞 齐 在 电 极 表 面 的 浓 度 ,E o 表 示 汞 齐 电 极 的 标 准 电
极 电 位 。
上 式 表 明 , 电 极 表 面 的 [Pb 2+ ] o 取 决 于 电 极 电 位 。 电 极 电 位 变 负 , 滴 汞 电 极 表 面 的 Pb 2+
迅 速 还 原 , 电 流 急 剧 上 升 。
(3) 极 限 扩 散 电 流 部 分 (45)
由 于 滴 汞 电 极 的 面 积 很 小 , 电 流 密 度 很 大 , 当 达 到 离 子 的 分 解 电 压 时 , 离 子 迅 速 还 原 ,
使 电 极 表 面 的 离 子 浓 度 与 溶 液 主 体 的 离 子 浓 度 发 生 了 差 异 , 这 时 就 发 生 了 浓 差 极 化 。 当 电 极
表 面 上 的 离 子 浓 度 几 乎 等 于 零 时 , 电 极 上 还 原 的 离 子 数 目 决 定 于 离 子 从 溶 液 主 体 向 电 极 表
面 扩 散 的 速 度 。 这 时 电 流 达 到 极 限 值 , 这 个 值 就 称 为 极 限 扩 散 电 流 , 其 大 小 与 反 应 离 子 的 浓
度 成 正 比 , 可 用 id=k[Pb 2+ ] 表 示 。 这 是 极 谱 定 量 分 析 的 基 础 。
o

半 波 电 位 (E 1/2 ): 扩 散 电 流 为 极 限 扩 散 电 流 一 半 时 的 滴 汞 电 极 的 电 位 。 在 一 定 的 条 件 下 ,
半 波 电 位 只 决 定 于 被 测 物 质 的 性 质 , 因 而 可 作 为 极 谱 定 性 分 析 的 依 据 。
2. 极 谱 分 析 装 置
极 谱 分 析 的 装 置 如 图 5-13 所 示 , 采 用 直 流 电 源 B、 串 联 可 变 电 阻 R 和 滑 线 电 阻 DE 构
成 电 位 计 回 路 , 调 节 滑 线 电 阻 DE 全 程 电 压 降 为 2V。 电 解 池 的 两 极 为 滴 汞 电 极 DME 和 饱 和
甘 汞 电 极 SCE。 滴 汞 电 极 作 为 工 作 电 极 , 通 常 作 为 负 极 , 它 由 贮 汞 瓶 下 接 一 厚 壁 塑 料 管 ,
再 接 一 内 径 为 0.05mm 的 玻 璃 毛 细 管 构 成 。 汞 在 毛 细 管 的 另 一 端 周 期 性 的 长 大 滴 落 , 调 节 贮
汞 瓶 的 高 度 , 使 汞 的 滴 落 周 期 为 3~5s, 甘 汞 电 极 作 为 参 比 电 极 。 通 过 调 节 移 动 接 触 键 将 电
解 池 的 两 极 并 联 在 滑 线 电 阻 上 , 使 电 解 池 的 电 压 调 节 范 围 在 0~-2V 内 , 通 过 检 流 计 G 来 测
量 通 过 电 解 池 的 电 流 。 连 续 的 以 100~200mV.min -1 的 速 度 改 变 两 极 之 间 的 电 压 差 , 记 录 就
可 以 得 到 的 是 电 流 - 电 压 曲 线 , 即 极 谱 图 。
图 5-13 极 谱 分 析 的 装 置
3. 极 谱 仪 的 使 用 方 法
(1) 将 电 极 电 缆 插 头 插 入 电 解 池 插 座 , 铂 电 极 电 缆 插 头 插 入 辅 助 电 极 插 孔 , 甘 汞 电 极 电 线
插 头 插 入 参 比 电 极 插 孔 。
(2) 接 通 电 源 , 将 贮 汞 瓶 升 高 . 选 择 好 适 当 的 原 点 电 位 , 注 意 极 性 开 关 。
(3) 将 盛 有 被 测 溶 液 的 电 解 池 套 上 电 极 , 扳 测 量 开 关 到 阴 极 化 , 光 点 从 左 向 右 扫 描 , 测 还 原
波 , 反 之 亦 然 . 如 果 仪 器 用 作 阳 极 溶 出 或 阴 极 溶 出 测 定 时 , 测 量 开 关 扳 到 阳 极 溶 出 或 阴 极 溶 出 .
此 时 , 滴 汞 电 极 必 需 用 悬 汞 电 极 、 慢 滴 汞 电 极 、 固 体 电 极 代 替 . 按 动 一 次 测 量 开 关 下 方 的 触
发 按 钮 , 开 始 记 录 富 集 时 间 , 再 按 动 一 次 触 发 按 钮 荧 光 屏 上 即 显 示 出 电 解 富 集 后 的 极 谱 波
形 。
(4) 测 量 前 先 查 阅 被 测 物 质 的 还 原 波 峰 电 位 和 氧 化 波 峰 电 位 , 并 将 原 点 电 位 极 性 开 关 和
读 数 开 关 转 到 相 应 位 置 , 根 据 实 际 情 况 , 调 整 电 流 倍 率 和 电 极 开 关 , 然 后 将 电 极 插 入 盛 溶 液 的
电 解 池 内 进 行 测 量 。

4. 注 意 事 项 :
(1) 扫 描 形 起 点 出 现 跳 动 后 扫 描 , 可 以 调 节 电 容 补 偿 旋 钮 , 使 扫 描 线 起 点 不 跳 动 .
(2) 极 谱 波 基 线 倾 斜 , 可 以 调 节 斜 度 补 偿 旋 钮 , 使 基 线 平 直 .
(3) 汞 有 剧 毒 , 实 验 中 小 心 . 使 用
执 笔 : 吴 俊
8. 电 位 滴 定 仪 的 使 用
1. 电 位 滴 定 的 原 理
电 位 滴 定 法 就 是 以 指 示 电 极 的 电 位 变 化 作 为 滴 定 终 点 的 “ 指 示 剂 ”。 同 样 , 测 定 指 示 电
极 的 电 位 变 化 必 须 以 指 示 电 极 、 参 比 电 极 和 试 液 组 成 电 池 。 当 滴 定 剂 加 入 试 液 中 , 被 测 离 子
的 浓 度 将 逐 渐 减 少 , 指 示 电 极 的 电 位 产 生 相 应 的 变 化 。 在 接 近 终 点 时 , 指 示 电 极 的 电 位 产 生
突 跃 , 由 此 来 指 示 终 点 的 到 达 。
电 位 滴 定 终 点 的 确 定 并 不 需 要 知 道 终 点 电 位 的 绝 对 值 , 仅 需 注 意 电 位 值 的 变 化 。 如 图
5-14 所 示 ,(a) 为 一 般 的 滴 定 曲 线 , 横 坐 标 为 滴 定 剂 的 体 积 , 纵 坐 标 为 指 示 电 极 电 位 值 ( 或
电 动 势 ), 滴 定 终 点 为 曲 线 的 拐 点 ;(b) 为 一 次 微 分 滴 定 曲 线 , 纵 坐 标 改 为 △E/△V, 曲 线 出
现 极 大 值 , 极 大 值 指 示 的 就 是 滴 定 的 终 点 ;(c) 为 二 次 微 分 滴 定 曲 线 , 纵 坐 标 △ 2 E/△ 2 V=0
的 点 即 为 终 点 。
图 5-14 电 位 滴 定 实 验 曲 线
( 用 0.1000mol/LagNO 3 滴 定 2.433mmol/LCl - )
2. 电 位 滴 定 仪 器 装 置
自 动 滴 定 电 位 仪 基 本 上 可 分 为 两 类 。 第 一 类 为 自 动 记 录 滴 定 曲 线 的 自 动 滴 定 电 位 仪 , 它
利 用 电 子 仪 器 自 动 滴 加 滴 定 剂 , 使 滴 定 速 度 与 记 录 仪 中 记 录 纸 移 动 的 速 度 同 步 , 记 录 纸 横 坐
标 表 示 滴 定 剂 的 体 积 , 纵 坐 标 表 示 电 池 的 电 动 势 。 第 二 类 为 自 动 控 制 滴 定 终 点 的 自 动 滴 定 电
位 仪 。 此 类 仪 器 又 可 分 为 两 种 形 式 。 一 种 是 滴 定 到 预 定 终 点 电 位 即 自 动 停 止 滴 定 , 首 先 根 据
被 测 物 质 及 滴 定 剂 的 性 质 确 定 滴 定 终 点 电 位 , 在 滴 定 过 程 中 , 仪 器 将 它 自 动 测 定 的 电 池 电 动
势 E 与 预 定 终 点 电 位 E' 进 行 比 较 , 用 其 差 值 E-E' 去 控 制 滴 定 管 的 开 关 控 制 器 动 作 , 在 还 没 有
到 达 预 定 终 点 电 位 时 , 滴 定 管 为 通 路 , 仪 器 自 动 地 进 行 滴 定 , 一 旦 到 达 预 定 终 点 电 位 , 滴 定 管
电 磁 阀 即 自 动 闭 合 , 停 止 滴 定 。 另 一 种 是 利 用 二 次 微 商 △ 2 E/△ 2 V 电 信 号 的 突 然 降 落 以 确 定
滴 定 终 点 , 因 为 在 等 当 点 时 , 二 次 微 商 从 极 大 值 降 到 最 小 值 。 仪 器 内 部 的 电 子 线 路 能 将 电 池

电 动 势 转 变 为 二 次 微 商 电 信 号 , 并 经 放 大 后 去 启 动 继 电 器 , 在 等 当 点 前 , 二 次 微 商 电 信 号 变 化
小 , 不 足 以 使 继 电 器 动 作 , 只 有 在 等 当 点 时 , 由 于 电 信 号 的 大 幅 度 变 化 才 会 使 继 电 器 动 作 , 并
通 过 电 磁 阀 关 闭 滴 定 管 。
图 5-15 电 位 滴 定 基 本 仪 器 装 置
3. ZD-2 型 自 动 电 位 滴 定 仪 的 使 用
(1) 测 量 pH 值
A. pH 校 正 ( 二 点 法 校 正 )
(a) 开 启 电 源 预 热 仪 器 30 分 钟 。
(b) 将 仪 器 面 板 上 的 选 择 旋 钮 旋 至 pH 档 和 测 量 档 , 斜 率 旋 钮 顺 时 针 旋 到 底 , 温 度 旋 钮 置 此 时
标 准 缓 冲 溶 液 的 温 度 .
(c) 测 pH 为 7 的 标 液 , 调 节 斜 率 旋 钮 , 使 仪 器 显 示 为 该 溶 液 在 此 温 度 下 的 pH 值 , 根 据 所 要 测
量 的 溶 液 的 pH 值 , 选 用 不 同 的 标 准 溶 液 (pH>7 或 pH

(2) 被 测 溶 液 的 温 度 最 好 和 用 于 仪 器 pH 值 校 正 的 标 准 溶 液 温 度 相 同 , 以 提 高 仪 器 的 测 量
精 度 .
执 笔 : 吴 俊
9. 毛 细 管 电 泳 仪 的 使 用
1. 基 本 原 理
高 效 毛 细 管 电 泳 (High Performance Capillary Electrophoresis, 缩 写 为 HPCE) 是 指 溶 质
以 电 场 为 推 动 力 , 在 毛 细 管 中 按 淌 度 差 别 而 实 现 的 高 效 、 快 速 分 离 的 新 型 电 泳 技 术 。 和 传 统
电 泳 技 术 及 现 代 色 谱 相 比 ,HPCE 的 突 出 特 点 是 :
(1) 仪 器 简 单 , 操 作 方 便 , 容 易 实 现 自 动 化 。 简 易 的 高 效 毛 细 管 电 泳 仪 器 组 成 极 其 简 单 , 只
要 有 一 个 高 压 电 源 、 一 根 毛 细 管 、 一 个 检 测 器 和 两 个 缓 冲 溶 液 瓶 , 就 能 进 行 高 效 毛 细 管 电 泳
实 验 。
(2) 分 离 效 率 高 , 分 析 速 度 快 。 由 于 毛 细 管 能 抑 制 溶 液 对 流 , 并 具 有 良 好 的 散 热 性 , 允 许 在
很 高 的 电 场 下 ( 可 达 400 V/cm 以 上 ) 进 行 电 泳 , 因 此 可 在 很 短 时 间 内 完 成 高 效 分 离 。
(3) 操 作 模 式 多 , 分 析 方 法 开 发 容 易 。 只 要 更 换 毛 细 管 填 充 溶 液 的 种 类 、 浓 度 、 酸 度 或 添 加
剂 等 , 就 可 以 用 同 一 台 仪 器 实 现 多 种 分 离 模 式 。
(4) 实 验 成 本 低 , 消 耗 少 。 因 为 进 样 为 纳 升 级 或 纳 克 级 ; 分 离 在 水 介 质 中 进 行 , 消 耗 的 大 多
是 价 格 较 低 的 无 机 盐 ; 毛 细 管 长 度 仅 50-70 cm, 内 径 20-75 µm, 容 积 仅 几 微 升 。
(5) 应 用 范 围 广 。 由 于 HPCE 具 有 高 效 、 快 速 、 样 品 用 量 少 等 特 点 , 所 以 广 泛 用 于 分 子 生 物
学 、 医 学 、 药 学 、 材 料 学 以 及 与 化 学 有 关 的 化 工 、 环 保 、 食 品 、 饮 料 等 各 个 领 域 , 从 无 机
小 分 子 到 生 物 大 分 子 , 从 带 电 物 质 到 中 性 物 质 都 可 以 用 HPCE 进 行 分 离 分 析 。
高 效 毛 细 管 电 泳 装 置 通 常 由 高 压 电 源 、 毛 细 管 、 检 测 器 、 电 解 液 池 、 进 样 系 统 、 冷 却 系
统 、 计 算 机 管 理 与 数 据 处 理 系 统 等 7 部 分 组 成 , 如 图 5-16 所 示 。

图 5-16 毛 细 管 电 泳 仪 (P/ACE MDQ 仪 器 ) 的 主 要 部 件 图 解
1, 光 源 ;2, 插 入 横 杆 ;3, 接 口 块 ;4, 高 压 电 极 ;5, 高 压 源 ( 内 部 );6, 进 样 盘 ;7, 进
样 缓 冲 瓶 ;8, 冷 冻 剂 入 口 ;9, 电 源 ;10, 出 口 缓 冲 瓶 ;11, 出 口 样 品 盘 ;12, 接 地 电 极 ;
13, 光 纤 ;14, 监 测 器 ;15, 毛 细 管 卡 盒
毛 细 管 电 泳 分 离 方 法 利 用 电 介 质 中 带 电 粒 子 在 电 场 作 用 下 以 不 同 的 速 度 向 电 荷 相 反 方
向 迁 移 的 现 象 进 行 的 。
在 半 导 电 流 体 中 , 荷 电 粒 子 在 外 电 场 作 用 下 的 泳 动 现 象 叫 电 泳 (electrophoresis)。 当 一 荷
电 粒 子 置 于 电 场 中 时 , 它 受 到 一 个 正 比 于 它 的 有 效 电 荷 (q) 和 电 场 强 度 (E) 的 力 (F) 的 作 用 ,
F = qE
(5-9-1)
在 电 场 作 用 下 荷 电 粒 子 以 速 度 v 作 平 移 运 动 , 与 此 同 时 它 又 受 到 一 个 与 其 速 度 成 正 比 的 粘 滞
阻 力 (F’) 的 作 用 , 即 f 为 比 例 常 数 , 称 为 平 动 摩 擦 系 数 , 与 粒 子 大 小 和 形 状 有 关 。 当 这 两 个
作 用 力 相 对 平 衡 时 ,
F = fv
(5-9-2)
粒 子 以 稳 态 速 度 (v’) 运 动 , 于 是 ,
F = F'
(5-9-3)
对 于 球 形 颗 粒 ,f 由 Stokes 定 律 给 出 ,
v ' = qE / f
(5-9-4)
f = π6 rη
(5-9-5)
式 中 η 为 介 质 粘 度 ,r 为 表 观 液 体 动 力 学 半 径 , 因 而 式 (5-9-.4) 可 写 作
qE
v'= (5-9-6)
π6 rη

q
因 为 ζ
e
= , 用 荷 电 粒 子 的 zeta 电 势 来 表 示 , 式 (1.7) 成 为
εr
ζ e
ε
v'
= E
(5-9-7a)
6π rη
对 于 棒 状 粒 子 ,
εζ
e
v'
= E
(5-9-7b)
4π
r
由 此 可 见 , 荷 电 粒 子 在 电 场 中 的 迁 移 速 度 , 除 了 与 电 场 强 度 和 介 质 性 质 特 性 有 关 外 , 还
与 粒 子 的 有 效 电 荷 及 其 大 小 和 形 状 有 关 。 因 此 , 粒 子 的 大 小 与 形 状 , 以 及 有 效 电 荷 的 差 异 ,
这 就 构 成 了 电 泳 分 离 的 基 础 。
因 为 电 泳 速 度 与 外 加 电 场 强 度 有 关 , 所 以 在 电 泳 中 常 用 淌 度 (mobility, µ) 而 不 用 速 度 来
描 述 荷 电 粒 子 的 电 泳 行 为 与 特 性 。 电 泳 淌 度 定 义 为 单 位 场 强 下 粒 子 的 平 均 电 泳 速 度 , 即
v
μ
ep=
(5-9-8)
E
在 毛 细 管 中 , 当 毛 细 管 两 端 施 加 了 一 定 大 小 的 场 强 后 还 会 在 管 内 产 生 电 渗 流
(electroosmotic flow 简 称 EOF)。 EOF 指 的 是 体 相 溶 液 在 外 加 电 场 作 用 下 整 体 朝 一 个 方 向 运
动 的 现 象 。 处 于 扩 散 层 中 的 阳 离 子 , 在 负 电 荷 表 面 形 成 一 个 圆 筒 形 的 阳 离 子 鞘 , 在 外 加 电 场
作 用 下 , 以 剪 切 面 为 分 界 面 , 朝 向 阴 极 与 Stern 层 作 相 对 运 动 。 由 于 这 些 阳 离 子 是 溶 剂 化 的 ,
当 它 们 沿 剪 切 面 作 相 对 运 动 时 , 携 带 着 溶 剂 一 起 向 阴 极 迁 移 , 便 形 成 EOF。
ζ w
EOF 速 度 与 电 势 有 关 。 由 von Smoluchowski 方 程 给 出 :
V
eo
ε0
rζ
w
= − E
(5-9-9)
η
类 似 于 电 泳 , 常 用 EOF 系 数 或 电 渗 淌 度 表 示 EOF 大 小 ,
V eo
µ ep
= (5-9-10)
E
在 CE 分 离 中 , EOF 引 起 电 解 质 溶 液 从 毛 细 管 的 一 端 向 另 一 端 流 动 。 在 通 常 情 况 下 ,
熔 硅 毛 细 管 中 的 EOF 流 向 阴 极 。 EOF 速 度 可 用 实 验 方 法 按 下 式 计 算
V
1
eo= (5-9-11)
teo
l 为 毛 细 管 的 进 样 端 至 检 测 窗 口 的 长 度 , 称 为 有 效 长 度 。t eo 为 EOF 标 记 物 从 进 样 端 迁 移 至 检
测 窗 口 所 需 时 间 。
电 渗 是 伴 随 电 泳 产 生 的 一 种 电 动 现 象 , 在 CE 分 离 中 扮 演 着 重 要 角 色 。 多 数 情 况 下 ,EOF
速 度 比 电 泳 速 度 快 5-7 倍 , 因 此 , 在 CE 中 利 用 EOF 可 将 正 、 负 离 子 和 中 性 分 子 一 起 朝 一 个
方 向 ( 如 阴 极 方 向 ) 产 生 差 速 迁 移 , 在 一 次 CE 操 作 中 同 时 完 成 正 、 负 离 子 的 分 离 分 析 。 通
过 EOF 大 小 和 方 向 的 控 制 , 还 可 以 影 响 CE 分 离 的 效 率 、 选 择 性 和 分 离 度 , 成 为 优 化 分 离
条 件 的 重 要 参 数 。
CE 中 的 分 离 效 率 用 理 论 塔 板 数 (the number of theoretical plates,N) 可 用 实 验 方 法 测 定 。
N 可 按 下 式 求 出 :
2
⎡ X ⎤
N = 5.454⎢
⎥ (5-9-12)
⎣W h ⎦

这 里 ,X 为 电 泳 谱 图 上 起 点 至 峰 最 大 值 之 间 距 离 ,W h 为 半 高 峰 宽
2. 使 用 和 操 作 方 法
P/ACE MDQ 毛 细 管 电 泳 仪 的 结 构 如 图 5-16 所 示 。 毛 细 管 电 泳 的 基 本 操 作 过 程 如 下 。
2.1 软 件 的 启 动
从 Windows 工 具 条 上 开 始 菜 单 按 钮 选 择 Programs / 32 Karat / 32 Karat Software 启 动 32
Karat 软 件 。32 Karat 软 件 启 动 后 打 开 列 出 已 设 置 的 仪 器 的 主 窗 口 , 点 击 后 进 入 直 接 控 制 仪
器 的 主 界 面 , 如 图 5-17 所 示 :
图 5-17 直 接 控 制 窗 口 中 的 特 殊 区 域 。
1、 毛 细 管 温 度 ;2、 托 盘 上 / 下 ;3、 标 签 对 话 框 ;4、 托 盘 上 / 下 ;5、 灯 开 关 ;
6、 检 测 器 对 话 框 ;7、 调 零 ;8、 托 盘 回 到 原 始 位 置 ;9、 托 盘 到 装 载 位 置 ;
10、 进 样 对 话 框 ;11、 停 止 当 前 步 骤 ;12、 样 品 存 储 温 度 ;13、 电 压 对 话 框 ;
14、 电 流 对 话 框 ;15、 功 率 对 话 框 ;16、 压 力 对 话 框 ;17、 瓶 位 置 对 话 框 。
表 5-1 直 接 控 制 的 功 能
直 接 控 制 窗 中 的 功 能
温 度 毛 细 管 温 度 热 点 击 打 开 对 话 框 设 定 制 冷 液 温 度
样 品 温 度 ( 选 用 配 件 ) 热 点 击 打 开 对 话 框 设 定 样 品 存 储 温 度
托 盘
上 / 下 热 点 击 将 托 盘 上 下 移 动
瓶 位 置 热 点 击 打 开 对 话 框 将 选 择 的 瓶 子 移 到 毛 细 管 末 端
装 载 按 钮 将 托 盘 移 到 装 载 位 置
回 到 原 始 位 置 按 钮 将 托 盘 移 到 原 始 位 置
光 学 检 测 器 控 制 热 点 击 打 开 检 测 器 对 话 框
系 统 灯 / 激 光 状 态 ( 如 果 选 用
了 激 光 检 测 器 )
热 点 击 打 开 对 话 框 可 将 灯 / 激 光 打 开 或 关 闭
调 零 按 钮 将 检 测 器 输 出 调 零
动 力
电 压 按 钮 打 开 对 话 框 设 定 电 压 分 离 参 数
控 制
电 流 按 钮 打 开 对 话 框 设 定 电 流 分 离 参 数
功 率 按 钮 打 开 对 话 框 设 定 功 率 分 离 参 数
压 力 按 钮 打 开 对 话 框 设 定 压 力 分 离 参 数
其 它 进 样 按 钮 打 开 对 话 框 设 定 进 样 分 离 参 数

控 制
停 止 按 钮 停 止 仪 器 操 作
毛 细 管 信 息 热 点 击 打 开 对 话 框 输 入 毛 细 管 和 卡 盘 的 信 息
表 5-2 状 态 显 示
在 直 接 控 制 中 显 示 的 状 态
状 态 文 字 显 示 当 前 仪 器 的 功 能 和 状 态
剩 余 时 间 文 字 / 示 意 图 显 示 当 前 仪 器 操 作 的 剩 余 时 间
托 盘 位 置 文 字 / 示 意 图 显 示 毛 细 管 末 端 的 位 置
卡 盘 状 态 示 意 图 显 示 是 否 安 装 卡 盘
盖 子 状 态 示 意 图 显 示 盖 子 关 闭 或 打 开
卡 盘 温 度 文 字 / 示 意 图 / 热 点 击 显 示 当 前 制 冷 液 的 温 度
样 品 存 储 温 度 文 字 显 示 当 前 样 品 存 储 的 温 度
样 品 存 储 状 态 示 意 图 显 示 是 否 安 装 样 品 温 度 控 制 装 置 ( 选 用 )
灯 / 激 光 状 态 示 意 图 / 热 点 击 显 示 灯 / 激 光 打 开 或 关 闭
电 压 文 字 / 示 意 图 / 按 钮 显 示 当 前 及 可 以 设 置 的 最 高 电 压
电 流 文 字 / 示 意 图 / 按 钮 显 示 当 前 及 可 以 设 置 的 最 高 电 流
功 率 文 字 / 示 意 图 / 按 钮 显 示 当 前 及 可 以 设 置 的 最 高 功 率
压 力 文 字 / 示 意 图 / 按 钮 显 示 当 前 及 可 以 设 置 的 最 高 压 力
压 力 类 型 / 示 意 图 显 示 压 力 或 真 空 和 毛 细 管 末 端 的 位 置
极 性 示 意 图 显 示 电 极 的 + 和 - 极 性
检 测 器 信 号 文 字 / 热 点 击 检 测 器 的 实 时 信 号
毛 细 管 信 息 文 字 / 热 点 击 显 示 毛 细 管 信 息
2.2 处 理 新 的 石 英 毛 细 管 。
注 意 : 该 过 程 不 能 用 于 内 部 已 经 修 饰 过 的 毛 细 管 。
所 需 物 品 :
l. 已 安 装 好 的 卡 盘 ,75 µm I.D. 60 cm 总 长 , 到 检 测 器 长 度 为 50 cm 的 石 英 毛 细 管 。
2. 甲 醇 ( HPLC 级 )
3.0.1 mol/L 盐 酸 水 溶 液
4. l mol/L 氢 氧 化 钠 水 溶 液
5. 运 行 缓 冲 液 A
6. 重 蒸 水
7.2 mL 缓 冲 液 小 瓶
8.36 位 缓 冲 液 托 盘
按 下 表 所 示 按 倾 序 放 置 各 种 溶 液 。
表 5-3 瓶 子 放 置 的 位 置
溶 液 左 边 缓 冲 液 托 盘 (Inlet) 右 边 缓 冲 液 托 盘 (Outlet)
甲 醇
B1
0.1 mol/L 盐 酸 C1
l mol/L 氢 氧 化 钠 水 溶 液
D1
重 蒸 水
E1
运 行 缓 冲 液 A A1 A1

