仪器分析课后习题与思考题答案..

1、课后部分练习答案第3章紫外-可见分光光度法Ui-visP503.1分子光谱如何产生？与原子光谱的主要区别 它的产生可以 看做是分子对紫外-可见光光子选择性俘获 的过程 ，本质上是 分子内电子跃迁的结果。区别：分子光谱法是由 分子中电子能级、振动和转动能级 的变化产生的，表现 形式为带光谱；原子光谱法是由 原子外层或内层电子 能级的变化产生的，它的 表现形式为 线光谱 。3.2说明有机化合物紫外光谱产生的原因，其电子跃迁有那几种类型？吸收带有 那几种类型？有机化合物的紫外-可见光谱决定于分子的结构和分子轨道上电子的性质。有机化合物分子的特征吸收波长(入max)决定于分子的激发态与基态之间的能 量

2、差跃迁类型与吸收带c f (T*发生在远紫外区，小于200nmnf c*吸收峰有的在200nm附近，大多仍出现在小于200nm区域n f n*般在200nm左右，发生在任何具有不饱和键的有机化合物分子nf n*一般在近紫外区，发生在含有杂原子双键的不饱和有机化合物中。3.3在分光光度法中，为什么尽可能选择最大吸收波长为测量波长？ 因为在实际用于测量的是一小段波长范围的复合光， 由于吸光物质对不同波长的 光的吸收能力不同，就导致了对Beer定律的负偏离。吸光系数变化越大，偏离 就越明显。而最大吸收波长处较平稳，吸光系数变化不大，造成的偏离比较少， 所以一般尽可能选择最大吸收波长为测量波长。3.5

3、分光光度法中，引起对Lambert-Beer定律偏移的主要因素有哪些？如何让克 服这些因素的影响偏离Lambert-Beer Law的因素主要与样品和仪器有关。样品：(1)浓度(2)溶剂(3)光散射的影响；克服：稀释溶液，当c 0.01mol/L时，Lambert-Beer定律才能成立仪器：(1)单色光(2)谱带宽度；克服：Lambert-Beer Law只适用于单色光，尽可能选择最大吸收波长为测量波长3.9按照公式A=-lgT计算第5章分子发光分析法P1085.3(b)的荧光量子率高，因为(b)的化合物是刚性平面结构，具有强烈的荧 光，这种结构可以减少分子的振动， 使分子与溶剂或其他溶质分子

4、的相互作用减 少，即减少了碰撞失活的可能性5.4苯胺的荧光在10时更强，苯胺在酸性溶液中易离子化， 单苯环离子化后无荧 光；而在碱性溶液中以分子形式存在，故显荧光。一般pH在712发生蓝色荧 光。5.5由图可得，激发最佳波长大约为355nm；荧光发射最佳波长大约为405nm 5.6为什么分子荧光分析法的灵敏度比分子吸光法的要高？与分子吸光法相比，荧光是从入射光的直角方向检测，即在黑背景下检测荧光的 发射，所以一般来说，荧光分析的灵敏度要比分子吸收法高24个数量级，它的 测定下限在0.10.001ug/mL之间第11章电位分析法P24711.1电位分析法的理论基础是什么？它可以分成哪两类分析方法

5、？它们各有何 特点？用一指示电极和一参比电极与试液组成电化学电池， 在零电流条件下测定电池的 电动势，依此进行分析的方法。其理论基础是能斯特方程：分为直接电位法和电位滴定法；直接电位法： 将指示电极、 参比电极与待测溶液组成原电池， 测量其电极电位差，从Nernst公式求出被测离子活度。电位滴定法：根据滴定过程中指示电极电极电位的变化来确定滴定终点的容量分 析法。11.2构成电位分析法的化学电池中两电极分别称为什么？各自的特点是什么？ 指示电极：在电化学池中用于反映离子浓度或变化的电极。参比电极：在温度、压力恒定的条件下，其电极电位不受试液组成变化的影响、 具有基本恒定电位数值的，提供测量电位

6、参考的电极11.3金属基电极的共同特点是什么？电极上有电子交换反应，即电极上有氧化还原反应的存在11.4薄膜电极的电位（膜电位）是如何形成的？ 用某些敏感膜分隔内参比溶液及待测溶液，由于敏感膜与溶液离子的选择性交 换，使膜表面出现界面电位。11.5气敏电极在构造上与一般离子选择电极不同之处是什么？气体通过渗透膜，影响内充溶液的化学平衡，造成某一离子浓度产生变化，气敏 电极实际上已经构成了一个电池，这点是它同一般电极的不同之处。第15章色谱法引论P31615.3衡量色谱柱柱效能的指标是理论塔板数， 衡量色谱柱选择性的指标是选择因 子（相对保留值）15.4定温定压下，分配系数K值大的组分，在柱内移

