光分析習(xí)題解答

1、第二章光學(xué)分析法導(dǎo)論3300 cm 1譜線的波長；3鈉588.99 nm共振線的激發(fā)電3、計算：1670.7 nm鋰線的頻率；2 位.9解: (1)10 13.0 10 cm s4.47670.7 nm14110 s(2)1丁 3030 nm3300 cm(3)15c (4.136 10 eV s)588.99 nm10 1(3.0 10 cm s )2.107eV3.377 10-19J第三章紫外-可見吸收光譜法1、丙酮的正己烷溶液的兩個吸收峰138nm和279nm分別屬于 刃宀*躍遷和躍遷,試計算ji n、ji軌道間的能量差,并分別以電子伏特(ev),焦耳(J)表示.解：對于 jt*躍遷,

2、入=138nm = 1.38 10 7m貝y v= vC= C/ ?1=3 X108/1.38 1 7=2.17 1015s-1那么 E=hv=6.62X10-3412.17 1015=1.44 X0-18JE=hv=4.136 101512.17 1015 = 8.98ev對于 ntj*躍遷,?s= 279nm= 2.79 10 7m貝y v= vC= C/ 入=3 1108/2.79 10 7=1.08 1015s-1那么 E=hv=6.62 110-34 X1.08 1015=7.12 M0-19JE=hv=4.136 10 _15 M.08 1015 = 4.47ev答：jt*躍遷的能

3、量差為1.44>10-18j,合8.98ev; nT*躍遷的能量差為7.12 >10-19j,合4.47ev.2、何謂生色團(tuán)及助色團(tuán)？試舉例說明.生色團(tuán)Chromophore:分子中能吸收紫外或可見光的結(jié)構(gòu)單元.生色團(tuán)是指含有n鍵的不飽和基團(tuán).如-C=C-,苯等助色團(tuán)Auxochrome :它們本身不能吸收紫外或可見光,但是當(dāng)它們與生色團(tuán)相連時能使化合物 的入max向長波方向位移紅移并增強(qiáng)其強(qiáng)度的官能團(tuán)氧、氮、鹵素、硫等.這些基團(tuán)中都含有 孤對電子.如-NH2, -OH , -SR, -Cl、-Br、-I 等.3、 作為苯環(huán)的取代基,一 NH3+不具有助色作用,一NH2卻具有助色作

4、用；一 OH的助色作用明顯小于 0.試說明原因.答：助色團(tuán)中至少要有一對非鍵電子n,這樣才能與苯環(huán)上的j電子相互作用產(chǎn)生助色作用,由于NH2中有一對非鍵n電子,因此有助色作用,而形成NH3+基團(tuán)時,非鍵n電子消失了,那么助色作用也就隨之消失了.由于氧負(fù)離子 O 中的非鍵n電子比羥基中的氧原子多了一對,因此其助色作用更為顯著.8、比擬雙波長分光光度計與雙光束分光光度計有什么不同？原理：雙光束分光光度計：采用單波長雙光路方式,利用切光器將入射光一分為二,同時分別通 過參比溶液和樣品溶液進(jìn)行測定.雙波長分光光度計：采用兩種不同波長的單色光交替照射樣品溶液不需要參比溶液進(jìn)行測儀器結(jié)構(gòu)：雙波長分光光度計

5、： 雙單色器,只有樣品溶液.測得結(jié)果是溶液對兩個單色光的吸光度之差值. 雙光束分光光度計：一個單色器,需要參比溶液和樣品溶液；測得結(jié)果是扣除參比溶液吸收后 樣品溶液的吸光度.測定對象：雙波長分光光度計適用于混濁液和多組分混合物的定量分析；雙光束分光光度計測量單一組分的均勻溶液.第四章 紅外吸收光譜法1、輻射應(yīng)具有剛好能滿足物質(zhì)躍遷時所需的能量輻射與物質(zhì)之間由偶合作用.只有能使偶極矩發(fā)生變化的振動形式才能吸收紅外輻射.不是所有的分子振動都能產(chǎn)生紅外吸收光譜.由于只有能使偶極矩發(fā)生變化的振動形式才能吸收 紅外輻射,分子由基態(tài)振動能級躍遷到較高的振動能級,振動過程中偶極矩不發(fā)生變化的振動形式, 無法

