儀器分析思考題

1、儀器分析思考題第一章緒論1. 經(jīng)典分析方法和儀器分析方法有何不同？答：經(jīng)典分析方法：是利用化學(xué)反應(yīng)及其計(jì)量關(guān)系，由某已知量求待測(cè)物量，一般用于常量分析，為化學(xué)分析法。儀器分析方法：是利用精密儀器測(cè)量物質(zhì)的某些物理或物理化學(xué)性質(zhì)以確定 其化學(xué)組成、含量及化學(xué)結(jié)構(gòu)的一類分析方法，用于微量或痕量分析，又稱 為物理或物理化學(xué)分析法?；瘜W(xué)分析法是儀器分析方法的基礎(chǔ)，儀器分析方法離不開必要的化學(xué)分析步 驟，二者相輔相成。2. 儀器的主要性能指標(biāo)的定義答：1、精密度（重現(xiàn)性）：數(shù)次平行測(cè)定結(jié)果的相互一致性的程度，一般用相對(duì) 標(biāo)準(zhǔn)偏差表示（RSD%精密度表征測(cè)定過程中隨機(jī)誤差的大小。2、靈敏度：儀器在穩(wěn)定條件

2、下對(duì)被測(cè)量物微小變化的響應(yīng)，也即儀器的輸出量 與輸入量之比。3、檢出限（檢出下限）：在適當(dāng)置信概率下儀器能檢測(cè)出的被檢測(cè)組分的最小量 或最低濃度。4、線性圍：儀器的檢測(cè)信號(hào)與被測(cè)物質(zhì)濃度或質(zhì)量成線性關(guān)系的圍。5、選擇性：對(duì)單組分分析儀器而言，指儀器區(qū)分待測(cè)組分與非待測(cè)組分的能力。3. 簡(jiǎn)述三種定量分析方法的特點(diǎn)和適用圍。答：一、工作曲線法（標(biāo)準(zhǔn)曲線法、外標(biāo)法） 特點(diǎn)：直觀、準(zhǔn)確、可部分扣除 偶然誤差。需要標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照和扣空白 應(yīng)用要求：試樣的濃度或含量圍應(yīng)在工作曲 線的線性圍，繪制工作曲線的條件應(yīng)與試樣的條件盡量保持一致。二、 標(biāo)準(zhǔn)加入法（添加法、增量法） 特點(diǎn)：由于測(cè)定中非待測(cè)組分組成變化不 大

3、，可消除基體效應(yīng)帶來的影響 應(yīng)用要求：適用于待測(cè)組分濃度不為零，儀器 輸出信號(hào)與待測(cè)組分濃度符合線性關(guān)系的情況三、標(biāo)法 特點(diǎn)：可扣除樣品處理過程中的誤差 應(yīng)用要求：標(biāo)物與待測(cè)組分的物 理及化學(xué)性質(zhì)相近、濃度相近，在相同檢測(cè)條件下，響應(yīng)相近，標(biāo)物既不干擾待 測(cè)組分，又不被其他雜質(zhì)干擾第三章紫外一可見分光光度法1. 極性溶劑為什么會(huì)使 nn *躍遷的吸收峰長(zhǎng)移，卻使nn *躍遷的吸收 峰短移？答：溶劑極性不同會(huì)引起某些化合物吸收光譜的紅移或藍(lán)移，稱溶劑效應(yīng)。在 nn *躍遷中，激發(fā)態(tài)極性大于基態(tài)，當(dāng)使用極性溶劑時(shí)，由于溶劑與溶質(zhì)相 互作用，激發(fā)態(tài)n *比基態(tài)n能量下降更多，因而使基態(tài)與激發(fā)態(tài)間能量

4、差減 小，導(dǎo)致吸收峰紅移。在n-n *躍遷中，基態(tài)n電子與極性溶劑形成氫鍵，降 低了基態(tài)能量，使激發(fā)態(tài)與基態(tài)間能量差增大，導(dǎo)致吸收峰藍(lán)移2. 課后習(xí)題：3、5、9、11 （ p 50）3.3在分光光度法測(cè)定中在分光光度法測(cè)定中在，為什么盡可能選擇最大吸收波 長(zhǎng)為測(cè)量波長(zhǎng)？答：因?yàn)檫x擇最大吸收波長(zhǎng)為測(cè)量波長(zhǎng)，能保證測(cè)量有較高的靈敏度，且此處的曲線較為平坦，吸光系數(shù)變化不大，對(duì) beer定律的偏離較小。3.4在分光光度測(cè)量中在分光光度測(cè)量中在，引起對(duì)Lambrt-Beer定律偏離的主要因素有哪些定律？如何克服這些因素對(duì)測(cè)量的影響？答：偏離Lambert-Beer Law的因素主要與樣品和儀器有關(guān)。

