仪器分析期末总复习

仪器分析总复习(名词解释、选择、简答、论述)概念1.定性分析：鉴定试样中各种组成的构成，包括元素、根或官能团等的分析。定量分析：测定试样中各种组分(如元素、根或官能团等)含量的操作。2.仪器分析：是指采用比较复杂或特殊的仪器设备，通过测量物质的某些物理或物理化学性质的参数及其变化来获取物质的化学组成、成分含量及化学结构等信息的一类方法。3.灵敏度：在原子吸收分光光度分析中，定义为一定浓度时测定值（吸光度）的增量（dA）与相应的待测元素浓度（或质量）的增量（dc或dm）的比值。4.准确度:一定实验条件下多次测定的平均值与真值相符合的程度，以误差来表示。它用来表示系统误差的大小。5.精密度：指用同一分析仪器的同一方法或步骤进行多次重复测量所得分析数据之间符合的程度，是表征随机误差大小的指标。6.方法选择性：指其他物质对被测物质的干扰程度。所使用的方法或反应的选择性愈高，则干扰因素就愈少。7.检测限：指某一分析方法在给定的可靠程度内可以从样品中检测待测物质的最小浓度或最小量。8.线性范围:是某一方法的校准曲线的直线部分所对应的待测物质的浓度(或量)的变化范围9.连续光源：在较大范围提供连续波长的光源，是光谱中的一种，包含从红到紫的各种色光，色光之间没有明确的界线。9.锐线光源：锐线光源是发射线半宽度远小于吸收线半宽度的光源。锐线光源发射线半宽度很小，并且发射线与吸收线中心频率一致。锐线光源需要满足的条件：（1）光源的发射线与吸收线的ν0一致。（2）发射线的Δν1/2小于吸收线的Δν1/2。提供锐线光源的方法：空心阴极灯。10.共振线：电子在基态与任意激发态之间直接跃迁所产生的谱线。11.背景吸收：由于原子化器（火焰和石墨炉）中存在的气体分子和盐类所产生的吸收以及存在的固体颗粒对光的散射引起的干扰，叫背景吸收。12.特征浓度/质量：原子吸收光谱分析中，能产生1%光吸收或0.0044吸光度时溶液中的待测元素的质量浓度（mgmL-1/1%）和质量分数（mgg-1/1%）称为特征浓度和特征质量。13.标准曲线：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，分别测定其吸光度A。以A为纵坐标，c为横坐标绘制A-c标准曲线。特点：简便、快速，仅适用于组成简单的试样。14.等离子体：等离子体是一种由自由电子、离子、中性原子和分子所组成的、具有一定电离度（大于0.1%），但整体呈电中性的气体15.吸收光谱曲线：物质对光的吸收强度(吸光度)随波长变化的曲线：以不同波长的光透过某一浓度的被测样品溶液，测出不同波长时溶液的吸光度，然后以波长为横坐标、吸光度为纵坐标作图。16.摩尔吸光系数：表示待测物质的浓度为1moll-1、液层厚度为1cm时，在一定波长下溶液的吸光度。17.生色团：分子中产生特征吸收峰的基团，也就是有机物中含有能发生n→π*或π→π*电子跃迁的不饱和键（双键或叁键）的官能团。18.助色团：助色团是指带有非键电子对的基团，可使生色团吸收峰向长波方向移动并提高吸收强度的一些官能团。19.红移：吸收带的最大吸收峰波长(λmax)向长波方向移动。（π→π*）20.蓝移：吸收带的最大吸收峰波长(λmax)向短波方向移动。（n→π*）21.色谱分析：是一种利用混合物中诸组分在两相间的分配原理以获得分离的方法。22.色谱流出曲线：从流动相带着试样进入色谱柱起就用检测器检测流出柱后的组分，并记录信号随时间变化的曲线，此曲线就叫色谱流出曲线(色谱图)。23.