综合化学实验讲义
湖南大学化学化工学院
2011.5
实验须知
开设综合化学实验的目的是在基础化学实验的基础上提升化学专业学生综合运用化学知识和实验技能。为了达到实验教学的预期目标，确保实验的顺利进行，学生必须遵守以下实验规则： 1. 预习实验内容
实验前应仔细阅读实验指导，明确实验目的、要求。对实验原理、操作步骤做到心中有数，并合理安排实验时间。 2.遵守实验纪律
不得无故迟到或早退，不得擅离实验操作岗位，不得高声谈笑，不进行与实验无关的活动，严禁吸烟。 3.杜绝差错事故
实验试剂、材料应名实相符，要在拿取、称量和放回时进行核对；称量完毕应盖好瓶塞，放回原处。使用精密仪器时，首先应熟悉性能与操作方法，用前检查，用后登记。如实准确记录实验数据与实验结果。实验成品应写明名称、规格、配制者、配制时间等，交实验老师验收。如发生差错事故或异常现象，应随时报告指导教师，查明原因，及时解决。 4.爱护仪器药品
实验仪器、药品应妥善保管、存放和使用。实验小组合用的仪器药品，每次实验前应检查核对后再取用。注意节约水、电及药品、试剂。 5.注意安全卫生
学生进入实验室须穿戴实验工作服。实验结束后及时清洗仪器，并将本组实验台实验架等整理洁净方可离开。实验小组轮流值日，主要负责实验室内的卫生整洁以及垃圾桶清倒工作，关好水、电、窗，经指导教师验收合格后才能离开实验室。注意安全，严防火灾烧伤或中毒事故发生。 6.写好实验报告
实验报告要求使用统一的实验报告本，认真做好实验记录，按时完成，做到格式规范，内容真实，数据可靠，结论正确，文字简练，书写工整。实验心得体会部分要写出自己的真切感受，不得抄袭。
目 录
实验一 稀土有机配合物的合成、表征与发光性能 实验二 氧化锌纳米晶体的液相法制备及性能研究 实验三 硝苯地平的合成及表征
实验四 玉米中SOD的提取及酶催化动力学
实验五 实验六 实验七 实验八
聚乙烯醇的制备及平均分子量和醇解度的测定 樟树叶挥发油的提取及成分鉴定
土壤中重金属离子镉、铅、铜、锌的提取与测定复方醋酸地塞米松乳膏的制备及含量测定 实验一 稀土有机配合物的合成、表征与发光性能
一、内容提要：
稀土有机配合物是稀土荧光材料之一，主要作光致发光和电致发光材料，用于制备可控性的转光农膜、荧光防伪油墨、荧光涂料、荧光塑料等高子化合物和电致发光器件。本实验以芳香羧酸、邻菲咯啉、噻吩甲酰三氟丙酮等为配体，采用共沉淀法合成具有优良光致发光性能的稀土有机配合物。通过紫外光谱分析，比较配体在配位前后紫外光特征吸收峰的变化，采用EDTA法测定稀土有机配合物中稀土离子的含量，通过荧光检测仪考察稀土有机配合物的发光性能。 二、目的要求：
1．了解共沉淀法合成稀土有机配合物的方法；
2．了解紫外光谱分析在稀土有机配合物的结构表征中的作用； 3．掌握EDTA法测定稀土有机配合物中稀土离子含量的方法。 三、实验关键：
1．稀土氯化物的制备；
2．稀土离子和配体的配比选择； 3．稀土有机配合物合成条件的控制。 四、预备知识：
稀土有机配合物的合成与表征涉及配位化学和光谱分析等方面的知识，其中包括稀土氯化物的制备，配体的选择，配合物合成条件的控制及稀土有机配合物发光性能的评价。 五、实验原理：
稀土离子的基态和激发态都为4fn电子构型，由于f轨道被外层s和p轨道有效地屏蔽，引起f－f跃迁呈现尖锐的线状谱带，其激发态具有相对长的寿命，这是稀土离子发光的独特优势；但是稀土离子在紫外和可见光区的吸收系数十分低，这是稀土离子发光的弱点。而某些有机化合物π→π*跃迁的激发能量低，且吸收系数高，作为配体与稀土离子配位后，若其三重激发态能级与稀土离子激发态能级相匹配，当配体受到紫外线或可见光照射，发生π→π*，n→π* 吸收，经过S0单重态到S1单重态的电子跃迁，再经过系间窜跃到三重态T1，接着由最低
激发三重态T1向稀土离子振动能级进行能量转移，稀土离子基态受激发后跃迁到激发态，当电子由激发态能级回到基态时，发出稀土离子的特征荧光。 六、实验仪器与药品：
紫外分光光度计；荧光检测仪；恒温磁力搅拌器；分析天平；循环水多用真空泵；真空干燥箱等。
芳香羧酸、邻菲咯啉、噻吩甲酰三氟丙酮、乙醇钠、EDTA、六亚甲基四胺、无水乙醇、浓盐酸等均为分析纯。 七、实验步骤： 1．稀土氯化物的制备：
称取2mmol稀土氧化物置于烧杯中，加30mL浓盐酸，在恒温磁力搅拌器上加热溶解完全，呈无色透明溶液。继续加热，直至液体完全被蒸干，得到白色粉末状氯化稀土。待其冷却后，加15mL去离子水溶解，得无色透明的氯化稀土水溶液。
2．稀土有机配合物的合成：
称取4 mmol配体，加10 ml去离子水溶解，得无色透明溶液。把配体的水溶液逐滴加入上述氯化稀土水溶液中，观察混合后溶液的状态变化。反应0.5 h后，用玻璃棒沾上反应溶液点在滤纸，用电吹风烘干，放在紫外灯下检测其发光现象。用乙醇钠无水乙醇溶液调节反应液pH值到6-7之间，观察其变化，待反应0.5 h后，用玻璃棒沾上反应液点在滤纸，用电吹风烘干，在紫外灯下检测pH值的变化对配合物发光强度的影响。继续反应1 h，静置让沉淀完全析出、抽滤，用去离子水洗涤至产物无氯离子，再用无水乙醇洗涤一次，将产物真空干燥至恒重,碾磨得稀土有机配合物粉末。
