江蘇大學(xué)高等儀器分析

1、紫外1、 紫外-可見吸收光譜的特點1.相對于其他光譜分析方法來說，其儀器設(shè)備和操作都比較簡單，費用少，分析速度較快。2.靈敏度較高。其最低檢出濃度可達到10-6g/ml.3.有較好的選擇性。4.精密度和準確度較高。其相對誤差可減至1%2%。5.用途廣泛。在醫(yī)藥，化工，治金，環(huán)境保護，地質(zhì)等到諸多領(lǐng)域。紫外-可見吸收光譜分析法已成為必不可少的測試手段之一。2、紫外-可見吸收光譜的應(yīng)用1定性分析：判斷共軛關(guān)系及某些官能團。如在（200400）nm之間無吸收峰，說明該未知物無共軛關(guān)系，且不會是醛、酮，很可能是一個飽和化合物。2定量分析：用于測定物質(zhì)的濃度或含量，測定步驟與可見光分光光度計相同 。3異

2、構(gòu)體的判斷：例如：乙酰乙酸乙酯存在酮-烯醇互變異構(gòu)體。酮式?jīng)]有共軛雙鍵，在204nm處有弱吸收；烯醇式有共軛雙鍵，在245nm處有強吸收。故可根據(jù)它們的紫外吸收光譜可判斷其存在與否。 4 純度檢查：例如，如果一化合物在紫外區(qū)沒有吸收峰，而其中的雜質(zhì)有較強的吸收，就可方便檢出該化全物中的痕量雜質(zhì)。3、紫外光吸收光譜的波長范圍 紫外可見光譜區(qū)是在（4800）nm的電磁波，其中（4400）nm的電磁輻射稱為紫外區(qū)，它又分為兩段：（4200）nm為遠紫外區(qū)，（200400）nm的電磁波稱為近紫外區(qū)，而波長在（400800）nm的電磁波為可見光區(qū)。因此，有機化合物測定中所謂的紫外光譜是指（200400）

3、nm近紫外區(qū)的吸收光譜，通常用UV表示。由于玻璃對波長300nm以下的電磁波有吸收，在300nm以下的測定中光學(xué)元件不能使用玻璃，一般以石英制品代替，在300nm以下的區(qū)域又稱石英區(qū)。4、簡述有機化合物中電子躍遷有幾種，其中我們感興趣的電子躍遷是那幾種，為什么？ 有機物最有用的吸收光譜是基于-*和n-*躍遷而產(chǎn)生的，這兩類躍遷所需要的輻射能量大多處于波長大于200nm的區(qū)域。它們要求分子中含有不飽和鍵，這種含有不飽和鍵的基團稱為生色團。如C=C、 C=O、苯環(huán)等 。5、 影響紫外-可見吸收光譜因素1.溫度：在室溫范圍內(nèi)，溫度對吸收光譜的影響不大。在低溫時，吸收強度有所增大；在高溫時，譜帶變寬，

4、譜帶精細結(jié)構(gòu)消失。2.溶劑：由于紫外光譜的測定大多數(shù)在溶液中進行，而溶劑的不同將會使吸收帶的位置及吸收曲線的形態(tài)有較大的影響。所以在測定物質(zhì)的吸收光譜時，一定要注明所用的溶劑。 3.PH值：很多化合物都具有酸性或堿性可解離基團，在不同PH值的溶液中，分子的解離形式可能發(fā)生變化。其吸收峰的形狀、吸收峰的位置、吸收強度等都有可能發(fā)生變化。4.儀器的狹縫寬度：狹縫寬度越大，光的單色性越差，吸收光譜的細微結(jié)構(gòu)就可能消失。 6、紫外-可見分光光度計的結(jié)構(gòu)1光源：光源是提供入射光的裝置。主要使用氘燈和碘鎢燈，兩種光源發(fā)射波長光度范圍不同。氘燈可產(chǎn)生（165-360）nm波長范圍的光，當超過360nm時，應(yīng)