分配系数：在一定温度和压力下,组分在两相间分配达到平衡时的浓度(单位:g/mL)比,称为分配系数。24.分配比：在一定温度和压力下,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。25.选择因子：在定性分析中，通常固定一个色谱峰作为标准(s),然后再求其它峰(i)对这个峰的相对保留值。此时,ri/s可能大于1，也可能小于1。在多元混合物分析中,通常选择一对最难分离的物质对，将它们的相对保留值作为重要参数。在这种特殊情况下，可用符号α表示：α=ri/s=t`Ri/t`Rs=V`Ri/V`Rs26.保留值：气相或液相操作中，当仪器的操作条件保持不变时，任一物质的色谱峰总是在色谱图上固定的位置出现，即有一定的保留值27.死时间：不被固定相吸附或溶解的物质(如空气）进入色谱柱时，从进样到出现峰极大值所需的时间。28.分离度：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。29.色谱柱老化：确保载气流过色谱柱15-30分钟→缓慢程序升温(5º/min)到老化温度→最初老化温度8-12hours→接入检测器,观察记录的基线.如果柱子受到污染,可在推荐的最高色谱柱温度低20ºC的条件下,老化柱子.在老化柱子时，一定不要将色谱柱接在检测器上.应将那一端放空,同时将检测器用闷头堵上.如果是FID,容许接在上面,但应该将检测器温度升上去.30.浓度型检测器：检测的是载气中组分浓度的瞬间变化,即响应值与浓度成正比质量型检测器：检测的是载气中组分进入检测器中速度变化,即响应值与单位时间进入检测器的量成正比。校正因子：绝对校正因子：单位峰面积或峰高对应的组分i的质量或浓度.相对校正因子：组分i与标准物质s的绝对校正因子之比.32.电化学分析：应用电化学的基本原理和实验技术，利用物质在溶液中的电化学性质测定物质成分的分析方法。以电位、电导、电流和电量等电化学参数与被测物质含量之间的关系作为计量的基础.33.原电池：将化学能直接转变成电能的装置。34.电解池：在外加电源的作用下，将电能转变成化学能的电池。35.第一/二/三/零类电极：第一类：将一种金属单质浸入该金属的盐溶液中构成的半电池；第二类电极:由一种金属和该金属的微溶盐及一种与此微溶盐具有相同阴离子的可溶性盐的溶液构成；第三类电极：由一种金属和该金属的微溶盐及另一种与此微溶盐具有相同阴离子的微溶性盐,以及具有与第二种微溶盐相同阳离子的可溶盐的溶液构成；零类电极(惰性金属电极)：由一种惰性金属(如Pt)和同处于溶液中的物质的氧化态和还原态所组成的电极.36.电极极化：当较大的电流通过电池时,电极电位将偏离平衡电位,不再满足能斯特方程,电极电位改变很大而产生的电流变化很小,这种现象称为极化。37.浓差/化学极化：浓差极化：在有电流通过电极时,由于溶液中离子的扩散速度跟不上电极反应速度而导致电极表面附近的离子浓度与本体溶液中不同,从而使电极电位值与平衡电极电位产生偏差的现象,叫浓差极化。化学极化：由于电极反应速度慢,导致有电流通过时电极上带电程度与平衡时不同,造成电极电位值偏离平衡电位的现象。38.参比/指示电极：参比电极：电极电位已知、恒定,且与被测溶液组成无关,则称之为参比电极。指示电极：电极电位随待测离子浓度而变化,能指示待测离子活度/浓度。39.(极限)摩尔电导率：含有1mol电解质的溶液在距离1cm的两电极间所具有的电导。溶液在无限稀释时的摩尔电导率。40.极谱分析：是一种特殊的电解分析方法.