儀器分析第四版朱明華編課后題答案9ppt課件

1、第九章習(xí)題解答第九章習(xí)題解答1.試簡(jiǎn)述產(chǎn)生吸收光譜的緣由解：分子具有不同的特征能級(jí)，當(dāng)分子從外界吸收能量后，就會(huì)發(fā)生相應(yīng)的能級(jí)躍遷同原子一樣，分子吸收能量具有量子化特征記錄分子對(duì)電磁輻射的吸收程度與波長(zhǎng)的關(guān)系就可以得到吸收光譜2.電子躍遷有哪幾種類型？這些類型的躍遷各處于什么補(bǔ)償范圍？解：從化學(xué)鍵的性質(zhì)思索，與有機(jī)化合物分子的紫外可見吸收光譜有關(guān)的電子為：構(gòu)成單鍵的s電子，構(gòu)成雙鍵的p電子以及未共享的或稱為非鍵的n電子電子躍遷發(fā)生在電子基態(tài)分子軌道和反鍵軌道之間或基態(tài)原子的非鍵軌道和反鍵軌道之間處于基態(tài)的電子吸收了一定的能量的光子之后，可分別發(fā)生ss*,s p*,p s*,n s*,p p*,

2、np*等躍遷類型p p*,n p*所需能量較小，吸收波長(zhǎng)大多落在紫外和可見光區(qū)，是紫外可見吸收光譜的主要躍遷類型四種主要躍遷類型所需能量DE大小順序?yàn)椋簄 p*p p*n s* (a) (c) (b) 中有兩個(gè)共軛雙鍵，存在K吸收帶，(a)中有兩個(gè)雙鍵，而 (c )中只需一個(gè)雙鍵 OOHOCH3OCH3(a)(b)(c)10. 紫外及可見分光光度計(jì)與可見分光光度計(jì)比較，有什么不同之處？為什么？解：首先光源不同，紫外用氫燈或氘燈，而可見用鎢燈，由于二者發(fā)出的光的波長(zhǎng)范圍不同從單色器來說，假設(shè)用棱鏡做單色器，那么紫外必需運(yùn)用石英棱鏡，可見那么石英棱鏡或玻璃棱鏡均可運(yùn)用，而光柵那么二者均可運(yùn)用，這主

3、要是由于玻璃能吸收紫外光的緣故從吸收池來看，紫外只能運(yùn)用石英吸收池，而可見那么玻璃、石英均可運(yùn)用，緣由同上。從檢測(cè)器來看，可見區(qū)普通運(yùn)用氧化銫光電管，它適用的波長(zhǎng)范圍為625-1000nm，紫外用銻銫光電管，其波長(zhǎng)范圍為200-625nm.第十二章質(zhì)譜分析習(xí)題解答第十二章質(zhì)譜分析習(xí)題解答1.以單聚焦質(zhì)譜儀為例以單聚焦質(zhì)譜儀為例,闡明組成儀器各個(gè)主要部分的作用及原理闡明組成儀器各個(gè)主要部分的作用及原理.解：解：1真空系統(tǒng)，質(zhì)譜儀的離子源、質(zhì)量分析器、檢測(cè)器必需處于高真空形狀。真空系統(tǒng)，質(zhì)譜儀的離子源、質(zhì)量分析器、檢測(cè)器必需處于高真空形狀。2進(jìn)樣系統(tǒng)，將樣品氣化為蒸氣送入質(zhì)譜儀離子源中。樣品在進(jìn)樣

4、系統(tǒng)中被適進(jìn)樣系統(tǒng)，將樣品氣化為蒸氣送入質(zhì)譜儀離子源中。樣品在進(jìn)樣系統(tǒng)中被適當(dāng)加熱后轉(zhuǎn)化為即轉(zhuǎn)化為氣體。當(dāng)加熱后轉(zhuǎn)化為即轉(zhuǎn)化為氣體。3離子源，被分析的氣體或蒸氣進(jìn)入離子源后離子源，被分析的氣體或蒸氣進(jìn)入離子源后經(jīng)過電子轟擊電子轟擊離子源、化學(xué)電離化學(xué)電離源、場(chǎng)致電離場(chǎng)致電經(jīng)過電子轟擊電子轟擊離子源、化學(xué)電離化學(xué)電離源、場(chǎng)致電離場(chǎng)致電離源、場(chǎng)解析電離場(chǎng)解吸電離源或快離子轟擊電離快離子轟擊電離源等離源、場(chǎng)解析電離場(chǎng)解吸電離源或快離子轟擊電離快離子轟擊電離源等轉(zhuǎn)化為碎片離子，然后進(jìn)入轉(zhuǎn)化為碎片離子，然后進(jìn)入4質(zhì)量分析器，自離子源產(chǎn)生的離子束在加速電極質(zhì)量分析器，自離子源產(chǎn)生的離子束在加速電極電場(chǎng)作用

