仪器分析习题课后答案

1、第一章绪论 第二章 光学分析法导论第三章 紫外-可见吸收光谱法第四章 红外吸收光谱法第五章分子发光分析法第六章原子发射光谱法第七章 原子吸收与原子荧光光谱法第八章电化学分析导论第九章电位分析法第十章极谱分析法第十一章电解及库仑分析法第十二章色谱分析法第一章 绪论1 .解释下列名词：（1）仪器分析与化学分析；（2）标准曲线与线性范围；（3）灵敏度、精密度、准确度与检出限答：（1）仪器分析与化学分析：以物质得物理性质与物理化学性质（光、电、 热、 磁等）为基础得分析方法，这类方法一般需要特殊得仪器，又称为仪器分析法； 化学分析就是以物质化学反应为基础得分析方法。讦铠觥阈饱骞。（2）标准曲线与线性范

2、围：标准曲线就是被测物质得浓度或含量与仪器响应信 号得关系曲线；标准曲线得直线部分所对应得被测物质浓度（或含量）得范围称 为该方法得线性范围 。 谩眼鸳麽闩吴骡。（3）灵敏度、精密度、准确度与检出限：物质单位浓度或单位质量得变化引起 响应信号值变化得程度，称为方法得灵敏度；精密度就是指使用同一方法，对同 一试样进行多次测定所得测定结果得一致程度；试样含量得测定值与试样含量得 真实值（或标准值）相符合得程度称为准确度；某一方法在给定得置信水平上可 以检出被测物质得最小浓度或最小质量，称为这种方法对该物质得检出限。M阑禄蜗贼。2 .对试样中某一成分进行5次测定，所得测定结果（单位 gmL1）分别为

3、0、 36, 0、38, 0、35, 0、37, 0、39。鳍买学炉阑茏。（1）计算测定结果得相对标准偏差；（2）如果试样中该成分得真实含量就是 0、38 gmL 1,试计算测定结果得相 对误差。解：（1）测定结果得平均值0.37 g mL0.36 0.38 0.35 0.37 0.395标准偏差(Xix)2 n 1 _2 _2_2_2 _2(0.36 0.37)(0.38 0.37)(0.35 0.37)(0.37 0.37)(0.39 0.37)5 10.0158 g mL1相对标准偏差sr t 100% 0.0158 100% 4.27%x0.37(2)相对误差 Er X 100% 0.

4、37 0.38 100%2.63%。0.383.用次甲基蓝 二氯乙烷光度法测定试样中硼时，为制作标准曲线，配制一系列质量浓度b （单位mgL 1）分别为0、5, 1、0, 2、0, 3、0, 4、0, 5、0得标 准溶液，测得吸光度 A 分别为 0、140, 0、160, 0、280, 0、380, 0、410, 0、5400试写出该标准曲线得一元线性回归方程，并求出相关系数。靓SI筹闵知磨解:-1(0.5 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0)mg L12.58mg L 1(0.140 0.160 0.280 0.380 0.410 0.540)60.318已知线性回归方程为y a bx其

5、中n_(xi x)(yi y)i 1b n _(xi x)2i 1n(Bi 2.58)(A 0.318) i 1n_ 2(Bi 2.58) i 10.088a y bx 0.092一元线性回归方程为y 0.092 0.088x。(Xi x)(yi y)代入数据可求得相关系数 rLJ 0.9911 或nn一 2一 2(Xi x)(yi y)1 1i 1r| 0.9911。4.下面就是确定某方法测定铁得检出限得一组数据：空白信号(相对单位)为5、6, 5、8, 6、2, 5、2, 5、3, 5、6, 5、7, 5、6, 5、9, 5、6, 5、7; 10 ngmL 1铁标准溶液信号(相对单位)为1

6、0、6, 10、8, 10、6。试计算此方法测定铁得检出限 。 顶3tBs窍绳悟炖。解：Xb5.6 5.8 6.2 5.2 5.3 5.6 5.7 5.6 5.9 5.6 5.7 5.6511(XbiXb)2Sb- i 1.0.27n 1xL Xb ksb 5.65 3 0.27 6.46检出限Xl Xb 3SbS S1d -(10.6 10.8 10.6) 5.65其中 S 2 31 0.502/(ng mL1)d(10 0)ng mL 1该方法测定铁彳#检出限为D 0.50瑟23) 161ng mL1第二章光学分析法导论1.解释下列名词:(1)原子光谱与分子光谱;(2)原子发射光谱与原子吸

7、收光谱;(3)统计权重与简并度;(4)分子振动光谱与分子转动光谱;(5)禁戒跃迁与亚稳态;(6)光谱项与光谱支项;(7)分子荧光、磷光与化学发光；(8)拉曼光谱。答：(1)由原子得外层电子能级跃迁产生得光谱称为原子光谱；由分子得各能级 跃迁产生得光谱称为分子光谱。(2)当原子受到外界能量(如热能、电能等)得作用时，激发到较高能级上处 于激发态。但激发态得原子很不稳定，一般约在108 s内返回到基态或较低能态而发射出得特征谱线形成得光谱称为原子发射光谱；当基态原子蒸气选择性地吸 收一定频率得光辐射后跃迁到较高能态，这种选择性地吸收产生得原子特征得光 谱称为原子吸收光谱 。 金巨锹瘴技葱彳意。(3

