儀器分析簡答題版本1

1、1.簡要說明氣相色譜分析的基本原理借在兩相間分配原理而使混合物中各組分分離。氣相色譜就是根據(jù)組分與固定相與流動相的親和力不同而實(shí)現(xiàn)分離。組分在固定相與流動相之間不斷進(jìn)行溶解、揮發(fā)（氣液色譜），或吸附、解吸過程而相互分離，然后進(jìn)入檢測器進(jìn)行檢測。2.氣相色譜儀的基本設(shè)備包括哪幾部分?各有什么作用?氣路系統(tǒng)進(jìn)樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)以及檢測和記錄系統(tǒng)氣相色譜儀具有一個讓載氣連續(xù)運(yùn)行 管路密閉的氣路系統(tǒng) 進(jìn)樣系統(tǒng)包括進(jìn)樣裝置和氣化室其作用是將液體或固體試樣，在進(jìn)入色譜柱前瞬間氣化，然后快速定量地轉(zhuǎn)入到色譜柱中3.當(dāng)下列參數(shù)改變時:(1)柱長縮短,(2)固定相改變,(3)流動相流速增加,(4)相比減

2、少,是否會引起分配系數(shù)的改變?為什么?答:固定相改變會引起分配系數(shù)的改變,因?yàn)榉峙湎禂?shù)只與組分的性質(zhì)及固定相與流動相的性質(zhì)有關(guān).所以（1）柱長縮短不會引起分配系數(shù)改變（2）固定相改變會引起分配系數(shù)改變（3）流動相流速增加不會引起分配系數(shù)改變（4）相比減少不會引起分配系數(shù)改變4.當(dāng)下列參數(shù)改變時: (1)柱長增加,(2)固定相量增加,(3)流動相流速減小,(4)相比增大,是否會引起分配比的變化?為什么?答: k=K/b,而b=VM/VS ,分配比除了與組分,兩相的性質(zhì),柱溫,柱壓有關(guān)外,還與相比有關(guān),而與流動相流速,柱長無關(guān).故:(1)不變化,(2)增加,(3)不改變,(4)減小5.試述“相似相

3、溶”原理應(yīng)用于固定液選擇的合理性及其存在的問題。解：樣品混合物能否在色譜上實(shí)現(xiàn)分離，主要取決于組分與兩相親和力的差別，及固定液的性質(zhì)。組分與固定液性質(zhì)越相近，分子間相互作用力越強(qiáng)。根據(jù)此規(guī)律：(1)分離非極性物質(zhì)一般選用非極性固定液，這時試樣中各組分按沸點(diǎn)次序先后流出色譜柱，沸點(diǎn)低的先出峰，沸點(diǎn)高的后出峰。(2)分離極性物質(zhì)，選用極性固定液，這時試樣中各組分主要按極性順序分離，極性小的先流出色譜柱，極性大的后流出色譜柱。(3)分離非極性和極性混合物時，一般選用極性固定液，這時非極性組分先出峰，極性組分(或易被極化的組分)后出峰。(4)對于能形成氫鍵的試樣、如醉、酚、胺和水等的分離。一般選擇極性

4、的或是氫鍵型的固定液，這時試樣中各組分按與固定液分子間形成氫鍵的能力大小先后流出，不易形成氫鍵的先流出，最易形成氫鍵的最后流出。(5)對于復(fù)雜的難分離的物質(zhì)可以用兩種或兩種以上的混合固定液。以上討論的僅是對固定液的大致的選擇原則，應(yīng)用時有一定的局限性。事實(shí)上在色譜柱中的作用是較復(fù)雜的，因此固定液酌選擇應(yīng)主要靠實(shí)踐。6.分析某種試樣時，兩個組分的相對保留值r21=1.11, 柱的有效塔板高度H=1mm，需要多長的色譜柱才能完全分離？解：根據(jù)公式得L=3.665m7.已知記錄儀的靈敏度為0.658mV.cm-1,記錄紙速為2cm.min-1,載氣流速F0=為68mL.min-1,進(jìn)樣量12時0.5

