仪器分析解析期末复习

仪器分析期末复习第一章绪论1、仪器分析主要有哪些分析方法？请分别加以简述。答：a、光学分析法b、电化学分析法c、分离分析法d、其他仪器分析方法光学分析法：分为非光谱法和光谱法。非光谱法是不涉及物质内部能级跃迁的，通过测量光与物质相互作用时其散射、折射等性质的变化，从而建立起分析方法的一类光学测定法。光谱法是物质与光互相作用时，物质内部发生量子化的能级间的跃迁，从而测定光谱的波长和强度而进行分析的方法。电化学分析法：利用溶液中待测组分的电化学性质进行测定的一类分析方法。分离分析法：利用样品中共存组分间溶解能力、亲和能力、吸附和解吸能力、迁移速率等方面的差异，先分离，后按顺序进行测定的一类仪器分析法。其他：其他仪器分析法和技术：利用生物学、动力学、热学、声学、力学等性质进行测定的仪器分析方法和技术。如：免疫分析、热分析、光声分析等。2、仪器分析的联用技术有何显著优点？多种现代分析技术的联用，优化组合，使各自优点得到充分发挥、缺点得到克服、分析仪器与计算机之间的联用解决了：程序控制、计算、条件选择等问题。3、仪器分析：是以物质的物理或物理化学性质为基础，探求这些性质在分析过程中所产生分析信号与被分析物质组成的内在关系和规律，进而对其进行定性、定量、进行形态和结构分析的一类测定方法。由于这类方法的测定常用到各种比较昂贵、精密的分析仪器，所以称仪器分析。与化学分析相比：优点：选择性高、重现性好。缺点：仪器复杂、昂贵，相对误差较大。4、检出限：是评价一个分析方法及测试仪器性能的重要指标,是指某一特定分析方法,在给定的显著性水平内,可以定性地从样品中检出待测物质的最小浓度或最小量。所谓“检出”是指定性检出,在检出限附近不能进行准确的定量。检出限可分为测量方法检出限和仪器检出限。5、比移值：薄层色谱法中原点到斑点中心的距离与原点到溶剂前沿的距离的比值又称Rf值，是色谱法中表示组分移动位置的一种方法的参数。定义为溶质迁移距离与流动相迁移距离之比。在一定的色谱条件下，特定化合物的Rf值是一个常数，因此有可能根据化合物的Rf值鉴定化合物。6、精密度：指在相同条件下对同一样品进行多次平行测定，各平行测定结果之间的符合程度。7、准确度：指多次测定的平均值与真值相符合的程度，用误差或相对误差描述，其值越小准确度越高。第二章分析吸光分析法1、为什么分子光谱总是带状光谱？当分子发生电子能级跃迁时，必伴随着振动能级和转动能级的跃迁，而这些振动能级和转动能级的跃迁是叠加在电子跃迁之上的，所以是带状光谱。2、有机化合物分子的电子跃迁有哪几种类型？哪些类型的跃迁能在紫外-可见光区吸收光谱中反映出来？可能有：σ→σ某、σ→π某、π→σ某、π→π某、n→σ某和n→π某等六种形式，产生有机化合物分子光谱的电子跃迁形式有：n→σ某、π→π某、n→π某三种。3、何谓生色团、助色团、长移、短移、峰、吸收曲线？生色团：分子能吸收特定波长光的原子团或化学键。助色团：与生色团和烃相连且能使吸收峰向长波方向移动，并使吸收强度增加的原子或原子团，如：-OH、-NH2等。长移：某些有机物因反应引入含有未共享电子对的基因使吸收峰向长波长移动的现象。短移：某些有机物因反应引入含有未共享电子对的基因使吸收峰向短波长移动的现象。峰：吸收曲线的峰称为吸收峰，其中吸收程度最大的峰称为最大吸收峰。吸收曲线：又称吸收光谱，通常以入射光的波长为横坐标，以物质对不同波长光的吸收A为纵坐标，在200-800nm波长范围内所绘制的A-λ曲线。4、溶剂效应：溶剂极性的不同也会引起某些化合物的吸收峰发生红移或蓝移，这种作用称为溶剂效应。5、有机物分子的吸收带有哪几种类型？产生的原因是什么？各有何特点？