6、接受電磁波的能量,因而不產(chǎn)生吸收.3、CO的紅外吸收光譜在2170cm-1處有一振動吸收峰.試求CO鍵的力常數(shù). 一丄國2解：根據(jù) 2 c那么K (2 c)m1m212 1623其中(m1 m2)L (12 16) 0.02 10 =1.14 為0一23g=1.14 %0一26Kg2那么 K (2 c) =(2 )3.14 3X108X2.17 X05)21.14 10_26=1905N/m=19.05N/cm答：CO鍵的力常數(shù)19.05 N /cm.4、(1)C O5.2m1m2(m1 m2) 6.02 102313110 s131c o3.98 10 s131O H 9.7 10 s1 5

7、.78 m2 7.5 m3 3.1 m1 1730cm2 1333cm13227cm第五章 分子發(fā)光分析法2、 簡述影響熒光效率的主要因素.答： 1分子結(jié)構(gòu)的影響：共軛效應(yīng)： 發(fā)熒光的物質(zhì)中都含有共軛雙鍵的強(qiáng)吸收基團(tuán),共軛體系越大,熒光效率越高； 剛性平面結(jié)構(gòu) ：分子的剛性平面結(jié)構(gòu)利于熒光的產(chǎn)生；取代基 對熒光物質(zhì)的熒光特征和強(qiáng)度有很大影響,給電子取代基可使熒光增強(qiáng),吸電子取代 基使熒光減弱；重原子效應(yīng) 使熒光減弱.2環(huán)境因素的影響：溶劑 的極性對熒光物質(zhì)的熒光強(qiáng)度產(chǎn)生影響,溶劑的極性越強(qiáng),熒光強(qiáng)度越大；溫度 對溶液熒光強(qiáng)度影響明顯,對于大多數(shù)熒光物質(zhì),升高溫度會使非輻射躍遷引起的熒光 的效率

8、降低；溶液 pH 值 對含有酸性或堿性取代基團(tuán)的芳香族化合物的熒光性質(zhì)有影響；外表活性劑 的存在會使熒光效率增強(qiáng)；順磁性物質(zhì) 如溶液中溶解氧的存在會使熒光效率降低.3、 試從原理和儀器兩方面比擬吸光光度法和熒光分析法的異同, 說明為什么熒光法的檢出水平優(yōu)于吸 光光度法.答： 1在原理方面： 兩者都是吸收一定的光輻射能從較低的能級躍遷到較高的能級,不同的是,吸光光度法測量的是 物質(zhì)對光的選擇性吸收,而熒光分析法測量的是從較高能級以無輻射躍遷的形式回到第一電子激發(fā)態(tài) 的最低振動能級,再輻射躍遷到電子基態(tài)的任一振動能級過程中發(fā)射出的熒光的強(qiáng)度.在儀器方面： 儀器的根本裝置相同,不同的是吸光光度法中樣

9、品池位于光源、單色器之后,只有一個單色器, 且在直線方向測量；而熒光分析法中采用兩個單色器,激發(fā)單色器在吸收池前和發(fā)射單色器在 吸收池后,且采用垂直測量方式,即在與激發(fā)光相垂直的方向測量熒光.2熒光分析法的檢出水平之所以優(yōu)于吸光光度法,是由于現(xiàn)代電子技術(shù)具有檢測十分微弱光信號 的水平,而且熒光強(qiáng)度與激發(fā)光強(qiáng)度成正比,提升激發(fā)光強(qiáng)度也可以增大熒光強(qiáng)度,使測定的靈敏度 提升.而吸光光度法測定的是吸光度,不管是增大入射光強(qiáng)度還是提升檢測器的靈敏度,都會使透過 光信號與入射光信號以同樣的比例增大,吸光度值并不會改變,因而靈敏度不能提升,檢出水平就較 低.第六章原子發(fā)射光譜法5、激發(fā)光源的作用是什么？常

