光譜分析技術(shù)及相關(guān)儀器習(xí)題參考答案

第四章光譜分析技術(shù)及相關(guān)儀器習(xí)題參考答案、名詞解釋長，測定不同波長的激發(fā)光照耀下，物質(zhì)溶液放射的熒光強(qiáng)度的變化，以激發(fā)光波長為橫坐標(biāo)，熒光強(qiáng)度為縱坐標(biāo)作圖，即可得到熒光物質(zhì)的激發(fā)光譜。從激發(fā)光譜圖上可找動身生熒光強(qiáng)度最強(qiáng)的激發(fā)波長λ。exλ作激發(fā)光源，并固定強(qiáng)度，而讓物質(zhì)放射的熒光通過單色器分ex光，測定不同波長的熒光強(qiáng)度。以熒光波長作橫坐標(biāo)，熒光強(qiáng)度為縱坐標(biāo)作圖，便得熒光λ

〕和最大熒

em ex〕是鑒定物質(zhì)的依據(jù)，也是定量測定中所選用的最靈敏的波長。em的分析均稱為光譜分析。被物質(zhì)吸取后產(chǎn)生的光譜被稱作吸取光譜。每一種物質(zhì)都有其特定的吸取光譜，因此可依據(jù)物質(zhì)的吸取光譜來分析物質(zhì)的構(gòu)造和含量。能級躍遷，所產(chǎn)生的光譜稱為放射光譜，包括線狀光譜、帶狀光譜及連續(xù)光譜。通過測定物質(zhì)放射光譜可以分析物質(zhì)的構(gòu)造和含量。摩爾吸光系數(shù)：摩爾吸光系數(shù)表示在肯定波長下測得的液層厚度為1c,溶液濃度c為1mol/L時(shí)的稀溶液吸光度值。吸光系數(shù)與入射光波長、溶液溫度、溶劑性質(zhì)及吸取物質(zhì)的性質(zhì)等多種因素有關(guān)。當(dāng)其它因素固定不變時(shí)，吸光系數(shù)只與吸取物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，可作為該物質(zhì)吸光力量大小的特征數(shù)據(jù)。分光光度計(jì)：能從含有各種波長的混合光中將每一單色光分別出來并測量其強(qiáng)度的儀器稱為分光光度計(jì)。它具有分析周密度高、測量范圍廣、分析速度快和樣品用量少等優(yōu)〔全波段〕分光光度計(jì)等。光源停頓照耀試樣，再放射過程馬上停頓，這種再放射的光稱為熒光。依據(jù)來源不同可分〔或原子〕構(gòu)造有著親熱的關(guān)系。通過測定物質(zhì)分子產(chǎn)生的熒光強(qiáng)度可進(jìn)展物質(zhì)的定性與定量分析。朗伯-比爾定律：是比色分析的根本原理，表達(dá)了物質(zhì)對單色光吸取程度與溶液濃Ab吸取和原子吸取。光光度計(jì)的關(guān)鍵部件。主要由入射狹縫、出射狹縫、色散元件和準(zhǔn)直鏡組成。同時(shí)也打算著透光液層厚度，可用塑料、玻璃、石英或熔凝石英制成。在可見光范圍內(nèi)，常用無色光學(xué)玻璃或塑料制作；在紫外區(qū)，需用能透紫外線的石英或熔凝石英制作。應(yīng)稱為外光電效應(yīng)。利用外光電效應(yīng)可以制成光電管和光電倍增管。內(nèi)光電效應(yīng)：光深入到物體內(nèi)部，將物體內(nèi)部原子中的一局部束縛電子激發(fā)成自由電子，但這些電子并不逸出物體，而是留在物體內(nèi)部從而使物體導(dǎo)電性增加，這種效應(yīng)〔阻值隨光照強(qiáng)度而明顯轉(zhuǎn)變、光敏二極管〔二極管接上反向電壓，沒有光照時(shí)呈反向截止?fàn)顟B(tài)，有光照耀時(shí)，反向電流明顯增大，經(jīng)三極管放大后再推動繼電器工作〕以及光電池。中心陽極式、中心陰極式和平行平板式幾種，按管內(nèi)充氣與否又可分為真空光電管與充氣光電管兩種。光電管的質(zhì)量取決于陰極靈敏度、線性范圍、最大、最小可測能量等幾個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)。光電倍增管：利用外光電效應(yīng)與多級二次放射體相結(jié)合而制成的光電元件，由一〔9～13〕二級電子放射極〔打拿極〕組成，其靈敏度比光電管高200多倍。有三個(gè)重要指標(biāo)：波長效應(yīng)、靈敏度和噪聲水平。由一行光敏區(qū)和二行讀出存放器構(gòu)成。光電二極管陣列不怕強(qiáng)光、耐振動、耐沖擊、重量輕、耗電少、壽命長、光譜響應(yīng)范圍寬、量子效率高、牢靠性高、讀出速度快。面之間可檢測到電流。這種光電轉(zhuǎn)換元件即為光電池。常用的有硒光電池、硅光電池等。的電流大小不穩(wěn)定。電荷耦合器件：一種型固體多道光學(xué)檢測器件，是在大規(guī)模硅集成電路工藝根底上研制而成的模擬集成電路芯片。