儀器分析光學(xué)分析法導(dǎo)論習(xí)題答案

1、波數(shù)以cm-1為單位589.0nm 的鈉 D 線;_ 1 _ 1900x1001 ：cm-1F1 一 二二三三二 2 工.：J用eV表不,那么Av _ 2.08x10 “二 16.2乂1產(chǎn), 1 602x1 產(chǎn)二 1,378x10'eV589.0nm的鈉D線3.0 xlO3529 0X10-5二 5,093x10、Hz,即 5.093X 108MHz第二章光學(xué)分析法導(dǎo)論1.1電子伏特=1.602 W-19J,試計算以下輻射波長的頻率以兆赫為單位,及每個光子的能量以電子伏特為單位：1波長為900Pm的單色X射線；（3） 12.6叩的紅外吸收峰；4波長為200cm的微波輻射.解： 1eV=

2、1.602X10-19j, h=6.626 10-34J s, c=3.0 M08m s-1F900Pm的X射線Hz,即 3.333X 1011MHzV,二匹£ = 3.333X1."A 900x1產(chǎn)5_. = 1.693x104589.0X10-7E =用eV表不,那么hv1.578x10-即1 602x10" 1602x10"二 9850x10"eV_-1cm 1Er5 二丁 二"三二 1" 'J£- 375X10-19 -2 107用 eV表示,那么 ：,一eV12.6 m的紅外吸收峰、:I -山二7

3、H 12.6x10 cHz,即 2.381 X 107MHz= 7.937 xlO2 cm,'一 in- J波長為200cm的微波輻射2H 200x10 JHz,即 1.50X 102MHz一1-1:;'micm一 - 二二；一； -? ： . ： ,J用eV表不,那么E=詁1.602x10"9.939X10-36L602X10二 6,204x10"eV300K溫度下到達平衡時,試計算2.一個體系包含三個能級,如果這三個能級的統(tǒng)計權(quán)重相同,體系在 在各能級上的相對分布(N/N).能級的相對能量如下.(1) 0eV, 0.001eV, 0.02eV;(2) 0

4、eV, 0.01eV, 0.2eV;(3) 0eV, 0.1eV, 2eV.解： T=300K, k=1.380M0-23j K-1=8.614 10-5eV K-1,kT=8.614 10-5X300=0.0258eV0 E0=0eV, E1=0.001eV, E2=0.02eV萬如燈+廣西+白=081坨四 +百-0項川G5日= 0.413-S./Jtr-OJ0V0O258g&+廣出 +呂一為/" =+. T一畫±58= 0,397俄兜= n 397i , -ODO1/OJ025S . -0.02；0J0258 1 + e+ 白 E0=0eV, E1=0.01eV

5、, E2=0.2eV組二N 1 +息困燈+鼠叼皮1 , -OJOW258 , -OJ/C.0258 =.眥1 +序+世 E0=0eV, E1=01eV, E2=2eV= 0 404+審-0內(nèi)1沖聰58+目-口口川.8 -= 2.56x10-4=0.980M i 萬1+廣齒+廣西1, -01X0.0153. -2V0B2581 +&+1ir-凝隙-OA/OJ&259必召3萬=+. +三遇1=+.瓦皿口25甘+.7-5*=0.020空一N-2/0j0S+ 目一番,燈 +2=£*,卬 j +-01/00258 +e-2?10J0258= 2.11xl0-a3 .簡述以下術(shù)語

6、的含義電磁輻射電磁波譜發(fā)射光譜吸收光譜熒光光譜原子光譜分子光譜自發(fā)發(fā)射受激發(fā)射受激吸收電致發(fā)光光致發(fā)光化學(xué)發(fā)光熱發(fā)光電磁輻射一一電磁輻射是一種以巨大速度通過空間傳播的光量子流,它即有波動性,又具有粒子性.電磁波譜一一將電磁輻射按波長順序排列,便得到電子波譜.電子波譜無確定的上下限,實際上它包括了 波長或能量的無限范圍.發(fā)射光譜一一原來處于激發(fā)態(tài)的粒子回到低能級或基態(tài)時,往往會發(fā)射電磁輻射,這樣產(chǎn)生的光譜為發(fā)射 光譜.吸收光譜一一物質(zhì)對輻射選擇性吸收而得到的原子或分子光譜稱為吸收光譜.熒光光譜一一在某些情形下,激發(fā)態(tài)原子或分子可能先通過無輻射躍遷過渡到較低激發(fā)態(tài),然后再以輻射 躍遷的形式過渡到基

7、態(tài),或者直接以輻射躍遷的形式過渡到基態(tài).通過這種方式獲得的光譜,稱為熒光光譜.原子光譜一一由原子能級之間躍遷產(chǎn)生的光譜稱為原子光譜.分子光譜一一由分子能級躍遷產(chǎn)生的光譜稱為分子光譜.自發(fā)發(fā)射一一處于兩個能級 日、EjEi>Ej上的粒子濃度分別為 Ni、Nj.當i能級上的一個粒子躍遷到 j能級 時,就自發(fā)發(fā)射一個能量為EEj的光子,這類躍遷稱為自發(fā)發(fā)射.受激發(fā)射對于處于高能級i的粒子,如果有頻率恰好等于 Ei- Ej/h的光子接近它時,它受到這一外來 光子的影響,而發(fā)射出一個與外來光子性質(zhì)完全相同的光子,并躍遷到低能級j.這類躍遷過程為受激發(fā)射.受激吸收一一頻率為EEj/h的輻射照射時,粒