5、下被加速獲得一定的動(dòng)能，再進(jìn)入垂直于離子運(yùn)動(dòng)方向的均勻磁場(chǎng)中，由電場(chǎng)作用下被加速獲得一定的動(dòng)能，再進(jìn)入垂直于離子運(yùn)動(dòng)方向的均勻磁場(chǎng)中，由于遭到磁場(chǎng)力的作用而改動(dòng)運(yùn)動(dòng)方向作圓周運(yùn)動(dòng)，使不同質(zhì)荷比的離子順序到達(dá)檢于遭到磁場(chǎng)力的作用而改動(dòng)運(yùn)動(dòng)方向作圓周運(yùn)動(dòng)，使不同質(zhì)荷比的離子順序到達(dá)檢測(cè)器產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào)而得到質(zhì)譜圖。測(cè)器產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào)而得到質(zhì)譜圖。5離子檢測(cè)器，通常以電子倍增管檢測(cè)離子離子檢測(cè)器，通常以電子倍增管檢測(cè)離子流。流。2.雙聚焦質(zhì)譜儀為什么能提高儀器的分辨率雙聚焦質(zhì)譜儀為什么能提高儀器的分辨率?解解: 在雙聚焦質(zhì)譜儀中，同時(shí)采用電場(chǎng)和磁場(chǎng)組成的質(zhì)量分析器，因此不僅可以在雙聚焦質(zhì)譜儀中，同時(shí)采用

6、電場(chǎng)和磁場(chǎng)組成的質(zhì)量分析器，因此不僅可以實(shí)現(xiàn)方向聚焦，即將質(zhì)荷比一樣而入射方向不同的離子聚焦，而且可以實(shí)現(xiàn)速度實(shí)現(xiàn)方向聚焦，即將質(zhì)荷比一樣而入射方向不同的離子聚焦，而且可以實(shí)現(xiàn)速度聚焦，即將質(zhì)荷比一樣，而速度能量不同的離子聚焦。所以雙聚焦質(zhì)譜儀比聚焦，即將質(zhì)荷比一樣，而速度能量不同的離子聚焦。所以雙聚焦質(zhì)譜儀比單聚焦質(zhì)譜儀只能實(shí)現(xiàn)方向聚焦具有更高的分辨率。單聚焦質(zhì)譜儀只能實(shí)現(xiàn)方向聚焦具有更高的分辨率。3.試述飛行時(shí)間質(zhì)譜計(jì)的任務(wù)原理試述飛行時(shí)間質(zhì)譜計(jì)的任務(wù)原理,它有什么特點(diǎn)它有什么特點(diǎn)?解：解： 飛行時(shí)間質(zhì)譜計(jì)的任務(wù)原理很簡(jiǎn)單，儀器如以下圖所示：飛行時(shí)間質(zhì)譜計(jì)的任務(wù)原理很簡(jiǎn)單，儀器如以下圖所示

7、：飛行時(shí)間質(zhì)譜計(jì)飛行時(shí)間質(zhì)譜計(jì)飛行時(shí)間質(zhì)譜計(jì)的特點(diǎn)為：飛行時(shí)間質(zhì)譜計(jì)的特點(diǎn)為： (1)任務(wù)原理簡(jiǎn)單。質(zhì)量分析器既不需求磁場(chǎng)，又不任務(wù)原理簡(jiǎn)單。質(zhì)量分析器既不需求磁場(chǎng)，又不需求場(chǎng)，只需求直線漂移空間，因此，儀器的機(jī)械構(gòu)造較簡(jiǎn)單，增長(zhǎng)漂移路程需求場(chǎng)，只需求直線漂移空間，因此，儀器的機(jī)械構(gòu)造較簡(jiǎn)單，增長(zhǎng)漂移路程L就可以提高分辨身手。就可以提高分辨身手。 (2)快速。在約快速。在約20ms時(shí)間內(nèi)，就可以記錄質(zhì)量為時(shí)間內(nèi)，就可以記錄質(zhì)量為0200a.m.u.的離子。的離子。 (3)要在短時(shí)間內(nèi)快速記錄微弱的離子流，只能采用高靈敏、要在短時(shí)間內(nèi)快速記錄微弱的離子流，只能采用高靈敏、低噪音的寬頻帶電子倍增管