3．稀土有机配合物中稀土离子含量的测定：
（1）称取0.25 g二甲酚橙用50 g去离子水溶解制成0.5%的二甲酚橙指示剂。称取40 g六亚甲基四胺溶液用160 ml去离子水溶解，制成20%六亚甲基四胺溶液。称取0.02 mol的EDTA配成100 ml的EDTA标准溶液。各取50 ml的浓硝酸和高氯酸配成100 ml混酸溶液。
（2）用分析天平称取50 mg的样品加入少量混酸在100 ml烧杯中加热硝化分解。沉淀完全硝化分解后用去离子水稀释至60 ml左右，用20%的六亚甲基四
胺溶液调pH值到5-6，然后移入100 ml容量瓶中，洗涤烧杯和磁子，加去离子水至100 ml的待测溶液。
（3）用20 ml移液管准确移取20 ml溶液于100 ml锥形瓶中，加入适量的水稀释，后滴加2滴二甲酚橙做指示剂。
（4）用EDTA标准溶液进行滴定，至溶液由紫红色刚好变成亮黄色即为滴定终点。记录消耗的EDTA的体积。
（5）重复以上测定数据3次。至少保留3对合格数据。要求极差小于0.05 ml。 （6）稀土离子Mn+的质量：
m=C(EDTA)*V(EDTA)*M*5
M*5：稀土元素的相对分子量*其与EDTA的配位数。 在配合物中的质量含量为：
W=[m/m（配合物）]*100%
4．稀土有机配合物的表征与发光性能评价：
采用紫外分光光度计，分析比较配体在配位前后紫外特征吸收峰的变化，通过荧光检测仪分析目标稀土有机配合物的发光性能。 八、实验注意事项：
1. 稀土氯化物制备过程中盐酸的使用与蒸干温度； 2. 稀土有机配合物合成中pH值的调节； 3. 稀土有机配合物消化分解的操作； 4. 滴定过程的操作规范。 九、思考题：
1． 稀土有机配合物的发光与稀土离子电子结构的关系？ 2． 稀土有机配合物的紫外特征吸收峰与其发光性能的关系？ 3． EDTA法在化学分析中有哪些应用？
（郭栋才）
实验二 氧化锌纳米晶体的液相法制备及分散性能研究
一、教学目标
1．了解液相法制备氧化锌（ZnO）纳米晶体的方法。 2．了解无机材料表面改性的原理及方法。 3．纳米晶体分散于溶剂中的分散稳定性研究。 二、研究背景
纳米氧化锌具有稳定性好，价格低廉，且无二次污染等特点，使其在橡胶、涂料、油墨、颜填料、高档化妆品以及医药等方面展示出广阔的应用前景。尤其是在光催化剂（氧化难降解有机物）、防晒剂（屏蔽紫外线）、抗菌剂（具有广谱杀菌性能）、硫化活性剂（检测特殊气体的存在及其浓度大小）等方面表现出突出的特点。由于纳米氧化锌所具有的表面效应、体积效应、量子尺寸效应、和宏观量子隧道效应，因而表现出奇特的机械、物理和化学特性。在国防、电子、化工、核技术、冶金、航空、轻工、医药等领域中得到了广泛的应用。 三、实验原理
醋酸锌与氢氧化钠反应，首先生成Zn(OH)2沉淀，再于碱性条件下脱水得ZnO样品，具体方程式：
凡加入少量而能显著降低液体表面张力的物质，统称为表面活性剂。它们的表面活性是对某特定的液体而言的，在通常情况下则指水。
表面活性剂一端是非极性的碳氢链（烃基），与水的亲和力极小，常称疏水基；另一端则是极性基团（如—OH、—COOH、—NH2、—SO3H等），与水有很大的亲和力，故称亲水基；表面活性剂总称“双亲分子”（亲油亲水分子）。常用的表面活性剂分为溶解于水并能离解的离子型表面活性剂与溶于水但不离解，整个分子起表面活性作用的非离子型表面活性剂两大类。纳米无机材料合成中表面活性剂的加入，一方面阻止生成小粒子的进一步长大，另一方面控制材料的表面性质。
氧化锌的等电点 pH＝9.3（水溶液中固体表面电势为零时的pH值,称为等电点），调节氧化锌分散液为不同pH值，可以实现对于氧化锌粒子表面带电状态的控制，表面可以呈现正电性，电中性，负电性，将分散性能与粒子的带电性质
相结合解释分散液的稳定性。 四、实验仪器及原料
1. 仪器：三口瓶（250mL）1个，量筒（100mL）1个，容量瓶（100mL）3个，移液管（25mL）2个，烧杯（100mL）2个，试管5个；电动搅拌器，恒温水浴锅，循环水真空泵，布氏漏斗，蒸发皿，恒温干燥箱，分析天平，超声波清洗器，pH广泛试纸。
2. 药品：醋酸锌（Zn(Ac)2，AR），氢氧化钠（NaOH，AR），盐酸（HCl，AR），聚乙二醇（6000）（PEG（6000））。 五、实验内容 1. 实验溶液的配制：
（1）配制1 mol/L Zn(Ac)2溶液100 mL； （2）配制2 mol/L NaOH溶液 100mL； （3）配制2 mol/L HCl溶液 100mL； 2. 反应装置的安装：见示意图。 3. 纳米氧化锌的制备：
整个反应过程在70℃水浴中进行，具体步骤如下：移液管量取1M Zn(Ac)2溶液15mL加入到三口瓶中，以分析天平称取0.03g表面活性剂PEG（6000）加入三口瓶（表面活性剂相对ZnO产品的含量约为2.5wt%），随后加入100mL去离子水，搅拌10分钟后，在搅拌的情况下向三口瓶中再缓慢加入2M NaOH溶液25mL，出现白色沉淀，继续反应1小时，反应结束。沉淀经抽滤洗涤三次，所得白色物质置于80℃干燥箱中2小时，得到PEG改性的ZnO纳米晶体。 2. 纳米氧化锌的分散性实验:
将PEG表面改性的纳米氧化锌产品按2 %的质量配比与水在试管中配成混悬液,以2M盐酸或NaOH溶液调节分散液的pH值分别为5，9，12（以pH试纸检验），保持三个试管中分散液液面基本相同，记录不同pH值条件下分散液中沉淀上液面至相同刻度所用的时间，记录三组数据。 六、注意事项
1.控制NaOH溶液加入三口瓶中的速度，加入速度不能过快，否则难以形成均匀小尺度的ZnO样品。
2．分散实验中，保证不同样品的分散震荡或超声的时间相同。 七、问题与思考
1. 通常情况Zn(OH)2的脱水温度是多少？ 2. 查找资料，了解表面活性剂的分类情况。
3. 不同pH值下，ZnO粒子分散液的稳定性如何变化？试解释其原理。
（赵敬哲）
实验三 硝苯地平的合成及表征
【目的与要求】
1．熟悉二氢吡啶类化合物的合成，以及汉齐反应(Hanstzch)在二氢吡啶类心血管药物生产中的应用；
2．进一步掌握以TLC检查和跟踪反应进程的方法； 3. 了解硝苯地平的波谱特征。 【基本原理】
硝苯地平是20世纪80年代末出现的第一个二氢吡啶类抗心绞痛药物，同时它还有很好的抗高血压作用，是目前仍在广泛使用的抗心绞痛和降血压药物。
硝苯地平由乙酰乙酸乙酯、邻硝基苯甲醛、氨水缩合得到。
硝苯地平在结构上属二氢吡啶衍生物，大多可以通过汉斯反应，由2分子酮酸酯和1分子醛、1分子氨缩合成环得到。机理如下：
RR2ROOC1NO2CH3COCH2COOCH3+NH3+NO2CHOCH3OOCH3CNCOOCH3CH3 RCOCH2COOR1+NH3H2ORCCH2COOR1NHRC CHCOOR1NH2AR2CHO+R3COCH2COOR4H2ONH3R2CHCBCOR3COOR4R2R1OOCHCRCNHHOCHCCR3COOR4R1OOCCHRCNH2+R2HCCCR3COOR4OCCCHHCOORCCR34HROOCRN1R2HCOOR4R3HR1OOCRNHR2COOR4R3NH2O当R1和R4，R和R3分别相同时，上述中间体A和B不必分离，可一锅法合成得到
目的物。但当R1和R4，或R和R3有一对不同，或两对都不相同时，中间体A和B要分别制备，最后缩合。 【仪器】
100 mL 单口圆底烧瓶、球形冷凝管、集热式磁力搅拌器，旋转蒸发仪， 循环水式真空泵，抽滤瓶，布氏漏斗，烧杯、量筒，薄层层析硅胶板，层析缸， 三用紫外仪， 【试剂】
邻硝基苯甲醛，乙酰乙酸甲酯， 氨水（28%），甲醇，乙醇 【操作步骤】
100 mL三口圆底烧瓶中依次加入邻硝基苯甲醛7.7g (0.05 mol)、乙酰乙酸甲酯13.9g(0.12mol)、甲醇13 mL和氨水(25～28%)5.5 mL (0.08 mol)。搅拌下加热回流，TLC跟踪反应进程，至原料硝基苯甲醛基本消失时，停止加热搅拌（约需3～4h）。减压除去甲醇，析出黄色结晶。抽滤，滤饼以95%乙醇重结晶。产物干燥后，计算产率，测定产物熔点，并进一步用IR， 1H NMR和MS对产物结构进行表征。
附：有关化合物的物理常数及化学性质
邻硝基苯甲醛: 分子量151.12，浅黄色针状结晶，熔点 44～46℃，沸点153℃/3.06 kPa, 微溶于水，溶于醇、醚和苯。
乙酰乙酸甲酯: 分子量116.11，无色透明液体，沸点169～171℃，n20D1.418, d2041.0785, 无色透明液体，具芳香味，微溶于水，易溶于有机溶剂。常压蒸馏时会有部分分解为脱氧乙酸。
硝苯地平: C17H18N2O6, 化学名称, 2,6-二甲基-3,5-二甲氧羰基-4-（2-硝基苯基）-1,4-二氢吡啶。分子量346.34, 黄色针状结晶或结晶性粉末，熔点171～175℃,无嗅，无味。几乎不溶于水，易溶于丙酮、氯仿，略溶于乙醇。
（匡永清）
实验四 玉米中SOD的提取、纯化及催化动力学
一. 背景知识介绍
SOD即超氧化物歧化酶，是人体细胞代谢不可缺少的活性蛋白酶。超氧化物歧化酶是一种金属酶。人们在研究中发现超氧化物歧化酶是机体代谢所产生的有害物质超氧阴离子自由基的天然清除剂。研究表明，SOD对人体血栓症、动脉硬化症、糖尿病等疾病有一定的预防和辅助治疗作用，并且在抗肿瘤发生、消炎和抗衰老等领域也具有广泛的应用前景。有关植物性食品原料中SOD含量及性质的报道很多，绝大部分蔬菜、水果都含SOD，其中含量较高的有: 刺梨、香蕉、猕猴桃、菠萝、山楂、大蒜等，水果果皮中SOD 活性明显高于果肉，且水果SOD活性在储藏期内均呈下降趋势。
正常情况下，体内超氧阴离子自由基的产生与清除是平衡的，当超氧阴离子自由基产生过多时，会对机体产生毒害作用。ＳＯＤ是体内的一个抗氧化酶，特异性催化超氧阴离子自由基歧化为过氧化氢和氧气，起到消除超氧阴离子自由基的作用。因而ＳＯＤ具有抗衰老、提高机体对多种疾病的抵抗力、增强机体对外界环境的适应力、减轻肿瘤患者在放疗、化疗过程中的严重毒副作用等生理功能。 SOD对人体的营养保健作用主要体现在以下几方面：
