儀器分析課本問答題

1、第二、三章 色譜分析1 簡要說明氣相色譜分析的基本原理答:借在兩相間分配原理而使混合物中各組分分離。 氣相色譜就是根據(jù)組分與固定相和流動相的親和力不同而實(shí)現(xiàn)分離。 組分在固定相與流 動相之間不斷進(jìn)行溶解、揮發(fā)(氣液色譜) ，或吸附、解吸過程而相互分離，然后進(jìn)入檢測 器進(jìn)行檢測。2. 氣相色譜儀的基本設(shè)備包括哪幾部分?各有什么作用 ?答:氣路系統(tǒng)進(jìn)樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)以及檢測和記錄系統(tǒng) 氣相色譜儀具有一個讓載氣連續(xù)運(yùn)行、 管路密閉的氣路系統(tǒng) 其作用主要是運(yùn)送組分進(jìn) 入色譜柱進(jìn)行分離，再送進(jìn)檢測室。進(jìn)樣系統(tǒng)包括進(jìn)樣裝置和氣化室 其作用是將液體試樣， 在進(jìn)入色譜柱前瞬間氣化， 然 后快速定量地

2、轉(zhuǎn)入到色譜柱中溫控系統(tǒng)是控制、調(diào)節(jié)需要的溫度。 檢測和記錄系統(tǒng)是根據(jù)組分的物理、化學(xué)性質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡姷男盘?，以峰的形式記錄下來?. 能否根據(jù)理論塔板數(shù)來判斷分離的可能性?為什么 ?答: 不能 ,有效塔板數(shù)僅表示柱效能的高低 ,柱分離能力發(fā)揮程度的標(biāo)志 ,而分離的可能性 取決于組分在固定相和流動相之間分配系數(shù)的差異 .4. 色譜定性的依據(jù)是什么 ?主要有那些定性方法 ?解: 根據(jù)組分在色譜柱中保留值的不同進(jìn)行定性.主要的定性方法主要有以下幾種 :(1) 直接根據(jù)色譜保留值進(jìn)行定性； (2)利用相對保留值 r21 進(jìn)行定性； (3)混合進(jìn)樣；(4) 多柱法； (5) 保留指數(shù)法； (6) 聯(lián)用技術(shù)；

3、 (7) 利用選擇性檢測器5. 從分離原理、儀器構(gòu)造及應(yīng)用范圍上簡要比較氣相色譜及液相色譜的異同點(diǎn) 解：二者都是根據(jù)樣品組分與流動相和固定相相互作用力的差別進(jìn)行分離的。從儀器構(gòu)造上看， 液相色譜需要增加高壓泵以提高流動相的流動速度， 克服阻力。 同時液相 色譜所采用的固定相種類要比氣相色譜豐富的多， 分離方式也比較多樣。 氣相色譜的檢測器 主要采用熱導(dǎo)檢測器、氫焰檢測器和火焰光度檢測器等。而液相色譜則多使用紫外檢測器、 熒光檢測器及電化學(xué)檢測器等。但是二者均可與 MS 等聯(lián)用。二者均具分離能力高、靈敏度高、分析速度快，操作方便等優(yōu)點(diǎn)， 但沸點(diǎn)太高的物質(zhì)或熱穩(wěn) 定性差的物質(zhì)難以用氣相色譜進(jìn)行分析

4、。而只要試樣能夠制成溶液，既可用于 HPLC 分析， 而不受沸點(diǎn)高、熱穩(wěn)定性差、相對分子量大的限制。6. 液相色譜有幾種類型 ?它們的保留機(jī)理是什么 ? 在這些類型的應(yīng)用中 ,最適宜分離的物質(zhì) 是什么 ?解:液相色譜有以下幾種類型 :液-液分配色譜 ; 液 -固吸附色譜 ; 化學(xué)鍵合色譜 ;離子交換 色譜 ; 離子對色譜 ; 空間排阻色譜等 .液 -液分配色譜的保留機(jī)理是通過組分在固定相和流動相間的多次分配進(jìn)行分離的?？梢苑蛛x各種無機(jī)、有機(jī)化合物。液 -固吸附色譜是通過組分在兩相間的多次吸附與解吸平衡實(shí)現(xiàn)分離的.最適宜分離的物質(zhì)為中等相對分子質(zhì)量的油溶性試樣，凡是能夠用薄層色譜分離的物質(zhì)均可用

