分析化學(xué)習(xí)題原子光譜分析法

4章原子光譜分析法原子放射光譜分析法一、選擇題原子放射光譜是由以下哪種躍遷產(chǎn)生的？( B )電熱能使氣態(tài)原子內(nèi)層電子激發(fā)電熱能使氣態(tài)原子外層電子激發(fā)輻射能使氣態(tài)原子內(nèi)層電子激發(fā)輻射能使氣態(tài)原子外層電子激發(fā)原子放射光譜儀中光源的作用是( D)得到特定波長(zhǎng)和強(qiáng)度的銳線光譜將試樣中的雜質(zhì)除去，消退干擾供給足夠能量使試樣灰化供給足夠能量使被測(cè)元素蒸發(fā)解離、原子化和激發(fā)放射光譜法定性分析礦物粉末中微量Ag、Cu時(shí)，應(yīng)承受的光源是(A)A.直流電弧光源 B.低壓溝通電弧光源C.高壓火花光源 D.電感耦合等離子體光源用原子放射光譜法直接分析海水中重金屬元素時(shí)，應(yīng)承受的光源是(D)A.直流電弧光源 B.低壓溝通電弧光源C.高壓火花光源 D.電感耦合等離子體放射光譜分析中，具有干擾小、精度高、靈敏度高和寬線性范圍的激發(fā)光源是(D)A.直流電弧光源 B.低壓溝通電弧光源C.高壓火花光源 D.電感耦合等離子體放射光譜攝譜儀的檢測(cè)器是( A)A.感光板 B.暗箱 D.光電倍增管 C.硒光電池用放射光譜進(jìn)展定量分析時(shí)，乳劑特性曲線的斜率較大，說(shuō)明(B)A.惰延量大 B.反襯度大 D.反襯度小 C.展度大攝譜法原子光譜定量分析的依據(jù)是( C )A.I－N基 B.S－lgN D.△S－lgc C.I－lgc在放射光譜定量分析中以下選用的“分析線對(duì)”正確的選項(xiàng)是(A)A.波長(zhǎng)和激發(fā)電位都應(yīng)接近 B.波長(zhǎng)和激發(fā)電位都不肯定接近D.波長(zhǎng)要接近，激發(fā)電位可以不接近 C.波長(zhǎng)不肯定接近，但激發(fā)電位要相近測(cè)量光譜線的黑度可以用(C)A.攝譜儀 B.映譜儀 C.測(cè)微光度計(jì) D.比長(zhǎng)計(jì)二、填空題放射光譜是指物質(zhì)的分子、原子或離子受到外界能量〔電能、熱能、化學(xué)能〕的激發(fā)吸取光源輻射而產(chǎn)生的光譜。物質(zhì)放射的光譜有線狀光譜帶狀光譜和連續(xù)光譜三種線狀光譜是由物質(zhì)的氣態(tài)原子或離子受激發(fā)而產(chǎn)生的，又稱為原子光譜或離子光譜。帶狀光譜是由 氣態(tài)分子受激發(fā)而產(chǎn)生的又稱分子光譜連續(xù)光譜是由炎熱的固體或流體放射的，各種波長(zhǎng)連續(xù)不斷，分不出明顯的光譜線條。第一共振線是放射光譜的最靈敏線，它是由第一激發(fā)態(tài) 躍遷至基態(tài)時(shí)產(chǎn)生的輻射，由于譜線強(qiáng)度大，常用作分析線。原子在高溫下被激發(fā)而放射某一波長(zhǎng)的輻射，四周溫度較低的同種原子(包括低能級(jí)原子或基態(tài)原子)會(huì)吸取這一波長(zhǎng)的輻射而使譜線強(qiáng)度降低的現(xiàn)象稱為自吸嚴(yán)峻的譜線使其從中心下陷而一分為二，則稱為譜線的自蝕。電感耦合等離子體光源具有檢出限低、基體效應(yīng)小、線性范圍寬穩(wěn)定性好、周密度高、準(zhǔn)確度高等優(yōu)點(diǎn)，它主要由高頻發(fā)生器、等離子炬管、霧化器等三局部組成。原子放射光譜儀中，低壓溝通電弧、高壓火花等激發(fā)光源中的激發(fā)過(guò)程主要是高速、熱運(yùn)動(dòng)的粒子激發(fā)，它是由碰撞 引起的。原子放射光譜中，背景的來(lái)源有分子激發(fā)產(chǎn)生的帶光譜、炎熱固體 及 離子電子復(fù)合時(shí)產(chǎn)生的連續(xù)光譜、其它元素的原子或離子光譜對(duì)分析線的掩蓋及光譜儀產(chǎn)生的雜散光。原子放射光譜法定性分析的依據(jù)是各種元素的原子核外層電子基態(tài)與激發(fā)態(tài)之間的能級(jí)差〔△E〕大小不同，當(dāng)受激躍遷時(shí)，不同的原子將產(chǎn)生各自的特征光譜線及線組元素是否存在。LiⅠ670.785nm表示Li670.785nm的原子線；BeⅡ313.034nm表示Be313.042的一級(jí)離子線。用原子放射光譜進(jìn)展定性分析時(shí)識(shí)別譜線的主要方法有鐵譜比較法、標(biāo)準(zhǔn)試樣光譜比較法。鐵譜的作用是以元素光譜圖中的鐵光譜線為波長(zhǎng)標(biāo)尺，可為查找譜線時(shí)作比照用。對(duì)被檢測(cè)的元素一般只需找出 2～3根 靈敏線即可推斷該元素是否存在。衡量攝譜儀的性質(zhì)，可依據(jù)等三個(gè)光學(xué)特性指標(biāo)來(lái)表區(qū)分率射能分散開(kāi)的力量，稱為色散率。在進(jìn)展光譜定性全分析時(shí)，狹縫寬度宜窄，目的是保證有肯定的區(qū)分率，來(lái)削減譜線間重疊干擾。而進(jìn)展定量分析時(shí)，狹縫寬度宜寬，目的是保證有肯定的照度譜線強(qiáng)度。在譜線強(qiáng)度與濃度的關(guān)系式I＝acb中,b表示與自吸b＝0示I與c無(wú)關(guān)；當(dāng)c值較大時(shí)，b值<1_，有自吸；低濃度時(shí)，b值 =1 無(wú)自吸。b愈小，自吸取越大。