5、mL飽和苯蒸氣，其質(zhì)量經(jīng)計(jì)算為0.11mg，得到的色譜峰的實(shí)測面積為3.84cm2.求該檢測器的靈敏度。解：將 c1=0.658mV.cm-1,c2=1/2min.cm-1,F0=68mL.min-1, m=0.11mg代入下式：即得該檢測器的靈敏度：8.從分離原理、儀器構(gòu)造及應(yīng)用范圍上簡要比較氣相色譜及液相色譜的異同點(diǎn)。解：二者都是根據(jù)樣品組分與流動相和固定相相互作用力的差別進(jìn)行分離的。從儀器構(gòu)造上看，液相色譜需要增加高壓泵以提高流動相的流動速度，克服阻力。同時液相色譜所采用的固定相種類要比氣相色譜豐富的多，分離方式也比較多樣。氣相色譜的檢測器主要采用熱導(dǎo)檢測器、氫焰檢測器和火焰光度檢測器等

6、。而液相色譜則多使用紫外檢測器、熒光檢測器及電化學(xué)檢測器等。但是二者均可與MS等聯(lián)用。二者均具分離能力高、靈敏度高、分析速度快，操作方便等優(yōu)點(diǎn)，但沸點(diǎn)太高的物質(zhì)或熱穩(wěn)定性差的物質(zhì)難以用氣相色譜進(jìn)行分析。而只要試樣能夠制成溶液，既可用于HPLC分析，而不受沸點(diǎn)高、熱穩(wěn)定性差、相對分子量大的限制。9. 液相色譜有幾種類型?它們的保留機(jī)理是什么? 在這些類型的應(yīng)用中,最適宜分離的物質(zhì)是什么?類型:液-液分配色譜; 液-固吸附色譜; 化學(xué)鍵合色譜;離子交換色譜; 離子對色譜; 空間排阻色譜等.1.其中;液-液分配色譜的保留機(jī)理是通過組分在固定相和流動相間的多次分配進(jìn)行分離的?？梢苑蛛x各種無機(jī)、有機(jī)化合

7、物2.液-固吸附色譜是通過組分在兩相間的多次吸附與解吸平衡實(shí)現(xiàn)分離的.最適宜分離的物質(zhì)為中等相對分子質(zhì)量的油溶性試樣，凡是能夠用薄層色譜分離的物質(zhì)均可用此法分離。3.化學(xué)鍵合色譜中由于鍵合基團(tuán)不能全部覆蓋具有吸附能力的載體,所以同時遵循吸附和分配的機(jī)理,最適宜分離的物質(zhì)為與液-液色譜相同。4.離子交換色譜和離子色譜是通過組分與固定相間親合力差別而實(shí)現(xiàn)分離的.各種離子及在溶液中能夠離解的物質(zhì)均可實(shí)現(xiàn)分離，包括無機(jī)化合物、有機(jī)物及生物分子，如氨基酸、核酸及蛋白質(zhì)等。10氣相的柱效相關(guān)問題/程序升溫和梯度淋洗的概念、特點(diǎn)、區(qū)別。解：柱效（塔板理論）P354區(qū)別：梯度洗脫（gradient eluti

8、on）又稱為梯度淋洗或程序洗脫。在氣相色譜中，為了改善對寬沸程樣品的分離和縮短分析周期，廣泛采用程序升溫的方法。而在液相色譜中對組分復(fù)雜的樣品則采用梯度洗脫的方法。梯度洗提與氣相色譜中的程序升溫類似，但是前者連續(xù)改變的是流動相的極性、pH或離子強(qiáng)度，而后者改變的溫度。在同一個分析周期中，按一定程序不斷改變流動相的濃度配比，稱為梯度洗脫。從而可以使一個復(fù)雜樣品中的性質(zhì)差異較大的組分能按各自適宜的容量因子k達(dá)到良好的分離目的。 梯度洗脫的優(yōu)點(diǎn)：1.縮短分析周期；2.提高分離能力；3.峰型得到改善，很少拖尾；4.增加靈敏度。但有時引起基線漂移。 梯度洗脫的原理：流動相由幾種不同極性的溶劑組成，通過改