8、子從能級 j躍遷到能級i,使得輻射強度降低,這種現(xiàn)象稱 為受激吸收.電致發(fā)光一一電場引起的碰撞激發(fā), 是指被電場加速的帶電粒子碰撞而受到激發(fā),從而發(fā)射出電磁輻射.這一過程稱為電致發(fā)光.光致發(fā)光一一電磁輻射吸收激發(fā),是指吸收電磁輻射而引起的激發(fā),從而發(fā)射出電磁輻射,這一過程稱為 光致發(fā)光.化學(xué)發(fā)光一一在一些特殊的化學(xué)反響體系中,有關(guān)分子吸收反響所釋放的化學(xué)能而處于激發(fā)態(tài),回到基態(tài) 時產(chǎn)生光輻射.這樣獲得的光譜稱為化學(xué)發(fā)光光譜.熱發(fā)光一一物體加熱到一定溫度也會發(fā)射出電磁輻射,稱為熱發(fā)光.4 .什么是光譜分析法,它包括哪些主要方法答：當物質(zhì)高溫產(chǎn)生輻射或當輻射能與物質(zhì)作用時,物質(zhì)內(nèi)部能級之間發(fā)生量子

9、化的躍遷,并測量由此而產(chǎn)生的發(fā)射,吸收或散射輻射的波長和強度,進行定性或定量分析,這類方法就是光譜分析法.光譜分析法主要有原子吸收光譜法、原子發(fā)射光譜法、原子熒光法、紫外-可見分光光度法、紅外光譜 法、分子熒光法、X射線熒光法等.5 .輻射光子能量與波長的關(guān)系怎樣,按光子能量從高到低有哪些輻射類型答：輻射光子能量與波長的關(guān)系為：E=hc/入按光子能量從高到低的順序為：丫射線,X射線,紫外,可見,紅外,微波,無線電波6 .電子光譜一般在什么波長區(qū)振動光譜在什么波長區(qū)轉(zhuǎn)動光譜在什么波長區(qū)答：電子光譜一一紫外、可見區(qū)Ee、E八Er均改變 62620nm振動光譜一一近紅外區(qū)Ev及Er改變62024.8

10、 m轉(zhuǎn)動光譜一一遠紅外、微波區(qū)僅 Er改變>24.8 m第三章紫外及可見吸收光譜法1.某Feni絡(luò)合物,其中鐵濃度為 0.5 gmL-1,當吸收池厚度為lcm時,百分透光率為 80%.試 計算：1溶液的吸光度；2該絡(luò)合物的表觀摩爾吸光系數(shù)；3溶液濃度增大一倍時的百分透光率；4使3的百分透光率保持為 80%不變時吸收池的厚度.解： b=1cm, T=80%, c=0.5 閔 mL-1客XW952R./mol L-1人= TgT= Tg0.80=0.0969(2)由 A= £ bC!到：0.0969"良=1x89525x1."二 1儂1° L mol-

11、1 cm-1(3)C2=2c, A2=2A=0.1938即gT2=0.1938, T2=0.640(4)A3= TgT3= Tg0.80=0.0969, C3=2c,那么 A3=A, b3=b/2A-0 069ffi?"1.08xl04 x2x8,9526xW6= 0.5cm試樣號A400A460試樣號A400A460101720.11650.9020.57020.3660.43060.6000.66030.3700.29870.3930.21540.6400.43680.2060.1302.鋼樣中的鈦和鈕,可以同時用它們的過氧化氫絡(luò)合物形式測定,1.000g鋼樣溶解,發(fā)色并稀釋至5

12、0mL.如果其中含1.00mg鈦,那么在400nm波長的吸光度為 0.269;在460nm的吸光度為0.134.在同樣條件下, 1.00mg鈕在400nm波長的吸光度為 0.057;在460nm為0.091.表中各試樣均重 1.000g,最后稀釋至 50mL. 根據(jù)它們的吸光度計算鈦和鈕的百分含量._ 用_ 0.269 _解：依條件,對鈦(Ti): "蔡二一二"心1x10.0571x1c=1mg/50mL ,相當于1g鋼樣中有1mg鈦或鈕. 那么根據(jù)吸光度的加和性,得到：0.269ci + 0.057c2=A4000.134ci + 0.091c2=A460試樣號A400A

13、460ci(%)c2(%)注101720.1160.05370.04841mg/g=0.1%20.3660.4300.0520.39530.3700.2980.0990.18140.6400.4360.1980.18750.9020.5700.2950.19260.6000.6600.1010.57670.3930.2150.1400.030580.2060.1300.0670.044將實驗數(shù)據(jù)代入該方程組,計算結(jié)果列于下表.3.取2.00mL含2mol L-1NH 3的Cu2+溶液放入1.00cm的吸收池中.測得在某一確定波長的吸光度為0.600.然后取0.0100 mol L-1 CuSO

