对反应无影响即可。在试剂纯度要求较高的实验中,可选用AR或GR试剂。一般的原则是只要符合实验精度要求,试剂的选用等级就低不就高(2)试剂开瓶前,须先明确其特性,再据条件开瓶。开瓶时瓶口不可对人,用后加盖。化学试剂中,有些见光分解,有些遇空气氧化,有的在过高室温下瓶内蒸汽压很大,因此详细地了解试剂的理化性质,创造合适的条件开瓶用药是保证试剂质量和人身安全的需要。(3)试剂取用中,严防人为污染,取出物不可放回原试剂瓶。固体试剂取用要求专勺专用。液体试剂取用时应先倒入于净的容器中,再按要求量取样。剩余试剂或供他人再用,或专瓶回收。(4)试剂分装后,其标签须注明品名、规格、分装日期、产品出厂日期等。(5)试剂使用后,应及时盖好,严防密封不良或泄露,并按条件保存。化学试剂的稳定是相对的,一般试剂都有其不稳定的因素,这主要决定于试剂的结构与性质。如:含CI、Br、SO42-、SCN、NO3、OH的试剂易潮解,含R-CO-、HN=、R-SO2-的易水解,含S2O,2、SO;2-的易氧化,含=C=、-C=C-、-CHO的易聚合,含OH易吸收CO2。这些试剂使用后若密封措施不当,或保存条件不善皆可变质。对于含有-O-O-、-O-CI-、=N-CI-、=N-X、-N=O、-N=N-、-N=C、-NO2、-C=C-、-N=C-等原子基团的化合物稳定性更差,极易发生爆炸,危及人身安全。因此,用完试剂后,除及时密封外,应据试剂性质,创造贮存条件,分类存放。1.4实验室用水化学实验中,仪器的洗涤、溶液的配制、均相反应的进行、试样的净化处理及分析测试等都离不开大量实验用纯水。实验用纯水由天然水净化而来。天然水水源不同,所含杂质各异、制水的工艺要求也不同。总的来说,天然水中主要杂质有电解质、中性分子有机物、微生物、颗粒状物质和溶解手水的气体等五类。采取一定措施,尽可能除去这些物质,即可获取不同等级的实验用纯水。1.4.1实验室用水的规格实验室常用的纯水有蒸馏水、去离子水、电渗水、二次蒸馏水、亚沸水等,因制备方法和工艺不同,其纯度也不同。我国把化学实验用水规格一般分为三级(参见国家标准GB6682-86和GB6682-92),并详细制定了其主要技术指标,见表1-3。其中电导率是衡量水纯度的主要指标。水的电导率愈小,说明导电杂质愈少,水纯度愈高。一般情况下,三级水由单次蒸馅、电渗或离子交换而制备,三级水由三级水二次蒸馏而来,一级水由二次水经石英亚沸蒸馏器蒸馏获取。但无论采取何种制水工艺,能达几级纯水标准,决定于国家标准的技术指标。表1-3实验室用水的级别与主要技术指标1项目一级二级三级1--5.0~7.5pH(25℃)电导率(25℃)/mS·m-l≤0.01≤0. 10≤0.50-可氧化物质(以[O]计)/mgL-1<0.08<0.04≤0.01吸光度(254nm,1cm光程)≤0.001一13
13 对反应无影响即可。在试剂纯度要求较高的实验中,可选用 AR 或 GR 试剂。一般的原则是 只要符合实验精度要求,试剂的选用等级就低不就高。 (2)试剂开瓶前,须先明确其特性,再据条件开瓶。开瓶时瓶口不可对人,用后加盖。 化学试剂中,有些见光分解,有些遇空气氧化,有的在过高室温下瓶内蒸汽压很大,因此详 细地了解试剂的理化性质,创造合适的条件开瓶用药是保证试剂质量和人身安全的需要。 (3)试剂取用中,严防人为污染,取出物不可放回原试剂瓶。固体试剂取用要求专勺 专用。液体试剂取用时应先倒入干净的容器中,再按要求量取样。剩余试剂或供他人再用, 或专瓶回收。 (4)试剂分装后,其标签须注明品名、规格、分装日期、产品出厂日期等。 (5)试剂使用后,应及时盖好,严防密封不良或泄露,并按条件保存。化学试剂的稳 定是相对的,一般试剂都有其不稳定的因素,这主要决定于试剂的结构与性质。