5、采用碘鎢燈。儀器中光源可以自動進行切換。2單色器：是一種把來自光源的復(fù)合光分解為單色光，并分離出所需要波段光束的裝置。是光譜儀的關(guān)鍵部件，其主要組成為入射狹縫、出射狹縫、色散元件和準直鏡。色散元件為光柵。3吸收池：又稱樣品池、參比池或比色皿。所用材料一般采用石英制品。比色皿一般使用前需清洗并校正。4檢測器：其作用是檢測光信號，交將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴，F(xiàn)在一般使用光電倍增管。以前常用光電管作為檢測器，光電倍增管的靈敏度要比光電管高很多。5信號顯示系統(tǒng)。配有微機，可對光譜儀進行操作控制，并進行數(shù)據(jù)處理。熒光8、分子發(fā)光分析法包括哪幾種？分子吸收分光光度法與分子發(fā)光分析法的區(qū)別？1.熒光分析（flu

6、orescence analysis） 2.磷光分析（phosphorescence analysis）3.化學(xué)發(fā)光分析（chemiluminescence analysis） 該類分析方法與吸收分光光度法有密切關(guān)系。分子發(fā)光分析法：若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(xiàn)象稱為光致發(fā)光，熒光分析和磷光分析是基于這類光致發(fā)光現(xiàn)象而建交起來的分析方法。 該類分析方法與吸收分光光度法有密切關(guān)系。當物質(zhì)分子吸收輻射能而被激發(fā)到較高電子能態(tài)之后，在返回基態(tài)的過程中，要釋放出部分能量?；鶓B(tài)分子吸收了一定能量后，躍遷至激發(fā)態(tài)，當激發(fā)態(tài)分子以輻射躍遷形式將

7、其能量釋放返回基態(tài)時，便產(chǎn)生分子發(fā)光。分子吸收分光光度法是一種常用的儀器分析方法，它是過通被測物質(zhì)對特定波長光的選擇性吸收來進行定性或定量分析。分子暖收分光光度法按光源波長的不同可分為紅外吸收光譜部分與紫外和可見光部分。9、熒光分析法的特點及缺點。1靈敏度高，檢出限為10-7-10-9g/ml，比紫外可見分光光度法高101000倍。2熒光法的選擇性強，能吸收光的物質(zhì)并不一定能產(chǎn)生熒光，且不同物質(zhì)由于結(jié)構(gòu)不同，雖吸收同一波長，產(chǎn)生的熒光強度也不同。3它還有用樣量少、操作簡便等的優(yōu)點。 熒光法的缺點是，由于許多物質(zhì)不發(fā)射熒光，因此使它的應(yīng)用范圍受到限制。10、激發(fā)光譜和熒光光譜如何得到？任何發(fā)射熒

8、光的物質(zhì)都具有兩個特征光譜，即激發(fā)光譜（excitation spectrum）和熒光光譜(fluorescence spectrum)。它們是熒光分析中定性和定量的基礎(chǔ)。 熒光物質(zhì)的最大激發(fā)波長（ex）和最大熒光波長（em）是鑒別物質(zhì)的根據(jù)，也是定量測定時的最靈敏的條件。 激發(fā)光譜 ： 如果將激發(fā)光的光源用單色器分光，測定不同波長的激發(fā)光的照射下，熒光最強處熒光強度的變化，以激發(fā)波長（）為橫坐標，熒光強度（IF）為縱坐標作圖，便可得到熒光物質(zhì)的激發(fā)光譜。 熒光光譜 ：固定激發(fā)光波長和強度，而讓物質(zhì)發(fā)射的熒光通過單色器分光，以測定不同波長的熒光強度。以熒光波長（）為橫坐標，熒光強度（IF）為縱