以小面积、易极化的滴汞电极作工作电极,以大面积、不易极化的电极为参比电极组成电解池,电解含待分析物质的稀溶液,以测得的电流－电压特性曲线来进行定性和定量分析的方法。41.极谱波：将施加于两电极上的电压从零逐渐增加,记下不同电压时相应的电流值,以电流为纵坐标,电压为横坐标作图，得到电解过程电流-电压关系曲线,称为极谱波(极化曲线)。42.半波电位：就是当电流等于极限扩散电流的一半时的电位。44.极谱极大：当外加电压达到并超过待测物分解电压后,在极谱曲线上出现的比极限扩散电流大得多的不正常的电流峰,称为极谱极大。思考题1.分析方法的选择与评价的基本依据是什么?解：（1）分析方法选择的基本依据：a.所分析的物质是元素、化合物、有机物？化合物的结构b.对分析结果的准确度要求c.样品量d.样品中待测物浓度大小范围e.对待测物产生干扰的组分f.样品基体的物理化学性质g.样品以及目标物的多少（2）分析方法的评价：P98a.灵敏度S，常使用特征浓度或特征质量来表征，特征浓度或特征质量越小越好；b.检出限D.L.只有同时具有高灵敏度和高稳定性时，才有低的检出限。2.原子光谱与分子光谱的产生机理及其异同.消实验条件和进样量变化带来的误差.对内标物的要求：a.样品中不含有内标物质.b.内标物与被测组分的物理化学性质要相似.c.与样品能互溶但无化学反应.d.峰的位置在各待测组分之间或与之相近且能完全分离.e.内标物浓度恰当，使其峰面积与待测组分相差不太大.10.有机化合物的吸收带主要由哪几种跃迁产生?解：四种电子跃迁方式及对应的紫外光谱：σ→σ*（200nm以下）：一般发生在远紫外线区，饱和烃类C-C键；n→σ*（150nm—250nm）：发生在远、近紫外线区之间，C—X键，X—S、N、O、Cl、Br、I等杂原子；π→π*（~200nm）：发生在近紫外线区，随着共扼体系的增大或杂原子的取代，λmax向长波动;εmax≥104，是强吸收带；n→π*（200nm—400nm）：发生在近紫外线区与可见光区之间，是生色团中的未成键孤对电子向π*轨道跃迁。电荷迁移跃迁：电子从给予体向与接受体相联系的轨道上跃迁，发生在近紫外线区与可见光区之间。吸收谱带较宽、吸收强度大、εmax≥104，是强吸收带。11.紫外吸收光谱与分子结构的关系.解：（1）200-400nm无吸收峰。饱和化合物，单烯。（2）270-350nm有吸收峰（ε=10-100）醛酮n→π*跃迁产生的R带。（3）250-300nm有中等强度的吸收峰（ε=200-2000），芳环的特征吸收（4）200-250nm有强吸收峰，表明含有一个共轭体系（K）带。共轭二烯：K带（~230nm）；α，β—不饱和醛酮：K带~230nm，R带~310-330nm（5）260nm,300nm,330nm有强吸收峰，3,4,5个双键的共轭体系。（6）立体结构和互变结构的确定顺式：λmax=280nm；εmax=10500反式：λmax=295.5nm；εmax=29000互变异构：酮式：λmax=204nm；无共轭烯醇式：λmax=243nm（7）共轭烯烃（不多于四个双键）π→π*跃迁吸收峰位置可由伍德沃德—菲泽规则估算无环、非稠环二烯母体：λmax=217nm异环（稠环）二烯母体：λmax=214nm同环（非稠环或稠环）二烯母体：λmax=253nm12.UV-VIS分光光度计基本构造包括哪几部分,各有什么作用?解：光源：用于提供足够强度和稳定的连续光谱。可见光区一般用钨丝灯或卤钨灯(325-2500nm)，而紫外光区用氢灯或氘灯（180-375nm)。