如:含 Cl-、 Br-、SO4 2-、SCN-、NO3 -、OH-的试剂易潮解,含 R-CO-、HN=、R-SO2-的易水解,含 S2O3 2-、 SO3 2-的易氧化,含=C=、-C≡C-、-CHO 的易聚合,含 OH-易吸收 CO2。这些试剂使用后若密 封措施不当,或保存条件不善皆可变质。对于含有-O-O-、-O-Cl-、=N-Cl-、=N-X、-N=O、 -N =N-、-N=C、-NO2、-C≡C-、-N=C=等原子基团的化合物稳定性更差,极易发生爆炸,危 及人身安全。因此,用完试剂后,除及时密封外,应据试剂性质,创造贮存条件,分类存放。 1.4 实验室用水 化学实验中,仪器的洗涤、溶液的配制、均相反应的进行、试样的净化处理及分析测试 等都离不开大量实验用纯水。 实验用纯水由天然水净化而来。天然水水源不同,所含杂质各异、制水的工艺要求也不 同。总的来说,天然水中主要杂质有电解质、中性分子有机物、微生物、颗粒状物质和溶解 于水的气体等五类。采取一定措施,尽可能除去这些物质,即可获取不同等级的实验用纯水。 1.4.1 实验室用水的规格 实验室常用的纯水有蒸馏水、去离子水、电渗水、二次蒸馏水、亚沸水等,因制备方法 和工艺不同,其纯度也不同。我国把化学实验用水规格一般分为三级(参见国家标准 GB6682- 86 和 GB6682-92),并详细制定了其主要技术指标,见表 1-3。其中电导率是衡量水纯度的 主要指标。水的电导率愈小,说明导电杂质愈少,水纯度愈高。一般情况下,三级水由单次 蒸馏、电渗或离子交换而制备,二级水由三级水二次蒸馏而来,一级水由二次水经石英亚沸 蒸馏器蒸馏获取。但无论采取何种制水工艺,能达几级纯水标准,决定于国家标准的技术指 标。 表 1-3 实验室用水的级别与主要技术指标 项 目 一级 二级 三级 pH(25℃) − − 5.0~7.5 电导率(25℃)/mS∙m-1 ≤0.01 ≤0. 10 ≤0.50 可氧化物质(以[O]计)/mg∙L-1 − <0.08 <0.04 吸光度(254nm,1cm 光程) ≤0.001 ≤0.01 −
蒸发残渣(105±2℃)/mg·L-1≤1.0≤2.0≤0.01≤0.02可溶性硅(以SiO2计)/mg·L--1.4.2水的纯化方法从天然水到纯水的制备工序,一般分为三步:首先是水的预处理,主要通过砂滤、膜滤除去水中的悬浮物与颗粒状物质,通过活性炭吸附有机物;第二步是脱盐,常通过电渗析、反渗析、离子交换或蒸馏除去各种盐类(蒸馏还可除去可溶气体):第三步是后处理,可通过紫外、超滤除去细菌及小颗粒物质,即可获取纯水。其中脱盐工序是纯水制备中至关重要的步骤,常用方法简介如下:(1)离子交换法该法利用离子交换树脂网状结构架上的活性基团-N(CH3)3OH、-SO:H与水中杂质离子发生交换反应,除去水中杂质、获取纯水,也称去离子水。交换反应机理如下:交换R-SO:H+NatR-SO:Na+ H*再生交换= RN(CH3);CI+OHRN(CH3)3OH+CI再生此法主要除去水中的无机离子。(2)电渗析法该法利用离子交换膜对杂质离子(溶质)选择性的透过作用,加之外加直流电场作用下的杂质离子定向迁移,使水中正负离子定向迁移透过到双膜的两外侧面,双膜之间即可获取电渗纯水。电渗法常用在离子交换工序前,作水质前处理,其脱盐率达90%以上。(3)反渗透法这是一种膜分离法技术。它利用膜对溶剂(水)有选择性透过的功能,逆常规渗透现象而进行。常用方法是在膜的浓溶液一方施加静压,当静压远大于其溶液渗透压时,溶剂(水)由浓溶液中透过功能膜到膜的另一侧,获取纯粹的溶剂(水)。由于其脱盐率在90%以上,常作为离子交换工序的预处理工序。(4)蒸馏法该法是通过水蒸馏获取纯水的方法,蒸馏器血多采用硬质玻璃或石英玻璃材料。现在蒸馏法常用于获取二次水,即将普通去离子水重新蒸馏,弃去头尾各1/4容积,收集中段的水。另有一种亚沸水,则是在石英亚沸蒸馏器中,对一次水在不沸腾情况下进行蒸馏。