1、清除机体代谢过程中产生过量的超氧阴离子自由基，延缓由于自由基侵害而出现的衰老现象，即延缓皮肤衰老和脂褐素沉淀的出现。衰老自由基学说认为：衰老是来自机体正常代谢过程中产生的自由基随机而破坏性的作用结果，自由基引起机体衰老的主要机制可概括为以下三方面。 （1）生物大分子的交联聚合和脂褐素的累积
自由基作用于脂质产生过氧化反应，其氧化产物丙二醛等会引起蛋白质、核酸等生物大分子的交联聚合。该现象是衰老的一个基本因素，脂褐素是丙二醛与蛋白质等生物大分子的交联聚合产物，由于它不溶于水而不易被排泄，在机体细胞中大量堆胞免疫力下降导致皮肤肿瘤易感性增强；脂褐素在脑细胞中堆积，会出现记忆力减退或智力障碍等。 （2）器官组织细胞的损伤与减少
此现象主要是由于自由基引起的脂质过氧化而造成对细胞膜与细胞质膜的损害，另外自由基作用于核酸引起基因突变，导致蛋白质和酶的合成错误以及酶活性的降低，这些作用的积累造成了器官组织细胞的老化与死亡。 （3）免疫能力的降低
自由基作用于免疫系统或淋巴和胞膜使其受损，引起老年人细胞免疫与体液免疫能力降低。SOD作为自由基清除剂，在清除自由基时就会对延缓衰老起到显著效果。
2、提高人体对自由基损伤而诱发疾病的抵抗力，包括肿瘤、炎症、肺气肿、白内障和自身免疫疾病等。
当SOD作为功能性食品基料加入食品中时，可有效抵抗许多疾病的发生、发展，对人体健康有很大作用。
3、提高人体对自由基外界诱发因子的抵抗力，如烟雾、辐射、有毒化学品和有毒药品等，增强机体对外界环境的适应能力。
电离辐射引起生物体内产生的超氧阴离子自由基对机体损伤作用大造成DNA、生物膜等损伤。烟雾、有毒化学品和药品也产生过量的超氧阴离子自由基损伤与机体，SOD同样可以减少这些损伤。 4、清除机体疲劳，增强对超负荷大运动量的适应力。
在军事、体育和救灾等超负荷大运动量过程中，机体中部分组织细胞会交替出现暂时性缺血及重灌流现象，引起缺血后重灌流损伤，加之乳酸量的增加，导致肌肉的疲劳与损伤。若在运动前供给SOD，则可保护肌肉避免出现上述现象。 二. 实验目的和要求
1 熟悉和了解SOD作为生物酶催化剂的作用机理； 2 了解从玉米中提取SOD的基本工艺流程； 3 掌握邻苯三酚法测定SOD的活性。 三．实验流程
四. 原料、试剂与仪器
市售玉米；三羟甲基氨基甲烷（Tris）；盐酸；EDTA·2Na；邻苯三酚；丙酮；去离子水。
500 mL锥形瓶；500 mL容量瓶；2 L容量瓶；恒温水浴锅；磨浆机；紫外-可见分光光度计；精密酸度计；离心机（配套离心管）；冰箱。 五．实验步骤
1市售玉米洗干净后浸泡过夜，取去沥干；
2沥干后的玉米称重，按质量比1:5的比例加水磨浆；
3 用500 mL锥形瓶取玉米浆100 mL，60 oC恒温水浴30 min后离心取清液，测试活性，计算单位体积内SOD的活性多少；
4将所得清液置于冰箱冷冻柜里，冷却至0 oC以下后按体积40%的量加入冰冻丙酮，于冰箱中静置30 min，离心取清液，继续冷冻至0 oC以下后按体积100%的量加入冰冻丙酮于冰箱中静置30 min，倒去上层清液（清液要回收）后离心，用总量约为10 mL左右的去离子水洗涤沉淀，离心取清液，活性测试，计算单位体积内SOD的活性多少，对比浓缩倍数。 六. SOD活性测试（见GB/T 5009.171-2003）
（詹拥共）
实验五 聚乙烯醇的制备及平均分子量和醇解度的测定
一、 实验目的
1. 学习以聚乙酸乙烯酯为原料，经醇解制备聚乙烯醇。 2. 学习用黏度法测定产品的平均分子量。 3. 学习用容量法测定聚乙烯醇醇解度。 4. 学习用excel进行数据处理 二、 基本原理
聚乙烯醇是一种用途相当广泛的聚合物，应用范围遍及纺织、食品、医药、建筑、木材加工、造纸、印刷、农业、钢铁和高分子化工等行业；聚乙烯醇产品的性能与其聚合度和醇解度相关。本实验通过聚乙酸乙烯酯的醇解制备聚乙烯醇，并利用黏度法测定产物的平均分子量，用容量法测定聚乙烯醇的醇解度。 1、 聚乙烯醇的制备
本实验以聚乙酸乙烯酯为原料，在NaOH存在下进行甲醇醇解制备聚乙烯醇。反应式如下：
2、 聚乙烯醇的平均分子量测定
高聚物分子量是表征聚合物特征的基本参数之一，而高聚物的分子量实际 上是各种大小不等高分子的分子量的统计平均值，通过实验的方法可测得某一 聚合物的分子量分布情况和分子量的统计平均值，即平均分子量。由于测定原 理及计算方法不同，所得结果也不同，常见的平均分子量有数均分子量、重均 分子量、Z均分子量和粘均分子量。本实验采用黏度法测定聚乙烯醇的平均分子 量，即粘均分子量，其测定原理见参考文献（复旦大学等编，物理化学实验， 第三版，高等教育出版社，2004，p140-145）。 3、 聚乙烯醇醇解度的测定
从聚乙酸乙烯酯醇解制取的聚乙烯醇，其醇解度的大小与聚乙烯醇产品性 能有密切关系。聚乙烯醇的醇解度是指原料中已经醇解的酯基占酯基总数的百 分数，通常用容量法测定，由于酯可以与氢氧化钠发生皂化反应，因此可以通
过测定消耗的氢氧化钠的量来确定未醇解的酯基的量，进而测得聚乙烯醇的醇 解度。
三、 试剂、材料与仪器 1. 试剂
