湖南大學高等分析化學思考題答案

1、高等分析化學思考題（化學專業(yè)本科）2第一章 分析化學相關文獻基本概念：一次文獻、二次文獻、技術標準、通訊作者、ISSN、DOI（1）為什么要費時費力地去了解文獻的相關知識？（2）SCI和SciFinder是一回事嗎？為什么？（3）說明如何獲取一篇專利的原文。（4）在尿樣檢驗中，有什么手段可以降低假陽性出現的幾率？1. 原始的創(chuàng)作，如期刊論文、技術報告、專利說明書？2. 將一級文獻經過加工整理、簡化組織成為系統(tǒng)的文獻，便于查找一級文獻，如書目、索引和文摘。3. 對產品的質量、規(guī)格及檢驗方法等方面所做的技術規(guī)范。如化工產品的分析檢驗方法的各種標準。4. 課題的總負責人，承擔課題的經費，設計，文章的

2、書寫和把關。通訊作者也是文章和研究材料的聯(lián)系人，擔負著文章可靠性的責任。5. ISSN國際標準連續(xù)出版物編號，其目的是使世界上每一種不同題名、不同版本的連續(xù)出版物都有一個國際性的唯一代碼標識6. 數字對象唯一標識符，它是一套識別數字資源的機制，涵括的對象有視頻、報告或書籍等等。1. 了解文獻，從而快速查找有價值的文獻； 方便自己寫文獻。2.  SCI是科學引文索引，內容涵蓋所有自然科學，SciFinder Scholar是美國化學學會旗下的化學文摘服務社所出版的在線版數據庫學術版，只有化學的內容。3. 從各國專利管理機構獲??；從各商業(yè)性數據庫獲取。4. 控制時間，存放時間不能太長，從

3、收集完畢到檢測完畢不能超過2小時；不能摻雜質；要用干凈的容器裝；進行復檢，比如鏡檢。第二章 分析化學的一些發(fā)展趨勢2.1單分子分析基本概念：消失波、TIRFM、TLM、AFM1. 標準波在全內反射界面呈指數衰減由光密滲入光疏介質而形成消逝波。2. 全內反射熒光顯微鏡，利用光線全反射后在介質另一面產生衰逝波的特性，激發(fā)熒光分子以觀察熒光標定樣品的極薄區(qū)域，紫外區(qū)觀測的動態(tài)范圍通常在200 nm以下。3. 熱透顯微鏡熱透顯微鏡采用波長不同的兩種激光器。在激光束焦點附近如果有對光有吸收的物質存在就會吸收光而發(fā)熱，激光焦點中心部位發(fā)熱多而邊緣發(fā)熱少，周圍的水會因為折射率不同起到凹透鏡的所用，當另一束激

4、光通過時，會因為凹透鏡的作用而發(fā)散，據此進行物質探測。4. 原子力顯微鏡，利用微小探針與待測物之間交互作用力，將激光束照射到微懸臂上,再進行反射及反饋來呈現待測物的表面形貌和物理特性。（1）為什么要發(fā)展單分子分析方法？并舉例具體說明。探測并識別單個分子，揭示基團平均所覆蓋的分子特性，實時監(jiān)測分子運動，具有低檢出限和高靈敏度。舉例：1.單分子水平上的ELISA-超靈敏蛋白質監(jiān)測技術2.利用全內反射熒光顯微術對細胞進行熒光成像。（2）為什么全內反射技術可以用于單分子分析？如果棱鏡、顯微鏡頭等光學元件表面有缺陷，會造成什么問題？如果有缺陷，光會發(fā)生折射，散射，光線會透過光學元件，不利于激發(fā)產生熒光。

5、（3）一些貴金納米顆粒（納米簇除外）沒有熒光，如何在單顆粒水平上觀察其行為？（4）如何觀察myosin V（肌球蛋白V）的運動？用Au納米顆粒標記后進行暗場成像。2.2分析對象的識別基本概念：分子識別、單克隆抗體、多克隆抗體、核酸適體1. 分子識別是指分子選擇性相互作用2. 一種B淋巴細胞在一種抗原的刺激下產生的抗體3. B淋巴細胞在多種抗原的刺激下產生的抗體4. 具有高親和力，可以高特異結合蛋白質或其他小分子物質的寡聚核苷酸片段。（1）什么是超分子化學？處于近代化學、材料化學何生命科學交匯點的新興學科。它的發(fā)展不僅與大環(huán)化學的發(fā)展密切相連，而且與分子自組裝、分子器件和新興有機材料的研究息息相

