現(xiàn)代儀器分析與實(shí)驗(yàn)技術(shù)復(fù)習(xí)題

1、現(xiàn)代儀器分析與實(shí)驗(yàn)技術(shù)一.名詞解釋標(biāo)準(zhǔn)曲線:是待測物質(zhì)的濃度或含量與儀器信號的關(guān)系曲線,由于是用標(biāo)準(zhǔn)溶液測定繪制的,所以稱為標(biāo)準(zhǔn)曲線。準(zhǔn)確度:是指多次測定的平均值與真值(或標(biāo)準(zhǔn)值相符合的程度,常用相對誤差來表示。超臨界流體:某些具有三相點(diǎn)和臨界點(diǎn)的純物質(zhì),當(dāng)它在高于其臨界點(diǎn)即高于其臨界溫度和臨界壓力時(shí),就變成了既不是氣體也不是液體而是一種性質(zhì)介于氣體和液體之間的流體,稱為超臨界流體。延遲熒光:分子躍遷至T1態(tài)后,因相互碰撞或通過激活作用又回到S1態(tài),經(jīng)振動弛豫到達(dá)S1的最低振動能級再發(fā)射熒光。這種熒光稱為延遲熒光。精密度:是指在相同條件下用同一方法對同一試樣進(jìn)行的多次平行測定結(jié)果之間的符合程度

2、。靈敏度:指被測組分在低濃度區(qū),當(dāng)濃度改變一個(gè)單位時(shí)所引起的測定信號的改變量,它受校正曲線的斜率比較和儀器設(shè)備本身精密度的限制。檢出限:是指能以適當(dāng)?shù)闹眯哦缺粰z出的組分的最低濃度或最小質(zhì)量。線性范圍:指定量測定的最低濃度到遵循線性響應(yīng)關(guān)系的最高濃度間的范圍。梯度洗脫:指在一個(gè)分析周期中,按一定的程序連續(xù)改變流動相中溶劑的組成(如溶劑的極性、離子強(qiáng)度、pH等和配比,使樣品中的各個(gè)組分都能在適宜的條件下得到分離。銳線光源:銳線光源是空心陰極燈中特定元素的激發(fā)態(tài),在一定條件下發(fā)出的半寬度只有吸收線五分之一的輻射光。自吸收:指當(dāng)濃度較大時(shí),處于激發(fā)光源中心的原子所發(fā)射的特征譜線被外層處于基態(tài)的同類原子

3、所吸收,使譜線的強(qiáng)度減弱,這種現(xiàn)象稱為自吸收。原子線:原子外層電子吸收激發(fā)能后產(chǎn)生的譜線稱為原子線。離子線:離子外層電子從高能級躍遷到低能級時(shí)所發(fā)射的譜線。電離能:使原子電離所需要的最小能量。共振線:在所有原子發(fā)射的譜線中凡是由各高能級躍遷到基態(tài)時(shí)所長生的譜線。最后線:指樣品被測元素的含量如果不斷降低,強(qiáng)度弱的譜線就從光譜圖上消失,接著是次強(qiáng)的譜線消失,當(dāng)含量將至一定值后,只剩下最后的譜線稱為最后線。熒光:分子從S1態(tài)的最低振動能級躍遷至S0各個(gè)振動能級所產(chǎn)生的輻射光稱為熒光。磷光:單重態(tài)的分子發(fā)生系間竄躍到三重態(tài)后,接著發(fā)生快速的振動弛豫到達(dá)三重態(tài)的最低振動能級,再由該激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)的各個(gè)

4、振動能級時(shí),發(fā)射出的光便是磷光?；瘜W(xué)發(fā)光:因吸收化學(xué)反應(yīng)能激發(fā)發(fā)光,稱為化學(xué)發(fā)光。生物發(fā)光:因發(fā)生在生物體內(nèi)有酶類物質(zhì)參與的化學(xué)發(fā)光。振動松弛:分子吸收光輻射后,可被激發(fā)到任一振動能級。在同一電子能級中,電子由高振動能級迅速(約10-12s轉(zhuǎn)至低振動能級,而將多余的能量以分子振動能形式消耗掉一部分,這樣的過程稱之為振動弛豫,是一種無輻射去激過程。內(nèi)轉(zhuǎn)換:相同多重態(tài)間的無輻射去激叫內(nèi)轉(zhuǎn)換。系間竄躍:不同多重態(tài)間的一種無輻射躍遷過程叫系間竄躍。量子產(chǎn)率:熒光量子產(chǎn)率是物質(zhì)熒光特性的重要參數(shù),它反映了熒光物質(zhì)發(fā)射熒光的的能力,其值越大,物質(zhì)的熒光越強(qiáng)。定義為f=發(fā)射的光子數(shù)/吸收的光子數(shù)。去激發(fā)光:

