儀器分析(第三版)朱明華編 答案7.ppt

1、第七章習(xí)題解答,1. 試從電極頭溫度、弧焰溫度、穩(wěn)定性及主要用途比較三種常用光源（直流、交流電弧，高壓火花）的性能。,2. 攝譜儀由哪幾部分構(gòu)成？各組成部件的主要作用是什么？,解：攝譜儀是用來(lái)觀察光源的光譜的儀器，主要由照明系統(tǒng)、準(zhǔn)光系統(tǒng)、色散系統(tǒng)及投影系統(tǒng)構(gòu)成。 照明系統(tǒng)的作用是將光源產(chǎn)生的光均勻地照明于狹縫上。 準(zhǔn)光系統(tǒng)的作用是將通過(guò)狹縫的光源輻射經(jīng)過(guò)準(zhǔn)光鏡變成平行光束照射在分光系統(tǒng)（色散系統(tǒng)上）。 色散系統(tǒng)為棱鏡或光柵，其作用是將光源產(chǎn)生的光分開(kāi)，成為分立的譜線(xiàn)。 投影系統(tǒng)的作用是將攝得的譜片進(jìn)行放大，并投影在屏上以便觀察。 在定量分析時(shí)還需要有觀測(cè)譜線(xiàn)黑度的黑度計(jì)及測(cè)量譜線(xiàn)間距的比長(zhǎng)儀

2、。,3. 簡(jiǎn)述ICP的形成原理及其特點(diǎn)。,解：ICP是利用高頻加熱原理。 當(dāng)在感應(yīng)線(xiàn)圈上施加高頻電場(chǎng)時(shí)，由于某種原因（如電火花等）在等離子體工作氣體中部分電離產(chǎn)生的帶電粒子在高頻交變電磁場(chǎng)的作用下做高速運(yùn)動(dòng)，碰撞氣體原子，使之迅速、大量電離，形成雪崩式放電，電離的氣體在垂直于磁場(chǎng)方向的截面上形成閉合環(huán)形的渦流，在感應(yīng)線(xiàn)圈內(nèi)形成相當(dāng)于變壓器的次級(jí)線(xiàn)圈并同相當(dāng)于初級(jí)線(xiàn)圈的感應(yīng)線(xiàn)圈耦合，這種高頻感應(yīng)電流產(chǎn)生的高溫又將氣體加熱、電離，并在管口形成一個(gè)火炬狀的穩(wěn)定的等離子體焰矩。 其特點(diǎn)如下：,（1）工作溫度高、同時(shí)工作氣體為惰性氣體，因此原子化條件良好，有利于難熔化合物的分解及元素的激發(fā)，對(duì)大多數(shù)元素

3、有很高的靈敏度。 （2）由于趨膚效應(yīng)的存在，穩(wěn)定性高，自吸現(xiàn)象小，測(cè)定的線(xiàn)性范圍寬。 （3）由于電子密度高，所以堿金屬的電離引起的干擾較小。 （4）ICP屬無(wú)極放電，不存在電極污染現(xiàn)象。 （5）ICP的載氣流速較低，有利于試樣在中央通道中充分激發(fā)，而且耗樣量也較少。 （6）采用惰性氣體作工作氣體，因而光譜背景干擾少。,4. 何謂元素的共振線(xiàn)、靈敏線(xiàn)、最后線(xiàn)、分析線(xiàn)，它們之間有何聯(lián)系？,解：由激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷所發(fā)射的譜線(xiàn)稱(chēng)為共振線(xiàn)(resonance line)。共振線(xiàn)具有最小的激發(fā)電位，因此最容易被激發(fā)，為該元素最強(qiáng)的譜線(xiàn)。 靈敏線(xiàn)(sensitive line) 是元素激發(fā)電位低、強(qiáng)度較大的

4、譜線(xiàn)，多是共振線(xiàn)(resonance line)。 最后線(xiàn)(last line) 是指當(dāng)樣品中某元素的含量逐漸減少時(shí)，最后仍能觀察到的幾條譜線(xiàn)。它也是該元素的最靈敏線(xiàn)。 進(jìn)行分析時(shí)所使用的譜線(xiàn)稱(chēng)為 分析線(xiàn)(analytical line)。 由于共振線(xiàn)是最強(qiáng)的譜線(xiàn)，所以在沒(méi)有其它譜線(xiàn)干擾的情況下，通常選擇共振線(xiàn)作為分析線(xiàn)。,5. 光譜定性分析的基本原理是什么？進(jìn)行光譜定性分析時(shí)可以有哪幾種方法？說(shuō)明各個(gè)方法的基本原理和使用場(chǎng)合。,解：由于各種元素的原子結(jié)構(gòu)不同，在光源的激發(fā)下，可以產(chǎn)生各自的特征譜線(xiàn)，其波長(zhǎng)是由每種元素的原子性質(zhì)決定的，具有特征性和唯一性，因此可以通過(guò)檢查譜片上有無(wú)特征譜線(xiàn)的出