空 瓶
B1
检 查 卡 盘 和 样 品 托 盘 正 确 安 装 。 关 好 托 盘 盖 , 注 意 直 接 控 制 图 象 屏 幕 上 是 否 显 示 卡 盘 和
托 盘 该 已 安 装 好 。 此 时 应 能 听 到 制 冷 剂 开 始 循 环 的 声 音 。 在 直 接 控 制 屏 幕 上 点 击 压 力 区 域 ,
出 现 图 5-18 的 对 话 框 。
图 5-18 压 力 对 话 框 , 该 对 话 框 用 于 设 置 冲 洗 和 压 力 分 离 的 参 数 。
其 中 :
Pressure: 输 入 所 需 压 力 , 正 向 压 力 范 围 为 : 0.1-100 psi; 真 空 范 围 :0.1-5 psi。
Duration: 持 续 时 间 , 单 位 分 钟 。
Direction: 方 向 , 正 向 ( 从 毛 细 管 进 口 到 出 口 ) 或 反 向 ( 从 出 口 到 进 口 )。
Pressure Type: 压 力 类 型 , 使 用 压 力 或 真 空 。
Tray Positions: 指 明 毛 细 管 冲 洗 瓶 位 置 。 点 击 Trays 按 钮 , 打 开 瓶 选 择 对 话 框 , 见 图 5-19。
可 以 直 接 点 击 相 应 的 位 置 , 例 如 分 别 选 择 左 边 的 B1 和 右 边 的 B1 即 选 择 甲 醇 和 空 瓶 , 点 击 OK
后 回 到 压 力 设 置 对 话 框 。 瓶 位 置 示 意 图 应 显 示 Inlet:BI:B1 和 Outlet:BO:B1。 在 Pressure
框 中 输 入 20, 在 Duration 框 中 输 入 1.0,Direction 为 正 向 ,Pressure Type 为 压 力 。 对 话 框 与
图 5-18 类 似 。 点 击 OK。 瓶 子 移 到 指 定 的 位 置 , 开 始 冲 洗 。
图 5-19 选 择 瓶 位 置 对 话 框

按 照 表 4 的 步 骤 进 行 其 它 步 骤 的 冲 洗 。
表 5-4 冲 洗 步 骤
溶 液 Inlet Outlet Pressure (psi) Time (min)
甲 醇 B1 B1 25 1
重 蒸 水 E1 B1 25 0.5
0.1 mol/L 盐 酸 C1 B1 20 2
重 蒸 水 E1 B1 20 0.5
l mol/L 氢 氧 化 钠 水 溶 液 D1 B1 20 2
重 蒸 水 E1 B1 20 0.5
运 行 缓 冲 液 A A1 B1 20 2
2.3 分 离 参 数 设 置
当 冲 洗 完 成 后 , 新 毛 细 管 已 处 理 好 。 毛 细 管 中 充 满 运 行 缓 冲 液 , 下 一 步 将 进 行 电 压 设 置 。
点 击 电 压 区 域 打 开 如 图 五 的 对 话 框 。
图 5-20 电 压 设 置 对 话 框 , 该 对 话 框 用 于 设 置 电 压 分 离 参 数 。
参 数 如 下 :
Voltage: 分 高 电 压 0.1-30 kV
Duration: 运 行 电 压 的 时 间 0.1-999.9 min
Ramp Time: 达 到 目 的 电 压 所 需 的 时 间 0.1-999.9 min。
Voltage Max: 系 统 允 许 达 到 的 最 高 限 定 电 压 , 应 高 于 或 等 于 分 离 电 压 。
Current Max: 系 统 允 许 达 到 的 最 大 限 定 电 流 。
Tray Positions: 运 行 时 瓶 子 的 位 置 , 与 压 力 冲 洗 时 瓶 子 位 置 的 设 置 万 法 相 问 。
With Pressure: 允 许 在 使 用 电 压 运 行 的 同 时 使 用 压 力 ; 如 果 选 中 , 还 需 设 定 压 力 值 和 方
向 。 压 力 最 大 值 为 100 psi, 压 力 可 加 在 进 口 ( 正 向 ), 出 口 ( 反 向 ) 或 两 端 同 时 加 压 。
With vacuum: 允 许 在 使 用 电 压 运 行 的 同 时 使 用 真 空 , 如 果 选 中 ; 还 需 设 定 真 空 值 和 方
向 。 压 力 可 加 在 进 口 端 ( 正 向 ), 或 者 出 口 端 ( 反 向 ), 但 不 能 两 端 同 时 加 真 空 。
External Adapter: 如 果 使 用 外 部 设 备 必 须 选 中 该 项 。
Polarity: 选 择 电 极 极 性 , 注 意 看 示 意 图 。
在 这 一 过 程 中 选 择 运 行 电 压 的 瓶 子 为 运 行 缓 冲 液 A 系 统 , 即 Inlet:BI:Al 和 Outlet:
BO:A1。 其 它 参 数 如 下 :Voltage:30 kV;Duration:2 min;Ramp time:0.5 min。
点 击 OK, 瓶 子 移 到 指 定 的 位 置 开 始 加 电 压 。 请 注 意 电 压 、 电 流 和 功 率 的 变 化 。 电 压 为
30 KV 时 电 流 一 般 在 27-33 微 安 。2 分 钟 后 电 压 回 到 零 , 仪 器 回 到 空 闲 状 态 。

至 此 已 完 成 直 接 控 制 过 程 , 可 以 开 始 进 样 、 毛 细 管 电 泳 分 离 。
参 考 文 献 :
1. Becman Coulter Co., Operational manual for MDQ with 32 Karat software.
执 笔 : 瞿 其 曙
10. 介 电 常 数 测 试 仪
1. 原 理
JD-1 型 介 电 常 数 测 试 仪 是 基 于 振 荡 器 频 率 f 与 电 容 器 电 容 C 的 关 系 进 行 测 量 的 。 图 5-16
为 介 电 常 数 测 试 的 示 意 图 。
已 知 振 荡 器 频 率 f 与 电 容 器 电 容 C 的 关 系 为 :
1
f =
2π LC
式 中 L 为 线 圈 的 电 感 。 分 别 测 定 开 关 置 于 于 C 1 、C 2 时 空 气 和 待 测 液 体 的 频 率 值 , 依 据
上 式 即 可 得 到 液 体 介 质 的 介 电 常 数 。
JD-1 型 介 电
常 数 测 试 仪
频 率 计
C1
电 容
输 出
输 出
电
容
池
C2
图 5-21 介 电 常 数 测 试 示 意 图
2. 使 用 方 法
(1) 按 图 5-21 所 示 接 好 线 路 。
(2) 用 冷 风 吹 干 电 容 池 , 在 恒 温 下 分 别 测 定 开 关 置 于 C 1 、C 2 时 空 气 介 质 的 频 率 值 。
(3) 向 电 容 池 中 加 入 待 测 液 至 超 过 电 极 板 , 恒 温 达 平 衡 后 ( 约 5 min), 同 法 测 定 待 测
液 的 频 率 值 。
(4) 倾 去 电 容 池 内 的 溶 液 , 用 冷 风 吹 干 电 容 池 及 电 极 板 , 同 法 从 稀 到 浓 测 定 其 他 样 品
的 频 率 值 。 在 更 换 溶 液 时 必 须 必 须 吹 干 电 容 池 。 判 断 电 容 池 是 否 吹 干 可 通 过 复 测 空 气 的 频 率
值 进 行 检 查 ( 即 重 复 步 骤 1)。
11. 阿 贝 折 光 仪

1. 原 理
当 光 线 从 第 一 介 质 进 入 第 二 介 质 时 , 由 于 其 在 两 介 质 中 的 传 播 速 度 不 同 , 遂 使 传 播 的 方
向 发 生 改 变 , 形 成 折 射 现 象 。 对 于 两 特 定 的 介 质 在 一 定 的 条 件 下 , 入 射 角 和 折 射 角 的 正 弦 比
恒 为 常 数 。 如 果 第 一 介 质 为 真 空 , 则 常 数 就 只 于 第 二 种 介 质 的 物 性 有 关 , 这 常 数 就 称 为 第 二
种 介 质 的 折 光 率 。
阿 贝 折 光 仪 是 根 据 临 界 折 射 现 象 设 计 的 。 若 折 射 率 大 于 1, 则 入 射 角 必 大 于 折 射 角 。
当 入 射 角 增 加 到 极 大 值 π/2 时 所 对 应 的 折 射 角 r c 称 为 临 界 折 射 角 。r c 大 于 临 界 角 的 构 成
暗 区 , 小 于 临 界 角 的 构 成 亮 区 , 根 据 折 射 率 定 义 得 :
η = η sin r
sin rc
= η
p sin 90°
显 然 如 果 已 知 棱 镜 P 的 折 射 率 为 η , 并 在 温 度 、 单 色 光 波 长 都 保 持 恒 定 值 的 实 验 条 件 下 ,
p
测 定 临 界 角 r c 就 能 算 出 被 测 试 样 的 折 射 率 。
折 光 仪 的 结 构 如 图 5-22 所 示 , 仪 器 的 主 要 部 分 为 两 个 直 角 棱 镜 5,7。 两 棱 镜 间 留 有
微 小 的 缝 隙 , 其 中 可 以 铺 展 一 层 待 测 液 体 , 光 线 从 反 射 镜 9 进 入 棱 镜 后 , 在 毛 玻 璃 面 上 发
生 漫 反 射 , 漫 射 光 透 过 液 层 , 进 入 棱 镜 , 产 生 折 射 具 有 临 界 折 射 角 r c 的 光 线 穿 过 棱 镜 后 射
于 目 镜 1 上 , 此 时 , 若 将 目 镜 上 的 平 分 线 调 节 至 适 当 位 置 , 则 可 见 到 目 镜 中 的 明 暗 参 半 ,
临 界 角 能 通 过 刻 度 盘 反 映 出 来 。
1
10
p
c
11
12
13
14
2
3
5
6
7
8
9
4
1 测 量 望 眼 镜 2 消 色 散 手 柄 3 恒 温 水 入 口 4 温 度 计 5 测 量 棱 镜 6 铰 链
7 辅 助 棱 镜 8 加 液 槽 9 反 射 镜 10 镜 筒 11 轴 轮 12 标 尺 合 13 锁 钮 14 底 座
图 5-22 阿 贝 折 光 仪 结 构 示 意 图
2. 使 用
将 阿 贝 折 光 仪 放 置 于 靠 窗 的 桌 上 或 普 通 的 白 炽 灯 前 , 但 必 须 避 免 日 光 直 接 照 射 , 在 棱
镜 外 套 上 装 好 温 度 计 , 用 橡 皮 管 将 保 温 套 与 恒 温 槽 串 连 起 来 。 当 温 度 恒 定 时 打 开 棱 镜 , 滴 一 、
两 滴 丙 酮 在 镜 面 上 , 合 上 棱 镜 , 使 镜 面 全 部 被 丙 酮 润 湿 再 打 开 , 用 镜 头 纸 吸 干 。 然 后 用 重 蒸

20
馏 水 或 已 知 折 光 率 的 标 准 溶 液 ( 如 丙 酮 η
D
=1.3591) 来 校 正 刻 度 . 校 正 步 骤 : 将 液 体 滴 在 棱 镜
的 毛 玻 璃 面 上 并 合 上 两 棱 镜 , 旋 转 棱 镜 , 使 刻 度 R 读 数 与 液 体 的 折 射 率 一 致 , 然 后 用 一 小
旋 棒 旋 动 目 镜 下 凹 槽 处 的 凸 出 部 分 ( 在 镜 筒 外 壁 上 ) 使 明 暗 界 线 和 十 字 线 交 点 相 合 。
测 定 时 , 拉 开 棱 镜 把 欲 测 液 体 滴 在 洗 净 擦 干 了 的 下 面 棱 镜 上 ( 注 意 不 要 让 滴 管 碰 着 棱 镜
面 ), 待 整 个 面 上 沾 润 后 , 合 上 棱 镜 进 行 观 测 , 每 次 测 定 时 两 个 棱 镜 都 要 啮 紧 , 防 止 两 棱 镜
所 夹 液 层 成 劈 状 影 响 数 据 重 复 性 。 如 样 品 很 易 挥 发 可 把 样 品 由 棱 镜 间 小 槽 滴 入 。
旋 转 棱 镜 , 使 目 镜 中 能 看 到 半 明 半 暗 现 象 。 因 光 源 为 白 光 , 故 在 界 线 处 呈 浅 彩 色 , 旋
转 补 偿 棱 镜 使 彩 色 消 失 , 明 暗 清 晰 。 然 后 再 旋 转 棱 镜 使 明 暗 界 线 正 好 与 目 镜 中 的 十 字 线 交 点
重 合 。 从 标 尺 上 直 接 读 取 折 射 率 。 最 小 刻 度 是 0.001, 可 估 计 到 0.0001。
使 用 折 光 率 仪 时 , 不 能 将 滴 管 或 其 它 硬 物 碰 到 镜 面 , 滴 管 口 要 烧 光 滑 , 以 免 不 小 心 碰
到 镜 面 造 成 刻 痕 。 腐 蚀 性 液 体 如 强 酸 、 强 碱 或 氟 化 物 不 得 使 用 折 光 仪 。 在 每 次 滴 加 样 品 时 ,
均 应 洗 净 镜 面 , 使 用 完 毕 后 应 用 丙 酮 或 乙 醚 洗 净 镜 面 , 并 干 燥 之 。 擦 洗 时 不 可 用 力 , 防 止 毛
玻 璃 面 磨 光 。
12. 旋 光 仪
旋 光 度 是 指 光 学 活 性 物 质 使 偏 振 光 的 振 动 平 面 旋 转 的 角 度 。 旋 光 度 的 测 定 对 于 研
究 具 有 光 学 活 性 的 分 子 的 构 型 及 确 定 某 些 反 应 机 理 具 有 重 要 的 作 用 。 在 给 定 的 实
验 条 件 下 , 将 测 得 的 旋 光 度 通 过 换 算 , 即 可 得 知 光 学 活 性 物 质 特 征 的 物 理 常 数 比
旋 光 度 , 后 者 对 鉴 定 旋 光 性 化 合 物 是 不 可 缺 少 的 , 并 且 可 计 算 出 旋 光 化 合 物 的 光
学 纯 度 。
1. 原 理
从 有 机 化 学 有 关 立 体 化 学 的 学 习 中 我 们 已 经 得 知 , 化 合 物 可 以 分 两 类 : 一 类 能 使
偏 光 振 动 平 面 旋 转 一 定 的 角 度 , 即 有 旋 光 性 , 称 为 旋 光 物 质 或 光 学 活 性 物 质 。 另
一 类 则 没 有 旋 光 性 。 旋 光 分 子 具 有 实 物 与 其 镜 象 不 能 重 叠 的 特 点 , 即 “ 手 征 性 ”
(chirality), 大 多 数 生 物 碱 和 生 物 体 内 的 大 部 分 有 机 分 子 都 是 光 活 性 的 。
定 量 测 定 溶 液 或 液 体 旋 光 程 度 的 仪 器 称 为 旋 光 仪 , 其 工 作 原 理 见 图 5-23。 常 用
的 旋 光 仪 主 要 由 光 源 、 起 偏 镜 、 样 品 管 和 检 偏 镜 几 部 分 组 成 。 光 源 为 炽 热 的 钠 光
灯 。 起 偏 镜 是 由 两 块 光 学 透 明 的 方 解 石 粘 合 而 成 的 , 也 称 尼 科 尔 棱 镜 , 其 作 用 是
使 自 然 光 通 过 后 产 生 所 需 要 的 平 面 偏 振 光 。 尼 科 尔 棱 镜 的 作 用 就 像 一 个 栅 栏 。 普
通 光 是 在 所 有 平 面 振 动 的 电 磁 波 , 通 过 棱 镜 时 只 有 和 棱 镜 晶 轴 平 行 的 平 面 振 动 的
光 才 能 通 过 。 这 种 只 在 一 个 平 面 振 动 的 光 叫 作 平 面 偏 振 光 , 简 称 偏 光 。 样 品 管 装
待 测 的 旋 光 性 液 体 或 溶 液 , 其 长 度 有 1dm 和 2dm 等 几 种 , 对 旋 光 度 较 小 或 溶 液 浓
度 较 稀 的 样 品 , 最 好 采 用 2dm 长 的 样 品 管 。 当 偏 光 通 过 盛 有 旋 光 性 物 质 的 样 品 管
后 , 因 物 质 的 旋 光 性 使 偏 光 不 能 通 过 第 二 个 棱 镜 ( 检 偏 镜 ), 必 须 将 检 偏 镜 扭 转
一 定 角 度 后 才 能 通 过 , 因 此 要 调 节 检 偏 镜 进 行 配 光 。 由 装 在 检 偏 镜 上 的 标 尺 盘 上
移 动 的 角 度 , 可 指 示 出 检 偏 镜 转 动 角 度 , 即 为 该 物 质 在 此 浓 度 的 旋 光 度 。 使 偏 振
光 平 面 向 右 旋 转 ( 顺 时 针 方 向 ) 的 旋 光 性 物 质 叫 作 右 旋 体 , 向 左 旋 转 ( 反 时 针 )
的 叫 左 旋 体 。

图 5-23 旋 光 仪 工 作 原 理
物 质 的 旋 光 度 与 测 定 时 所 用 溶 液 的 浓 度 、 样 品 管 长 度 、 温 度 、 所 用 光 源 的
波 长 及 溶 剂 的 性 质 等 因 素 有 关 。 因 此 , 常 用 比 旋 光 度 [α] 来 表 示 物 质 的 旋 光 性 。
当 光 源 、 温 度 和 溶 剂 固 定 时 ,[α] 等 于 单 位 长 度 、 单 位 浓 度 物 质 的 旋 光 度 (α)。
像 沸 点 、 熔 点 一 样 , 比 旋 光 度 是 一 只 与 分 子 结 构 有 关 的 表 征 旋 光 性 物 质 的 特 征 常
数 。 溶 液 的 比 旋 光 度 与 旋 光 度 的 关 系 为 :
t α
[ α ] λ =
cl
t
式 中 ,[α] λ 表 示 旋 光 性 物 质 在 t℃、 光 源 波 长 为 λ 时 的 比 旋 光 度 ;
α 为 标 尺 盘 转 动 角 度 的 读 数 , 即 旋 光 度 ;
l 为 旋 光 管 的 长 度 , 单 位 以 分 米 (dm) 表 示 ;
c 为 溶 液 浓 度 , 以 1mL 溶 液 所 含 溶 质 的 质 量 表 示 。
如 测 定 的 旋 光 活 性 物 质 为 纯 液 体 , 其 旋 光 度 可 由 下 式 求 出 :
t α
[ α ] λ =
dl
式 中 ,d 为 纯 液 体 的 密 度 (g/cm 3 )。
表 示 比 旋 光 度 时 通 常 还 需 标 明 测 定 时 所 用 的 溶 剂 。
为 了 准 确 判 断 旋 光 度 的 大 小 , 测 定 时 通 常 在 视 野 中 分 出 三 分 视 场 ( 见 图 5
-23)。 当 检 偏 镜 的 偏 振 面 与 通 过 棱 镜 的 光 的 偏 振 面 平 行 时 我 们 通 过 目 镜 可 观 察
到 图 5-24(2) 所 示 ( 当 中 明 亮 。 两 旁 较 暗 ); 若 检 偏 镜 的 偏 振 面 与 起 偏 镜 偏
振 面 平 行 时 , 可 观 察 到 图 5-24(1) 所 示 ( 当 中 较 暗 , 两 旁 明 亮 ); 只 有 当 检
偏 镜 的 偏 振 面 处 于 1/2φ( 半 暗 角 ) 的 角 度 时 , 视 场 内 明 暗 相 等 如 图 5-24(3)
所 示 , 这 一 位 置 作 为 零 度 , 使 标 尺 上 0° 对 准 刻 度 盘 0°。
图 5-24 三 分 视 场
测 定 时 , 调 节 视 场 内 明 暗 相 等 , 以 使 观 察 结 果 准 确 。 一 般 在 测 定 时 选 取 较
小 的 半 暗 角 , 由 于 人 的 眼 睛 对 弱 照 度 的 变 化 比 较 敏 感 , 视 野 的 照 度 随 半 暗 角 φ 的
减 小 而 变 弱 , 所 以 在 测 定 中 通 常 选 几 度 到 十 几 度 的 结 果 。
2. 测 定 方 法
(1) 接 通 电 源 。5min 后 钠 光 灯 发 光 正 常 , 即 可 开 始 测 定 。
(2) 校 正 仪 器 零 点 。 即 在 旋 光 管 未 放 进 样 品 时 和 充 满 蒸 馏 水 或 待 测 样 品 的
溶 剂 时 , 观 察 零 度 视 场 是 否 一 致 , 如 不 一 致 说 明 零 点 有 误 差 , 应 在 测 量 读 数 中 减
去 或 加 上 这 一 偏 差 值 。

(3) 测 试 。 根 据 需 要 选 择 长 度 适 宜 的 样 品 管 , 充 满 待 测 液 , 旋 好 螺 丝 盖 帽
使 不 漏 水 , 螺 帽 不 宜 过 紧 , 过 紧 使 玻 盖 引 起 应 力 , 影 响 读 数 。 将 旋 光 管 拭 净 , 放
入 旋 光 仪 内 。 旋 转 粗 调 和 微 调 旋 钮 , 所 得 读 数 与 零 点 之 间 的 差 值 即 为 试 样 的 旋 光
度 。 一 般 应 测 定 几 次 , 取 其 平 均 值 为 测 定 结 果 。
测 定 时 要 准 确 称 量 0.1-0.5g 样 品 , 选 择 适 当 溶 剂 在 容 量 瓶 中 配 制 溶 液 ; 如 因
样 品 单 质 溶 液 不 清 亮 时 需 用 定 性 滤 纸 加 以 过 滤 。
(4) 计 算 比 旋 光 度 。 测 得 旋 光 度 并 换 算 为 比 旋 光 度 后 , 按 下 式 求 出 样 品 的
光 学 纯 度 (op)。 光 学 纯 度 的 定 义 是 : 旋 光 性 产 物 的 比 旋 光 度 除 以 光 学 纯 试 样 在
相 同 条 件 下 的 比 旋 光 度 。
op
[ α]
t
D 观 测 值
=
t
[ α]
D 理 论 值
× 100%
13. 紫 外 - 可 见 分 光 光 度 计
1. 工 作 原 理
利 用 物 质 的 吸 收 光 谱 来 鉴 别 物 质 及 确 定 其 含 量 的 仪 器 称 为 分 光 光 度 计 。72 型 分 光 光 度
计 是 可 见 光 分 光 光 度 计 , 可 测 定 的 波 长 范 围 为 420~760 nm, 它 由 三 大 部 分 构 成 : 磁 饱 和 稳
1
2
4
3
5
6
15
14
13
12
11
10
9
8
7
图 5-25 72 型 分 光 光 度 计 光 路 原 理 示 意 图
1 稳 定 电 源 ;2 钨 丝 灯 ;3 入 射 狭 缝 ;4 反 光 镜 ;5 透 镜 ;6 棱 镜
7 波 长 凸 轮 ;8 反 射 镜 ;9 透 镜 ;10 波 长 读 数 盘 ;11 出 射 狭 缝 ;
12 吸 收 池 ;13 光 量 调 节 ;14 硒 光 电 池 ;15 检 流 计
压 器 和 光 源 、 单 色 光 器 和 测 光 机 构 — 微 电 量 计 。 图 5-25 为 72 型 分 光 光 度 计 光 路 原 理 示 意
图 。
光 源 :
光 源 是 10V、7.5A 的 钨 丝 灯 泡 , 装 在 单 色 器 外 能 通 风 冷 却 的 金 属 盒 内 , 其 电 源 由 磁 饱
和 稳 压 电 源 1 供 给 。 在 分 光 光 度 测 定 中 , 电 源 要 求 很 稳 定 。
单 色 器 :
单 色 器 可 将 混 合 光 分 解 为 单 一 波 长 的 光 , 它 是 72 型 分 光 光 度 计 的 主 要 部 件 , 由 一 个 光