5、熒光或磷光去活化的過程,都是激發(fā)態(tài)分子重回基態(tài)得得途徑。斯托克斯位移:由于熒光物質(zhì)分子吸收的光經(jīng)過無輻射去激的消耗后降至S1態(tài)的最低振動能級,因而發(fā)射的熒光的波長比激發(fā)光長,能量比激發(fā)光小,這種現(xiàn)象稱為斯托克斯位移。光致發(fā)光:物質(zhì)因吸收光能而激發(fā)發(fā)光的現(xiàn)象。重原子效應(yīng):苯環(huán)上取代上F、Cl、Br、I后,系間竄躍加強(qiáng),其熒光強(qiáng)度隨鹵素的相對原子質(zhì)量的增加而減弱,磷光效應(yīng)增強(qiáng)的現(xiàn)象。色散:由光源光譜成分中不同波長的不同群速度所引起的光脈沖展寬的現(xiàn)象。等離子體:是由部分電子被剝奪后的原子及原子被電離后產(chǎn)生的正負(fù)電子組成的離子化氣體狀物質(zhì),它廣泛存在于宇宙中,常被視為是除去固、液、氣外,物質(zhì)存在的第四

6、態(tài)。自蝕:在發(fā)射光譜及吸收光譜中,在光源中譜線的輻射是從光源發(fā)光區(qū)域的中心軸輻射出來的,它將通過周圍空間一段路程,然后向四周空間發(fā)射。發(fā)光層四周的蒸汽原子,一般比中心原子處于較低的能級,因而當(dāng)輻射能通過這段路程時(shí),將被其自身的原子所吸收,而使譜線中心的強(qiáng)度減弱,這種現(xiàn)象稱為自吸收。當(dāng)自吸現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)會使譜線消失就是所謂的自蝕現(xiàn)象。質(zhì)量分析器:質(zhì)譜儀器中的核心器件,在磁場或電場的作用下使離子按質(zhì)荷比分離的部件。多普勒變寬:又稱熱變寬,是由原子不規(guī)則的熱運(yùn)動引起的.在原子蒸汽中,原子處于雜亂無章的熱運(yùn)動狀態(tài),當(dāng)趨向光源方向運(yùn)動時(shí),原子將吸收頻率較高的光波,當(dāng)背離光源方向運(yùn)動時(shí),原子將吸收頻率較低的光

7、波,相對極大吸收頻率而言,既有紫移(向高頻率方向移動,又有紅移(向低頻率方向移動,這種現(xiàn)象叫多普勒變寬或熱變寬.二.填空題1.光是一種電磁輻射,具有波粒二象性。不同波長的光具有不同的能量,波長越長,頻率越低,波數(shù)越低,能量越低。2.發(fā)射光譜的特征是在暗背景上有明亮的譜線或譜區(qū),吸收光譜的特征則是在連續(xù)的亮背景上有暗線或暗區(qū)。3.分子產(chǎn)生紅外吸收光譜應(yīng)該具備的兩個(gè)條件是:(1輻射光子具有的能量與發(fā)生振動躍遷所需的能量相匹配;(2輻射與物質(zhì)分子之間有偶合作用,即分子振動必須伴隨偶極矩的變化。4.紫外可見分光光度法的實(shí)際應(yīng)用中,為了減小濃度的相對誤差,提高測量的準(zhǔn)確度,一般應(yīng)控制待測溶液的吸光度在0

8、.20.7,透射率為65%20%。5.正相色譜是指:流動相極性小于固定相;反向色譜是指流動相極性大于固定相。6.速率理論的數(shù)學(xué)表達(dá)式為:H=A+B/U+C·U,A、B、C三項(xiàng)分別代表:渦流擴(kuò)散項(xiàng)、分子縱向擴(kuò)散項(xiàng)、傳質(zhì)阻力項(xiàng)。7.選擇性是指分析方法不受試樣中基體共存物質(zhì)干擾的程度;選擇性越好,即干擾越少。8.磷光的產(chǎn)生是指當(dāng)受激分子降至S1的最低振動能級后,如果經(jīng)系間竄躍至T1態(tài),并經(jīng)T1態(tài)的最低振動能級回到S0態(tài)的各振動能級,此過程輻射的光稱為磷光。9.樣品中有a、b、c、d、e和f六個(gè)組分,它們在同一色譜柱上的分配系數(shù)分別為370、516、386、475、356和490,請排出它們