5、（1）與測(cè)定樣品溶液有關(guān)的因素 濃度：當(dāng)I不變，c > 0.01M時(shí),Beer定律 會(huì)發(fā)生偏離。 溶劑：當(dāng)待測(cè)物與溶劑發(fā)生締合、離解及溶劑化反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)生的生成物與待測(cè)物具有不同的吸收光譜，出現(xiàn)化學(xué)偏離。光散射：當(dāng)試樣是膠體或有懸浮物時(shí)，入射光通過溶液后，有一部分光因散射而損失，使吸光度增大， Beer定律產(chǎn)生正偏差。（2）與儀器有關(guān)的因素 單色光：Beer定律只適用于單色光，非絕對(duì)的單色光，有可能造成Beer定律偏離。譜帶寬度：當(dāng)用一束吸光度隨波長(zhǎng)變化不大的復(fù)合 光作為入射光進(jìn)行測(cè)定時(shí)，吸光物質(zhì)的吸光系數(shù)變化不大，對(duì)吸收定律所造成的 偏離較小。對(duì)應(yīng)克服方法： c < 0.01M避免

6、使用會(huì)與待測(cè)物發(fā)生反應(yīng)的溶劑 避免試樣是膠體或有懸浮物 在保證一定光強(qiáng)的前提下，用盡可能窄的 有效帶寬寬度。選擇吸光物質(zhì)的最大吸收波長(zhǎng)作為分析波長(zhǎng)3.11 解答：質(zhì)量分?jǐn)?shù) W = 0.002% = 2 x 10-5g/ml又根據(jù) c M=1000pW 求出c （M為高錳酸鉀摩爾質(zhì)量158.04g/mol，P為水的密度）再根據(jù) A=,c即可求出兩個(gè)問題的答案，但注意書上的答案有 誤！3. 用紫外-可見分光光度法測(cè)定Fe，有下述兩種方法。A法：a = 1.97 X 102 L? g1? cm-1；B法：& = 4.10 X 10 3 L? mol-1? c m-1 .問：（1）何種方法靈敏

7、度高？（2）若選用其中靈敏度高的方法，欲使測(cè)量誤差最小，待測(cè)液中Fe的濃度應(yīng)為多少？此時(shí) C/C為多少？已知 T=0.003 ,b =1 cm , A r,Fe = 55.85第四章紅外吸收光譜法1. 如何利用紅外吸收光譜鑒別烷烴、烯烴、炔烴？答：利用基團(tuán)的紅外特征吸收峰區(qū)別：烷烴：飽和碳的 C-H吸收峰 3000cm-1，約30002800 cm-1烯烴、炔烴：不飽和碳的 C-H吸收峰 3000cm-1,C = C 雙鍵：16001670cm1OC 叁鍵：21002260 cm"2. 紅外譜圖解析的三要素是什么？答：紅外譜圖解析三要素：位置、強(qiáng)度、峰形。3. 解釋名詞：官能團(tuán)區(qū)、指

8、紋區(qū)、相關(guān)峰。官能團(tuán)區(qū)（基團(tuán)頻率區(qū)）：在40001300cm1圍的吸收峰，有一共同特點(diǎn)：即每 一吸收峰都和一定的官能團(tuán)相對(duì)應(yīng)， 因此稱為基團(tuán)頻率區(qū)。在此區(qū)，原則上每個(gè) 吸收峰都可以找到歸屬。指紋區(qū)指：在1300400cm圍，雖然有些吸收也對(duì)應(yīng)著某些官能團(tuán)， 但大量吸收 峰僅顯示了化合物的紅外特征，猶如人的指紋，故稱為指紋區(qū)。指紋區(qū)的吸收峰 數(shù)目雖多，但往往大部分都找不到歸屬。相關(guān)峰：同一種分子的基團(tuán)或化學(xué)鍵振動(dòng)， 往往會(huì)在基團(tuán)頻率區(qū)和指紋區(qū)同時(shí)產(chǎn) 生若干個(gè)吸收峰。這些相互依存和可以相互佐證的吸收峰稱為相關(guān)峰。4. 紅外光譜法對(duì)試樣有哪些要求？答：（1）單一組分純物質(zhì)，純度 98% ;（2）樣品

