中山大學儀器習題集

1、二、填空題：1 分子的能量主要為 電子能 、 振動能 、 轉(zhuǎn)動能 三項能量之和。2 在色譜分析中，分配系數(shù)是指一定溫度、壓力下，組分分配達到平衡時組分在 固定相 和 流動相 中的濃度比。3 在色譜分析中，分離度指 相鄰兩個色譜峰保留值之差與兩峰底寬平均值之比 。4 儀器分析所涉及的定量分析中，常用的校正方法有 標準曲線法 、 內(nèi)標法 和 標準加入法 。5 在31S0-31P1、31S0-31D2、33P2-33D3、43S1-43P1躍遷中，不能發(fā)生的是 31S0-31D2 。6 紫外可見吸收光譜產(chǎn)生于 分子中價電子在電子能級間的躍遷 的躍遷；紅外光譜產(chǎn)生于 分子中振動能級的躍遷 的躍遷；原子

2、光譜產(chǎn)生于 原子外層電子能級間的躍遷 的躍遷。7 通常，可見分光光度計和紫外光度計的吸收池材料分別為 玻璃 和 石英 。8 色譜定量分析中常用的定量方法有 外標法 ，內(nèi)標法 ， 歸一化法 三種。當樣品中不是所有組分都能出峰，不要求對所有組分作定量分析時，宜采用 外標法 或 內(nèi)標法 。9 組分A從色譜柱流出需15.0min，組分B需25.0min，而不被色譜柱保留的組分P流出柱需2.0min。（1）B 組分對A組分的相對保留值是 1.77 。（2）A組分在柱中的容量因子是 6.5 。（3）B組分在柱中的容量因子是 11.5 。10 如果在其他色譜條件不變的情況下，固定相的用量增加一倍，樣品的調(diào)整

3、保留時間會 增大 。11 GC用氣體作流動相，又叫載氣。常用的載氣有 H2 ， He ， N2 三種。12 氣相色譜檢測器可分為質(zhì)量型和濃度型兩類，屬于質(zhì)量型檢測器的有 氫火焰離子化 和 火焰光度 ，屬于濃度型檢測器的有 熱導池 和 電子捕獲 。13 原子光譜的特征為 線 光譜，分子光譜的特征為 帶 光譜。14 對于紫外及可見分光光度計，在可見光區(qū)可以用 玻璃吸收池 ，而紫外光區(qū)則用 石英吸收池 進行測量。15 在堿性條件下利用氟離子選擇電極測定F-離子，常會使測定結(jié)果偏 高 。16 雙波長分光光度計在儀器設(shè)計上通常采用 1 個光源， 2 個單色器和 1 個吸收池。17 氣相色譜定量分析中對歸

4、一化法要求的最主要的條件是所有的組分都要出現(xiàn)色譜峰 。18 在AES中，元素的原子從中心發(fā)射電磁輻射，所發(fā)射的電磁輻射可能被處在邊緣的同一元素基態(tài)原子或較低能級的原子吸收，使檢測器接受到的譜線強度降低。將這種在高溫時原子所發(fā)射的某一波長輻射被處在邊緣低溫狀態(tài)的同種原子所吸收的現(xiàn)象稱為 譜線的自吸 。19 多普勒變寬是由于 原子在空間作無規(guī)則熱運動 所導致的，故又稱 熱變寬 。20 程序升溫指： 對組成復雜、沸程寬的多組分樣品進行氣相色譜分析時，通過逐漸升高色譜溫度，使各組分依沸點低高的順序依次流出色譜柱而獲得好的分離的方法技術(shù) 。21 梯度淋洗指： 對組成復雜、含有多種不同極性組分樣品進行液相