8、，因此儀器的電子部分要求高。低噪音的寬頻帶電子倍增管，因此儀器的電子部分要求高。 (4)質(zhì)量分析系統(tǒng)需質(zhì)量分析系統(tǒng)需處于脈沖任務(wù)形狀，否那么就無法確定離子的起始和到達(dá)時(shí)間，無法區(qū)分到達(dá)接處于脈沖任務(wù)形狀，否那么就無法確定離子的起始和到達(dá)時(shí)間，無法區(qū)分到達(dá)接受器的不同質(zhì)量。受器的不同質(zhì)量。 4.比較電子轟擊離子源、場(chǎng)致電離源及場(chǎng)解析電離源的特點(diǎn)。比較電子轟擊離子源、場(chǎng)致電離源及場(chǎng)解析電離源的特點(diǎn)。解：解：1電子轟擊源，電子轟擊的能量遠(yuǎn)高于普通化學(xué)鍵的鍵能，因此過剩的電子轟擊源，電子轟擊的能量遠(yuǎn)高于普通化學(xué)鍵的鍵能，因此過剩的能量引起分子多個(gè)鍵的斷裂，產(chǎn)生許多碎片離子，因此可以提供分子構(gòu)造的一能量

9、引起分子多個(gè)鍵的斷裂，產(chǎn)生許多碎片離子，因此可以提供分子構(gòu)造的一些重要的官能團(tuán)信息，但對(duì)于相對(duì)分子質(zhì)量較大、或極性大，難氣化，熱穩(wěn)定些重要的官能團(tuán)信息，但對(duì)于相對(duì)分子質(zhì)量較大、或極性大，難氣化，熱穩(wěn)定性差的有機(jī)化合物，在加熱和電子轟擊下，分子易破碎，難以給出完好分子離性差的有機(jī)化合物，在加熱和電子轟擊下，分子易破碎，難以給出完好分子離子信息。子信息。2在場(chǎng)致電離源的質(zhì)譜圖上，分子離子峰很清楚，但碎片峰那么較在場(chǎng)致電離源的質(zhì)譜圖上，分子離子峰很清楚，但碎片峰那么較弱，因此對(duì)于相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定有利，但缺乏分子構(gòu)造信息。弱，因此對(duì)于相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定有利，但缺乏分子構(gòu)造信息。3場(chǎng)解析電場(chǎng)解析電離源

10、，電離原理與場(chǎng)致電離一樣，解吸試樣分子所需能量遠(yuǎn)低于氣化所需能量，離源，電離原理與場(chǎng)致電離一樣，解吸試樣分子所需能量遠(yuǎn)低于氣化所需能量，因此有機(jī)化合物不會(huì)發(fā)生熱分解，即使熱穩(wěn)定性差的試樣仍能得到很好的分子因此有機(jī)化合物不會(huì)發(fā)生熱分解，即使熱穩(wěn)定性差的試樣仍能得到很好的分子離子峰，分子中的離子峰，分子中的C-C 鍵普通不會(huì)斷裂，因此很少生成碎片離子。總之，場(chǎng)致鍵普通不會(huì)斷裂，因此很少生成碎片離子?？傊瑘?chǎng)致電離和場(chǎng)解析電離源都是對(duì)電子轟擊源的必要補(bǔ)充，運(yùn)用復(fù)合離子源，那么可電離和場(chǎng)解析電離源都是對(duì)電子轟擊源的必要補(bǔ)充，運(yùn)用復(fù)合離子源，那么可同時(shí)獲得完好分子和官能團(tuán)信息。同時(shí)獲得完好分子和官能團(tuán)信