9、中不含游離水；（3）要選擇合適的濃度和測(cè)試厚度。課后習(xí)題1、2、3、44.1簡(jiǎn)述振動(dòng)光譜的特點(diǎn)以及它們?cè)诜治龌瘜W(xué)中的重要性。答：優(yōu)點(diǎn)：特征性強(qiáng)，可靠性高、樣品測(cè)定圍廣、用量少、測(cè)定速度快、操作簡(jiǎn) 便、重現(xiàn)性好。局限性：有些物質(zhì)不能產(chǎn)生紅外吸收；有些物質(zhì)不能用紅外鑒別；有些吸收峰,尤其是指紋峰不能全部指認(rèn)；定量分析的靈敏度較低4.2分子產(chǎn)生紅外吸收的條件是什么？答：（1）分子吸收的輻射能與其能級(jí)躍遷所需能量相等；（2）分子發(fā)生偶極距的變化（耦合作用）。第五章熒光光度法1. 解釋名詞：?jiǎn)沃貞B(tài)、三重態(tài)、激發(fā)光譜、熒光光譜單重態(tài)：當(dāng)基態(tài)分子的電子都配對(duì)時(shí)，S = 0，多重性M=1，這樣的電子能態(tài)稱 為

10、單重態(tài)。三重態(tài)：若通過分子部的一些能量轉(zhuǎn)移，或能階間的跨越，成對(duì)電子中的一個(gè)電 子自旋方向倒轉(zhuǎn)，使兩個(gè)電子自旋方向相同而不配對(duì)，這時(shí) S=1，M=3這種電 子激發(fā)態(tài)稱三重電子激發(fā)態(tài)。激發(fā)光譜：將激發(fā)光的光源用單色器分光，測(cè)定不同波長(zhǎng)照射下物質(zhì)所發(fā)射的熒 光強(qiáng)度（F），以F做縱坐標(biāo)，激發(fā)光波長(zhǎng)入做橫坐標(biāo)作圖。熒光光譜：固定激發(fā)光波長(zhǎng)，讓物質(zhì)發(fā)射的熒光通過單色器，測(cè)定不同波長(zhǎng)的熒 光強(qiáng)度，以熒光強(qiáng)度F做縱坐標(biāo)，熒光波長(zhǎng)入做橫坐標(biāo)作圖。2. 下列化合物哪一個(gè)熒光效率大？為什么？酚酞，熒光素。答：熒光素。3. 課后習(xí)題：P108 3、65.6為什么分子熒光分析法的靈敏度比分子吸收光度法的高？答：熒光分

11、析測(cè)定的是在很弱背景上的熒光強(qiáng)度， 并且是在與入射光成直角的方 向上檢測(cè)，其測(cè)定的靈敏度取決于檢測(cè)器的靈敏度。 也就是說，只要改進(jìn)光電倍 增管和信號(hào)放大系統(tǒng)，即使很微弱的熒光也能被檢測(cè)到，這樣就可以測(cè)定很稀的 溶液，所以說熒光分析法的靈敏度很高。而紫外 -可見分光光度法測(cè)定的是透射 光強(qiáng)和入射光強(qiáng)的比值，即I/I0 ,當(dāng)濃度很低時(shí)，檢測(cè)器難以檢測(cè)這兩個(gè)兩個(gè) 大信號(hào)（I和I0 ）之間的微小差別，而且即使將光強(qiáng)信號(hào)放大，由于透過光強(qiáng)和 入射光強(qiáng)都被放大，比值仍然不變，對(duì)提高檢測(cè)靈敏度不起作用，所以紫外-可見分光光度法靈敏度不如熒光分析法的高。第六章原子吸收光譜法1引起譜線變寬的主要因素有哪些？答：

12、自然變寬：無外界因素影響時(shí)譜線具有的寬度多普勒（Doppler）寬度Au D:由原子在空間作無規(guī)熱運(yùn)動(dòng)所致。故又稱熱變 寬。壓力變寬Au L （碰撞變寬）：由吸收原子與外界氣體分子之間的相互作用引起 自吸變寬：光源空心陰極燈發(fā)射的共振線被燈同種基態(tài)原子所吸收產(chǎn)生自吸現(xiàn) 象。場(chǎng)致變寬（field broadening）:包括Stark變寬（電場(chǎng)）和Zeeman變寬（磁場(chǎng)）2火焰原子化法的燃?xì)狻⒅細(xì)獗壤盎鹧娓叨葘?duì)被測(cè)元素有何影響？答：化學(xué)計(jì)量火焰：由于燃?xì)馀c助燃?xì)庵扰c化學(xué)計(jì)量反應(yīng)關(guān)系相近，又稱為中性火焰，這類火焰，溫度高、穩(wěn)定、干擾小背景低，適合于許多元素的測(cè)定。 貧燃火焰：指助燃?xì)獯笥诨瘜W(xué)