7、动的速度慢，滞留在固定相 中的时间长，后流出柱子；反之，则先流出柱子。b组分分配系数K最小，所以b组分最先流出色谱柱15.6色谱图上的保留距离即保留时间，由n=16*（tb/Wb）2得出b的峰底宽Wb15.17（1）n _口2（立_卫）1四+甲一（为+北）匕+呼2得出分离度R，（R 3000cm-1，不饱和碳的碳氢伸缩振动 （双键、三键及苯环） 。 98%；（2）样品中不含游离水；（3）要选择合适的浓度和测试厚度。 分子荧光（磷光）分析 （MFS）、（MPS）1.影响荧光强度的因素和溶液荧光猝灭的主要类型 影响荧光强度的因素：（1）溶剂：溶剂极性的影响（2）温度低温下测定，提 高灵敏度（3）

8、pH值的影响（4）内滤光作用和自吸收现象（5）散射光的影响：应注 意Raman光的干扰荧光猝灭的主要类型： （1）碰撞猝灭（2）静态猝灭（3）转入三重态的猝灭（4） 发生电荷转移反应的猝灭（5）荧光物质的自猝灭2掌握用标准对照法测定样品含量的计算方法标准对照法： 如果试样数量不多，可用比较法进行测量。配一标准溶液浓度为Cs，Cs与未知液浓度Cx相近，并在相同条件下测定它们的荧光强度F。Fs -Fo = 2.303 ?f ? I0 ?l cs（1）Fx卡0= 2.303 ?f ? I0?l cx（2）(1)除以(2)Cx = Cs ?(Fx -F0)/(Fs -F0),从而算出未知液浓度Cx3了

9、解什么是拉曼散射光、瑞利散射光。拉曼散射光(Raman Scattering light)：在光子运动方向发生改变的同时，光子将 部分能量转给物质分子，或从物质分子得到能量，物质分子的能量会发生改变 瑞利散射光(RayleighScattering light):光子和物质分子碰撞时，未发生能量的 交换，仅光子运动方向发生改变。4了解荧光分光光度计的基本工作原理课本P95图5.4电位分析法1电位分析法的理论基础是什么？它可以分成哪两类分析方法？它们各有何特点？用一指示电极和一参比电极与试液组成电化学电池， 在零电流条件下测定电池的 电动势，依此进行分析的方法。其理论基础是能斯特方程：分为直接电

10、位法和电位滴定法；直接电位法： 将指示电极、 参比电极与待测溶液组成原电池， 测量其电极电位差，从Nernst公式求出被测离子活度。电位滴定法：根据滴定过程中指示电极电极电位的变化来确定滴定终点的容量分 析法。2电位滴定的终点确定有哪几种方法？1)作图法，2)导数作图法，3)二级微商内插法3熟悉标准加入法的计算应用(P247标准加入法：将准确体积的标准溶液加入到已知体积的试样溶液中，根据电池电动势的变化来求得被测离子的浓度。设试样的体积为V0,被测离子浓度为Cx,加入体积为Vs,浓度为cs的标液， 考虑V0Vs，贝U V0+Vs=Vx，最后得：E由实验数据可得，依照上式可求出被测离子浓度Cx,

11、色谱法引论(一般会出计算题，公式很重要)1.色谱法具有同时能进行分离和分析的特点而区别于其它方法， 特别对复杂混合物和多组分混合物的分离，色谱法的优势更为明显。2.按固定相外形不同色谱法是如何分类的？1)固定相呈平板状的色谱法称为平面色谱法：薄层色谱法纸色谱法2)固定相装于柱内的色谱法称柱色谱法：毛细管柱色谱法，填充柱法3.什么是气相色谱法和液相色谱法？气体为流动相的色谱法称为气相色谱法；液体为流动相的色谱法称为液相色谱法1、.保留时间、死时间及调整保留时间的关系是怎样的？CsVs(10调整保留时间=保留时间-死时间， 即trtr-to2.从色谱流出曲线可以得到哪些信息？1)根据色谱峰的个数可

12、以判断样品中所含组分的最少个数；2)根据色谱峰的保留值可以进行定性分析；3)根据色谱峰的面积或峰高可以进行定量分析；4)色谱峰的保留值及其区域宽度是评价色谱柱分离效能的依据；5)色谱峰两峰间的距离是评价固定相(或流动相)选择是否合适的依据。3.分配系数在色谱分析中的意义是什么？意义：定温定压下，分配系数K值大的组分，在柱内移动的速度慢，滞留在固定 相中的时间长，后流出柱子；反之，则先流出柱子。分配系数是色谱分离的依据4.什么是选择因子？它表征的意义是什么？即相对保留值，指待测的两个组分的调整保留时间之比称为选择因子，其值恒大于1tri意义:表示两组分在给定柱子上的选择性，值越大说明柱子的选择性