11、息。5.試述化學(xué)電離源的任務(wù)原理試述化學(xué)電離源的任務(wù)原理解：化學(xué)電離源內(nèi)充溢一定壓強(qiáng)的反響氣體，如甲烷、異丁烷、氨氣等，用解：化學(xué)電離源內(nèi)充溢一定壓強(qiáng)的反響氣體，如甲烷、異丁烷、氨氣等，用高能量的電子高能量的電子100eV轟擊反響氣體使之電離，電離后的反響分子再與試轟擊反響氣體使之電離，電離后的反響分子再與試樣分子碰撞發(fā)生分子離子反響構(gòu)成準(zhǔn)分子離子樣分子碰撞發(fā)生分子離子反響構(gòu)成準(zhǔn)分子離子QM+,和少數(shù)碎片離子。在和少數(shù)碎片離子。在CI譜圖中譜圖中,準(zhǔn)分子離子峰往往是最強(qiáng)峰準(zhǔn)分子離子峰往往是最強(qiáng)峰,便于從便于從QM+推斷相對(duì)分子質(zhì)量，碎片峰推斷相對(duì)分子質(zhì)量，碎片峰較少，譜圖簡(jiǎn)單，易于解釋。較少，

12、譜圖簡(jiǎn)單，易于解釋。6. 有機(jī)化合物在電子轟擊離子源中有能夠產(chǎn)生哪些類型的離子？從這些離子的質(zhì)譜有機(jī)化合物在電子轟擊離子源中有能夠產(chǎn)生哪些類型的離子？從這些離子的質(zhì)譜峰中可以得到一些什么信息？峰中可以得到一些什么信息？解：解：1分子離子。從分子離子峰可以確定相對(duì)分子質(zhì)量。分子離子。從分子離子峰可以確定相對(duì)分子質(zhì)量。2同位素離子同位素離子峰。當(dāng)有機(jī)化合物中含有峰。當(dāng)有機(jī)化合物中含有S,Cl,Br等元素時(shí)，在質(zhì)譜圖中會(huì)出現(xiàn)含有這些同位等元素時(shí)，在質(zhì)譜圖中會(huì)出現(xiàn)含有這些同位素的離子峰，同位素峰的強(qiáng)度比與同位素的豐度比相當(dāng)，因此可以也來判別化素的離子峰，同位素峰的強(qiáng)度比與同位素的豐度比相當(dāng)，因此可以也

13、來判別化合物中能否含有某些元素通常采用合物中能否含有某些元素通常采用M+2/M強(qiáng)度比。強(qiáng)度比。3碎片離子峰。根碎片離子峰。根據(jù)碎片離子峰可以和闡明分子的構(gòu)造。另外尚有重排離子峰、兩價(jià)離子峰、亞據(jù)碎片離子峰可以和闡明分子的構(gòu)造。另外尚有重排離子峰、兩價(jià)離子峰、亞穩(wěn)離子峰等都可以在確定化合物構(gòu)造時(shí)得到運(yùn)用。穩(wěn)離子峰等都可以在確定化合物構(gòu)造時(shí)得到運(yùn)用。 7.如何利用質(zhì)譜信息來判別化合物的相對(duì)分子質(zhì)量？判別分子式？如何利用質(zhì)譜信息來判別化合物的相對(duì)分子質(zhì)量？判別分子式？解：利用分子離峰可以準(zhǔn)確測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量。解：利用分子離峰可以準(zhǔn)確測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量。高分辨質(zhì)譜儀可以準(zhǔn)確測(cè)定分子離子或碎片離子的質(zhì)荷比

14、，故可利用元素的準(zhǔn)確高分辨質(zhì)譜儀可以準(zhǔn)確測(cè)定分子離子或碎片離子的質(zhì)荷比，故可利用元素的準(zhǔn)確質(zhì)量及豐度比計(jì)算元素組成。質(zhì)量及豐度比計(jì)算元素組成。8.色譜與質(zhì)譜聯(lián)用后有什么突出特點(diǎn)？色譜與質(zhì)譜聯(lián)用后有什么突出特點(diǎn)？解：質(zhì)譜法具有靈敏度高、定性才干強(qiáng)等特點(diǎn)。但進(jìn)樣要純，才干發(fā)揚(yáng)其專長(zhǎng)。解：質(zhì)譜法具有靈敏度高、定性才干強(qiáng)等特點(diǎn)。但進(jìn)樣要純，才干發(fā)揚(yáng)其專長(zhǎng)。另一方面，進(jìn)展定量分析又比較復(fù)雜。氣相色譜法那么具有分別效率高、定量分另一方面，進(jìn)展定量分析又比較復(fù)雜。氣相色譜法那么具有分別效率高、定量分析簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，但定性才干卻較差。因此這兩種方法假設(shè)能聯(lián)用，可以相互取長(zhǎng)析簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，但定性才干卻較差。因此這兩