13、計(jì)量的火焰，它的溫度較低，有較強(qiáng)的氧化性， 有利于測(cè)定易解離，易電離元素，如堿金屬。 富燃火焰：指燃?xì)獯笥诨瘜W(xué)元素計(jì)量的火焰。 其特點(diǎn)是燃燒不完全，溫度略低 于化學(xué)火焰，具有還原性，適合于易形成難解離氧化物的元素測(cè)定；干擾較多，背景咼。 火焰高度：火焰高度不同，其溫度也不同；每一種火焰都有其自身的溫度分布；一種元素在一種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測(cè)定時(shí)要選擇適合被測(cè)元素的火焰高度。3原子吸收光譜法中的干擾有哪些？如何消除這些干擾？答：一.物理干擾：指試樣在轉(zhuǎn)移、蒸發(fā)和原子化過程中，由于其物理特性的變 化而引起吸光度下降的效應(yīng)，是非選擇性干擾。消除方法：稀釋試樣；配

14、制與被測(cè)試樣組成相近的標(biāo)準(zhǔn)溶液；采用標(biāo)準(zhǔn)化加入法。二.化學(xué)干擾：化學(xué)干擾是指被測(cè)元原子與共存組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成穩(wěn)定的化 合物，影響被測(cè)元素原子化，是選擇性干擾，一般造成A下降。消除方法：（1）選擇合適的原子化方法：提高原子化溫度，化學(xué)干擾會(huì)減小，在 高溫火焰中P043-不干擾鈣的測(cè)定。（2）加入釋放劑（廣泛應(yīng)用）（3）加入保護(hù)劑：EDTA8羥基喹啉等，即有強(qiáng)的絡(luò)合作用，又易于被破壞掉。（4）加基體改進(jìn)劑 （5）分離法三電離干擾：在高溫下原子會(huì)電離使基態(tài)原子數(shù)減少 ，吸收下降，稱電離干 擾，造成A減少。負(fù)誤差消除方法：加入過量消電離劑。（所謂的消電離劑，是電離電位較低的元素。加 入時(shí)，產(chǎn)生大量

15、電子，抑制被測(cè)元素電離。）四光譜干擾：吸收線重疊：非共振線干擾：多譜線元素-減小狹縫寬度 或另選譜線 譜線重疊干擾-選其它分析線五背景干擾：背景干擾也是光譜干擾，主要指分子吸與光散射造成光譜背景。（分子吸收是指在原子化過程中生成的分子對(duì)輻射吸收，分子吸收是帶光譜。光散射是指原子化過程中產(chǎn)生的微小的固體顆粒使光產(chǎn)生散射，造成透過光減小， 吸收值增加。背景干擾，一般使吸收值增加。產(chǎn)生正誤差。）消除方法：用鄰近非共振線校正背景連續(xù)光源校正背景（氘燈扣背景） Zeaman效應(yīng)校正背景 自吸效應(yīng)校正背景第十章電分析化學(xué)法1. 電極電位如何產(chǎn)生？2. 如何書寫電化學(xué)池圖解表達(dá)式？3. 常用參比電極有哪些？

16、4. Nernst方程式的應(yīng)用。5. 各類金屬基指示電極有何用途？6. 如何將Nernst公式應(yīng)用于電位分析中的標(biāo)準(zhǔn)加入法？7. 如何更準(zhǔn)確地判斷電位滴定法終點(diǎn)？第十五章色譜法引論1. 色譜法具有同時(shí)能進(jìn)行 分離和分析的特點(diǎn)而區(qū)別于其它方法，特別對(duì)復(fù)雜樣品 和多組份混合物的分離，色譜法的優(yōu)勢(shì)更為明顯。2. 按固定相外形不同色譜法是如何分類的？答：是按色譜柱分類：平面色譜法：薄層色譜法、紙色譜法 柱色譜法：填充柱法、毛細(xì)管柱色譜法3什么是氣相色譜法和液相色譜法？答：氣體為流動(dòng)相的色譜稱為氣相色譜。液體為流動(dòng)相的色譜稱為液相色譜。4保留時(shí)間（tr）、死時(shí)間死（t°）及及調(diào)整保留時(shí)間（t

