儀器分析名解及問答.doc

儀器分析：是以物質(zhì)的物量或物理化學性質(zhì)為基礎(chǔ)，探求這些性質(zhì)在分析過程中所產(chǎn)生分析信號與被分析物質(zhì)組成的內(nèi)在關(guān)系和規(guī)律，進而對其進行定性、定量，進行形態(tài)和結(jié)構(gòu)分析的一類測定方法。由于這類方法的測定常用到各種比較貴重、精密的分析儀器，稱為儀器分析。原子吸光光譜法（AAS）：是基于試樣蒸汽相中被測元素的基態(tài)原子對由光源發(fā)出的該原子的特征性窄頻輻射產(chǎn)生共振吸收，其吸光度在一定濃度范圍內(nèi)與蒸汽相中被測元素的基態(tài)原子濃度成正比，此測定試樣中該元素含量的一種儀器分析方法。梯度洗脫：指在一個分析周期中，按一定的程序連續(xù)改變流動相中溶劑的組成和配比，使各組分在適宜的條件下得到分離。梯度洗脫可以改善峰形，提高柱效，減少分析時間，使強保留成分不易殘留在柱上，從而保持柱子的良好性能。精密度：指在相同條件下對同一樣品進行多次測定，各平行測定結(jié)果之間的符合程度。準確度：指多次測定的平均值與真值的符合程度。靈敏度：指被測組分在低濃度區(qū)，當濃度改變一個單位時所引起的測定信號的改變量。檢出限：即檢測下限，指能以適當?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邏輯線性響應關(guān)系的最高濃度間的范圍。光譜分析法：基于物質(zhì)對不同波長光的吸收、發(fā)射等現(xiàn)象而建立起來的一類光學分析法。吸收曲線：表明吸光物質(zhì)溶液對不同波長的光的吸收能力不同的曲線。最大吸收峰：吸收曲線的峰叫吸收峰，其中吸收程度最大的峰。最大吸收波長：最大吸收峰所對應的波長。次峰：吸收程度僅次于最大吸收峰的波峰肩峰：在峰的旁邊有一個小的曲折稱為肩峰末端吸收：在吸收曲線波長最短的一端，吸收程度相當大，但沒有稱峰的部分。生色團：分子中能吸收特定波長光的原子團或化學鍵。助色團：是與生色團或飽和烴相連，且能使吸收峰向長波方向移動并吸收強度增加的原子或原子團，如-OH，-NH2。長移（紅移）：某些有機化合物因反應引入含有未共享電子對的基因使吸收峰向長波移動的現(xiàn)象。短移（藍移）：使吸收峰向短波長移動的現(xiàn)象。濃色效應：使吸收強度增加的現(xiàn)象淡色效應：使吸收強度降低的現(xiàn)象溶劑效應：由于溶劑極性的不同所引起某些化合物的吸收峰發(fā)生紅移或藍移的作用。共振線：在所有原子發(fā)射的譜線中，凡是由各高能級躍遷回到基態(tài)時所產(chǎn)生的譜線。正常焰：按化學計量配比的燃助比火焰。燃助比大于（小于）化學計量的叫富（貧）燃焰正相色譜法：流動性極性小于固定相的高效液相色譜法。樣品中極性小的組分先流出，極性大的組分后流出，適于分析極性化合物。反相色譜法：流動性極性大于固定相的色譜法，極性大的先流出，極性小的后流出，適于分析非極性化合物。柱外效應：指色譜柱外各種因素引起的色譜峰擴展，是由于流動相在管壁鄰近處的流速明顯比管中心區(qū)域快而引起的。1、儀器分析的聯(lián)用技術(shù)優(yōu)點答：組成聯(lián)用技術(shù)，可以取長補短，起到方法間的協(xié)同作用，從而提高方法的靈敏度、準確度及對復雜混合物的分辨能力。