8、)由能级简并引起得概率权重称为统计权重；在磁场作用下，同一光谱支项 会分裂成2J+ 1个不同得支能级，2J+ 1称为能级得简并度。 驱莺胧维冕鳄霭。(4)由分子在振动能级间跃迁产生得光谱称为分子振动光谱；由分子在不同得 转动能级间跃迁产生得光谱称为分子转动光谱 。镉噜乐箭挥强鹃。(5)不符合光谱选择定则得跃迁叫禁戒跃迁；若两光谱项之间为禁戒跃迁，处 于较高能级得原子具有较长得寿命，原子得这种状态称为亚稳态 。踽绐朦摭隆赘iu(6)用n、L、S、J四个量子数来表示得能量状态称为光谱项，符号为n2s 1 L;把J值不同得光谱项称为光谱支项，表示为 n 2 s 1 Lj。县金辘夥骞(7)荧光与磷光都

9、就是光致发光，就是物质得基态分子吸收一定波长范围得光辐射激发至单重激发态，再由激发态回到基态而产生得二次辐射。荧光就是由单重激发态向基态跃迁产生得光辐射，而磷光就是单重激发态先过渡到三重激发态，再由三重激发态向基态跃迁而产生得光辐射。化学发光就是化学反应物或反应产物受反应释放得化学能激发而产生得光辐射。墙赈渝n鹃跨嬷。(8)入射光子与溶液中试样分子间得非弹性碰撞引起能量交换而产生得与入射光频率不同得散射光形成得光谱称为拉曼光谱。儒队质露当喝辈。2 .阐明光谱项中各符号得意义与计算方法。答：光谱项表示为n2s 1L,其中n为主量子数，其数值等于原子得核外电子层数；S为总自旋量子数，若N为原子得价

10、电子数，S可取N, -1,-2, ,1 ,22220； L为总轨道角量子数，对于具有两个价电子得原子，L只能取值(li l2),(li 12 1),(11 l2 2),11 l2 o ，圆鬻S叠榭潮慧3 .计算：(1) 67R 7 nm锂线得频率；(2) 3300 cm1谱线得波长；(3)钠58&99 nm共振线得激发电位。 侧燕言甬荫啬随馥。10 _ 1c 3.0 10 cm s14 1用牛：(1) v - 4.47 10 s670.7nm11- 1 3030 nm3300 cm 1/3 皿 (4.136 10 1V s) (3.0 1010cm s 1) 匚2.i0/ev588.9

11、9nm4 .电子能级间得能量差一般为1 20 eV,计算在1 eV, 5 eV, 10 eV与20 eV时 相应得波长(nm) 。蛊昏缪聆犷媪。解:(4.136 10 15 eV s 1) (3.0 1010 cm s 1)1 eV 日寸， 1241 nm5 eV 日寸， 248.2 nm10 eV 时， 124.1 nm20 eV 时， 62.04 nm。5 .写出镁原子基态与第一电子激发态得光谱项。解：光谱项分别为：基态 31S;第一电子激发态31P与33P第三章紫外-可见吸收光谱法1、已知丙酮得正己烷溶液得两个吸收峰138nm与279nm分别属于刀一五跃迁与n-“跃迁，试计算刀、n、疝轨

12、道间得能量差，并分别以电子伏特(ev),焦耳(J)表不。 穆琏炖兴海摇。解：对于刀而又迁，入1 = 138nm= 1、38X 10 7m贝h =C=C/ '=3X108/1、38X 10-7=2、17X 1015s-1则£=皿=6、62X 10-34X2、17X 1015=1、44X 1018JE=hv=4、136X1015X2、17X 1015=8、98ev对于 nj*跃迁，入2= 279nm= 2、79X10-7m贝Uy =C=C/ '=3X108/2、79X 10-7=1、08X 1015s-1贝UE=hv=6、62X 10-34X 1、08X 1015=7、1

13、2X 1019JE=hv=4、136X 1015X1、08X 1015=4、47ev答：Jif狱迁得能量差为1、44X 10-18J,合8、98ev; n-五跃迁得能量差为 7、12X 1019J,合 4、47ev。 讣醺塞垒ic珍谱。3、作为苯环得取代基，NH 3+不具有助色作用，NH2却具有助色作用；DH 得助色作用明显小于一O 一。试说明原因。 阳烫状古昌蛰操黄。答：助色团中至少要有一对非键电子 n,这样才能与苯环上得刀电子相互作用 产生助色作用，由于一NH2中还有一对非键n电子，因此有助色作用，而形成一 NH3+基团时，非键n电子消失了，则助色作用也就随之消失了。 桢纱扬段潺由于氧负离

14、子O-中得非键n电子比羟基中得氧原子多了一对，因此其助色作用更为显著。4、铭黑T在PH<6时为红色(max = 515nm),在PH = 7时为蓝色(max=615nm), PH=9、5时与Mg2+形成得螯合物为紫红色(max=542nm),试从吸收光谱产 生机理上给予解释。(参考书P23) 懑弱斓触倦献gr。解：由于铭黑T在PH<6、PH = 7、PH = 9、5时其最大吸收波长均在可见光波 长范围内，因此所得得化合物有颜色，呈吸收波长得互补色。由于当 PH<6到PH=7 至(JPH = 9、5 试，最大吸收波长有 max = 515nm 到 max=615nm 到 max

