仪器分析复习资料

1、第1章引言答：色谱图是以组分的浓度变化引起的电信号作为纵坐标,流出时间作横坐标的，这固定相的作1. 什么是仪器分析法？主要类型有哪些？答：仪器分析法是以测量物质的物理性质为基础的分析方法。主要类型：光学分析法、电化学分析法、色谱分析法、热分析法第2章气相色谱分析1. 色谱法的分类（按两相状态）答：按流动相的物态，可分为气相色谱法（流动相为气体）、液相色谱法（流动相为液体）和超临界流体色谱法（流动相为超临界流体）按固定相的物态，可分为气-固色谱法（固定相为固体吸附剂）、气-液色谱法（固定相为涂在固体担体上或毛细管壁上的液体）、液固色谱法和液液色谱法等。2. 何为GC法，GC定性定量的依据、定量方

2、法答：GC法:以气体为流动相的色谱法。定性的依据：各种物质在一定的色谱条件（固定相、操作条件）下均有确定不变的保留值，据此，可与纯物质或文献对照保留值来定性。定量的依据：在一定操作条件下，分析组分i的质量（mi）或其在载气中的浓度与检测器的响应信号（色谱图上表现为峰面积Ai或峰高hi ）成正比。定量的方法：归一化法、内标法、内标标准曲线法、夕卜标法（又称标准曲线法）3. GC分离原理（包括 GSC法和 GLC法）答：GSC的分离原理：根据固定相对各组分的吸附能力的差异，对物质进行分离。由于被测物质中各个组分的性质不同，它们在吸附剂上的吸附能力就不一样，较难被吸附的组分就容易被脱附，较快地移向前

3、面。容易被吸附的组分就不易被脱附，向前移动得慢些。经过一定时间，即通过一定量的载气后，试样中的各个组分就彼此分离而先后流出色谱柱。GLC的分离原理：根据固定液对各组分的溶解能力的差异，对物质进行分离。由于各组分在固定液中溶解能力不同，溶解度大的组分就较难挥发，停留在柱中的时间就长些，往前移动得就慢些。而溶解度小的组分，往前移动得快些，停留在柱中的时间就短些，经过 一定时间后，各组分就彼此分离。4. 气相色谱仪的构造及各部件的作用答：气相色谱仪一般由五部分组成，即载气系统、进样系统、分离系统、检测系统、记录及数据处理系统载气系统：为色谱分析提供纯净、连续的载气。进样系统：进样并汽化样品。分离系统

4、：分离混合样品组分。检测系统：把从色谱柱流出的各个组分浓度（或质量）信号转换为电信号。记录及数据处理系统：把由检测器检测的信号经放大器放大后由记录仪记录和进行数据 处理。5. 色谱流出曲线及其作用、色谱术语及换算关系（尤其是各种色谱参数间的换算关系及相 关计算）种曲线称为色谱流出曲线。 作用：1根据色谱峰的位置（保留值）可以进行定性检定；"根据色谱峰的面积或峰高可以进行定量测定；m根据色谱峰的位置极其宽度，可以对色谱柱分离情况进行评价。色谱术语：基线：基线漂移、基线噪声；保留值：死时间tM、保留时间tR调整保留时间t r'死体积Vm、保留体积Vr、调整保留体积Vr'相

5、对保留值r”/a区域宽度：标准偏差a （即0.607倍峰高处色谱峰宽度的一半）、半峰宽度Y1/2、峰底宽度Y换算关系：t R=tR-t MVr' =Vr-Vmr 21 或久=t R(2)/t R(1)= VR(2)/'Z?(1)H t R(2)/tR(1) H VR(2)/V R(1)二 2 aX (2 X|n2) 1/2=2.35 aY=4P6. 分配系数K和分配比k的定义、二者的异同点、与其他色谱参数的关系及相关计算 答：分配系数 K在一定温度下组分在两相之间分配达到平衡时的浓度比称为分配系数。2组分在固定相中的浓度 /组分在流动相中的浓度=Cs/Cm分配比k:在一定温度、

6、压力下，在两相间达到分配平衡时，组分在两相中的质量比，即 k=m/mM异同点：分配系数是组分在两相中浓度之比，分配比则是组分在两相中质量之比。它们都与组分及固定相的热力学性质有关，并随柱温、柱压的变化而变化。 分配系数只取决于组分和两相性质，与两相体积无关。分配比不仅取决于组分和两相性质，且与相比有关，亦即组分的分配比随固定相的量而改变。 对于一给定色谱体系（分配体系），组分的分离最终取决于组分在每相中的相对量，而不是相对浓度，因此分配比是衡量色谱柱对组分保留能力的重要参数。k值越大，保留时间越长，k值为0的组分，其保留时间即为死时间。相比B =Vm/VsK=Cs/CM=（ms/Vs）/（m