学 玻 璃 棱 镜 和 两 个 透 镜 组 成 。 自 光 源 2 发 出 的 光 , 经 过 透 镜 5, 成 平 行 光 进 入 棱 镜 6, 经 棱
镜 分 解 成 各 种 不 同 波 长 的 单 色 光 , 被 镀 铝 的 反 射 镜 8 反 射 进 入 另 一 透 镜 9, 聚 集 于 出 光 狭 缝
11。 反 光 镜 8 及 另 一 透 镜 9 装 在 转 盘 7 上 , 转 盘 转 动 的 角 度 由 波 长 调 节 器 10 上 的 阿 基 米 螺
线 凸 轮 传 动 , 调 节 器 上 有 刻 有 波 长 的 刻 度 标 尺 , 转 动 波 长 调 节 器 , 就 可 以 在 出 光 狭 缝 的 后 面
得 到 任 一 所 需 的 单 色 光 。
测 光 机 构 :
单 色 光 通 过 盛 待 测 溶 液 的 比 色 皿 再 射 入 到 硒 光 电 池 14 上 。 溶 液 的 浓 度 和 液 层 的 厚 度 与
透 光 强 度 有 关 , 硒 光 电 池 则 根 据 透 过 的 光 强 产 生 相 应 的 光 电 流 , 由 微 电 计 15 测 出 光 电 流 的
大 小 。 硒 光 电 池 前 的 光 量 调 节 器 13 可 调 节 光 能 量 。 微 电 计 上 分 别 标 有 透 光 率 (×100) 和 光
密 度 ( log ), I 0
为 透 过 空 白 标 准 溶 液 的 光 强 ,I 为 透 过 测 定 溶 液 的 光 强 , 所 以 72 型 分 光 光
度 计 是 根 据 相 对 测 量 原 理 而 工 作 的 。
2. 使 用 方 法
(1) 接 好 线 路 后 , 先 检 查 各 开 关 是 否 在 “ 关 ” 处 , 光 中 闸 门 放 在 黑 点 处 , 再 将 电 源 插 头
插 入 220V 交 流 电 源 上 , 打 开 电 源 开 关 和 光 源 开 关 , 将 光 路 闸 门 放 在 红 点 处 。
(2) 取 出 比 色 皿 , 将 其 中 一 只 装 空 白 溶 液 , 其 余 三 只 装 待 测 溶 液 , 放 在 定 位 盒 内 , 盖 上
暗 箱 盖 , 装 溶 液 前 比 色 皿 用 蒸 馏 水 洗 净 , 并 用 溶 液 荡 洗 数 次 后 , 再 盛 至 体 积 , 池 外 应 干 净 ,
若 有 水 滴 , 应 用 镜 头 纸 吸 干 , 取 用 时 用 手 捏 住 比 色 皿 的 毛 玻 璃 的 两 面 。
(3) 用 波 长 调 节 器 调 到 所 需 的 波 长 , 将 空 白 溶 液 正 对 光 路 , 调 光 时 调 节 器 , 使 微 电 计 上
光 点 准 线 对 准 透 光 率 为 100 的 位 置 。 拉 动 拉 杆 , 使 待 测 溶 液 进 入 光 路 , 读 取 微 电 计 标 尺 上
的 透 光 率 。 测 定 完 毕 , 及 时 关 闭 光 路 闸 门 , 检 查 电 计 的 零 点 位 置 , 保 护 硒 光 电 池 。
(4) 仪 器 应 安 放 在 清 洁 、 干 燥 、 无 腐 蚀 气 体 和 较 暗 的 室 内 , 仪 器 使 用 完 毕 后 就 , 应 擦 拭
干 净 , 各 开 关 关 闭 。 仪 器 连 续 使 用 时 间 不 应 超 过 4 小 时 。
14. 傅 立 叶 变 换 红 外 光 谱 仪 的 使 用
1. 基 本 原 理
利 用 物 质 的 分 子 对 红 外 辐 射 的 吸 收 , 得 到 与 分 子 结 构 相 应 的 红 外 光 谱 图 , 从 而 来 鉴 别 分
子 结 构 的 方 法 , 称 为 红 外 吸 收 光 谱 法 (infrared absorption spectrometry,IR)。 红 外 辐 射 的 波
长 范 围 处 于 0.78~300μm, 其 能 量 小 于 紫 外 — 可 见 辐 射 。 其 中 应 用 最 广 泛 的 范 围 为 2.5~25
μm, 即 中 红 外 光 谱 。 人 们 描 述 红 外 光 谱 时 , 通 常 使 用 波 数 , 对 中 红 外 光 谱 , 相 应 波 数 范 围
为 4000~400 cm -1 。 红 外 吸 收 光 谱 在 化 学 领 域 中 的 应 用 , 大 体 上 可 分 为 两 个 方 面 : 用 于 分 子
结 构 的 基 础 研 究 和 用 于 化 学 组 成 的 分 析 。 前 者 , 应 用 红 外 光 谱 可 以 测 定 分 子 的 键 长 、 键 角 ,
以 此 推 断 出 分 子 的 立 体 构 型 ; 根 据 所 得 的 力 常 数 可 以 知 道 化 学 键 的 强 弱 ; 由 简 正 频 率 来 计 算
热 力 学 函 数 等 。 但 是 , 红 外 光 谱 最 广 泛 的 应 用 还 是 在 于 对 物 质 的 化 学 组 成 进 行 分 析 。 用 红 外
光 谱 法 可 以 根 据 光 谱 中 的 吸 收 峰 的 位 置 和 形 状 来 推 断 未 知 物 结 构 , 依 照 特 征 吸 收 峰 的 强 度 来
测 定 混 合 物 中 各 组 分 的 含 量 。 加 上 红 外 吸 收 光 谱 法 具 有 快 速 、 高 灵 敏 度 、 检 测 试 样 用 量 少 、
能 分 析 各 种 状 态 的 试 样 等 特 点 , 因 此 , 对 于 化 学 工 作 者 来 说 , 它 已 经 成 为 一 种 不 可 缺 少 的 分
析 工 具 。
傅 立 叶 变 换 红 外 光 谱 仪 (FT-IR) 是 根 据 光 的 相 干 性 原 理 设 计 的 , 因 此 是 一 种 干 涉 型 光

谱 仪 。 它 主 要 由 光 源 ( 硅 碳 棒 、 高 压 汞 灯 )、 干 涉 仪 、 检 测 器 、 计 算 机 和 记 录 系 统 组 成 。 大
多 数 傅 立 叶 变 换 红 外 光 谱 仪 使 用 了 迈 克 尔 逊 (Michelson) 干 涉 仪 , 因 此 实 验 测 量 的 原 始 光
谱 图 是 光 源 的 干 涉 图 , 然 后 通 过 计 算 机 对 干 涉 图 进 行 快 速 傅 立 叶 变 换 计 算 , 从 而 得 到 以 波 长
或 波 数 为 函 数 的 光 谱 图 。 因 此 , 谱 图 称 为 傅 立 叶 变 换 红 外 光 谱 , 仪 器 称 为 傅 立 叶 变 换 红 外 光
谱 仪 。
由 于 实 验 技 术 和 应 用 的 不 同 , 通 常 把 红 外 区 (0.78~300μm) 划 分 成 三 个 区 :
近 红 外 区 ( 泛 频 区 ): 波 长 0.78~2.5μm, 主 要 用 来 研 究 O—H、N—H 及 C—H 键 的 倍
频 吸 收 ;
中 红 外 区 ( 基 本 转 动 - 振 动 区 ): 波 长 2.5~25μm, 它 是 研 究 、 应 用 最 多 的 区 域 , 该 区 的
吸 收 主 要 是 由 分 子 的 振 动 能 级 和 转 动 能 级 跃 迁 引 起 的 。 因 此 , 红 外 光 谱 又 称 振 转 光 谱 。
远 红 外 区 ( 转 动 区 ): 波 长 25~300μm, 分 子 的 纯 转 动 能 级 跃 迁 以 及 晶 体 的 晶 格 振 动 多
出 现 在 远 红 外 区 。
分 子 在 发 生 振 动 能 级 跃 迁 时 , 需 要 一 定 的 能 量 , 这 个 能 量 通 常 由 辐 射 体 系 的 红 外 光 来 供
给 。 由 于 振 动 能 级 是 量 子 化 的 , 因 此 分 子 振 动 将 只 能 吸 收 一 定 的 能 量 , 即 吸 收 与 分 子 振 动 能
级 间 隔 ∆ E振
的 能 量 相 应 波 长 的 光 线 。 如 果 光 量 子 的 能 量 为 EL
= hν
L
( ν L
是 红 外 辐 射 频
率 ), 当 发 生 振 动 能 级 跃 迁 时 , 必 须 满 足
E = ∆
振
E L
∆E
∴
= ∆V
⋅ h
⋅ ν
ν = ∆V
⋅ν
L
振
式 中 ∆ V 是 振 动 光 谱 的 跃 迁 选 律 , ∆ V = ± 1 、 ± 2、
± 3 …。 除 了 由 V = 0 → V = 1 , 或
V = 0 → V = 2 … 以 外 , V = 1 → V = 2 , V = 2 → V = 3 等 跃 迁 也 是 可 能 的 。 上 式
说 明 了 只 有 当 红 外 辐 射 频 率 等 于 振 动 量 子 数 的 差 值 与 振 动 频 率 的 乘 积 时 , 才 能 吸 收 红 外 线 ,
产 生 红 外 光 谱 。 这 是 红 外 吸 收 光 谱 产 生 的 第 一 个 条 件 。 在 常 温 下 绝 大 多 数 分 子 处 于 V = 0 的
振 动 基 态 , 因 此 主 要 观 察 的 是 由 V = 0 → V = 1 的 吸 收 峰 , 其 振 动 频 率 刚 好 等 于 红 外 辐 射
的 频 率 。
红 外 吸 收 光 谱 产 生 的 第 二 个 条 件 是 分 子 在 振 动 过 程 中 必 须 有 瞬 间 偶 极 矩 的 改 变 。 一 个 分
子 有 多 种 振 动 方 式 , 只 有 使 分 子 偶 极 矩 发 生 变 化 的 振 动 方 式 , 才 会 吸 收 特 定 频 率 的 红 外 辐 射 。
这 种 振 动 方 式 称 为 具 有 红 外 活 性 。
2. 红 外 光 谱 样 品 的 制 备
对 于 不 同 的 样 品 要 采 用 不 同 的 红 外 制 样 技 术 , 对 于 同 一 样 品 , 也 可 以 采 用 不 同 的 制 样 技
术 。 采 用 不 同 的 制 样 技 术 测 试 同 一 样 品 时 , 可 能 会 得 到 不 同 的 光 谱 。 因 此 , 要 根 据 测 试 目 的
和 测 试 要 求 采 用 合 适 的 制 样 方 法 , 这 样 才 能 得 到 准 确 可 靠 的 测 试 数 据 。
随 着 傅 立 叶 变 换 红 外 光 谱 技 术 的 发 展 , 新 的 红 外 光 谱 附 件 不 断 涌 现 。 因 此 , 除 了 传 统 的
红 外 光 谱 制 样 技 术 外 , 出 现 了 许 多 新 的 红 外 制 样 技 术 。 例 如 , 利 用 显 微 红 外 光 谱 技 术 可 以 测
试 微 量 样 品 , 即 使 是 微 克 级 的 固 体 或 液 体 样 品 , 利 用 显 微 红 外 技 术 也 可 以 得 到 很 好 的 光 谱 。
对 于 单 分 子 膜 样 品 , 可 以 利 用 掠 角 反 射 技 术 。 要 想 测 试 薄 膜 或 片 材 表 面 样 品 的 红 外 光 谱 , 可
以 采 用 水 平 ATR( 多 次 衰 减 全 反 射 ) 或 单 次 衰 减 全 反 射 技 术 。 总 之 , 除 了 传 统 的 溴 化 钾 压

片 法 和 液 膜 法 以 外 , 还 有 很 多 种 红 外 制 样 技 术 。
要 得 到 一 张 高 质 量 的 光 谱 图 , 除 了 有 性 能 优 良 的 仪 器 、 选 用 合 适 的 制 样 方 法 外 , 制 样 技
术 或 制 样 技 巧 也 是 非 常 重 要 的 。 相 同 的 样 品 采 用 相 同 的 制 样 方 法 , 不 同 操 作 者 制 备 的 样 品 ,
测 试 得 到 的 光 谱 可 能 会 差 别 非 常 大 。 因 此 , 对 于 红 外 光 谱 分 析 测 试 者 来 说 , 除 了 掌 握 各 种 制
样 方 法 外 , 掌 握 制 样 技 巧 至 关 重 要 。
红 外 光 谱 可 以 用 于 样 品 的 定 性 分 析 , 也 可 以 用 于 定 量 分 析 。 固 体 和 液 体 样 品 都 可 以 进 行
定 量 测 试 。 定 量 测 试 时 需 要 有 参 比 样 品 或 标 准 样 品 。 定 量 分 析 的 准 确 度 不 高 , 误 差 会 超 过
5%。 对 于 混 合 物 各 组 分 的 定 量 分 析 , 需 要 有 定 量 分 析 软 件 。 对 于 没 有 定 量 分 析 软 件 或 没 有
参 比 样 品 或 标 准 样 品 的 情 况 下 , 只 能 对 混 合 物 中 各 组 分 的 含 量 作 粗 略 的 估 计 。
2.1 固 体 样 品 的 制 备
固 体 样 品 以 各 种 不 同 的 形 态 存 在 , 有 粉 末 样 品 , 有 粒 状 、 块 状 样 品 , 也 有 薄 膜 、 板 材 样
品 。 有 硬 度 小 的 样 品 , 也 有 硬 度 大 的 样 品 。 有 很 脆 的 样 品 , 也 有 非 常 坚 韧 的 样 品 。 因 此 , 应
根 据 固 体 样 品 的 形 态 和 测 试 目 的 选 用 不 同 、 的 制 样 方 法 和 测 试 方 法 。
固 体 样 品 的 常 规 透 射 光 谱 制 样 方 法 分 为 压 片 法 、 糊 状 法 和 薄 膜 法 。
2.1.1 压 片 法
压 片 法 是 一 种 传 统 的 红 外 光 谱 制 样 方 法 , 是 一 种 简 便 易 行 的 方 法 , 现 在 仍 然 是 红 外 光 谱
实 验 室 常 用 的 制 样 方 法 。 但 因 为 粉 末 样 品 粒 度 大 , 不 能 压 出 透 明 的 薄 片 , 红 外 光 散 射 严 重 ,
即 使 能 压 出 透 明 的 薄 片 , 由 于 样 品 用 量 多 , 会 出 现 红 外 光 全 吸 收 的 现 象 , 不 能 得 到 正 常 的 红
外 光 谱 图 , 因 此 固 体 粉 末 样 品 不 能 直 接 用 来 压 片 , 必 须 用 稀 释 剂 稀 释 , 研 磨 后 才 能 压 片 。
压 片 法 只 需 要 稀 释 剂 、 玛 瑙 研 钵 、 压 片 模 具 和 压 片 机 , 不 需 要 其 他 红 外 附 件 。 稀 释 剂 有
溴 化 钾 和 氯 化 钾 。 溴 化 钾 和 氯 化 钾 都 是 卤 化 物 , 所 以 又 称 为 卤 化 物 压 片 法 。 通 常 使 用 溴 化 钾
作 为 样 品 的 稀 释 剂 。
(1) 样 品 和 溴 化 钾 溴 化 钾 压 片 法 需 要 固 体 粉 末 样 品 1mg 左 右 , 溴 化 钾 粉 末 用 量
150mg 左 右 。 如 果 样 品 用 量 太 少 , 测 得 的 光 谱 吸 光 度 会 太 低 , 光 谱 的 信 噪 比 不 能 满 足 要 求 ,
水 汽 吸 收 峰 干 扰 也 会 比 较 严 重 。 样 品 用 量 多 了 , 光 谱 的 有 些 谱 带 会 出 现 全 吸 收 。 光 谱 的 最 强
吸 收 峰 吸 光 度 在 0.5~1.4 之 间 比 较 合 适 。 溴 化 钾 粉 末 用 量 太 少 时 , 压 出 来 的 锭 片 容 易 碎 裂 。
溴 化 钾 用 量 太 多 时 , 不 容 易 压 出 透 明 的 薄 片 。
对 于 某 些 含 强 极 性 基 团 的 样 品 , 如 含 羰 基 化 合 物 , 尤 其 是 脂 肪 酸 类 化 合 物 , 含 氰 根 化 合
物 、 碳 酸 盐 、 硫 酸 盐 、 硝 酸 盐 、 磷 酸 盐 、 硅 酸 盐 等 , 这 类 样 品 用 量 只 需 0.5mg 左 右 , 因 为 这
些 样 品 都 有 很 强 的 吸 收 峰 。
潮 湿 的 样 品 不 能 直 接 用 于 压 片 , 因 为 潮 湿 的 样 品 不 能 压 出 透 明 的 薄 片 , 而 且 在 光 谱 中 会
出 现 水 的 吸 收 峰 。 潮 湿 的 样 品 应 经 过 真 空 干 燥 , 或 置 于 40℃ 烘 箱 中 干 燥 。 在 空 气 中 极 易 吸
潮 的 样 品 不 能 采 用 溴 化 钾 压 片 法 制 样 。 溴 化 钾 粉 末 容 易 吸 附 空 气 中 的 水 汽 , 溴 化 钾 粉 末 在 使
用 之 前 应 经 过 120℃ 烘 干 , 置 于 干 燥 器 中 备 用 , 或 将 溴 化 钾 粉 末 长 期 保 存 在 40℃ 烘 箱 中 。
(2) 研 磨 将 样 品 和 溴 化 钾 一 起 置 于 玛 瑙 研 钵 中 , 一 边 研 磨 一 边 转 动 玛 瑙 研 钵 , 使
样 品 和 溴 化 钾 充 分 混 合 均 匀 。 普 通 样 品 研 磨 4~5min, 非 常 坚 硬 的 样 品 , 可 先 研 磨 样 品 , 因
为 样 品 量 少 , 容 易 研 磨 细 , 然 后 再 加 入 溴 化 钾 一 起 研 磨 。 研 磨 时 间 过 长 , 样 品 和 溴 化 钾 容 易
吸 附 空 气 中 的 水 汽 。 研 磨 时 间 过 短 , 不 能 将 样 品 和 溴 化 钾 研 细 。

样 品 和 溴 化 钾 混 合 物 要 求 研 磨 到 颗 粒 尺 寸 小 于 2.5μm 以 下 。 颗 粒 尺 寸 如 果 在 2.5~25μ
m 之 间 , 就 会 引 起 中 红 外 光 的 散 射 。 光 的 散 射 与 光 的 波 长 有 关 。 当 颗 粒 大 于 光 的 波 长 时 , 光
线 照 射 到 颗 粒 上 才 会 发 生 散 射 。 研 磨 后 的 颗 粒 粒 度 不 可 能 完 全 一 致 , 光 散 射 的 程 度 与 粒 度 分
布 有 关 。 混 合 物 研 磨 得 不 够 细 时 , 在 中 红 外 光 谱 的 高 频 端 容 易 出 现 光 散 射 现 象 , 使 光 谱 的 高
频 端 基 线 抬 高 。 因 此 , 检 查 混 合 物 是 否 研 磨 得 足 够 细 的 标 准 , 是 看 测 得 的 光 谱 基 线 是 否 倾 斜 。
当 出 现 光 散 射 时 , 吸 收 峰 的 强 度 会 降 低 。 因 此 , 对 于 固 体 样 品 的 定 量 分 析 , 必 须 将 混 合 物 研
磨 得 足 够 细 , 使 测 得 的 光 谱 基 线 平 坦 。
(3) 压 片 压 片 需 要 使 用 压 片 模 具 和 压 片 机 。 用 不 锈 钢 小 扁 铲 将 研 磨 好 的 样 品 和 溴
化 钾 混 合 物 转 移 到 压 片 模 具 中 , 并 铺 平 。 如 果 混 合 物 没 有 铺 平 , 压 出 来 的 锭 片 会 出 现 局 部 透
明 , 而 其 他 地 方 不 透 明 。
使 用 压 片 机 给 压 片 模 具 施 加 压 力 。 压 片 模 具 带 有 抽 气 嘴 , 在 给 模 具 施 加 压 力 之 前 可 以 抽
真 空 , 也 可 以 不 抽 真 空 。 抽 真 空 比 不 抽 真 空 压 出 来 的 锭 片 稍 透 明 些 。
压 片 模 具 每 使 用 一 次 都 要 清 洗 。 用 镊 子 夹 着 潮 湿 的 纸 巾 或 镜 头 纸 将 压 片 模 具 里 面 残 留 的
溴 化 钾 擦 掉 , 然 后 用 洗 耳 球 吹 干 。 如 果 模 具 里 面 残 留 有 溴 化 钾 , 在 压 另 一 个 片 时 很 难 将 压 杆
从 模 具 中 拔 出 来 。 溴 化 钾 长 期 残 留 在 压 片 模 具 中 , 吸 潮 后 会 腐 蚀 模 具 。 因 此 , 压 片 工 作 结 束
后 , 一 定 要 将 压 片 模 具 擦 洗 干 净 , 并 将 其 保 存 在 干 燥 器 中 。
(4) 样 品 的 测 试 锭 片 从 压 片 模 具 中 取 出 来 后 要 及 时 测 试 , 因 为 锭 片 置 于 空 气 中 容
易 吸 潮 , 使 透 明 的 锭 片 变 得 不 透 明 。 如 果 不 能 及 时 测 试 , 应 将 锭 片 暂 时 存 放 在 干 燥 器 中 。
(5) 溴 化 钾 压 片 法 存 在 的 缺 点 采 用 溴 化 钾 压 片 法 制 样 存 在 两 个 致 命 的 缺 点 。 一 个
缺 点 是 , 无 机 和 配 位 化 合 物 通 常 都 含 有 离 子 , 样 品 和 溴 化 钾 研 磨 , 尤 其 是 施 加 压 力 , 会 发 生
离 子 交 换 , 使 样 品 的 谱 带 发 生 位 移 和 变 形 。 严 重 时 会 向 低 频 位 移 十 几 个 波 数 。 除 了 溴 化 钾 可
能 和 无 机 和 配 位 化 合 物 发 生 离 子 交 换 外 , 溴 化 钾 压 片 法 由 于 压 力 很 大 , 样 品 的 晶 型 也 可 能 改
变 。 另 一 个 缺 点 是 , 采 用 溴 化 钾 压 片 法 制 样 , 在 3400cm -1 和 1640cm -1 左 右 会 出 现 水 的 吸 收
峰 。 这 是 由 于 溴 化 钾 粉 末 研 磨 时 , 吸 附 空 气 中 的 水 蒸 气 造 成 的 。 研 磨 之 前 无 论 溴 化 钾 粉 末 烘
得 多 么 干 , 也 无 论 空 气 湿 度 多 么 低 , 也 会 出 现 这 种 现 象 。
2.1.2 糊 状 法
糊 状 法 是 在 玛 瑙 研 钵 中 将 待 测 样 品 和 糊 剂 一 起 研 磨 , 将 样 品 微 细 颗 粒 均 匀 地 分 散 在 糊 剂
中 测 定 光 谱 。 最 常 用 的 糊 剂 有 石 蜡 油 ( 液 体 石 蜡 ) 和 氟 油 。 用 石 蜡 油 或 氟 油 与 样 品 一 起 研 磨
的 方 法 又 叫 做 石 蜡 油 研 磨 法 或 氟 油 研 磨 法 。
石 蜡 油 (mineral oil) 研 磨 法 可 以 非 常 有 效 地 避 免 溴 化 钾 压 片 法 存 在 的 两 个 缺 点 。 石 蜡
油 研 磨 法 既 不 会 发 生 离 子 交 换 , 又 不 会 吸 附 空 气 中 的 水 汽 。 采 用 石 蜡 油 研 磨 法 还 有 两 个 另 外
两 个 优 点 , 一 个 是 制 样 速 度 快 , 另 一 个 是 样 品 和 石 蜡 油 一 起 研 磨 时 , 石 蜡 油 在 样 品 表 面 形 成
薄 膜 , 保 护 样 品 使 之 与 空 气 隔 绝 。
但 是 , 石 蜡 油 压 片 法 也 存 在 缺 点 。 石 蜡 油 糊 剂 是 饱 和 直 链 碳 氢 化 合 物 , 是 从 煤 油 和 柴 油
中 提 取 出 来 的 , 是 混 合 物 , 碳 的 原 子 个 数 十 个 左 右 。 由 于 是 饱 和 碳 氢 化 合 物 , 在 光 谱 中 会 出
现 碳 氢 吸 收 峰 。 在 3000~2800cm -1 区 间 和 1641cm -1 、1377cm -1 、722cm -1 左 右 的 碳 氢 吸 收 峰 会
干 扰 样 品 的 测 定 。 另 外 采 用 石 蜡 油 研 磨 法 制 样 , 样 品 用 量 比 卤 化 物 压 片 法 用 量 多 , 至 少 需 要

几 毫 克 样 品 。
制 备 样 品 时 , 将 几 毫 克 样 品 放 在 玛 瑙 研 钵 中 , 滴 加 半 滴 石 蜡 油 研 磨 , 石 蜡 油 用 量 越 少 越
好 。 石 蜡 油 用 量 越 多 , 在 测 得 的 光 谱 中 碳 氢 吸 收 峰 越 强 。 研 磨 好 后 , 用 硬 质 塑 料 片 将 糊 状 物
从 玛 瑙 研 钵 中 刮 下 , 均 匀 地 涂 在 两 片 溴 化 钾 晶 片 之 间 测 定 红 外 光 谱 。 溴 化 钾 晶 片 之 间 不 必 垫
上 垫 片 , 而 且 , 最 好 将 溴 化 钾 晶 片 夹 在 可 拆 式 液 体 池 架 子 上 , 这 样 , 能 方 便 地 通 过 调 节 液 体
池 架 子 上 的 螺 丝 松 紧 程 度 , 来 调 节 溴 化 钾 晶 片 之 间 糊 状 物 的 厚 度 , 使 测 定 光 谱 的 吸 光 度 满 足
测 试 要 求 。
采 用 石 蜡 油 糊 剂 研 磨 样 品 , 很 容 易 将 样 品 粉 末 颗 粒 尺 寸 磨 至 2.5μm 以 下 , 因 此 , 测 定
光 谱 时 一 般 不 会 发 生 光 散 射 现 象 , 所 测 得 的 光 谱 基 线 非 常 平 整 。
石 蜡 油 研 磨 法 制 备 无 机 物 和 配 位 化 合 物 样 品 虽 然 不 存 在 离 子 交 换 问 题 , 但 是 也 会 使 红 外
光 谱 谱 带 发 生 位 移 , 不 过 这 种 影 响 比 卤 化 物 压 片 法 小 得 多 。
石 蜡 油 研 磨 法 制 备 红 外 样 品 快 速 简 便 , 对 光 谱 的 影 响 又 小 , 因 此 , 采 用 石 蜡 油 研 磨 法 测
得 的 光 谱 可 以 作 为 标 准 红 外 光 谱 。 有 些 红 外 光 谱 仪 器 制 造 商 提 供 的 谱 库 , 其 中 绝 大 多 数 固 体
化 合 物 的 红 外 光 谱 是 用 石 蜡 油 研 磨 法 制 样 测 得 的 。
2.1.3 薄 膜 法
固 体 样 品 采 用 卤 化 物 压 片 法 或 糊 状 法 制 样 时 , 稀 释 剂 或 糊 剂 对 测 得 的 光 谱 回 产 生 干 扰 。
薄 膜 法 制 样 得 到 的 样 品 是 纯 样 品 , 红 外 光 谱 中 只 出 现 样 品 的 信 息 。 薄 膜 法 主 要 应 用 于 高 分 子
材 料 红 外 光 谱 的 测 定 。 其 中 溶 液 制 膜 法 较 常 使 用 。
将 样 品 溶 解 于 适 当 的 溶 剂 中 , 然 后 将 溶 液 滴 在 红 外 晶 片 上 ( 如 溴 化 钾 、 氯 化 钠 、 氟 化 钡
等 )、 载 玻 片 或 平 整 的 铝 箔 上 , 待 溶 剂 完 全 挥 发 后 即 可 得 到 样 品 的 薄 膜 。 溶 液 制 膜 法 所 选 用
的 溶 剂 应 是 容 易 挥 发 的 溶 剂 。 溶 剂 极 性 比 较 弱 , 与 样 品 不 发 生 作 用 。 样 品 在 溶 剂 中 的 溶 解 度
要 足 够 大 , 溶 液 浓 度 可 以 调 节 。 所 配 制 的 溶 液 浓 度 要 适 中 , 一 般 为 1%~3%。 浓 度 过 低 , 制
得 的 薄 膜 会 太 薄 , 浓 度 过 高 , 制 得 的 薄 膜 又 会 太 厚 。 溶 液 的 表 面 张 力 太 小 , 液 滴 散 开 的 面 积
太 大 , 制 得 的 薄 膜 中 间 薄 而 周 围 厚 。 有 些 样 品 随 着 溶 剂 的 挥 发 , 样 品 越 来 越 收 缩 。 溶 液 滴 加
的 次 数 越 多 , 制 得 的 薄 膜 厚 度 越 不 均 匀 。 如 果 配 制 2% 的 溶 液 , 加 1~2 滴 溶 液 , 膜 的 直 径 13mm
左 右 , 膜 的 厚 度 为 5~10 µ m , 这 样 制 得 的 膜 适 合 红 外 光 谱 测 定 。
将 溶 液 滴 在 溴 化 钾 晶 片 上 制 膜 是 最 好 的 溶 液 制 膜 方 法 。 溶 液 滴 在 溴 化 钾 晶 片 上 制 得 的 薄
膜 可 以 直 接 测 定 。 如 果 测 得 的 样 品 光 谱 吸 光 度 太 低 , 可 以 往 溴 化 钾 晶 片 上 继 续 滴 加 溶 液 ; 如
果 吸 光 度 太 高 , 可 以 往 溴 化 钾 晶 片 上 滴 加 溶 剂 溶 解 掉 部 分 样 品 。
在 不 同 红 外 晶 片 上 制 膜 , 测 得 的 聚 合 物 光 谱 可 能 会 有 些 差 别 。 这 是 因 为 红 外 晶 片 都 是 无
机 物 , 分 子 极 性 很 强 , 聚 合 物 与 晶 体 表 面 会 发 生 一 定 的 作 用 。
2.2 液 体 样 品 的 制 备
液 体 样 品 必 须 装 在 红 外 液 池 里 才 能 进 行 红 外 测 定 。 液 体 池 的 种 类 很 多 , 大 体 上 可 以 分 为
三 类 : 可 拆 式 液 池 、 固 定 厚 度 液 池 及 可 变 厚 度 液 池 。 液 体 样 品 分 为 纯 有 机 液 体 样 品 和 溶 液 样
品 。 溶 液 样 品 又 分 为 有 机 溶 液 样 品 和 水 溶 液 样 品 。
2.2.1 纯 有 机 液 体 样 品 的 制 备
纯 有 机 液 体 样 品 的 测 试 采 用 液 膜 法 , 就 是 在 两 块 窗 片 之 间 夹 着 一 层 薄 薄 的 液 膜 。 液 膜
法 是 最 简 便 、 最 快 捷 的 一 种 红 外 光 谱 测 试 法 。 测 试 纯 有 机 液 体 样 品 最 好 选 用 溴 化 钾 窗 片 。 窗

