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。化學(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)次平行測定結(jié)果的相互一致性的程度，一般用相對 標(biāo)準(zhǔn)偏差表示（RSD%精密度表征測定過程中隨機(jī)誤差的大小。2、靈敏度：儀器在穩(wěn)定條件下

2、對被測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出的被檢測組分的最小量 或最低濃度。4、線性范圍：儀器的檢測信號與被測物質(zhì)濃度或質(zhì)量成線性關(guān)系的范圍。5、選擇性：對單組分分析儀器而言，指儀器區(qū)分待測組分與非待測組分的能力。3. 簡述三種定量分析方法的特點(diǎn)和適用范圍。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)對照和扣空白 應(yīng)用要求：試樣的濃度或含量范圍應(yīng)在工作 曲線的線性范圍內(nèi)，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)：由于測定中非待測組分組成

3、變化不 大，可消除基體效應(yīng)帶來的影響 應(yīng)用要求：適用于待測組分濃度不為零，儀器 輸出信號與待測組分濃度符合線性關(guān)系的情況三、內(nèi)標(biāo)法 特點(diǎn)：可扣除樣品處理過程中的誤差 應(yīng)用要求：內(nèi)標(biāo)物與待測組分 的物理及化學(xué)性質(zhì)相近、濃度相近，在相同檢測條件下，響應(yīng)相近，內(nèi)標(biāo)物既不 干擾待測組分，又不被其他雜質(zhì)干擾第三章紫外一可見分光光度法1. 極性溶劑為什么會使 nn *躍遷的吸收峰長移，卻使nn *躍遷的吸收 峰短移答：溶劑極性不同會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)

4、與激發(fā)態(tài)間能量差減 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）在分光光度法測定中在分光光度法測定中在，為什么盡可能選擇最大吸收波長 為測量波長答：因?yàn)檫x擇最大吸收波長為測量波長，能保證測量有較高的靈敏度，且此處的曲線較為平坦，吸光系數(shù)變化不大，對 beer定律的偏離較小。在分光光度測量中在分光光度測量中在，引起對 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測量的影響答：偏離Lambert-Beer Law的因素主要與樣品和儀器有關(guān)。

5、（1） 與測定樣品溶液有關(guān)的因素 濃度：當(dāng)I不變，c > 時(shí)，Beer定律會發(fā)生 偏離。溶劑：當(dāng)待測物與溶劑發(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變化不大的復(fù)合 光作為入射光進(jìn)行測定時(shí)，吸光物質(zhì)的吸光系數(shù)變化不大，對吸收定律所造成的 偏離較小。對應(yīng)克服方法：c <避免使用會與待測物發(fā)生反應(yīng)的溶

6、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)的最大吸收波長作為分析波長解答：質(zhì)量分?jǐn)?shù) W = % = 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 mol,p為水 的密度）再根據(jù)A=£ lc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-可見分光光度法測定Fe，有下述兩種方法。A法：a = X 102 L? g1? cm-1；311B法：& = X 10 L ? mol-? cm-.問：（1）何種方法靈敏度高（2）若選用其中靈敏度高的方法，欲使測量誤差最小，待測液中Fe的濃度應(yīng)為

7、多少此時(shí) C/C為多少已知 T= , b =1 cm , A r , Fe =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)、指紋區(qū)、相關(guān)峰。官能團(tuán)區(qū)（基團(tuán)頻率區(qū)）：在40001300cm1范圍內(nèi)的吸收峰，有一共同特點(diǎn)： 即每一吸

8、收峰都和一定的官能團(tuán)相對應(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范圍內(nèi)，雖然有些吸收也對應(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， 往往會在基團(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. 紅外光譜法對試樣有哪些要求答：（1）單一組分純物質(zhì)，純度 98% ;（2）樣品中不含游離水；（3）要選擇合適的濃度和測試厚度。課后習(xí)題1、2、3、4簡述振動光譜的特點(diǎn)以及它們在