9、變流動相中各溶劑組成的比例改變流動相的極性，使每個流出的組分都有合適的容量因子k，并使樣品種的所有組分可在最短時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)最佳分離。程序升溫 程序升溫色譜法，是指色譜柱的溫度按照組分沸程設(shè)置的程序連續(xù)地隨時間線性或非線性逐漸升高，使柱溫與組分的沸點(diǎn)相互對應(yīng)，以使低沸點(diǎn)組分和高沸點(diǎn)組分在色譜柱中都有適宜的保留、色譜峰分布均勻且峰形對稱。各組分的保留值可用色譜峰最高處的相應(yīng)溫度即保留溫度表示。 主要優(yōu)點(diǎn)：程序升溫具有改進(jìn)分離、使峰變窄、檢測限下降及省時等優(yōu)點(diǎn)。因此，對于沸點(diǎn)范圍很寬的混合物，往往采用程序升溫法進(jìn)行分析。 在氣象色譜中多采用程序升溫技術(shù)解決洗脫色譜的一般問題，而在液相色譜中多采用梯度洗

10、脫技術(shù)解決這一問題。11.簡述ICP的形成原理及其特點(diǎn)。解：ICP是利用高頻加熱原理。當(dāng)在感應(yīng)線圈上施加高頻電場時，由于某種原因（如電火花等）在等離子體工作氣體中部分電離產(chǎn)生的帶電粒子在高頻交變電磁場的作用下做高速運(yùn)動，碰撞氣體原子，使之迅速、大量電離，形成雪崩式放電，電離的氣體在垂直于磁場方向的截面上形成閉合環(huán)形的渦流，在感應(yīng)線圈內(nèi)形成相當(dāng)于變壓器的次級線圈并同相當(dāng)于初級線圈的感應(yīng)線圈耦合，這種高頻感應(yīng)電流產(chǎn)生的高溫又將氣體加熱、電離，并在管口形成一個火炬狀的穩(wěn)定的等離子體焰矩。其特點(diǎn)如下：（1）工作溫度高、同時工作氣體為惰性氣體，因此原子化條件良好，有利于難熔化合物的分解及元素的激發(fā)，對大

11、多數(shù)元素有很高的靈敏度。（2）由于趨膚效應(yīng)的存在，穩(wěn)定性高，自吸現(xiàn)象小，測定的線性范圍寬。（3）由于電子密度高，所以堿金屬的電離引起的干擾較小。（4）ICP屬無極放電，不存在電極污染現(xiàn)象。（5）ICP的載氣流速較低，有利于試樣在中央通道中充分激發(fā)，而且耗樣量也較少。（6）采用惰性氣體作工作氣體，因而光譜背景干擾少。12. 何謂元素的共振線、靈敏線、最后線、分析線，它們之間有何聯(lián)系？解：由激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷所發(fā)射的譜線稱為共振線。共振線具有最小的激發(fā)電位，因此最容易被激發(fā)，為該元素最強(qiáng)的譜線。靈敏線是元素激發(fā)電位低、強(qiáng)度較大的譜線，多是共振線。最后線 是指當(dāng)樣品中某元素的含量逐漸減少時，最后仍能觀