5、色譜分析時，通過逐漸調(diào)節(jié)溶劑非極性和極性成分的比例而改變混合溶劑的極性，根據(jù)“相似相溶”的原則，逐漸將不同極性的組分依次洗出色譜柱而獲得良好分離的方法技術(shù) 。22 若共存元素在氣相中生成氣體分子、氧化物、鹽類等分子，由它們產(chǎn)生的分子吸收光譜與光源發(fā)射的分析元素共振線重疊，將產(chǎn)生干擾，這種干擾常稱為 背景吸收 。23 原來處于激發(fā)態(tài)的粒子回到低能級或基態(tài)時，往往會發(fā)射電磁輻射，這樣產(chǎn)生的光譜為 發(fā)射光譜 。24 在某些情形下，激發(fā)態(tài)原子或分子可能先通過無輻射躍遷過渡到較低激發(fā)態(tài)，然后再以輻射躍遷的形式過渡到基態(tài)，或者直接以輻射躍遷的形式過渡到基態(tài)。通過這種方式獲得的光譜，稱為 熒光光譜 。25

6、由原子能級之間躍遷產(chǎn)生的光譜稱為 原子光譜 。26 由分子能級躍遷產(chǎn)生的光譜稱為 分子光譜 。27 保留時間指 從進樣開始到色譜峰最大值出現(xiàn)時所需要的時間 。28 死體積指 不被保留的組分通過色譜柱所消耗的流動相的體積 。29 在AAS法中，由基態(tài)電子從基態(tài)能級躍遷至第一激發(fā)態(tài)所產(chǎn)生的吸收譜線稱為 共振線 。30 銳線光源指 能夠發(fā)射出譜線很窄，且發(fā)射線的中心頻率與吸收線中心頻率完全重合的光源 。31 紅外光譜中，分子吸收紅外輻射后，由基態(tài)振動能級躍遷至第一振動激發(fā)態(tài)所產(chǎn)生的吸收峰稱為 基頻峰 。32 色譜分析中，將一定量的純物質(zhì)作為內(nèi)標物加入到準確稱量的試樣中，根據(jù)試樣和內(nèi)標物的質(zhì)量以及被測

7、組分和內(nèi)標物的峰面積可求出被測組分的含量，這種方法稱為 內(nèi)標法 。三、簡答題：1 比較原子發(fā)射光譜分析和原子吸收光譜分析中原子化方法的異同。異：對于原子發(fā)射光譜，元素受到熱、電、光、等離子體等能量激發(fā)成為激發(fā)態(tài)原子或離子，再回到低能態(tài)或基態(tài)時所發(fā)射的光譜。原子發(fā)射光譜可對試樣進行定性分析、定量分析以及半定量分析。對于原子吸收光譜，在原子化裝置中完成試樣的蒸發(fā)、干燥和原子化過程，產(chǎn)生基態(tài)原子，吸收銳線光源所發(fā)射出的特征線光譜后產(chǎn)生吸收光譜。原子吸收光譜可進行定量分析，得到試樣的準確定量結(jié)果。同：皆為原子光譜。2 試從原理、儀器、應(yīng)用三方面對原子發(fā)射（AES）、原子吸收（AAS）、原子熒光（AFS

8、）光譜法進行簡要的比較。AES、AAS、AFS皆為原子光譜。AES反映激發(fā)態(tài)原子躍遷回基態(tài)時的光譜行為，AAS為基態(tài)原子對共振線的吸收，AFS為基態(tài)原子吸收輻射后的一個能級躍遷過程。AAS和AFS的儀器結(jié)構(gòu)比較類似，由光源、原子化器、單色器、檢測器組成。在AES中，原子化裝置即為光源，不再需另外的輻射光源。AFS中檢測光路與激發(fā)光入射方向相互垂直。應(yīng)用方面，原子發(fā)射光譜可對試樣進行定性分析、定量分析以及半定量分析，原子吸收光譜可進行定量分析，原子熒光光譜著重于對汞、砷等元素進行分析。6 簡述氣相色譜的原理、色譜儀的大致結(jié)構(gòu)?；谠嚇又薪M分在載氣的帶動下進入色譜柱，在固定相和流動相中經(jīng)吸附去吸附