答：有R吸收带、K吸收带、B吸收带、E吸收带四种类型。R吸收带：由发色团（如-C=O、-N=O等）的n-π某跃迁产生的。特点：跃迁所需能量少，通常为200-400nm；跃迁概率小，一般ζ<100，属于弱吸收。K吸收带：由共轭体系的ππ某跃迁产生的。特点：跃迁所需的能量较R吸收带大；跃迁概率大；K吸收带的波长及强度与共轭体系数目、位置、取代基种类等有关。B吸收带：由芳香族化合物的ππ某跃迁产生的。特点：当苯环上有取代基且与苯环共轭或在极性溶剂中测定时苯的精细结构部分消失或全部消失。E吸收带：由芳香族化合物的ππ某跃迁产生的，可分为E1带和E2带。特点：是芳香族化合物的特征吸收带，常用来判断是否有芳香环。6、如何选择使用参比溶液？参比溶液的作用是什么？答：作用：用适当的参比溶液在一定的入射光波长下调节A=0，可以消除由比色皿、显色剂、溶剂和试剂对待测组分的干扰。选择：a、当显色剂、试剂在测定波长下均无吸收时，用纯溶剂作参比溶液；b、若显色剂和其他试剂无吸收，而试液中共存的其他离子有吸收，则用不加显色剂的试液为参比溶液；c、当试剂、显色剂有吸收而试液无色时，以不加试液的试剂、显色剂按照操作步骤配成参比溶液。7、何为配对池？如何正确选择使用配对池？答：吸收池由于在使用过程中受化学腐蚀或受摩擦的程度不同，因此在相同条件下测定的本底吸光度有差异，差异最小的同一规格的吸收池称为配对池。选择：工作时，用空气空白或蒸馏水空白在一定波长下测吸光度值，选择配对池投入使用，如果吸收池受污染严重，用适当的试剂处理并用蒸馏水洗净后在进行选择，以提高测定的准确度。8、计算化合物CH2=CC=CH2的λma某CH3CH3解、母体二烯217nm两个取代基5nm某2计算值（λma某）227nm9、产生红移吸收的条件是什么？答：1、辐射应具有能满足的物质产生振动跃迁所需的能量。2、辐射与物质间有相互偶合作用。10、进行红外光谱分析时，为什么要求试样为单一组分且为纯样品？为什么试样不能含有游离水分？答：若试样不纯，混合中各组分的光谱相互重叠，给未知化合物的鉴定带来困难，水有红外吸收，会引起严重干扰，使样品的红外光谱失真，而且会侵蚀吸收池的窗片，使透光性变差，所以试样中不能含游离水分。11、产生红外吸收的条件是什么？是否所有分子振动都会产生红外吸收光谱？为什么？答：（1）a、.辐射光子具有的能量与发生振动跃迁所需的跃迁能量匹配；B、辐射与物质分子之间有偶合作用，即分子振动必须伴随偶极距的变化。（2）不是，只有发生偶极矩的变化时才会产生红外光谱，如CO2分子的振动。12.大多数化合物在红外光谱图上实际出现的峰数为何比理论计算少得多？答：⑴某些振动频率相同，简并为一个吸收峰；⑵某些振动吸收频率十分接近，仪器无法分辨，表现为一个吸收峰；⑶某些对称振动没有偶极矩的变化，不产生吸收光谱；⑷某些振动吸收强度太弱，仪器灵敏度不够，检测不出来；⑸某些振动吸收频率超出了仪器的检测范围。第四章原子光谱分析法（AAS）1、共振线：原子在基态与激发态之间的相互跃迁称为共振跃迁，产生的谱线称为共振2、原子吸收法有何特点？它与吸光度法比较有何异同？答：特点：灵敏度高；精密度好；选择性好，方法简便；准确度高，分析速度快；广泛应用异：AAS基态原子对光的吸收线状光谱需原子化装置定量分析UV-VS法分子对光的吸收带状光谱不需定量、定性分析空心阴极灯发出的锐线光源连续光源同：基本原理相同（朗比定律）；都属于吸收光谱；吸收有选择性，上机测定相均为液体3、何为锐线光源？原子吸收光线法中为什么要采用锐线光源？