单色器：光源辐射的复合光中分出纯度高的单色光且波长在紫外可见区域内任意可调。常用的有棱镜和光栅。玻璃棱镜只能用于350~3200nm的波长范围，即用于可见光域内。石英棱镜可使用的波长范围较宽，可从185~4000nm，即可用于紫外、可见和近红外三个光域。吸收池：用玻璃或石英（<350nm)制成检测器：利用光电效应将光强度信号转换成电信号的装置。常用光电池或光电倍增管。13.为什么UV-VIS分析仪对分光系统性能的要求较AAS（原子吸收光谱法）低?解：它们的区别如下：吸收机理不同：AAS法原子吸收线状光谱；UV-VIS法分子吸收带状光谱光源：AAS法为锐线光源（空心阴极灯）、UV-VIS法为连续光源（钨灯、氘灯）仪器排列顺序不同：AAS法，锐线光源→原子化器→单色器→检测器；UV-VIS法，光源→单色器→吸收池→检测器14.UV-VIS定性定量分析的依据是什么?有哪些主要的定性定量方法?解：（1）定性分析依据定性鉴定主要依据是λmax和相应的摩尔吸光系数εmax以及吸收光谱的曲线形状、吸收峰数目。不同结构的化合物具有不同的吸收特性，对于相同结构的化合物，它们的紫外吸收光谱应完全相同。（2）定性方法：化合物纯度的鉴定、未知物的定性测定（3）定量分析依据：朗伯-比耳定律——当用一束强度为I0的单色光垂直通过厚度为b、吸光物质浓度为c的溶液时，溶液的吸光度正比于溶液的厚度b和溶液中吸光物质的浓度c的乘积。吸光度A=bc透光度-lgT=bc（4）定量分析方法：标准曲线法、标准加入法15.怎样对UV-VIS分光光度计进行波长读数校正?解：波长读数的校正：就是使波长读数的示值与仪器内出射狭缝所射出的单色光的波长完全一致。波长校正：常用氢灯(486.13nm、656.28nm)、氘灯(486.00nm、656.10nm)校正。镨钕玻璃在可见区有特征吸收峰，也可用来校正。16.朗伯-比耳吸收定律的适用条件及偏离原因?解：使用条件：入射光为单色光；溶液为稀溶液；吸收定律能用于彼此无相互作用的多组分溶液。偏离原因：在紫外可见分光光度计中，由出射狭缝投射到被测物质上的光不是理论上的单色光，而是一个有限宽度的谱带，称为光谱带宽；随着带宽的增大，吸收光谱的分辨率下降，偏离朗伯—比尔定律。出射狭缝的光谱带宽度大于吸收光谱谱带时，投射在试样上的非吸收光会使校正曲线弯向横坐标轴，偏离朗伯—比尔定律。试样的不均匀性入射光不垂直于吸收池光学面、荧光发射17.色谱分离的基本原理是什么？解：利用样品各组分在两相中的分配能力不同来进行分离。(吸附、分配、分子筛、离子交换)；一些组分与固定相作用较强,故较慢流出色谱柱,从而得以分离。（相似相溶原理）17.色谱定性定量分析的依据是什么?有哪些主要的定性定量方法?解：（1）定性依据：色谱保留值（2）定性方法：a.用已知纯物质对照定性：利用保留值定性：通过对比试样中具有与纯物质相同保留值的色谱峰，来确定试样中是否含有该物质及在色谱图中的位置。不适用于不同仪器上获得的数据之间的对比。利用加入法定性：将纯物质加入到试样中，观察各组分色谱峰的相对变化b.利用文献保留值定性c.与其他分析仪器联用的定性方法（3）定量依据：根据检测器对待测物的响应信号（峰高或峰面积）与待测物浓度或质量成正比的原理进行定量。（4）定量方法：a.归一化法b.内标法——内标物要满足以下要求：试样中不含有该物质；与被测组分性质比较接近；不与试样发生化学反应；出峰位置应位于被测组分附近，且无组分峰影响c.外标法：即标准曲线法；外标法不使用校正因子，准确性较高，18.气相色谱的基本设备包括那几部分,各有什么作用?