在放射光譜中，內(nèi)標(biāo)法的根本公式是lgR＝lg(I ／I )＝blgc＋lgA；攝譜法的基分 內(nèi)本公式是S＝γblgc＋γlgA；光電直讀法定量分析的根本公式是 lgV＝blgc＋lgA 。原子放射光譜定量分析的方法稱“內(nèi)標(biāo)法。所承受的比較線“ 內(nèi)標(biāo)線分析線與內(nèi)標(biāo)線稱為“分析線對(duì)。三、問(wèn)答題請(qǐng)表達(dá)光譜定量分析的根本原理,即羅馬金公式I=acb記錄。何謂內(nèi)標(biāo)法？光譜定量分析時(shí)為何要承受內(nèi)標(biāo)法？答：在被測(cè)元素的譜線中選一條分析線，在基體元素譜線中選一條與它相均勻的內(nèi)標(biāo)線，依據(jù)這一對(duì)譜線強(qiáng)度的比值對(duì)被測(cè)元素的含量制作工作曲線，然后對(duì)未知試樣進(jìn)行定量分析的方法稱為內(nèi)標(biāo)法。由于譜線強(qiáng)度I因試驗(yàn)條件的波動(dòng)等因素帶來(lái)的影響，提高準(zhǔn)確度。具有哪些條件的譜線對(duì)可作內(nèi)標(biāo)法的分析線對(duì)？可作內(nèi)標(biāo)法分析線對(duì)的要求是：①內(nèi)標(biāo)元素的含量須恒定。②分析元素和內(nèi)標(biāo)元素的揮發(fā)率必需相近，以避開(kāi)分餾現(xiàn)象，否則發(fā)光蒸氣云中原子濃度之比隨激發(fā)過(guò)程而變。③內(nèi)標(biāo)元素與待測(cè)元素的激發(fā)電位和電離電位應(yīng)盡量相近，這樣，譜線的強(qiáng)度比可不受激發(fā)條件轉(zhuǎn)變的影響。④分析線與內(nèi)標(biāo)線的波長(zhǎng)應(yīng)比較接近，強(qiáng)度也不應(yīng)相差太大，這樣可削減照相測(cè)量上引起的誤差。⑤譜線無(wú)自吸或自吸很弱，并且不受其它元素的干擾。在原子放射光譜分析中，選擇激發(fā)電位相近的分析線對(duì)的作用是什么？為什么？原子放射光譜分析中依據(jù)譜線強(qiáng)度的公式：gI 1AhvNgg2