同時還可獲得兩種方法各自單獨使用時所不具備的某些功能。因而，聯(lián)用技術(shù)稱為當前儀器分析方法的主要方向之一。2、為什么分子光譜總是帶狀光譜？答：由分子的吸收或發(fā)光所形成的光譜即為分子光譜。當分子發(fā)生電子能級的躍遷時。必定伴隨著振動能和轉(zhuǎn)動能級的躍遷，而許多的振動能級的躍遷是疊加在電子躍遷之上的。若分子中的原子兩個躍遷狀態(tài)就更多樣復雜。分子發(fā)生電子能級躍遷時的能級多重疊現(xiàn)象，決定了分子光譜的形狀為帶狀光譜。3、如何選擇使用參比溶液？其作用是什么？答：當顯色劑，試劑在測定波長下均無吸收時，用純?nèi)軇ɑ蛩┳鲄⒈热芤海ㄈ軇┛瞻祝?；若顯色劑和其他試劑無吸收，而試液中共有的其他離子有吸收，則不用加顯色劑和試液為參比溶液（樣品空白）；當試劑、顯色劑有吸收而試液無色時，以不加試液的試劑、顯色劑按照操作步驟配成參比液（試劑空白）。作用：用適當?shù)膮⒈热芤涸谝欢ǖ娜肷涔獠ㄏ抡{(diào)節(jié)A=0，可以消除由比色皿、顯色劑溶液和試劑對待測組分的干擾。4、何謂溶劑效應？為什么溶劑極性增強時，*躍遷的吸收峰發(fā)生紅移而n*躍遷的吸收峰發(fā)生藍移？答：溶劑效應指由于溶劑極性的不同所引起某些化合物的吸收峰發(fā)生紅移或藍移的作用。 溶劑極性增強時*躍遷紅移，n*躍遷藍移。這是因為在*躍遷中，激發(fā)態(tài)的極性大于基態(tài)，當溶劑的極性增強時，由于溶劑與溶質(zhì)相互作用，溶質(zhì)的分子軌道*能量下降幅度大于成鍵軌道，使得*與間的能量差減少，導致吸收峰max紅移。但n*躍遷中，溶質(zhì)分子的n電子與極性溶劑形成氫鍵，降低了n軌道的能量，n與*軌道間能力差增大，引起吸收帶max藍移。5、為什么單根據(jù)紫外光譜不能完全決定物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，還必須與紅外光譜、質(zhì)譜、核磁共振波譜等方法共同配合才鞥得出可靠結(jié)論？答：因為物質(zhì)的紫外吸收光譜基本上是其分子中生色團及助色團的特征，而不是整個分子的特征。如果物質(zhì)組成的變化不影響生色團和助色團，就不會顯著地影響其吸收光譜。另外，外界因素如溶劑的改變也會影響吸收光譜。在極性溶液中某些化合物吸收光譜的精細結(jié)構(gòu)會消失成為一個寬帶。因此，只根據(jù)紫外吸收光譜不能完全確定物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，必須與紅外吸收光譜、核磁共振波譜、質(zhì)譜以及其他物理化學方法共同配合才能得出可靠結(jié)論。6、產(chǎn)生紅外吸收的條件？是否所有分子振動都會產(chǎn)生紅外吸收光譜？答：條件：輻射光子具有能量與發(fā)生振動躍遷讀哦需的躍遷能量相匹配；輻射與物質(zhì)分子之間具有偶合作用。并非所有分子振動都會產(chǎn)生紅外吸收光譜，因為對于紅外吸收光譜而言是有一定限制條件的，只有當紅外光的頻率與分子的偶極矩變化頻率相匹配時，分子的振動才能與紅外光偶合為增加其振動能，使得振幅增大，即分子有原來的振動基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，對非極性雙原子等完全對稱的分子其偶極矩為0，分子的振動并不親戚u的改變。