5、現(xiàn)來(lái)確定該元素是否存在，這就是光譜定性分析的基礎(chǔ)。 進(jìn)行光譜定性分析有以下三種方法： （1）比較法。將要檢出元素的純物質(zhì)或純化合物與試樣并列攝譜于同一感光板上，在映譜儀上檢查試樣光譜與純物質(zhì)光譜。若兩者譜線(xiàn)出現(xiàn)在同一波長(zhǎng)位置上，即可說(shuō)明某一元素的某條譜線(xiàn)存在。本方法簡(jiǎn)單易行，但只適用于試樣中指定組分的定性。,（2）對(duì)于復(fù)雜組分及其光譜定性全分析，需要用鐵的光譜進(jìn)行比較。采用鐵的光譜作為波長(zhǎng)的標(biāo)尺，來(lái)判斷其他元素的譜線(xiàn)。 （3）當(dāng)上述兩種方法均無(wú)法確定未知試樣中某些譜線(xiàn)屬于何種元素時(shí)，可以采用波長(zhǎng)比較法。即準(zhǔn)確測(cè)出該譜線(xiàn)的波長(zhǎng)，然后從元素的波長(zhǎng)表中查出未知譜線(xiàn)相對(duì)應(yīng)的元素進(jìn)行定性。,6. 結(jié)合實(shí)

6、驗(yàn)說(shuō)明進(jìn)行光譜定性分析的過(guò)程。,解：光譜定性分析包括試樣處理、攝譜、檢查譜線(xiàn)等幾個(gè)基本過(guò)程。,7. 光譜定性分析攝譜時(shí)，為什么要使用哈特曼光闌？為什么要同時(shí)攝取鐵光譜？,解：使用哈特曼光闌是為了在攝譜時(shí)避免由于感光板移動(dòng)帶來(lái)的機(jī)械誤差，從而造成分析時(shí)攝取的鐵譜與試樣光譜的波長(zhǎng)位置不一致。 攝取鐵光譜是由于鐵的光譜譜線(xiàn)較多，而且每條譜線(xiàn)的波長(zhǎng)都已經(jīng)精確測(cè)定，并載于譜線(xiàn)表內(nèi)，因此可以用鐵個(gè)譜線(xiàn)作為波長(zhǎng)的標(biāo)尺，進(jìn)而確定其它元素的譜線(xiàn)位置。,8. 光譜定量分析的依據(jù)是什么？為什么要采用內(nèi)標(biāo)？簡(jiǎn)述內(nèi)標(biāo)法的原理。內(nèi)標(biāo)元素和分析線(xiàn)對(duì)應(yīng)具備哪些條件？為什么？,解：在光譜定量分析中，元素譜線(xiàn)的強(qiáng)度I與該元素在試

7、樣中的濃度C呈下述關(guān)系： I= aCb 在一定條件下，a,b為常數(shù)，因此 log I = b logC +loga 亦即譜線(xiàn)強(qiáng)度的對(duì)數(shù)與濃度對(duì)數(shù)呈線(xiàn)性關(guān)系，這就是光譜定量分析的依據(jù)。,在光譜定量分析時(shí)，由于a,b隨被測(cè)元素的含量及實(shí)驗(yàn)條件（如蒸發(fā)、激發(fā)條件，取樣量，感光板特性及顯影條件等）的變化而變化，而且這種變化往往很難避免，因此要根據(jù)譜線(xiàn)強(qiáng)度的絕對(duì)值進(jìn)行定量常常難以得到準(zhǔn)確結(jié)果。所以常采用內(nèi)標(biāo)法消除工作條件的變化對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響。 用內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行測(cè)定時(shí)，是在被測(cè)元素的譜線(xiàn)中選擇一條譜線(xiàn)作為分析線(xiàn)，在基體元素（或定量加入的其它元素）的譜線(xiàn)中選擇一條與分析線(xiàn)均稱(chēng)的譜線(xiàn)作為內(nèi)標(biāo)線(xiàn)，組成分析線(xiàn)對(duì)，利