12、察到的幾條譜線。它也是該元素的最靈敏線。進(jìn)行分析時所使用的譜線稱為 分析線。由于共振線是最強(qiáng)的譜線，所以在沒有其它譜線干擾的情況下，通常選擇共振線作為分析線。13. 光譜定性分析的基本原理是什么？進(jìn)行光譜定性分析時可以有哪幾種方法？說明各個方法的基本原理和使用場合。解：由于各種元素的原子結(jié)構(gòu)不同，在光源的激發(fā)下，可以產(chǎn)生各自的特征譜線，其波長是由每種元素的原子性質(zhì)決定的，具有特征性和唯一性，因此可以通過檢查譜片上有無特征譜線的出現(xiàn)來確定該元素是否存在，這就是光譜定性分析的基礎(chǔ)。進(jìn)行光譜定性分析有以下三種方法：（1）比較法。將要檢出元素的純物質(zhì)或純化合物與試樣并列攝譜于同一感光板上，在映譜儀上檢

13、查試樣光譜與純物質(zhì)光譜。若兩者譜線出現(xiàn)在同一波長位置上，即可說明某一元素的某條譜線存在。本方法簡單易行，但只適用于試樣中指定組分的定性。（2）對于復(fù)雜組分及其光譜定性全分析，需要用鐵的光譜進(jìn)行比較。采用鐵的光譜作為波長的標(biāo)尺，來判斷其他元素的譜線。（3）當(dāng)上述兩種方法均無法確定未知試樣中某些譜線屬于何種元素時，可以采用波長比較法。即準(zhǔn)確測出該譜線的波長，然后從元素的波長表中查出未知譜線相對應(yīng)的元素進(jìn)行定性。14. 光譜定量分析的依據(jù)是什么？為什么要采用內(nèi)標(biāo)？簡述內(nèi)標(biāo)法的原理。內(nèi)標(biāo)元素和分析線對應(yīng)具備哪些條件？為什么？解：在光譜定量分析中，元素譜線的強(qiáng)度I與該元素在試樣中的濃度C呈下述關(guān)系：I=

14、 aCb 在一定條件下，a,b為常數(shù)，因此log I = b logC +loga亦即譜線強(qiáng)度的對數(shù)與濃度對數(shù)呈線性關(guān)系，這就是光譜定量分析的依據(jù)。在光譜定量分析時，由于a,b隨被測元素的含量及實(shí)驗(yàn)條件（如蒸發(fā)、激發(fā)條件，取樣量，感光板特性及顯影條件等）的變化而變化，而且這種變化往往很難避免，因此要根據(jù)譜線強(qiáng)度的絕對值進(jìn)行定量常常難以得到準(zhǔn)確結(jié)果。所以常采用內(nèi)標(biāo)法消除工作條件的變化對測定結(jié)果的影響。 用內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行測定時，是在被測元素的譜線中選擇一條譜線作為分析線，在基體元素（或定量加入的其它元素）的譜線中選擇一條與分析線均稱的譜線作為內(nèi)標(biāo)線，組成分析線對，利用分析線與內(nèi)標(biāo)線絕對強(qiáng)度的比值及相對

15、強(qiáng)度來進(jìn)行定量分析。這時存在如下的基本關(guān)系： logR = log(I1/I2) = b1logC + logA 其中A=a1/I2內(nèi)標(biāo)元素和分析線對應(yīng)具備的條件內(nèi)標(biāo)元素與被測元素在光源作用下應(yīng)有相近的蒸發(fā)性質(zhì)； 內(nèi)標(biāo)元素若是外加的，必須是試樣中不含或含量極少可以忽略的。分析線對選擇需匹配；兩條原子線或兩條離子線,兩條譜線的強(qiáng)度不宜相差過大。分析線對兩條譜線的激發(fā)電位相近。若內(nèi)標(biāo)元素與被測元素的電離電位相近，分析線對激發(fā)電位也相近，這樣的分析線對稱為“均勻線對”。分析線對波長應(yīng)盡可能接近。 分析線對兩條譜線應(yīng)沒有自吸或自吸很小，并不受其它譜線的干擾。內(nèi)標(biāo)元素含量一定的。15.簡述原子吸收分光光