5、此法分離?；瘜W(xué)鍵合色譜中由于鍵合基團(tuán)不能全部覆蓋具有吸附能力的載體,所以同時遵循吸附和分配的機(jī)理 ,最適宜分離的物質(zhì)為與液 -液色譜相同。離子交換色譜和離子色譜是通過組分與固定相間親合力差別而實(shí)現(xiàn)分離的.各種離子及在溶液中能夠離解的物質(zhì)均可實(shí)現(xiàn)分離，包括無機(jī)化合物、有機(jī)物及生物分子，如氨基酸、核酸及蛋白質(zhì)等。在離子對色譜色譜中 ,樣品組分進(jìn)入色譜柱后 ,組分的離子與對離子相互作用生成中性化 合物 ,從而被固定相分配或吸附進(jìn)而實(shí)現(xiàn)分離的.各種有機(jī)酸堿特別是核酸、核苷、生物堿等的分離是離子對色譜的特點(diǎn)。空間排阻色譜是利用凝膠固定相的孔徑與被分離組分分子間的相對大小關(guān)系,而分離、 分析的方法。最適宜

6、分離的物質(zhì)是：另外尚有手性色譜、膠束色譜、環(huán)糊精色譜及親合色譜等機(jī)理。7. 何謂化學(xué)鍵合固定相 ?它有什么突出的優(yōu)點(diǎn) ?解: 利用化學(xué)反應(yīng)將固定液的官能團(tuán)鍵合在載體表面形成的固定相稱為化學(xué)鍵合固定相.優(yōu)點(diǎn) :1. 固定相表面沒有液坑 ,比一般液體固定相傳質(zhì)快的多 .2. 無固定相流失 ,增加了色譜柱的穩(wěn)定性及壽命 .3. 可以鍵合不同的官能團(tuán) ,能靈活地改變選擇性 ,可應(yīng)用與多種色譜類型及樣品的分析.4. 有利于梯度洗提 ,也有利于配用靈敏的檢測器和餾分的收集 8何謂梯度洗提？它與氣相色譜中的程序升溫有何異同之處？ 解：在一個分析周期內(nèi)， 按一定程序不斷改變流動相的組成或濃度配比， 使得各組分

7、有 一個合式的分配比，稱為梯度洗提它是改進(jìn)液相色譜分離的重要手段梯度洗提與氣相色譜中的程序升溫類似， 但是前者連續(xù)改變的是流動相的極性、 pH 或離 子強(qiáng)度，而后者是通過改變柱子的溫度，使得各組分有一個合式的分配比程序升溫也是改進(jìn)氣相色譜分離的重要手段第四章 電位分析1. 電位測定法的根據(jù)是什么 ? 解:根據(jù)能斯特方程式。2. 直接電位法的主要誤差來源有哪些?應(yīng)如何減免之 ?解: 誤差來源主要有 :(1) 溫度 ,主要影響能斯特響應(yīng)的斜率,所以必須在測定過程中保持溫度恒定.(2) 電動勢測量的準(zhǔn)確性 .一般 , 相對誤差 %=4nDE, 因此必須要求測量電位的儀器要有足夠高 的靈敏度和準(zhǔn)確度

8、.(3) 干擾離子 ,凡是能與欲測離子起反應(yīng)的物質(zhì), 能與敏感膜中相關(guān)組分起反應(yīng)的物質(zhì),以及影響敏感膜對欲測離子響應(yīng)的物質(zhì)均可能干擾測定,引起測量誤差 ,因此通常需要加入掩蔽劑 ,必要時還須分離干擾離子 .(4) 另外溶液的 pH, 欲測離子的濃度 ,電極的響應(yīng)時間以及遲滯效應(yīng)等都可能影響測定結(jié)果的 準(zhǔn)確度 .3 簡述晶體膜電極的工作原理 晶體膜電極以晶體構(gòu)成敏感膜,其典型代表為氟電極 .其電極的機(jī)制是 :由于晶格缺陷 (空穴) 引起離子的傳導(dǎo)作用 ,接近空穴的可移動離子運(yùn)動至空穴中,一定的電極膜按其空穴大小、形狀、 電荷分布，只能容納一定的可移動離子，而其它離子則不能進(jìn)入，從而顯示了其選擇

9、性。4簡述TISAB的作用及測F-時TISAB的組成 保持較大且相對穩(wěn)定的離子強(qiáng)度，使活度系數(shù)恒定； 維持溶液在適宜的 pH 范圍內(nèi)，滿足離子電極的要求； 掩蔽干擾離子。典型組成 (測 F-)：1mol/L的NaCl，使溶液保持較大穩(wěn)定的離子強(qiáng)度；0.25mol/LHAc 和 0.75mol/LNaAc, 使溶液 pH 在 5 左右;0.001mol/L的檸檬酸鈉，掩蔽Fe3+、Al3+等干擾離子。5簡述 步驟:E標(biāo)準(zhǔn)加入法的過程及公式推導(dǎo)。a）先測體積為Vx待測液的電動勢:0 / 059Ex Klgzb）于試液中加入體積為xCxE'Vs( 1%cx)、濃度為 Cs(0.059K