9、、分配再分配等一系列過程從而得到分離。五大系統(tǒng)有：氣路系統(tǒng)、進樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)以及檢測和記錄系統(tǒng)。7 分子光譜和原子光譜有何區(qū)別？各自包括哪些具體的分析方法？AES、AAS、AFS皆為原子光譜。原子光譜為線光譜。AES反映激發(fā)態(tài)原子躍遷回基態(tài)時的光譜行為，AAS為基態(tài)原子對共振線的吸收，AFS為基態(tài)原子吸收輻射后的一個能級躍遷過程。分子光譜有可見/紫外吸收、紅外、拉曼等。分子光譜產(chǎn)生過程中可能涉及到電子能級、振動能級、轉(zhuǎn)動能級的躍遷，因而為帶光譜。8 紅外光譜中的基團頻率和“指紋區(qū)”指的是什么？各有什么特點？對有機化合物的分析各起到什么作用？組成分子的各種原子基團都有自己的特征紅外吸

10、收的頻率范圍和吸收峰，稱這些能用于鑒定原子基團存在并有較高強度的吸收峰為特征峰，其相應(yīng)的頻率稱為特征頻率或基團頻率?；鶊F頻率有一定的范圍，吸收峰較強，用于鑒定原子基團的存在?！爸讣y區(qū)”：在1300 cm-1400 cm-1（7.7mm25mm）范圍的光譜區(qū)，分子構(gòu)型和結(jié)構(gòu)的微小差別都可引起吸收峰分布的明顯改變。這一區(qū)域內(nèi)的光譜對于分子來說就好像“指紋”對人一樣，具有各自獨特的特征，可用于區(qū)分化合物的精細結(jié)構(gòu)。9分光光度法定性定量的依據(jù)紫外可見吸收光譜定性的依據(jù)：同一種吸光物質(zhì)，濃度不同時，吸收曲線的形狀相同，最大吸收波長不變，只是相應(yīng)的吸光度大小不同。紫外可見吸收光譜定量的依據(jù)：吸光度的大小與

11、其濃度相關(guān)，其定量關(guān)系符合朗伯比耳定律。10 與紫外分光光度計比較，熒光分光光度計有何不同?光源：后者的激發(fā)光源強度比前者吸收測量中的光源強度大。單色器：后者中有兩個單色器，分別為激發(fā)單色器和發(fā)射單色器，前者僅有一個單色器。檢測器：熒光強度很弱，檢測器需有較高的靈敏度。試樣池：熒光分析中要求用石英材料。由于熒光強度與透過光強度相比小得多，在測量熒光時必須嚴格消除透過光的影響。因此，在熒光計的測量儀器中，是在與入射光和透過光垂直的方向上來測量熒光。（熒光光度計有兩個單色器，且入射光路與檢測系統(tǒng)的光路垂直。）11在色譜分析中，用內(nèi)標法進行定量時，內(nèi)標物的選擇應(yīng)符合什么要求？1）它是試樣中不含有的組

12、分；2）內(nèi)標物應(yīng)為穩(wěn)定的純品，能與試樣互溶，但不發(fā)生化學反應(yīng)；3）內(nèi)標物與試樣組分的色譜峰能分開，并盡量靠近；4）內(nèi)標物的量應(yīng)接近被測組分的含量。12 氣相色譜中選擇固定液的要求是什么？1）選擇性好；2）低蒸氣壓，熱穩(wěn)定性好、化學穩(wěn)定性好；3）有一定溶解度；4）凝固點低，粘度適當。13 分光光度計的主要部件有哪些？各部件的作用是什么？分光光度計的主要部件有：光源、單色器、吸收池、檢測系統(tǒng)、信號顯示系統(tǒng)。 光源能提供具有足夠發(fā)射強度、穩(wěn)定且波長連續(xù)變化的復合光；單色器的作用是從光源發(fā)出的復合光中分出所需要的單色光；吸收池是用于盛裝參比溶液、試樣溶液的器皿；檢測系統(tǒng)是利用光電效應(yīng)把通過吸收池后的透

13、射光變成與照射光強度成正比的光電流，再進行測量；信號顯示系統(tǒng)的作用是檢測光電流強度的大小，并以一定的方式顯示或記錄下來。15 在色譜分析中，用面積歸一法定量的優(yōu)缺點是什么？優(yōu)點：簡便；定量結(jié)果與進樣量無關(guān)；操作條件變化對結(jié)果影響較小。缺點：樣品的全部組份必須流出，并可測出其信號。對某些不需要測定的組分，也須測出其信號及校正因子。16 試簡述氣相色譜速率方程式中A、B、C三項的物理意義。指出載氣最佳流速的表達方式及相應(yīng)于載氣最佳流速的塔板高度.H=A+B/u+cu，其中A為渦流擴散項，B為分子擴散項，C為傳質(zhì)阻力項。最佳線速度：u=(B/C)1/2，H=A+2（B*C）1/217 什么是光譜分析