聚乙酸乙烯酯（简写PVAc，A.R.，原料），甲醇（A.R.），无水乙醇（A.R.）， 乙醇（95％，A.R.），氢氧化钠（A.R.），正丁醇（A.R.），盐酸标准溶液（0.1 mol/L），酚酞指示剂（0.5％乙醇溶液），溶液A、溶液B（测醇解度样品）。 2. 实验仪器及材料
仪器
机械搅拌器（配十字头与铁夹两副、搅拌棒一根、19口四氟塞，共1套），磁 力加热搅拌器（配水浴缸、磁子，共1套)、玻璃缸恒温水浴（±0.02 o C，1套），三口烧瓶（250mL，19磨口，1个），球形冷凝管（19磨口，配两根橡皮管，共1套），恒压滴液漏斗（25 mL，配19磨口塞，1套），加料漏斗（19磨口，1个），抽滤装置（1套），培养皿（1个），烧杯（50 mL3个，100 、600 mL各 1个），量筒（10 、50 mL各1个），滴定管（50 mL，1支），锥形瓶（250 mL 2个，50、100 mL 各1个），磨口三角瓶（250 mL，1个），容量瓶（100 mL，2个），移液管（2、5、10、25mL 各1支），乌氏黏度计（1支），铁架台（1个），研钵（1个），不锈钢勺（1个），不锈钢刮刀（1个），玻璃棒（1支），止血钳（1个），秒表（1只），洗耳球 （1个） ，瓶垫(1只) ，塑料洗瓶(1个)，砂芯漏斗（3号 ，1个），白瓷板（1个），移液管架（1个），漏斗架（1个），尺子（1个）。
四、 实验步骤 1. 聚乙烯醇的制备
在干燥的250 mL三口瓶中加入50 mL甲醇，机械搅拌下通过加料漏斗加入4.0 g 聚乙酸乙烯酯，在50℃水浴下搅拌使固体先溶胀继而溶解。溶解成透明溶液后，维持水浴温度，将约5 mL氢氧化钠的甲醇溶液（0.10 g 氢氧化钠溶于10 mL甲醇）滴入瓶中，反应45分钟，注意观察，过程中若瓶中出现冻胶，需立即加速搅拌将冻胶打碎。加入余下的氢氧化钠的甲醇溶液，继续反应45分钟。抽滤，将产物依次用30 mL甲醇和30 mL 95% 乙醇洗涤，尽量抽干。将产物收
集于培养皿中并尽量分散，置于80℃烘箱中干燥。记录产品的外观并称重，计算产率，产品用于下一步分子量的测定。 2. 产品聚乙烯醇的平均分子量测定 （1）样品溶液的配制
将自制聚乙烯醇磨成均匀的粉末（应尽量磨碎，以防止大颗粒影响溶解速度），用分析天平准确称取1.0 g粉末于100 mL锥形瓶中，加入适量去离子水（边摇动边加水，以防结块）。磁力搅拌下，于90 ℃左右的水浴中加热溶解（若20 分钟后仍有少量悬浮物，可停止溶解过程），定量转移到100 mL容量瓶中，用注射器加入0.25 mL正丁醇，定容。用3号砂芯漏斗过滤部分溶液备用。 （2）设定恒温水浴温度
将水浴温度调节至30.00±0.02 ℃，准备适量溶剂（其中正丁醇的浓度与被测溶液相同），并放在恒温槽中恒温。 （3）测定溶剂流出时间（t0）
安装乌氏黏度计，在黏度计的毛细管上口及其支管上都套上乳胶管。取10 mL已恒温的溶剂水于黏度计中，恒温3分钟，用止血钳夹住黏度计支管上的乳胶管，用洗耳球经乳胶管由毛细管上口将水抽至最上一个球的中部时，取下洗耳球，松开乳胶管上夹子，用秒表准确记录溶剂流经下球上下两刻度之间的时间，至少重复两次（两次之间差值应小于0.3 秒）。 （4）测定样品溶液流出时间（t）
用无水乙醇清洗黏度计，吹干。将黏度计安装于恒温槽内，准确移取10 mL样品溶液于黏度计中（请及时清洗取过高聚物的移液管，以防干燥后不易清洗）恒温后，按（3）中步骤测定样品溶液（浓度1）的流出时间（t1）。
准确加入2 mL已恒温的溶剂于黏度计中，通过鼓泡使溶液混合均匀并润洗毛细管，准确测量流出时间（t2）。再依次准确加入3、5、10 mL溶剂，重复上面操作，得到t3、t4、t5。
倒出溶液，用水洗涤黏度计5次（特别注重清洗毛细管）。
（5）计算产品的平均分子量（计算公式见参考文献，K值和α值见实验报告纸）。 3. 聚乙烯醇的醇解度测定
某人根据聚乙烯醇醇解度的测定原理（见基本原理3），拟通过容量法测定
某聚乙烯醇样品的醇解度，并已经做了如下a、b两部分工作：
a: 称取1.000 g 聚乙烯醇样品置于100 mL烧瓶中，加入50 mL蒸馏水。加热 回流至全部溶解，冷却后加入酚酞指示剂，用0.01 mol/L氢氧化钠溶液中和至微红色，再准确加入0.5 mol/L 氢氧化钠溶液25 mL，在水浴上回流1 小时，用10 mL蒸馏水冲洗冷凝管并收集于烧瓶中，冷却至室温。将溶液定量转移到100 mL容量瓶中，定容。贴标签：溶液A。
b: 在100 mL烧瓶中加入50 mL蒸馏水并加酚酞指示剂，用0.01 mol/L 氢氧化 钠溶液中和至微红色，再准确加入0.5 mol/L氢氧化钠溶液25 mL，在水浴上回流1 小时，用10 mL蒸馏水冲洗冷凝管并收集于烧瓶中，冷却至室温。将溶液定量转移到100 mL容量瓶中，定容。贴标签：溶液B。
由于某些原因，他并未完成实验。请你设计一个实验方案，并帮助他完成测定 工作，要求写出补充工作的实验步骤、醇解度的计算过程及测定结果。 （注：1. 溶液A和B的颜色应该是酚酞在碱性时所显示的红色，由于放置了一段时间颜色可能变浅，滴定前可补加酚酞指示剂。2. 计算时，假设聚乙烯醇样品中仅含有聚乙酸乙烯酯醇解所得高聚物） 五、 思考题
