仪器分析思考题

1、仪器分析思考题第一章绪论1. 经典分析方法和仪器分析方法有何不同？答：经典分析方法：是利用化学反应及其计量关系，由某已知量求待测物量，一般用于常量分析，为化学分析法。仪器分析方法：是利用精密仪器测量物质的某些物理或物理化学性质以确定 其化学组成、含量及化学结构的一类分析方法，用于微量或痕量分析，又称 为物理或物理化学分析法。化学分析法是仪器分析方法的基础，仪器分析方法离不开必要的化学分析步 骤，二者相辅相成。2. 仪器的主要性能指标的定义答：1、精密度（重现性）：数次平行测定结果的相互一致性的程度，一般用相对 标准偏差表示（RSD%精密度表征测定过程中随机误差的大小。2、灵敏度：仪器在稳定条件

2、下对被测量物微小变化的响应，也即仪器的输出量 与输入量之比。3、检出限（检出下限）：在适当置信概率下仪器能检测出的被检测组分的最小量 或最低浓度。4、线性围：仪器的检测信号与被测物质浓度或质量成线性关系的围。5、选择性：对单组分分析仪器而言，指仪器区分待测组分与非待测组分的能力。3. 简述三种定量分析方法的特点和适用围。答：一、工作曲线法（标准曲线法、外标法） 特点：直观、准确、可部分扣除 偶然误差。需要标准对照和扣空白 应用要求：试样的浓度或含量围应在工作曲 线的线性围，绘制工作曲线的条件应与试样的条件尽量保持一致。二、 标准加入法（添加法、增量法） 特点：由于测定中非待测组分组成变化不 大

3、，可消除基体效应带来的影响 应用要求：适用于待测组分浓度不为零，仪器 输出信号与待测组分浓度符合线性关系的情况三、标法 特点：可扣除样品处理过程中的误差 应用要求：标物与待测组分的物 理及化学性质相近、浓度相近，在相同检测条件下，响应相近，标物既不干扰待 测组分，又不被其他杂质干扰第三章紫外一可见分光光度法1. 极性溶剂为什么会使 nn *跃迁的吸收峰长移，却使nn *跃迁的吸收 峰短移？答：溶剂极性不同会引起某些化合物吸收光谱的红移或蓝移，称溶剂效应。在 nn *跃迁中，激发态极性大于基态，当使用极性溶剂时，由于溶剂与溶质相 互作用，激发态n *比基态n能量下降更多，因而使基态与激发态间能量

4、差减 小，导致吸收峰红移。在n-n *跃迁中，基态n电子与极性溶剂形成氢键，降 低了基态能量，使激发态与基态间能量差增大，导致吸收峰蓝移2. 课后习题：3、5、9、11 （ p 50）3.3在分光光度法测定中在分光光度法测定中在，为什么尽可能选择最大吸收波 长为测量波长？答：因为选择最大吸收波长为测量波长，能保证测量有较高的灵敏度，且此处的曲线较为平坦，吸光系数变化不大，对 beer定律的偏离较小。3.4在分光光度测量中在分光光度测量中在，引起对Lambrt-Beer定律偏离的主要因素有哪些定律？如何克服这些因素对测量的影响？答：偏离Lambert-Beer Law的因素主要与样品和仪器有关。

5、（1）与测定样品溶液有关的因素 浓度：当I不变，c > 0.01M时,Beer定律 会发生偏离。 溶剂：当待测物与溶剂发生缔合、离解及溶剂化反应时，产生的生成物与待测物具有不同的吸收光谱，出现化学偏离。光散射：当试样是胶体或有悬浮物时，入射光通过溶液后，有一部分光因散射而损失，使吸光度增大， Beer定律产生正偏差。（2）与仪器有关的因素 单色光：Beer定律只适用于单色光，非绝对的单色光，有可能造成Beer定律偏离。谱带宽度：当用一束吸光度随波长变化不大的复合 光作为入射光进行测定时，吸光物质的吸光系数变化不大，对吸收定律所造成的 偏离较小。对应克服方法： c < 0.01M避免