15、 = 542nm,吸收峰先红移后蓝移，因此铭黑 T在PH<6时为红色，PH = 7时为蓝 色，PH = 9、5时为紫红色。碘耀笃滞鹤晶CH3 O5、4一甲基戊烯酮有两种异构体：(左图)H2cc C ch3实验发现一种异构体在 235nm处有一强吸收峰(K = 1000L? mol-? cm-),另一 种异构体在220nm以后没有强吸收峰，试判断具有前一种紫外吸收特征得就是 哪种异构体 。痈弃殓兰输纲。解：有紫外光谱分析可知，若在 210 250nm有强吸收，则表示含有共钝双键， 因此，由于在235nm处有一强吸收，则表明其结构含有共钝双键，因此 这种异构体应为(左图)。蕈颛脐镌尚愤骥。若

16、在220 280nm范围内无吸收，可推断化合物不含苯环、共钝双键、酮H2cCH3C CH3基、醛基、澳与碘，由于另一种异构体在 220nm以后没有强吸收，则此化合物不含共钝双键，因此应为： 翔旧谒镶倦闱褛。振动形式丫 C-C) 鲂络璋群饬双铃。丫 C- C)K&s烧喂!卖驴缘檐瞄。工xH、= /H/ C、HH(a) (CH)-才H/C,H .(b) (CH)第四章 红外吸收光谱法3、CO得红外吸收光谱在2170cm1处有一振动吸收峰。试求 CO键得力常数一 1 K解：根据 六厂 则K (2 c-)2m1m212 16其中(m1 m2) L (12 16) 0.02 1023 =1、14

17、X 10 23g=1、14X 1026Kg则 K (2 c-)2 =(2X3、14X3X10 H2C = CH2 、 H、 JC H HX2、17X 1G)2X1、14X1026=1905N/m=19、05N/cm答：CO键得力常数19、05 N /cm。5、指出下列各种振动形式中，哪些就是红外活性振动，哪些就是非红外活性振动。分子结构(1) CH3-CH3 CH3CCl3 SO2+Z"+(c) W(CH) +H'H +Hf(d) (CH) -h，h +解：只有发生使偶极矩有变化得振动才能吸收红外辐射，即才就是红外活性得，否则为红外非活性得。也即只有不对称得振动形式才就是红外

18、活性得，对称得振动则为红外非活性得。因此，上述结构中：瘗鬣久哉刍尚官蝶。红外活性振动有：(2) CH3-CCI3 丫 C-C)(3) SO2 洛& (伸缩振动)(4) h2c=ch2 中得(a) (CH)、(c) W(CH)非红外活性得有：(1) CH3-CH3 (CH)(5) h2c=ch2 中得(b) (CH) (d) (CH),"oh rW6、与 7就是同分异构体，试分析两者红外光谱得差异。A0H)八七人甘河 口匹人从上、插)-答：由于J中含有一个一0H基团，因此在红外光谱中有一强吸收峰在370cH3100cm1,且此分子中含有一个 C=C双键，因此在1680- 162

19、0cm1也有一较弱得吸收峰。00H红外光谱中有2个特征峰，而AO中只含有一个C=0特征官能团，因此反映在红外光谱中则在185cH 1600cm1有一强吸收峰，即得红外光谱只有一个特征吸收峰蓟签瘪册铿牵系己。7、化合物得分子式为C3H6。2,红外光谱如411所示。解析改化合物得结构。答：由于化合物得分子式C3H 6。2符合通式CnH2n。2,根据我们所学知识可初步 判断此化合物为酸或者酯。藏气谴镀蓦茧。由于谱带在1730cm1处有一强吸收峰，此处落于 C=O得18501600cm1得振动区间，因此可判断改化合物含有 C=O官能团。1730cm1处得吸收峰表明此 物质为饱与酯峰 。 著麦素羡标愦娟

20、。图表在130cH 1000cm1范围内也有一系列特征吸收峰，特别在 1200cm1处有一 强吸收峰，符合CO得振动范围，因此可判断改化合物含有C-O键。轧嘱卖氐田冈浏鞍。图谱中在2820, 2720cm1处含有吸收峰，符合CH$ C%对称伸缩范围，因 此可判断化合物中含有CH3基团与CH?基团。 激细撼，盛楼赠俏。OH2综上所述，此化合物得结构式应为:H COCCH3第五章分子发光分析法1.解释下列名词：（1）振动弛豫；（2）内转化； （3）体系间窜跃；（4）荧光激发光谱；（5）荧光发射光谱；（6）重原子效应；（7）猝灭效应。答：（1）振动弛豫就是在同一电子能级中，分子由较高振动能级向该电子

21、态得最低振动能级得非辐射跃迁。（2）内转化就是相同多重态得两个电子态之间得非辐射跃迁。 梦鱼缘时捣遍饴。（3）体系间窜跃就是指不同多重态得两个电子态间得非辐射跃迁。（4）以不同波长得入射光激发荧光物质，并在荧光最强得波长处测量荧光强度，以激发波长为横坐标，荧光强度为纵坐标绘制关系曲线得到得光谱即为荧光激发 光谱 。 皱泞殴能饺。（5）固定激发光得波长与强度不变，测量不同波长下得荧光强度，绘制荧光强 度随波长变化得关系曲线即得到荧光发射光谱。嵋演陵缁谒。（6）使用含有重原子得溶剂（如碘乙烷、澳乙烷）或在磷光物质中引入重原子取代基，都可以提高磷光物质得磷光强度， 这种效应称为重原子效应。 刚蚕醵。