7、MV d=k ?VMVs=k ?BK=（t R-t M）/t M=t R /t M7. 塔板理论的作用（包括 H的n的计算）、H和n的作用答：塔板理论的作用：解释色谱流出曲线的性状一正态分布 评价柱效。色谱峰越窄，塔板数越多，塔板高度越小，柱效越高。N=5.54 X （t RY 1/2）2=16X （t RY） 2 H=L/nn 有效 =5.54 X （t R "1/2）2=16 x （t r' /Y） 2 H有效=L/n 有效色谱峰越窄，塔板数越多，理论塔板高度就越小，此时柱效能越高。因而H或n可作为描述柱效能的一个指标。 有效塔板数和有效塔板高度消除了死时间的影响，因而能

8、较为真实地反映柱效能的好坏。 色谱柱的理论塔板数越大，表示组分在色谱柱中达到分配平衡的次数越多，用越显著，因而对分离越有利。型)适宜载气种类：He、H28. 速率理论方程的表达式、作用及其中各项的名称(包括U最佳、Hmin的计算)答：速率理论方程的表达式H=A+B/u+Cu式中，A B、C为三个常数，其中A称为涡流扩散项，B为分子扩散项系数，C为传质阻力系数，u为载气线速度。作用：为色谱分离条件选择提供依据。根据速率理论方程 H=A+B/u+Cu用在不同流速下测得的塔板高度H对流速作图，得到H-u曲线图。在曲线的最低点，塔板高度H最小Hmin。此时柱效最高，该点对应的流速即为最佳流速u最佳，u

9、最佳及Hmin可由式H=A+B/u+Cu微分求得，即 dH/du=-B/(u 2)+C=0,则u最 佳=(B/C) 1/2，Hmin=A+2(BC)1/29. R的含义、作用及计算答：R为相邻两组分色谱峰保留值之差与两个组分色谱峰峰底宽度总和之半的比值。作用：判断分离工作是否实现的指标。 R = t R(2)-t R(1)/(1/2)*(Y1+Y2)R=1时，分离程度可达98%;当R=1.5时，分离程度可达99.7%，因而可用 R=1.5来作为相邻两峰已完全分开的标志。当两组分的色谱峰分离较差，峰底宽度难于测量时，可用半峰宽代替峰底宽度，此时：R =t R(2)-t R(1) /(1/2)*(

10、Y1/2(1) +丫1/2(2)对于难分离物质，由于它们的保留值差别小，可合理地认为Y=Y2=Y,k仟k2=k,则可得到色谱分离基本方程R=(1/4) x (n) 1/2 x ( a -1)/ a x k/(1+k)N=(1+k)/k2 xn 有效R=(1/4) x (n 有效)1/2 x ( a -1)/ a注：一般的有效理论塔板数高度为0.1cm。L=16R2x a /( a -1) 2x H 有效10. 四种检测器的适用特点、适宜载气种类及英文缩写答：四种检测器主要是热导检测器(TCD、氢火焰离子化检测器(FID)、电子俘获检测器(ECD)、火焰光度检测器(FPD)。热导检测器(TCD

11、:适用特点：对任何气体均可产生响应，因而通用性好，而且线性范围宽、价格便宜，应用范围广。但灵敏度较低。(通用型)适宜载气种类：巴、He氢火焰离子化检测器 (FID )：适用特点：适宜于痕量含碳有机物的分析，灵敏度很高，响应快，稳定性好，死体积小，线性范围宽，是目前应用最广泛的气相色谱检测器。(通用型)适宜载气种类:N2电子俘获检测器(ECD)：适用特点：适用于容易捕获电子、电负性高的物质(如含有卤素、硫、磷、氮、氧的物质)，具有选择性。电负性越强，灵敏度越高。(选择型)适宜载气种类：高纯 N2 (一定不含电负性物质、纯度>99.99%)火焰光度检测器(FPD):适用特点：对含磷、含硫的化