它可以借助必要的光學(xué)和電路系統(tǒng)，將光譜信息進(jìn)展光電轉(zhuǎn)換、儲存和傳輸，在其輸出端產(chǎn)生波長－強(qiáng)度二維信號，信號經(jīng)放大和計(jì)算機(jī)處理的符合程度?？捎枚咧顏砗饬糠止夤舛扔?jì)的準(zhǔn)確性。果的全都程度。通常取測量結(jié)果的最大值與最小值之差來作為衡量分光光度計(jì)的準(zhǔn)確性指標(biāo)之一。度之間的偏差。該偏差越小，光度準(zhǔn)確度越高。定值之間符合線性關(guān)系的功率范圍，也就是儀器的最正確工作范圍。在此范圍內(nèi)測得的物質(zhì)的吸光系數(shù)才是一個(gè)常數(shù)。這時(shí)候儀器的光度準(zhǔn)確度最高。的綜合反映。單色器輸出的單色光的光譜純度、強(qiáng)度以及檢測器的光譜靈敏度等是影響儀器區(qū)分率的主要因素。光譜帶寬：指從單色器射出的單色光〔實(shí)際上是一條光譜帶〕1/2的譜帶寬度。它與狹縫寬度、分光元件、準(zhǔn)直鏡的焦距有關(guān)，可以認(rèn)為是單色器的線色散率的倒數(shù)與狹縫寬度的乘積。會嚴(yán)峻影響檢測準(zhǔn)確度。有兩種緣由引起的雜散光：①儀器中光學(xué)、機(jī)械零件的反射和散射等緣由使所承受的測定波長的光偏離正常光路，在不通過樣品的狀況下直接照耀到單色器。這種雜散光波長與測定波長一樣；②由儀器的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)制作缺陷引起。如不必要的反射面、光束孔徑不匹配、光學(xué)元件外表的擦痕、光學(xué)系統(tǒng)的像差、不均勻色散以及由于機(jī)械零部件加工不良、位置錯(cuò)移、儀器內(nèi)壁防眩黑漆脫落等?；€穩(wěn)定度：指在不放置樣品的狀況下，分光光度計(jì)掃描100%T或0%T時(shí)讀數(shù)偏假設(shè)基線穩(wěn)定度差，光度準(zhǔn)確度就低。100%T0%T0%線的平直度對讀數(shù)的影響大；在低吸取時(shí)，100%線的平直度對讀數(shù)的影響大。光學(xué)系統(tǒng)的失調(diào)、兩個(gè)光束不平衡、儀器振動等都影響基線平直度。基線平直度不好，可使樣品吸取光譜中各吸取峰間的比值發(fā)生變化，給定性分析造成困難。蒸發(fā)使之轉(zhuǎn)變成原子態(tài)蒸氣的部件。常用的有火焰原子化器和無火焰原子化器兩種?；鹧嬖踊鞒Ｓ玫氖穷A(yù)混合型原子化器，無火焰原子化器常用的是石墨爐原子化器。S值越小，表示分析靈敏度越高。3偏差時(shí)所對應(yīng)的濃度〔單位：mg/L是原子吸取光譜法中一個(gè)很重要的綜合性技術(shù)指標(biāo)，既反映儀器的質(zhì)量和穩(wěn)定性，也反映儀器對某元素在肯定條件下的檢出力量。檢出限越低，說明儀器性能越好，對元素的檢出力量越強(qiáng)。待測元素進(jìn)展分析的方法。色散元件的不同把攝譜儀分為棱鏡攝譜儀和光柵攝譜儀兩種。光電直讀光譜儀：用光電倍增管接收和記錄譜線的原子放射光譜儀器稱為光電直分為多道直讀光譜儀、單道掃描光譜儀和全譜直讀光譜儀三種。前兩種儀器承受光電倍增管作為檢測器，后一種承受固體檢測器。析的方法。在肯定試驗(yàn)條件下，被測元素的濃度與熒光強(qiáng)度成正比，因而可據(jù)此對物質(zhì)進(jìn)展定量分析。二、選擇題【A1．D2．D3．D4．C5．A6．B7．C8．C9．C10．D11．B12．D13．D14．A15．E16．A17．B18．B19．A20．C21．B22．D23．B24．D25．C26．D27．C28．C29．D30．C31．D32．A33．D34．D35．C36．A37．B38．A【X1．AC2．AC3．ACE4．BD5．AB6．CDE7．ABC8．AC9．ABCE10．ABCD11．ABCD12．ABCE13．AE14．BCD15．ABCD16．DE17．AC18．ABCDE19．ABCD20．ABCDE21．AB22．ACD23．ABC24．ABCD25．ABCDE26．ABCD27．ACE28．ABCE29．ABCDE30．ABDE31．ABCDE32．ABCD33．ABCD三、簡答題簡述光吸取定律的物理意義及使用范圍。程度與溶液濃度和液層厚度之間的定量關(guān)系。其內(nèi)容是：當(dāng)用一束單色光照耀溶液時(shí)，AbcA=kbc。分子間互不干擾。當(dāng)溶液濃度很大時(shí)，由于溶液分子的相互干擾，該定律不再成立。何為吸取光譜和放射光譜？的吸取光譜取決于物質(zhì)本身的構(gòu)造，包括分子吸取光譜和原子吸取光譜。物質(zhì)所放射的光稱為放射光譜。