它消除了沸腾时气体可能带入微粒杂质的问题,也消除了普通蒸馏器内表面润湿、引起杂质爬行而造成的污染。亚沸蒸馏是获取高纯水的特有方法。1.4.3实验室用水注意事项(1)纯水的贮存应视水的等级选用不同贮存方法。一级水应现制备现用,不可贮存:二级水可贮存于密闭的专用聚乙烯容器内:三级水可贮存于密闭的聚乙烯或玻璃容器内。(2)仪器洗涤时应先用自来水冲洗,再据实验要求选不同等级的纯水少量多次润洗,注意节约用水。(3)针对实验性质与精度,合理选用纯水。一般性质实验、制备实验、常量分析实验、反应液配制可选用三级水。仪器分析、高纯反应可选用二级水或一级水。【参考文献】1.胡满成,张昕.化学基础实验,科学出版社,北京:200214
14 蒸发残渣(105±2℃)/ mg∙L-1 − ≤1.0 ≤2.0 可溶性硅(以 SiO2 计)/mg∙L-1 ≤0.01 ≤0.02 − 1.4.2 水的纯化方法 从天然水到纯水的制备工序,一般分为三步:首先是水的预处理,主要通过砂滤、膜滤 除去水中的悬浮物与颗粒状物质,通过活性炭吸附有机物;第二步是脱盐,常通过电渗析、 反渗析、离子交换或蒸馏除去各种盐类(蒸馏还可除去可溶气体);第三步是后处理,可通 过紫外、超滤除去细菌及小颗粒物质,即可获取纯水。其中脱盐工序是纯水制备中至关重要 的步骤,常用方法简介如下: (1)离子交换法 该法利用离子交换树脂网状结构架上的活性基团-N(CH3)3OH、-SO3H 与水中杂质离子发生交换反应,除去水中杂质、获取纯水,也称去离子水。交换反应机理如 下: 此法主要除去水中的无机离子。 (2)电渗析法 该法利用离子交换膜对杂质离子(溶质)选择性的透过作用,加之外 加直流电场作用下的杂质离子定向迁移,使水中正负离子定向迁移透过到双膜的两外侧面, 双膜之间即可获取电渗纯水。电渗法常用在离子交换工序前,作水质前处理,其脱盐率达 90% 以上。 (3)反渗透法 这是一种膜分离法技术。它利用膜对溶剂(水)有选择性透过的功能, 逆常规渗透现象而进行。常用方法是在膜的浓溶液一方施加静压,当静压远大于其溶液渗透 压时,溶剂(水)由浓溶液中透过功能膜到膜的另一侧,获取纯粹的溶剂(水)。由于其脱 盐率在 90%以上,常作为离子交换工序的预处理工序。 (4)蒸馏法 该法是通过水蒸馏获取纯水的方法,蒸馏器皿多采用硬质玻璃或石英玻 璃材料。现在蒸馏法常用于获取二次水,即将普通去离子水重新蒸馏,弃去头尾各 1/4 容积, 收集中段的水。另有一种亚沸水,则是在石英亚沸蒸馏器中,对一次水在不沸腾情况下进行 蒸馏。它消除了沸腾时气体可能带入微粒杂质的问题,也消除了普通蒸馏器内表面润湿、引 起杂质爬行而造成的污染。亚沸蒸馏是获取高纯水的特有方法。 1.4.3 实验室用水注意事项 (1)纯水的贮存应视水的等级选用不同贮存方法。一级水应现制备现用,不可贮存; 二级水可贮存于密闭的专用聚乙烯容器内;三级水可贮存于密闭的聚乙烯或玻璃容器内。 (2)仪器洗涤时应先用自来水冲洗,再据实验要求选不同等级的纯水少量多次润洗, 注意节约用水。 (3)针对实验性质与精度,合理选用纯水。一般性质实验、制备实验、常量分析实验、 反应液配制可选用三级水。仪器分析、高纯反应可选用二级水或一级水。 【参考文献】 1. 胡满成,张昕.化学基础实验,科学出版社,北京:2002. RN(CH3 )3OH+Cl - RN(CH3 )3Cl+OH 交换 - 再生 R-SO3Na + H+ R-SO3H +Na+ 交换 再生
2.北京师范大学无机化学教研室,等.化学基础实验(第二版),北京:高等教育出版社,2013.(刘志宏编写)15
15 2. 北京师范大学无机化学教研室,等.化学基础实验(第二版),北京:高等教育出版社, 2013. (刘志宏 编写)