1. 某人通过聚乙酸乙烯酯醇解制备聚乙烯醇时，发现产率大于100%，请分析 原因。
2. 影响黏度准确测定的因素有那些？其中黏度计毛细管的粗细对测定结果有 何影响？
（孙越）
实验六 樟树叶挥发油的提取及成分鉴定
一、实验目的
1 掌握水蒸气蒸馏提取挥发油的方法
2 掌握气质联用的操作及鉴定低沸点成份的方法 二、实验背景
樟树（Cinnamomum camphora(L．)presl）系樟科樟属的常绿乔木植物，是我国亚热带常绿阔叶林中重要组成树种，它在我国资源丰富。樟树叶中的挥发油是化工、医疗、香料等行业的重要原料。由于挥发油一般是由单萜、倍半萜等物质构成，其组成较为复杂，要鉴定其成份通常要用到气－质联用仪。通过气相色谱可将挥发油成份分离，随后由其联用的质谱仪鉴定其结构。 三、仪器与试剂 1 仪器
恒温水浴锅、蒸馏装置、安捷伦气－质联用仪等。 2 试剂
去离子水、甲醇等。 四、实验步骤 1 樟树叶挥发油的提取
采集新鲜樟树叶后自然风干，剪碎，准确称取碎叶片40.0 g于1000 mL圆底烧瓶中，加入200 mL水及适量沸石，在蒸馏萃取仪右端接装有40 mL CH2C12的100 mL浓缩烧瓶，蒸馏萃取2 h，将萃取液浓缩定容至1.5 mL，得棕黄色有浓烈气味的油状液体。 2气－质联用仪检测
2.1 气相条件： FID检测器；HP-5 ms毛细管柱(30 m×25/zm，涂膜0.25 µm)；程序升温：柱温起始温度为80℃，保持3 win，以升温速度5℃/min逐渐升温到150℃。柱压保持在0.1Mpa。载气：N2，流速为1.0 mL/min，载气线速度为30 cm/s。 2.2 质谱条件：接口温度和汽化室温度均为250℃，电离方式为EI，电子能量为70eV，MS质量扫描范围为50---500 m/z。 2.3 样品用甲醇释稀数倍后手动进样。 气-质联用仪的操作见相应附件内容。
五、思考题
1 气－质联用仪与气相色谱仪在结构上和功能上有何区别？ 2 样品如果有不能气化的物质，对气－质联用仪有何危害？ 3 气相毛细管柱与传统填充柱有何区别？
（蔡双莲）
实验七 土壤中重金属离子镉、铅、铜、锌的提取与测定
一、实验目的
1．掌握土壤样品的前处理技术
2．掌握原子吸收、原子荧光及等离子体原子发射光谱法（ICP）测定重金属（镉、铅、铜、锌）的测定方法 二、实验原理
土壤中的重金属可能在游离态存在，亦有可能在单质形式存在。通过用盐酸、硝酸、高氯酸等消解，可使重金属全部转化为离子态。离子态的金属可用原子吸收分光光度仪（AAS）、原子荧光光度仪(AFS)、等离子体原子发射光谱仪（ICP－AES）来检测。
AAS的原理：以空心阴极灯作为光源，含不同金属元素的空心阴极灯发射相应的特定波长的光，此光只能被相应的金属原子吸收，因而能特异性地检测相应的金属原子。但对于少数几种金属，如： 检测灵敏度不高。这是AAS的缺点。
AFS的原理：利用特定的光照射金属原子，使金属原子发射比照射波长更长的荧光，从而检测到相应的金属原子。原子荧光仪检测的是金属原子发出的光度，灵敏度比原子吸收要高很多，弥补了原子吸收在某些金属检测时不够灵敏的不足。
ICP-AES的原理：将金属离子与一定的物质作用，从而产生金属原子的氢化物，氢化物在等体子体辉光放电的电弧中会产生特征波长的光。通过分光，此特征波长的光由检测器检测。ICP-AES相对于AAS和AFS来说，其优点是不需用空心阴极灯，可自动搜寻相应原子的峰。且灵敏度大大地高于前二者。 三、仪器与试剂 1 仪器
不锈钢锹、标签、牛皮纸、撵土棒、60 目土筛、玛瑙研钵、电热板、漏斗、25mL 容量瓶、50mL 容量瓶、三角瓶。 2 试剂
盐酸,硝酸， 2%硝酸, 高氯酸（HClO4）等。 四、 样品采集
1 采样 于本院内5个不同地方采集深度为0-30cm 左右的表层土壤，除去土样
中石子和动植物残体等异物。将各点采集的试样混合均匀后，随机取其中一部分土壤样品带回实验室。将所采集土壤样品等分成每份100g。将样品在60℃烘干后，用玻棒轻轻研压，通过2mm 孔径尼龙筛，混匀。用研钵将通过2mm 尼龙筛的土样研磨至全部通过60 目（孔径0.25mm）尼龙筛，混匀后备用。 2 样品前处理
称取0.5～1g 土样于50mL 锥形瓶中，用水润湿加入10mL 盐酸，盖上小漏斗，于通风橱内的电热板上低温加热，使样品初步分解，待蒸发至约剩3mL 左右时，取下稍冷，然后加入5mL 硝酸，在电热板上100～150℃微沸20min，取下稍冷，再加入5mL 高氯酸，电热板上200～250℃左右加热，蒸发至近干，取下冷却，加（1+1）硝酸溶液4mL，在电热板上温热溶解残渣，冷却后移入50mL 容量瓶中，冷却后用0.2%的硝酸溶液定容至刻度线，摇匀，备用。 3 空白对照
用去离子水代替试样，采用和样品前处理相同的步骤和试剂进行处理，制备空白溶液。 4 标准对照
分别用去离子水配制一定浓度的镉、铅、铜、锌标准对照液，备用。 五、检测