物質(zhì)的放射光譜有三種：線狀光譜、帶狀光譜及連續(xù)炙熱的固體或液體所放射。紫外-可見分光光度計(jì)的根本構(gòu)造及各局部功能是什么？等五局部組成。光源供給入射光，單色器的作用是將來自光源的復(fù)合光分解為單色光并分別出所需波段光束。吸取池用來盛放被測溶液，檢測器作用是把光信號轉(zhuǎn)換為電信號，信號顯示系統(tǒng)是把放大的信號以適當(dāng)?shù)姆绞斤@示或記錄下來。的反射和散射以及由儀器的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)制作缺陷引起的雜散光，③吸取池的質(zhì)量，④電壓、檢測器負(fù)高壓波動，造成光源光強(qiáng)波動和檢測器噪聲增大，⑤其它如吸光度讀數(shù)刻度誤差、儀器安裝環(huán)境〔如振動、溫度變化、化學(xué)因素〔如熒光、溶劑效應(yīng)等〕等因素的影響。簡述原子吸取光譜儀的主要構(gòu)造、性能指標(biāo)及特點(diǎn)。性能指標(biāo)包括波長精度、區(qū)分率、對某個(gè)元素的特征濃度和檢出限等。原子吸取分光光度70靈敏度高、干擾少、測量手續(xù)簡便等特點(diǎn)。簡述原子放射光譜儀的主要構(gòu)造及特點(diǎn)。答：原子放射光譜儀主要由光源、分光系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)三局部構(gòu)成。原子放射光譜儀靈敏度高、選擇性好、分析速度快、用樣量少、能同時(shí)進(jìn)展多元素的70譜進(jìn)展分析。但原子放射光譜反映的是原子或離子所放射的特征譜線，與其來源的分子狀態(tài)無關(guān)，只能用來確定被測物質(zhì)的元素組成與含量，不能給出物質(zhì)分子的有關(guān)信息。簡述熒光光譜儀的主要構(gòu)造及特點(diǎn)。主要特點(diǎn)是靈敏度高〔10-2數(shù)量級；選擇性強(qiáng)，有利于分析簡單的多組分混合pH二是應(yīng)用范圍較窄，只能用來測量發(fā)熒光的物質(zhì)，或與某些試劑作用后發(fā)熒光的物質(zhì)。影響熒光強(qiáng)度的主要因素是什么？光強(qiáng)度增加。光譜技術(shù)分為幾類？答：光譜技術(shù)分析法利用的是待測定組分所顯示出的吸取光譜或放射光譜，既包括分子光譜，也包括原子光譜。利用被測定組分中的分子所產(chǎn)生的吸取光譜進(jìn)展測定的分析方法，即通常所說的分子吸取法，包括可見與紫外分光光度法、紅外光譜法；利用被測定組分中的分子所產(chǎn)生的放射光譜進(jìn)展測定的分析方法，稱為分子放射法，常見的有分子熒光光度法。利用被測定組分中的原子吸取光譜進(jìn)展測定的分析方法，即原子吸取法；利用被原子熒光法、X紫外-可見分光光度計(jì)的有哪些根本類型？〔包括單光束和雙光束〕和雙波長分光光度計(jì)。單波長單光束分光光度計(jì)的特點(diǎn)是什么？濁樣品、不透亮樣品等的測定。單波長雙光束分光光度計(jì)的構(gòu)造特點(diǎn)是什么？答：單波長雙光束分光光度計(jì)的光路設(shè)計(jì)在出射狹縫和樣品吸取池之間增加了一個(gè)光另一路經(jīng)過樣品溶液，然后由一個(gè)檢測器交替接收或由兩個(gè)匹配器分別接收兩路信號；從光源到檢測器有試樣光路和參考光路兩條通路，可同時(shí)對檢測樣品和參考樣品進(jìn)展測定，直接獲得檢測數(shù)據(jù)，還可自動補(bǔ)償檢測時(shí)因條件的隨機(jī)變化或樣品中非測定組分的干擾所引起的影響；一般承受兩個(gè)光柵或棱鏡加光柵的雙單色器，能有效地提高區(qū)分率和降低雜可裝備各種附件，光、電、機(jī)嚴(yán)密結(jié)合，功能范圍寬。簡述原子吸取光譜儀的工作原理。測量吸取量將其與標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)展比照，從而確定濃度。簡述原子放射光譜儀的測試原理。待測元素原子的濃度不同，因此放射強(qiáng)度不同，可實(shí)現(xiàn)元素的定量檢測。熒光光度計(jì)與紫外可見分光光度計(jì)構(gòu)造上的區(qū)分是什么？〔〔氫燈、氘燈及氙燈等，金屬弧燈〔各種汞燈〕光度計(jì)只有一個(gè)單色器，而熒光分光光度計(jì)有兩個(gè)。一個(gè)是激發(fā)單色器，用于選擇激發(fā)光波長；其次個(gè)是放射單色器，用于選擇放射到檢測器上的熒光波長。什么是物質(zhì)的激發(fā)光譜和熒光光譜？它們之間有什么關(guān)系？發(fā)生熒光強(qiáng)度最強(qiáng)的激發(fā)波長λ