22、（7）猝灭效应就是指荧光物质分子与溶剂分子或溶质分子之间所发生得导致荧光强度下降得物理或化学作用过程。2 .简述影响荧光效率得主要因素。答：（1）分子结构得影响：发荧光得物质中都含有共钝双键得强吸收基团，共钝 体系越大，荧光效率越高；分子得刚性平面结构利于荧光得产生；取代基对荧光 物质得荧光特征与强度有很大影响，给电子取代基可使荧光增强，吸电子取代基使荧光减弱；重原子效应使荧光减弱。（2）环境因素得影响：溶剂得极性对荧光 物质得荧光强度产生影响，溶剂得极性越强，荧光强度越大；温度对溶液荧光强 度影响明显，对于大多数荧光物质，升高温度会使非辐射跃迁引起得荧光得效率 降低；溶液pH值对含有酸性或碱

23、性取代基团得芳香族化合物得荧光性质有影响； 表面活性剂得存在会使荧光效率增强；顺磁性物质如溶液中溶解氧得存在会使荧 光效率降低。 驱轴犹矜状稽趣。3 .试从原理与仪器两方面比较吸光光度法与荧光分析法得异同，说明为什么荧光法得检出能力优于吸光光度法。答：（1）在原理方面：两者都就是吸收一定得光辐射能从较低得能级跃迁到较高得能级，不同得就是，吸光光度法测量得就是物质对光得选择性吸收，而荧光分析法测量得就是从较高能级以无辐射跃迁得形式回到第一电子激发态得最低振动能级，再辐射跃迁到电子基态得任一振动能级过程中发射出得荧光得强度。搦鹘i（鹳横榄擎。（2）在仪器方面：仪器得基本装置相同，不同得就是吸光光度

24、法中样品池位于 光源、单色器之后，只有一个单色器，且在直线方向测量，而荧光分析法中采用 两个单色器，激发单色器（在吸收池前）与发射单色器（在吸收池后），且采用垂直测量方式，即在与激发光相垂直得方向测量荧光。罪觞垦匾刽孰别。（3）荧光分析法得检出能力之所以优于吸光光度法，就是由于现代电子技术具 有检测十分微弱光信号得能力，而且荧光强度与激发光强度成正比，提高激发光 强度也可以增大荧光强度，使测定得灵敏度提高。而吸光光度法测定得就是吸光 度，不管就是增大入射光强度还就是提高检测器得灵敏度，都会使透过光信号与 入射光信号以同样得比例增大，吸光度值并不会改变，因而灵敏度不能提高，检出能力就较低。 以禄

25、窿戳揪钻钻。4 .试从原理与仪器两方面比较荧光分析法、磷光分析法与化学发光分析法。答：（1）在原理方面：荧光分析法与磷光分析法测定得荧光与磷光就是光致发光，均就是物质得基态分子吸收一定波长范围得光辐射激发至单重激发态，测量得就是由激发态回到基态产生得二次辐射， 不同得就是荧光分析法测定得就是从单重 激发态向基态跃迁产生得辐射，磷光分析法测定得就是单重激发态先过渡到三重 激发态，再由三重激发态向基态跃迁产生得辐射，二者所需得激发能就是光辐射 能。而化学发光分析法测定得就是化学反应物或反应产物受反应释放得化学能激 发而产生得光辐射，所需得激发能就是化学能。纤墉计浅奁辕缪。（2）在仪器方面：荧光分析

26、与磷光分析所用仪器相似，都由光源、激发单色器、 液梢、发射单色器、检测器与放大显示器组成。由于在分析原理上得差别，磷光 分析仪器有些特殊部件，如试样室、磷光镜等。而化学发光分析法所用仪器不同， 它不需要光源，但有反应器与反应池及化学反应需要得恒温装置，还有与荧光与 磷光分析仪器相同得液梢、单色器、检测器等。遑伪喧钩会害鸵。5 .如何区别荧光与磷光？其依据就是什么？答：为了区别磷光与荧光，常采用一种叫磷光镜得机械切光装置，利用荧光与磷 光寿命得差异消除荧光干扰或将磷光与荧光分辨开 。乔萤K晦辨篮别。6 .采取哪些措施可使磷光物质在室温下有较大得磷光效率？答：（1）在试液中加入表面活性剂，；（2）

27、将被分析物吸附在固体得表面。7 .化学发光反应要满足哪些条件？答：（1）能快速地释放出足够得能量；（2）反应途径有利于激发态产物得形成；（3）激发态分子能够以辐射跃迁得方式返回基态，或能够将其能量转移给可以 产生辐射跃迁得其它分子。哪虽蒯芦。8 .简述流动注射式化学发光分析法及其特点。答：流动注射分析就是一种自动化溶液分析技术，它就是基于把一定体积得液体 试样注射到一个连续流动着得载流中，试样在流动过程中分散、反应，并被载流 带到检测器中，再连续记录其光强、吸光度、电极电位等物理参数。其特点就是, 具有很图得灵敏度与很好得精密度。 圜摘绩解雌给。第六章原子发射光谱法1 .何谓共振线、灵敏线、最

28、后线与分析线？它们之间有什么联系?答：以基态为跃迁低能级得光谱线称为共振线；灵敏线就是指元素特征光谱中强度较大得谱线，通常就是具有较低激发电位与较大跃迁概率得共振线；最后线就是指试样中被测元素含量或浓度逐渐减小时而最后消失得谱线，最后线往往就就是最灵敏线；分析线就是分析过程中所使用得谱线，就是元素得灵敏线。蹬恻祷摭网 竖渐。2 .解释下列名词：(2)等离子体及ICP炬;(4)谱线得自吸与自蚀；(6)线色散率与分辨率；(8)谱线得强度与黑度；(10)标准加入法。(1)原子线与离子线；(3)弧焰温度与电极头温度;(5)反射光栅与光栅常数；(7)闪耀角与闪耀波长；(9)内标线与分析线对；答：(1)原