EekT0故 I1

g1AhvN

12EE12e kTI g 02 2分析線對(duì)譜線強(qiáng)度比I1I2

正比于e

EE1 2kTEE當(dāng)≈，時(shí)，EE1 2

EEe1 ekT

→e0→1因此，當(dāng)分析線對(duì)的激發(fā)電位接近時(shí)，就可消退弧溫的影響。選擇分析線對(duì)時(shí)兩譜線的波長(zhǎng)為什么要盡量靠近？答：感光板的反襯度r和惰延量Hi都與波長(zhǎng)有關(guān)，在分析線對(duì)的波長(zhǎng)相距很近時(shí)，S=blgc+lgA才成立。四、計(jì)算題1用放射光譜法測(cè)定某材料中的Cu元素時(shí)，得銅的某譜線的黑度值(以毫米標(biāo)尺表示)為SCu=612，而鐵的某譜線的黑度值SFe=6092.0，求該分析線對(duì)的強(qiáng)度比。解：由于 lgR=lgA+blgcblgc所以 S

6126091.52.0R=31.62有一每毫米120050nm，計(jì)算(1)理論區(qū)分率為多少?(2)對(duì)于=600nm的光，在一級(jí)光譜中，光柵所能區(qū)分的最靠近的多少？(3)742.2nm742.4nm兩條光譜線分開(kāi),則需多少刻線的光柵?解：依據(jù)R理

=mN，可解決這三個(gè)問(wèn)題。式中R 為理論區(qū)分率；m為光譜級(jí)數(shù)；N為光柵的總刻線數(shù)。瘤(1)n=1，N=50×1200，所以光柵的區(qū)分率為

R =mN=1×(50×1200)=6×104理(2)R =6×104，=600nm理所以兩譜線的波長(zhǎng)差為(3)需如下刻線的光柵

R理

=600/(6×104)=0.01nm (742.27424)/2理R 742.4742.2 3711理NR37113711〔條〕m 1計(jì)算Cu327.396nm及Na589.592nm的激發(fā)電位(eV)?h＝6.6210-3J·c＝2.99×1010c1nm=1-1eV＝1.6021-1J解：Cu327.396nm及Na589.592nm的激發(fā)電位Ehc6.6210342.9971010 1

3.78〔eV〕327.396107 1.6021019Na589.592nm的激發(fā)電位E6.6210342.9971010 1

2.11586.592107 1.6021019激發(fā)原子和分子的價(jià)電子產(chǎn)生紫外和可見(jiàn)光譜需要的能量為1.50～8.00eV，問(wèn)相應(yīng)的激發(fā)波長(zhǎng)范圍是多少nm?h＝6.62×10-34J·S，光速c＝2.997×1010cm，1nm=10-9m，1eV＝1.602×10-19J解：由于Ehc1.50eV時(shí)hc1E6.6210342.99710101071.501.6021019