6、關。研究的內容主要有：分子識別、生物有機體系和生物無機體系的超分子反應性及傳輸，固態(tài)超分子化學，超分子化學中的物理方法，模板、自組裝和自組織超分子技術。（2）雙抗夾心法檢測目標物的時候，應該如何選用抗體？(或：描述ELISA的原理)畫圖兩種抗體與抗原的結合位點不同。（3）核酸適配體作為分子識別探針，有哪些優(yōu)點？制備方便、快速、成本低，親和力可調，標記方便，化學穩(wěn)定性好，無毒、不被機體排斥，在組織中滲透快數量有限，易被酶水解？（4）閱讀文獻（Using personal glucose meters and functional DNA sensors to quantify a variety

7、 of analytical targets, Nature Chemistry, 2011, 3, 697-703），指出其中用到了那些分子（或離子）識別的方法。酶和底物的識別，核酸適配體，抗原抗體識別，分子信標（5）人們?yōu)槭裁匆l(fā)展長波長的熒光探針？減少光損失，消除背景熒光；提高信噪比；減少對生物組織的光損傷。2.3高通量分析基本概念：高通量分析1、通過一次實驗得到大量數據并從中得到有價值的信息的分析方法（1）發(fā)展高通量分析方法的出發(fā)點？（為什么）在單位時間內獲得更多的數據；組學測序；新藥研發(fā)。（2）發(fā)展高通量分析方法，應從哪幾個方面進行考慮？1、提高同一時刻處理樣品的能力2、縮短每個樣品

8、占用的時間3、陣列化、自動化（3）提高分析速度（通量）還哪些方法？1、提高同一時刻處理樣品的能力2、縮短每個樣品占用的時間3、陣列化、自動化（4）什么是高通量測序技術（High-throughput sequencing）？一次對幾十萬到幾百萬條核酸分子進行序列測定（5）流式細胞儀中，如何使被測細胞形成快速、直線流動的單細胞隊列？流體力學聚焦，用鞘液對樣品溶液進行擠壓，使其加速并排列成直線。2.4微流控芯片基本概念：微流控芯片1、通過微機電加工技術把整個實驗室的功能，包括采樣、稀釋、加試劑、反應、分離、檢測等，集成的幾平方厘米的芯片，又稱為微全分析系統(tǒng)。（1）為什么要推動化學分析設備的微型化與

9、集成化？減少樣品和試劑的用量，降低成本，加快分析的速度；具有廣泛適用性，更加大眾化，有巨大經濟效益和社會效益。（2）微流控分析芯片中，微結構的形成方法主要有哪些？經典光刻（干法，濕法）；模板澆注法；模板熱壓法；激光刻蝕法；（3）為什么會有納流控、光流控、紙芯片這三個新的發(fā)展方向？在更小尺寸, 甚至幾個納米內監(jiān)測流體和分子的行為；在微納米尺度上，通過對流體的精密操控實現光學或光電子器件及系統(tǒng)的特殊功能；成本低廉、操作簡單、不需要外援設備、可多元檢測，有望成為最廉價的分析檢測器件，從而利用低值科技原料得到高科技產品。2.5活體實時原位分析（1）生物體系對分析方法有哪些特殊要求l 具有極小的空間尺度

10、，能進入組織、細胞、甚至細胞器內進行檢測； 有極高的靈敏度，能準確地測定極其少量的分析對象； 有極快的響應特性，能及時跟上生物信息的快速變化； 具有極高的選擇性，能在復雜的生命體系中準確地識別出分析對象； 對生物體的擾動極小，最好是沒有損傷，以獲得真實的生命活動信息。（2）人們?yōu)槭裁匆l(fā)展長波長的熒光探針？減少光損失，消除背景熒光；提高信噪比；減少對生物組織的光損傷。第三章 分析儀器的掌握3.1光譜儀器基本概念：單色器、全息光柵、閃耀光柵、閃耀角截止濾光片、高階衍射、光柵公式、光致發(fā)光、化學發(fā)光、CCD1、單色器：將光源發(fā)射的復合光分解成單色光并可從中選出任意波長單色光的光學系統(tǒng)。2、全息光柵

11、：利用全息照相技術即利用光相干迭加原理，制作的光柵。3、當光柵刻畫成鋸齒形的線槽斷面時，光柵的光能量便集中在預定的方向上，即某一光譜級上，從這個方向探測時，光譜強度最大，這種現象稱為閃耀，這種光柵稱為閃耀光柵。4、閃耀角：光柵法線與槽面法線之間的夾角，在數值上等于槽面和光柵表面間的夾角。它是閃耀光柵的重要參數，可把輻射能從零級光譜處集中到所要求的波長范圍。當入射角、衍射角和閃耀角相等時，刻槽面衍射的光最強。5、截止濾光片：能從復合光中濾掉全部長波或短波而僅保留所需波段范圍的濾光片，包括短波截止濾光片和長波截止濾光片。6、高階衍射：由光柵公式d(sin+sin)=n，當m11=m22，波長為1的