9、流出色譜柱的先后順序?yàn)? e、a、c、d、f、b。三.寫出下列英文縮寫的中文含義原子吸收光譜法AAS 高效毛細(xì)管電泳HPCE紅外吸收光譜法IR 核磁共振波譜法NMR高效液相色譜HPLC 電滲流EOF紫外UV 質(zhì)譜分析法MS氣相色譜法GC 毛細(xì)管區(qū)帶電CZE薄層色譜TLC 超臨界流體色譜SFC氣液色譜LC四.圖譜判斷 (紫外吸收光譜 (紅外光譜 (核磁共振波譜 (色譜圖 (質(zhì)譜圖五.簡答題1.為什么分子光譜總是帶狀光譜?答:因?yàn)樵趯?shí)際上,一個(gè)電子能級的躍遷往往疊加許多振動能級,而一個(gè)振動能級的躍遷又可能疊加許多轉(zhuǎn)動躍遷。若分子中的原子多于兩個(gè),躍遷的狀態(tài)就更多樣復(fù)雜,分子發(fā)生電子能級躍遷時(shí)的這種

10、能級多重疊現(xiàn)象,決定了分子光譜的形狀-光帶光譜。2.如何選擇參比溶液?參比溶液的作用是什么?答:參比溶液選擇的具體方法如下:當(dāng)顯色劑、試劑在測定波長下均無吸收時(shí),用純?nèi)軇┳鲄⒈热芤?稱為空白溶劑;若顯色劑和其它試劑無吸收,而試液中共存的其它離子有吸收,則用不加顯色劑的試液為參比溶液,稱為樣品空白;當(dāng)試劑、顯色劑有吸收而試液無色時(shí),以不加試液的試劑、顯色劑按照操作步驟配成參比液,稱試劑空白,總之,要求用參比液調(diào)A=0后,測得被測組分的吸光度的關(guān)系符合朗伯-比爾定律,參比溶液選擇的原則是使試液的吸光度能真正反映待測物的濃度。通常利用空白試驗(yàn)來消除因溶劑或器皿對入射光吸收和反射帶來的誤差。作用:用適

11、當(dāng)?shù)膮⒈热芤涸谝欢ǖ娜肷涔獠ㄏ抡{(diào)節(jié)A=0,可以消除由此色皿、顯色劑、溶劑和試劑對待測組分的干擾。3.為什么雙波長測定法無需使用參比溶液,只用樣品溶液即可完全消除背景?答:雙波長分光光度計(jì)是用兩種不同的波長(1和2的單色光交替照射試液,經(jīng)光電倍增交替接收,測的是扣除了背景干擾的吸光度之差A(yù),A=2-A1,只要1和2選擇適當(dāng),A就是扣除了背景吸收的吸光度,因此無需使用參比溶液,只用樣品溶液即可完全扣除背景。4.原子發(fā)射光譜法定量分析的基本公式為:I=c+a為什么說該公式只有在低濃度時(shí)才成立?版權(quán)所有-毛毛雨制作 答：因?yàn)楫?dāng)濃度較大時(shí)，處于激發(fā)光源中心的原子所發(fā)射的特征譜線被外層處于基態(tài)的 同類原子

12、所吸收，使譜線的強(qiáng)度減弱發(fā)生自吸收現(xiàn)象。b 自吸收常數(shù)，濃度低時(shí)，自吸收現(xiàn) 象可忽略，b 值接近于 1，隨著濃度增加，b 值漸漸減小，當(dāng)濃度足夠大時(shí)，b 值接近于 0， 此時(shí)譜線強(qiáng)度幾乎達(dá)到飽和。 5.同一種原子的發(fā)光譜線為什么往往比吸收光譜的譜線多得多？ 答：因?yàn)槲展庾V的大多數(shù)譜線是原子中的價(jià)電子從基態(tài)到各激發(fā)態(tài)之間躍遷產(chǎn)生的， 而原子發(fā)光譜中，除了電子從各激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)外，還包含了不同激發(fā)態(tài)之間的躍遷，所 以譜線比原子吸收譜線多。 6.何謂瑞線光源？原子吸收法中為什么要采用瑞線光源？簡述空心陰極燈（HCL）產(chǎn)生特征 性瑞線光源的基本原理。 答： 空心陰極燈中特定元素的激發(fā)態(tài),在一定條件