29、子线就是原子被激发所发射得谱线；离子线就是离子被激发所发射得 谱线。(2)近代物理学中，把电离度()大于0、1 %、其正负电荷相等得电离气体 称为等离子体；ICP炬就是指高频电能通过电感(感应线圈)耦合到等离子体所 得到得外观上类似火焰得高频放电光源。余世拨n克阳膂职。(3)弧焰温度即为激发温度，电极头温度即为蒸发温度。(4)当原子发射得辐射从弧焰中心穿过弧层射出时，被其自身得基态原子所吸收而使谱线中心强度减弱得现象称为谱线得自吸；自吸严重时会使谱线从中央一分为二，这种现象称为自蚀。 漕业赎霜船揭跳。(5)在光学玻璃或金属高抛光表面上，准确地刻制出许多等宽、等距、平行得 具有反射面得刻痕，称为

30、反射光栅；光栅常数就是相邻两刻痕间得距离，即为光 栅刻痕密度b (mm 1)得倒数。 蹶遥励逋檬事害帧。(6)线色散率表示具有单位波长差得两条谱线在焦平面上分开得距离；分辨率就是根据瑞利准则分辨清楚两条相邻光谱线得能力 。粉篮开擂沦横。(7)闪耀光栅刻痕小反射面与光栅平面得夹角i称为闪耀角；闪耀角所对应辐射能量最大得波长称为闪耀波长。(8)谱线得强度常用辐射强度I (Js1m3)表示，即单位体积得辐射功率，就是群体光子辐射总能量得反映；谱线得黑度S就是谱线透射比倒数得对数。郦赛损«荥。(9)在基体元素(或定量加入得其它元素)得谱线中选一条谱线为比较线，又 称为内标线。在被测定元素得谱

31、线中选一条灵敏线作为分析线，所选用得分析线 与内标线组成分析线对。拨纬爨镀绑饵罚O(10)标准加入法就是当测定得元素含量很低时，或者试样基体组成复杂、未知时，通过加入已知得不同量或不同浓度得待测元素得标样或标准溶液来测定待测元素含量得方法。摊剑稣错3 .推导出原子线与离子线强度与原子总密度得关系式，并讨论影响谱线强度得主要因素。答：Ij AjhVij(1 )Nexp( E"kT),影响谱线强度得主要因素有(1)激发电位(Ei), 与谱线强度就是负指数关系，Ei越低，谱线强度越大；(2)跃迁几率(A。，与 谱线强度成正比；(3)统计权重g,与谱线强度成正比；(4)原子总密度(N), 与

32、谱线强度成正比；(5)激发温度，主要影响电离度，存在最佳激发温度。讳诧4 .谱线自吸对光谱定量分析有何影响?答：在光谱定量分析中，自吸现象得出现，将严重影响谱线得强度，限制可分析 得含量范围。5 .激发光源得作用就是什么？对其性能有何具体要求？答：激发光源得作用就是提供试样蒸发、解离与激发所需要得能量，并产生辐射 信号；对激发光源得要求就是：激发能力强，灵敏度高，稳定性好，结构简单， 操作方便，使用安全。 铤藕瘴视来蟠:黑。6 .常用得激发光源有哪几种类型？简述工作原理与基本特点。答：目前常用得激发光源有(1)直流电弧光源，具工作原理就是：直流电弧被 高频引燃装置引燃，阴极产生热电子发射，电子

33、在电场作用下高速奔向阳极，炽 热得阳极斑使试样蒸发、解离，解离得气态原子与电子碰撞激发并电离，形成得 正离子撞击阴极，阴极不断发射电子，这样电极间形成等离子体，并维持电弧放 电，气态原子、离子与等离子体中其它粒子碰撞激发，产生原子、离子得发射光 谱；其特点就是，电极温度高，分析得绝对灵敏度高，电弧温度一般可达40007000 K,激发能力强，但放电得稳定性差，定量分析得精密度不高，适用于矿物 与难挥发试样得定性、半定量及痕量元素得分析 。嚷缁绩绪骁陶谡。(2)低压交流电弧光源，具工作原理就是：为了维持交流电弧放电，发生器由 高频高压引燃电路与低压电弧电路组成。电源接通后，高频高压电路使分析间隙

34、 得空气电离，形成等离子气体导电通道，引燃电弧。同时，低压交流电经低频低 压电弧电路在分析间隙产生电弧放电。随着分析间隙电流增大，出现明显得电压 降，当电压降低于维持放电所需电压使，电弧即熄灭。每交流半周都以相同步骤 用高频高压电流引燃一次，反复进行此过程可使低压交流电弧维持不灭。其特点就是：弧焰温度可达400cH 8000 K,激发能力强，但电极温度低，其蒸发能力稍 差，光源稳定性较好，定量分析得精密度较高，广泛用于金属、合金中低含量元 素得定量分析 。 诅俾律辐荣。(3)高压火花光源，具工作原理就是：高压火花发生器使电容器储存很高得能 量，产生很大电流密度得火花放电，放电后得电容器得两端电