6、使用会与待测物发生反应的溶剂 避免试样是胶体或有悬浮物 在保证一定光强的前提下，用尽可能窄的 有效带宽宽度。选择吸光物质的最大吸收波长作为分析波长3.11 解答：质量分数 W = 0.002% = 2 x 10-5g/ml又根据 c M=1000pW 求出c （M为高锰酸钾摩尔质量158.04g/mol，P为水的密度）再根据 A=,c即可求出两个问题的答案，但注意书上的答案有 误！3. 用紫外-可见分光光度法测定Fe，有下述两种方法。A法：a = 1.97 X 102 L? g1? cm-1；B法：& = 4.10 X 10 3 L? mol-1? c m-1 .问：（1）何种方法灵敏

7、度高？（2）若选用其中灵敏度高的方法，欲使测量误差最小，待测液中Fe的浓度应为多少？此时 C/C为多少？已知 T=0.003 ,b =1 cm , A r,Fe = 55.85第四章红外吸收光谱法1. 如何利用红外吸收光谱鉴别烷烃、烯烃、炔烃？答：利用基团的红外特征吸收峰区别：烷烃：饱和碳的 C-H吸收峰 3000cm-1，约30002800 cm-1烯烃、炔烃：不饱和碳的 C-H吸收峰 3000cm-1,C = C 双键：16001670cm1OC 叁键：21002260 cm"2. 红外谱图解析的三要素是什么？答：红外谱图解析三要素：位置、强度、峰形。3. 解释名词：官能团区、指

8、纹区、相关峰。官能团区（基团频率区）：在40001300cm1围的吸收峰，有一共同特点：即每 一吸收峰都和一定的官能团相对应， 因此称为基团频率区。在此区，原则上每个 吸收峰都可以找到归属。指纹区指：在1300400cm围，虽然有些吸收也对应着某些官能团， 但大量吸收 峰仅显示了化合物的红外特征，犹如人的指纹，故称为指纹区。指纹区的吸收峰 数目虽多，但往往大部分都找不到归属。相关峰：同一种分子的基团或化学键振动， 往往会在基团频率区和指纹区同时产 生若干个吸收峰。这些相互依存和可以相互佐证的吸收峰称为相关峰。4. 红外光谱法对试样有哪些要求？答：（1）单一组分纯物质，纯度 98% ;（2）样品

9、中不含游离水；（3）要选择合适的浓度和测试厚度。课后习题1、2、3、44.1简述振动光谱的特点以及它们在分析化学中的重要性。答：优点：特征性强，可靠性高、样品测定围广、用量少、测定速度快、操作简 便、重现性好。局限性：有些物质不能产生红外吸收；有些物质不能用红外鉴别；有些吸收峰,尤其是指纹峰不能全部指认；定量分析的灵敏度较低4.2分子产生红外吸收的条件是什么？答：（1）分子吸收的辐射能与其能级跃迁所需能量相等；（2）分子发生偶极距的变化（耦合作用）。第五章荧光光度法1. 解释名词：单重态、三重态、激发光谱、荧光光谱单重态：当基态分子的电子都配对时，S = 0，多重性M=1，这样的电子能态称 为

10、单重态。三重态：若通过分子部的一些能量转移，或能阶间的跨越，成对电子中的一个电 子自旋方向倒转，使两个电子自旋方向相同而不配对，这时 S=1，M=3这种电 子激发态称三重电子激发态。激发光谱：将激发光的光源用单色器分光，测定不同波长照射下物质所发射的荧 光强度（F），以F做纵坐标，激发光波长入做横坐标作图。荧光光谱：固定激发光波长，让物质发射的荧光通过单色器，测定不同波长的荧 光强度，以荧光强度F做纵坐标，荧光波长入做横坐标作图。2. 下列化合物哪一个荧光效率大？为什么？酚酞，荧光素。答：荧光素。3. 课后习题：P108 3、65.6为什么分子荧光分析法的灵敏度比分子吸收光度法的高？答：荧光分