简述空心阴极灯（HCL）产生特性锐线光源的基本原理答：锐线光源：空心阴极灯产生的光源锐线光源具有：1能发射待测元素的共振线；2能发射锐线；3辐射光源强度大，稳定性好待优点，所以用锐线光源原理：不在阴极和阳极间施加足够大的直流电后，电子由阴极高速射向阳极，运动中与内充惰性气体原子碰撞并使其电离。电离产生正离子在电场作用下高速撞击阴极腔内壁被测元素的原子，使其以激发态的形式溅射出来，当它很快从激发态返回基态时，便辐射出该金属元素的特征性共振线，这就是空心阴极灯产生锐线的基理4、原子吸收法主要有哪些干扰？怎样消除或抑制？并举例说明答：光谱干扰：1非共振线干扰通过减小单色器出射狭缝宽度的方法抑制或消除2空心阴极灯的发射干扰采用纯度较高的单元素灯减小这种干扰3分子光谱吸收的干扰利用氘灯发射的连续光源作背景校正扣除电离干扰：加消电离剂来提高分析的准确度和灵敏度化学干扰：抑制：根据具体情况加入某些试剂，例：待测元素与一些物质形成高熔点，难挥发，难离解的化合物，导致吸光度下降物理干扰：消除：尽量保持试液与标准溶液的物理性质和测定条件一致5、使谱线变宽的主要因素有哪些？它们对原子吸收法有什么影响？答：自然变宽；热变宽；压力变宽；谱线叠加变宽，自吸变宽。影响：主要影响原子吸收分析法的准确度和灵敏度。6、什么是正常焰、富燃焰、贫燃焰？为什么说原子吸收分析中一般不提倡使用燃烧速度太快的燃气？答：正常焰：按化学计量配比。富燃焰：燃助比大于化学计量配比值。贫燃焰：燃助比小于化学计量配比值。如果燃烧速率大于供气速率，火焰可能会在燃烧器或雾化室内燃烧，将损坏甚至可能发生爆炸，所以一般不用燃烧速率快的燃气。7、石墨原子法有何优缺点？简述还原气化法测定A、Hg的基本原理。答：优点：原子化程度高，式样用量少，灵敏度高，安全。缺点：精密度不高，装置复杂，操作复杂，分析速率慢。基本原理：将A、Hg元素的化合物在低温下与强还原剂反应，使被测原子本身变为气态或生成气态化合物，然后送入吸收池中或在低温（＜1000℃）下加热进行原子化测定。8、原子吸收定量分析方法有哪几种？各适用于何种场合？答：（1）、标准曲线法：待定与标准溶液组成相近似的拟量试液。（2）、标准加入法：待测元素的浓度加入标准后仍成良好线性。（3）、浓度直读法：仪器工作条件稳定，试液与标准溶液的操作条件相同。（4）、双标准比较法：采用两个标准进行工作，其中一个比试液稍浓，一个比试液稍稀。（5）、内标法：在标准溶液和标准试液中分别加入一定量试样中不存在的内标元素，同时测定分析线和内标线的强度比，并以吸光度的比值对待测元素含量绘制标准曲线。9、测定某样品中的锌，称2.5000g用适当方法溶解后定容为250.00ml,混合后用原子吸收法测定，现准确吸取10.00ml该溶液两份，一份加入25ug/ml锌标准溶液100ul,然后定容为25.00ml,混匀，在原子吸收分光光度计上测得吸光度为0.033.另一份不加标准溶液，同样定容为25.00ml,在相同条件下测得吸光度为0.022，求样品中的锌含量？解：A某=0.022Ao=0.033Co=(25某100某0.001)/25.00=0.100(ug/ml)代入式C某=A某/(Ao-A某)某Co=0.022/(0.033-0.022)某0.100=0.2(ug/ml)所以样品中锌的含量为0.2/(2.5/250某10/25)=50(ug/g)第八章色谱分析导论1、色谱分析法的最大特点是什么？它有什么类型？答：其最大特点为高分离效能。高检测效能、选择性好、高速快捷。