13、下發(fā)出的半寬度只有吸收線五分之一的 輻射光。 原因：1.瑞線光源能發(fā)射待測元素的共振線，且半寬度小于吸收譜線。2.瑞線光源輻射 有足夠的穩(wěn)定性。3. 瑞線光源發(fā)射強(qiáng)度高。4.使用壽命長。5.背景輻射值小。 原理：當(dāng)在陰極和陽極間施加足夠大的直流電壓后，電子由陰極高速射向陽極，運(yùn)動中 與內(nèi)充惰性氣體原子碰撞并使其電離， 電離產(chǎn)生的正離子在電場作用下高速撞擊陰極內(nèi)壁被 測元素的原子，使其以激發(fā)態(tài)的形式濺射出來，當(dāng)它很快從激發(fā)態(tài)返回基態(tài)時(shí)，便輻射出該 金屬元素的特征共振線。 7.什么是化學(xué)位移？試簡述化學(xué)位移有什么重要作用？有哪些因素影響化學(xué)位移？ 答： 化學(xué)位移是核外電子云對抗外加磁場的電子屏障作

14、用所引起共振時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度及共振 頻率的位移。 作用：根據(jù)化學(xué)位移的大小來判斷原子核所處的化學(xué)環(huán)境，也就是物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)。 影響因素：1.電負(fù)性：電負(fù)性越強(qiáng)。繞核的電子云密度越小，對核產(chǎn)生的屏蔽作用越弱， 共振信號移向低場。2.磁各向異性效應(yīng)：質(zhì)子與某一基因的空間關(guān)系有時(shí)會影響質(zhì)子化學(xué)位 移的效應(yīng)。3.其他因素：當(dāng)分子形成氫鍵時(shí)，質(zhì)子周圍電子云密度下降，具有氫鍵的質(zhì)子比 沒有氫鍵的質(zhì)子化學(xué)位移大，溫度、PH 也會影響化學(xué)位移。 8.什么是自旋偶合、自旋分裂？它們是怎樣產(chǎn)生的？ 答：自旋偶合：自旋量子數(shù)不為零的核在外磁場中會存在不同能級，這些核處在不同自旋 狀態(tài)，會產(chǎn)生小磁場， 產(chǎn)生的小磁場將與外

15、磁場產(chǎn)生疊加效應(yīng)，使共振信號發(fā)生分裂干擾。 這種核的自旋之間產(chǎn)生的相互干擾稱為自旋偶合。 自旋分裂：指質(zhì)子受到相鄰基因的質(zhì)子的自旋狀態(tài)的影響，使其吸收峰裂分譜線增加 的現(xiàn)象。 產(chǎn)生：它們是由于相鄰質(zhì)子間的相互作用引起的裂峰或裂分譜線增加的現(xiàn)象。 9.色譜分析法的最大特點(diǎn)是什么？它有哪些類型？ 答：最大特點(diǎn)：分離效率高。 分類： 1.按兩相狀態(tài)分：a.氣象色譜（氣-固色譜、氣-液色譜）b.液相色譜（液-固色譜、 液-液色譜）c.超臨界流體色譜。 東隅已逝 6 桑榆非晚！ 版權(quán)所有-毛毛雨制作 2.按固定相的外形及性質(zhì)分：a.柱色譜（填充柱色譜和空心毛細(xì)管柱色譜）b.薄層 色譜 c.紙色譜。 3.

16、按分離原理分：a.分配色譜 b.吸附色譜 c.離子交換色譜 d.凝膠色譜。 10.對固定液和擔(dān)體的基本要求是什么？如何選擇固定液？ 答：a.對擔(dān)體的要求：擔(dān)體應(yīng)具有足夠大的表面積和良好的空穴結(jié)構(gòu)，以便使固定液于 試樣間有較大的接觸面積、且能均勻地分布成一薄膜。b.擔(dān)體表面應(yīng)呈化學(xué)惰性，沒有吸附 性或吸附性弱，更不能與被測物起反應(yīng)。c.擔(dān)體還應(yīng)形狀規(guī)則，粒度均勻，具有一定的機(jī)械 強(qiáng)度和浸潤性以及好的熱穩(wěn)定性。 11.高效液相色譜儀一般可分為那幾個(gè)部分？試比較氣象色譜和液相色譜異同點(diǎn)。 答：主要有四個(gè)部分：高壓輸液系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)。 相同點(diǎn)：對混合物進(jìn)行分離、分析、測定。 不同點(diǎn)