12、合物有高选择性和高灵敏度，适用于大气中痕量硫化物以及农副产品、水中的毫微克级有机磷、有机硫的测定。(选择11. 色谱操作条件及与柱效的关系，如何选择？答：载气及其流速的选择 ：载气类型：所用种类少，通常用于巴、N2、Ar、He,至于选择何种载气，通常要考虑对不同检测器的适应性，如TCD:H>/He ; FID:N 2； ECD：N (纯度大于 99.99%); FPD:N2/H2流速的选择：理论上应选择最佳流速，此时柱效最高，但在实际工作中，为了缩短分析 时间，往往使流速稍高于最佳流速。柱温的选择：柱温高，组分挥发快且靠拢，不易分离；柱温低，组分扩散慢，不能在两相中迅速达到分配平衡，峰拖

13、尾扩张，柱效下降且分析时间延长。固定液的性质和用量：性质：固定液的性质对分离是起决定性作用的。用量：固定 液液膜薄，柱效能提高，并可缩短分析时间。但固定液用量太低，液膜越薄，允许的进样 量也就越少，因此固定液的用量要根据具体情况决定。担体的性质和粒度：担体表面积大，表面和孔径分布均匀，可使固定液涂在担体表面 上成为均匀的薄膜，液相传质就快，就可提高柱效。担体粒度要均匀、细小，有利于提 高柱效。但过细，阻力过大，会使柱压降增大，对操作不利。进样的时间和进样：进样时间在1s以内，若进样时间过长，试样原始宽度变大，半峰宽必将变宽，甚至使峰变形。液体进样一般进样0.1-5卩L,气体试样0.1-10mL

14、。进样量太多，会使几个峰叠在一起，分离不好。但进样量太少，又会使含量少的组分因检测 器灵敏度不够而不出峰。最大允许进样量应控制在使半峰宽基本不变，且峰面积或峰高与进样量呈线性关系的范围内。汽化温度：合适的汽化温度能保持样品瞬间完全汽化，又不引起样品分解。温度过低， 汽化速度比较慢，使峰形不规则，出现平头峰或伸舌峰；温度过高使出峰数目变化，产生 前延峰，甚至样品分解。温度过高过低都会影响柱效，一般选择汽化温度比柱温高30-70 C12. 归一化法的原理、使用条件答：原理：假设试样中有n个组分，每个组分的质量分别为m, m, . , m,各组分含量的总和为m,其中第i种组分的质量分数 w可按下式计

15、算：w=(m：/m) x 100%=/(m1+m2+.+m i+.+m ”) x 100%=A,f,/(A 1f 1+A2f2+.+A 由+.+人 nfn) x 100% 使用条件：在测定条件下，试样中所有组分皆能流出色谱柱，并能在检测器产生信号， 得到相应的色谱峰。13. 内标法及内标物具备的条件，内标物与被测物的关系答:内标法是将一定量的纯物质作为内标物，加入到准确称取得试样中，根据被测物和内标物的质量及其在色谱图上相应峰面积比，求出某组分的含量。内标物具备的条件：试样中不存在的纯物质加入的量应接近于被测组分内标物的 色谱峰位于被测组分色谱峰附近，或几个被测组分色谱峰的中间，并与这些组分完

16、全分离 内标物与欲测组分的物理及物理化学性质相近。内标物与被测物的关系：内标物与被分析物质的物理化学性质要相似(如：沸点、极|性、化学结构等)； 内标物应能完全溶解于被测样品（或溶剂）中，且不与被测样品起化学反应；I 内标物的出峰位置应该与被分析物质的出峰位置相近，且又不共溢出，目的是为了避免GC的不稳定性所造成的灵敏度的差异； 选择合适的内标物加入量，使得内标物和被分析物质二者峰面积的匹配性大于75%，以免由于它们处在不同响应值区域而导致的灵敏度偏差。第3章HPLC1. 离子对色谱法、离子色谱法、离子交换色谱法的概念、适用特点及英文缩写答：离子对色谱法（IPC ）是将一种（或多种）与溶质分子

17、电荷相反的离子（称为对离子或反离子）加到流动相或固定相中，使其与溶质离子结合形成疏水型离子对化合物， 从而控制溶质离子的保留行为。适用特点：适用于分离分析各种强极性的有机酸、有机碱，分离效能高，分析速度快，操作简便。离子色谱法（IC）：是以离子型化合物为分析对象的液相色谱法。适用特点：是目前唯一、灵敏和准确的多组分分析的方法，主要用于测定各种离子的含 量，特别适于测定水溶液中低浓度的阴离子。离子交换色谱法（IEC）:以离子交换树脂作固定相，在流动相带着试样通过离子交换树脂时，由于不同的离子与固定相具有不同的亲合力而获得分离的色谱法。|适用特点：主要是用来分离离子或可离解的化合物|，它不仅广泛地