13、越好。5.什么是分配比(即容量因子)？它表征的意义是什么？如何由色谱图计算得 到？指在一定温度下和压力下，组分在两相间分配达到平衡时，分配在固定相和流动 相中的质量比，即意义：是衡量色谱柱对被分离组分保留能力的重要参数; 由色谱图测得： 丄丄 “tr一totrKt0t0课件上例题：用一根长为1m的色谱柱分离含有A, B, C, D四个组分的混合物,它 们的保留时间为6.4min, 14.4min, 15.4min, 20.7min,不被保留组分的保留时间为4.2min,峰底宽几乎为零,固定相的体积为0.148mL,流动相的体积为1.26mL,计算：各组分的容量因子；(2)相比;(3)各组分的分

14、配系数4)B, C两组分的选择因子。 解：(1)由公式K=(tr- to)/to得：KA =(6.4 - 4.2)/4.2 = 0.524同理KB =2.43KC =2.67KD=3.93(2)由公式B= VM/VS =1.26/0.148 = 8.5(3)由公式K=KVM/VSK A =0.524X8.5 = 4.5同理K B= 20.7 K C= 22.7 K D= 33.4 a=(tC - t0)/(tB- t0)即:tr2a =一1叫=(15.4 - 4.2)/ (14.4 - 4.2)=1.101.理论塔板数是衡量柱效的指标，色谱柱的柱效随理论塔板数的增加而增加，随 板高的增大而减小

15、。2.板高、柱效及柱长三者的关系（公式）？ 板高H柱效n柱长LH=L/n注意：同一色谱柱对不同物质的柱效能是不一样的3.利用色谱图如何计算理论塔板数和有效理论塔板数（公式）？4.同一色谱柱对不同物质的柱效能是否一样? 同一色谱柱对*效5.塔板理论对色谱理论的主要贡献是怎样的?（1）塔板理论推导出的计算柱效率的公式用来评价色谱柱是成功的；（2）塔板理论指出理论塔板高度H对色谱峰区域宽度的影响有重要意义6.速率理论的简式，影响板高的是哪些因素？速率理论的简式：H=A+B/u+Cu影响板高因素： 卩：流动相的线速，A:涡流扩散系数，B:分子扩散系数，C:传质阻力项系数7分离度可作为色谱柱的总分离效能

16、指标.8.如何根据分离度分析色谱分离的情况？R1部分重叠R=1基本分离，分离程度达98%R=1.5完全分离，分离程度达99.7%9.有关分离度的计算公式，见习题。2伉2 -)Wx+ W2气相色谱法（GC）1.气相色谱法适合分析什么类型的样品？适用于热稳定性好，沸点较低的有机及无机化合物2.哪类固定液在气相色谱法中最为常用？硅氧烷类最为常用，使用温度范围宽（50350C），硅氧烷类经不同的基团修饰 可得到N有效tr5-54(W!/2)2l6(Wr)2、 物质的柱效有是不一样的不同极性的固定相。3.气相色谱法固定相的选择原则？相似相溶原则1）非极性试样选用非极性固定液，组分沸点低的先流出；2）极性

17、试样选用极性固定液，极性小的先流出3）非极性和极性混合物试样一般选用极性固定液，非极性组分先出；4）能形成氢键的试样一般选择极性大或是氢键型的固定液，不易形成氢键的先 流出。4.一般实验室通常备用哪三种色谱柱，基本上能应付日常分析需要？ 非极性、中极性、强极性三种色谱柱5.什么是程序升温?就是按一定速率提高温度，加快流出时间，用于宽沸程的多组分混合物6.气相色谱法各检测器适于分析的样品?热导检测器：几乎所有物质都有响应，通用性好 氢火焰检测器：大多数含碳有机化合物 电子捕获检测器：具有电负性物质，如：含卤素、硫、磷、氰等物质 氮磷检测器：一般用于检测样品中的农药，如：氮、磷等 火焰光度检测器：

18、含磷、硫的有机物7.气相色谱法常用的定量分析方法有哪些？各方法的适用条件。 外标法：操作简单,适用于大批量试样的快速分析 归一化法： 仅适用于试样中所有组分全出峰的情况 内标法：1）.试样中所有组分不能全部出峰时；2）.定量分析中只要求测定某 一个或几个组分；3）.样品前处理复杂高效液相色谱（HPLC）（高效液相色谱法的定义，看课本）1.分配色谱固定相和流动相选择的原则？ 第一，固定相的极性与分析物质的极性粗略匹配， 用极性明显不同的流动相洗脱； 第二，流动相的极性与分析物质的极性相匹配，用极性明显不同的固定相； 第三，固定相与分析物质的极性极为相似 ，仅由流动相极性差异使分析物质沿 柱移动。正相色谱适宜于分离极性化合物，反相色谱则适宜于分离非极性或弱极性化合 物。2.吸附色谱、离子交换色谱、凝胶色谱的分离原理 吸附色谱：吸附能，氢键离子交换色谱：库仑力 凝胶色谱：溶质分子大小3.如何选择分离的方法1）对于相对分子质量在200以下、易挥发、热稳定性好的化合物，可采用气相 色谱法；2）相对分子质量在2002000的化合物，可用液-固色谱法、分配色谱法、离子 交换色谱法；3）相对分子质量大于20