17、' r）的關(guān)系是怎樣的?答：t ' r = t r - t 05. 從色譜流出曲線可以得到哪些信息？答：根據(jù)色譜峰的個(gè)數(shù)可以判斷樣品中所含組分的最少個(gè)數(shù)；根據(jù)色譜峰的保留值可以進(jìn)行定性分析；根據(jù)色譜峰的面積或峰高可以進(jìn)行定量分析；色譜峰的保留值及其區(qū)域?qū)挾仁窃u(píng)價(jià)色譜柱分離效能的依據(jù)；色譜峰兩峰間的距離是評(píng)價(jià)固定相（或流動(dòng)相）選擇是否合適的依據(jù)。6. 分配系數(shù)在色譜分析中的意義是什么？答:K值大的組分，在柱移動(dòng)的速度慢，滯留在固定相中的時(shí)間長(zhǎng)，后流出柱 子；分配系數(shù)是色譜分離的依據(jù)； 柱溫是影響分配系數(shù)的一個(gè)重要參數(shù)。7什么是選擇因子？它表征的意義是什么？答：是A, B兩組分的調(diào)

18、整保留時(shí)間的比值 a = t ' r （B） /t ' r （A） 1 意義：表示兩組分在給定柱子上的選擇性，值越大說明柱子的選擇性越好。分配在固定相和流8. 什么是分配比（即容量因子）？它表征的意義是什么？ 答：是指在一定溫度和壓力下，組分在兩相分配達(dá)到平衡時(shí), 動(dòng)相的質(zhì)量比。K=rs/mm意義：是衡量色譜柱對(duì)被分離組分保留能力的重要參數(shù)；色譜柱的柱效隨理論塔板數(shù)的增加而增加,隨9. 理論塔板數(shù)是衡量柱效的指標(biāo), 板高的增大而減小。10. 板高（理論塔板高度 H/cm）、柱效（理論塔板數(shù) n）及柱長(zhǎng)（L/cm）三者的 關(guān)系（公式）？答：H=L / n11. 利用色譜圖如何計(jì)算

19、理論塔板數(shù)和有效理論塔板數(shù)（公式）？12. 同一色譜柱對(duì)不同物質(zhì)的柱效能是否一樣？ 答：同一色譜柱對(duì)不同物質(zhì)的柱效能是不一樣的13. 塔板理論對(duì)色譜理論的主要貢獻(xiàn)是怎樣的？答：（1）塔板理論推導(dǎo)出的計(jì)算柱效率的公式用來評(píng)價(jià)色譜柱是成功的; 板理論指出理論塔板高度H對(duì)色譜峰區(qū)域?qū)挾鹊挠绊懹兄匾饬x。14. 速率理論的簡(jiǎn)式，影響板高的是哪些因素？ 答： 卩：流動(dòng)相的線速A :渦流擴(kuò)散系數(shù)B :分子擴(kuò)散系數(shù)C :傳質(zhì)阻力項(xiàng)系數(shù)15. 分離度可作為色譜柱的總分離效能指標(biāo)。16. 如何根據(jù)分離度分析色譜分離的情況？答：R<1部分重疊；R=1基本分離；R=1.5完全分離第十六章氣相色譜法1.1氣相色

20、譜法適合分析什么類型的樣品？ 答：適用圍：熱穩(wěn)定性好，沸點(diǎn)較低的有機(jī)及無機(jī)化合物分離。2. 哪類固定液在氣相色譜法中最為常用 ？答：硅氧烷類是目前應(yīng)用最廣泛的通用型固定液。（使用溫度圍寬（50350C）,硅氧烷類經(jīng)不同的基團(tuán)修飾可得到不同極性的固定相。）3. 氣相色譜法固定相的選擇原則？答：相似相溶原則相似相溶原則相似相溶原則相似相溶原則 非極性試樣選用非極性固定液，組分沸點(diǎn)低的先流出； 極性試樣選用極性固定液，極性小的先流出 非極性和極性混合物試樣一般選用極性固定液，非極性組分先出； 能形成氫鍵的試樣一般選擇極性大或是氫鍵型的固定液，不易形成氫鍵的先流 出。4. 一般實(shí)驗(yàn)室通常備用哪三種色譜柱，基本上能應(yīng)付日常分析需要?5. 什么是程序升溫？答：程序升溫：在一個(gè)分析周期柱溫隨時(shí)間由低溫向高溫做線性或非線性變化， 以達(dá)到用最短時(shí)間獲得最佳分離的目的。適用于沸點(diǎn)圍很寬的混合物。 注意:柱溫不能高于色譜柱的最高使用溫度。6. 氣相色譜法各檢測(cè)器適于分析的樣品？ 答：熱導(dǎo)檢測(cè)器