片 底 座 与 窗 片 之 间 一 定 要 垫 上 橡 皮 垫 片 或 纸 垫 片 , 以 防 止 将 晶 片 压 裂 。
对 于 糨 糊 状 的 粘 稠 样 品 , 取 少 量 样 品 置 于 溴 化 钾 晶 片 中 间 , 用 另 一 片 晶 片 压 紧 , 使 样
品 形 成 均 匀 的 薄 膜 即 可 测 试 。 样 品 的 厚 度 可 以 通 过 液 池 的 螺 丝 来 调 节 。
对 于 粘 度 小 、 流 动 性 好 的 液 体 样 品 , 可 以 用 不 锈 钢 小 铲 沾 一 点 液 体 置 于 溴 化 钾 晶 片 中
间 , 或 用 滴 管 或 注 射 器 将 一 小 滴 液 体 样 品 滴 在 溴 化 钾 晶 片 中 间 , 在 放 上 另 一 块 溴 化 钾 晶 片 ,
液 池 架 的 螺 丝 不 能 拧 紧 。 因 为 晶 片 之 间 没 有 垫 片 , 如 果 螺 丝 拧 得 太 紧 , 液 膜 会 太 薄 。 液 膜 的
厚 度 为 5~10μm 时 , 测 得 的 光 谱 吸 光 度 比 较 合 适 。 如 果 最 大 吸 收 峰 的 吸 光 度 超 过 1.4, 可 以
将 螺 丝 拧 紧 一 些 , 但 千 万 注 意 别 将 晶 片 拧 裂 。
对 于 容 易 挥 发 的 液 体 样 品 , 在 溴 化 钾 晶 片 滴 一 大 滴 样 品 , 马 上 盖 上 另 一 块 晶 片 , 并 尽
快 测 试 光 谱 。 样 品 光 谱 采 集 结 束 后 , 仔 细 观 察 晶 片 之 间 液 膜 是 否 仍 然 充 满 , 如 未 充 满 , 应 重
新 制 样 。
用 于 测 试 有 机 液 体 样 品 的 溴 化 钾 晶 片 一 定 要 平 整 , 晶 片 如 果 不 平 整 , 液 膜 会 太 厚 。 液
膜 中 不 能 有 气 泡 , 如 果 出 现 气 泡 , 一 定 要 重 新 制 样 。
2.2.2 有 机 溶 液 样 品 的 制 备
有 机 溶 液 样 品 的 红 外 光 谱 测 试 方 法 和 纯 有 机 液 体 样 品 的 测 试 方 法 相 同 。 在 红 外 光 谱 实 验
室 中 , 专 门 测 试 有 机 溶 液 光 谱 的 情 况 是 很 少 遇 到 的 。 纯 的 有 机 液 体 可 以 直 接 测 定 红 外 光 谱 ,
没 有 必 要 配 成 有 机 溶 液 测 试 ; 固 体 有 机 物 可 以 采 用 溴 化 钾 压 片 法 或 其 他 方 法 测 试 , 也 没 有 必
要 配 制 成 有 机 溶 液 测 试 。 除 非 想 研 究 有 机 溶 液 之 间 的 相 互 作 用 对 光 谱 的 影 响 , 或 者 想 研 究 固
态 物 质 的 光 谱 与 固 态 物 质 在 有 机 溶 液 中 的 光 谱 之 间 的 差 别 , 或 者 需 要 鉴 定 两 种 样 品 是 否 为 同
一 种 物 质 , 或 者 专 门 研 究 溶 剂 效 应 , 否 则 没 有 必 要 配 制 成 有 机 溶 液 测 试 。
如 果 非 要 测 试 有 机 液 体 的 溶 液 光 谱 或 者 固 体 物 质 的 有 机 溶 液 光 谱 , 那 么 , 溶 剂 的 选 择 非
常 重 要 。 要 选 择 在 中 红 外 区 吸 收 峰 少 的 溶 剂 。 极 性 非 常 弱 的 四 氯 化 碳 和 二 硫 化 碳 在 中 红 外 区
吸 收 峰 非 常 少 。
如 果 有 机 溶 液 中 溶 有 常 温 下 为 固 体 的 溶 质 , 要 想 测 定 溶 质 的 光 谱 , 最 好 将 溶 剂 挥 发 掉 ,
再 用 其 他 测 试 方 法 测 定 固 体 溶 质 光 谱 。 如 果 溶 液 的 浓 度 很 低 , 直 接 测 试 这 种 溶 液 , 得 到 的 主
要 是 溶 剂 的 吸 收 谱 带 , 无 法 得 到 固 体 溶 质 的 光 谱 。
2.2.3 水 溶 液 样 品 的 制 备
液 体 水 在 中 红 外 区 有 非 常 强 的 吸 收 谱 带 , 这 些 谱 带 会 干 扰 和 掩 盖 溶 质 的 吸 收 峰 。 由 于 水
的 吸 收 峰 非 常 强 , 而 且 溶 液 中 水 的 光 谱 与 纯 水 的 光 谱 也 有 差 别 , 因 此 , 即 使 使 用 光 谱 差 减 技
术 , 也 不 可 能 将 水 的 吸 收 峰 彻 底 减 掉 。
测 定 水 溶 液 光 谱 , 窗 片 材 料 最 好 选 用 氟 化 钡 晶 片 , 氟 化 钡 晶 片 低 频 端 可 以 测 到 800cm -1 。
一 般 采 用 液 膜 法 测 定 水 溶 液 光 谱 。
2.3 气 体 样 品 的 制 备
气 体 红 外 光 谱 的 测 试 需 要 有 气 体 池 , 将 需 要 测 试 的 气 体 充 进 气 体 池 中 才 能 测 试 。 气 体 池
分 为 短 光 程 气 体 池 和 长 光 程 气 体 池 。 短 光 程 气 体 池 指 的 是 气 体 池 长 度 在 10~20cm 的 气 体 池 。
长 光 程 气 体 池 指 的 是 红 外 光 路 在 气 体 池 中 经 过 的 路 程 达 到 米 级 以 上 的 气 体 池 , 如 10m、
100m、200m 或 更 长 光 路 的 气 体 池 。
在 红 外 光 谱 实 验 室 , 很 少 遇 到 需 要 测 试 气 体 红 外 光 谱 的 情 况 。 因 此 , 短 光 程 气 体 池 不 是

所 有 红 外 光 谱 实 验 室 必 备 的 。 长 光 程 气 体 池 主 要 用 语 大 气 污 染 气 体 的 测 试 或 局 部 环 境 有 害 气
体 的 测 试 。
3. 红 外 光 谱 仪 的 使 用 和 操 作
图 5-26 Tensor 27 型 傅 立 叶 变 换 红 外 光 谱 仪
德 国 布 鲁 克 (Bruker) 光 谱 仪 器 公 司 的 Tensor 27 型 傅 立 叶 变 换 红 外 光 谱 仪 的 操 作 方 法 :
1) 打 开 红 外 光 谱 软 件 OPUS, 检 测 仪 器 工 作 正 常 ;
2) 不 放 置 样 品 , 扫 描 空 白 本 底 ;
3) 在 样 品 仓 中 放 置 制 备 好 的 样 品 , 选 定 扫 描 波 数 范 围 , 扫 描 样 品 ;
4) 在 得 到 的 光 谱 图 中 扣 除 本 底 , 调 整 基 线 , 得 到 样 品 的 红 外 光 谱 。
执 笔
吴 昊
5.1 原 子 发 射 光 谱 的 使 用
1. 原 子 发 射 光 谱 原 理
在 原 子 中 , 原 子 核 外 电 子 在 符 合 量 子 化 条 件 的 特 定 轨 道 中 运 动 , 不 同 量 子 数 的 电 子 具 有
不 同 的 能 量 。 设 高 能 级 的 能 量 为 E2, 低 能 级 的 能 量 为 E1, 发 射 光 谱 的 波 长 为 λ( 或 频 率 ν),
则 电 子 能 级 跃 迁 释 放 出 的 能 量 ∆E 与 发 射 光 谱 的 波 长 关 系 为 :
∆E = E2-E1 = hν = hc/λ
式 中 ,h 为 布 朗 克 常 量 ,c 为 光 速 。
原 子 的 外 层 电 子 有 低 能 级 激 发 到 高 能 级 时 所 需 要 的 能 量 称 为 激 发 电 位 , 原 子 的 光 谱 线 各
有 其 对 应 的 激 发 电 位 , 这 些 激 发 电 位 可 在 元 素 谱 线 表 中 查 到 。 具 有 最 低 激 发 电 位 的 谱 线 称 为
共 振 线 , 一 般 说 来 , 共 振 线 是 该 元 素 的 最 强 谱 线 。
原 子 的 外 层 电 子 获 得 足 够 的 能 量 即 可 发 生 电 离 。 原 子 失 去 一 个 电 子 称 为 一 次 电 离 , 再 失
去 一 个 电 子 称 为 二 次 电 离 。 离 子 外 层 电 子 跃 迁 时 发 射 的 谱 线 称 为 离 子 线 。 常 用 Ⅰ 表 示 原 子 发
射 的 谱 线 ,Ⅱ 表 示 一 次 电 离 离 子 发 射 的 谱 线 ,Ⅲ 表 示 二 次 电 离 离 子 发 射 的 谱 线 。 例 如 :Na Ⅰ
589.59n, 镁 Ⅱ280.27n。 原 子 或 离 子 的 外 层 电 子 数 相 同 时 , 具 有 相 似 的 光 谱 。
若 样 品 中 含 有 不 同 的 原 子 , 就 会 产 生 不 同 波 长 的 电 磁 辐 射 , 经 光 谱 仪 进 行 分 光 后 , 按 波
长 顺 序 排 列 记 录 在 感 光 板 上 , 获 得 光 谱 图 。 根 据 特 定 波 长 光 谱 线 的 出 现 可 确 定 某 元 素 的 存 在 ,
即 定 性 分 析 ; 进 一 步 测 量 其 特 征 光 谱 线 的 强 度 , 即 可 对 该 元 素 进 行 定 量 分 析 。
2. 原 子 发 射 光 谱 仪 主 要 组 成 部 分
光 谱 分 析 的 仪 器 一 般 由 激 发 光 源 和 光 谱 仪 两 个 部 分 组 成 。
(1) 光 源
光 源 的 作 用 是 将 分 析 试 样 蒸 发 、 离 解 、 原 子 化 后 激 发 以 产 生 光 辐 射 。 试 样 不 同 、 被 测 元

素 不 同 、 分 析 目 的 不 同 , 对 光 源 的 要 求 也 不 一 样 。 用 于 光 谱 分 析 的 光 源 有 多 种 , 这 里 介 绍 直
流 电 弧 、 交 流 电 弧 、 火 花 、 电 感 耦 合 等 离 子 (ICP) 等 几 种 光 源 。
(a) 直 流 电 弧
直 流 电 弧 发 生 器 由 一 个 电 压 为 220~380V, 电 流 为 5~30A 的 直 流 电 源 、 一 个 铁 芯 。 自
感 线 圈 和 一 个 镇 流 电 阻 组 成 。 如 图 5-26 所 示 , 铁 芯 自 感 线 圈 L 用 于 防 止 电 流 的 波 动 , 镇
流 电 阻 R 用 于 调 节 和 稳 定 电 流 。
图 5-26 直 流 电 弧 发 生 器
直 流 电 弧 引 燃 可 用 两 种 方 法 : 一 种 是 接 通 电 源 后 , 使 上 下 电 极 接 触 短 路 并 拉 开 数 毫 米
距 离 即 可 点 燃 电 弧 ; 另 一 种 是 高 频 引 燃 。 引 燃 后 阴 极 产 生 热 电 子 发 射 , 在 电 场 作 用 下 电 子 高
速 通 过 分 析 间 隙 射 向 阳 极 。 在 分 析 间 隙 里 , 电 子 又 会 和 分 子 、 原 子 、 离 子 等 碰 撞 , 使 气 体 电
离 。 电 离 产 生 的 阳 离 子 高 速 射 向 阴 极 , 又 会 引 起 阴 极 二 次 电 子 发 射 , 同 时 也 可 使 气 体 电 离 。
这 样 反 复 进 行 , 电 流 持 续 , 电 弧 不 灭 。
由 于 电 子 的 轰 击 , 阳 极 表 面 白 热 , 产 生 亮 点 形 成 “ 阳 极 斑 点 ”。 阳 极 斑 点 温 度 高 , 可 达
4000K( 石 墨 电 极 ), 因 此 通 常 将 试 样 置 于 阳 极 , 在 此 高 温 下 使 试 样 蒸 发 、 原 子 化 。 在 弧 柱
内 原 子 与 分 子 、 原 子 、 离 子 、 电 子 等 碰 撞 , 被 激 发 而 发 射 光 谱 。 阴 极 温 度 在 3000K 以 下 ,
也 形 成 “ 阴 极 斑 点 ”。
直 流 电 弧 的 优 点 是 设 备 安 全 、 简 单 , 应 用 广 泛 。 由 于 持 续 放 电 电 极 头 温 度 高 , 蒸 发 能
力 强 , 试 样 进 入 放 电 间 隙 的 量 多 , 绝 对 灵 敏 度 高 , 适 用 于 定 性 分 析 ; 同 时 适 用 于 矿 石 、 矿 物
等 难 熔 样 品 及 稀 士 、 铌 、 钽 、 锆 、 铪 等 难 熔 元 素 的 定 量 分 析 。 可 激 发 近 70 种 元 素 。 缺 点 是
电 弧 不 稳 定 、 易 飘 移 , 因 此 重 现 性 较 差 ; 弧 层 较 厚 , 自 吸 现 象 较 严 重 ; 试 样 消 耗 量 大 。
(b) 交 流 电 弧
交 流 电 弧 又 分 为 高 压 交 流 电 弧 和 低 压 交 流 电 弧 。 高 压 交 流 电 弧 的 工 作 电 压 为 2000—
4000V, 电 流 为 3—6A。 由 于 装 置 复 杂 , 操 作 危 险 , 因 此 很 少 采 用 。 低 压 交 流 电 弧 的 工 作 电
压 为 110—220V, 设 备 简 单 , 操 作 安 全 。
从 性 质 上 讲 , 交 流 电 弧 是 介 于 直 流 电 弧 与 火 花 之 间 的 光 源 。 它 的 分 析 检 出 限 比 火 花 好 而
比 直 流 电 弧 差 , 分 析 准 确 度 比 火 花 差 而 比 直 流 电 弧 好 。 在 实 际 应 用 中 它 还 可 以 控 制 为 连 续 或
断 续 的 交 流 电 弧 , 灵 活 性 比 较 大 。
(c) 火 花
火 花 放 电 是 在 通 常 气 压 下 , 两 电 极 间 加 上 高 电 压 , 达 到 击 穿 电 压 时 , 在 两 极 间 尖 端 迅 速
放 电 , 产 生 电 火 花 。 放 电 沿 着 狭 窄 的 发 光 通 道 进 行 , 并 伴 随 着 有 爆 裂 声 。 火 花 光 源 分 低 压 火
花 光 源 和 高 压 火 花 光 源 两 种 。 以 高 压 火 花 光 源 为 例 , 其 基 本 电 路 如 图 5-29 所 示 。 电 源 电 压
经 R1 进 行 适 当 的 调 节 , 通 过 升 压 变 压 器 T, 使 次 级 产 生 约 15kV 高 压 , 向 电 容 器 C 充 电 ,
当 电 容 器 两 级 间 电 压 超 过 分 析 间 隙 G 的 击 穿 电 压 时 , 电 容 C 就 向 G 放 电 。G 被 击 穿 产 生 火
花 放 电 。 在 交 流 电 下 半 周 时 , 电 容 器 C 又 重 新 充 电 、 放 电 。 这 - 过 程 重 复 不 断 , 维 持 火 花
放 电 而 不 熄 灭 。

图 5-27 高 压 火 花 发 生 器 M 为 转 动 电 极
高 压 火 花 光 源 由 于 在 放 电 一 瞬 间 释 放 出 很 大 的 能 量 , 放 电 间 隙 电 流 密 度 很 高 , 因 此 温 度
很 高 , 可 达 10000K 以 上 , 具 有 很 强 的 激 发 能 力 , 一 些 难 激 发 的 元 素 可 被 激 发 , 而 且 大 多 为
离 子 线 。 放 电 稳 定 性 好 , 因 此 重 现 性 好 , 可 做 定 量 分 析 , 试 样 消 耗 少 。 由 于 放 电 间 歇 时 间 略
长 , 放 电 通 道 窄 小 , 电 极 温 度 较 低 , 适 于 做 熔 点 较 低 的 金 属 与 合 金 分 析 , 而 且 被 测 物 自 身 可
做 电 极 , 如 炼 钢 厂 的 钢 铁 分 析 。 它 的 蒸 发 能 力 低 , 灵 敏 度 较 差 , 但 可 做 较 高 含 量 的 分 析 ; 做
定 量 分 析 时 , 需 要 有 预 燃 时 间 。
(d) 电 感 耦 合 等 离 子 (ICP)
等 离 子 体 光 源 是 目 前 发 射 光 谱 中 广 泛 采 用 的 光 源 。 等 离 子 体 是 物 质 在 高 温 条 件 下 的 一 种
存 在 状 态 , 由 原 子 、 离 子 、 电 子 和 激 发 态 原 子 、 离 子 组 成 。 总 体 呈 电 学 中 性 和 化 学 中 性 。 光
谱 分 析 中 所 说 的 等 离 子 体 已 不 完 全 是 上 述 的 概 念 , 而 是 指 外 观 上 类 似 于 火 焰 的 一 类 放 电 光
源 。
被 测 定 的 溶 液 首 先 进 入 雾 化 系 统 , 并 在 其 中 转 化 成 气 溶 胶 , 一 部 分 颗 粒 细 微 的 被 氩 气 载
入 等 离 子 体 的 环 形 中 心 , 另 一 部 分 颗 粒 较 大 的 则 被 排 出 。 进 入 等 离 子 体 的 气 溶 胶 在 高 温 作 用
下 , 经 历 蒸 发 、 干 燥 、 分 解 、 原 子 化 和 电 离 过 程 , 所 产 生 的 原 子 和 离 子 被 激 发 , 并 发 射 出 各
种 特 定 波 长 的 光 , 这 些 光 经 光 学 系 统 通 过 入 射 狭 缝 进 入 光 谱 仪 , 可 进 行 光 谱 测 定 。 高 出 螺 管
上 方 10~30mm 的 ICP 火 焰 部 位 为 发 射 光 谱 分 析 的 观 测 区 。 自 由 原 子 主 要 在 该 区 间 内 形 成
并 发 射 光 谱 。 进 入 等 离 子 体 的 气 溶 胶 微 滴 或 细 微 粉 末 通 过 辐 射 、 对 流 和 传 导 可 以 间 接 地 被 加
热 。 当 样 品 粒 子 到 达 线 圈 上 方 的 15~20mm 的 观 测 高 度 时 , 它 们 在 5500~8000K 温 度 范 围
内 停 留 约 0.002s, 但 样 品 却 经 历 了 蒸 发 、 分 解 、 原 子 化 、 激 发 和 电 离 几 个 阶 段 , 被 测 物 已 基
本 上 完 全 原 子 化 了 。
离 子 体 光 源 具 有 以 下 特 点 :
a) 检 出 限 较 低 , 约 为 10-1ug.Cm -1 . 由 于 激 发 温 度 高 , 有 利 于 激 发 电 位 高 的 谱 线 的 发 射 ,
对 各 种 元 素 都 有 较 好 的 检 出 能 力 , 可 分 析 测 定 70 多 种 元 素 。
b) ICP 焰 炬 具 有 很 好 的 稳 定 性 , 所 以 分 析 测 定 精 密 度 高 。 在 实 用 分 析 范 围 内 , 相 对 标 准 偏
差 约 为 1%。
c) 基 体 效 应 小 。
d) 干 扰 少 , 准 确 度 高 。
e) 自 吸 效 应 小 , 分 析 线 性 范 围 可 达 4-6 个 数 量 级 , 既 可 做 痕 量 元 素 分 析 , 也 能 做 高 含 量
元 素 分 析 。 由 于 发 射 光 谱 具 有 多 元 素 同 时 分 析 的 优 点 , 利 用 光 电 检 测 器 可 以 在 几 分 钟 内
测 出 一 个 试 样 的 主 含 量 至 痕 量 组 成 各 元 素 的 含 量 , 且 快 速 、 准 确 。
ICP 焰 炬 的 局 限 性 是 对 非 金 属 元 素 的 测 定 灵 敏 度 低 ; 在 测 定 的 过 程 中 要 消 耗 大 量 的 Ar
气 , 维 持 费 用 高 ; 仪 器 价 格 较 贵 。
2) 光 谱 仪
光 谱 仪 包 括 分 光 系 统 和 检 测 系 统 。 通 过 照 相 的 方 式 将 谱 线 记 录 在 感 光 板 上 的 光 谱 仪 器 称
为 摄 谱 仪 。 安 分 光 系 统 使 用 的 色 散 元 件 不 同 分 为 棱 镜 摄 谱 仪 和 光 栅 摄 谱 仪 。 直 接 利 用 光 电 检
测 系 统 将 谱 线 的 光 信 号 转 为 电 信 号 , 并 通 过 计 算 机 处 理 分 析 结 果 的 光 谱 仪 称 为 光 电 直 读 光 谱

仪 。
(1) 棱 镜 摄 谱 仪
根 据 棱 镜 色 散 率 的 大 小 , 分 为 大 型 、 中 型 和 小 型 三 种 摄 谱 仪 。 中 型 石 英 摄 谱 仪 的 光 路 图
如 图 5-28 所 示 。 光 源 B 产 生 的 光 经 过 三 透 镜 L1、L2、L3 组 成 的 照 明 系 统 均 匀 地 聚 焦 在 狭
缝 S 上 。 该 入 射 光 经 过 准 光 系 统 的 准 直 镜 Q1 后 , 成 为 平 行 光 照 射 至 棱 镜 P, 并 经 棱 镜 色 散
成 为 单 色 光 。 最 后 由 测 量 系 统 的 照 相 物 镜 Q2 将 单 色 光 聚 焦 在 感 光 板 上 , 形 成 按 波 长 顺 序 排
列 的 光 谱 。
图 5-28 为 中 型 石 英 棱 镜 摄 谱 仪 的 光 路 示 意 图 。
(2) 光 栅 摄 谱 仪
光 栅 摄 谱 仪 用 平 面 反 射 光 栅 作 为 色 散 元 件 , 其 光 路 示 意 图 如 图 5-29 所 示 :
图 5-29 光 栅 摄 谱 仪 光 路 示 意 图
由 光 源 B 发 射 的 光 经 三 透 镜 照 明 系 统 L 后 照 到 狭 缝 S 上 , 再 经 反 射 镜 P 折 向 凹 面 镜 M
下 方 的 准 光 镜 O1 上 , 反 射 以 平 行 光 束 照 射 到 光 栅 G 上 , 经 光 栅 色 散 后 , 按 波 长 顺 序 展 开 。
不 同 波 长 的 光 由 凹 面 反 射 镜 上 方 的 物 镜 O2 聚 焦 在 感 光 板 F 上 , 得 到 按 波 长 顺 序 展 开 的 光 谱 。
转 动 光 栅 抬 D, 可 以 同 时 改 变 入 射 角 和 衍 射 角 , 便 可 改 变 波 长 范 围 或 改 变 光 谱 级 数 。
(3) 光 电 直 读 光 谱 仪
光 电 直 读 光 谱 仪 是 利 用 光 电 检 测 器 直 接 记 录 和 测 量 发 光 谱 线 的 强 度 。 由 于 ICP 光 源 得
到 广 泛 的 使 用 , 使 光 谱 定 量 分 析 的 准 确 度 和 精 密 度 有 了 较 大 的 提 高 , 光 电 直 读 光 谱 仪 才 能 被
大 规 模 的 应 用 。 示 意 图 如 图 5-30 所 示