35、压下降，在交流电 第二个半周时，电容器又重新充电、再放电。反复进行充电、放电以维持火花持 续放电。其特点就是：电极温度低，灵敏度低，火花温度高，可激发难激发元素， 光源稳定性好，适用于低熔点金属与合金得定量分析。觅聪动胎p僦键。(4)电感耦合等离子体光源，具工作原理就是：用高频火花引燃时，部分 Ar工 作气体被电离，产生得电子与鼠离子在高频电磁场中被加速，它们与中性原子碰 撞，使更多得工作气体电离，形成等离子体气体。导电得等离子体气体在磁场作 用下感生出得强大得感生电流产生大量得热能又将等离子体加热，使其温度达到1 104 K,形成ICP放电。当雾化器产生得气溶胶被载气导入 ICP炬中时，试样

36、 被蒸发、解离、电离与激发，产生原子发射光谱。其特点就是：激发温度高，一 般在500cH 8000 K,利于难激发元素得激发，对各元素有很高得灵敏度与很低得 检出限，ICP炬放电稳定性很好，分析得精密度高，ICP光源得自吸效应小，可 用于痕量组分元素得测定，但仪器价格贵，等离子工作气体得费用较高，对非金 属元素得测定灵敏度较低 。 钞遣妥继7. 分析下列试样应选用何种光源？(1)矿石中元素得定性与半定量分析；(2)铜合金中得锡(前0.X%)；(3)钢中得猛(Mn 0.0X%0.X%); (4)污水中得Cr、Cu、Fe、Pb、V得定量 分析；（5）人发中Cu、Mn、Zn、Cd、Pb得定量分析。答

37、：（1）直流电弧光源；（2）低压交流电弧光源；（3）低压交流电弧光源；（4） 电感耦合等离子体（ICP）光源；（5）电感耦合等离子体（ICP）光源。 湮癫钱赛连 头。8. 简述ICP光源得工作原理及其分析性能。答：其工作原理就是：用高频火花引燃时，部分 Ar工作气体被电离，产生得电 子与鼠离子在高频电磁场中被加速，它们与中性原子碰撞，使更多得工作气体电 离，形成等离子体气体。导电得等离子体气体在磁场作用下感生出得强大得感生 电流产生大量得热能又将等离子体加热，使其温度达到1 104 K,形成ICP放电。当雾化器产生得气溶胶被载气导入ICP炬中时，试样被蒸发、解离、电离与激发， 产生原子发射光谱

38、。其分析性能就是：激发温度高，一般在 500卜8000 K,利于 难激发元素得激发，对各元素有很高得灵敏度与很低得检出限，ICP炬放电稳定性很好，分析得精密度高，ICP光源得自吸效应小，可用于痕量组分元素得测定， 但仪器价格贵，等离子工作气体得费用较高，对非金属元素得测定灵敏度较低。MO曾施狼喧脑桅。9. 简述ICP光源中元素被激发得机理。答：在ICP放电中，除了有很高粒子密度得电子与鼠离子外，还有很高密度得亚 稳态瀛原子，它就是由较高能态得瀛原子通过光辐射或与电子碰撞产生 Ar Arm hve Ar Arm e暹废桩范钻躅樵。这样，在ArICP中，被测定物质得原子（M）得激发与电离除了与电子

39、、鼠离 子碰撞激发、电离外，还与激发态敏粒子（Ar*、Arm）发生碰撞电离。在在 Ar -ICP放电中，被测定物质得原子与离子得激发模型可归纳为（1）与电子碰撞热激发M eM eM eM2e 茎MM峡绻便螭KMeMhvM2eMeMAr(Arm)MMAr(Arm)MMArMArMArMArAr eAr eMeMe（2）离子电子复合（3）潘宁电离激发（4）电荷转移激发（5）辐射激发M hv M反应式中M*、M +、M+*分别代表被测定元素得激发态原子、离子与激发态离子。10. 光谱仪由哪几个基本部分组成？各部分得主要作用就是什么？答：光谱仪基本上都由四个部分组成：（1）照明系统，主要作用就是使光源

40、发射 得光均匀而有效地照明入射狭缝，使感光板上得谱线黑度均匀； （2）准光系统, 主要作用就是使不平行得复合光变成平行光投射到色散棱镜上； （3）色散系统, 主要作用就是将入射光色散成光谱；（4）记录系统，主要作用就是把色散后得元 素光谱记录在感光板上 。 鉴刹朝诘秃。11. 乳剂特性曲线在光谱定量分析中有何作用？答：（1） 了解感光板得性质；（2）选择合适得曝光时间；（3）选择合适得浓度范 围；（4）由S值推算 lgI。畲翰禀悦聘凭is。12. 简述光栅色散原理。答：光栅得色散原理就是光在刻痕小反射面上得衍射与衍射光得干涉作用。一束 均匀得平行光射到平面光栅上，光就在光栅每条刻痕得小反射面上

41、产生衍射光， 各条刻痕同一波长得衍射光方向一致，经物镜聚合并在焦平面上发生干涉。衍射 光相互干涉得结果，使光程差与衍射光波长成整数倍得光波互相加强，得到亮条纹，即该波长单色光得谱线。 塞ft镜驱隆。13. 简述光谱定性分析基本原理与基本方法。答：由于各种元素得原子结构不同，在激发光源得作用下，可以得到各种元素得一系列特征谱线。在光谱定性分析中，一般只要在试样光谱中鉴别出23条元素得灵敏线，就可以确定试样中就是否存在被测元素。通常采用两种方法：（1）标准光谱图比较法，又叫铁光谱比较法，定性分析时，将纯铁与试样并列摄谱于同一感光板上。将谱板在映谱仪上放大 20倍，使纯铁光谱与标准光谱图上铁光 谱重