18、应用于无机离子的分离，而且广泛地应用于有机和生物物质，如氨基酸、核酸、蛋白质等的分离。2. 离子色谱法通常使用什么检测器答：通常以电导检测器为通用检测器。3. 什么是正相色谱法、反相色谱法、化学键合相色谱法答：正相色谱法：流动相的极性小于固定液的极性，适用于分离油 性或水溶性 的极性或 强极性化合物。反相色谱法：流动相的极性大于固定相的极性，适用于分离非极性、 极性和离子性化合物。化学键合色谱法：采用化学键合相为固定相的液相色谱法简称化学 键合相色谱法。第4章电位分析法1. 电位分析法的定量分析依据。答：电池电动势的变化反映了指示电极的电极电位变化，即反映了待测离子浓度的变化。所以测定了电极电

19、位，在一定条件下就能确定其浓度。由能斯特方程可知，电池电动势与待测离子活度的对数成线性关系，这就是电位分析法的定量分析依据。2. 电位分析法测定溶液pH值的依据及方法（包括计算）、使用的电极及其结构特征答：依据：用玻璃电极作指示电极，饱和甘汞电极为参比电极，组成原电池：Ag | AgCl, O.1mol/L HCl | 玻璃膜 | 试液 | KCl （饱和），Hg?。？ I Hg Em ElJ玻璃电极 f J SCE f在此原电池中，以玻璃电极为负极，饱和甘汞电极为正极，则所组成电池的电动势E为：E=EsclE 玻璃=Escl（E Agd/Ag+厶 Em）=E 甘汞-Eag/Agci-K+0.

20、059pH 试=« +0.059pH 试K'在一定条件下为一常数，故原电池的电动势与溶液的pH之间呈线性关系，这就是以电位法测定pH的依据。方法：在实际测定中，用的是直接比较法。选一标液，测定对应的标准电动势Es,则Es=K' +0.059pHsEx=K' +0.059pHxpHx=pHs+（Ex-Es）/0.059使用的电极及其结构特征： 玻璃电极：主要部分是一个玻璃泡，泡的下半部为特殊组成的玻璃薄膜，在玻璃泡内装有 pH一定的溶液，其中插入一银-氯化银电极作为内参比电 极。作为指示电极，其作用主要在玻璃膜上，电极电位随被测溶液pH变化而变化。甘汞电极（SC

21、B：由金属汞和甘汞及氯化钾溶液所组成。电极表示式为：Hg |Hg£l2（s）,KCl 。作为参比电极，电极电位恒定。3. 玻璃电极、甘汞电极的内参比溶液答：玻璃电极的内参比溶液：O.1mol/L HCl溶液甘汞电极的内参比溶液：1.0mol/L kcl 溶液（标准）4. 指示电极、参比电极的概念答：指示电极：在测定的过程中，电极电位随被测离子浓度变化的电极。参比电极：在测定的过程中，电极电位为恒定值的电极。5. 电位滴定法的原理、终点确定方法（包括三种方法的曲线特征及终点位置）。答：原理：电位滴定法是一种利用电极电位的突跃来确定终点的分析方法。进行电位滴定时，在待测溶液中插入一个指示

22、电极，并与一参比电极组成一个工作电池。随着滴定剂的加入，由于发生化学反应，待测离子或与之有关的离子的浓度不断变化，指示电极电位 也发生相应的变化，而在化学计量点附近发生电位的突跃，因此，测量电池电动势的变化，就能确定滴定终点。终点确定方法：绘制 e-v曲线法：i曲线特征：梯形；：n终点位置：曲线转折点对应的V值 绘制（ e/厶V）-V曲线法：i曲线特征：对称尖峰状；n终点位置：尖峰点对应的V值 二级微商法：i曲线形状：对称双曲线；n终点位置：曲线上2e/a 2v=0对应的V值。第8章 原子吸收光谱分析（AAS ）1.AAS的概念及基本原理答：AAS是基于物质所产生的原子蒸气对特定谱线（通常是待