图 5-30 多 道 光 电 直 读 光 谱 仪
从 光 源 发 出 的 光 经 过 透 镜 聚 焦 , 在 入 射 狭 缝 上 成 像 并 进 入 狭 缝 , 然 后 投 向 到 凹 面 光 栅 上 ,
凹 面 光 栅 将 光 色 散 并 聚 焦 到 焦 面 上 。 在 焦 面 上 安 装 一 个 个 出 射 狭 缝 , 每 个 出 射 狭 缝 可 使 一 条
固 定 波 长 的 光 通 过 , 然 后 投 向 到 狭 缝 后 面 的 光 电 倍 增 管 上 进 行 检 测 。
光 电 直 读 光 谱 仪 分 析 速 度 快 , 准 确 度 高 , 精 密 度 好 ( 重 现 性 可 达 1%), 测 定 的 波 长 范
围 宽 , 定 量 线 性 范 围 也 宽 , 能 同 时 检 测 多 个 元 素 , 尤 其 适 用 于 合 金 样 品 及 复 杂 的 地 球 化 学 样
品 的 分 析 。
3. 光 谱 分 析 方 法
(1) 光 谱 定 性 分 析
不 同 元 素 的 原 子 由 于 结 构 不 同 而 发 射 各 自 不 同 的 特 征 光 谱 。 根 据 元 素 的 特 征 谱 线 可 以 确
定 该 元 素 是 否 存 在 于 样 品 中 。
(a) 分 析 线 的 选 择
一 般 元 素 都 有 很 多 条 特 征 谱 线 , 分 析 时 只 要 检 出 该 元 素 的 二 条 以 上 的 灵 敏 线 或 最 后
线 , 就 可 以 确 定 该 元 素 的 存 在 。 灵 敏 线 一 般 是 元 素 的 共 振 线 。 由 于 共 振 线 激 发 电 位 低 ,
发 射 强 度 大 因 而 能 灵 敏 的 指 示 元 素 的 存 在 。 最 后 线 是 指 随 着 样 品 中 元 素 的 含 量 逐 渐 减
少 , 谱 线 强 度 逐 渐 降 低 , 到 元 素 含 量 很 少 时 , 最 后 消 失 的 谱 线 。 最 后 线 通 常 是 元 素 的 最
灵 敏 线 , 所 以 光 谱 定 性 分 析 就 是 选 择 元 素 的 灵 敏 线 或 最 后 线 来 分 析 谱 线 判 断 元 素 存 在 。
(b) 定 性 分 析 方 法
定 性 分 析 有 两 种 方 法 , 第 一 种 是 用 光 电 直 读 光 谱 法 来 直 接 确 定 元 素 的 存 在 及 含 量 。
第 二 种 方 法 是 用 摄 谱 法 把 谱 线 摄 谱 到 感 光 板 上 , 然 后 进 行 分 析 。 通 常 将 试 样 与 标 样 在 相
同 的 条 件 下 并 列 摄 谱 或 将 试 样 与 纯 铁 并 列 摄 谱 , 然 后 采 用 与 标 准 试 样 比 较 或 与 铁 光 谱 比
较 的 方 法 来 确 定 元 素 的 存 在 。
(2) 光 谱 半 定 量 分 析 方 法
光 谱 半 定 量 分 析 通 常 采 用 谱 线 强 度 比 较 法 。 在 相 同 的 实 验 条 件 下 , 将 试 样 与 一 系 列
不 同 含 量 的 标 准 样 品 摄 谱 在 同 一 感 光 板 上 。 然 后 将 摄 得 的 谱 板 置 于 光 谱 投 影 仪 上 , 目 测
试 样 的 灵 敏 线 与 哪 条 标 样 的 灵 敏 线 黑 度 最 为 接 近 , 由 此 得 出 试 样 中 待 测 成 分 的 含 量 。
(3) 光 谱 定 量 分 析
光 谱 定 量 分 析 主 要 使 用 光 电 直 读 光 谱 法 , 一 般 有 计 算 机 控 制 , 自 动 输 出 分 析 结 果 , 整 个
分 析 过 程 可 在 几 分 钟 内 完 成 。
摄 谱 法 首 先 将 样 品 的 谱 线 摄 谱 到 光 谱 干 板 上 , 再 进 行 显 影 定 影 , 然 后 在 映 谱 仪 上 对 照 标
准 谱 图 标 识 谱 线 , 并 在 测 微 光 度 计 上 测 量 谱 线 的 黑 度 , 最 后 根 据 谱 线 的 黑 度 确 定 元 素 的 含 量 。

整 个 分 析 过 程 约 需 2~3 小 时 。
实 际 分 析 中 , 一 般 采 用 标 准 加 入 法 或 标 准 曲 线 法 来 进 行 分 析 。
1. 仪 器 使 用 操 作 方 法
以 上 海 光 学 仪 器 厂 WI-31 型 仪 器 为 例 :
(1) 在 暗 室 中 , 将 感 光 板 ( 乳 剂 面 向 下 , 有 光 滑 感 的 为 玻 璃 面 ) 装 入 暗 室 , 插 入 挡 板 。
(2) 摄 谱 :
取 试 液 一 滴 , 置 于 已 经 聚 苯 乙 烯 处 理 过 的 平 头 碳 电 极 上 , 作 为 下 电 极 , 另 取 一 碳 棒 电
极 作 为 上 电 极 , 置 于 电 极 架 上 , 利 用 照 明 灯 使 电 极 成 像 于 遮 光 板 两 侧 , 调 好 光 源 , 调 节 所 需
实 验 条 件 ( 如 : 中 间 光 栏 、 狭 峰 宽 度 、 曝 光 时 间 等 )。 待 实 验 条 件 符 合 要 求 后 , 取 下 透 镜 盖 ,
抽 出 暗 盒 挡 板 , 启 动 仪 器 进 行 摄 谱 。
摄 谱 完 毕 , 插 上 挡 板 , 取 下 暗 盒 。
(3) 暗 室 处 理 :
在 暗 室 中 将 感 光 板 的 乳 剂 面 朝 上 放 入 温 度 为 18-20℃ 的 显 影 液 中 , 摇 动 盘 子 , 使 显 影 均
匀 , 待 出 现 黑 色 线 条 后 ( 时 间 约 为 4 分 钟 ), 用 自 来 水 冲 淋 感 光 板 , 放 入 定 影 液 中 定 影 ( 定
影 2 分 钟 可 以 开 灯 , 看 不 到 乳 剂 的 浅 黄 色 即 为 定 影 完 毕 ), 完 毕 后 , 将 感 光 板 在 自 来 水 下 淋
洗 30 分 钟 。
(4) 查 谱
将 谱 片 乳 剂 面 向 上 放 在 映 谱 仪 上 , 调 节 焦 距 使 谱 线 清 晰 , 对 照 标 准 铁 谱 图 , 查 知 未 知
样 品 中 的 元 素 。
找 出 Cu 分 析 线 , 将 试 样 光 谱 Cu 分 析 线 与 一 系 列 标 样 光 谱 Cu 分 析 线 比 较 黑 度 , 以 确 定
未 知 铜 试 样 的 含 量 。
2. 注 意 事 项
(1) 一 次 摄 谱 完 毕 , 要 关 掉 高 压 开 关 再 更 换 样 品 。 更 换 样 品 时 , 应 该 先 换 上 电 极 再 换 下
电 极 , 以 避 免 玷 污 电 极 。
(2) 实 验 操 作 中 必 须 细 心 , 动 作 要 轻 , 切 勿 使 仪 器 移 动 位 置 , 狭 缝 、 焦 距 、 光 栏 及 透 镜
位 置 如 已 调 好 , 切 勿 再 动 。
(3) 电 极 打 弧 时 不 能 碰 触 电 极 架 , 高 压 危 险 。
(4) 为 避 免 紫 外 线 对 眼 睛 的 伤 害 , 实 验 中 要 戴 上 防 护 眼 镜 。
(5) 实 验 中 打 开 通 风 装 置 或 打 开 门 窗 以 排 除 有 害 气 体 。
执 笔
朱 霞 石
5.2 原 子 吸 收 光 谱
1. 原 子 吸 收 光 谱 原 理
(1) 原 子 吸 收 光 谱 的 产 生
原 子 都 是 由 原 子 核 和 绕 核 运 动 的 电 子 组 成 , 原 子 核 外 电 子 按 其 能 量 的 高 低 分 层 分 布 而 形
成 不 同 的 能 级 , 因 此 , 一 个 原 子 核 可 以 具 有 多 种 能 级 状 态 。 能 量 最 低 的 能 级 状 态 称 为 基 态 能
级 (E 0 =0), 其 余 能 级 称 为 激 发 态 能 级 , 而 能 量 最 低 的 激 发 态 则 称 为 第 一 激 发 态 。 正 常 情 况
下 , 原 子 处 于 基 态 , 核 外 电 子 在 各 自 能 量 最 低 的 轨 道 上 运 动 。 如 果 将 一 定 外 界 能 量 如 光 能 提
供 给 该 基 态 原 子 , 当 外 界 光 能 量 E 恰 好 等 于 该 基 态 原 子 中 基 态 和 某 一 较 高 能 级 之 间 的 能 级

差 △E 时 , 该 原 子 将 吸 收 这 一 特 征 波 长 的 光 , 外 层 电 子 由 基 态 跃 迁 到 相 应 的 激 发 态 , 而 产 生
原 子 吸 收 光 谱 。 电 子 跃 迁 到 较 高 能 级 以 后 处 于 激 发 态 , 但 激 发 态 电 子 是 不 稳 定 的 , 大 约 经 过
10 -8 秒 以 后 , 激 发 态 电 子 将 返 回 基 态 或 其 它 较 低 能 级 , 并 将 电 子 跃 迁 时 所 吸 收 的 能 量 以 光 的
形 式 释 放 出 去 , 这 个 过 程 称 原 子 发 射 光 谱 。 可 见 原 子 吸 收 光 谱 过 程 吸 收 辐 射 能 量 , 而 原 子 发
射 光 谱 过 程 则 释 放 辐 射 能 量 。 核 外 电 子 从 基 态 跃 迁 至 第 一 激 发 态 所 吸 收 的 谱 线 称 为 共 振 吸 收
线 , 简 称 共 振 线 。 电 子 从 第 一 激 发 态 返 回 基 态 时 所 发 射 的 谱 线 称 为 第 一 共 振 发 射 线 。 由 于 基
态 与 第 一 激 发 态 之 间 的 能 级 差 最 小 , 电 子 跃 迁 几 率 最 大 , 故 共 振 吸 收 线 最 易 产 生 。 对 多 数 元
素 来 讲 , 它 是 所 有 吸 收 线 中 最 灵 敏 的 , 在 原 子 吸 收 光 谱 分 析 中 通 常 以 共 振 线 为 吸 收 线 。
(2) 原 子 吸 收 光 谱 分 析 原 理
原 子 吸 收 光 谱 分 析 的 波 长 区 域 在 近 紫 外 区 。 其 分 析 原 理 是 将 光 源 辐 射 出 的 待 测 元 素 的 特
征 光 谱 通 过 样 品 的 蒸 汽 中 被 待 测 元 素 的 基 态 原 子 所 吸 收 , 由 发 射 光 谱 被 减 弱 的 程 度 , 进 而 求
得 样 品 中 待 测 元 素 的 含 量 , 它 符 合 郎 珀 - 比 尔 定 律
A= -lg I/Io= -lgT = K’CL
式 中 I 为 透 射 光 强 度 ,Io 为 发 射 光 强 度 ,T 为 透 射 比 ,L 为 光 通 过 原 子 化 器 光 程 , 由 于 L 是
不 变 值 所 以 A=KC。
2. 原 子 吸 收 光 谱 仪 主 要 组 成 部 分
原 子 吸 收 光 谱 仪 主 要 有 光 源 、 原 子 化 系 统 、 分 光 系 统 和 检 测 系 统 组 成 。
(1) 光 源
原 子 吸 收 光 谱 法 目 前 普 遍 使 用 的 锐 线 光 源 是 空 心 阴 极 灯 , 此 外 还 有 高 频 无 极 放 电 灯 、 蒸
汽 放 电 灯 等 。
空 心 阴 极 灯 的 结 构 如 图 5-32 所 示 . 它 是 一 种 阴 极 呈 空 心 圆 柱 形 的 气 体 放 电 管 , 在 阴 极
内 腔 衬 上 或 熔 入 被 测 元 素 的 金 属 或 它 的 化 合 物 . 阳 极 材 料 用 钨 、 镍 、 钛 或 钽 等 有 吸 气 性 能 的
金 属 制 成 , 两 电 极 密 封 于 充 有 低 压 惰 性 气 体 ( 氖 或 氩 ) 的 玻 璃 管 中 ( 带 有 石 英 窗 ), 这 种 惰
性 气 体 也 称 载 气 。
图 5-32 空 心 阴 极 灯 示 意 图
在 阴 极 和 阳 极 之 间 施 加 直 流 电 压 或 脉 冲 电 压 后 , 阴 极 发 射 出 的 电 子 碰 撞 充 入 的 惰 性 气
体 原 子 , 使 它 电 离 放 出 二 次 电 子 。 在 电 场 作 用 下 , 载 气 离 子 有 足 够 的 动 能 从 阴 极 表 面 轰 击 出
被 测 元 素 的 原 子 , 被 轰 击 出 来 的 原 子 再 与 载 气 的 原 子 、 离 子 和 电 子 碰 撞 , 使 原 子 激 发 而 发 射
出 共 振 线 。
(2) 原 子 化 系 统
原 子 化 系 统 的 作 用 是 将 试 样 中 的 被 测 元 素 的 原 子 转 化 为 原 子 蒸 汽 , 即 原 子 化 。 被 测 元 素
原 子 化 的 方 法 有 火 焰 原 子 化 和 非 火 焰 原 子 化 等 方 法 。 火 焰 原 子 化 法 利 用 火 焰 热 能 使 试 样 转 化
为 气 态 原 子 , 他 具 有 简 单 、 快 速 、 对 大 多 数 元 素 有 较 高 的 灵 敏 度 和 低 检 出 限 等 优 点 。 非 火 焰

原 子 化 法 利 用 电 加 热 或 化 学 还 原 等 方 法 使 试 样 转 化 为 气 态 原 子 , 它 比 火 焰 原 子 化 法 具 有 较 高
的 原 子 化 率 、 灵 敏 度 以 及 更 低 的 检 出 极 限 。
(a) 火 焰 原 子 化
火 焰 原 子 化 包 括 喷 雾 器 、 雾 化 器 和 燃 烧 器 三 部 分 。 燃 烧 器 有 全 消 耗 型 和 预 混 合 型 两 种 。
全 消 耗 型 燃 烧 器 是 将 试 样 直 接 喷 入 火 焰 , 预 混 合 型 燃 烧 器 是 用 雾 化 器 使 试 样 雾 化 , 在 雾 化 室
中 除 去 较 大 的 雾 滴 , 使 试 液 的 雾 滴 均 匀 化 , 然 后 再 喷 入 火 焰 中 。 一 般 仪 器 多 采 用 预 混 合 型 。
预 混 合 型 燃 烧 器 示 意 图 如 图 5-33。
1- 毛 细 管 ;2- 空 气 入 口 ;3- 撞 击 球 ;4- 雾 化 器 ;5- 空 气 补 充 入 口 ;6- 燃 气 入 口 ;7- 排 废 液 口 ;
8- 预 混 合 室 ;9- 燃 烧 器 ;10- 火 焰 ;11- 试 样 溶 液 ;12- 扰 流 器
图 5-33 预 混 合 型 燃 烧 器 示 意 图
喷 雾 器 的 作 用 是 使 试 液 雾 化 成 细 小 的 雾 滴 , 其 性 能 会 对 测 定 精 密 度 和 化 学 干 扰 等 产 生 显
著 影 响 , 因 此 要 求 雾 化 器 喷 雾 稳 定 、 雾 滴 微 小 且 均 匀 。 目 前 普 遍 采 用 的 是 同 心 型 喷 雾 器 。
雾 化 器 的 作 用 是 使 气 溶 胶 粒 度 更 小 、 更 均 匀 , 使 燃 气 、 助 燃 气 充 分 混 合 。 雾 化 室 中 装 有
撞 击 球 和 扰 流 器 。
燃 烧 器 是 使 试 液 雾 粒 、 助 燃 气 和 燃 烧 气 的 混 合 气 体 喷 出 并 燃 烧 的 装 置 。 其 作 用 是 产 生 火
焰 , 实 际 上 就 是 一 个 气 体 燃 烧 的 灯 头 , 故 也 称 燃 烧 头 , 有 单 缝 和 三 缝 两 种 。
火 焰 由 燃 气 和 助 燃 气 燃 烧 而 成 。 火 焰 按 燃 气 与 助 燃 气 的 比 例 ( 燃 助 比 ) 不 同 , 可 分 为 化
学 计 量 火 焰 、 富 焰 火 焰 和 贫 焰 火 焰 三 类 。
化 学 计 量 火 焰 也 称 中 性 火 焰 , 是 按 化 学 计 量 关 系 计 算 的 燃 气 和 助 燃 气 比 率 燃 烧 的 火 焰 。
这 类 火 焰 温 度 高 、 干 扰 少 、 背 景 低 、 稳 定 性 好 。 大 多 数 常 见 元 素 多 采 用 这 类 火 焰
富 焰 火 焰 是 燃 助 比 超 过 化 学 计 量 的 火 焰 。 这 类 火 焰 中 有 大 量 燃 气 未 燃 烧 完 全 , 具 有 较 强
的 还 原 性 , 所 以 称 为 还 原 性 火 焰 。 它 适 用 于 易 形 成 难 离 解 氧 化 物 的 元 素 的 测 定 , 如 Mo、Cr、
稀 土 元 素 等 。
贫 焰 火 焰 是 燃 助 比 低 于 化 学 计 量 的 火 焰 。 由 于 大 量 的 冷 的 助 燃 气 带 走 了 火 焰 中 的 热 量 ,
这 种 火 焰 温 度 比 较 低 。 又 由 于 助 燃 气 充 分 , 燃 气 燃 烧 完 全 , 火 焰 具 有 氧 化 性 , 所 以 又 称 为 氧
化 性 火 焰 。 它 适 于 易 离 解 、 易 电 离 的 元 素 , 如 碱 金 属 元 素 的 测 定 。
表 5-5 几 种 常 用 火 焰 的 燃 烧 特 性
燃 气 助 燃 气 最 高 燃 烧 速 度 /cm.s -1
最 高 火 焰 温 度 /K

乙 炔 空 气 160 2500
乙 炔 氧 气 1140 3160
乙 炔 氧 化 亚 氮 160 2990
氢 气 空 气 310 2318
氢 气 氧 气 1400 2933
氢 气 氧 化 亚 氮 390 2880
丙 烷 空 气 82 2198
燃 烧 速 度 是 指 着 火 点 向 可 燃 混 合 气 其 他 点 的 传 播 速 度 (cm.s -1 ), 它 决 定 火 焰 的 稳 定 性
和 操 作 安 全 性 。 当 燃 烧 速 度 小 于 可 燃 混 合 气 的 供 气 速 度 时 , 火 焰 比 较 稳 定 。 但 若 供 气 速 度 过
大 , 会 使 火 焰 离 开 燃 烧 器 , 火 焰 不 稳 定 , 甚 至 火 焰 被 吹 灭 ; 若 供 气 速 度 过 小 , 会 使 火 焰 产 生
回 闪 ( 又 称 回 火 )
(b) 非 火 焰 原 子 化
非 火 焰 原 子 化 方 法 有 多 种 , 如 管 式 石 墨 炉 原 子 化 器 、 还 原 气 化 、 热 分 解 等 。
管 式 石 墨 炉 原 子 化 器 由 加 热 电 源 、 惰 性 气 体 保 护 系 统 和 石 墨 管 炉 组 成 , 结 构 示 意 图 见 图
5-34。 试 样 以 溶 液 (5~100ul) 或 固 体 ( 几 毫 克 ) 放 入 石 墨 管 种 , 在 Ar 或 N 2 惰 性 气 体 保
护 下 分 步 升 温 加 热 , 使 试 液 经 干 燥 、 灰 化 ( 或 分 解 )、 原 子 化 和 净 化 等 四 个 阶 段 。 干 燥 的 目
的 是 蒸 发 除 去 试 液 的 溶 剂 ; 灰 化 的 目 的 是 在 不 损 失 待 测 元 素 的 前 提 下 , 进 一 步 除 去 基 体 组 分 ;
原 子 化 就 是 使 待 测 元 素 转 变 成 基 态 原 子 ; 最 后 再 在 这 温 度 基 础 上 提 升 200 度 左 右 保 持 数 秒
钟 , 以 净 化 除 去 残 渣 。
图 5-34 管 式 石 墨 炉 原 子 化 器 示 意 图
(3) 分 光 系 统
分 光 系 统 主 要 由 色 散 元 件 、 凹 面 镜 和 狭 缝 组 成 , 这 样 的 系 统 也 简 称 为 单 色 器 。
单 色 器 的 色 散 元 件 可 用 棱 镜 或 衍 射 光 栅 , 它 的 作 用 是 将 待 测 元 素 的 共 振 线 与 邻 近 谱 线 分
开 。 有 锐 线 光 源 发 出 的 辐 射 的 光 谱 , 谱 线 比 较 简 单 , 对 单 色 器 的 分 辨 率 要 求 不 高 , 能 分 开
Mn279.5nm 和 279.8nm 即 可 。
(4) 检 测 系 统
原 子 吸 收 分 光 光 度 仪 用 光 电 倍 增 管 作 为 检 测 器 。 光 电 倍 增 管 的 工 作 电 源 的 稳 定 性 要 好 ,

使 用 时 应 注 意 光 电 倍 增 管 的 疲 劳 现 象 , 避 免 使 用 大 的 工 作 电 压 和 使 用 强 光 , 或 照 射 时 间 太 长 。
吸 光 度 值 可 以 直 接 显 示 在 表 头 上 , 或 用 记 录 仪 记 录 吸 收 曲 线 , 或 将 测 量 数 据 用 微 机 处 理 。
3. 干 扰 及 其 抑 制 方 法
原 子 吸 收 光 谱 法 中 的 主 要 干 扰 有 化 学 干 扰 、 物 理 干 扰 、 光 谱 干 扰 及 基 体 效 益 和 散 射 影 响 等 。
(1) 化 学 干 扰
化 学 干 扰 是 指 被 测 元 素 与 共 存 的 其 他 元 素 发 生 化 学 反 应 , 生 成 一 种 稳 定 的 化 合 物 而 影 响
原 子 化 效 率 。 化 学 干 扰 与 试 样 中 的 各 成 分 的 化 学 性 质 、 火 焰 类 型 及 温 度 等 多 种 因 素 有 关 , 是
一 个 很 复 杂 的 过 程 。 通 过 在 标 准 溶 液 和 试 液 中 加 入 某 种 光 谱 化 学 缓 冲 剂 可 抑 制 或 减 少 化 学 干
扰 。 常 用 的 光 谱 化 学 缓 冲 剂 有 如 下 几 种 :
(a) 释 放 剂 。
与 干 扰 元 素 形 成 稳 定 化 合 物 使 待 测 元 素 释 放 出 来 。 例 如 加 入 锶 或 镧 可 有 效 的 消 除 磷 酸
根 对 测 定 钙 的 干 扰 。
(b) 保 护 剂
与 待 测 元 素 形 成 稳 定 的 络 合 物 , 将 待 测 元 素 保 护 起 来 , 防 止 干 扰 元 素 与 它 作 用 。 如 加
入 EDTA, 使 之 与 钙 形 成 EDTA-Ca 络 合 物 , 从 而 把 钙 “ 保 护 ” 起 来 , 避 免 钙 与 磷 酸 根 作 用 ,
消 除 了 磷 酸 根 对 钙 的 干 扰 。
(c) 饱 和 剂
在 标 准 溶 液 和 试 液 中 加 入 足 够 量 的 干 扰 元 素 , 使 干 扰 趋 于 稳 定 ( 即 饱 和 )。 如 用 N 2 O
-C 2 H 2 火 焰 测 定 钛 时 , 可 在 标 准 溶 液 和 试 液 中 均 加 入 200mg/l- 1 以 上 的 铝 盐 , 使 铝 对 钛 的 .
干 扰 趋 于 稳 定 。
(d) 电 离 缓 冲 剂
加 入 大 量 容 易 电 离 的 一 种 缓 冲 剂 以 抑 制 待 测 元 素 的 电 离 。 如 在 较 高 温 度 时 ,K、Na 都
容 易 产 生 电 离 , 致 使 电 离 平 衡 改 变 , 若 加 入 足 量 铯 盐 , 产 生 大 量 自 由 电 子 , 抑 制 了 K、Na
的 电 离 , 从 而 消 除 了 电 离 干 扰 。
除 了 使 用 上 述 方 法 外 , 还 可 以 使 用 改 变 火 焰 温 度 、 化 学 预 分 离 等 方 法 来 消 除 化 学 干 扰 。
(2) 物 理 干 扰
试 液 的 粘 度 、 表 面 张 力 、 相 对 密 度 等 物 理 性 质 变 化 时 , 将 改 变 试 液 喷 入 火 焰 的 速 度 以 及
雾 滴 大 小 等 。 由 试 液 和 标 准 溶 液 物 理 性 质 的 差 别 所 产 生 的 干 扰 称 为 物 理 干 扰 。 配 制 与 被 测 试
液 组 成 相 似 的 标 准 溶 液 或 采 用 标 准 加 入 法 , 可 以 消 除 物 理 干 扰 。 若 试 液 浓 度 较 高 , 可 以 采 用
稀 释 法 。
(3) 光 谱 干 扰
光 谱 干 扰 是 由 于 待 测 元 素 发 射 或 吸 收 的 辐 射 光 谱 与 干 扰 元 素 的 辐 射 光 谱 不 能 完 全 分 离
所 引 起 的 。 常 见 的 光 谱 干 扰 有 以 下 几 种 :
(a) 在 分 析 线 附 近 有 单 色 器 不 能 分 离 的 待 测 元 素 的 邻 近 线 。 可 以 用 减 少 狭 缝 的 方 法 来 抑
制 这 种 干 扰 。
(b) 灯 内 有 单 色 器 不 能 分 离 的 非 待 测 元 素 的 辐 射 。 可 以 用 纯 度 较 高 的 单 元 素 灯 来 避 免 这
种 干 扰 。
(c) 灯 的 辐 射 中 有 连 续 背 景 辐 射 。 这 可 用 较 小 的 通 带 或 更 换 灯 的 方 法 解 决 。