42、合，若试样光谱上某些谱线与图谱上某些元素谱线重合，就可确定谱线得波 长及所代表得元素。这种方法可同时进行多种元素得定性分析。（2）标准试样光谱比较法，定性分析时将元素得纯物质与试样并列摄谱于同一感光板上。在映谱仪上以这些元素纯物质所出现得光谱线于试样中所出现得谱线进行比较， 如果试 样光谱中有谱线与这些元素纯物质光谱出现在同一波长位置， 说明试样中存在这 些元素。这种方法只适用于定性分析少数几种纯物质比较容易得到得指定元素。赞辞两幅径梗。14. 简述内标法基本原理与为什么要使用内标法。答：内标法就是通过测量谱线相对强度进行定量分析得方法。通常在被测定元素得谱线中选一条灵敏线作为分析线，在基体元

43、素（或定量加入得其它元素）得谱 线中选一条谱线为比较线，又称为内标线。分析线与内标线得绝对强度得比值称 为分析线对得相对强度。在工作条件相对变化时，分析线对两谱线得绝对强度均 有变化，但对分析线对得相对强度影响不大，因此可准确地测定元素得含量。从光谱定量分析公式lgI blgc lga,可知谱线强度I与元素得浓度有关，还受到许 多因素得影响，而内标法可消除工作条件变化等大部分因素带来得影响。则糠馆颐。15. 选择内标元素及分析线对得原则就是什么？答：（1）内标元素与分析元素得蒸发特性应该相近，这样可使电极温度得变化对谱线得相对强度得影响较小。（2）内标元素可以就是基体元素，也可以就是外加 元素

44、，但其含量必须固定。（3）分析线与内标线得激发电位与电离电位应尽量接 近，以使它们得相对强度不受激发条件改变得影响。（4）分析线对得波长、强度也应尽量接近，以减少测定误差。（5）分析线对应无干扰、无自吸，光谱背景也 应尽量小 。k敌猫骐试坟输。16. 下列光谱定量关系式分别在什么情况下使用？（1） lg Iblgc lga（2）lg R 1g 上blg c1g A1 2（3） Srb lg c r lg A（4）lgU blgclg A（5） lg U1 blg c lg A U2答：（1）应用于被测元素含量很低时得绝对强度法光谱定量分析； （2）采用内标 法进行元素得定量分析时。（3）在用摄

45、谱法进行定量分析时；（4）采用光电直读 光谱进行定量分析时；（5）采用光电直读光谱分析内标法进行定量分析时。 读销违 黑舔!爽赞。17.讨论并绘出下列函数得一般图象。（1） S f（H）, S谱线黑度，H曝光量； S f（l）, I 谱线强度；(3) lg I f(T), T 激发温度；(4) 1g I f(c) , c 被测定元素得含量；(5)S f(c), S分析线对黑度差；(6) R f(Cs),Cs加入得标准量。答：对应得关系式分别为(1) S r(1g H lg Hi); S r(1gI 1gL);“、giAi hc(1 )NEi(3) lg I 0.4343;(4) lg I b

46、lg c lg a ;ZN(5)S rb lg c r lg A;(6) R A(cx cs)绘图略。is.已知光栅刻痕密度为1200 mm1,当入射光垂直入射时(0 ),求波长为300nm得光在一级光谱中得衍射角为多少度。 羽铢薨搞亿。1解：已知光栅公式 d (sin sin ) K , d -，0 , K 1,300nm ,代入b公式得 sin 0.36,21.1°19 .已知光栅刻痕密度为1200 mm1,暗箱物镜得焦距为1 m,求使用一级与二级 衍射光谱时，光栅光谱仪得倒线色散率。金因恳龛屣弹镯换。解：已知 D -L, f 1m, b 1200mm 1,代入公式可得 dl K

47、f KfbK 1 , D 0.833 nm mm 1 ; K 2 , D 0.417 nm mm 120 .某光栅光谱仪得光栅刻痕密度为 2400 mm1,光栅宽度为50 mm,求此光谱仪 对一级光谱得理论分辨率。该光谱仪能否将Nb 309、418 nm与Al 309、271 nm 两谱线分开？为什么？榭输潴洸。解：R klb 50 mm 2400 mm 1 1.2 1051-(309.418 309,271)nm_ 2R1.2 1053_ _ 一2.6 10 nm < (309.418 309.271) nm 0.147nm该光谱仪不能将这两条谱线分开21.某光栅光谱仪得光栅刻痕密度为

48、 2000 mm1,光栅宽度为50 mm, f 0、65 m,试求:(1)当cos 1时，该光谱仪二级光谱得倒线色散率为多少？(2)若只有30 mm宽得光栅被照明，二级光谱得分辨率就是多少?(3)在波长560 nm时，该光谱仪理论上能完全分开两条谱线得最小波长差就是多少?解：(1) cos111 时，D 10.385 nm mmKfb 2 0.65m 2000mm(2) RKlb230mm2000mm 11.2105(3) RKlb250 mm2000 mm 12.0105560 nm7"""52.0 1032.8 10 nm。22.已知某光栅摄谱仪得一级闪耀波长