14、4溶液1.00mL添加到第一個吸收池中.再測得的吸光度為0.800.試指出第一個溶液中Cu2+的濃度為多少解： Ai=0.600, A2=0.800, b=1cm依條件,有：A1= e bc即 0.600=兇XCx4二防%匕-1Cx=0.00500mol L,0.800=fx】x%x2+0,010Qx12 + 14.螫合物"】工口吸收峰波長為Cu2+濃度20倍時,吸光55入 x f mol L7Cu3.10 105.00 10% f mol - L-1一22.00 10一46.00 10A (吸光度)0.6750.366575nm ,實驗說明,當配位體的初始濃度超過度數(shù)值只取決于 C

15、u2+濃度而與配位體濃度無關(guān).今有兩種Cu2+和X濃度均己知的溶液,實驗數(shù)據(jù)如下:試求出CuX；的離解常數(shù).解：人= S CuX2, A=0.675, c=3.10 10-5(CuX2)1 W 0.675曲:=rc 3.10X10-5= 2.177x10+(2)CuX 2=Cu2+ 2X-,c(Cu2+)=5.00 10-5mol L-1, c(X-)=6.00 10-4 mol L-一二1-1CuX2= eb 2.177x10*mol LCu2+=(5.00 1.68) 10-5=3.32 10-5mol L-1X -=6.00 10-42M.682 10-5=5.66 10-4 mol L

16、-1曲拉丁 二 332x10晨(5 66乂io-尸二 33Kli鄰菲羅咻V/mL吸光度鄰菲羅咻V/mL吸光度2.000.2406.000.7003.000.3608.000.7204.000.48010.000.7205.000.59312.000.720k 離解=CuX21.63x10 55.配制一組溶液,其中鐵(II)的含量相同,各參加 7.12M10-4mol L-1亞鐵溶液2.00mL,和不同體積的7.12M10-4mol L-1鄰菲羅咻溶液,稀釋至 25mL后,用1.00cm吸收池在510nm測得各溶液的吸光度如下：(1)問亞鐵-鄰菲羅咻絡(luò)合物的組成是怎樣的?(2)絡(luò)合物的形成常數(shù)是

17、多少解：作Ac關(guān)系圖.vm l當VL=6mL時對應(yīng)的cl/cm值3:1,即絡(luò)合物組成為 FeLa.(2)在VL=6mL時,離解度為_l_.0.0278L-1【超4】_-白)K形成=網(wǎng)ca ' (3c4戶1-0,0278(3x5696xl(T')3x0,027g.二 3.28x10或b=1cm, FeL3的摩爾吸光系數(shù)為:A_c0.720x257 12x10-4x2-.-1mol LA=0.700時,困嗎二0.7001.26x10* xl一-1mol L此時Fe2+="'' ''L- -mol L-1L=3Fe 2+=0.42 10-5m

18、ol L-1(或L= CL-3FeL 3)于是K形成=%F0 囚35.556x10工 6H4x10-3 x (042= 5.36x10"6.假設(shè)透光率讀數(shù)誤差T=0.0040,計算以下各溶液的普通光度法濃度相對誤差:(1) T=0.204; (2) A=0.195; (3) A=0.280; (4) T=94.4%.M 0.434 5=Ai解：AT= 0.0040七(1)T=0.204Ac0.4340.204xlg 0.204x0.0040 =-0.012(2)A=0.195 T=0.638Ac0,434x0.0040 = -0 0140.638x(-0.195)(3)A=0.280

19、 T=0.525he0.4340 525x(-0.2 勘x0.0040 = 0.012(4)T=94.4%=0.944Ac0434x 0 0040 = -0 0730.944 x1g 0,9447.假設(shè)采用高吸光度示差法,以 T=80 %的參比溶液調(diào)節(jié)滿標度,題 6中哪些溶液可用此法測定試分 別求出表現(xiàn)透光率 Tf及濃度相對誤差,并與題 6比較.Lc 0,434A5 =解：41虱孤)Ts=0.80, (4)不能用示差光度法測定.(1)T=0.204, Tr=0.204/0.80=0.2550 434 x 00040 = -0.00990.255x1g 0,204(2)T=0.638, Tr=0

20、.7975Ac0.4340.7975 xlg 0,638x 0.0040 = 0.011(3)T=0.525, Tr=0.656Ac0 434x 0 0040 = -0.00950.656x1g 0,525與6題比較,利用示差法,提升了測定結(jié)果的準確度.8.鎘的某種絡(luò)合物,它的摩爾吸光系數(shù)為2.00父104,用于分析一組水溶液中鎘的濃度,濃度范圍為0.5><10-4mol L-11.00M10-4mol L-1,光度計配有1.00cm吸收池.儀器透光率讀數(shù)誤差為0.004,這一誤差與T的數(shù)值無關(guān).(1)測得的吸光度和透光率將在什么范圍(2)對于Cd2+濃度為0.50M10-4mol

21、 L-1和1.5x10-4mol L-1的試液,由于儀器讀 Cd2+數(shù)誤差而引起結(jié)果的 相對誤差是多少(3)如果(2)中的溶液稀釋5倍后再測定,那么結(jié)果的相對誤差是多少(4)如果用Cd2+濃度為0.45M10-4mol L-1溶液校正儀器達滿刻度(T=100),以進行示差測定,那么(2) 中溶液由于儀器讀數(shù)誤差而引起結(jié)果的相對誤差是多少解：AT= 0.0040, =2.00M104L mol-1 cm-1, b=1cm(1)A= e bcAi= £ b=2.00 104 1 0.5 10-4=1.00 Ti=0.100A2= £ b=2.00 104 1 1 10-4=2.