(d) 待 测 元 素 分 析 线 与 另 一 元 素 的 吸 收 线 十 分 接 近 , 产 生 光 谱 重 叠 干 扰 。 可 另 选 分 析 线
或 用 较 小 的 光 谱 通 带 来 抑 制 这 种 干 扰 。
(4) 基 体 效 应 和 散 射 影 响
基 体 效 应 是 试 样 中 与 待 测 元 素 共 存 的 一 种 或 多 种 组 分 所 引 起 的 干 扰 。 而 散 射 影 响 则 是 由
于 吸 收 介 质 中 存 在 的 固 体 或 液 体 微 粒 对 入 射 辐 射 的 散 射 所 引 起 的 干 扰 。 这 两 类 干 扰 可 用 加 入
法 或 稀 释 法 来 控 制 。
4. 样 品 分 析 方 法
原 子 吸 收 光 谱 法 主 要 用 于 定 量 分 析 , 很 少 用 于 定 性 分 析 。 样 品 的 对 光 的 吸 收 程 度 与 待 侧
元 素 的 质 量 分 数 成 正 比 , 根 据 该 原 理 可 以 进 行 定 量 分 析 。 定 量 分 析 常 用 的 方 法 有 标 准 曲 线 法
和 标 准 加 入 法 。
(1) 标 准 曲 线 法 :
用 优 级 纯 金 属 或 试 剂 配 制 数 个 与 待 测 样 品 基 本 相 同 的 标 准 溶 液 , 在 给 定 的 实 验 条 件 下 ,
测 得 其 吸 光 度 A。
以 标 准 溶 液 中 待 测 元 素 的 浓 度 C( 或 组 分 含 量 ) 为 横 坐 标 , 以 吸 光 度 A 为 纵 坐 标 , 绘 制
A-C 标 准 曲 线 。
然 后 在 相 同 实 验 条 件 下 , 测 量 样 品 试 液 的 吸 光 度 。 根 据 测 得 的 吸 光 度 由 标 准 曲 线 求 出 试
样 中 待 测 元 素 含 量 。
使 用 标 准 曲 线 法 要 注 意 以 下 几 点 :
(a) 所 配 制 的 标 准 溶 液 的 浓 度 , 应 使 吸 光 度 同 浓 度 之 间 保 持 在 直 线 关 系 范 围 内 ;
(b) 空 白 溶 液 应 预 选 喷 雾 测 量 其 吸 光 度 , 从 试 样 吸 光 度 中 扣 除 空 白 或 将 空 白 溶 液 用
于 仪 器 调 零 , 以 扣 除 本 底 空 白 。
(c) 整 个 分 析 过 程 中 操 作 条 件 应 保 持 不 变 。
(d) 原 子 吸 收 标 准 曲 线 的 斜 率 经 常 可 能 有 微 小 变 化 。
(2) 标 准 加 入 法
若 试 样 基 体 组 成 复 杂 , 且 基 体 成 分 对 测 定 又 有 明 显 干 扰 , 此 时 可 采 用 标 准 加 入 法 。
取 若 干 份 等 量 的 试 样 溶 液 , 分 别 加 入 浓 度 不 等 的 标 准 溶 液 , 测 定 吸 光 度 , 由 吸 收 曲 线 外
推 得 到 原 始 样 品 浓 度 。
使 用 标 准 加 入 法 的 注 意 事 项 :
(a) 待 测 元 素 的 浓 度 与 其 对 应 的 吸 光 度 应 呈 线 性 关 系 。
(b) 本 方 法 能 消 除 基 体 效 应 带 来 的 影 响 , 但 不 能 消 除 背 景 吸 收 的 影 响 。 因 此 , 只 有 扣 除
了 背 景 之 后 , 才 能 得 到 待 测 元 素 的 真 实 含 量 , 否 则 将 得 到 偏 高 的 结 果 。
(c) 加 入 的 标 准 溶 液 与 试 样 溶 液 的 浓 度 之 比 应 适 当 。 这 可 通 过 比 较 试 样 溶 液 和 标 准 溶 液
的 吸 光 度 来 判 断 。 增 量 值 大 小 应 使 第 一 个 加 入 量 的 吸 收 值 约 为 试 样 原 吸 收 值 的 一 半 。
(d) 对 于 斜 率 太 小 的 曲 线 , 容 易 引 入 较 大 的 误 差 。
5. 灵 敏 度 、 检 出 极 限 、 测 定 条 件 的 选 择
(1) 灵 敏 度
灵 敏 度 (S) 是 指 在 一 定 浓 度 时 , 测 定 值 ( 即 吸 光 度 ) 的 增 量 (△x) 与 相 应 的 待 测 元 素

浓 度 ( 或 质 量 ) 的 增 量 (△c 或 △m) 之 比 。
(2) 检 出 极 限
检 出 极 限 系 指 仪 器 能 以 适 当 的 置 信 度 检 出 的 待 测 元 素 的 最 小 浓 度 或 最 小 量 。 通 常 是 指 空
白 溶 液 吸 光 度 信 号 标 准 偏 差 的 3 倍 所 对 应 的 待 测 元 素 浓 度 或 质 量 。
灵 敏 度 和 检 测 极 限 的 区 别
灵 敏 度 只 考 虑 检 测 信 号 的 大 小 , 而 检 出 极 限 考 虑 了 仪 器 噪 声 , 检 出 极 限 越 低 , 说 明 仪 器
越 稳 定 。 因 此 检 出 极 限 是 衡 量 仪 器 性 能 的 一 项 重 要 的 综 合 指 标 。
(3) 测 定 条 件 的 选 择
测 定 条 件 的 选 择 对 测 定 的 灵 敏 度 、 稳 定 性 、 线 性 范 围 和 重 现 性 等 有 很 大 的 影 响 。 最 佳 测
定 条 件 应 根 据 实 际 情 况 进 行 选 择 , 主 要 应 考 虑 以 下 几 个 方 面 :
(a) 分 析 线
通 常 选 择 待 测 元 素 的 共 振 线 作 为 分 析 线 。 但 测 量 较 高 浓 度 时 , 可 选 用 次 灵 敏 线 。 火 焰 对
远 紫 外 区 (200 nm 以 下 ) 有 明 显 吸 收 , 故 不 宜 选 次 区 间 共 振 线 作 分 析 线 。 此 外 , 稳 定 性 差 时 ,
也 不 宜 选 共 振 线 做 分 析 线 。
(b) 空 心 阴 极 灯 电 流
在 保 证 有 稳 定 和 足 够 的 辐 射 光 强 度 的 情 况 下 , 尽 量 选 用 较 低 的 灯 电 流 , 以 延 长 空 心 阴 极
灯 的 寿 命 。
(c) 狭 缝 宽 度
无 邻 近 干 扰 线 时 , 可 选 择 较 宽 的 狭 缝 , 如 测 定 K、Na; 若 有 邻 近 线 干 扰 时 , 则 选 择 较
小 的 狭 缝 , 如 测 定 Ca、Mg、Fe。
(d) 火 焰
在 火 焰 中 容 易 原 子 化 的 元 素 As、Se 等 , 可 选 用 低 温 火 焰 , 如 空 气 一 氢 火 焰 。
在 火 焰 中 较 难 离 解 的 元 素 Ca、Mg、Fe、Cu、Zn、Pb、Co、Mn 等 , 可 选 用 中 温 火 焰 ,
如 空 气 一 乙 炔 火 焰 。
在 火 焰 中 难 于 离 解 的 元 素 V、Ti、Al、Si 等 , 可 选 用 氧 化 亚 氮 一 乙 炔 高 温 火 焰 。
Cr、Mo、W、V、Al 等 在 火 焰 中 易 生 成 难 离 解 的 氧 化 物 , 宜 用 富 燃 火 焰 。
另 一 些 元 素 如 K、Na 等 在 火 焰 中 易 于 电 离 , 则 宜 选 用 贫 燃 火 焰 。
(e) 观 测 高 度
观 测 高 度 又 称 为 燃 烧 头 高 度 。 调 节 燃 烧 头 高 度 , 使 来 自 空 心 阴 极 灯 的 光 束 通 过 自 由 原 子
浓 度 最 大 的 火 焰 区 , 此 时 灵 敏 度 高 , 测 量 稳 定 性 好 。
若 不 需 要 高 灵 敏 度 时 , 如 测 定 高 浓 度 试 样 溶 液 , 可 通 过 旋 转 燃 烧 头 的 角 度 来 降 低 灵 敏 度 ,
以 便 有 利 于 测 定 。
6. 原 子 吸 收 仪 使 用 操 作 方 法

图 5-35 瑞 利 WFX-210 型 原 子 吸 收 仪
以 北 京 瑞 利 WFX-210 型 为 例 :
a) 在 灯 架 表 上 选 择 相 应 的 空 心 阴 极 灯 并 将 空 心 阴 极 灯 装 入 灯 架 , 注 意 记 下 安 装 的
灯 位 。
b) 开 启 空 气 压 缩 机 , 调 节 空 气 针 形 阀 至 所 需 流 量 。
c) 根 据 情 况 打 开 相 应 的 气 源 ( 石 墨 炉 需 要 开 启 冷 却 水 ), 并 调 节 压 力 。
d) 按 顺 序 打 开 主 机 、 计 算 机 , 启 动 程 序 自 检 。
e) 按 照 软 件 提 示 , 调 节 仪 器 ( 灯 元 素 、 灯 位 、 狭 缝 等 等 )。
f) 用 同 一 标 准 溶 液 , 做 雾 化 器 调 整 燃 烧 器 高 度 转 角 等 , 调 整 至 获 得 最 大 吸 光 度 为
止 。
g) 各 种 操 作 条 件 均 已 稳 定 后 , 即 可 进 行 测 定 。
h) 测 定 完 毕 用 去 离 子 水 喷 雾 洗 净 喷 雾 器 。 关 闭 时 , 首 先 关 闭 乙 炔 开 关 , 然 后 关 闭
空 气 开 关 。
i) 离 开 实 验 室 前 , 应 逐 一 检 查 水 、 电 、 气 等 所 有 开 关 是 否 都 完 全 关 好 。
注 意 事 项 :
(a) 使 用 仪 器 前 先 打 开 通 风 装 置 保 持 室 内 排 风 正 常 。
(b) 仪 器 必 须 预 热 足 够 时 间 , 单 光 束 仪 器 一 般 预 热 10-20 分 钟 。 不 同 类 型 仪 器 要 求 预 热
的 时 间 不 同 。
(c) 做 火 焰 原 子 吸 收 时 排 废 水 管 必 须 用 “ 水 封 ”。
开 启 空 气 压 力 不 大 于 2kg/cm 2 , 乙 炔 压 力 不 超 过 1kg/cm 2 , 氩 气 压 力 在 2.0kg/cm 2 -3.0kg/cm 2
之 间
参 考 文 献 :
1. 刘 立 行 :《 仪 器 分 析 》, 中 国 石 化 出 版 社 ,1999
2. 四 川 大 学 工 科 基 础 化 学 教 学 中 心 、 分 析 测 试 中 心 :《 分 析 化 学 》, 科 学 出 版 社 ,2001
3. 方 惠 群 、 于 俊 生 、 史 坚 :《 仪 器 分 析 》, 科 学 出 版 社 ,2002
4. 何 金 兰 、 杨 克 让 、 李 小 戈 :《 仪 器 分 析 原 理 》, 科 学 出 版 社 ,2002
5. 王 彤 、 刘 雪 静 :《 仪 器 分 析 与 实 验 》, 青 岛 出 版 社 ,2000
6. 北 京 大 学 化 学 系 仪 器 分 析 教 学 组 :《 仪 器 分 析 教 程 》, 北 京 大 学 出 版 社 ,1996
执 笔 吴 俊

15. 荧 光 光 度 计
1. 基 本 原 理
某 些 物 质 经 紫 外 光 或 波 长 较 短 的 可 见 光 照 射 后 , 会 发 射 出 波 长 更 长 的 荧 光 。 荧 光
光 谱 能 反 映 物 质 的 特 性 。 建 立 在 测 量 荧 光 强 度 和 波 长 基 础 上 的 分 析 方 法 称 为 荧 光
分 析 法 。
对 同 一 物 质 而 言 , 在 稀 溶 液 ( 即 A = abc < 0.05) 中 , 荧 光 强 度 F 与 该 物 质 的 浓 度 c 有
以 下 关 系
F = 2.3Φ f abcI 0
式 中 Φf 为 荧 光 过 程 中 的 量 子 效 率 ,a 为 荧 光 分 子 的 吸 光 系 数 ,b 为 试 样 的 吸 收 光 程 ,I0
为 入 射 光 的 强 度 。 当 I0 及 b 不 变 时 , 上 式 为
F = Kc
式 中 K 为 常 数 。
荧 光 法 具 有 灵 敏 度 高 ( 超 过 分 光 光 度 法 2-3 个 数 量 级 ), 取 样 少 , 时 间 快 等 特 点 , 现 已
成 为 医 药 、 农 业 、 环 境 保 护 、 化 工 等 领 域 中 的 重 要 分 析 方 法 之 一 。 由 于 许 多 物 质 本 身 不 会 发
生 荧 光 , 故 在 使 用 范 围 上 受 到 一 定 的 限 制 。
2. 附 件
(1) 激 发 光 源
荧 光 测 量 要 求 较 强 的 和 稳 定 的 激 发 光 源 , 以 使 测 量 有 较 高 的 灵 敏 度 和 精 确 度 。 但 光 源
不 宜 太 强 , 因 为 光 强 的 增 加 将 导 致 散 射 光 和 热 量 的 增 多 而 干 扰 荧 光 的 测 定 , 使 荧 光 强 度 降
低 。
A. 高 强 度 空 心 阴 极 灯
原 子 荧 光 光 谱 分 析 有 多 种 设 计 形 式 的 高 强 度 空 心 阴 极 灯 , 强 脉 冲 供 电 , 加 以 辅 助 激 发 ,
以 获 得 大 的 峰 值 强 度 。 易 挥 发 元 素 的 灯 尤 须 限 制 峰 值 电 流 , 以 延 长 使 用 寿 命 。
B. 无 极 放 电 灯
适 用 于 易 挥 发 元 素 , 如 砷 、 硒 、 锑 等 元 素 。 无 极 放 电 灯 的 亮 度 高 , 且 由 于 高 频 趋 肤 效
应 , 放 电 趋 于 泡 壳 面 , 因 而 自 吸 很 小 ; 使 用 寿 命 较 长 ; 缺 点 是 强 度 稳 定 性 差 。
C. 短 弧 氙 灯
功 率 约 150W 的 氙 弧 灯 可 作 为 连 续 光 源 用 于 原 子 荧 光 光 谱 的 激 发 。 采 用 连 续 光 源 激 发
时 , 散 射 光 及 带 通 内 其 他 谱 线 的 干 扰 都 较 锐 线 光 源 激 发 时 为 重 。
(2) 分 光 系 统
由 于 光 致 激 发 是 一 种 选 择 性 的 激 发 方 法 , 激 发 态 原 子 集 中 在 某 几 个 能 级 上 , 并 不 服 从
Boltzmann 分 布 , 因 而 光 谱 比 较 简 单 , 可 以 采 用 滤 光 片 分 离 荧 光 谱 线 进 行 检 测 , 以 便 尽 可 能
多 地 利 用 荧 光 通 量 。
(3) 检 测
用 光 电 倍 增 管 检 测 , 常 用 锁 相 放 大 电 子 学 系 统 以 降 低 噪 声 , 提 高 信 噪 比 。

HITACHI F-4500 型 荧 光 光 度 计 的 主 要 附 件 包 括 : 氙 灯 、 单 色 器 、 光 电 倍 增 管 等 。
3. HITACHI F-4500 型 荧 光 光 度 计 操 作 方 法
(1) 先 开 主 机 上 Power 按 钮 , 间 隔 1 分 钟 左 右 再 按 主 机 上 Xe LAMP START 按 钮 ,
检 查 一 下 指 示 灯 是 否 亮 了 。 间 隔 1 分 钟 左 右 开 主 机 上 MAIN 开 关 , 再 打 开 显 示 器 , 开 电 脑
主 机 。
(2) 打 开 FL 程 序 , 点 Method 按 钮 , 在 Analysis Method 对 话 框 下 General 项 设 置 本
次 实 验 的 方 法 。 在 Instrument 项 下 根 据 所 要 测 定 的 样 品 设 置 Scan mode、Date mode、EX WL、
EM Start WL、EM End WL、Scan speed、EX Slit、EM Slit、PMT Voltage 等 内 容 。 在 Monitor
项 设 置 Y 轴 的 值 。
(3) 点 Sample 按 钮 , 设 置 样 品 名 及 保 存 路 径 。 再 点 Pre Scan 按 钮 , 进 行 预 扫 。 等
20 分 钟 后 , 仪 器 稳 定 再 在 样 品 槽 中 放 入 样 品 , 点 Measure 按 钮 进 行 扫 描 。
(4) 保 存 数 据 , 点 保 存 按 钮 后 , 输 入 文 件 名 、 选 择 适 当 的 文 件 格 式 即 可 。
(5) 最 后 , 退 出 程 序 。 依 次 关 上 电 脑 和 主 机 。
执 笔 朱 霞 石
16. 高 效 液 相 色 谱 法
1. 基 本 原 理
高 效 液 相 色 谱 法 (HPLC) 是 20 世 纪 60 年 代 末 70 年 代 初 发 展 起 来 的 一 种 新 型 分 离 分 析 技
术 , 随 着 不 项 改 进 与 发 展 , 目 前 已 成 为 应 用 极 为 广 泛 的 化 学 分 离 分 析 的 重 要 手 段 , 它 是 在 经
典 液 相 色 谱 基 础 上 , 引 人 了 气 相 色 带 的 理 论 。 在 技 术 上 采 用 了 高 压 泵 、 高 效 固 定 相 和 高 灵 敏
度 检 测 柱 , 因 而 具 备 过 度 快 、 效 率 高 、 灵 敏 度 高 、 操 作 自 动 化 的 特 点 。
高 效 液 相 色 谱 法 是 用 高 压 输 液 泵 将 具 有 不 同 极 性 的 单 一 溶 剂 或 不 同 比 例 的 混 合 溶 剂 、 缓
冲 液 等 流 动 相 泵 入 装 有 固 定 相 的 色 谱 柱 , 经 进 样 阀 注 入 供 试 品 , 由 流 动 相 带 入 柱 内 , 在 柱 内
各 成 分 被 分 离 后 , 依 次 进 入 检 测 器 , 色 谱 信 号 由 记 录 仪 或 积 分 仪 记 录 。
高 效 液 相 色 谱 法 比 起 经 典 液 相 色 谱 的 最 大 优 点 在 于 高 速 、 高 效 、 高 灵 敏 度 、 高 自 动 化 . 高
速 是 指 在 分 析 速 度 上 比 经 经 典 液 相 色 谱 法 快 数 百 倍 。 由 于 经 典 液 相 色 谱 是 重 力 加 料 , 流 出 速
度 极 慢 , 而 高 效 液 相 色 谱 法 配 备 了 高 压 输 液 设 备 , 流 速 最 高 可 达 10 3 cm/min, 例 如 分 离 苯 的
的 羟 基 代 合 物 ,7 个 组 分 只 需 1 分 钟 即 可 完 成 ; 对 氨 基 酸 分 离 , 用 经 典 液 相 色 谱 法 , 柱 长 约
170 cm, 柱 径 0.9cm, 流 动 相 速 度 为 30cm 3 /h, 需 用 20 多 小 时 才 能 分 离 出 20 多 种 氨 基 酸 , 用 高
效 液 相 色 谱 法 只 需 一 小 时 就 可 以 完 成 。
高 效 液 相 色 谱 法 所 用 的 仪 器 为 高 效 液 相 色 谱 仪 。 色 谱 柱 的 填 料 和 流 动 相 的 组 分 应 按 各 品
种 项 下 的 规 定 . 常 用 的 色 谱 柱 填 料 有 硅 胶 和 化 学 键 合 硅 胶 。 后 者 以 十 八 烷 基 硅 烷 键 合 硅 胶 最
为 常 用 , 辛 基 键 合 硅 胶 次 之 , 氰 基 或 氨 基 键 合 硅 胶 也 有 使 用 ; 离 子 交 换 填 料 , 用 于 离 子 交 换 色
谱 ; 凝 胶 或 玻 璃 微 球 等 , 用 于 分 子 排 阻 色 谱 等 。 注 样 量 一 般 为 数 微 升 。 除 另 有 规 定 外 , 柱 温
为 室 温 , 检 测 器 为 紫 外 吸 收 检 测 器 。 在 用 紫 外 吸 收 检 测 器 时 , 所 用 流 动 相 应 符 合 紫 外 分 光 光
度 法 对 溶 剂 的 要 求 。 高 效 液 相 色 谱 法 的 实 验 条 件 除 固 定 相 种 类 、 流 动 相 组 分 、 检 测 器 类 型 一
般 不 得 任 意 改 变 外 , 其 余 如 色 谱 柱 内 径 、 长 度 、 固 定 相 牌 号 、 载 体 粒 度 、 流 动 相 流 速 、 混 合
流 动 相 各 组 分 的 比 例 、 柱 温 、 进 样 量 、 检 测 器 的 灵 敏 度 等 , 均 可 适 当 改 变 , 以 适 应 具 体 品 种

并 达 到 系 统 适 用 性 试 验 的 要 求 。 一 般 色 谱 图 约 于 20 分 钟 内 记 录 完 毕 。
目 前 , 高 效 液 相 色 谱 有 多 种 分 支 , 比 如 主 要 以 微 粒 硅 胶 为 吸 附 剂 的 吸 附 色 谱 、 以
化 学 键 合 相 为 固 定 相 的 键 合 相 色 谱 、 以 离 子 交 换 剂 为 固 定 相 的 离 子 交 换 色 谱 和 在
此 基 础 上 发 展 起 来 的 离 子 色 谱 、 以 凝 胶 为 填 料 的 空 间 排 阻 色 谱 等 。 其 中 反 相 键 合
相 色 谱 的 应 用 最 为 广 泛 。
与 气 相 色 谱 相 同 , 液 相 色 谱 柱 也 是 整 个 高 效 液 相 色 谱 分 离 系 统 的 核 心 。 液 相 色 谱 柱 的
性 能 参 数 主 要 有 以 下 几 项 :
(1) 柱 效 ( 理 论 塔 板 数 )n
n =
⎛
⎜
t
⎞
5 R
.54⎜
⎟ ⎝W
⎠ 1/ 2
2
(5-16-1)
式 中 t R 为 测 试 物 的 保 留 时 间 ,W 1/2 为 其 色 谱 峰 的 半 峰 宽 。 测 定 方 法 与 气 相 色 谱 实 验 中 相 同 ,
计 算 时 t R 与 W 1/2 的 单 位 须 一 致 。
(2) 分 离 度 R
2( t
R =
W
− t )
R2 R1
1
+ W
2
(5-16-2)
式 中 t R1 、t R2 分 别 为 相 邻 两 峰 的 保 留 时 间 ,W 1 、W 2 分 别 为 两 峰 的 峰 底 宽 。
常 用 的 定 量 分 析 方 法 与 气 相 色 谱 相 同 , 比 如 采 用 内 标 法 :
m
i
=
A
A
i
s
f
f
i
s
⋅ m
s
(5-16-3)
式 中 m i 为 混 合 试 样 中 待 测 组 分 i 的 质 量 ;m s 为 所 加 内 标 物 的 质 量 ; A i
、 f i
分 别 为 i 组
分 的 峰 面 积 和 相 对 质 量 校 正 因 子 。 A s
、 f s
分 别 为 内 标 物 s 的 峰 面 积 和 相 对 质 量 校 正 因 子 。
一 般 常 以 内 标 物 为 基 准 , 则 f = 1 , 此 时 计 算 可 简 化 为
m
i
=
A
A
i
s
i
s
⋅ f ⋅ m
s
(5-16-4)
而 f i 可 由 内 标 标 样 求 得 :
f =
i
A m
s
A m
i
i
s
(5-16-5)
2. 高 效 液 相 色 谱 仪
图 5-38 为 岛 津 10A 高 效 液 相 色 谱 仪 。 其 主 要 结
构 为 :
A. 高 压 输 液 系 统 ;
由 于 高 效 液 相 色 谱 所 用 固 定 相 颗 粒 极 细 , 因 此
对 流 动 相 阻 力 很 大 , 为 使 流 动 相 较 快 流 动 , 必 须 配
备 有 高 压 输 液 系 统 。 它 是 高 效 液 相 色 谱 仪 最 重 要 的
图 5-36 岛 津 10A 高 效 液 相 色 谱 仪

部 件 。 一 般 由 储 液 罐 、 高 压 输 液 泵 、 过 滤 器 、 压 力 脉 动 阻 力 器 等 组 成 , 其 中 高 压 输 液 泵
是 核 心 部 件 。 对 于 一 个 好 的 高 压 输 液 系 应 符 合 密 封 性 好 , 流 出 流 量 恒 定 压 力 平 稳 , 可 调
范 围 宽 , 便 于 迅 速 更 换 溶 剂 及 耐 腐 蚀 等 要 求 。 常 用 的 输 液 泵 分 为 恒 流 泵 和 恒 压 泵 两 种 . 恒
流 泵 特 点 是 在 一 定 操 作 条 件 下 输 出 流 量 保 持 恒 定 而 与 色 谱 柱 引 起 阻 力 变 化 无 关 ; 恒 压 泵
是 指 能 保 持 输 出 压 力 恒 定 。 但 其 流 量 则 随 色 谱 系 统 阻 力 而 变 化 , 故 保 留 时 间 的 重 现 性 差 ,
它 们 各 有 优 缺 点 。 目 前 恒 流 泵 正 逐 步 取 代 恒 压 泵 . 恒 流 泵 又 称 机 械 泵 , 它 又 分 机 械 注 射
泵 和 机 械 往 复 泵 两 种 , 应 用 最 多 的 是 机 械 往 复 泵 。
B. 进 样 系 统 :
高 效 法 相 色 谱 柱 比 气 相 色 谱 柱 短 得 多 ( 约 5~30 cm ), 所 以 柱 外 展 宽 ( 又 称 柱 外 效
应 ) 较 突 出 。 柱 外 展 宽 是 指 色 谱 柱 外 的 因 素 所 引 起 的 峰 展 宽 , 主 要 包 括 进 样 系 统 、 连 接 管
道 及 检 测 器 中 存 在 死 体 积 。 柱 外 展 宽 可 分 往 前 和 往 后 展 宽 、 进 样 系 统 是 引 起 往 前 展 宽 的 主
要 因 素 , 因 此 高 效 波 相 色 谱 法 中 对 进 样 技 术 要 求 较 严 。
C. 分 离 系 统 —— 色 谱 柱 ;
色 谱 柱 是 液 相 色 谱 的 心 脏 部 件 , 它 包 括 柱 管 与 固 定 相 两 部 分 。 柱 管 材 料 有 玻 璃 、 不 锈
钢 、 铝 、 锡 及 内 衬 光 滑 的 聚 合 材 料 的 其 他 金 属 。 玻 璃 管 耐 压 有 限 , 故 金 属 管 用 得 较 多 . 一
般 色 谱 柱 长 5~30cm, 内 径 为 4~5mm, 凝 胶 色 谱 往 内 径 3~12mm, 制 备 柱 内 径 较 大 , 可
达 25mm 以 上 。 一 般 在 分 离 前 备 有 一 个 前 置 柱 , 前 置 柱 内 填 充 物 和 分 离 柱 完 全 一 样 , 这 样
可 使 淋 洗 溶 剂 由 于 经 过 前 置 柱 为 其 中 的 固 定 相 饱 和 , 使 它 在 流 过 分 离 柱 时 不 再 洗 脱 其 中 固
定 相 , 保 证 分 离 柱 的 性 能 不 受 影 响 。
柱 子 装 填 得 好 坏 对 柱 效 影 响 很 大 . 对 于 细 粒 度 的 填 料 (