17、：a.氣象色譜法只能分析氣體和沸點(diǎn)較低的化合物，可分析的有機(jī)物僅占有機(jī)物 總數(shù)的 20%；對于沸點(diǎn)較高，熱穩(wěn)定性差，相對分子質(zhì)量大的有機(jī)物，主要采用高效液相色 譜法進(jìn)行分離和分析。b.氣象色譜法的流動相是惰性氣體，僅起運(yùn)載作用；高效液相色譜法 中的流動相可以選擇不同極性的液體，與固定相競爭對組分的作用，使高效液相色譜增加了 一個(gè)控制和改進(jìn)分離條件的參數(shù)。c.氣象色譜法一般都在較高溫度下進(jìn)行分離和測定，其應(yīng) 用范圍受到較大的限制，高效液相色譜一般在室溫下進(jìn)行分離和分析，不受樣品揮發(fā)性和高 溫下穩(wěn)定性的限制，適于分離分析生物大分子，離子型化合物，不穩(wěn)定天然產(chǎn)物和各種高分 子化合物。 12.什么叫梯

18、度洗脫？梯度洗脫有什么優(yōu)點(diǎn)？ 答：梯度洗脫：指在一個(gè)分子周期中，按一定的程序連續(xù)改變流動相中溶劑的組成（如溶 劑的極性，離子強(qiáng)度，PH 等）和配比，使樣品中的各個(gè)組分都能在適宜的條件下得到分離。 優(yōu)點(diǎn)：改善峰形，提高柱效，減少分析時(shí)間，使強(qiáng)保留成分，不易殘留在柱上，從而保持 柱子的良好性能。 13.何謂正相色譜和反相色譜？ 答：正相色譜：在正相色譜中，其流動相極性小于固定相，極性小的先流出，適于分析極 性化合物。 反相色譜：指流動相極性大于固定相，極性大的組分先流出色譜柱，極性小的組分后 流出，適用于分析非極性化合物。 14.在毛細(xì)管電泳中,為什么通?？梢栽陉帢O檢測出所有離子？ 答:在毛細(xì)管電

19、泳中,由于電滲流(EOF的存在,而且 EOF 的方向一般是正極到負(fù)極,陽離 子向陰極遷移,與 EOF 方向一,移動速率最快,所以最先流出； 陰離子向陽極移動,與 EOF 方向 相反,但電滲流移動速率一般比電泳速率大一個(gè)數(shù)量級,所以陰離子被電滲流攜帶緩慢移向 陰極；中性分子則隨 EOF 遷移。因彼此不能分離,故可將所有陽離子、中性分子和陰離子先 后分別帶到毛細(xì)管的同一末端,并被檢測,利用中性物質(zhì)的出峰時(shí)間可以測定電滲流遷移速 率的大小。 15.區(qū)別下圖中某組分的三種光譜:吸收光譜、 熒光光譜和磷光光譜,并簡述判斷依據(jù)或原則。 東隅已逝 7 桑榆非晚！ 版權(quán)所有-毛毛雨制作 答:從左到右,依次是吸

20、收峰、熒光峰、磷光峰,根據(jù)其各自產(chǎn)生原理進(jìn)行分析說明。 16.處于單重態(tài)和三重態(tài)的分子其性質(zhì)有何不同？為什么會發(fā)生竄躍？ 答:不同點(diǎn):S 態(tài)（單重態(tài)）分子在磁場中不能發(fā)生能級分裂,有抗磁性,T 態(tài)（三重態(tài)） 分子有順磁性電子在不同多重態(tài)間躍遷時(shí)需換向,不易發(fā)生,所以單重態(tài)與三重態(tài)間的躍 遷概率總比單重態(tài)與單重態(tài)間的躍遷概率小激發(fā)單重態(tài)電子排斥比對應(yīng)激發(fā)三重態(tài)強(qiáng),所 以各狀態(tài)的能量高低為 S2>T2>S1>T1>S0 受激態(tài) S 態(tài)和 T2 態(tài)的壽命很短。 原因:在各個(gè)電子能級中振動能級非?？拷?勢能面發(fā)生重疊交叉,而交叉的地方又是一樣 的。 17朗伯-比爾定律的物理意義是什么？偏離朗伯-比爾定律的原因主要有哪些？ 答:物理意義:當(dāng)一束平行