22、00 T2=0.010即測得的吸光度范圍為1.002.00,透光度范圍為 0.0100.100.Ac0434黑09040 = -0 017(2)對于 c=0.50M10-4mol L-1, Ai=1. 00, Ti=0.10c 0.10x1g 0.10對于 c=1.50Ml0-4mol L-1, A3=3.00 T3=0.0010Ac0,434x0.0040 = -0.58£0.0010x1g 0.0010(3)對于 C1=0.10x10-4mol L-1, A1=0.200, T1=0.631Ar0 434甄=- X 0.0040 70146 -01631x0,200對于 C2=0

23、.30x10-4mol L_1, A2=0.600, T2=0.251Ac0 434：x 0,0040=-0.012-0.251x0,600(4) Cs=0.45Ml0-4mol L_1, A= £ bC0.90, Ts=0.126Tri=0.10/0.126=0.794o434二=x0,0040 =-0,0022G 0794 x1g 0,10Tr2=0.0010/0.126=0.00794Ac0 434x 0.0040=-0.0736 0,00794 xlg 0.00109.有兩種異構(gòu)休,ct-異構(gòu)體的吸收峰在 228nm(8=14 000),而F-異構(gòu)體吸收峰在 296nm(&#

24、163;=11 000).試 指出這兩種異構(gòu)體分別屬于下面結(jié)構(gòu)中的哪一種CK3,CH3rVcH=CH-COCHjce3結(jié)構(gòu)工結(jié)構(gòu)nCH. CH3PpCH=CH-CO-CHs3明解：共食體系,吸收峰向長波長方向移動,因此結(jié)構(gòu)I為B-異構(gòu)體,結(jié)構(gòu)II為a-異構(gòu)體.10.丙酮的正己烷溶液的兩個吸收峰138nm和279nm ,分別屬于n一兀和兀一兀.試方t算n、兀、兀軌道的能量差,分別以電子伏特( eV)和焦/摩爾(J mol1)為單位.解：兀- % *=138nm; n -Ks=279nm ; 1eV=1.602 10-19J*(1) 兀一(差 , 6,626x10-34x3.0x103 .,. 1

25、n.國£ =小明=he! =3-1.44x10 1¥- 一 -:二J以 J mol-1 表示,為 Nhc/ a=8.69 105J mol-1144,"以 eV表示,為 1.602xlO" eV(2) n 一能量差P 6.625 x10-34x3.0x10® _ 10 1rH9& =白玲以=j 7.12x10J以 J mol-1 表示,為 Nhc/ 人4.29 105J mol-1以eV表示,為4.44eVn 一能量差E3=E1-E2= 8.99-4.44=4.55eV7.12 10-19J即 4.40 M05J mol-111 .假定

26、滴定反響為 A+BtC°B是滴定劑,根據(jù)下述條件,給出表示分光光度滴定過程的曲線圖,1A和C是無色物質(zhì),B是吸光物質(zhì)；2 A和B是吸光物質(zhì),C是無色物質(zhì)；3 A是吸光物質(zhì),B和 C是無色物質(zhì)分光光度滴定曲線：以吸光度為縱坐標,以滴定劑體積為橫標作圖.12 .試說明和比較以下術(shù)語復(fù)合光和單色光單色器和色散元件棱鏡dS/d九dB/dn dn / d九熒光激發(fā)光譜和熒光發(fā)射光譜輻射躍遷和非輻射躍遷紅移和紫移復(fù)合光和單色光一束具有多種波長的光稱為復(fù)合光,具有單一波長的光稱為單色光.單色器和色散元件單色器是一種能將輻射分解成它的各成分波長,并能從中分出任一所需局部的儀器部件.單色器有一個棱鏡或

27、光柵色散元件.棱鏡dB/d九指棱鏡的角色散率,是指兩條波長相差d九的光線被棱鏡色散后所分開的角度d8.dH/dn表示作為棱鏡材料折射率函數(shù)的日的變化.dn / d九一一表示折射率隨波長的變化.熒光激發(fā)光譜和熒光發(fā)射光譜改變激發(fā)光波長,在熒光最強的波長處測量熒光強度的變化,作激發(fā)光波長與熒光強度的關(guān)系曲線,可得到激發(fā)光譜,激發(fā)光譜實質(zhì)上就是熒光物質(zhì)的吸收光譜.保持激發(fā)光波長和強度不變,測量不同波長處熒光強度的分布,作熒光波長與熒光強度的關(guān)系曲線,可得到熒光光譜或 稱發(fā)射光譜.輻射躍遷和非輻射躍遷一個分子的電子能態(tài)的激發(fā)包含了電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)的任一振動能態(tài),處在激發(fā)態(tài)的分子是不穩(wěn)定的,在返回