因此，與紅外光不發(fā)生偶合，不產(chǎn)生紅外吸收。7、為什么說紅外吸收光譜實質(zhì)上是分子的振動-轉(zhuǎn)動光譜？什么是基頻吸收帶？答：在中紅外區(qū)，物質(zhì)對紅外光的選擇性吸收將產(chǎn)生分子振動能級的躍遷由于振動能級能量大于轉(zhuǎn)動能級，分子振動能級的躍遷將不可避免地伴隨著阻斷在轉(zhuǎn)動能級的躍遷，所以紅外光譜實質(zhì)上是分子的振動-轉(zhuǎn)動光譜?；l吸收帶是真的能級有基態(tài)躍遷至第一真的激發(fā)態(tài)時多產(chǎn)生的吸收。8、進行紅外光譜分析時，為什么要求試樣為單一組分且為純樣品？為什么試樣不能含游離水分？答：如果試樣不單一不且不純，則其他物質(zhì)會對被測試樣產(chǎn)生干擾，各組分的光譜相互重疊，給試樣的鑒定帶來困難。水是極性分子，游離的水分會產(chǎn)生紅外吸收，引起嚴重干擾，使樣品的紅外光譜失真；會腐蝕吸收池KBr窗口，使透光性變差，因此試樣不能含游離水。9 、原子吸收法有何特點？它與吸光光度法有何區(qū)別？儀器分析與化學分析的異同？答：原子吸收法特點：靈敏度高、精密度好、選擇性好，方法簡便、準確度高，分析速度快、應用廣泛。與吸光光度法區(qū)別：相同點：基本原理相同，都遵循朗伯比爾定律，軍屬于吸收光譜法。，上級測試狀態(tài)相同都為液體。不同點：吸光物質(zhì)的狀態(tài)不同，原子吸收法是基態(tài)原子對光的吸收現(xiàn)象，紫外吸光光度法是溶液中分子或原子團對光的吸收；儀器：原子吸收法光源是空心陰極燈，吸光光度法是普通光源氘燈；吸收曲線：原子吸收曲線是線狀，分子吸光法是帶狀；原子都干擾打，分子受干擾??；原子用于定量分析，吸光用于定量定性。儀器分析與化學分析區(qū)別：相同點：均屬于分析化學范疇，研究物質(zhì)的組成、含量、狀態(tài)和結(jié)構(gòu)。不同點：化學分析利用化學反應極其計量關(guān)系，儀器普通，取樣量多，測定慢、不靈敏、不夠準確，人工操作，較復雜，相對誤差較大，選擇性較差，用途較小。儀器分析利用物質(zhì)物理或物理化學性質(zhì)及其在分析過程中產(chǎn)生的分析信號與物質(zhì)內(nèi)在關(guān)系為基礎(chǔ)，儀器精密貴重復雜，取樣量少，測定快速靈敏準確，自動化程度高，簡便，相對誤差較小，選擇性好，用途廣泛。10、原子吸收法有哪些干擾？如何抑制？答：光譜干擾：非共振干擾，減少單色器出射狹縫密度；空心陰極燈發(fā)射干擾，采用純度較高的單元素燈；分子光譜吸收干擾，利用氘燈發(fā)射的連續(xù)光源作背景校正。電離干擾：加入更易電離的非待測元素（消電離劑）化學干擾：加入釋放劑，使氧化物還原，加入保護劑，加入緩沖劑。物理干擾：盡量保持試液與標準溶液的物理性質(zhì)和所測條件一樣。11、使譜線變寬的因素？他們對原子吸收的測定有什么影響？答：因素：原子內(nèi)因性質(zhì)多決定的；有外界影響引起的。主要分為自然變寬、熱變寬、壓力變寬、疊加變寬、自吸變寬。影響：影響原子吸收分析的靈敏度和準確度。12、正常焰、富貧燃焰？為什么原子吸收分析中不提倡使用燃燒速度太快的燃氣？答：正常焰，按化學計量配比的，富貧燃焰，燃助比大于（小于）化學計量配比值。