10、用的激發(fā)光源有哪幾種類型？激發(fā)光源的作用是提供試樣蒸發(fā)、解離和激發(fā)所需要的能量,并產(chǎn)生輻射信號. 常用的激發(fā)光源有直流電弧光源；低壓交流電弧光源；高壓火花光源；電感耦合等離子體(ICP)光源.10、光譜儀由哪幾個根本局部組成？各局部的主要作用是什么？答：光譜儀根本上都由四個局部組成：(1) 照明系統(tǒng),主要作用是使光源發(fā)射的光均勻而有效地照明入射狹縫,使感光板上的譜線黑度均勻；(2) 準(zhǔn)光系統(tǒng),主要作用是使不平行的復(fù)合光變成平行光投射到色散棱鏡上；(3) 色散系統(tǒng),主要作用是將入射光色散成光譜；(4) 記錄系統(tǒng),主要作用是把色散后的元素光譜記錄在感光板上.20、某光柵光譜儀的光柵刻痕密度為240

11、0 mm 1,光柵寬度為50 mm,求此光譜儀對一級光譜的理論分辨率.該光譜儀能否將Nb 309.418 nm 與Al 309.271 nm兩譜線分開？為什么？解 1: R klb 50 mm 2400 mm 11.21051 -(309.418 309.271) nm252.6 10 3 nm < (309.418 309.271) nm 0.147 nmR1.2 105該光譜儀能將這兩條譜線分開.309.345所以該光譜儀能將這兩條譜線分開.解 2: R實(shí)際2104.4 V R,0.14721、某光柵光譜儀的光柵刻痕密度為2000 mm S光柵寬度為50 mm , f 0.65 m,

12、試求:(1 )當(dāng)cos 1時,該光譜儀二級光譜的倒線色散率為多少？(2) 假設(shè)只有30 mm寬的光柵被照明,二級光譜的分辨率是多少？(3) 在波長560 nm時,該光譜儀理論上能完全分開兩條譜線的最小波長差是多少？560 nm2.0 1052.8 10 3 nm.解: (1)cos1時,D Kfb112 0.65 m12000 mm(2)RKlb230 mm12000 mm1.2105(3)RKlb250 mm12000 mm2.010523、測定鋼中猛的含量,測量得分析線對黑度值SMn 134 , SFe 130.感光板的2.0,求此分析線對的強(qiáng)度比.解：分析線對的黑度差S rlg R ,

13、S 134 130 4, r 2.0,代入得R 100.第七章 原子吸收與原子熒光光譜法2、 在原子吸收光譜法中, 為什么要使用銳線光源？空心陰極燈為什么可以發(fā)射出強(qiáng)度大的銳線光源？ 答：由于原子吸收線的半寬度約為10 3 nm,只有用峰值吸收代替積分吸收才能測定,而要測定峰值吸收只有使用發(fā)射譜線寬度很窄的銳線光源才能實(shí)現(xiàn).所以在原子吸收光譜法中應(yīng)使用銳線光源；HCL 是由一個空心圓筒狀陰極內(nèi)含被測定金屬和一個陽極鎢棒構(gòu)成.當(dāng)兩電極間加電壓 300-500V 時,空心陰極內(nèi)開始輝光放電,電子從陰極內(nèi)壁射向陽極 ,途中碰撞惰性氣體原子使之電離；帶正電的惰性氣體離子在電場作用下, 轟向陰極 內(nèi)壁,