类型：按两相状态分：a气相色谱（流动相为液体）b液相色谱（流动相为液体）c超临界流体色谱（临界相为超临界流体）按固定相的外形及性质分类：a柱色谱：固定相装在管内的色谱法b薄层色谱：固定相涂在玻璃板或其他平板上的色谱法按分离原理分：a吸附色谱：利用固体固定相表面对样品中给组分吸附能力强弱的差异而进行分离分析的色谱法b分配色谱：根据各组分在固定相和流动相间分配系数的不同进行分离分析的色谱法c离子交换色谱：利用离子交换剂（固定相）对各组分的亲和力的不同而进行分离的色谱法速率理论吸收了塔板理论中板高的概念，并充分考虑了组分在两相间的扩散和传质过程，从而在动力学基础上较好的解释了影响板高的各种因素，该理论模型对气相，液相色谱都适用。3、从色谱流出曲线上可以得到哪些信息？答：1、根据色谱峰的个数，可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或位置，可以进行定性分析3、根据色谱峰下的面积或峰高，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和流动相选择是否合适的依据4、衡量色谱柱效能的指标是什么？衡量色谱柱选择性的指标是什么？答：理论塔板数，采用有效理论塔板数neff和有效塔板高Heff评价柱效能。相对保留值、分离度，相对保留值越大，相邻两组分的t’相差越大，分离越好；值为1时，两组分不能分离。5、对某一组分来说，在一定柱长下，色谱峰的宽窄主要取决于组分在色谱柱中的（理论塔板数）。第九章气相色谱法（GC）1、简述气相色谱仪的分离原理和流程。答:当流动相中样品混合物经过固定相时，就会与固定相发生作用，由于各组分在性质和结构上的差异，与固定相相互作用的类别，强弱也有差异，因此，在同一推动力作用下，不同组分在固定相滞留时间长短不同，从而按先后不同的次序从固定相中流出。流程：气路系统----进样系统----分离系统----温控系统----检验和数据处理系统。2、对固定液和担体的要求是什么？如果选择固定液？答：对担体的要求：具有足够大的表面积和良好的空穴结构，使固定液与试样的接触面积较大，能均匀地分布成一薄膜，但载体表面积不宜太大，否则犹如吸附剂，易造成峰拖尾、表面呈化学惰性，没有吸附性或吸附性很弱，更不能与被测物起反应。热稳定性好，形状规则，粒度均匀，具有一定机械强度。对固定液的要求：a、选择性要好；b、热稳定性好；c、化学稳定性好；d、对试样各组分有适当的溶解能力；e、黏度低，凝固点低，以便在载体表面能均匀分布。对固定液的选择（相似相溶原则）：（1）、分离非极性物质：一般选用非极性固定液，这时试样中各组分按沸点次序流出，沸点低的先流出，沸点高的后流出。（2）、分离极性物质：选用极性固定液，试样中各组分按极性次序分离，极性小的先流出，极性大的后流出。（3）、分离非极性和极性混合物：一般选用极性固定液，这时非极性组分先流出，极性组分后流出。（4）、分离能形成氢键的试样：一般选用极性或氢键型固定液。试样中各组分按与固定相分子间形成氢键能力大小先后流出，不易形成氢键的先流出，最易形成氢键最后流出。（5）、复杂的难分离物质：可选用两种或者两种以上的混合固定液。7、在气相色谱中，调整保留值实际上反映了哪几种分子间的相互作用？答：组分与固定相。8、判断下列情况对色谱峰峰形的影响：⑴样品不是迅速注入的；⑵样品不能瞬间气化；⑶增加柱长；⑷增加柱温。答：⑴样品原始宽度大，使色谱峰扩张；⑵出峰时间拖长，峰形变宽，分离效果变差；⑶保留时间增加，延长了分析时间；⑷缩短分析时间，但选择性较差，不利于分离。9、在气相色谱分析中，为了测定下列组分，宜选用哪种检测器？⑴农作物中含氯农药的残留量；⑵酒中水的含量；⑶啤酒中微量硫化物；⑷苯和二甲苯的异构体。答：⑴ECD；⑵TCD；⑶FPD；⑷FID。10、★在某色谱条件下，分析只含有二氯乙烷；二溴乙烷及四乙基铅三组分的样品，结果如下：组分二氯乙烷二溴乙烷四乙基铅F1.001.651.75峰面积/cm21.501.012.82试用归一化法求各组分的百分含量。