B. 打 开 下 拉 菜 单 File, 依 次 打 开 method——Open——hy001.met, 建 立 分 析 方 法 ;
C. 开 下 拉 菜 单 Control。 打 开 Single Run…; 在 对 话 框 中 输 入 文 件 保 存 路 径 , 输
入 文 件 名 , 点 击 start 按 钮 ; 等 待 状 态 栏 出 现 Waiting for Trigger… 或 出 现 对 话 框
“Start Aequisition? ” 才 能 进 样 。
(4) 进 样
A. 用 5μL 微 量 进 样 器 吸 取 足 量 稀 释 后 的 样 品 溶 液 ( 排 出 气 泡 后 应 多 于 20μL);
B. 将 微 量 进 样 器 插 入 进 样 阀 ( 直 至 底 端 )
C. 引 进 样 阀 逆 时 针 扳 至 Load 位 置 ;
D. 推 入 微 量 进 样 器 中 的 液 体 ;
E. 引 进 样 阀 顺 时 针 迅 速 扳 至 Inject 位 置 ;
F. 点 击 对 话 框 中 的 Yes:( 系 统 开 始 自 动 采 样 , 需 要 6 Min)。
4. 保 存 文 件
根 据 Class-VP 工 作 站 的 使 用 3) 中 的 设 置 自 动 保 存 文 件 。
5. 输 出 文 件
A. Class-VP 界 面 中 , 双 击 打 开 Offline Procession 图 标
B. 在 对 话 框 中 选 中 Instrument 1, 点 击 “OK”, 启 动 离 线 分 析
C. 打 开 下 拉 菜 单 File, 依 次 打 开 -Data-Open- 选 中 文 件 名 , 双 击 打 开
D. 点 击 工 作 栏 中 的 Analyze 按 钮 ;
E. 打 开 下 拉 菜 单 Report 点 击 View—Area , 观 察 报 表
F. 打 开 下 拉 菜 单 Report 点 击 View—Print , 打 印 报 表 。
(2) 关 闭 仪 器
执 笔 吴 昊
17. 氧 弹 式 量 热 计
1. 原 理
已 知 重 量 的 可 燃 物 放 在 充 以 1.7~3.0×10 6 Pa 氧 气 的 氧 弹 中 进 行 燃 烧 , 物 质 燃 烧 时 所
释 放 的 热 量 经 氧 弹 传 递 给 周 围 的 介 质 ( 水 ), 在 搅 拌 器 搅 拌 下 使 水 温 均 匀 一 致 。 用 高 精 度 的
贝 克 曼 温 度 计 测 出 水 的 温 升 值 ΔT。 根 据 已 知 基 准 物 质 的 燃 烧 热 可 计 算 出 量 热 计 的 恒 容 热 容
CV, 则 可 算 出 未 知 物 的 恒 容 燃 烧 热 。 图 5-37 是 氧 弹 的 结 构 示 意 图 。
2. 操 作 步 骤
(1) 将 量 热 计 用 干 布 擦 净 在 内 筒 内 用 容 量 瓶 准 确 量 取 3000 ml 水 。
(2) 调 节 贝 克 曼 温 度 计 使 数 字 贝 克 曼 温 度 计 处 于 备 用 状 态 。
(3) 压 片 用 压 片 机 将 样 品 压 片 ( 样 品 不 可 压 得 太 紧 或 太 松 ), 样 品 压 好 后 , 准 确 称 重 。
(4) 接 点 火 丝
将 点 火 丝 ( 如 铁 丝 ) 在 电 子 天 平 上 准 确 称 重 后 , 把 点 火 丝 绕 在 Φ2 的 圆 棒 上 , 绕 3~4
圈 , 成 螺 旋 状 。 燃 烧 池 放 在 电 极 架 上 , 样 品 放 在 燃 烧 池 中 。 将 点 火 丝 的 两 头 用 镊 子 、 起 子 固
定 在 两 电 极 上 , 此 时 必 须 注 意 , 点 火 丝 必 须 与 样 品 接 触 , 但 不 可 与 燃 烧 池 接 触 。 否 则 容 易 造
成 点 火 失 败 。

(5) 充 气 将 氧 弹 中 充 入 1.7~3.0×10 6 Pa 的 氧 气 ( 氧 弹 设 计 承 受 压 力 为 20.3 MPa)。
在 充 气 时 须 将 氧 弹 内 空 气 赶 净 。
(6) 将 氧 弹 用 铁 勾 勾 放 至 卡 计 内 、 插 入 温 度 计 探 头 , 注 意 探 头 与 氧 弹 和 内 筒 壁 不 能 接
触 , 接 通 电 源 , 开 启 搅 拌 , 记 时 开 关 。
(7) 根 据 要 求 , 每 隔 一 定 时 间 记 录 体 系 温 度 一 次 。
(8) 拨 动 点 火 开 关 点 火 , 这 时 , 体 系 温 度 迅 速 上 升 , 要 集 中 精 力 观 察 温 度 的 变 化 , 并
作 好 记 录 。
(9) 实 验 完 毕 后 , 关 掉 总 电 源 , 勾 出 氧 弹 。 氧 弹 放 出 余 气 后 , 打 开 氧 弹 盖 , 检 查 燃 烧
完 全 情 况 。 将 氧 弹 卡 计 擦 干 净 后 , 凉 干 。
1
2
3
4
6
7
8
5 9
10
13
14
15
11
12
16
1 电 动 马 达 2 空 气 绝 热 层 3 搅 拌 器 4 挡 板
5 氧 弹 6 振 动 器 7 放 大 镜 8 贝 克 曼 温 度 计
9 不 锈 钢 桶 10 充 气 口 11 放 气 口 12 氧 弹 盖
13 电 极 14 档 板 15 点 火 丝 16 燃 烧 池
图 5-37 氧 弹 结 构 示 意 图
18. 熔 点 测 定 仪
熔 点 测 定 仪 主 要 由 电 加 热 系 统 、 温 度 计 和 显 微 镜 组 成 。 测 定 熔 点 时 , 样 品 放 在 两 片 洁 净
的 载 片 玻 璃 之 间 , 置 于 热 浴 中 , 调 节 显 微 镜 高 度 , 观 察 被 测 物 质 的 晶 形 。 先 拧 开 加 热 旋 扭 ,
使 温 度 快 升 , 到 温 度 低 于 熔 点 10-15℃ 时 , 换 开 微 调 旋 钮 , 减 慢 升 温 速 度 , 使 每 分 钟 上 升 1-2
℃。 其 它 事 项 与 提 勒 管 测 定 法 雷 同 。
当 要 重 复 测 定 时 , 可 将 金 属 冷 却 圆 板 置 于 热 浴 中 。 热 交 换 后 的 圆 板 , 用 冷 水 冷 却 。 如 此
重 复 数 次 , 使 温 度 很 快 降 下 来 。

图 5-38 熔 点 测 定 仪
用 以 上 方 法 测 定 熔 点 时 , 温 度 计 上 的 熔 点 读 数 与 真 实 熔 点 之 间 常 有 一 定 的 偏 差 。 这 可
能 是 由 于 温 度 计 的 质 量 所 引 起 。 例 如 在 一 般 温 度 计 中 的 毛 细 孔 径 不 一 定 是 很 均 匀 的 , 有 时
刻 度 也 不 很 精 确 。 其 次 , 温 度 计 有 全 浸 式 和 半 浸 式 两 种 。 全 浸 式 温 度 计 的 刻 度 是 在 温 度 计
的 汞 线 全 部 均 匀 受 热 的 情 况 下 刻 出 来 的 , 而 在 测 熔 点 时 仅 有 部 分 汞 线 受 热 , 因 而 露 出 的 汞
线 温 度 当 然 较 全 部 受 热 时 为 低 。 另 外 经 长 期 使 用 的 温 度 计 , 玻 璃 也 可 能 发 生 体 积 变 形 而 使
刻 度 不 准 。 因 此 , 若 要 精 确 测 定 物 质 的 熔 点 , 就 须 校 正 温 度 计 。 为 了 校 正 温 度 计 , 可 选 用
一 标 准 温 度 计 与 之 比 较 。 通 常 也 可 采 用 纯 粹 有 机 化 合 物 的 熔 点 作 为 校 正 的 标 准 。 通 过 此 法
校 正 的 温 度 计 , 上 述 误 差 可 一 并 除 去 。 校 正 时 只 要 选 择 数 种 已 知 熔 点 的 纯 粹 化 合 物 作 为 标
准 , 测 定 它 们 的 熔 点 , 以 观 察 到 的 熔 点 作 纵 坐 标 , 测 得 熔 点 与 应 有 熔 点 的 差 数 作 横 坐 标 ,
画 成 曲 线 。 在 任 一 温 度 时 的 校 正 值 可 直 接 从 曲 线 中 读 出 。
用 熔 点 方 法 校 正 温 度 计 的 标 准 样 品 如 下 , 校 正 时 可 以 具 体 选 择 。
水 - 冰 0℃
α- 萘 胺 50℃
二 苯 胺 54-55℃
对 二 氯 苯 53.1℃
苯 甲 酸 苄 酯 71℃
萘 80.55℃
间 二 硝 基 苯 90.02℃
二 苯 乙 二 酮 95-96℃
乙 酰 苯 胺 114.3℃
苯 甲 酸 122.4℃
尿 素 132.7℃
二 苯 基 羟 基 乙 酸 151℃
水 杨 酸 159℃
对 苯 二 酚 173-174℃
3,5- 二 硝 基 苯 甲 酸 205℃
蒽 216.2-216.4℃
酚 酞 262-263℃
蒽 醌 286℃( 升 华 )

19. 元 素 分 析 仪
1. 基 本 原 理
PE 2400 SERIES Ⅱ CHNS/O 元 素 分 析 仪 采 用 经 典 分 析 技 术 —— 纯 氧 环 境 下 相 应 的 试
剂 中 燃 烧 或 在 惰 性 气 体 中 高 温 裂 解 , 以 测 定 有 机 物 中 的 C、H、N、S、O 的 含 量 。 该 仪 器 有
三 种 测 定 模 式 :CHN 模 式 、CHNS 模 式 和 O 模 式 。CHN 模 式 是 样 品 在 纯 氧 中 燃 烧 , 转 化 为
CO 2 、H 2 O、N 2 , 然 后 通 过 色 谱 柱 分 离 后 分 别 进 行 热 导 检 测 , 得 到 样 品 的 C、H、N 的 百 分
含 量 ;CHNS 模 式 是 样 品 在 纯 氧 中 燃 烧 转 化 成 CO 2 、H 2 O、N 2 和 SO 2 , 通 过 色 谱 柱 分 离 后 进
行 热 导 检 测 , 得 到 样 品 的 C、H、N、S 的 百 分 含 量 ;O 模 式 是 样 品 在 H 2 /He 中 进 行 高 温 裂
解 得 到 CO 和 其 他 气 体 , 分 出 CO 并 进 行 热 导 检 测 , 即 可 测 得 样 品 中 O 的 含 量 。
图 5-39 PE 2400 SERIES Ⅱ CHNS/O 元 素 分 析 仪
2. 系 统 结 构
E 2400 SERIES Ⅱ CHNS/O 元 素 分 析 仪 由 以 下 几 部 分 构 成 :
1) 电 源 :AC220V,DC+5V、24V、±15V
2) 控 制 板 : 包 括 燃 烧 区 和 检 测 区 温 度 控 制 、 气 动 阀 控 制 、 信 号 检 测 处 理 等
3) 显 示 和 键 盘
4) 样 品 分 析 系 统 : 包 括 燃 烧 区 、 气 动 阀 区 、 混 合 和 分 离 区 、 检 测 区
PE 2400 SERIES Ⅱ CHNS/O 元 素 分 析 仪 控 制 键 盘 包 括 六 种 颜 色 26 个 键 :
0-9 数 字 键 用 作 数 字 输 入
. 用 作 小 数 点 输 入 及 字 母 输 入 的 辅 助 键
黑 色
- 用 作 负 数 输 入
CE 清 除 光 标 所 在 处 值
白 色
左 箭 头 用 于 光 标 左 移
右 箭 头 用 于 光 标 右 移
YES 对 显 示 提 示 接 受 确 认
灰 色
Purge Gas 选 择 和 终 止 该 功 能 , 用 于 仪 器 冲 洗
Single Run 设 定 单 次 运 行
Auto Run 设 定 系 列 运 行
Parameter
NO
选 择 和 终 止 该 功 能 , 用 于 参 数 修 改 与 设 定
对 显 示 提 示 否 定 确 认
Dignostics
Monitor
选 择 和 终 止 该 功 能 , 用 于 仪 器 的 诊 断 与 检 查
选 择 和 终 止 该 功 能 , 用 于 监 测 仪 器 某 些 状 态

黄 色 Enter 显 示 值 及 状 态 确 认 键
红 色 Standby 选 择 待 机 模 式
绿 色 Start 执 行 运 行
3. CHN 模 式 操 作 规 程
(1) 开 机
A. 通 气 : 开 载 气 (He 0.14MPa)、 气 动 气 (Ar 0.4MPa)、 氧 气 (0.1MPa)
B. 通 电 : 开 打 印 机 、 开 主 机 、 开 电 子 天 平 。 这 时 仪 器 进 行 自 动 自 检 。 硬 件 自 检 通 过 后 ,
显 示 器 连 续 显 示 如 下 :
· 时 间 ( 输 入 08 15 30 ENTER 表 示 8 点 15 分 30 秒 )
· 日 期 ( 输 入 09 10 96 ENTER 表 示 96 年 10 月 9 日 )
· 操 作 者 代 码 ID( 输 入 任 意 字 母 )
· 充 填 压 力 值 ( 不 改 ENTER)
· 运 行 计 数 器 : 还 原 管 计 数 ( 不 改 ENTER; 新 装 输 入 250)
燃 烧 管 计 数 ( 不 改 ENTER; 新 装 输 入 1000)
接 收 器 计 数 ( 不 改 ENTER; 刚 清 理 过 的 输 入 350)
燃 烧 管 温 度 (925℃)
还 原 管 温 度 (640℃)
· 冲 洗
这 时 仪 器 自 动 向 混 合 腔 充 压 760mmHg 后 , 显 示 He Y/N? 输 入 Y,ENTER, 输 入 200,
ENTER, 表 示 He 冲 洗 200 秒 ( 若 是 燃 烧 区 打 开 过 , 输 入 600)。
仪 器 显 示 :OXYGEN Y/N? 输 入 60,ENTER, 表 示 O 2 冲 洗 60 秒 。 仪 器 开 始 按 设 定 进 行 冲
洗 , 冲 洗 完 毕 , 仪 器 进 入 STANDBY 状 态 。
C. 检 漏
按 Diagnostics 键 , 输 入 2,ENTER, 输 入 1, 显 示 :
Leak Tests
Enter Codes: ------
分 别 输 入 1-3, 进 行 三 区 域 检 漏 1、 混 合 室 检 漏
2、 燃 烧 区 检 漏
3、 分 离 及 检 测 区 检 漏
注 意 : 一 般 只 需 进 行 一 区 、 二 区 检 漏 , 三 区 可 不 检 。 仪 器 自 动 识 别 检 漏 是 否 成 功 。
D. 开 炉 子
按 PARAMETER 键 , 输 入 12,ENTER, 输 入 1,ENTER, 炉 子 打 开 , 燃 烧 管 、 还 原 管
开 始 升 温 。
E. 设 定 模 式
按 PARAMETER 键 , 输 入 6,ENTER, 输 入 1,ENTER, 则 仪 器 软 件 上 已 设 为 CHN 模
式 。
F. 检 查 氧 气 阀 是 否 关 闭
按 PARAMETER 键 , 输 入 20,ENTER, 输 入 2,ENTER, 则 氧 气 阀 关 闭 。
通 过 以 上 操 作 , 仪 器 开 机 完 毕 , 等 待 仪 器 稳 定 2.5 小 时 (He 条 件 ) 后 , 再 进 行 以 下 操
作 。
(2) 空 白 试 验
A. 载 气 空 白

不 开 氧 气 阀 , 连 续 设 定 空 白 运 行 , 不 进 任 何 样 品 , 直 至 空 白 平 行 。
B. 载 气 与 氧 气 空 白
按 PARAMETER 键 , 输 入 20,ENTER, 输 入 1,ENTER, 则 氧 气 阀 打 开 。 连 续 设 定 空
白 运 行 , 不 进 任 何 样 品 , 直 至 空 白 平 行 。
(3) 设 定 K 因 子
设 定 K 因 子 和 空 白 交 替 运 行 ( 即 运 行 一 个 K 因 子 后 , 运 行 一 个 空 白 , 再 运 行 一 个 K 因
子 ), 运 行 K 因 子 时 , 进 标 样 ( 乙 酰 苯 胺 ), 直 至 K 因 子 平 行 性 达 到 :C:±0.15 H:±3.75
N:±0.16, 仪 器 标 定 完 成 。
(4) 分 析 标 样 ( 乙 酰 苯 胺 的 理 论 值 为 :C=71.09% H=6.71% N=10.36%)
设 定 2 次 以 上 样 品 运 行 , 样 品 进 标 样 , 比 较 所 测 结 果 和 理 论 值 , 看 是 否 达 到 允 许 的 误 差
要 求 。He 时 , 各 元 素 准 确 度 ≤0.3%, 精 度 ≤0.2%
(5) 试 样 分 析
称 量 好 待 测 试 样 , 设 定 样 品 运 行 , 可 直 接 得 到 试 样 的 元 素 含 量 。 推 荐 每 个 试 样 测 定 两 次
以 上 , 以 确 保 结 果 的 可 信 性 。
(6) 关 机
· 按 PARAMETER 键 , 输 入 12,ENTER, 输 入 2,ENTER, 关 闭 炉 子 。
· 按 PARAMETER 键 , 输 入 20,ENTER, 输 入 2,ENTER, 关 闭 氧 气 阀 。
· 关 闭 氧 气 瓶 总 阀 , 按 Diagnostics 键 , 输 入 2,ENTER, 选 GAS, 输 入 2,ENTER, 选
VALVE, 输 入 8,ENTER, 输 入 1,ENTER, 打 开 H 阀 , 观 察 氧 气 调 节 器 分 表 头 , 直 至 指
针 回 零 。
· 关 闭 动 力 气 瓶 总 阀 , 按 Diagnostics 键 , 输 入 2,ENTER, 选 GAS, 输 入 2,ENTER, 选
VALVE, 输 入 10,ENTER, 输 入 1,ENTER, 打 开 GSV 阀 , 输 入 10,ENTER, 输 入 2,
ENTER, 关 闭 GSV 阀 。 重 复 上 面 两 步 操 作 , 直 至 分 表 指 针 回 零 。
· 按 Diagnostics 键 , 输 入 5,ENTER, 输 入 1,ENTER, 打 开 E 阀 , 输 入 4,ENTER, 输
入 1,ENTER, 打 开 D 阀 。 关 闭 载 气 瓶 总 阀 。 输 入 1,ENTER, 输 入 1,ENTER, 打 开 A
阀 , 等 到 分 表 指 针 回 零 , 按 Diagnostics 键 , 仪 器 退 回 STANDBY 状 态 。
· 关 仪 器 电 源 , 关 打 印 机 电 源 。
· 松 开 各 气 体 调 节 器 调 节 阀 。
4. 注 意 事 项 :
(7) 更 换 燃 烧 管 、 还 原 管 时 , 一 定 关 掉 炉 子 , 等 它 冷 却 至 室 温 。
(8) 还 原 管 处 于 室 温 时 , 决 不 能 进 行 测 定 , 除 非 关 掉 氧 阀 。
(9) 炉 子 左 侧 风 扇 必 须 工 作 正 常 。
(10) 开 机 时 必 须 先 给 气 , 再 给 电 。
(11) 关 机 时 务 必 遵 守 关 机 步 骤 。
(12) 开 气 瓶 时 , 先 把 分 表 关 死 , 打 开 总 阀 后 , 再 把 分 表 调 节 到 适 当 数 值 , 以 免 冲 坏 分
表 。
(13) 所 有 开 封 的 试 剂 必 须 放 入 干 燥 器 中 。
(14) 载 气 和 氧 气 的 纯 度 必 须 大 于 99.995%
(15) 如 果 使 用 自 动 进 样 器 , 可 在 自 动 进 样 器 的 定 位 器 和 进 样 器 之 间 夹 上 一 层 四 氟 乙 烯

膜 , 以 减 小 摩 擦 , 保 证 顺 利 进 样 。
(16) 燃 烧 管 、 还 原 管 不 能 有 破 损 , 否 则 会 漏 气 , 造 成 测 定 结 果 失 效 。
5. 主 要 附 件
AD-6 自 动 电 子 天 平 操 作 步 骤
A. 校 核 天 平
a. 打 开 电 源 , 左 边 显 示 2mg, 右 边 显 示 -----------
b. 把 样 品 盘 和 参 比 盘 上 的 任 何 东 西 取 下 , 关 上 门 , 放 下 托 盘 的 支 托
c. 按 Autotare, 直 至 INT 闪 烁 完 毕 , 按 Range, 左 边 取 200mg
d. 升 起 托 盘 支 托 , 放 上 100mg 标 准 砝 码 , 关 上 门
e. 放 下 托 盘 支 托 , 输 入 100
f. 按 Calib, 等 到 INT 闪 烁 完 毕 , 显 示 100.00, 表 示 校 准 完 毕 , 可 称 量
B. 称 样
a. 按 Range, 量 程 选 20mg
b. 升 起 支 托 , 参 比 盘 放 置 空 的 样 品 皿 , 样 品 盘 也 放 置 空 的 样 品 皿
c. 关 上 门 , 放 下 支 托 , 按 Autotare, 等 右 边 显 示 0.0000, 表 示 去 皮 完 成
d. 升 起 支 托 , 取 出 样 品 盘 上 的 空 皿 , 放 入 一 定 量 的 样 品 , 放 回 样 品 盘 , 关 上 门
e. 放 下 支 托 , 等 右 边 显 示 值 不 变 , 即 为 该 样 品 的 毛 重 。 如 果 样 品 量 在 称 量 范 围 内 ,
取 出 样 品 皿 , 包 样
f. 将 包 好 的 样 品 皿 放 在 样 品 盘 上 , 再 次 称 量 , 等 显 示 值 不 变 时 , 记 下 该 数 值 , 此 即
为 该 样 品 的 重 量 。 取 下 样 品 , 用 于 分 析
执 笔
吴 昊
20. 古 埃 磁 天 平
1. 基 本 原 理
磁 化 率 的 测 量 方 法 很 多 , 常 用 的 有 古 埃 法 , 昆 克 法 和 法 拉 第 法 等 。 古 埃 法 测 量 原 理 见
图 5-40。
4
Z
3
Ho
2
He
1

图 5-40 古 埃 磁 天 平 测 量 原 理 图
1 电 磁 铁 2 样 品 管
3 吊 丝 4 天 平
设 样 品 的 截 面 积 为 A , 非 均 匀 磁 场 在 Z 轴 方 向 的 磁 场 强 度 的 梯 度 为 , 则 样 品 中 某
∂Z
一 小 体 积 元 V 沿 磁 场 梯 度 方 向 受 到 的 作 用 力 F 为 :
∂ H
F ( χ − χ ) H dV
= ( χ − ) AH d H (5-20-1)
d =
0 ∂Z
χ
0
式 中 χ 和 χ 0 分 别 为 样 品 及 周 围 介 质 ( 常 为 空 气 ) 的 磁 化 率 。 通 常 χ 》χ 0 , 若 样 品 底 部 正 好
位 于 磁 极 中 心 ( 磁 场 最 强 , 并 设 此 点 磁 场 强 度 为 H c 处 , 且 样 品 管 足 够 长 , 样 品 顶 端 磁 场 强 度
H 0 近 似 为 零 , 可 以 忽 略 不 计 , 则 式 (5-20-1) 可 以 积 分 如 下 :
H
F=
c
1
2 2
∫ ( χ − χ ) AH d H = ( χ − ) A(
H c
− H ) (5-20-2)
或
若 试 样 密 度 为 ρ , 则
但
则
H0
0 2
χ
0
1 2
= (5-20-3)
2
F χAH c
F = χ ρ
(5-20- 4)
1
2
1
2
F χ m
H
2
m
AH c
式 中 m 为 样 品 的 质 量 ,l 为 样 品 的 长 度 。
又 因 为 χ M = χ m M, 则
F
m
l
2
c
ρ =
m
=
V
m
Al
= (5-20-5)
1 χ M m 2
= H
2 M l c
(5-20-6)
式 中 M 为 被 测 样 品 的 摩 尔 质 量 。 可 知 :
2 MlF
χ M =
H m
c 2
(5-20-7)
F 为 样 品 在 磁 场 中 受 到 的 作 用 力 , 即 F = ΔW·g, 其 中 g 为 重 力 加 速 度 ,ΔW 为 样 品 有
无 外 磁 场 时 重 力 的 变 化 值 , 单 位 为 kg 。 将 F 值 代 入 式 (5-20-5) 并 重 排 后 得 :
2g
Ml∆W
χ
M
=
H 2
(5-20-8)
m
c
式 中 m,l,ΔW 可 由 实 验 测 得 。 通 过 高 斯 计 测 得 H c , 即 可 根 据 上 式 计 算 物 质 的 摩 尔 磁 化
率 χ M 。 H c 也 可 以 通 过 标 准 物 质 标 定 。 常 用 的 标 准 物 质 是 莫 尔 氏 盐
[(NH 4 ) 2 SO 4·FeSO 4·6H 2 O]。
已 知 莫 尔 氏 盐 的 摩 尔 磁 化 率 为 :
9.5M
χ M = T
( 单 位 :kg mol -1 ) (5-20-9)
+ 1
式 中 T 是 绝 对 温 度 ,M 是 莫 尔 氏 盐 的 摩 尔 质 量 。 标 定 时 , 只 要 测 得 标 定 物 质 的 长 度 l、 质
量 m 和 有 无 磁 场 时 重 量 的 变 化 值 ΔW, 代 入 式 (25.16b), 可 求 得 被 标 定 的 磁 场 H c :
2 gMl∆W
2gl∆W
( T + 1)
H
c m
=
9. 5m
=
χ (5-20-10)
M
磁 天 平 系 统 包 括 : 电 磁 铁 、 稳 压 电 源 、GT5 型 高 斯 计 、 仪 表 开 关 、 照 明 系 统 、 水 冷 却 系 统
0
∂H