解：（1）载气系统：：提供纯净、流速稳定的载气(Carriergas)/燃气/助燃气。包括气源、净化干燥管和载气。（2）进样系统：样品进样、瞬间汽化。包括进样器、汽化室。根据样品的性质选择进样技术。（3）色谱柱：分离样品。主要有两类：填充柱和毛细管柱。（4）控温系统包括对三个部分的温控：汽化室、柱箱和检测器（5）检测系统：将经色谱柱分离后的各组分按其浓度或质量随时间的变化，转化成相应电信号，经放大后记录和显示，给出色谱图19.不同GC检测器的响应机理及选择性.解：热导检测器(TCD)(浓度型)：基本原理是基于不同物质具有不同的热导系数,几乎对所有无机有机物质都有响应,是目前应用最广泛的通用型非破坏性检测器。氢火焰离子化检测器(FID)(质量型)：原理是对有机物在H2-Air火焰的作用下化学电离而形成的离子流强度进行检测.对大多数含碳有机物都有较高的灵敏度,但对无机物、永久性气体和水基本无响应.检测时样品组分在氢焰中被破坏.电子捕获检测器(ECD)(浓度型)：基本原理是利用含有电负性原子的物质捕获电子的能力,通过测定电子流进行检测。仅对具有电负性的物质如含有卤素、磷、硫、氧等元素的化合物有很高的灵敏度,对大多数烃类没有响应.特别适合于环境样品中卤代农药和多氯联苯等微量污染物的分析。强选择性、非破坏型检测器.火焰光度检测器（FPD）(质量型)：基本原理是利用含磷和含硫物质在低温富氢火焰中燃烧时,生成化学发光物,分别发射具有特征波长的光谱,透过干涉滤光片,用光电倍增管测量特征光的强度.又称硫磷检测器.主要用于SO2、H2S、有机硫、有机磷农药残留物分析等.强选择性、破坏型检测器.氮磷检测器（NPD/TSD）(质量型)：也称热离子检测器(TID)(NPD的结构与FID类似,只是在H2-Air焰中燃烧的低温热气再被一硅酸铷电热头加热至600-800oC,从而使含有N或P的化合物产生更多的离子。产生离子的机理目前仍不清楚。强选择性、破坏型检测器.20.电化学方法的主要类型及基本原理?(重点:电位法/电导法/极谱法)电位分析法：根据试液组成电池的电动势或指示电极电位的变化进行分析的方法.电导分析法：根据溶液的电导性质来进行分析的方法.电解分析法：利用外加电压电解试液,根据电解完成后电极上析出物质的质量来进行分析的方法.库仑分析法：根据电解过程所消耗的电量来进行分析的方法.极谱及伏安法：根据电解被测试液所得电流－电压曲线来进行分析的方法,称为伏安法;若所用工作电极是可以周期更新电极表面的液态电极,则称为极谱法.21.电化学分析法与其它仪器分析方法相比,有哪些优点?解：与其它方法相比，电化学方法有其特定的长处:①电化学测量的是元素或化合物的某一种存在价态.②电化学方法测定的是待测物的活度(α)而不是浓度.③能进行价态及形态分析.④能研究电子传递过程(尤其是生物体内).22.为什么pH玻璃电极在使用前必须浸水活化?解：玻璃电极使用前必须在水溶液中浸泡活化。因为水浸泡膜时,表面的Na+与水中的H+交换,表面形成水合硅胶层(水化层).水化层表面可视作阳离子交换剂.将浸泡后的玻璃电极放入待测溶液,水化层表面与溶液中的H+活度不同,形成活度差,H+由活度大的一方向活度小的一方迁移。23.电位法测定溶液pH的基本原理是什么?解：电位法测定溶液的pH，是以玻璃电极作指示电极，饱和甘汞电极作参比电极，浸入试液中组成原电池：E=E甘–E玻=E甘-K玻+0.059pH试液=K`+0.059pH试液24.电位/电导滴定法与常规滴法相比,有何优点?解：利用滴定过程中电极电位的变化来确定滴定终点的分析方法