28、低能級的過程中產(chǎn)生輻射,稱為輻射躍遷,不產(chǎn)生輻射,那么稱為非輻射躍遷.紅移和紫移在分子中引入的一些基團或受到其它外界因素影響,吸收峰向長波方向紅移或短波方向藍移移動的現(xiàn)象.13 .試舉例說明生色團和助色團.答：分子中含有非鍵或 n鍵的電子體系,能吸收外來輻射時并引起n Ji*和nF*躍遷,可產(chǎn)生此類躍遷或吸收的結(jié)構(gòu)單元,稱為生色團.主要的生色團有C=O、Z=N - N=O等.含有孤又電子非鍵電子對,可使生色團吸收峰向長波方向移動并提升吸收強度的一些官能團,稱之為助色團,如 QH、QR、NHR、6H、Pl、由r、T等.14 .試比較雙光束和雙波長分光光度法在儀器結(jié)構(gòu)上有何不同,雙波長分光光度法的

29、原理是什么答：1雙光束分光光度計,在單色器的后面放置一切光器,將光分為兩路強度相同的兩局部,分別通過 參比和樣品溶液測定.雙波長分光光度計,將同一光源發(fā)出的輻射通過兩個單獨調(diào)節(jié)的單色器,產(chǎn)生兩條不同波長的光,分別進行測定.2由于雙波長分光光度計采用統(tǒng)一光源,調(diào)節(jié)儀器使兩波長處光強度相等,那么兩波長處吸光度之差為AA= A 入 2 7A 入 i= ex 2 -ex bc即輸出信號 AA濃度c成正比.消除了參比溶液和樣品溶液組成不同帶來的誤差.15 .與紫外分光光度計比較,熒光分光光度計有何不同.答：光源：激發(fā)光源強度比吸收測量中的光源強度大.單色器：兩個單色器,激發(fā)單色器和發(fā)射單色器.檢測器：熒

30、光強度很弱,檢測器有較高的靈敏度.試樣池：熒光分析中要求用石英材料.由于熒光強度與透過光強度相比小得多,在測量熒光時必須嚴格消除透過光的影響,在測量熒光計的 儀器中,是在與入射光和透過光垂直的方向上來測量熒光.(熒光光度計有兩個單色器,且入射光路與檢測系統(tǒng)的光路垂直.)第四章紅外分光光光度法1. CO的紅外光譜在2 170cm-1處有一振動吸收峰.問(1) CO鍵的力常數(shù)是多少14(2) CO的對應(yīng)峰應(yīng)在多少波數(shù)處發(fā)生吸收= 2.0x10&g12第C =0解：碳原子的質(zhì)量6.022 xlO-33氧原子的質(zhì)量-1(1)2071cmk = (2兀仃)(2x3.14x3x101cx2170)

31、2x2x2.6x10'*6+加白 =18.6 105 dy ncm-1=18.6N14(2+ 26)x1 產(chǎn)cm-1(厘米克秒制)(2)14CO'6 022x1 產(chǎn)= 2 3xl0-25g2x3,14*3x101° *18.6x105x(2.3+2.6)x10-332,3x2,6x105由 2071-1 cm2.CH鍵的力常數(shù)為5N/cm , H, CD鍵的振動吸收峰為多少波數(shù).解：C-H 鍵：k=5N cm-1=5.0 105dyn cm-1(r=2080cm-1試計算CH鍵伸展振動的吸收峰在彳S波數(shù)假設(shè)將笊(D)置換碳原子的質(zhì)量:mc=2.0 10-23g,1氫原

32、子的質(zhì)量:24J- w 6 022x10=o.nxio-23g笊原子的質(zhì)量:2位陽叫得2湘刃=-=0.34 xlO-2S二二,：'g15X10FO + 0?、2996 工一14 二 :cm-1b-1v 5xl0M2.0 + 0.34)m0必閃 2199建 3.:2二工0二4工10 :cm-13 .指出以下振動在紅外光譜中是活性的還是非活性的分子振動(1)CH3- CH3c-C伸縮振動(2)CH3- CC13c-C伸縮振動(3)(4)SO2CH2=CH2對稱伸縮振動CH伸縮振動HC二Ch/ 、(5)CH2=CH2(6)CH2=CH2CH2擺動HCH2=CH2CH2扭曲振動解：非紅外活性：

33、(1), (5), (7)紅外活性：(2), (4), (6), (8)4.下面三個圖形(圖4-20)分別為二甲苯的三種異構(gòu)體的紅外光譜圖.請說明各個圖形分別屬于何cH伸縮振動 H種異構(gòu)體(鄰、間、對位)并指明圖中主要吸收峰的來源.解：分別為間二甲苯、對二甲苯、鄰二甲苯主要吸收峰來源：苯環(huán)骨架振動,1700cm-12000cm-11C-H面外彎曲振動,650900cm5,有一種苯的氯化物在 900660cm-1區(qū)域沒有吸收峰,它的可能結(jié)構(gòu)是什么答：C6cl6 (六六六)6 .圖4-21是由組成為C3H6O的純液體獲得的紅外譜圖,試推斷這種化合物的結(jié)構(gòu).0II答：丙酮 "L '

34、二7 .下面兩個化合物的紅外光譜有何不同?0II(b) 1 '一 .:答：紅外光譜不同點：(a)3300cm-1, N-H伸縮振動(寬且強),CH2-伸縮振動峰,苯環(huán)骨架振動峰(1600cm-1附近),一取代指紋峰(770730, 710690cm-1)(b)1680cm-1, C=O強伸縮振動峰,甲基的伸縮振動峰(2928cm-1)8 .某化合物分子式為 C5H8.,有下面的紅外吸收帶：3 020 , 2 900, 1 690和1 620 cm-1；在紫外區(qū),它的吸收峰在227nm處(序104).試提出一個結(jié)構(gòu),并說明它是否是唯一可能的結(jié)構(gòu).0II答：C比CCHKRCH3,否.9,下