16、度法的基本原理，并從原理上比較發(fā)射光譜法和原子吸收光譜法的異同點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)解：AAS是基于物質(zhì)所產(chǎn)生的原子蒸氣對特定譜線的吸收作用來進(jìn)行定量分析的方法AES是基于原子的發(fā)射現(xiàn)象，而AAS則是基于原子的吸收現(xiàn)象二者同屬于光學(xué)分析方法原子吸收法的選擇性高，干擾較少且易于克服。由于原于的吸收線比發(fā)射線的數(shù)目少得多，這樣譜線重疊 的幾率小得多。而且空心陰極燈一般并不發(fā)射那些鄰近波長的輻射線經(jīng)，因此其它輻射線干擾較小。原子吸收具有更高的靈敏度。在原子吸收法的實(shí)驗(yàn)條件下，原子蒸氣中基態(tài) 原于數(shù)比激發(fā)態(tài)原子數(shù)多得多，所以測定的是大部分原 子。原子吸收法 比發(fā)射法具有更佳的信噪比這是由于激發(fā)態(tài)原子數(shù)的溫度系數(shù)顯

17、著大于基態(tài)原子。16何謂銳線光源？在原子吸收光譜分析中為什么要用銳線光源？解：銳線光源是發(fā)射線半寬度遠(yuǎn)小于吸收線半寬度的光源，如空心陰極燈。在使用銳線光源時，光源發(fā)射線半寬度很小，并且發(fā)射線與吸收線的中心頻率一致。這時發(fā)射線的輪廓可看作一個很窄的矩形，即峰值吸收系數(shù)Kn 在此輪廓內(nèi)不隨頻率而改變，吸收只限于發(fā)射線輪廓內(nèi)。這樣，求出一定的峰值吸收系數(shù)即可測出一定的原子濃度。17原子吸收分析中，若采用火焰原子化法，是否火焰溫度愈高，測定靈敏度就愈高？為什么？解:不是。因?yàn)殡S著火焰溫度升高,激發(fā)態(tài)原子增加,電離度增大,基態(tài)原子減少.所以如果太高,反而可能會導(dǎo)致測定靈敏度降低.尤其是對于易揮發(fā)和電離電

18、位較低的元素,應(yīng)使用低溫火焰.18石墨爐原子化法的工作原理是什么？與火焰原子化法相比較，有什么優(yōu)缺點(diǎn)？為什么？解:石墨爐原子化器是將一個石墨管固定在兩個電極之間而制成的,在惰性氣體保護(hù)下以大電流通過石墨管,將石墨管加熱至高溫而使樣品原子化.與火焰原子化相比,在石墨爐原子化器中,試樣幾乎可以全部原子化,因而測定靈敏度高.對于易形成難熔氧化物的元素,以及試樣含量很低或試樣量很少時非常適用. 缺點(diǎn):共存化合物的干擾大,由于取樣量少,所以進(jìn)樣量及注入管內(nèi)位置的變動會引起誤差,因而重現(xiàn)性較差.19說明在原子吸收分析中產(chǎn)生背景吸收的原因及影響，如何避免這一類影響？解:背景吸收是由于原子化器中的氣態(tài)分子對光的吸收或高濃度鹽的固體微粒對光的散射而引起的,它們屬于一種寬頻帶吸收.而且這種影響一般隨著波長的減短而增大,同時隨著基體元素濃度的增加而增大,并與火焰條件有關(guān).可以針對不同情況采取不同的措施,例如火焰成分中OH,CH,CO等對光的吸收主要影響信號的穩(wěn)定性，可以通過零點(diǎn)調(diào)節(jié)來消除，由于這種吸收隨波長的減小而增加，所以當(dāng)測定吸收波長位于遠(yuǎn)紫外區(qū)的元素時，可以選用空氣H2,Ar-H2火焰對于火焰中金屬鹽或氧化物