9、坐標作 圖，便可得到熒光物質(zhì)的熒光光譜。 11、分子產(chǎn)生熒光必須具備2個條件：1物質(zhì)分子必須具有能吸收一定頻率紫外光的特定結(jié)構(gòu) 2物質(zhì)分子吸收了特征頻率的輻射能之后，必須具有較高的熒光效率。熒光效率大，在相同的濃度下，熒光的發(fā)射強度也大12、環(huán)境對熒光的影響分子所處的環(huán)境，如溫度、溶劑、PH值等都會影響分子結(jié)構(gòu)和立體構(gòu)像，從而影響熒光強度 。1.溫度：一般說來，大多數(shù)熒光物質(zhì)的溶液隨著溫度的降低，熒光效率和熒光強度將增加；相反，溫度升高熒光效率將下降 。 2.溶劑：同一種熒光物質(zhì)溶于不同的溶劑，其熒光光譜的位置和強度可能有明顯的不同。一般情況下，隨著溶劑的極性增加，熒光強度將增強。3.溶劑PH

10、值的影響，當熒光物質(zhì)是弱酸或弱堿時，溶劑PH值對熒光強度有較大影響。 4.猝滅劑的影響，熒光猝滅是指熒光物質(zhì)與溶劑子或其他溶質(zhì)分子相互作用，引起熒光強度降低、消失或熒光強度與濃度不呈線性的關(guān)系的現(xiàn)象。引起熒光猝滅的物質(zhì)稱為猝滅劑（quencher）。常見的猝滅劑有鹵素離子、重金屬離子、氧分子、以及硝基化合物、重氮化合物、羰基化合物等。13、熒光的定量分析1熒光測定的線性范圍一般在10-5100g/ml。當濃度較高時，吸光度（A）0.05時，由于自猝滅和自吸收等原因，熒光強度與濃度不呈線性關(guān)系，熒光強度同濃度的線性關(guān)系將向濃度軸偏離，發(fā)生負偏差。2與紫外-可見分光光度法相同，也可采用標準曲線法和

11、標準對照法。3測量條件的選擇 選擇線性范圍：當熒光物質(zhì)溶液的吸光度A0.05時，熒光強度與濃度才呈線性關(guān)系。 選擇合適的激發(fā)光和熒光波長：一般選擇激發(fā)光譜中能產(chǎn)生最強熒光的入射光波長作為激發(fā)光，熒光光譜選擇最強熒光的波長作為熒光測定的波長。14、熒光分光度計的性能1.可檢測熒光、磷光及生物發(fā)光2.掃描速度快，可達24000 nm/分，數(shù)據(jù)采集速率達80次/秒3.波長范圍：190-1100 nm4.光譜帶寬：1.5、2.5、5、10和20 nm五檔切換5.具有液體池和固體池，并具有自動控溫設(shè)備。原子吸收15、原子吸收與原子發(fā)射含義異同點。原子吸收光譜法（AAS），亦稱原子吸收分光光度法，是基于蒸

12、氣相中待測元素的基態(tài)原子對其共振輻射的吸收強度來測定試樣中該元素含量的一種儀器分析方法。它是測定痕量和超痕量元素的有效方法。原子發(fā)射光譜（AES）分析， 原子由激發(fā)態(tài)回到基態(tài)（或躍遷到較低能級）時，若此以光的形式放出能量，就得到了發(fā)射光譜。利用物質(zhì)在被外能激發(fā)后所產(chǎn)生的原子發(fā)射光譜來進行分析的方法。其譜線的波長決定于躍遷時的兩個能級的能量差。16、原子吸收光譜分析的特點n 檢出限低。火焰原子吸收光譜法（FAAS）檢出限可達ng/ml量級，石墨爐原子吸收光譜法的檢出限可達10-1310-14g。n 選擇性好。原子吸收光譜是元素的固有特征，這是其選擇性好的根本原因。n 精密度高。原子吸收光譜的相對