14、法，它包括哪些主要方法？當物質(zhì)高溫產(chǎn)生輻射或當輻射能與物質(zhì)作用時，物質(zhì)內(nèi)部能級之間發(fā)生量子化的躍遷，并測量由此而產(chǎn)生的發(fā)射、吸收或散射輻射的波長和強度，進行定性或定量分析，這類方法就是光譜分析法光譜分析法主要有原子吸收光譜法、原子發(fā)射光譜法、原子熒光法、紫外可見分光光度法、紅外光譜法、分子熒光法、拉曼光譜法、X射線熒光法等。18 輻射光子能量與波長的關(guān)系怎樣，按光子能量從高到低有哪些輻射類型？輻射光子能量與波長的關(guān)系為：E=hc/按光子能量從高到低的順序為：射線，X射線，紫外，可見，紅外，微波，無線電波。21 試比較雙光束和雙波長分光光度法在儀器結(jié)構(gòu)上有何不同？雙波長分光光度法的原理是什么？1

15、）雙光束分光光度計，在單色器的后面放置一切光器，將光分為兩路強度相同的兩部分，分別通過參比和樣品溶液測定。雙波長分光光度計，將同一光源發(fā)出的輻射通過兩個單獨調(diào)節(jié)的單色器，產(chǎn)生兩條不同波長的光，分別通過樣品溶液進行測定。光路中沒有參比溶液。2）由于雙波長分光光度計采用統(tǒng)一光源，調(diào)節(jié)儀器使兩波長處光強度相等，則兩波長處吸光度之差為A= A2 A1 = (2 1)bc，即輸出信號A濃度c成正比消除了在單光束和雙光束分光光度測量中由參比溶液和樣品溶液組成不同所帶來的誤差。22 在液相色譜法中，為什么可分為正相色譜和反相色譜？各有什么含義？采用正相及反相色譜是為了降低固定液在流動相中的溶解度從而避免固定

16、液的流失。使用親水性固定液時常采用疏水性流動相，即流動相的極性小于固定液的極性，稱為正相液液色譜；反之，若流動相的極性大于固定相的極性則稱為反相液液色譜。23 什么是指示電極和參比電極，試舉例說明。指示電極：用來指示溶液中離子活度變化的電極，其電極電位值隨溶液中離子活度的變化而變化。在一定的測量條件下，當溶液中離子活度一定時，指示電極的電極電位為常數(shù)。例如測定溶液pH時，可以使用pH玻璃電極作為指示電極，玻璃電極的膜電位與溶液pH成線性關(guān)系，可以指示溶液酸度的變化。參比電極：在進行電位測定時，是通過測定原電池電動勢來進行的，電動勢的變化要體現(xiàn)指示電極電位的變化，因此需要采用一個電極電位恒定、不

17、隨溶液中待測離子活度或濃度變化而變化的電極作為基準，這樣的電極就稱為參比電極。例如，測定溶液pH時，通常用飽和甘汞電極作為參比電極。24 何謂元素的共振線、靈敏線、最后線、分析線，它們之間有何聯(lián)系？由激發(fā)態(tài)和基態(tài)間躍遷所產(chǎn)生的譜線稱為共振線。靈敏線是元素激發(fā)電位低、強度較大的譜線，多是共振線。最后線是指當樣品中某元素的含量逐漸減少時，最后仍能觀察到的幾條譜線。它也是該元素的最靈敏線。進行分析時所使用的譜線稱為分析線。由于共振線是最強的譜線，所以在沒有其它譜線干擾的情況下，通常選擇共振線作為分析線。25 在原子吸收分光光度法中能否用氫燈和鎢燈作光源？為什么？不能。因為原子吸收線的半寬度很小，在現(xiàn)