49、为 350 nm,试估算该光谱仪适用于一级与二级光谱得波长范围解：光栅适用得光谱波长范围i(1)350nmK 0.5 K 0.5当K 1时，适用得波长范围为 233.3 700nm当K 2时，适用得波长范围为140 233.3nm23 .测定钢中猛得含量，测量得分析线对黑度值SMn 134, SFe 130。已知感光板得2、0,求此分析线对得强度比。鲸福福it轨喷纯。解：分析线对得黑度差S rlgR,S 134 130 4, r 2.0,代入得 R 100。24 .用标准加入法测定Si。2中微量铁得质量分数时，以Fe 302 06 nm为分析线,Si 302、00 nm为内标线。标准系列中Fe

50、加入量与分析线对测得值列于下表中,试绘制工作曲线，求试样中SiO2中Fe得质量分数。 耀拢谦楼鸦踊剜。WfJ %00、0010、0020、003R0、240、370、510、63解：标准加入法得定量关系式为R A© Cs),以R对Cs作图如下当工作曲线与横坐标相交时，R 0,此时Cx Cs,从图上可得出Cx 0,0018% 25.应用电感耦合等离子体摄谱分析法测定某合金中铅得含量，以镁作内标，铅 标准系列溶液得质量浓度与分析线、内标线黑度测得值列于下表中。试绘制工作 曲线，求算A、B、C合金中铅得含量，以mgmL 1表示。 挥褴写系合萋觅鲸。编号SPbSMgPb/ mg mL 111

51、7、57、30、151218、58、70、201311、07、30、301412、010、30、402510、411、60、502A15、58、8B12、59、2C12、210、7解：摄谱法定量分析得关系式为S rblgc rlgA,以S对lgc作图如下算得Sa、Sb、Sc ,由工作曲线查得铅浓度分别为A 0.26mg mL 1 , B 0.34 mg mL 1 ,C 0.41 mg mL第七章原子吸收与原子荧光光谱法1 .解释下列名词：(2)宽带吸收与窄带吸收;(4)谱线得自然宽度与变(6)石墨炉原子化法与氢(8)基体改进剂；(10)共振原子荧光与非共(1)原子吸收线与原子发射线;(3)积分

52、吸收与峰值吸收；宽；(5)谱线得热变宽与压力变宽;化物发生原子化法；(7)光谱通带；(9)特征浓度与特征质量；振原子荧光。答：(1)原子吸收线就是基态原子吸收一定辐射能后被激发跃迁到不同得较高能 态产生得光谱线；原子发射线就是基态原子吸收一定得能量(光能、电能或辐射 能)后被激发跃迁到较高得能态，然后从较高得能态跃迁回到基态时产生得光谱 线。(2)分子或离子得吸收为宽带吸收；气态基态原子得吸收为窄带吸收。(3)积分吸收就是吸收线轮廓得内得总面积即吸收系数对频率得积分；峰值吸收就是中心频率°两旁很窄(d 0)范围内得积分吸收。 唇俵建辍绛恕勋。(4)在无外界条件影响时，谱线得固有宽度称

53、为自然宽度；由各种因素引起得谱线宽度增加称为变宽。(5)谱线得热变宽就是由原子在空间作相对热运动引起得谱线变宽；压力变宽就是由同种辐射原子间或辐射原子与其它粒子间相互碰撞产生得谱线变宽，与气 体得压力有关，又称为压力变宽。 航莘阳夏If磅岛。(6)以石墨管作为电阻发热体使试样中待测元素原子化得方法称为石墨炉原子 化法；反应生成得挥发性氢化物在以电加热或火焰加热得石英管原子化器中得原 子化称为氢化物发生原子化法。钳热呛奋变to。(7)光谱通带就是指单色器出射光束波长区间得宽度。(8)基体改进剂就是指能改变基体或被测定元素化合物得热稳定性以避免化学 干扰得化学试剂。(9)把能产生1 %吸收或产生0

54、、0044吸光度时所对应得被测定元素得质量浓度 定义为元素得特征浓度；把能产生 1 %吸收或产生0、0044吸光度时所对应得被 测定元素得质量定义为元素得特征质量 。绳给锻毕量栋忏。(10)共振原子荧光就是指气态基态原子吸收得辐射与发射得荧光波长相同时产 生得荧光；气态基态原子吸收得辐射与发射得荧光波长不相同时产生得荧光称为 非共振原子荧光 。 鹑曼if镶醺泻2 .在原子吸收光谱法中，为什么要使用锐线光源？空心阴极灯为什么可以发射出强度大得锐线光源？答：因为原子吸收线得半宽度约为 10 3 nm,所以在原子吸收光谱法中应使用锐 线光源；由于空心阴极灯得工作电流一般在120 mA,放电时得温度较

55、低，被溅射出得阴极自由原子密度也很低，同时又因为就是在低压气氛中放电，因此发 射线得热变宽 d、压力变宽l与自吸变宽都很小，辐射出得特征谱线就是半宽度很窄得锐线(104103nm)。加上空心阴极灯得特殊结构，气态基态原子停 留时间长，激发效率高，因而可以发射出强度大得锐线光源。区鳍螂这罅虚遮。3 .试从原理与仪器装置两方面比较原子吸收分光光度法与紫外可见分光光度法得异同点 答：（1）相似之处：a、都就是吸收光谱；b、工作波段相同190 900 nm; c、仪器得主要组成部分相同，光源、单色器、吸收池、检测器；d、定量分析公式相似A Kco旭徽仓胄金繇离桨（2）不同之处：a、吸收机理不同，分子吸收为宽频吸收，带状光谱，而原子 吸收为窄带、峰值吸收，线状光谱；b、仪器组成部分得排列不同，分子吸收为 光源-单色器-吸收池-检测器，原子吸收