11、析测定的是在很弱背景上的荧光强度， 并且是在与入射光成直角的方 向上检测，其测定的灵敏度取决于检测器的灵敏度。 也就是说，只要改进光电倍 增管和信号放大系统，即使很微弱的荧光也能被检测到，这样就可以测定很稀的 溶液，所以说荧光分析法的灵敏度很高。而紫外 -可见分光光度法测定的是透射 光强和入射光强的比值，即I/I0 ,当浓度很低时，检测器难以检测这两个两个 大信号（I和I0 ）之间的微小差别，而且即使将光强信号放大，由于透过光强和 入射光强都被放大，比值仍然不变，对提高检测灵敏度不起作用，所以紫外-可见分光光度法灵敏度不如荧光分析法的高。第六章原子吸收光谱法1引起谱线变宽的主要因素有哪些？答：

12、自然变宽：无外界因素影响时谱线具有的宽度多普勒（Doppler）宽度Au D:由原子在空间作无规热运动所致。故又称热变 宽。压力变宽Au L （碰撞变宽）：由吸收原子与外界气体分子之间的相互作用引起 自吸变宽：光源空心阴极灯发射的共振线被灯同种基态原子所吸收产生自吸现 象。场致变宽（field broadening）:包括Stark变宽（电场）和Zeeman变宽（磁场）2火焰原子化法的燃气、助燃气比例及火焰高度对被测元素有何影响？答：化学计量火焰：由于燃气与助燃气之比与化学计量反应关系相近，又称为中性火焰，这类火焰，温度高、稳定、干扰小背景低，适合于许多元素的测定。 贫燃火焰：指助燃气大于化学

13、计量的火焰，它的温度较低，有较强的氧化性， 有利于测定易解离，易电离元素，如碱金属。 富燃火焰：指燃气大于化学元素计量的火焰。 其特点是燃烧不完全，温度略低 于化学火焰，具有还原性，适合于易形成难解离氧化物的元素测定；干扰较多，背景咼。 火焰高度：火焰高度不同，其温度也不同；每一种火焰都有其自身的温度分布；一种元素在一种火焰中的不同火焰高度其吸光度值也不同；因此在火焰原子化法测定时要选择适合被测元素的火焰高度。3原子吸收光谱法中的干扰有哪些？如何消除这些干扰？答：一.物理干扰：指试样在转移、蒸发和原子化过程中，由于其物理特性的变 化而引起吸光度下降的效应，是非选择性干扰。消除方法：稀释试样；配

14、制与被测试样组成相近的标准溶液；采用标准化加入法。二.化学干扰：化学干扰是指被测元原子与共存组分发生化学反应生成稳定的化 合物，影响被测元素原子化，是选择性干扰，一般造成A下降。消除方法：（1）选择合适的原子化方法：提高原子化温度，化学干扰会减小，在 高温火焰中P043-不干扰钙的测定。（2）加入释放剂（广泛应用）（3）加入保护剂：EDTA8羟基喹啉等，即有强的络合作用，又易于被破坏掉。（4）加基体改进剂 （5）分离法三电离干扰：在高温下原子会电离使基态原子数减少 ，吸收下降，称电离干 扰，造成A减少。负误差消除方法：加入过量消电离剂。（所谓的消电离剂，是电离电位较低的元素。加 入时，产生大量