首先将镉、铅、铜、锌标准对照液在仪器上检测，做出标准曲线。然后将处理后的样品分别置于IC-AES、AAS和AFS上检测。通过标准曲线求出各重金属离子的含量。 六、思考题
1 AAS、AFS和ICP－AES各自的特点？ 2 消解时有哪些注意事项？ 3 如何保证所取样本具有代表性？
（高娜）
实验八 复方醋酸地塞米松乳膏的制备及含量测定
乳膏是指药物与适宜基质通过乳化作用制成的具有适当稠度的膏状外用制剂。选择合适的乳化剂和适当的乳化方法是乳膏制备成功的前提。
本实验拟制备常用的复方醋酸地塞米松乳膏，本乳膏用于搔痒症、接触性皮炎、脂溢性皮炎及慢性湿疹等皮肤疾病。主药由醋酸地塞米松、樟脑、薄荷脑组成。其中所含地塞米松为糖皮质激素，具有抗炎、抗过敏作用；薄荷脑、樟脑具有促进局部循环和轻度的消炎、止痛及止痒作用。其中，薄荷脑和樟脑有低共熔现象。藉此原理，可使之混合得更均匀。主药醋酸地塞米松的含量以高效液相色谱法进行测定。
通过本实验，可巩固和提高物理化学及分析化学的实验技能。
第一部分 复方醋酸地塞米松乳膏的制备
一、实验目的
1 学习乳化法制备乳膏的方法，掌握乳化剂的选择 2 理解低共熔现象在乳膏制备中的应用
3 学习高效液相检测化合物含量的前处理及仪器操作方法 二、药物、试剂与仪器
1药物与试剂：醋酸地塞米松、樟脑、薄荷脑、硬脂酸、单硬脂酸甘油酯、白凡士林、液体石蜡、十二烷基硫酸钠、甘油、尼泊金乙酯、双蒸水、酚酞、甲基红
OOHHOCH3OOHHCH3CH3CH3FＯH
地塞米松
2 仪器与器具：托盘天平、称量纸、烧杯（100ml或250ml）、恒温水浴箱、玻璃棒、离心机、量筒、双蒸水器、药用软膏管（铝管） 三、处方
醋酸地塞米松 38mg 樟脑 0.5g 薄荷脑 0.5g 硬脂酸 5g 单硬脂酸甘油酯 3.5g 白凡士林 1.5g
液体石蜡 5.5ml(相当于5.0g) 甘油 4.8ml(相当于6.0g) 十二烷基硫酸钠 0.5g 尼泊金乙酯 50mg
双蒸水 30ml 制成约50g软膏 四、操作步骤
1复方醋酸地塞米松乳膏的制备
(1) 基质的制备 取硬脂酸、单硬脂酸甘油酯、白凡士林、液状石蜡于烧杯中，水浴上加热熔化并保持80℃，即为油相。另将蒸馏水、甘油加热到80℃，将十二烷基硫酸钠、尼泊金乙酯溶解于蒸馏水中，即为水相。将水相缓慢倒入油相中，边加边搅，直至冷凝，即得O/W型乳剂型基质。
(2) 基质与药物的混合 取薄荷脑、樟脑混合，置研钵中共研，使其迅速液化（低共熔）。取醋酸地塞米松置于研钵中，加二甲亚砜0.2ml使之溶解，并与液化的薄荷脑樟脑液混匀，再按“等量递增”法分次加入制得的基质，研匀，即得。
(3) 充填与包装 预先将软膏管称重。将制得的复方醋酸地塞米松软膏用小牛角勺装入经改装的100ml注射器中，推动注射器将软膏注入10g装软膏管中，至适当位置，称量软膏管重量，使软膏重量为10g左右。控制重量差异在0.1g范围内。按“三折”法将软膏管尾部折叠。贴上标签。即为成品。 2单方醋酸地塞米松乳膏的制备（仅制备一份）
在上述处方中不加入樟脑和薄荷脑，加水量按处方量增加1.0ml。成品装入软膏管，供含量测定作对照。
3空白基质的制备（仅制备一份）
在上述处方中不加入醋酸地塞米松、樟脑和薄荷脑，加水量按处方量增加1.0ml。成品装入软膏管，供含量测定作对照。
图6-1 自制的复方醋酸地塞米松软膏
五、质量评定
1 性状检查 观察并描述成品性状，本品应为白色乳膏。有樟脑芳香气味。 2 乳膏类型判断 另取样品适量，加亚甲蓝水溶液2ml，振摇，分取水溶液，置显微镜下观察。看连续相是否染蓝？
3 pH值测定 取软膏适量，加水振摇，分取水溶液，加酚酞指示液、甲基红指示液均不得变色。
酚酞指示液的配制：用95%乙醇配制成1%的浓度。其变色范围为pH8.3～10.0（无色→红）。
甲基红指示液的配制： 取甲基红0.1g，加0.05mol/L氢氧化钠溶液7.4ml使溶解，再加水稀释至200ml，即得。变色范围 pH4.2～6.3（红→黄）。 4 离心稳定性实验 将软膏置离心机上以3000rpm（转头半径10cm）离心30min后，取出观察其是否分层。如果出现油水分层，属不合格。 六、预习内容
1 软膏常用基质成份及其性质 2 乳剂型软膏的基质及常用制备方法 3 醋酸地塞米松的相关理化性质 七、思考及实践体验
1 该处方中硬脂酸、白凡士林、甘油、单硬脂酸甘油酯、尼泊金乙酯各自所起的作用是什么？
2 试将药物先加入油相中，再将水相缓慢加入。看制得的软膏如何？
3 取少许乳膏涂布于皮肤上，感觉如何？有相关适应症的同学可以试用自己制得的产品。
【附】 离心机操作要点
离心机是一种常用的实验仪器。有多种档次，多种转速范围。其操作方面大同小异。在此简要介绍其操作要点。
1离心前看清要求。很多文献以转速为指标。但不确切。要看清转头半径。不同转头半径产生的离心力相差很大。
2离心机不可空转。
3样品离心前一定要配平，并呈对称放置。样品为单数时，可在其对称位置用相应的溶媒或其它介质加配一管空白，使之平衡。如果不配平，离心机甚至使用一次即可损坏！
4 离心机不可开至其最高转速。而应比最高转速低一档。最好不超过其最高转速的80%的情况下运转。