826(nm)能量為8.00eV時(shí) 2

6.6210342.99710101078.001.6021019

154(nm)1.50～8.00eV826～154nm。原子吸取光譜分析法一、選擇題原子吸取光譜是(A )基態(tài)原子吸取特征輻射后躍遷到激發(fā)態(tài)所產(chǎn)生的基態(tài)原子吸取了特征輻射躍遷到激發(fā)態(tài)后又回到基態(tài)時(shí)所產(chǎn)生的分子的電子吸取特征輻射后躍遷到激發(fā)態(tài)所產(chǎn)生的分子的振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷時(shí)對(duì)光的選擇吸取產(chǎn)生的原子放射光譜與原子吸取光譜產(chǎn)生的共同點(diǎn)在于.(D )A.基態(tài)原子對(duì)共振線的吸取 B.激發(fā)態(tài)原子產(chǎn)生的輻射C.輻射能使氣態(tài)原子內(nèi)層電子產(chǎn)生躍遷 D.輻射能使氣態(tài)原子外層電子產(chǎn)生躍遷在原子吸取分光光度計(jì)中，目前常用的光源是(C)A.火焰 B.氙燈 C.空心陰極燈 D.溝通電弧空心陰極燈內(nèi)充的氣體是(D)A.大量的空氣 B.少量的空氣C.大量的氖或氬等惰性氣體 D.少量的氖或氬等惰性氣體空心陰極燈的主要操作參數(shù)是(C )A.內(nèi)充氣體的壓力 B.陰極溫度 C.燈電流 D.燈電壓空心陰極燈中對(duì)放射線半寬度影響最大的因素是(B)A.內(nèi)充氣體 B.燈電流 C.陰極材料 D.陽(yáng)極材料原子吸取測(cè)定時(shí)，調(diào)整燃燒器高度的目的是(A)A.選擇適宜的吸取區(qū)域 B.增加燃?xì)夂椭細(xì)忸A(yù)混時(shí)間C.提高試樣霧化效率 D.掌握燃燒速度原子化器的主要作用是(A)將試樣中待測(cè)元素轉(zhuǎn)化為基態(tài)原子將試樣中待測(cè)元素轉(zhuǎn)化為激發(fā)態(tài)原子將試樣中待測(cè)元素轉(zhuǎn)化為中性分子將試樣中待測(cè)元素轉(zhuǎn)化為離子在石墨爐原子化器中，應(yīng)承受保護(hù)氣體是(A)A.氬 B.氫 C.氧化亞氮 D.乙炔原子吸取光譜儀與原子放射光譜儀在構(gòu)造上的不同之處是( A )A.原子化器 B.單色器 C.透鏡 D.光電倍增管雙光束原子吸取分光光度計(jì)不能消退的不穩(wěn)定影響因素是(B)A.光源 B.原子化器 C.檢測(cè)器 D.放大器在原子吸取分析法中，被測(cè)定元素的靈敏度、準(zhǔn)確度在很大程度上取決于(C )A.空心陰極燈 B.火焰 C.原子化系統(tǒng) D.分光系統(tǒng)原子吸取分光光度計(jì)中常用的檢測(cè)器是(D)A.感光板 B.光電池 C.光電管 D.光電倍增管在原子吸取分析中，以下火焰組成溫度最高的是( B )A.氧氣氫氣 B.笑氣-乙炔 C.空氣-乙炔 D.空氣-煤氣原子吸取法測(cè)定易形成難離解氧化物的元素鋁時(shí)，需承受的火焰為(D)A.氧氣-空氣 B.氧氣-氬氣 C.乙炔-空氣 D.乙炔-笑氣二、填空題使電子從基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)所產(chǎn)生的吸取線，稱為共振〔吸取〕線。原子吸取光譜是由氣態(tài)基態(tài)原子對(duì)該原子共振線的吸取而產(chǎn)生的。原子吸取分析法其獨(dú)有的分析特點(diǎn)是： 靈敏度高、選擇性好、抗干擾力量強(qiáng)、能測(cè)定的元素多非火焰原子吸取光譜法的主要優(yōu)點(diǎn)是：檢出限低、取樣量小、物理干擾小、可用于真空紫外區(qū)。單道單光束火焰原子吸取分光光度計(jì)主要有四大部件組成它們依次為光源(空心陰極燈)、原子化器、單色器和檢測(cè)器(光電倍增管) 。原子吸取光譜法中應(yīng)選用能放射銳線的光源，如 空心陰極燈。空心陰極燈的陽(yáng)極一般是 鎢棒，而陰極材料則是待測(cè)元素，管內(nèi)通常充有低壓惰性氣體，其作用是導(dǎo)電、濺射陰極外表金屬原子、從而激發(fā)金屬原子放射出特征譜線。原子吸取分析常用的火焰原子化器是由霧化器、混合室和燃燒器組成的。原子化器的主要作用是供給熱能使試樣蒸發(fā)原子化，將其中待測(cè)元素轉(zhuǎn)變成基態(tài)氣態(tài)原子，入射光束在這里被氣態(tài)基態(tài)原子吸取。