15、电子，抑制被测元素电离。）四光谱干扰：吸收线重叠：非共振线干扰：多谱线元素-减小狭缝宽度 或另选谱线 谱线重叠干扰-选其它分析线五背景干扰：背景干扰也是光谱干扰，主要指分子吸与光散射造成光谱背景。（分子吸收是指在原子化过程中生成的分子对辐射吸收，分子吸收是带光谱。光散射是指原子化过程中产生的微小的固体颗粒使光产生散射，造成透过光减小， 吸收值增加。背景干扰，一般使吸收值增加。产生正误差。）消除方法：用邻近非共振线校正背景连续光源校正背景（氘灯扣背景） Zeaman效应校正背景 自吸效应校正背景第十章电分析化学法1. 电极电位如何产生？2. 如何书写电化学池图解表达式？3. 常用参比电极有哪些？

16、4. Nernst方程式的应用。5. 各类金属基指示电极有何用途？6. 如何将Nernst公式应用于电位分析中的标准加入法？7. 如何更准确地判断电位滴定法终点？第十五章色谱法引论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，特别对复杂样品 和多组份混合物的分离，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？答：是按色谱柱分类：平面色谱法：薄层色谱法、纸色谱法 柱色谱法：填充柱法、毛细管柱色谱法3什么是气相色谱法和液相色谱法？答：气体为流动相的色谱称为气相色谱。液体为流动相的色谱称为液相色谱。4保留时间（tr）、死时间死（t°）及及调整保留时间（t

17、' r）的关系是怎样的?答：t ' r = t r - t 05. 从色谱流出曲线可以得到哪些信息？答：根据色谱峰的个数可以判断样品中所含组分的最少个数；根据色谱峰的保留值可以进行定性分析；根据色谱峰的面积或峰高可以进行定量分析；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；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。6. 分配系数在色谱分析中的意义是什么？答:K值大的组分，在柱移动的速度慢，滞留在固定相中的时间长，后流出柱 子；分配系数是色谱分离的依据； 柱温是影响分配系数的一个重要参数。7什么是选择因子？它表征的意义是什么？答：是A, B两组分的调

18、整保留时间的比值 a = t ' r （B） /t ' r （A） 1 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越好。分配在固定相和流8. 什么是分配比（即容量因子）？它表征的意义是什么？ 答：是指在一定温度和压力下，组分在两相分配达到平衡时, 动相的质量比。K=rs/mm意义：是衡量色谱柱对被分离组分保留能力的重要参数；色谱柱的柱效随理论塔板数的增加而增加,随9. 理论塔板数是衡量柱效的指标, 板高的增大而减小。10. 板高（理论塔板高度 H/cm）、柱效（理论塔板数 n）及柱长（L/cm）三者的 关系（公式）？答：H=L / n11. 利用色谱图如何计算

19、理论塔板数和有效理论塔板数（公式）？12. 同一色谱柱对不同物质的柱效能是否一样？ 答：同一色谱柱对不同物质的柱效能是不一样的13. 塔板理论对色谱理论的主要贡献是怎样的？答：（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; 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。14. 速率理论的简式，影响板高的是哪些因素？ 答： 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15. 分离度可作为色谱柱的总分离效能指标。16. 如何根据分离度分析色谱分离的情况？答：R<1部分重叠；R=1基本分离；R=1.5完全分离第十六章气相色谱法1.1气相色

20、谱法适合分析什么类型的样品？ 答：适用围：热稳定性好，沸点较低的有机及无机化合物分离。2. 哪类固定液在气相色谱法中最为常用 ？答：硅氧烷类是目前应用最广泛的通用型固定液。（使用温度围宽（50350C）,硅氧烷类经不同的基团修饰可得到不同极性的固定相。）3. 气相色谱法固定相的选择原则？答：相似相溶原则相似相溶原则相似相溶原则相似相溶原则 非极性试样选用非极性固定液，组分沸点低的先流出； 极性试样选用极性固定液，极性小的先流出 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； 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?5. 什么是程序升温？答：程序升温：在一个分析周期柱温随时间由低温向高温做线性或非线性变化， 以达到用最短时间获得最佳分离的目的。适用于沸点围很宽的混合物。 注意:柱温不能高于色谱柱的最高使用温度。6. 气相色谱法各检测器适于分析的样品？ 答：热导检测器