解：∵某i=Aifi/(A1f1+A2f2+---+Anfn)ⅹ100％∴某二氯乙烷=（1.00ⅹ1.50）/（1.00ⅹ1.50+1.65ⅹ1.01+1.75ⅹ2.80）ⅹ10％=18.5％某二溴乙烷=（1.65ⅹ1.01）/（1.00ⅹ1.50+1.65ⅹ1.01+1.75ⅹ2.82）ⅹ100％=20.6％某四乙基铅=（1.75ⅹ2.82）/（1.00ⅹ1.50+1.65ⅹ1.01+1.75ⅹ2.82）ⅹ100％=60.9％11、★在一根1m长的色谱柱上，测得两组分的分离度为0.75，要使它们完全分离，应选择多长的色谱柱？答：L2=L1（R2/R1）2=1m某（1.5/0.75）2=4m12、★朗伯-比尔定律：A=εbc（ε为摩尔吸光系数，单位L/mol/cm）(b为液层厚度)（c为被测组分浓度）13、什么叫程序升温？温度选择的原则？检验器的应用？答：程序升温：指在一个分析周期内柱温随时间由低到高作线性和非线性变化，这样能兼顾高低沸点组分的分离效果和分析时间，使不同沸点的组分由低沸点到高沸点依次分离出来，从而达到用最短时间获得最佳的费率效果的目的。温度选择的原则：是最难分离的组分尽可能好的分离前提下，采取适当低的柱温，但应以保留时间为宜，峰形不拖尾为度，同时柱温不能超过固定液的最高使用温度，以免造成固定液流失检测器的应用：热导检测器(TCO)：是气相色谱常用的检测器；机构简单、性能稳定、对有机物无机物都有响应。线性范围宽且不破坏样品但灵敏度较低（氢）火焰离子化检测器（FIO)：气相色谱常用检测器，机构简单、灵敏度高、死体积小、响应快、线性范围宽、稳定性好，对含碳有机物有很高的灵敏度，但FIO属于选择性检测器，只对有机化合物产生信号，不能检测永久气体H2SCOCO2氮氧化物、等物质第10章高效液相色谱法及超临界液体色谱法1、影响高效液相色谱峰展宽的因素有哪些？（1）固定相，流体相和停滞流动相的传质阻力系数，当填料一定时间为定值；（2）组分在流动相和固定相中的扩散系数；（3）固定相的厚度；（4）固定相的平均颗粒直径；（5）流动相线速率此外，柱外效应也是一个重要的影响因素柱前峰展宽：由于进样器和进样器到色谱柱连接管的死体积以及进样时液体扰动引起的扩散都会一起色谱峰的展宽和不对称柱后峰展宽：主要是由检测器流通池体积和连接管引起的。2、高效液相色谱仪一般分为哪几部分？试比较气相色谱和液相色谱的异同点？答：有四个主要部分：高压输液系统、进样系统、分离系统、检测系统，此外还配有梯度淋洗、自动进样及处理等辅助系统.高效液相色谱法的基本原理与气相色谱法相似，其区别主要体现在以下三个方面（1）气相色谱法只能分析气体和沸点较低的化合物，可分析的有机化合物仅占有机物总数的20%，对于那些沸点高，热稳定性差，相对分子量大的有机物，主要采用高效液相色谱法进行分离和分析；（2）气相色谱法的流动相是惰性气体，仅起运载作用；高效液相色谱法中的流动相可以选择不同极性的液体，与固定相相竞争对组合的作用；（3）气相色谱法一般都在较高温度下进行分离和测定，其应用范围受到较大的限制，高效液相色谱法一般在室温下进行分离和分析，不受样品挥发性和高温下稳定性的限制3、什么叫梯度洗脱？有什么优点？答：高效液相色谱法中的梯度洗脱相当于气相色谱法中的程序升温。梯度洗脱：指在一个分析周期中，按一定的程序连续改变流动相中溶剂组成（乳溶剂的极性、离子强度、PH值等）和配比，使样品中各个组分都能在适宜的条件下得到分离。