8、用分析線(xiàn)與內(nèi)標(biāo)線(xiàn)絕對(duì)強(qiáng)度的比值及相對(duì)強(qiáng)度來(lái)進(jìn)行定量分析。這時(shí)存在如下的基本關(guān)系： logR = log(I1/I2) = b1logC + logA 其中A=a1/I2,內(nèi)標(biāo)元素和分析線(xiàn)對(duì)應(yīng)具備的條件 內(nèi)標(biāo)元素與被測(cè)元素在光源作用下應(yīng)有相近的蒸發(fā)性質(zhì)； 內(nèi)標(biāo)元素若是外加的，必須是試樣中不含或含量極少可以忽略的。 分析線(xiàn)對(duì)選擇需匹配； 兩條原子線(xiàn)或兩條離子線(xiàn),兩條譜線(xiàn)的強(qiáng)度不宜相差過(guò)大。 分析線(xiàn)對(duì)兩條譜線(xiàn)的激發(fā)電位相近。 若內(nèi)標(biāo)元素與被測(cè)元素的電離電位相近，分析線(xiàn)對(duì)激發(fā)電位也相近，這樣的分析線(xiàn)對(duì)稱(chēng)為“均勻線(xiàn)對(duì)”。 分析線(xiàn)對(duì)波長(zhǎng)應(yīng)盡可能接近。 分析線(xiàn)對(duì)兩條譜線(xiàn)應(yīng)沒(méi)有自吸或自吸很小，并不受其它譜線(xiàn)的

9、干擾。 內(nèi)標(biāo)元素含量一定的。,9.何謂三標(biāo)準(zhǔn)試樣法？,解：三標(biāo)準(zhǔn)試樣法就是將三個(gè)或三個(gè)以上的標(biāo)準(zhǔn)試樣和被分析試樣于同一實(shí)驗(yàn)條件下，在同一感光板上進(jìn)行 攝譜。由每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)試樣分析線(xiàn)對(duì)的黑度差與標(biāo)準(zhǔn)試樣中欲測(cè)成分含量 c 的對(duì)數(shù)繪制工作曲線(xiàn)，然 后由被測(cè)試樣光譜中測(cè)得的分析線(xiàn) 對(duì)的黑度差，從工作曲線(xiàn)中查出待測(cè)成分的含量。,10. 試述光譜半定量分析的基本原理，如何進(jìn)行？,解：光譜半定量分析主要有三種方法 （）譜線(xiàn)呈現(xiàn)法，當(dāng)分析元素含量降低時(shí)，該元素的譜線(xiàn)數(shù)目也會(huì)逐漸減少，可以根據(jù)一定實(shí)驗(yàn)條件下出現(xiàn)特征譜線(xiàn)的數(shù)目來(lái)進(jìn)行半定量分析,（）譜線(xiàn)強(qiáng)度比較法可以將被測(cè)元素配制成不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)系列，然后分別與試樣

10、同時(shí)攝譜，并控制相同的攝譜條件，通過(guò)比較被測(cè)元素的靈敏線(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)試樣中該元素的相應(yīng)譜線(xiàn)的黑度，用目視進(jìn)行比較，進(jìn)行半定量分析,（）均稱(chēng)線(xiàn)對(duì)法選擇基體元素或樣品中組成恒定的某元素的一些譜線(xiàn)做為待測(cè)元素分析線(xiàn)的均稱(chēng)線(xiàn)對(duì)(激發(fā)電位相近的譜線(xiàn))，通過(guò)二者的比較來(lái)判斷待測(cè)成分的近似含量。,11.某合金中Pb的光譜定量測(cè)定,以Mg作為內(nèi)標(biāo),實(shí)驗(yàn)測(cè)得數(shù)據(jù)如下:,根據(jù)以上數(shù)據(jù),(1)繪制工作曲線(xiàn),(2)求溶液A, B, C的質(zhì)量濃度.,解: 以DS=SPb-SMg 對(duì)logC作圖,即得如下的工作曲線(xiàn).,根據(jù)圖中查出的相應(yīng)logC數(shù)據(jù),即可求得A,B,C濃度分別為0.236, 0.331, 0.396m.mL-1,12. 用內(nèi)標(biāo)法測(cè)定試樣中鎂的含量.用蒸餾水溶解MgCl2以配制標(biāo)準(zhǔn)鎂溶液系列.在每一標(biāo)準(zhǔn)溶液和待測(cè)溶液中均含有25.0ng.mL-1的鉬.鉬溶液用溶解鉬酸銨而得.測(cè)定時(shí)吸取50mL的溶液于銅電極上,溶液蒸發(fā)