35、面兩個化合物中哪一個4=o吸收帶出現(xiàn)在較高頻率,為什么；二hl(b) -丁廠廠一答：(a)化合物的厥基吸收帶出現(xiàn)在較高頻率.N原子提供孤對電子,與苯環(huán)、C=O形成大兀鍵,中介效應(yīng).10 .舉例說明分子的根本振動形式.答：15 聞/G If r gwCO2和H2O的振動模式11 .試說明產(chǎn)生紅外吸u的條件是什么答：(1)必要條件：振動或轉(zhuǎn)動時會引起偶極矩凈變化的分子.(2)輻射的頻率與分子的固有振動頻率相匹配.12 .試說明什么是基團頻率和指紋區(qū)各有什么特點和作用答：組成分子的各種原子基團都有自己的特征紅外吸收的頻率范圍和吸收峰,稱這些能用于鑒定原子基團 存在并有較高強度的吸收峰為特征峰,其相應(yīng)

36、的頻率稱為特征頻率或基團頻率.指紋區(qū)：在1300 cm-1600 cm-1 (7.7Pm16.7Mm)范圍的光譜區(qū),分子構(gòu)型和結(jié)構(gòu)的微小差異,者B可引起吸收峰分布的明顯改變.這一區(qū)域內(nèi)的光譜對于分子來說就好似指紋對人一樣,具有各自獨特的特征.基團頻率：有一定的范圍,吸收峰較強,用于鑒定原子基團的存在.指紋區(qū)：分子構(gòu)型和結(jié)構(gòu)的微小差異,會引起吸收峰分布的明顯改變,可用于區(qū)分化合物的精細結(jié)構(gòu).13 .什么是拉曼散射,Stokes線和反Stokes線.答：一束單色光作用于透明介質(zhì)時,在透射和反射方向以外出現(xiàn)的光稱為散射光.當散射的粒子為分子大小時,發(fā)生與入射光頻率相同的瑞利( Rayleigh)散射

37、光,另外在其兩側(cè)對稱分布有強度較弱的頻率不同于入射光的散射光,稱之為拉曼(Raman)光.這種現(xiàn)象稱為拉曼散射. 其中頻率較低的稱為斯托克斯(Stokes)線,頻率較高的稱為反斯托克斯線(anti-Stokes).14 .下述分子的振動各具有什么活性(紅外、拉曼、或兩者均有)(1).2的對稱伸縮振動；(2) CO2的不對稱伸縮振動；(3) H2O的彎曲振動；(4) C2H4的彎曲振動.答：紅外活性拉曼活性備注(1).2的對稱伸縮振動非是(2)CO2的不對稱伸縮振動是非(3)H2O的彎曲振動(4)C2H 4的扭曲(或彎曲)振動非非第五章原子發(fā)射光譜分析法1 .從棱鏡攝譜儀攝取的光譜上獲得下面的數(shù)

38、據(jù),從參考點至波長為324.754nm、 326.233nm和327.396nm的譜線的距離依次為0.50,6.42和11.00mm,參考點至未知譜線的距離為 8.51mm,求未知譜線的波長.di _ f A& 解：一二一 口：324754口mI 10 0.50 二：326,233nm Ax327.396 nmi6.428.5111 00b wa參考點.："m；6nm2. 一臺光譜儀配有 6cm的光柵,光柵刻線數(shù)為每厘米6 250條,當用其第一級光譜時,理論分辨率是多少理論上需要第幾級光譜才能將鐵的雙線309.990nm和309.997nm分辨開解：分辨率R= ?d FNm(

39、1)m=1, R=6X6250=37500= 44234.8309,990 + 309,9972x(309.997-309 990)R 44284.8 . m =1.N 37500因此,理論上需二級光譜才能將鐵的雙線分開.3.用光譜法測定合金中鉛的含量,用鎂線作內(nèi)標線,得到如下數(shù)據(jù).溶液測微光度計讀數(shù)鉛的濃度/mg mLMgPb17.317.50.15128.718.50.20137.311.00.301410.312.00.402511.610.40.502A8.815.5B9.212.5C10.712.2T12481632io/i1.051.664.6813.1837.1552.5lgT0

40、0.301P0.602：0.9031.204P 1.5051S=lgio/i0.020.220.671.121.571.72中間四點線性非常好,其回歸方程為：S=1.5lgTP.23, R2=1所以反襯度為 丫 =1.55.幾個錫合金標準樣品中的鉛含量已由化學(xué)分析法測得,將這些錫合金做成電極,拍攝它們的光譜. 用測微光度計測量 276.1nm錫譜線和283.3nm鉛譜線.結(jié)果如下：試樣編號%PbS錫線S鉛線10.1261.5670.25920.3161.5711.01330.7081.4431.54641.3340.8251.427(1)在1g1g坐標圖上作一校正曲線；(2)由校正曲線估計溶液

