儀器分析思考題(詳解答案)

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?；瘜W(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誤差的大小。2、靈敏度：儀器在穩(wěn)定條件下對被

2、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：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：由于測定中非待測組分組成變化不大，可消除基體

3、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：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冗一兀躍遷的吸收峰長移，卻使n-九*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)。在冗一兀躍遷中，激發(fā)態(tài)極性大于基態(tài)，當(dāng)使用極性溶劑時，由于溶劑與溶質(zhì)相互作用，激發(fā)態(tài)冗枇基態(tài)兀能量下降更多，因而使基態(tài)與激發(fā)態(tài)間能量差減小，導(dǎo)致吸收峰紅移。在n一九須

4、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(p50)3.3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：因為選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。3.4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-BeerLaw的因素主要與樣品和儀器有關(guān)。(1)與測定樣品溶液有關(guān)的因素濃度：當(dāng)l不變，c>

5、;0.01M時，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，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，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)合光作為入射光進行測定時，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<0.01M艇免使用會與待測物發(fā)生反應(yīng)的溶劑避免試樣是膠體或有懸浮物在保證一定光強的前提下，用

6、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3.11解答：質(zhì)量分?jǐn)?shù)W=0.002%=2<10-5g/ml又根據(jù)cM=1000pW求出c(M為高鈕酸鉀摩爾質(zhì)量158.04g/mol,P為水的密度)再根據(jù)A=elc即可求出兩個問題的答案，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=1.97X10L?g1?cm-1;B法：£=4.101X3L?mor1?cm-1.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)為多少？此時4C/C為多少？已知T-。.。？,b=1cm,Ar,Fe

7、=55.85第四章紅外吸收光譜法1 .如何利用紅外吸收光譜鑒別烷姓、烯姓、快姓？答：利用基團的紅外特征吸收峰區(qū)別：烷燒：飽和碳的C-H吸收峰3000cmT,約30002800cm1烯姓:、塊勝:不飽和碳的C-H吸收峰3000cm-1,C=C雙鍵：16001670cm-1LC叁鍵：21002260cm12 .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、強度、峰形。3 .解釋名詞：官能團區(qū)、指紋區(qū)、相關(guān)峰。官能團區(qū)（基團頻率區(qū)）：在40001300cm-1范圍內(nèi)的吸收峰，有一共同特點：即每一吸收峰都和一定的官能團相對應(yīng)，因此稱為基團頻率區(qū)。在此區(qū)，原則上每個吸收峰都可以找到歸屬。指紋

8、區(qū)指：在1300400cm-1范圍內(nèi)，雖然有些吸收也對應(yīng)著某些官能團，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：同一種分子的基團或化學(xué)鍵振動，往往會在基團頻率區(qū)和指紋區(qū)同時產(chǎn)生若干個吸收峰。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、44.1 簡述振動光譜的特點以及它們在分析化學(xué)中的重要性。答：優(yōu)點：特征性強，可靠性高、樣品測定范圍廣、用量少、測定速度快、操作簡便

9、、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4.2 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，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，成對電子中的一個電子自旋方向倒轉(zhuǎn)，使兩個電子自旋方向相同而不配對，這時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

10、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度，以熒光強度F做縱坐標(biāo)，熒光波長入做橫坐標(biāo)作圖。2 .下列化合物哪一個熒光效率大？為什么？酚酥，熒光素。3 .課后習(xí)題：P1083、65.6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，只要改進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

11、的靈敏度很高。而紫外-可見分光光度法測定的是透射光強和入射光強的比值，即I/I0,當(dāng)濃度很低時，檢測器難以檢測這兩個兩個大信號（I和I0）之間的微小差別，而且即使將光強信號放大，由于透過光強和入射光強都被放大，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L引起譜線變寬的主要因素有哪些？答:自然變寬：無外界因素影響時譜線具有的寬度多普勒（Doppler）寬度AuD:由原子在空間作無規(guī)熱運動所致。故又稱熱變寬。壓力變寬AuL（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

12、所吸收產(chǎn)生自吸現(xiàn)象。場致變寬（fieldbroadening）:包括Stark變寬（電場）和Zeeman變寬他場）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)計量火焰：由于燃?xì)馀c助燃?xì)庵扰c化學(xué)計量反應(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)計量的火焰，它的溫度較低，有較強的氧化性，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)元素計量的火焰。具特點是燃燒不完全，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,目樂同。火焰高度：火焰高度不同，其溫度

13、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P0434

14、干擾鈣的測定。（2）加入釋放劑（廣泛應(yīng)用）（3）加入保護劑：EDTA8一羥基唾咻等，即有強的絡(luò)合作用，又易于被破壞掉。（4）加基體改進劑（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，產(chǎn)生大量電子，抑制被測元素電離。）4 .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5 .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

15、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（笊燈扣背景）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？4 .Nernst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終點？第十五章色譜法引論1 .色譜法具有同時能進行3和仝近的特點而區(qū)別于其它方法，特別對復(fù)雜樣品和多絹僑混合物的分離,色譜法

16、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 .保留時間（tr）、死時間死（t0）及及調(diào)整保留時間（tr）的關(guān)系是怎樣的？答：tr=tr-to5 .從色譜流出曲線可以得到哪些信息？答：根據(jù)色譜峰的個數(shù)可以判斷樣品中所含組分的最少個數(shù)；根據(jù)色譜峰的保留值可以進行定性分析；根據(jù)色譜峰的面積或峰高可以進行定量分析；色譜峰的保留值及其區(qū)域?qū)挾仁窃u價色譜柱分離效能的依據(jù)；色譜峰兩峰間的距離是評價固定相

17、（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)整保留時間的比值a=t'（B）/tr'（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（即容量因子）？它表征的意義是什么？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，分配在固定相和流動相的質(zhì)量比。K=ms/mm意義：是衡量色譜柱對被分離組分保留能力的重

18、要參數(shù)；9 .理論塔板數(shù)是衡量柱效的指標(biāo).色譜柱的柱效隨理論塔板數(shù)的增加而增加.隨板高的增大而減小。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 .利用色譜圖如何計算理論塔板數(shù)和有效理論塔板數(shù)（公式）？N育效=5.54(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是怎樣的？答：（1）塔板理論推導(dǎo)出的計算柱效率的公式用來評價色譜柱是成功的；（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

19、？答：H=4+B/'+a/IIH:流動相的線速A:渦流擴散系數(shù)B:分子擴散系數(shù)C:傳質(zhì)阻力項系數(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？R<1部分重疊；R=1基本分離；R=1.睨全分離第十六章氣相色譜法1.1 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，沸點較低的有機及無機化合物分離。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（50350C）,硅氧烷類經(jīng)不同的基團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 .一般實驗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：在一個分析周期內(nèi)柱溫隨時間由低溫向高溫做線性或非線性變化，以達(dá)到用最短時間獲得最佳分離的目的。適用于沸點范圍很寬的混合物。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？答：熱導(dǎo)檢測器：