及 整 体 机 架 等 。
2. 磁 天 平 的 使 用
(1) 磁 天 平 在 工 作 前 必 须 接 通 冷 却 水 , 以 保 证 励 磁 线 圈 处 于 良 好 的 散 热 状 态 。
(2) 励 磁 电 流 的 升 降 应 平 稳 , 缓 慢 , 严 防 突 发 性 的 断 电 , 以 防 励 磁 线 圈 产 生 的 反 电 动 势
将 晶 体 管 等 元 件 击 穿 。
(3) 正 确 使 用 电 光 天 平 。
3. CT5 型 高 斯 计
CT5 型 高 斯 计 是 根 据 霍 尔 效 应 原 理 , 并 采 用 晶 体 管 恒 流 电 路 和 集 成 电 路 直 流 放 大 器 设 计
而 成 的 磁 电 系 多 量 程 测 磁 感 应 强 度 的 仪 器 。 它 能 快 速 测 量 直 流 磁 通 密 度 。 仪 器 的 核 心 部 件 是
霍 尔 探 头 , 霍 尔 探 头 是 否 处 于 最 隹 位 置 是 仪 器 测 量 精 度 的 关 键 。 图 5-41 是 CT5 型 高 斯 计
面 板 图 。
高 斯 计 的 使 用 方 法
(1) 未 接 通 电 源 前 先 进 行 机 械 零 点 调 节 , 将 旋 钮 拔 离 “ 关 ” 档 , 放 在 任 何 一 档 上 、 旋 转
表 盖 中 央 的 调 零 器 , 使 指 针 指 零 。
(2) 接 通 电 源 , 高 斯 计 处 于 工 作 状 态 , 恒 流 器 产 生 的 电 流 通 过 霍 尔 元 件 。
(3) 通 电 5 min 后 , 将 旋 钮 旋 至 “ 校 准 ”, 调 节 校 准 旋 钮 , 使 指 针 准 确 指 在 校 准 线 上 。
在 测 量 时 应 反 复 调 节 校 准 。
(4) 将 旋 钮 置 于 “0” 档 , 调 节 “0” 位 旋 钮 , 使 指 针 准 确 指 在 0 位 线 。
(5) 将 旋 钮 逐 次 旋 至 500~25 k 各 档 , 用 “ 调 零 ” 旋 钮 使 指 针 准 确 指 在 0 位 线 上 。 重
复 步 骤 (3)~(4) 的 调 节 , 使 高 斯 计 处 于 可 测 量 的 工 作 状 态 。 置 霍 尔 元 件 于 最 隹 位 置 。
GTs 型
GS
2.5K
10K
25K
100
1K
500
0
关
校 准
旋 钮
标 准
图 5-41 CT5 型 高 斯 计 面 板 图
先 将 固 定 夹 嵌 入 电 磁 铁 两 极 的 铜 板 上 , 插 入 霍 尔 探 头 , 这 时 霍 尔 探 头 可 作 前 后 、 左 右 、
上 下 和 自 身 转 动 等 调 节 。 将 表 盘 上 的 量 程 开 关 拔 至 “1 k” 档 , 旋 转 调 节 器 的 旋 钮 , 任 给 一
1
励 磁 电 流 , 使 得 高 斯 计 指 针 偏 移 超 过 量 程 , 对 于 三 种 自 由 度 挪 移 霍 尔 探 头 , 使 指 针 偏 移 最
2
大 , 则 霍 尔 片 处 于 最 隹 位 置 , 此 时 霍 尔 元 件 必 然 与 两 磁 铁 中 心 连 线 相 垂 直 。 固 定 好 探 头 , 使

可 直 接 测 量 某 励 磁 电 流 所 对 应 的 磁 场 强 度 。
(6) 使 用 完 毕 后 , 应 将 CT5 型 高 斯 计 的 量 程 调 节 开 关 置 于 “ 关 ” 后 , 方 可 切 断 电 源 。
(7) 在 整 个 使 用 过 程 中 , 霍 尔 探 头 不 能 用 力 太 大 , 不 可 压 、 挤 、 钮 、 弯 和 碰 撞 等 , 以 免
损 坏 元 件 , 无 法 使 用 。

附
录
附 录 一 . 常 用 酸 碱 的 密 度 与 浓 度
试 剂 名 称 相 对 密 度 含 量 /% 浓 度 (mol/L)
盐 酸 1.18~1.19 36~38 11.6~12.4
硝 酸 1.39~1.46 65.0~68.0 14.4~15.2
硫 酸 1.83~1.84 95~98 17.8~18.4
磷 酸 1.69 85 14.6
高 氯 酸 1.68 70.0~72.0 11.7~12.0
冰 乙 酸 1.05
99.8( 优 级 纯 )
99.0( 分 析 纯 、 化 学 纯 )
17.4
氢 氟 酸 1.13 40 22.5
氢 溴 酸 1.49 47.0 8.6
氨 水 0.88~0.93 25.0~2830 13.3~14.8
附 录 二 . 常 用 有 机 溶 剂 与 试 剂 的 物 理 性 质
附 录 三 . 常 用 缓 冲 溶 液
缓 冲 溶 液 组 成 pKa 缓 冲 溶 液 pH 配 制 方 法
一 氯 乙 酸 -
NaOH
2.86 2.8 200 g 一 氧 乙 酸 溶 于 200 mL 水 中 , 加 NaOH 40 g,
溶 解 后 稀 释 至 1L
甲 酸 -NaOH 3.76 3.7 95g 甲 酸 和 40 g NaOH 溶 解 于 500 mL 水 中 , 稀 释
至 1L。
NaAc-HAc 4.74 4.5 77 gNH4Ac 溶 于 Z00 mL 水 中 , 加 冰 醋 酸 10mL,
稀 释 至 1L
NaAc-HAc 4.74 5.0 120 g 无 水 NaAc 溶 于 水 , 加 冰 乙 酸 20mL, 稀 释 至
1L

(CH) 6 N 4 .HCl 5.15 5.4 40 g 六 次 甲 基 四 胺 溶 于 200mL 水 中 , 加 浓 HCl 10
mL, 稀 释 至 1L
附 录 四 . 色 环 电 阻 的 标 识
固 体 电 阻 的 电 阻 值 及 其 误 差 可 用 颜 色 表 示 。
用 四 个 色 环 表 示 , 从 端 起 第 一 、 第 二 色 环 表 示 数 字 , 第 三 色 环 表 示 此 二 位 数 字 的
幂 乘 数 ( 单 位 欧 姆 ), 第 四 色 环 表 示 误 差 , 各 色 环 的 意 义 见 下 表 。
颜 色 数 字 色 环 ( 第 一 、 二 条 ) 倍 数 色 环 ( 第 三 条 ) 误 差 色 环 ( 第 四 条 )
黑 0 10 0 ±20%
褐 1 10 1 ±1%
赤 2 10 2 ±2%
橙 3 10 3 ±3%
黄 4 10 4 ±4%
绿 5 10 5 ±5%
青 6 10 6 ±6%
紫 7 10 7 ±7%
灰 8 10 8 ±8%
白 9 10 9 ±9%
金 -- 10 -1 ±5%
银 -- 10 -2 ±10%
无 色 -- -- ±20%

附 录 五 . 一 些 物 理 和 化 学 常 数 及 换 算 因 子
1. 物 理 和 化 学 常 数
阿 佛 加 德 罗 常 数 N A = 6.022045×10 23 mol -1
真 空 光 速 c = 2.99792458×10 8 m⋅s -1
单 位 电 荷 e = 1.6021892×10 -19 C
电 子 的 质 量 m = 0.91096×10 -30 kg
原 子 的 质 量 单 位 u = 0.16605655×10 -26 kg
法 拉 第 常 数 F = 9.648456×10 4 C⋅mol -1
普 朗 克 常 数 h
= 6.626176×10 -34 J⋅s
玻 兹 曼 常 数 κ = 1.380622×10 -23 J⋅K -1
气 体 常 数 R = N A k = 8.31441 J⋅K -1 ⋅mol -1
里 德 堡 常 数 R ∞ = 1.097373177×10 7 m -1
玻 尔 磁 子 µ B = 9.274078×10 -24 J⋅T -1
万 有 引 力 常 数 G = 6.6720×10 -11 N⋅m 2 ⋅kg -2
重 力 加 速 度 g = 9.80665 m⋅s -2

2. 换 算 因 子
(1) 压 力 换 算
压 力 单 位 Pa kg/cm 2 atm bar mmHg
Pa 1 1.09716×10 -5 9.869236×10 -6 1×10 5 7.5006×10 -3
kg/cm 2 9.80665×10 4 1 0.967841 0.980665 735.559
atm 1.01325×10 5 1.03323 1 1.01325 760.0
bar 1×10 5 1.019716 0.986923 1 750.062
mmHg 133.3224 1.35951×10 -3 1.315789×10 -3 1.3332×10 -3 1
(2) 能 量 换 算
J L⋅atm eV cal
J 1 9.86894×10 -3 6.2414503×10 18 0.23901
L⋅atm 101.328 1 6.32434×10 20 24.2176
eV 1.6021917×10 -19 1.581193×10 -21 1 3.82942×10 -20
cal 4.1839 0.041292 2.61136×10 19 1
(3) 其 他 换 算
1 L= 1000.028 cm 3
lnx = 2.302585 logx
1 kgf = 9.80665 N = 9.80665×10 5 dyn
1 P = 100cP = 0.1 N⋅s/m 2

t/ o C
附 录 六 . 镍 铬 - 镍 硅 ( 分 度 号 EU-2) 热 电 偶 毫 伏 值
与 温 度 换 算 表 ( 冷 端 为 0℃)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
E/mV
0 -0.39 -0.77 -1.14 -1.50 -1.86
0 0 0.40 0.80 1.20 1.61 2.02 2.43 2.85 3.26 3.68
100 4.10 4.51 4.92 5.33 5.73 6.13 6.53 6.93 7.33 7.73
200 8.13 8.53 8.93 9.34 9.74 10.15 10.56 10.97 11.38 11.80
300 12.21 12.62 13.04 13.45 13.87 14.30 14.72 15.14 15.56 15.99
400 16.40 16.83 17.25 17.67 18.09 18.51 18.94 19.37 17.79 20.22
500 20.65 21.08 21.50 21.93 22.35 22.78 23.21 23.63 24.05 24.48
600 24.90 25.32 25.75 26.18 26.60 27.03 27.45 27.87 28.29 28.71
700 29.13 29.55 29.97 30.39 30.81 31.22 31.64 32.06 32.46 32.87
800 33.29 33.69 34.10 34.51 34.91 35.32 35.72 36.13 36.53 36.93
900 37.33 37.73 38.13 38.53 38.93 39.32 39.72 40.10 40.49 40.88
100 41.27 41.66 42.04 42.43 42.83 43.21 43.59 43.97 44.34 44.72
110 45.10 45.48 45.85 46.23 46.60 46.97 47.34 47.71 48.08 48.44
120 48.81 49.17 49.53 49.89 50.25 50.61 50.96 51.32 51.67 52.02
130 52.37
附 录 七 . 镍 铬 - 考 铜 ( 分 度 号 EA-2) 热 电 偶 毫 伏 值 与 温 度 换 算 表 ( 冷 端 为 0℃)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
t/ o C
E/mV
-0.64 -1.27 -1.89 -2.50 -3.11
0 0 0.65 1.31 1.98 2.66 3.35 4.05 4.76 5.48 6.21
100 6.95 7.69 8.43 9.18 9.93 10.69 11.46 12.24 13.03 13.84
200 14.66 15.48 16.30 17.12 17.95 18.76 19.59 20.42 21.24 22.07
300 22.90 23.74 24.59 25.44 26.30 27.15 28.01 28.88 29.75 30.61
400 31.48 32.34 33.21 34.07 34.94 35.81 36.67 37.54 38.41 39.28
500 40.15 41.02 41.90 42.78 43.67 44.45 45.44 46.33 47.22 48.11
600 49.01 49.89 50.76 51.64 52.51 53.39 54.26 55.12 56.00 56.87
700 57.74 58.57 59.47 60.33 61.20 62.06 62.92 63.78 64.64 65.50
800 66.36

温
度
℃
mm
Hg
Pa
0 4.579 610.5
温
度
℃
附 录 八 . 水 的 蒸 气 压
mm
Hg
Pa
1 4.926 656.7 26 25.209 3360.9 51 97.20 12959 76 301.4 40183
2 5.294 705.8 27 26.739 3564.9 52 102.09 13611 77 314.1 41876
3 5.685 757.9 28 28.349 3779.5 53 107.20 14292 78 327.3 43636
4 6.101 813.4 29 30.043 4005.3 54 112.51 15000 79 341.0 45463
5 6.543 872.3 30 31.824 4242.8 55 118.04 15737 80 355.1 47343
6 7.013 935.0 31 33.695 4492.3 56 123.80 16505 81 369.7 49289
7 7.513 1001.6 32 35.663 4754.7 57 129.82 17308 82 384.9 51316
8 8.045 1072.6 33 37.729 5030.1 58 136.08 18143 83 400.6 53409
9 8.609 1147.8 34 39.898 5319.3 59 142.60 19012 84 416.8 55569
10 9.209 1227.8 35 42.175 5622.9 60 149.38 19916 85 433.6 57808
11 9.844 1312.4 36 44.563 5941.2 61 156.43 20856 86 450.9 60155
12 10.518 1402.3 37 47.067 6275.1 62 163.77 21834 87 468.7 62488
13 11.231 1497.3 38 49.692 6625.0 63 171.38 22849 88 487.1 64941
14 11.987 1598.1 39 52.442 6991.7 64 179.31 23906 89 506.1 47474
15 12.788 1704.9 40 55.324 7375.9 65 187.54 25003 90 525.76 70095
16 13.634 1817.7 41 58.34 7778.0 66 196.09 26043 91 546.05 72801
17 14.530 1937.2 42 61.50 8199.3 67 204.96 27326 92 566.99 75592
18 15.477 2063.4 43 64.80 8639.3 68 214.17 28554 93 588.60 78473
19 16.477 2196.7 44 68.26 9100.6 69 223.73 29828 94 610.90 81446
20 17.535 2337.8 45 71.88 9583.2 70 233.7 31157 95 633.90 84513
21 18.650 2486.5 46 75.65 10086 71 243.9 32517 96 657.62 87675
22 19.827 2643.4 47 79.60 10612 72 254.6 33944 97 682.07 90935
23 21.068 2808.8 48 83.71 11160 73 265.7 35424 98 707.07 94268
24 22.377 2983.3 49 88.02 11735 74 277.2 36957 99 733.24 97757
25 23.756 3167.2 50 92.51 12334 75 289.1 38543 100 760.00 101325
温
度
℃
mm
Hg
Pa
温
度
℃
mm
Hg
Pa

温 度
(℃)
附 录 九 . 不 同 温 度 下 一 些 液 体 的 密 度 (g/cm 3 )
水 苯 甲 苯 乙 醇 氯 仿 汞 醋 酸
0 0.9998425 -- 0.886 0.806 1.526 13.596 1.0718
5 0.9999668 -- -- 0.802 -- 13.583 1.0660
10 0.9997026 0.887 0.875 0.798 1.496 13.571 1.0603
11 0.9996081 -- -- 0.797 -- 13.568 1.0591
12 0.9995004 -- -- 0.796 -- 13.566 1.0580
13 0.9993801 -- -- 0.795 -- 13.563 1.0568
14 0.9992474 -- -- 0.795 -- 13.561 10.557
15 0.9991026 0.883 0.870 0.794 1.486 13.559 1.0546
16 0.9989460 0.882 0.869 0.793 1.484 13.556 1.0534
17 0.9987779 0.882 0.867 0.792 1.482 13.554 1.0523
18 0.9985986 0.881 0.866 0.791 1.480 13.551 1.0512
19 0.9984082 0.880 0.865 0.790 1.478 13.549 1.0500
20 0.9982071 0.879 0.864 0.789 1.476 13.546 1.0489
21 0.9979955 0.879 0.863 0.788 1.474 13.544 1.0478
22 0.9977735 0.878 0.862 0.787 1.472 13.541 1.0467
23 0.9975415 0.877 0.861 0.786 1.471 13.539 1.0455
24 0.9972995 0.876 0.860 0.786 1.469 13.536 1.0444
25 0.9970479 0.875 0.859 0.785 1.467 13.534 1.0433
26 0.9967867 -- -- 0.784 -- 13.532 1.0422
27 0.9965162 -- -- 0.784 -- 13.529 1.0410
28 0.9962365 -- -- 0.783 -- 13.527 1.0399
29 0.9959478 -- -- 0.782 -- 13.524 1.0388
30 0.9956502 0.869 -- 0.781 1.460 13.522 1.0377
40 0.9922187 0.858 -- 0.772 1.451 13.497 --
50 0.9880393 0.847 -- 0.763 1.433 13.473 --
90 0.9653230 0.836 -- 0.754 1.411 13.376 --

附 录 十 . 几 种 常 用 物 质 的 蒸 气 压
物 质 的 蒸 气 压 p(mmHg) 按 下 式 计 算 :
B
log p = A
C + t
式 中 t 为 摄 氏 温 度 ,A、B、C 在 一 定 温 度 范 围 内 为 常 数 , 并 列 于 下 表 中 。
名 称
分 子 式
温 度 范 围
(℃)
A B C
氯 仿 CHCl 3 -30~+150 6.90328 1163.03 227.4
乙 醇 C 2 H 6 O -30~+150 8.04494 1554.3 222.65
丙 酮 C 3 H 6 O -30~+150 7.02447 1161.0 224
醋 酸 C 2 H 4 O 2 0~36 7.80307 1651.2 225
醋 酸 C 2 H 4 O 2 36~170 7.18807 1416.7 211
乙 酸 乙 酯 C 4 H 8 O 2 -20~+150 7.09808 1238.71 217.0
苯 C 6 H 6 -20~+150 6.90565 1211.033 220.790
汞 Hg 100~200 7.46905 2771.898 244.831
汞 Hg 200~300 7.7324 3003.68 262.482
附 录 十 一 . 不 同 温 度 下 水 的 折 射 率
t/℃ n D t/℃ n D t/℃ n D t/℃ n D
10 1.33370 16 1.33331 22 1.33281 28 1.33219
11 1.33365 17 1.33324 23 1.33272 29 1.33208
12 1.33359 18 1.33316 24 1.33263 30 1.33196
13 1.33352 19 1.33307 25 1.33252
14 1.33346 20 1.33299 26 1.33242
15 1.33339 21 1.33290 27 1.33231

附 录 十 二 . 几 种 常 用 液 体 的 折 射 率 (
η )
物 质 t/℃ 物 质 t/℃
15 20 15 20
苯 1.50439 1.50110 四 氯 化 硕 1.46305 1.46044
丙 酮 1.38175 1.35911 乙 醇 1.36330 1.36139
甲 苯 1.4998 1.4968 环 己 烷 2.0250
醋 酸 1.3776 1.3717 硝 基 苯 1.5547 1.5524
氯 苯 1.52748 1.52460 正 丁 醇 -- 1.39909
氯 仿 1.44853 1.44550 二 硫 化 碳 -- 1.62546
t
D
附 录 十 三 . 乙 醇 水 溶 液 的 表 面 张 力
% = 乙 醇 的 体 积 百 分 数 σ = 表 面 张 力 /dyn⋅cm -1
%
t/ o C
5.00 10.00 24.00 34.00 48.00 60.00 72.00 80.00 96.00
20 -- -- -- 33.24 30.10 27.56 26.28 24.91 23.04
40 54.92 48.25 35.50 31.58 28.93 26.18 24.91 23.43 21.38
50 53.35 46.77 34.32 30.70 28.24 25.50 24.12 22.56 20.40
附 录 十 四 . 水 — 空 气 界 面 的 表 面 张 力
t/℃ -8 -5 0 5 10 15 18 20
σ/ dyn⋅cm -1 77.0 76.4 75.6 74.9 74.22 73.49 73.05 72.75
t/℃ 25 30 40 50 60 70 80 100
σ/ dyn⋅cm -1 71.97 71.18 69.56 67.91 66.18 64.4 62.6 58.9
附 录 十 五 . 高 纯 水 不 同 温 度 的 比 电 导
t/℃ -2 0 2 4 10 18 26 34 50
κ×
10 6 /S⋅m -1 1.47 1.58 1.80 2.12 2.85 4.41 6.70 9.62 18.9

附 录 十 六 . 293.15 K 时 乙 醇 水 溶 液 的 折 射 率 ( η 20
D
)
% 乙 椁 * C/mol⋅L -1
折 射 率 % 乙 椁 * C/mol⋅L -1
折 射 率
0.50 0.108 1.3333 32.00 6.601 1.3546
1.00 0.216 1.3336 34.00 6.988 1.3557
1.50 0.324 1.3339 36.00 7.369 1.3566
2.00 0.432 1.3342 38.00 7.747 1.3575
2.50 0.539 1.3345 40.00 8.120 1.3583
3.00 0.646 1.3348 42.00 8.488 1.3590
3.50 0.754 1.3351 44.00 8.853 1.3598
4.00 0.860 1.3354 46.00 9.213 1.3604
4.50 0.967 1.3357 48.00 9.568 1.3610
5.00 1.074 1.3360 50.00 9.919 1.3616
5.50 1.180 1.3364 52.00 10.265 1.3621
6.00 1.286 1.3367 54.00 10.607 1.3626
6.50 1.393 1.3370 56.00 10.944 1.3630
7.00 1.498 1.3374 58.00 11.277 1.3634
7.50 1.604 1.3377 60.00 11.606 1.3638
8.00 1.710 1.3381 62.00 11.930 1.3641
8.50 1.816 1.3384 64.00 12.250 1.3644
9.00 1.921 1.3388 66.00 12.565 1.3647
9.50 2.026 1.3392 68.00 12.876 1.3650
10.00 2.131 1.3395 70.00 13.183 1.3652
11.00 2.341 1.3403 72.00 13.486 1.3654
12.00 2.550 1.3410 74.00 13.748 1.3655
13.00 2.759 1.3417 76.00 14.077 1.3657
14.00 2.967 1.3425 78.00 14.366 1.3657
15.00 3.175 1.3432 80.00 4.650 1.3658
16.00 3.382 1.3440 82.00 14.927 1.3657
17.00 3.589 1.3447 84.00 15.198 1.3656
18.00 3.795 1.3455 86.00 15.464 1.3655
19.00 4.00 1.3462 88.00 15.725 1.3653
20.00 4.205 1.3469 90.00 15.979 1.3650
22.00 4.613 1.3484 92.00 16.226 1.3646
24.00 5.018 1.3498 94.00 16.466 1.3642
26.00 5.419 1.3511 96.00 16.697 1.3636
28.00 5.817 1.3524 98.00 16.920 1.3630
30.00 6.211 1.3535 100.00 17.133 1.3614

附 录 十 七 . KCl 溶 液 不 同 温 度 的 比 电 导
( 单 位 :t/℃;κ/S -1 ⋅m -1 ;c/mol⋅dm -3 )
c
t 0.01 0.02 0.1 0.5 1.0 1.5 2.0 3.0
0 0.0776 0.1521 0.715 -- 6.541 -- -- --
1 0.0800 0.1566 0.736 -- 6.713 -- -- --
2 0.0824 0.1612 0.757 -- 6.886 -- -- --
3 0.0848 0.1659 0.779 -- 7.061 -- -- --
4 0.0872 0.1705 0.800 -- 7.237 -- -- --
5 0.0896 0.1752 0.822 -- 7.414 -- -- --
6 0.0921 0.1800 0.844 -- 7.593 -- -- --
7 0.0945 0.1848 0.866 -- 7.773 -- -- --
8 0.0970 0.1896 0.888 -- 7.954 -- -- --
9 0.0995 0.1945 0.911 -- 8.139 -- -- --
10 0.1020 0.1994 0.933 -- 8.319 -- -- --
11 0.1045 0.2043 0.956 -- 8.504 -- -- --
12 0.1070 0.2093 0.979 -- 8.389 -- -- --
13 0.1095 0.2142 1.002 -- 8.876 -- -- --
14 0.1121 0.2193 1.025 -- 9.063 -- -- --
15 0.1147 0.2243 1.048 -- 9.252 -- -- --
16 0.1173 0.2294 1.072 -- 9.441 -- -- --
17 0.1199 0.2345 1.095 -- 9.631 -- -- --
18 0.1225 0.2397 1.119 -- 9.822 -- -- --
19 0.1251 0.2449 1.143 -- 10.014 -- -- --
20 0.1278 0.2501 1.167 -- 10.207 -- -- --
21 0.1305 0.2553 1.191 -- 10.400 -- -- --
22 0.1332 0.2606 1.215 -- 10.554 -- -- --
23 0.1359 0.2659 1.239 -- 10.789 -- -- --
24 0.1386 0.2712 1.264 -- 10.984 -- -- --
25 0.1413 0.2765 1.288 -- 11.180 -- -- --
26 0.1441 0.2819 1.313 -- 11.377 -- -- --
27 0.1468 0.2873 1.337 -- 11.574 -- -- --
28 0.1496 0.2927 1.362 -- -- -- -- --
29 0.1524 0.2981 1.287 -- -- -- -- --
30 0.1552 0.3036 1.412 -- -- -- -- --
31 0.1581 0.3091 1.437 -- -- -- -- --
32 0.1609 0.3146 1.462 -- -- -- -- --
33 0.1638 0.3201 1.488 -- -- -- -- --
34 0.1667 0.3256 1.513 -- -- -- -- --
35 -- 0.3312 1.539 -- -- -- -- --
36 -- 0.3368 1.564 -- -- -- --
40 -- -- -- 7.450 14.116 20.447 26.131 36.636
50 -- -- -- 8.560 16.164 23.322 29.719 41.389

附 录 十 八 . 一 些 强 电 解 质 的 活 度 系 数
m- 质 量 摩 尔 ; 浓 度 /molkg-1;σ- 活 度 系 数
m
substance
0.001 0.002 0.005 0.01 0.02 0.05 0.1 0.2 0.5
KCl 0.965 0.952 0.927 0.901 -- 0.815 0.769 0.719 0.651
NaCl 0.966 0.953 0.929 0.904 0.875 0.823 0.780 0.73 0.68
NH 4 Cl 0.961 0.944 0.911 0.88 0.84 0.79 0.74 0.69 0.62
ZnCl 2 0.88 0.84 0.77 0.71 0.64 0.56 0.50 0.45 0.38
NH 4 NO 3 0.959 0.942 0.912 0.88 0.84 0.78 0.73 0.66 0.56
NaNO 3 0.966 0.953 0.93 0.90 0.87 0.82 0.77 0.70 0.62
K 2 SO 4 0.89 -- 0.78 0.71 0.64 0.52 0.43 0.36 --
ZnSO 4 0.70 0.61 0.48 0.39 -- -- 0.15 0.11 0.065
CuSO 4 0.74 -- 0.53 0.41 0.31 0.21 0.16 0.11 0.068
HCl 0.966 0.952 0.928 0.904 0.875 0.830 0.796 0.767 0.758
HNO 3 0.965 0.951 0.927 0.902 0.871 0.823 0.785 0.748 0.715
H 2 SO 4 0.830 0.757 0.639 0.544 0.453 0.340 0.265 0.209 0.154