10、9;Ig 'xCx'100cx），再測其電動勢:其中 CxCxVx r VsCsV sCxCsVsCx因加入少量待測物溶液，離子強(qiáng)度基本不變 并作整理求得Cx(x=x',）常數(shù)K亦保持不變，故兩式相減Cxz E(1O00591)第五章伏安分析法習(xí)題解答1. 產(chǎn)生濃差極化的條件是什么？解：使用小面積的極化電極如滴汞電極或微鉑電極，溶液保持靜止（不攪拌）。2在極譜分析中所用的電極，為什么一個電極的面積應(yīng)該很小，而參比電極則應(yīng)具有大面 積？解：使用小面積的電極作陰極， 可以使電極上具有較高的電流密度， 以保證產(chǎn)生濃差極 化.而使用大面積汞池電極作陽極， 可以使電解過程中陽極產(chǎn)

11、生的濃差極化很小，陽極的電極電位保持恒定，從而使極化電極的電位完全由外加電壓所控制.3在極譜分析中，為什么要加入大量支持電解質(zhì)？加入電解質(zhì)后電解池的電阻將降低，但 電流不會增大，為什么？解：加入支持電解質(zhì)是為了消除遷移電流.由于極譜分析中使用滴汞電極，發(fā)生濃差極化后，電流的大小只受待測離子擴(kuò)散速度（濃度）的影響，所以加入支持電解后，不會引起 電流的增大4殘余電流產(chǎn)生的原因是什么？它對極譜分析有什么影響？解：殘余電流的產(chǎn)生主要有兩個原因，一為溶液中存在微量的可以在電極上還原的雜質(zhì)，二為充電電流引起它對極譜分析的影響主要是影響測定的靈敏度.5極譜分析用作定量分析的依據(jù)是什么？有哪幾種定量方法？如何

12、進(jìn)行？解：根據(jù)極譜擴(kuò)散電流方程式：id=607nD1/2m2/3t1/6C,當(dāng)溫度、底液及毛細(xì)管特性不變時，極限擴(kuò)散電流與濃度成正比，id=KC，這既是極譜定量分析的依據(jù)。極譜定量方法通常有直接比較法，標(biāo)準(zhǔn)曲線法，標(biāo)準(zhǔn)加入法等三種。第六章庫侖分析法習(xí)題1以電解法分析金屬離子時，為什么要控制陰極的電位 ？解:由于各種金屬離子具有不同的分解電位，在電解分析時，金屬離子又大部分在陰極上析出，因此需要控制陰極的電位，以便不同金屬離子分別在不同的電位析出，從而實(shí)現(xiàn)分離的目的2. 庫侖分析法的基本依據(jù)是什么？為什么說電流效率是庫侖分析法的關(guān)鍵問題？在庫侖分析中用什么方法保證電流效率達(dá)到100% ？解：根據(jù)

13、法拉第電解定律， 在電極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)的質(zhì)量與通過該體系的電量成正比， 因此可以通過測量電解時通過的電量來計(jì)算反應(yīng)物質(zhì)的質(zhì)量，這即為庫侖分析法的基本原 理。由于在庫侖分析法中是根據(jù)通過體系的電量與反應(yīng)物質(zhì)之間的定量關(guān)系來計(jì)算反應(yīng)物質(zhì)的質(zhì)量的，因此必須保證電流效率100%地用于反應(yīng)物的單純電極反應(yīng)?？梢酝ㄟ^控制電位庫侖分析和恒電流庫侖滴定兩種方式保證電流效率達(dá)到100%。3. 電解分析和庫侖分析在原理、裝置上有何異同之處？解：電解分析與庫侖分析在原理、裝置上有許多共同之處，都需要通過控制分解電壓或 陰極電位來實(shí)現(xiàn)不同金屬離子的分離，庫侖分析也屬于電解分析的范疇。不同的是通常的電解分析是通過測量

14、電解上析出的物質(zhì)的質(zhì)量來進(jìn)行定量分析，而庫侖分析是通過測量通過體系的電量來進(jìn)行定量測定。在測量裝置上，二者也有共同之處， 均需要有陰極電位控制裝置，不同之處在于庫侖分析中需要在電解回路中串聯(lián)一個庫侖計(jì)以測量通過體系的電量。4. 試述庫侖滴定的基本原理。解：庫侖滴定是一種建立在控制電流電解基礎(chǔ)之上的滴定分析方法。在電解過程中，于試液中加入某種特定物質(zhì)，以一定強(qiáng)度的恒定電流進(jìn)行電解，使之在工作電極上 邙日極或陰極）電解產(chǎn)生一種試劑，此試劑與被測物質(zhì)發(fā)生定量反應(yīng)，當(dāng)被測物質(zhì)反應(yīng)完全后，用適當(dāng)?shù)姆椒ㄖ甘窘K點(diǎn)并立即停止電解。然后根據(jù)所消耗的電量按照法拉第定律計(jì)算出被測物質(zhì)的質(zhì)量：QMm 96487n5.