13、標準偏差一般可達到1%，最好時可以達到0.3%或更好。n 抗干擾能力強。原子吸收線數(shù)目少，一般不存在共薦元素的光譜重疊干擾。n 應(yīng)用范圍廣。n 用樣量小。n 儀器設(shè)備相對比較簡便，操作簡便，易于掌握。 17、AAS法的應(yīng)用2） 在元素分析中的應(yīng)用：原子吸收光譜分析在元素分析中的應(yīng)用最為廣泛?，F(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生化、地質(zhì)、治金、食品、環(huán)保等各個領(lǐng)域，日前原子吸收已成為金屬元素分析的最為有力工具之一，而且在許多領(lǐng)域已作為標準分析方法。能檢測70余種金屬元素含量。2）在理論研究中的應(yīng)用：能測定活化能、氣體原子擴散系數(shù)、解離能、蒸氣壓等。 3）在有機分析中的應(yīng)用：多種有機物與相應(yīng)的金屬元素之間

14、的化學(xué)計量反應(yīng)而間接測定有機化合物。如8-羥基奎啉（Cu）。 4）在金屬元素形態(tài)分析：通過氣液色譜分離后以原子吸收測定，可以分析金屬元素的不同價態(tài) 。18、原子吸收定量分析1標準曲線法：配制一組含有不同濃度被測元素的標準溶液，在與試樣測定完全相同的條件下，按濃度由低到高的順序測定吸光度值。繪制吸光度對濃度的校準曲線。測定試樣的吸光度，從校準曲線上用內(nèi)插法求出被測元素的含量。2.標準加入法：分取幾份相同量的被測試液，分別加入不同量的被測元素的標準溶液，其中一份不加被測元素的標準溶液，最后稀釋至相同體積，使加入的標準溶液濃度為0，CS、2CS 、3CS ，然后分別測定它們的吸光度，繪制吸光度對濃度

15、的校準曲線，再將該曲線外推至與濃度軸相交。交點至坐標原點的距離Cx 即是被測元素經(jīng)稀釋后的濃度。19、測定條件的選擇：1分析線的選擇：一般選用共振線作分析線。 2燈電流：保正穩(wěn)定和適當光強度輸出的條件下，盡量選用較低的工作電流。3原子化條件：n 火焰法主要是選擇適當?shù)幕鹧妗τ诜治鼍€在200nm以下的元素，不宜選用乙炔火焰。對于易電離的元素，宜選用低溫火焰。而對于易生成難離解化合物的元素，則宜選用高溫火焰。n 石墨爐法則應(yīng)選擇合適的干燥、灰化和原子化溫度。4 燃燒器高度： n 對于不同的元素，自由原子的濃度隨火焰高度的分布是不同的。所以測定時，應(yīng)調(diào)節(jié)其高度使光束從原子濃度最大處通過。5狹縫寬度

16、：n 由于原子吸收光譜法譜線的重疊較少，一般可用較寬的狹縫，以增強光的強度。但當存在譜線干擾和背景吸收較大時，則宜選用較小的狹縫寬度。 20. 火焰 子化器常用的原子化器是預(yù)混合型火焰原子化器、電熱石墨爐原子化器、陰極濺射原子化器、和石英原子化器。 預(yù)混合型火焰原子化器由霧化器、預(yù)混合室、縫式燃燒器及相應(yīng)的氣路組成。霧化器是關(guān)鍵部件，其作用是將試樣霧化成直徑為微米級的氣溶膠。霧化效率直接影響元素的測定靈敏度。 a）噴霧器：將試樣溶液轉(zhuǎn)為霧狀。b）霧化室：內(nèi)裝撞擊球和擾流器（去除大霧滴并使氣溶膠均勻）。c）燃燒器：產(chǎn)生火焰并使試樣蒸發(fā)和原子化的裝置。 非火焰原子化器 電熱石墨爐原子化器是一類將試