41、 A、B和C的鉛濃度.解：(1)以下列圖為Rc的關(guān)系圖件,lg Ra=0.246, lg Rb=0.133, lg Rc=0.0570于是得到 Ca=0.237 mg mL_1, cb=0.324 mg mL_1, Cc=0.401mg mL-14.某一含鉛的錫合金試樣用電弧光源激發(fā)時,攝譜儀的狹縫前放置一旋轉(zhuǎn)階梯扇板,扇板的每一階梯 所張的角度之比為 1:2:4:8:16:32.光譜底片經(jīng)顯影定影枯燥后,用測微光度計測量一適當錫譜線的每一階 梯的黑度,由各階梯所得io/i值為1.05, 1.66, 4.68, 13.18, 37.15和52.5.繪制感光板的乳劑特性曲線,求出反襯度值.解：(

42、2)依條試樣編號%PbS錫線S鉛線lgPb%A S=Sn-SPb10.1261.5670.259-0.9001.30820.3161.5711.013-0.5000.55830.7081.4431.546-0.150-0.10341.3340.8251.4270.125-0.602 152.5120.4471.580.400P-1.1331樣品0.4610.9200.669-0.3360.2515 I 2.5120.447 I 1.580利用題4的結(jié)果,以鉛百分濃度的對數(shù)為橫坐標,以 lg (Ipb/lsn)為縱坐標繪制工作曲線.一個未知的錫合金試樣用標準試樣相同的方法處理.從底片上測得276

43、.1nm錫線的黑度為0.920,而283.3nm鉛線的黑度為0.669,問未知試樣中鉛的百分含量為多少解：將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,得到下表.以AS對lgPb%作最小二乘法線性回歸分析,得到Ssn 6Pb= 18737 lgPb% 03784, R2=1樣品AS=S6Pb =0.251,依回歸方程計算得到樣品中Pb的含量為Pb%=0.460(注:lg( IPb/ISn)=lg( IPb/Io IoISn)=SSn 6Pb= A S)6.Zn I 213.856 nm及Zn I 307.590 nm.其激發(fā)能分別為 5.77 eV和4.03 eV,自發(fā)發(fā)射躍遷幾率分 別為6M108 s-1,激發(fā)態(tài)與基態(tài)統(tǒng)計權(quán)

44、重的比值(gi/g.)均為3,試計算并討論：(1) T= 5 000 K時,二激發(fā)態(tài)的原子密度(N1及N2)與基態(tài)原子密度(N0)的比值；(2) T= 2 500K, 5 000K 及 10 000 K 時,該二譜線強度比(I1/I2)；(3)根據(jù)這個計算能得到什么結(jié)論耳一號恚殳二3解：玻爾茲曼公式為：% get , SoT=5000K_L = 3xc而不可荷= 4.64x10 4些二3'g尊也.7打5o =2 62x04T=10000K, N1/N0=0.0037, N1/N2=0.028通常情況下,等離子體中基態(tài)粒子數(shù)N0是該種離子總數(shù)的絕大局部.(2) Ij = Aij Nihv

45、ij = Aij Ni hc/腦 Ni=Ni/N0XN0, A=A2=6X108sA _ 4呼44 _ ML _ & 那廣晶 "wiW 4 呼?f %M4 4(i )T=2500K；307.590-=xe.213.856= 4 51xl0-4(ii ) T=5000K307.590 213,856(聯(lián)通5加凌囂虱曠怦= 2.55xl0"2或利用(1)的結(jié)果:(111) T=10000Kli _ 307 590=2H856L 弘blVglQQW= 0.191(3)通常激發(fā)溫度下,基態(tài)原子數(shù)占絕大局部;在激發(fā)溫度恒定時,處于低能態(tài)的原子數(shù)大于高能態(tài)的原子數(shù);隨溫度增加,

46、I1/I2增大,N/N0也增大.7 .解釋以下名詞電極溫度 電弧溫度靈敏線 最后線 共振線第一共振線自吸 自蝕 分析線 內(nèi)標線均稱線對黑度黑度換值反襯度 惰延量 展度霧翳黑度答：電極溫度一一即蒸發(fā)溫度電弧溫度一一即激發(fā)溫度靈敏線一一元素的靈敏線一般是指強度較大的譜線,通常具有較低的激發(fā)電位和較大的躍遷幾率.最后線一一由于譜線的強度與樣品中元素的濃度有關(guān),因而當元素濃度逐漸減小時, 譜線數(shù)目相應(yīng)減少,最后消失的譜線,稱為最后線,最后線一般就是最靈敏的譜線.共振線一一由任何激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)的譜線稱為共振線.第一共振線一一而相應(yīng)于最低激發(fā)態(tài)與基態(tài)之間躍遷產(chǎn)生的輻射稱為第一共振線.自吸一一大多數(shù)光源的

47、中央局部的溫度較高,外層的溫度較低,中央局部原子所發(fā)射的譜線,會被外層處于基態(tài)的同類原子所吸收,結(jié)果譜線強度減弱.這種現(xiàn)象稱為譜線的自吸收.自蝕一一原子濃度增加有自吸發(fā)生時,譜線中央較強處的吸收比邊緣局部更顯著,這是由于吸收線的寬度比發(fā)射線小的緣故,吸收嚴重時中央的輻射有可能完全被吸收.這是自吸的極端情況,稱自蝕.分析線一一在分析元素的譜線中選一根譜線,稱為分析線.內(nèi)標線一一從內(nèi)標元素的譜線中選一條譜線稱為內(nèi)標線,這兩條譜線組成分析線對.均稱線對一一分析線和內(nèi)標線組成分析線對.激發(fā)電位和電離電位相等的分析線對稱為均稱線對.黑度一一譜線變黑的程度簡稱為黑度,黑度用S表示.譜線的黑度用測微光度計測