23、测元素的特征谱线）的吸收作用来进行定量分析的一种方法。基本原理：各种元素的原子结构和外层电子排布不同，不同元素的原子从基态激发至第一激发态（或由第一激发态跃迁返回基态）时，吸收（或发射）的能量不同，因而各种元素的共振线不同而各有其特征性，在原子吸收分析中，就是利用处于基态的待测原子蒸气对从光源辐射的共振线的吸收来进行分析的。2. 与其它光谱分析法相比，AAS的干扰少，具有相对高选择性，为什么？答：由于原子吸收谱线仅发生在主线系，而且谱线很窄，线重叠几率较发射光谱要小得多，所以光谱干扰较小。即便是和邻近线分离得不完全， 由于空心阴极灯一般并不发射那些邻 近波长的辐射线，所以其他辐射线干扰较小，选

24、择性强，而且光谱干扰容易克服。3. 在AAS中，选择分析线的原则是什么？答：通常选择元素的共振线作为分析线。在分析被测元素浓度较高试样时，可选用灵敏度较低的非共振线作分析线，避免自吸影响。As、Hg Se等元素共振吸收线在200nm以下，火焰组分及空气有明显的吸收，可选择非共振线作分析线或选择其他火焰进行测定。Pb、Sb Te、Zn等元素的共振线在 220nm以下，也存在背景吸收，应该校正背景或选 择其他分析。4. 在AAS中，被测物质是何微粒形式？答：被测物质是以原子蒸气的形式被测定。5. 原子吸收分光光度计的基本组成部件有哪些？常用何种光源？何种检测器？答：原子吸收分光光度计一般由光源、原

25、子化系统、光学系统、检测系统及数据显示系统五个部分组成。常用光源：空心阴极灯常用检测器：光电倍增管（ PMT6. 影响空心阴极灯发射特性的因素有哪些？关系如何？答：空心阴极灯的光强度与灯的工作电流有关。增大灯的工作电流，可以增加发射强度。但工作电流过大，会导致一些不良现象（发射谱线变宽，自吸收增大，灵敏度下降，等寿命缩短）。但如果工作电流过低，又会使辐射锐线光谱窄，灯光强度减弱，导致稳定性、信噪比下降。7. 在火焰原子化中，影响火焰温度的因素是什么？答：火焰温度主要取决于燃料气体和助燃气体的种类，还与燃料气与助燃气的流量有关。8. 火焰温度如何影响原子化效率？答：火焰温度应使待测元素恰能解离成

26、游离基态原子较为合适。若超过所需温度，则激发态原子增加，解离度增大，基态原子减少，不利于原子的吸收。但对某些元素来说，若温 度过低，则盐类不能解离，反而使灵敏度降低，并且还会发生分子吸收，干扰可能会增大。9. AAS法定量的基础、定量方法及相关计算（对标准加入法要注意具体做法的差异）答：定量的基础：当吸收厚度一定，在一定的工作条件下，峰值吸收测量的吸光度与被测元素的含量成线性关系（正比）。定量方法：标准曲线法：配制一组合适的标准溶液，由低浓度到高浓度，依次喷入火焰，分别测定器吸光度 A。以测得的吸光度为纵坐标，待测元素的含量或浓度c为横坐标，绘制A-c标准曲线。在相同的实验条件下，喷入待测试样

27、溶液，根据测得的吸光度，由标 准曲线求出试样中待测元素的含量。标准加入法：1直接计算法：取相同体积的试样溶液2份，分布移入容量瓶 A及B中，另取一定量的标准溶液加入 B中，然后将2份溶液稀释至刻度， 测出A及B两溶液的吸光 度。设试样中待测元素（容量瓶A中）的浓度为 Cx,加入标准溶液（容量瓶 B中）的浓度为Co, A溶液的吸光度为 Ax, B溶液的吸光度为 Ao,则可得Ax=k*Cx Ao二k（Co+Cx）联合得：Cx=Ax * Co/（Ao-Ax）"外推法：取若干份（例如4份）体积相同的试样溶液，从第二份开始分别按比例加入不同量的待测元素的标准溶液，然后用溶剂稀释至一定体积（设待测元素的浓度为Cx,加入标准溶液后浓度分别为Cx+Co, Cx+2Co, Cx+4Co），分别测得其吸光度（Ax, A1, A2,及A3）,以A对加入量作图。这时曲线并不通过原点，相应的截距所反映的吸收值正是试样中待测元素所引起的效应。如果外延此曲线使之与横坐标相交，相应于原点与交点的距离，即为所求的待测元素的浓度。VxAxAx=k*CxVx+Vs A A=（CxVx+CsVs）/（Vx+Vs）10. AAS法适宜于常量分析还是微量分析？（不是很清楚）答：AAS法适宜于常量分析。11. AAS法中的灵敏度、特征浓度、检出限答：灵敏度 S定义为校正曲线的