17、樣放置在石墨管壁內(nèi)，用電加熱至高溫實現(xiàn)原子化的系統(tǒng)。其中管式石墨爐是最常用的原子化器。采用40A，250V低壓大電流供電，惰性氣體保護，用水冷卻。n 包括電源、保護系統(tǒng)和石墨管三部分。n 電源：100250V，40A。用于產(chǎn)生高溫。n 保護系統(tǒng)： 保護氣（Ar）分成兩路n 管外氣防止空氣進入，保護石墨管不被氧化、燒蝕。21、光源空心陰極燈 空心陰極燈的結(jié)構(gòu)：是一種由被測元素或含有被測元素的材料制成的圓筒形空心極與一個陽極，密封在充有低壓Ne或Ar惰性氣體的玻璃管內(nèi)的電真空器件。云母或陶瓷屏蔽的作用是阻止放電向外擴散，使放電集中在陰極腔內(nèi)。 對光源的基本要求：發(fā)射的共振輻射的半寬度要明顯小于吸收

18、線的半寬度(銳線光源)；輻射的強度大；輻射光強穩(wěn)定，背景小，使用壽命長等?？招年帢O燈是符合上述要求的理想光源，應(yīng)用最廣。 等離子22.原子發(fā)射光譜分析的特點：1相當高的靈敏度2有較好的選擇性3準確度較高4能同時測定多種元素，分析速度快。 5用樣量少定量、定性分析樣品中所含元素，多組分同時分析。紅外23、簡述傅立葉變換紅外光譜儀的結(jié)構(gòu)。樣品應(yīng)具備何種條件才能進行紅外測試。 這是目前的主流機型，也是我們重點要介紹的機型。它測量波段寬、分辨率高、光通量大、響應(yīng)速度快，可進行在線聯(lián)機測試：GC/FTIR; HPLC/FTIR; TLC/FTIR；PGC/FTIR；SFC/FTIR/MS；TGA/FTI

19、R；MIC/FTIRGC： 氣相色譜法 TLC: 薄層色譜法 HPLC: 高效液相色譜法SFC： 超臨界流體色譜法 TGA： 熱重分析法 PGC： 裂解色譜法 MIC： 顯微紅外 (1) 試樣應(yīng)該是單一組分的純物質(zhì)，純度應(yīng)98%，便于與純化合物的標準進行對照。多組分試樣應(yīng)在測定前盡量預(yù)先用分餾、萃取、重結(jié)晶、區(qū)域熔融或色譜法進行分離提純。 (2) 試樣中不應(yīng)含有游離水。水本身有紅外吸收，會嚴重干擾樣品譜，而且還會侵蝕吸收池的鹽窗。 (3) 試樣的濃度和測試厚度應(yīng)選擇適當，以使光譜圖中的大多數(shù)吸收峰的透射比處于10%80%范圍內(nèi)。24、紅外光譜儀的分類，及各自結(jié)構(gòu)特點。1.色散型紅外光譜儀 樣品

20、置于光源與分光器之間，樣品受紅外光束聚焦加熱，易產(chǎn)生熱效應(yīng)。分光器是由棱鏡或光柵構(gòu)成，獲得單色光的純度差，造成儀器的分辨率低。 這種儀器掃瞄速度慢，測定一個樣品一般需幾分鐘，甚至十幾分鐘，無法進行在線聯(lián)機測試。 2.傅里葉變換型紅外光譜儀 這是目前的主流機型，也是我們重點要介紹的機型。它測量波段寬、分辨率高、光通量大、響應(yīng)速度快，可進行在線聯(lián)機測試：GC/FTIR; HPLC/FTIR; TLC/FTIR；PGC/FTIR；SFC/FTIR/MS；TGA/FTIR；MIC/FTIRGC： 氣相色譜法 TLC: 薄層色譜法 HSFC： 超臨界流體色譜法 TGA： 熱重分析法 PGC： 裂解色譜法