因為如果燃燒速率大于供氣速率，火焰可能會在燃燒器或霧化室內(nèi)燃燒（回火），將損壞儀器甚至可能發(fā)生爆炸。13、石墨爐原子化法優(yōu)缺點答：優(yōu)點：需樣量少，靈敏度高，試樣利用率高，課之間測定年度較大的試液和固體樣品。整個原子化過程是在一個密閉的配有冷卻裝置的系統(tǒng)中進行的，較安全，記憶效應小。缺點：因多 采用人工加樣，精密度不高且裝置復雜，操作不簡單，分析速率慢。14、色譜分析法的特點、類型？答：色譜分離分析技術(shù)具有選擇性、分離效能高、靈敏度高，分析速率快等優(yōu)點，但不足之處是對未知物不易確定性。按兩相狀態(tài)：氣相色譜法GC（包括氣固色譜GSC和氣液色譜GLC）；液相色譜法LC（包括液固色譜LSC和液液色譜LLC）；超臨界流體色譜SFC ；化學鍵合相色譜CBPC。按分離原理：吸附色譜、分配色譜、離子交換色譜、凝膠色譜按固定外形及性質(zhì)：柱色譜、薄層色譜、紙色譜15、從色譜流出曲線上通常可獲得哪些信息？答：根據(jù)色譜峰的各種保留值，可以進行定性分析；根據(jù)色譜峰的面積、峰高，可以進行定量分析；根據(jù)色譜峰的保留值及其區(qū)域?qū)挾龋梢栽u價色譜柱的分離效能以及相鄰兩色譜峰的分離程度；放假色譜峰兩峰間的距離，可以評價固定相或流動相的選擇是否得當；根據(jù)色譜峰的個數(shù)，可以判斷樣品所含組分的最少個數(shù)。16、衡量色譜柱效能的指標是什么？答：是分離度（即分辨率R），它是既反映柱效率又反映選擇性的綜合性指標，表示為相鄰兩組分的色譜峰保留值之差與峰底寬度總和一半的比值。R=2（TR0-TR1）/(W1+W2)。R值越大，兩組分的分離程度越高，R=1.0時，分離程度可達98%；R1.0時，兩峰有部分重疊；R=1.5時，分離程度到達99.7%。多以通常用R=1.5作為相鄰兩色譜峰完全分離的指標。17、速率理論和范式方程中哪一項跟柱形有關(guān)？哪一項和方法有關(guān)？答：速率理論中范第姆特方程的數(shù)字簡化式為：H=A+B/u+Cu。A為渦流擴散項，B/u為分子縱向擴散項，Cu為傳質(zhì)阻力項。其中渦流擴散項與柱形有關(guān)，對毛細管柱色譜可忽略，填充色譜的渦流擴散項很大，毛細管的傳質(zhì)阻力項小，填充柱的傳質(zhì)阻力項打，分子縱向擴散項與分析方法有關(guān)，液相色譜中的分子縱向擴散項可忽略，氣相色譜的較大。18、簡述氣體色譜儀的分離原理和流程。答：原理：氣相色譜的流動相為惰性氣體，氣-固色譜法中以表面積打且具有一定活性的吸附劑為固定相。多組分的混合物樣品進入色譜柱后，由于吸附劑對每一個組分的吸附力不同，經(jīng)過一段時間后，各組分在色譜柱中的運行速度也不同。吸附力弱的組分易被解吸下來，最先離開色譜柱進入檢測器，而吸附力最強的組分不易被解吸下來，因此最后離開色譜柱。各組分在色譜柱中彼此分離，順利進入檢測器中被檢測記錄下來。氣液色譜中，根據(jù)樣品中各組分在固定相的溶解度不同，經(jīng)過一段時間后各組分在柱中的運行速度也就不同。溶解度小的組分先離開色譜柱，而溶解度打的組分后離開色譜柱。這樣，各組分在色譜柱中彼此分離，然后順利進入檢測器中被檢測記錄下來。 流程：載氣鋼瓶減壓閥凈化器穩(wěn)壓閥轉(zhuǎn)子流量計壓力表穩(wěn)定載氣+樣品汽化室氣化樣品色譜柱檢測器放大器記錄儀19、對固定液和擔體的基本要求？如何選擇固定液？