9、分析化學(xué)中的重要性。答：優(yōu)點(diǎn)：特征性強(qiáng)，可靠性高、樣品測定范圍廣、用量少、測定速度快、操作 簡便、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：單重態(tài)、三重態(tài)、激發(fā)光譜、熒光光譜單重態(tài)：當(dāng)基態(tài)分子的電子都配對時(shí)，S = 0，多重性M=1，這樣的電子能態(tài)稱 為單重態(tài)。三重態(tài)：若通過分子內(nèi)部的一些能量轉(zhuǎn)移， 或能階間的跨越，成對電子中的一個(gè)電子自旋方向倒轉(zhuǎn)，使兩個(gè)電子自

10、旋方向相同而不配對，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，測定不同波長照射下物質(zhì)所發(fā)射的熒 光強(qiáng)度（F）,以F做縱坐標(biāo)，激發(fā)光波長入做橫坐標(biāo)作圖。熒光光譜：固定激發(fā)光波長，讓物質(zhì)發(fā)射的熒光通過單色器，測定不同波長的熒 光強(qiáng)度，以熒光強(qiáng)度F做縱坐標(biāo)，熒光波長入做橫坐標(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、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：熒光分析測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，其測定的靈敏度取決于檢測器的靈敏度。也就是說，只

11、要改進(jìn)光電倍增管和信號放大系統(tǒng)，即使很微弱的熒光也能被檢測到，這樣就可以測定很稀的 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)，檢測器難以檢測這兩個(gè)兩個(gè) 大信號（I和I0 ）之間的微小差別，而且即使將光強(qiáng)信號放大，由于透過光強(qiáng)和 入射光強(qiáng)都被放大，比值仍然不變，對提高檢測靈敏度不起作用，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：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)動所致。故又稱熱變 寬。壓力

12、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)射的共振線被燈內(nèi)同種基態(tài)原子所吸收產(chǎn)生自吸 現(xiàn)象。場致變寬（field broadening）:包括Stark變寬（電場）和Zeeman變寬（磁場）2火焰原子化法的燃?xì)?、助燃?xì)獗壤盎鹧娓叨葘Ρ粶y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定。 貧燃火焰：指助燃?xì)獯笥诨瘜W(xué)計(jì)量的火焰，它的溫度較低，有較強(qiáng)的氧化性， 有利于測定易解離，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。

13、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定時(shí)要選擇適合被測元素的火焰高度。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；配制與被測試樣組成相近的標(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

14、被測元素原子化，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)干擾會減小，在 高溫火焰中P043-不干擾鈣的測定。（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)生大量電子，抑制被測元素電離。）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

15、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 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

16、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，特別對復(fù)雜樣品 和多組份混合物的分離，色譜法的優(yōu)勢更為明顯。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：氣體為流動相的色譜稱為氣相色譜。液體為流動相的色譜稱為液相色譜。4保留時(shí)間（tr）、死時(shí)間死（to）及及調(diào)整保留時(shí)間（t ' 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)

17、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價(jià)色譜柱分離效能的依據(jù)；色譜峰兩峰間的距離是評價(jià)固定相（或流動相）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，在柱內(nèi)移動的速度慢，滯留在固定相中的時(shí)間長，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)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。8. 什么是分配比（即容

18、量因子）它表征的意義是什么分配在固定相和流答：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), 動相的質(zhì)量比。K=rs/mm意義：是衡量色譜柱對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（L/cm）三者的 關(guān)系（公式）答：H=L / n11.利用色譜圖如何計(jì)算理論塔板數(shù)和有效理論塔板數(shù)（公式）12. 同一色譜柱對不同物質(zhì)的柱效能是否一樣 答：同一色譜柱對不同物質(zhì)的柱效能是不一樣的13. 塔板理論對色譜理論的主要貢獻(xiàn)是怎樣的答：（1）塔板理論推導(dǎo)

19、出的計(jì)算柱效率的公式用來評價(jià)色譜柱是成功的；（2）塔板理論指出理論塔板高度H對色譜峰區(qū)域?qū)挾鹊挠绊懹兄匾饬x。14. 速率理論的簡式，影響板高的是哪些因素 答：Hi% 十 C卩：流動相的線速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；只=完全分離第十六章氣相色譜法氣相色譜法適合分析什么類型的樣品答：適用范圍：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。（使用溫度范圍寬（5035

20、0C）, 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)分析周期內(nèi)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)范圍很寬的混合物。 注意: 柱溫不能高于色譜柱的最高使用溫度。6. 氣相色譜法各檢測器適于分析的樣品