21、 MIC： 顯微紅外 PLC: 高效液相色譜法 兩類機型的性能比較 從兩類紅外光譜儀原理比較可知，傅里葉變換紅外光譜儀有其獨特之處，它與一般色散型紅外光譜儀截然不同。FTIR無分光系統(tǒng)，測量時是應(yīng)用經(jīng)邁克爾遜干涉儀調(diào)制了的干涉光?？梢淮稳〉萌ǘ喂庾V信息。具有高光通量，低噪聲，測量速度快等一系列優(yōu)點。它擴展了紅外光譜研究領(lǐng)域，發(fā)展了許多特殊測試技術(shù)。下表是兩種光譜儀的性能比較： 3. Nicolet Nexus 470 FTIR光譜儀 Nexus系列智能傅立葉紅外光譜儀性能 ：Nexus系列紅外光譜儀是尼高力公司集近30年生產(chǎn)傅里葉紅外光譜儀的經(jīng)驗，結(jié)合當今最新的光學(xué)、電子學(xué)、材料科學(xué)和人工智

22、能技術(shù)推出的智能化、研究級紅外光譜儀。 Nexus的設(shè)計充分體現(xiàn)了，在達成尖端技術(shù)指標的同時，最大限度地使系統(tǒng)智能化。 25、中紅外譜圖中的區(qū)域如何劃分，一張合格紅外譜圖的基本要求。28、簡述HPLC基本原理及結(jié)構(gòu)組成。 高效液相色譜儀的系統(tǒng)由儲液器、泵、進樣器、色譜柱、檢測器、記錄儀等幾部分組成。儲液器中的流動相被高壓泵打入系統(tǒng),樣品溶液經(jīng)進樣器進入流動相,被流動相載入色譜柱(固定相)內(nèi),由于樣品溶液中的各組分在兩相中具有不同的分配系數(shù),在兩相中作相對運動時,經(jīng)過反復(fù)多次的吸附-解吸的分配過程,各組分在移動速度上產(chǎn)生較大的差別,被分離成單個組分依次從柱內(nèi)流出,通過檢測器時,樣品濃度被轉(zhuǎn)換成電

23、信號傳送到記錄儀,數(shù)據(jù)以圖譜形式打印出來。30、請用示意圖描述液相色譜手動進樣閥構(gòu)造（load和inject兩種狀態(tài)）。31、簡述HPLC對流動相的要求。必須是HPLC級的，不與固定相發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。對樣品有適宜的溶解度，要求k在110范圍內(nèi)（可用范圍）或25（最佳范圍）。k值太小，不利于分離；k值太大，可能使樣品在流動相中沉淀。必須與檢測器相適應(yīng)。如用紫外檢測器時，不能選用截止波長大于檢測波長的溶劑。粘度小。必須脫氣：由于流動相里含有微量空氣，經(jīng)泵的壓力作用，會在流通池里產(chǎn)生氣泡，這對分析產(chǎn)生一定的影響，如噪音增大，甚至于掩蓋信號峰。因此，流動相在使用前必須經(jīng)超聲脫氣30分鐘以上。過濾：由于流動相里有很微小的垃圾，如不經(jīng)過過濾，偶爾會卡在單向閥門中，從而產(chǎn)生壓力波動。32、簡述熱重分析（TG）基本原理及DTG的意義。差示掃描量熱儀（DSC)差熱分析儀 （DTA）熱重分析儀 （TGA）熱機械分析儀 （DMA）熱重分析指溫度在程序控制時，測量物質(zhì)質(zhì)量與溫度之間的關(guān)系的技術(shù)。這里值得一提的是，定義為質(zhì)量的變化而不是重量變化是基于在磁場作用下，強磁性材料當達到居里點時，雖然無質(zhì)量變化，卻有表觀失重。而熱重分析則指觀測試樣在受熱過程中實質(zhì)上的質(zhì)量變化。 熱重分析所用的儀器是熱