12、第m1級衍射光譜和波長為2的m2級衍射光譜將重疊在同一位置上。這種現象稱為高階衍射。7、光柵公式：d(sin+sin)=n，其中、分別為入射角和反射角，整數n為光譜級次，d為光柵常數。8、光致發(fā)光：分子吸收了光能而被激發(fā)至較高能態(tài)，在返回基態(tài)時，發(fā)射出與吸收光波長相等或不等的輻射，這種現象稱為光致發(fā)光。9、化學發(fā)光：產物分子吸收了反應過程中釋放的化學能而被激發(fā)，在返回基態(tài)時發(fā)出光輻射。10、電荷耦合元件，可以稱為CCD圖像傳感器。它是一種半導體器件，能夠把光學影像轉化為數字信號。（1）理想的光源、波長選擇器、檢測器應該是怎樣的光譜特性？（2）典型的光譜儀都由哪幾個部分組成？光源、試樣架、波長選

13、擇器、檢測器以及信號處理器或讀出裝置。（3）哪些光源可以作為波長檢測標準？采用線光源作為檢測標準，如空心陰極燈、金屬蒸汽燈(汞燈、鈉蒸汽燈)、激光等。（4）狹縫寬度和光譜帶寬的關系（5）可否利用熒光分光光度計實現分子吸收光譜的測量？為什么？因為熒光分光光度計與吸收光譜儀結構相同，唯一的區(qū)別就是光源到樣品的入射角不同，在光源和樣品之間加一個反光鏡就可以將熒光分光光度計變成吸收光譜儀?？梢?，二者光路圖如下所示 光源樣品（6）比較以下6種儀器的共同點和不同點：核磁共振儀、紅外光譜儀、紫外可見分光光度計、X射線熒光儀、質譜儀、電子能譜儀相同點：1、廣義上都屬于光學分析儀器2、檢測結構相似，都有光源、單

14、色器、樣品池、檢測器、信號放大及讀出裝置； 3、用于物質的分析、使用都有局限性；不同點：1、從光源上看，核磁共振儀采用無線電射頻脈沖，波長長，發(fā)射的光子能量很??；紅外光譜儀主要采用Nernst燈或者是硅碳棒，屬于高波數激發(fā)光源；紫外可見分光光度計的光源一般采用位于可見光區(qū)的鎢及碘鎢燈，位于紫外區(qū)的氫燈和氘燈，可在160-2500nm內變化；X射線熒光儀采用X射線為激發(fā)光源，波長小而能量高；質譜儀根據其檢測的物質不同采用不同的光源，如有機質譜儀使用電子轟擊，而無機質譜儀采用電感耦合高頻放電或激光等方式使物質離子化；電子能譜儀可采用紫外光或電子束(或X射線)進行激發(fā)。2、從單色器上看，核磁共振儀使

15、用了磁鐵；紅外和紫外課件使用的單色器一般由色散元件、準直鏡和狹縫組成，紅外光譜儀的單色器在樣品池之后，紫外可見分光光度計的通常置于樣品池之前；X射線熒光儀使用波長色散型的晶體分光或者能量分散型的高分辨率半導體探測器實現分光；質譜儀使用的質量分析器具有質量色散的作用；電子能譜儀中使用電子能量分析器作為單色器。3、從樣品池上看，核磁共振儀使用樣品管，并與掃描線圈和接收線圈結合，并且樣品管要在磁場中旋轉；紅外光譜儀使用可透過紅外的材料制成窗片；紫外可見分光光度計使用比色皿；X射線熒光儀中根據樣品的不同采用不同的制樣方法，如固體樣品使用壓片法、熔融法；液體樣品采用樣品杯等；質譜儀可以直接進樣或者通過接

16、口進樣；電子能譜儀的樣品室可同時放置多個樣品。4、從檢測器上看，核磁共振儀中有射頻接收器；紅外光譜儀中因紅外光能量低，多采用熱電偶、測熱輻射計、熱釋電檢測器和碲鎘汞檢測器等；紫外可見分光光度計采用光電池、光電管、光電二極管或光電倍增管(目前常用)；X射線熒光儀要將X射線熒光光量子轉變?yōu)橐欢〝盗康碾娒}沖，主要有流氣式正比檢測器、閃爍檢測器等；電子能譜儀的檢測器多使用單通道電子倍增器。5、除了以上關于上述儀器構造上的區(qū)別，它們的檢測原理不同，獲得的是樣品不同方面的信息；以及在儀器的使用及維護等方面也不同。（7）請比較以下5種儀器的共同點和不同點：熒光分光光度計、多個功能酶標儀、化學發(fā)光儀、熒光顯微