5 离心过程中不可开盖。停机时待转速下降至零时方可打开上盖。离心过程如果出现噪声很大或异常声响，应立即停机检查。
6 含有机溶剂的样品离心一定要注意密封。否则溶剂挥发出来起火，可烧毁电机！
第二部分 高效液相色谱法（HPLC）检测乳膏中醋酸地塞米松的含量
本部分实验以HPLC法测定第一部分实验中制备的乳膏中醋酸地塞米松的含量。
测定制剂中药物含量的关键是采用合适的方法提取到主药，而尽量少带入辅料成份。因此，对于制剂的前处理显得尤为重要。本实验中的前处理主要是从凡士林等基质中提取出醋酸地塞米松。要注意防腐剂尼泊金乙酯、复方中其它药物成份对测定的影响，保证醋酸地塞米松能很好地分离。 一、实验目的
1 熟悉高效液相色谱仪的使用方法 2 熟悉制剂测定的前处理方法 二、仪器与试药
（1） 仪器 Lab Tech LC600 高效液相色谱仪（紫外检测器）；微量注射器（100μl）；微孔滤膜（聚偏氟乙烯膜及混合纤维素酯膜，0.22μm）；过滤装置；XW-80A涡旋混合器；超声波清洗器；容量瓶（100ml, 50ml, 25ml, 10ml）；吸管 ；
生物冰袋。
（2）试药 醋酸地塞米松对照品； 甲睾酮对照品；复方醋酸地塞米松软膏(市售品及自制品)；乙腈（色谱纯）；双蒸水。 三、实验方法和操作 1 色谱条件
色谱柱： Kromasil C18 柱（4.6×150mm，5μm）；流动相：乙腈-水（45：55）；流速：1.0 ml/min ；检测器：LC600 紫外；检测波长：240 nm ；柱温：32℃；进样量：20μl 2 溶液的配制
（1）对照品溶液的配制
精密称取醋酸地塞米松对照品15mg，置100ml容量瓶中，加甲醇70ml溶解，加甲醇稀释至刻度，即成浓度为150μg/ml的对照品贮备液。精密量取醋酸地塞米松对照品贮备液适量置50ml容量瓶中，再用甲醇稀释至刻度，分别配制成醋酸地塞米松浓度为1.5、3.0、6.0、15.0、30.0μg/ml的对照品溶液。 （2）供试品溶液
精密称取2.000g软膏（约相当于醋酸地塞米松1.5mg）置于锥形瓶中，加甲醇20ml，在80℃水浴上使融。水浴时以保鲜膜封口，加橡皮筋箍紧，保鲜膜上用针扎几上小孔。待软膏完全熔融后，将锥形瓶置涡旋混合器上振荡混合2min，冰浴冷却1h。过滤，用25ml甲醇分三次洗涤锥形瓶和滤器，滤液收集于50ml容量瓶中，加甲醇定容。再冰浴冷却1h。过滤，收集滤液。精密量取续滤液10ml和内标溶液10ml，置50ml容量瓶中，加甲醇稀释至刻度，混匀，即为供试品溶液。
图11-1 XW-80A型涡旋混合器
（3）阴性供试品溶液的配制
精密称取空白基质2.000g, 按供试品溶液的配制方法制备空白对照溶液备用。精密称取单醋酸地塞米松软膏2.000g, 按供试品溶液的配制方法制备单醋酸对照溶液备用，以检查其它主药对测定的干扰。
上述各组溶液中，只有供试品溶液各实验小组分别制备。其余溶液制备一份即可。 3 干扰性试验
取6μg/ml的混合标准液，用0.22μm微孔滤膜过滤。进样20μl，记录色谱图；另取空白溶液、单醋酸对照溶液，用0.22μm微孔滤膜过滤各进样20μl，记录色谱图。比较保留时间，在醋酸地塞米松和内标峰保留时间内，应无杂质峰干扰。 4 标准曲线的建立
按上述色谱条件，取标准液分别进样20μl，记录色谱图。以醋酸地塞米松浓度（c）为横坐标，以样品峰面积与内标峰面积的比值(R)为纵坐标，进行线性回归，得标准曲线。 5 样品的测定
将供试品溶液经0.22μm微孔滤膜过滤。取续滤液20μl进样，记录色谱图。每个样品进样5次。根据样品所得的相对峰面积求算药物的浓度。 四、预习内容
1 制剂的HPLC分析的操作步骤
2 复方醋酸地塞米松软膏中各成份的理化性质 五、思考题
1 在供试品的样品前处理中,为何要进行冰浴? 2 内标应如何选择？
3 高效液相色谱为何常选用甲醇和乙腈作为流动相？ 4 流动相为何要过滤？供试品进样前为何要过滤？ 5 流动相为什么要脱气处理？ 6 扳阀进样时有哪些注意事项？
附：方法学考察
在建立一种方法测量药物含量时，要进行方法学的考察。对于软膏而言，主要包括以下几个方面： 1 提取回收率试验
按标示量的90%-110%的量进行投样，制得软膏，进行测定。记录投样量与测得的浓度之间的比值，即为回收率。因软膏在前处理过程中，可能损失掉部分药物，这样测得的量与投入量相比有一定的差距。提取回收率应在95%以上。 2 精密度试验
取一份样品连续进样5次，测得浓度的相对标准偏差（RSD），可考察方法的精密度。 3 稳定性试验
同一份样品在一天之内不同时间测定5次，计算浓度的相对标准偏差（RSD），称为日内差。另外，同一样品在五天内相同时间测定5次，计算浓度的相对标准偏差（RSD），称为日间差。 4均匀度试验
在一份软膏的不同部位分别取样5份，测得浓度的相对标准偏差，即可作为含量均匀度的度量。但更多的是取不同批次的样品进行测量，以检测每批次之间是否有差异。这是保证药品质量的前提。
（刘浩然）
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