15、種方法假設(shè)能聯(lián)用，可以相互取長(zhǎng)補(bǔ)短，其優(yōu)點(diǎn)是：補(bǔ)短，其優(yōu)點(diǎn)是： (1)氣相色譜儀是質(zhì)譜法的理想的氣相色譜儀是質(zhì)譜法的理想的“進(jìn)樣器，試樣經(jīng)色譜進(jìn)樣器，試樣經(jīng)色譜分別后以純物質(zhì)方式進(jìn)入質(zhì)譜儀，就可充分發(fā)揚(yáng)質(zhì)譜法的專長(zhǎng)。分別后以純物質(zhì)方式進(jìn)入質(zhì)譜儀，就可充分發(fā)揚(yáng)質(zhì)譜法的專長(zhǎng)。 (2)質(zhì)譜儀是質(zhì)譜儀是氣相色譜法的理想的氣相色譜法的理想的“檢測(cè)器，色譜法所用的檢測(cè)器如氫焰電離檢測(cè)器、熱導(dǎo)檢測(cè)器，色譜法所用的檢測(cè)器如氫焰電離檢測(cè)器、熱導(dǎo)池檢測(cè)器、電子捕獲檢測(cè)器都具有局限性。而質(zhì)譜儀能檢出幾乎全部化合物，靈池檢測(cè)器、電子捕獲檢測(cè)器都具有局限性。而質(zhì)譜儀能檢出幾乎全部化合物，靈敏度又很高。敏度又很高。 所以

16、，色譜所以，色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)既發(fā)揚(yáng)了色譜法的高分別才干，又發(fā)質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)既發(fā)揚(yáng)了色譜法的高分別才干，又發(fā)揚(yáng)了質(zhì)譜法的高鑒別才干。這種技術(shù)適用于作多組分混合物中未知組分的定性鑒揚(yáng)了質(zhì)譜法的高鑒別才干。這種技術(shù)適用于作多組分混合物中未知組分的定性鑒定；可以判別化合物的分子構(gòu)造；可以準(zhǔn)確地測(cè)定未知組分的分子量；可以修正定；可以判別化合物的分子構(gòu)造；可以準(zhǔn)確地測(cè)定未知組分的分子量；可以修正色譜分析的錯(cuò)誤判別；可以鑒定出部分分別甚至末別分開的色譜峰等。因此日益色譜分析的錯(cuò)誤判別；可以鑒定出部分分別甚至末別分開的色譜峰等。因此日益遭到注重，如今幾乎全部先進(jìn)的質(zhì)譜儀器都具有進(jìn)展聯(lián)用的氣相色譜儀，并配有遭到注重，如今幾乎全部先進(jìn)的質(zhì)譜儀器都具有進(jìn)展聯(lián)用的氣相色譜儀，并配有計(jì)算機(jī)，使得計(jì)算、聯(lián)機(jī)檢索等變得快捷而準(zhǔn)確。計(jì)算機(jī)，使得計(jì)算、聯(lián)機(jī)檢索等變得快捷而準(zhǔn)確。 9. 如何實(shí)現(xiàn)氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用？如何實(shí)現(xiàn)氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用？10.試述液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用的迫切性試述液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用的迫切性解解:實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)GC-MS聯(lián)用的關(guān)鍵是接口安裝，起到傳輸試樣，匹配兩者任務(wù)氣體的作用。聯(lián)用的關(guān)鍵是接口安裝，起到傳輸試樣，匹配兩者任務(wù)氣體的作用。 解：生命過程中的化學(xué)是當(dāng)前化學(xué)學(xué)科開展的前沿領(lǐng)域之一。高極性、熱不穩(wěn)定、解：生命過程中的化學(xué)是當(dāng)前化學(xué)學(xué)科開展的前沿領(lǐng)域之一。高極性、熱不穩(wěn)定、難揮發(fā)的大分子有機(jī)化合