18、有的技術(shù)條件下，只能通過測定峰值吸收來代替積分吸收。原子吸收分光光度法使用發(fā)射線半寬度很小、小于吸收線半寬度的銳線光源，而氫燈和鎢燈發(fā)射的是連續(xù)帶狀光譜，所以不能作為原子吸收的光源使用。27 紅外光譜產(chǎn)生的條件有哪些？1）輻射能量滿足物質(zhì)產(chǎn)生振動躍遷所需要的能量。2）輻射與物質(zhì)之間有相互耦合作用，產(chǎn)生偶極矩的變化。28 AAS與UV-Vis的主要區(qū)別有哪些？1）吸收機理不同：AAS法為原子吸收線狀光譜；UV-Vis法為分子吸收帶狀光譜。2）光源：AAS法使用銳線光源（空心陰極燈）；UV-Vis法使用連續(xù)光源（鎢燈 氘燈）。3）儀器排列順序不同：AAS法，銳線光源原子化器單色器檢測器；UV-Vi

19、s法，光源單色器吸收池檢測器。29 為什么紫外光譜都是帶狀光譜。分子中電子能級躍遷的同時，伴隨有該電子能級上的振動能級、轉(zhuǎn)動能級的躍遷，形成帶狀光譜，而不是線狀光譜。30 氣相色譜定量的方法有幾種？各有哪些優(yōu)缺點？有三種方法：歸一化法，內(nèi)標法，外標法。歸一化法優(yōu)點：簡便、準確，即使進樣不準確，對結(jié)果亦無影響，操作條件的變動對結(jié)果影響也很小。缺點：試樣中組分必須全部出峰。內(nèi)標法的優(yōu)點：定量準確，進樣量和操作條件不要求嚴格控制，不要求試樣中組分全部出峰。缺點：操作麻煩，每次分析都要稱取試樣和內(nèi)標物質(zhì)量，比較費事，不適宜于快速控制分析。外標法的優(yōu)點：計算和操作都簡便，不必用校正因子。缺點：要求操作條

20、件穩(wěn)定，進樣量重復性好，否則對分析結(jié)果影響較大。34 什么是色譜圖？在色譜法中，試樣各組分經(jīng)色譜柱分離后，從柱后流出進入檢測器，檢測器將各組分濃度（或質(zhì)量）的變化轉(zhuǎn)換為電壓（或電流）信號，再由記錄儀記錄下來，所得的電信號強度隨時間變化的曲線，稱為流出曲線，也叫色譜圖。35 何謂積分吸收？何謂峰值吸收？為什么AAS法中常采用峰值吸收測量而不應(yīng)用積分吸收測量？積分吸收就是原子蒸氣吸收的全部能量，在AAS法中稱為積分吸收，用Kd表示。所謂峰值吸收是在采用發(fā)射線很窄的銳線光源的情況下，測量峰值吸收系數(shù)。目前儀器還不能準確地測出半寬度很小的吸收線的積分吸收值，實際分析工作系通過測定吸收線中心頻率的峰值吸

21、收系數(shù)K。來計算待測試樣中某元素的含量。37 原子吸收光譜法中的干擾有哪些？簡述抑制各種干擾的方法。 （1）來自光源干擾。方法：換分析線。1）光譜干擾 （2）多重吸收線干擾。方法：換分析線、預(yù)分離。 （3）背景吸收干擾。方法：扣除背景。 化學干擾。方法：進行化學分離及加入基體改進劑。2）非光譜干擾 電離干擾。方法：采用電離稀釋劑。 物理干擾。方法：配制與待測試樣具有相似組成的標準溶液。38 什么是程序升溫？什么情況下應(yīng)用程序升溫？它有什么優(yōu)點？在分析過程中，按預(yù)先設(shè)定程序升高柱溫，此升高柱溫法稱為程序升溫。對于寬沸程的多組分混合物的分離，可使用程序升溫，有利于組分分離，得到好的色譜峰。41 為什么離子選擇性電極對待測離子具有選擇性？如何估量這種選擇性？離子選擇性電極，都具有一個傳感膜，或稱敏感膜，是離子選擇性電極的最重