15、 在控制電位庫侖分析法和恒電流庫侖滴定中，是如何測定電量的？解:在控制電位庫侖分析法中，是用精密庫侖計(jì)來測定電量的.在恒電流庫侖滴定中，由于電流是恒定的，因而通過精確測定電解進(jìn)行的時間及電流強(qiáng)度，即可計(jì)算出電量.第八章原子吸收光譜1為什么空心陰極燈能發(fā)射銳線光譜？答：根據(jù)空心陰極燈的工作原理可知，其發(fā)射的是元素的特征光輻射；由于燈的工作電流一般在幾毫安至幾十毫安，陰極溫度不高，所以Doppler變寬效應(yīng)不明顯，自吸現(xiàn)象??；燈內(nèi)氣體壓力很低，Lorentz變寬也可忽略；因此，在正常工作條件下，空心陰極燈發(fā)射出 半寬度很窄的特征譜線。2簡述常用原子化器的類型及其特點(diǎn)。答：原子化器主要有以下幾類：（

16、1）火焰原子化器：火焰原子化器操作簡單，火焰穩(wěn)定，重現(xiàn)性好，精密度高，應(yīng)用范圍 廣，但它的霧化效率低；（2） 無火焰原子化器：如石墨爐原子化器，它的原子化程度高，試樣用量少（1-100卩L）,可測固體及粘稠試樣，靈敏度高，檢測極限可達(dá)10-12g 10-14g，但其精密度差，測定速度慢，操作不夠簡便，裝置復(fù)雜。（3）其它原子化法：如汞低溫原子化法、氫化物原子化法，其檢出限低，選擇性好，干擾 少。3原子吸收光譜分析的光源應(yīng)當(dāng)符合哪些條件？為什么? 答：原子吸收光譜分析的光源應(yīng)當(dāng)符合下列條件：（1）發(fā)射譜線的寬度窄（銳線）；（2）發(fā)射譜線的強(qiáng)度大，背景小；（3）穩(wěn)定性好；（4）燈的壽命長。只有光源

17、發(fā)射線半寬度很小，并且發(fā)射線與吸收線的中心頻率一致。 這時發(fā)射線的輪廓 可看作一個很窄的矩形， 即峰值吸收系數(shù) K 在此輪廓內(nèi)不隨頻率而改變， 吸收只限于發(fā)射 線輪廓內(nèi)。這樣，求出一定的峰值吸收系數(shù)即可測出一定的原子濃度。第八章紫外吸收光譜1何謂助色團(tuán)及生色團(tuán)？試舉例說明解：能夠使化合物分子的吸收峰波長向長波長方向移動的雜原子基團(tuán)稱為助色團(tuán)，例如CH4的吸收峰波長位于遠(yuǎn)紫外區(qū)，小于150nm但是當(dāng)分子中引入-OH后，甲醇的正己烷溶液吸收波長位移至 177nm, -0H起到助色團(tuán)的作用.當(dāng)在飽和碳?xì)浠衔镏幸牒衟鍵的不飽和基團(tuán)時， 會使這些化合物的最大吸收波長位移至紫外及可見光區(qū)，這種不飽和

18、基團(tuán)成為生色團(tuán).例如，CH2CH2的最大吸收波長位于171 nm處，而乙烷則位于遠(yuǎn)紫外區(qū).2在有機(jī)化合物的鑒定及結(jié)構(gòu)推測上，紫外吸收光譜所提供的信息具有什么特點(diǎn)？解：紫外吸收光譜提供的信息基本上是關(guān)于分子中生色團(tuán)和助色團(tuán)的信息，而不能提供整個分子的信息，即紫外光譜可以提供一些官能團(tuán)的重要信息，所以只憑紫外光譜數(shù)據(jù)尚不能完全確定物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，還必須與其它方法配合起來.3試估計(jì)下列化合物中哪一種化合物的Imax最大，哪一種化合物的Imax最小，為什么？.(a)(b)(c)解：（b） > （a） >（c）（b）中有兩個共軛雙鍵，存在K吸收帶，（a）中有兩個雙鍵，而（c）中只有一個雙鍵.第十章紅外吸收光譜1. 產(chǎn)生紅外吸