14、陰極外表的金屬原子濺射出來.濺射出 來的金屬原子蒸汽再與電子、惰性氣體原子及離子發(fā)生碰撞而被激發(fā),于是陰極發(fā)射出元素的特征光 譜.由于空心陰極燈的工作電流一般在120 mA ,放電時的溫度較低, 被濺射出的陰極自由原子密度也很低,同時又由于是在低壓氣氛中放電,因此發(fā)射線的熱變寬d、壓力變寬l和自吸變寬都很小,輻射出的特征譜線是半寬度很窄的銳線10 410 3 nm.加上空心陰極燈的特殊結(jié)構(gòu),氣態(tài)基態(tài)原子停留時間長,激發(fā)效率高,因而可以發(fā)射出強(qiáng)度大的銳線光源.3、 試從原理和儀器裝置兩方面比擬原子吸收分光光度法與紫外可見分光光度法的異同點(diǎn).答： 1 相似之處：A、利用物質(zhì)對輻射的吸收來進(jìn)行分析,

15、都是吸收光譜；B、儀器的主要組成局部相同,光源、單色器、吸收池、檢測器；C、定量分析公式相似 A Kc .2不同之處：A、吸收機(jī)理不同, 原子吸收測量的是氣態(tài)基態(tài)原子的吸收, 窄帶吸收, 吸收帶寬僅為 10-3 nm, 線狀光譜；紫外 可見分光光度法是分子吸收,測量的是溶液中分子或離子的吸收,寬帶吸收,吸收帶寬從 幾nm到幾十nm,帶狀光譜.B、儀器組成局部的排列不同,分子吸收為光源-單色器-吸收池-檢測器,原子吸收為銳線光源原子化器吸收池單色器檢測器單色器作用不同；C、光源不同,分子光譜為連續(xù)光源一鎢燈、氫燈；原子光譜為銳線光源一空心陰極燈.6、 說明原子吸收光譜儀的主要組成部件及其作用.

16、答：原子吸收光譜儀主要由 1 銳線光源,發(fā)射譜線寬度很窄的元素共振線； 2原子化器,將試樣蒸發(fā)并使待測元素轉(zhuǎn)化為基態(tài)原子蒸氣； 3分光系統(tǒng),使銳線光源輻射的共振發(fā)射線正確地通過或聚焦于原子化區(qū),把透過光聚焦于單色器 的入射狹縫,并將待測元素的吸收線與鄰近譜線分開； 4檢測系統(tǒng),將待測光信號轉(zhuǎn)換成電信號,經(jīng)過檢波放大、數(shù)據(jù)處理后顯示結(jié)果； 5電源同步調(diào)制系統(tǒng),一方面消除火焰發(fā)射產(chǎn)生的直流信號對測定的干擾,另一方面方波脈沖供電 以很小的平均燈電流,就能獲得很高強(qiáng)度的銳線輻射,改善了放電特性,提升了信噪比,延長了燈的 壽命.15、原子吸收分光光度計的單色器的倒線色散率為1.6 nm mm S欲測定S

17、i 251.61 nm的吸收值,為了消除多重線Si 251.43 nm和Si 251.92 nm的干擾,應(yīng)采取什么舉措？解： W D S, W1 251.61 251.43nm 0.18nm , W2 251.92 251.61nm 0.31nm代入可得S W 0.113mm, DW20.194mm要使測定Si 251.61 nm的吸收值時, 寬度小于0.113 mm.17、為檢查原子吸收光譜儀的靈敏度,以射比為35 ,計算其靈敏度為多少?多重線Si 251.43 nm和Si 251.92 nm不產(chǎn)生干擾,那么應(yīng)使狹縫2 g mL 1的Be標(biāo)準(zhǔn)溶液,用 Be 234.86 nm的吸收線測得透解：靈敏度用特征濃度表示為0.0044A12 g mL 0.0044lg135%1.93 10 2 g mL21、解： A Kc ,測定鈣的標(biāo)準(zhǔn)曲線圖如下從圖上可得吸光度值為 0.68的血清中鈣的含量為 2.4 mmol L 1.如果血清中含有 PO43,由于與Ca2生成難揮發(fā)的Ca2P2O7,將會使測定結(jié)果偏低