。熒光光譜是選擇λ

作激發(fā)光源，并固定強(qiáng)度，而讓物ex ex質(zhì)放射的熒光通過單色器分光，測定不同波長的熒光強(qiáng)度。以熒光波長作橫坐標(biāo)，熒光強(qiáng)度為縱坐標(biāo)作圖，便得熒光光譜。熒光光譜中熒光強(qiáng)度最強(qiáng)的波長為λem

。熒光物質(zhì)的最

ex

〕是鑒定物質(zhì)的依據(jù)，也是定量測定中所選用的em簡述物質(zhì)的分子構(gòu)造和熒光的關(guān)系。答：在很多有機(jī)物和無機(jī)物中，只有小局部物質(zhì)會發(fā)生強(qiáng)的熒光。強(qiáng)熒光物質(zhì)在分子構(gòu)造上往往具有如下特征：①具有大的共軛雙鍵構(gòu)造，共軛體系越大，越簡潔產(chǎn)生熒光。大局部熒光物質(zhì)都有芳香環(huán)或雜環(huán)，芳香環(huán)越大，其熒光峰移向波長方向，且熒光強(qiáng)度也往往較強(qiáng)。具有一樣共軛環(huán)數(shù)的芳香族化合物，線性環(huán)構(gòu)造者的熒光波長比非線性者長。②具有剛性平面構(gòu)造。熒光量子產(chǎn)率高的熒光物質(zhì)，其分子多為平面構(gòu)型，并具有一S1為-型。④取代基團(tuán)為給電子取代基，芳香取代基，則熒光強(qiáng)度增加。熒光光度計(jì)和熒光分光光度計(jì)的區(qū)分是什么？較熒光光度計(jì)強(qiáng)得多，價(jià)格也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于熒光光度計(jì)。使用熒光光譜儀時(shí)的留意事項(xiàng)是什么？符合儀器的規(guī)定；②光源：待光源穩(wěn)定發(fā)光前方可開頭測試工作。假設(shè)光源熄滅后需重啟動，則應(yīng)等燈管冷卻前方可。燈及其窗口必需保持清潔；③單色器：應(yīng)隨時(shí)留意防潮、防塵、防污和防機(jī)械損傷；④光電倍增管：加高壓時(shí)切不行受外來光線直接照耀，以免縮短透光面擦洗等方面要求嚴(yán)格，使用時(shí)應(yīng)為同一個(gè)插放的方向，不能常常磨擦，樣品池使用前應(yīng)認(rèn)真清洗，最好用硝酸處理后，再用水沖洗干凈，于無塵處晾干備用，不行用熱吹風(fēng)吹干；⑥防止眼睛損傷：操作者不能直視光源，以免紫外線損傷眼睛?？梢姺?/p>