答：對固定液的要求：選擇性要好，熱穩(wěn)定性好，化學穩(wěn)定性好，對試樣各組分有適當?shù)娜芙饽芰?，粘度低、凝固點低，以便在載體表面能均勻分布。對擔體的要求：理想的擔體應是能牢固地保留固定液并使其呈均勻薄膜狀的無活性物質(zhì)，擔體應具有足夠大的表面積和良好的孔穴結(jié)構(gòu)，以便使固定液與試樣間有較大的接觸面積，且能均勻地分布成一薄膜。但擔體表面積不宜過大，否則已造成峰拖尾。擔體表面應呈化學惰性，沒有吸附性或吸附性很弱，更不能與被測物起反應。此外，擔體還應形狀規(guī)則、粒度均勻。具有一定的機械強度和浸潤性以及好的熱穩(wěn)定性。 固定液的選擇：按極性相似原則選擇：分離非極性物質(zhì)，一般選用非極性固定液；分離極性物質(zhì)，宜選用極性固定液；非極性和極性的混合物質(zhì)，一般選用極性固定液；分離能形成氫鍵的試樣，一般選用極性或氫鍵型固定液；復雜的難分離物質(zhì)，可選用兩種或兩種以上的混合固定液；樣品極性未知時，一般先用最常用的幾種固定液實驗，根據(jù)色譜分離的情況在12種固定液中選擇合適的極性固定液。按官能團相似和主要差別進行選擇；實際應用中，一般依靠經(jīng)驗規(guī)律或參考文獻，按最接近的性質(zhì)來選擇。20、熱導檢測器和氫火焰離子化檢測器的基本原理和特點？答：熱導檢測器原理：不同物質(zhì)具有不同飛熱導系數(shù)，通過測量參比池和熱量池中發(fā)熱體熱量損失的比率，即可測出氣體的組分和含量。特點：結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，對無機物和有機物都有影響，線性范圍寬且不破壞樣品，是應用最廣、最成熟的氣相色譜檢測器之一。氫火焰離子化檢測器原理：以氫氣和空氣燃燒的火焰作為能源，利用含碳有機物在火焰中燃燒產(chǎn)生離子，在外加的電場作用下，使離子形成離子流，根據(jù)離子流產(chǎn)生的電信號強度，檢測被色譜柱分離的組分。特點：結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，死體積小，響應快，線性范圍寬，穩(wěn)定性好，對含碳有機物有很高的靈敏度，能檢測到1.010-12g/s的痕量物質(zhì)。22、化學鍵和相的優(yōu)點答：固定相不易流失，柱的穩(wěn)定性和壽命較高；耐受各種溶劑，可用于梯度洗脫；表面較為均一，沒有液坑，傳遞快，柱效高；能鍵合不同基團以改變基因選擇性，是HPLC較為理想的固定相。23、超臨界流體色譜法SFC的優(yōu)點答：SFC將氣相色譜和高效液相色譜的優(yōu)點互相結(jié)合起來，可以分析氣相色譜法不適宜分析的高沸點、低揮發(fā)性試劑。具有比高效液相色譜法更快的分析速度和更高的柱效率。因此，SFC能分離和分析GC和HPLC不能解決的對象，應用非常廣泛。24、高效液相色譜儀一般分為幾部分？比較液相色譜和氣相色譜異同點。答：高效液相色譜儀一般分為高壓輸液系統(tǒng)、進樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)。此外，還有梯度洗脫淋洗、自動進樣及數(shù)據(jù)處理等輔助系統(tǒng)。 異同點：相同點：基本理論一致（塔板、速率理論），定性定量原理一致，聯(lián)用自