它的优点：梯度洗脱可以改善封形，提高柱效，减少分离时间，使强保留成分不易残留在柱上，而且保持与柱子的良好性能.4、提高柱效的途径有哪些其中最有效的途径是什么答：液相色谱中提高柱效的途径主要有：（1）提高柱内填料装填的均匀性；（2）改进固定相；（3）粒度；选择薄壳形担体；选用低粘度的流动相；（4）适当提高柱温。其中，减小粒度是最有效的途径。5、高效液相色谱法有哪些分离模式？怎样进行选择？答：高效液相色谱法按组分在两相间分离机理的不同主要可分为：液固吸附色谱法，液液分配色谱法，化学键合相色谱法，离子交换色谱法和凝胶色谱法(体积排阻色谱法)。各类型的分离原理以及应用如下：（1）液固吸附色谱，利用组分在固定相上的吸附能力不同而分离，采用非极性或弱极性流动相，保留值取决于官能团的类型和数目。应用于分离几何异构体，不同族化合物以及用于纯化制备。（2）液液分配色谱，根据物质在两种互不相溶(或部分互溶)的液体中溶解度的不同，有不同的分配，从而实现分离的方法。分配系数较大的组分保留值也较大，最适合同系物组分的分离。（3）正相键合相色谱，利用组分在极性键合固定相与弱极性或非极性流动相之间分配系数不同而分离，流动相极性增大，保留值降低分离中等极性化合物。（4）反相键合相色谱，采用非极性键合固定相和以水为底溶剂的极性流动相，利用非极性基团的疏水作用和极性基团在流动相中的二次化学平衡，如形成离子对、手性包络物、酸碱平衡等进行分离。可分离极性较小的样品，若利用二次化学平衡，可分离离子、离子型化合物，包括强酸强碱。（5）离子交换色谱及离子色谱，组分离子与固定相平衡离子进行动态交换，根据不同组分离子对固定离子基团的亲和力的差别而达到分离的目的。应用于分离离子、离子型化合物或者在一定条件下可解离的化合物。（6）凝胶色谱，以孔径一定的多孔凝胶为填充剂，样品按照尺寸差异进行分离。小分子保留值大，大分子保留值小。根据孔径尺寸范围不同，有一定的相对分子质量分离范围，应用于分离高分子、生物大分子等。6、化学键合相有什么优点？答:⑴固定相不易流失，柱的稳定性和寿命较高；⑵耐受各种溶剂，可用于梯度洗脱；⑶可以键合不同基团以改变选择性，是HPLC较为理想的固定相；⑷表面均一，没有液坑，传质快，柱效高。7、超临界流体色谱法与气相色谱和高效液相色谱比较有什么突出优点超临界流体色谱法与其它色谱法比较：（l）与高效液相色谱法比较SFC法的分离时间也比HPLC法短。这是由于流体的低粘度使其流动速度比HPLC法快，有利于缩短分离时间。（2）与气相色谱法比较出于流体的扩散系数与粘度介于气体和液体之间，因此SFC的谱带展宽比GC要小；SFC中流动相的作用类似LC中流动相，流体作流动相不仅载带溶质移动，而且与溶质会产生相互作用力，参与选择竞争。应用比GC低得多的温度，实现对大分子物质、热不稳定性化合物、高聚物等的有效分离。8、何谓正相色和反相色谱正相分配色谱：流动相的极性小于固定相的极性，它适用于极性化合物的分离。其流出顺序是极性小的先流出，极性大的后流出。反相分配色谱：流动相的极性大于固定相的极性，它适用于非极性化合物的分离，其流出顺序与正相色谱恰好相反。9、超临界流体色普仪与气相色谱仪和高效益相色谱仪有何不同？答：（1）.高效益相色谱仪只在柱出口加高压，而超临界流体色谱仪整个都处在足够的高压下；（2）.色谱柱的控温系统与气相色谱仪类似，但必须很精密；（3）.超临界流体色谱仪必须装有毛细管限流器，以实现流体器两端相的瞬间转变。第12章核磁共振波普和质谱分析法1、核磁共振波谱法：NMR属于吸收光谱分析法，与紫外-可见吸收光谱和红外吸收光谱等分析法的不同之处在于待测物必须置于强磁场中，研究其具有磁性的原子核对射频辐射（4~600MHz）的吸收。2、质谱法：主要是通过对离子荷质比（m/z）的分析来实现对样