第二章无机化学实验操作技术2.1称量天平是进行化学实验不可缺少的重要称量仪器。了解天平种类,合理选择天平,正确进行称量是做好化学实验的基本保证。化学实验室的天平一般分两类:一是最大准确度为0.1g的粗天平,二是精密分析天平。粗天平有托盘天平和摇摆工业天平。由于其准确度在0.1g以下,常用来进行试样的粗称或精度要求不高的溶液配制中的称量。精密分析天平有普通分析天平、空气阻尼天平、半自动天平、全自动电光天平、单盘天平和电子天平等。这些天平在构造和使用方法上有所不同,但基本要点是相同的。最大称量一般为100~200g,分度值在0.1mg以下。还有一些称为微量分析天平,最大称量为25g,分度值为0.001mg。此类天平用于试样的高精度称量。本章重点介绍广泛使用的托盘天平和电子天平。2.1.1托盘天平的使用托盘天平是实验室用来粗称药品和物品的称量仪器,精确度不高,其最大称量(最小准称量)为1000g(1g)、500g(0.5g)、200g(0.2g)、100g(0.1g)。1.构造及操作原理托盘天平构造如图2-1所示,由托盘、横梁、平衡螺母、标尺、指针、底座、游码、码等组成。通常横梁架在底座上,横梁中部有指针与刻度盘相对,根据指针在刻度盘上左右摆动情况,判断天平是否平衡,并给1出称量值。横梁左右两边上各有一托盘,用来放置称量图2-1托盘天平物(左)和码(右)。1底座2托盘架3托盘4标尺由于托盘天平依据杠杆原理制成,横梁平衡时力矩5平衡螺母6指针7刻度盘8游码9横架相等,若两臂长相等则码质量就与试样质量相等。2.托盘天平的操作(1)调零:将托盘天平放置在水平的地方,将游码归零、调节平衡螺母、使指针在刻度盘中心线左右等距离摆动,表示天平调好可正常使用。(2)称量:在左托盘放称量物,右托盘用镊子夹入码(由小到大),再调游码,直至指针在刻度盘中心线左右等距离摆动,码和游码指示数值相加则为所称样品质量。(3)称量注意事项:①过冷过热的物体不可放在天平上称量,应先在干燥器内放置至室温后再称。②药品不能直接放在托盘中称量。称量干燥的固体药品时,应将药品放置在称量纸上称量。易潮解的药品,必须放在玻璃器血(如:小烧杯、表面皿)里称量。③码不能用手拿,要用镊子夹取,使用时要轻拿轻放。在使用天平时游码也不能用手移动。16
16 第二章 无机化学实验操作技术 2.1 称量 天平是进行化学实验不可缺少的重要称量仪器。了解天平种类,合理选择天平,正确 进行称量是做好化学实验的基本保证。 化学实验室的天平一般分两类:一是最大准确度为 0.1g 的粗天平,二是精密分析天平。 粗天平有托盘天平和摇摆工业天平。由于其准确度在 0.1g 以下,常用来进行试样的粗称或 精度要求不高的溶液配制中的称量。精密分析天平有普通分析天平、空气阻尼天平、半自动 天平、全自动电光天平、单盘天平和电子天平等。这些天平在构造和使用方法上有所不同, 但基本要点是相同的。最大称量一般为 100~200g,分度值在 0.1mg 以下。还有一些称为微 量分析天平,最大称量为 25g,分度值为 0.001mg。此类天平用于试样的高精度称量。本章 重点介绍广泛使用的托盘天平和电子天平。 2.1.1 托盘天平的使用 托盘天平是实验室用来粗称药品和物品的称量仪器,精确度不高,其最大称量(最小 准称量)为 1000g (1g)、500g (0.5g)、200g (0.2g)、100g (0.1g)。 1.构造及操作原理 托盘天平构造如图 2-1 所示,由托盘、横梁、平衡 螺母、标尺、指针、底座、游码、砝码等组成。通常横 梁架在底座上,横梁中部有指针与刻度盘相对,根据指 针在刻度盘上左右摆动情况,判断天平是否平衡,并给 出称量值。横梁左右两边上各有一托盘,用来放置称量 物(左)和砝码(右)。 由于托盘天平依据杠杆原理制成,横梁平衡时力矩 相等,若两臂长相等则砝码质量就与试样质量相等。 2.托盘天平的操作 (1) 调零:将托盘天平放置在水平的地方,将游码归零、调节平衡螺母、使指针在刻 度盘中心线左右等距离摆动,表示天平调好可正常使用。 (2) 称量:在左托盘放称量物,右托盘用镊子夹入砝码(由小到大),再调游码,直至指 针在刻度盘中心线左右等距离摆动,砝码和游码指示数值相加则为所称样品质量。 (3) 称量注意事项: ① 过冷过热的物体不可放在天平上称量,应先在干燥器内放置至室温后再称。 ② 药品不能直接放在托盘中称量。称量干燥的固体药品时,应将药品放置在称量纸上 称量。易潮解的药品,必须放在玻璃器皿(如:小烧杯、表面皿)里称量。 ③ 砝码不能用手拿,要用镊子夹取,使用时要轻拿轻放。在使用天平时游码也不能用 手移动。 图 2-1 托盘天平 1 底座 2 托盘架 3 托盘 4 标尺 5 平衡螺母 6 指针 7 刻度盘 8 游码 9 横架
2.1.2电子天平的使用1.电子天平的测量原理电子天平(图2-2)是基于电磁学原理制造的新一代的天平,可直接称量,不需础码,具有自动调零、校准、扣皮重、显示读数等功能。操作简便,称量速度快。图做大圈TArG电换检测SN二电源模拟电流开关调节器T图2-3电子天平测量原理示图图2-2电子天平1键板2显示器3托盘4称盘5水平仪6水平调节1图2-1-2电子天平1键板2显示器3盘托4称盘5水平仪6水平调节电子天平称量是依据电磁力平衡原理(图2-3)。称盘通过支架连杆与一线圈相连,该线圈置于固定的永久磁铁-磁钢之中,当线圈通电时自身产生的电磁力与磁钢作用,产生向上的作用力。该力与称盘中称量物的向下重力达平衡时,此线圈通入的电流与该物重力成正比,利用该电流大小可计量称量物的重量。其线圈上电流大小的自动控制由计量室通过该天平的位移传感器、调节器及放大器相连接。当盘中称量物种变化时、与盘相连的支架连杆带动线圈同步下移,位移传感器将此信号检出并传递,经调节器和电流放大器调节线圈电流大小,使其产生向上的推动力使秤盘与称量物恢复原位置为止,重新达线圈电磁力与物重力平衡,此时的电流可计量物重。2.电子天平的操作(1)检查:称量前检查天平是否处于水平位置,框罩内外是否清洁。清洁天平,调整天平水平。(2)预热:接通电源,轻按ON键,显示器亮,天平开始预热,预热通常需30min至1h;(3)校准:轻按CAL键进入校准状态。(4)称量:零点显示稳定后即可进行称量。如用小烧杯称取称量物时,可先将洁净干燥的小烧杯放在称盘中央,显示数字稳定后按TAR清零去皮键,显示即恢复为零,再缓慢加17
17 2.1.2 电子天平的使用 1. 电子天平的测量原理 电子天平(图 2-2)是基于电磁学原理制造的新一代的天平,可直接称量,不需砝 码,具有自动调零、校准、扣皮重、显示读数等功能。操作简便,称量速度快。 电子天平称量是依据电磁力平衡原理(图 2-3)。称盘通过支架连杆与一线圈相连,该线 圈置于固定的永久磁铁-磁钢之中,当线圈通电时自身产生的电磁力与磁钢作用,产生向上 的作用力。该力与称盘中称量物的向下重力达平衡时,此线圈通入的电流与该物重力成正 比,利用该电流大小可计量称量物的重量。其线圈上电流大小的自动控制由计量室通过该 天平的位移传感器、调节器及放大器相连接。当盘中称量物种变化时、与盘相连的支架连 杆带动线圈同步下移,位移传感器将此信号检出并传递,经调节器和电流放大器调节线圈 电流大小,使其产生向上的推动力使秤盘与称量物恢复原位置为止,重新达线圈电磁力与 物重力平衡,此时的电流可计量物重。 2. 电子天平的操作 (1)检查:称量前检查天平是否处于水平位置,框罩内外是否清洁。清洁天平,调整天 平水平。 (2)预热:接通电源,轻按 ON 键,显示器亮,天平开始预热,预热通常需 30 min 至 1 h; (3)校准:轻按 CAL 键进入校准状态。 (4)称量:零点显示稳定后即可进行称量。如用小烧杯称取称量物时,可先将洁净干燥 的小烧杯放在称盘中央,显示数字稳定后按 TAR 清零去皮键,显示即恢复为零,再缓慢加 图 2-2 电子天平 1 键板 2 显示器 3 托盘 4 称盘 5 水平仪 6 水平调节 图 2-3 电子天平测量原理示图