試樣在火焰原子化器中原子化的歷程：噴霧、霧滴裂開(kāi)、脫水、去溶、原子化。影響原子化效率的因素〔火焰中〕有：(1)火焰類型與組成；(2)掌握適宜的火焰溫度；(3)蒸氣中基態(tài)原子的一局部可能吸取熱能而被激發(fā)或電離，也可能生成分子狀態(tài)，也會(huì)影響到原子化效率?；鹧嬖游」庾V法中，應(yīng)選擇的條件有燈電流、燃助比、、火焰種類及火焰部位、吸取波長(zhǎng)、噴霧器的調(diào)整。通常，在原子吸取光譜法中，空心陰極燈的工作電流增大，反而使靈敏度變低，其緣由是溫度上升引起放射線熱變寬，則自吸隨之增大，同時(shí)會(huì)使放射線變寬。因在保證發(fā)光穩(wěn)定條件下,燈電流小些好。三、問(wèn)答題?答：由于火焰原子化器存在以下缺點(diǎn)：火焰原子化器霧化效率低〔10％左右〕；霧化的氣溶膠被大量載氣稀釋；基態(tài)原子蒸氣在光程中滯留時(shí)間短。而石墨爐原子化器具有以下優(yōu)點(diǎn)：不存在霧化與稀釋問(wèn)題；基態(tài)原子蒸氣在石墨爐中的滯留時(shí)間長(zhǎng)，相對(duì)濃度大。由此可見(jiàn)石墨爐原子化器的原子化效率較火焰原子化器高敏度。原子吸取是如何進(jìn)展測(cè)量的？為什么要使用銳線光源？答：原子吸取是通過(guò)空心陰極燈放射的特征譜線經(jīng)過(guò)試樣原子蒸氣后，輻射強(qiáng)度〔吸光度〕的減弱來(lái)測(cè)量試樣中待測(cè)組分的含量。朗伯-比耳定律，必需使放射線寬度小于吸取線寬度。假設(shè)用銳線光源時(shí)，讓入射光比吸取5-10A=Kc。在原子吸取分析中為什么常選擇共振線作吸取線?答率大,強(qiáng)度高,有利于提高分析的靈敏度。原子吸取分析中是承受什么措施抑制光譜干擾、物理干擾和化學(xué)干擾？答：(1)光譜干擾，指光源譜線不純及火焰中吸取譜線的干擾。前者主要是由于空心陰者主要是試樣中的雜質(zhì)元素的吸取引起的，可承受化學(xué)分別方法予以消退。物理干擾，主要是由于試樣的物理性質(zhì)及測(cè)試中的其它因素引起的，如提升量、溫度、霧化率等，解決的方法是選擇最正確試驗(yàn)條件。化學(xué)干擾，包括低電離電位元素的電離干擾，火焰中難熔化合物形成等，解決的方法可選用適宜的緩沖劑，釋放劑以及稀釋劑等。在原子吸取分析中，為什么參加釋放劑可以抑制分散相化學(xué)干擾?由于參加釋放劑與干擾元素生成的化合物的熱穩(wěn)定性大于分析元素與干擾元素生成的化合物的穩(wěn)定性，所以釋放劑優(yōu)先與干擾元素結(jié)合，“釋放“出分析元素來(lái)，從而抑制了分散相化學(xué)干擾。在原子吸取分析中，為什么參加保護(hù)劑可以抑制分散相化學(xué)干擾?而把被測(cè)元素保護(hù)起來(lái)，防止干擾物質(zhì)與它作用?；鹧嬖游》止夤舛确ㄖ校沃^富燃火焰和燃火焰，并簡(jiǎn)述化學(xué)計(jì)量火焰、富燃火焰和燃火焰的特點(diǎn)。答：化學(xué)計(jì)量火焰的特點(diǎn)是：溫度高，干擾小，背景低，穩(wěn)定，適用于多種元素測(cè)定。燃助比大于化學(xué)計(jì)量的火焰稱之為富燃火焰。富燃火焰的特點(diǎn)是：溫度低，復(fù)原性強(qiáng)，背景高，干擾多，適用于難離解易氧化的金屬元素的測(cè)定。.燃助比小于化學(xué)計(jì)量的火焰稱之為貧燃火焰。貧燃火焰的特點(diǎn)是：溫度低，氧化性強(qiáng)，四、計(jì)算題火焰原子吸取法測(cè)Zn時(shí)，火焰溫度為2600，單色器的倒線色散率為200.1mm。試計(jì)算單色器通帶。Ar(Zn)=65.38解：(1)單色器通帶＝縫寬×倒線色散率

·mm-1，＝0.12＝2(0)光柵單色器的倒線色散率為20

·mm-1，欲測(cè)Co240.73nm的吸取值，為防Co240.63nm干擾，應(yīng)選擇狹縫寬度為多少？解：由于光譜帶寬表示了能分開(kāi)的波長(zhǎng)差的數(shù)值，而光譜帶寬〔波長(zhǎng)差〕＝縫寬×倒線色散率即

波長(zhǎng)差倒線色散率240.73020

0.05(mm)2.00μg?mL-1Fe2+77.6%，求該儀器的靈敏度g?m-1，1。解：由于S

A ，A=–lgTc0.0044 2.000.0044所以 S

lgT