17、鏡、流式細胞儀（8）下圖是什么？標出各部件的名稱3.2表面等離子體共振裝置的搭建基本概念：SPR（1）SPR原理和技術如何用于藥物的高通量篩選？SPR傳感技術具有面標記、低耗量、分析速度快等優(yōu)點可用于活性物質的快速篩選，大大加快了新藥的篩選周期。通過監(jiān)測化合物和靶標的親和力作用大小來快速篩選先導化合物，即無需對樣品標記衍生，也不會損壞樣品。同時還可以動態(tài)進行藥物作用機制研究，獲得足夠關于分子結合親和力、動力學的相關數據，并給出結合位點的信息，為藥物研究和創(chuàng)制奠定可靠的實驗數據。最終，SPR可以免標記實時得到生物分子互相作用，不同藥物或藥物修飾結構與生物分子間的相互作用，分子互相作用及分離的速度

18、，分子互相作用何時達到平衡、互相作用力的大小等重要信息。（2）如何基于SPR原理和技術構建生物傳感器？將一種具有特異識別屬性的分子(配體)固定在傳感芯片表面金屬膜上，監(jiān)控溶液中的被分析物與該配體的結合過程，在復合物形成或解離過程中，金屬膜表面的折射率發(fā)生變化，記錄和處理這些信號可將整個反應顯示出來?；谶@種原理的檢測儀器被稱為SPR生物傳感器(SPR Biosensor)。第四章 分析質量控制基本概念：標準物質、基準試劑、檢出限、空白實驗、檢測下限、系統(tǒng)誤差、重復性、加標回收率、校準曲線、干擾試驗、靈敏度、信噪比1、標準物質：具有一種或多種足夠好地確立了的特性,用于校準儀器、評審測量方法或給材

19、料賦值的材料或物質。2、基準試劑：可直接配制標準溶液的化學物質，也可用于標定其他非基準物質的標準溶液，實驗室暫無儲備時，一般可由優(yōu)級純試劑擔當?；鶞饰镔|應該符合以下要求：組成與它的化學式嚴格相符。純度足夠高，級別一般在優(yōu)級純以上。應該很穩(wěn)定，可以長期保存。參加反應時，按反應式定量地進行，不發(fā)生副反應。有較大的分子量，在配制標準溶液時可以減少稱量誤差。碳酸鈉，鄰苯二甲酸氫鉀，氯化鈉。3、檢出限：某特定分析方法在給定的置信度內可從試樣中檢出待測物的最小濃度或最小量。4、空白實驗：除了不加試樣外，其他實驗步驟和試樣實驗步驟完全一樣的實驗。空白實驗的所得結果作為空白值，從樣品的分析結果中扣除。這樣可以

20、消除由于試劑不純或試劑干擾等所造成的系統(tǒng)誤差。其是分析化學實驗中常用的一種方法，它可以減小實驗誤差。（試劑空白 樣品空白）5、檢測下限6、系統(tǒng)誤差：分析測試過程中的某些經常的且比較固定的原因造成的誤差。具有單向性、恒定性、可測性。7、重復性：檢測試劑在允許的條件下，對各種樣品進行多次重復檢測時結果的一致性，是評價試劑的一個重要指標。8、加標回收率：為了檢驗分析結果的準確性，判斷系統(tǒng)誤差是否存在，在測定試樣的同時，于同意試樣的子樣中加入一定量的標準物質進行測定，將其測定結果扣除試樣的測定值，計算回收率。若無系統(tǒng)誤差，則回收率=100%。9、校準曲線：描述待測物質濃度或量與相應的測量儀器響應或其他

21、指示量之間的定量關系，有標準曲線和工作曲線兩種，可用于查樣品濃度對應的指示量。10、干擾實驗：為了考查分析方法對干擾物的耐受力，在實驗過程中向樣品中加干擾物，檢測待測物的信號。11、靈敏度：指某方法對單位濃度或單位量待測物質變化所產生的響應量的變化程度，12、電子設備或電子系統(tǒng)中信號與噪聲的比例。（畫圖）（1）什么是分析質量控制？（2）化學試劑的分類分級1. 優(yōu)級純（GR） 一級 深綠色 精密分析實驗； 2. 分析純 (AR） 二級 金光紅 分析實驗； 3. 化學純（CP） 三級 中藍色 一般化學試劑；4. 實驗試劑（LR） 四級。此外，還有光譜純試劑等。為什么要了解？因為化學試劑越純，成本越高，了解之后可以根據實驗需要確定試劑純度，降低成本；了解實驗中雜質對實驗的影響。（3）什么是信號漂移？什么是噪聲？請畫圖說明漂移（DIRFT）：是指基線隨時間的增加朝單一方向的偏離。噪音：定義為沒有被測對象通過檢測器時，檢測器輸出的信號變化，指與被測樣品無關的檢測器輸出信號的隨機擾動變化。噪聲分為短噪聲和長噪聲兩種形式。（4）如何保證稱量過程的準確度？(1) 檢查儀器自身的準確性或者對稱量儀器進行正確的校準；(2) 操作人員正確