48、量,是利用復(fù)原銀愈多愈不透明的光學(xué)性質(zhì)而測量的.黑度換值一一采用與黑度有關(guān)的其他黑度換值代替黑度,使乳劑特性曲線的直線局部向下延長,以擴大曲線的便于利用的直線范圍.反襯度一一乳劑特性曲線正常曝光局部,S= ' (lgH 4gHi) = 7lgH包式中i為常數(shù)項,7= tg是乳劑特性曲線中間直線局部的斜率,表示當曝光量改變時黑度變化的快慢,稱為感光板的反襯度.惰延量一一1gHi為直線局部延長線在橫軸上的截距；Hi稱為感光板的惰延量, 惰延量的倒數(shù)決定了感光板的靈敏度.展度一一乳劑特性曲線所在橫軸上的投影b稱為感光板的展度, 它決定了在定量分析時用這種感光板能分析含量的線性范圍的大小.霧翳

49、黑度一一乳劑特性曲線曲線下部與縱軸相交的黑度S0,稱為霧翳黑度.8 .光譜分析儀由哪幾局部組成,各局部的主要功能是什么解：光譜分析儀由光源、分光儀和檢測器三局部組成.光源一一提供能量,使物質(zhì)蒸發(fā)和激發(fā).(要求：具有高的靈敏度和好的穩(wěn)定性 )分光儀一一把復(fù)合光分解為單色光,即起分光作用.檢測器一一進行光譜信號檢測,常用檢測方法有攝譜法和光電法.攝譜法是用感光板記錄光譜信號,光電法是用光電倍增管等元件檢測光信號.9 .常用光源有哪幾種,它們各有什么特點,在實際工作中應(yīng)怎樣正確選擇.答：火焰、直流電弧、交流電弧、高壓電容火花、電感耦合等離子體炬光源火焰：最簡單的激發(fā)光源,至今仍被廣泛用于激發(fā)電位較低

50、的元素.直流電弧光源特點：(1)陽極斑點,使電極頭溫度高,有利于試樣蒸發(fā),龍適用于難揮發(fā)元素;(2)陰極層效應(yīng)增強微量元素的譜線強度,提升測定靈敏度；(3)弧焰溫度較低,激發(fā)水平較差,不利于激發(fā)電離電位高的元素；(4)弧光游移不定,分析結(jié)果的再現(xiàn)性差；(5)弧層較厚,容易產(chǎn)生自吸現(xiàn)象,不適合于高含量定量分析.直流電弧主要用于礦物和純物質(zhì)中痕量雜質(zhì)的定性、定量分析,不宜用于高含量定量分析和金屬、合 金分析.交流電弧光源特點：(1)弧焰溫度比直流電弧稍高,有利于元素的激發(fā)；(2)電極頭溫度比直流電弧低,不利于難揮發(fā)元素的蒸發(fā)；(3)電弧放電穩(wěn)定,分析結(jié)果再現(xiàn)性好；(4)弧層稍厚,也易產(chǎn)生自吸現(xiàn)象.

51、交流電弧光源適用于金屬、合金定性、定量分析.高壓電容火花光源特點：(1)電極瞬間溫度很高,激發(fā)能量大,可激發(fā)電離電位高的元素；(2)電極頭溫度低,不利于元素的蒸發(fā)；(3)穩(wěn)定性好,再現(xiàn)性好；(4)自吸現(xiàn)象小,適用于高含量元素分析.電火花光源適用于低熔點金屬、合金的分析,高含量元素的分析,難激發(fā)元素的分析.電等離子體源(ICP)的優(yōu)點：(1)檢出限低,可達10-310-4聞g-1 ；(2)精密度高,可達 < 1%(3)基體和第三元素影響小,準確度高；(4)工作曲線線性范圍寬,可達45個數(shù)量級；(5)光譜背景一般較小,多元素同時測定.電感耦合等離子體焰光源 (ICP)是原子發(fā)射光譜分析理想的

52、激發(fā)光源.ICP原子發(fā)射光譜分析(ICP-AES)的應(yīng)用十分廣泛,并已成為當今環(huán)境科學(xué)、材料科學(xué)及生命科學(xué)等重要領(lǐng)域中各種材料的元素分析的有效 方法之一.另外,ICP與其他分析技術(shù)的聯(lián)用也引人注目.比方,ICP為原子化器與原子吸收、原子熒光分析聯(lián)用(ICP-AAS或ICP-AFS) , ICP為離子源與質(zhì)譜聯(lián)用(ICP-MS)和ICP-AES為檢測器與色譜(氣相、液 相)聯(lián)用等.是分析液體試樣的最正確光源.必須針對所分析對象的性質(zhì)和分析任務(wù)的要求,考慮如下幾個方面：分析元素的性質(zhì)首先要考慮待分析元素的揮發(fā)性及它們的電離電位大小.對易揮發(fā)易電離的元素,如堿金屬可以采用火焰光源.對難揮發(fā)元素可考慮采用直流電弧光源.對一些難激發(fā)的元素,可考慮采用 火花光源.以利于這些元素的測定.分析元素的含量 低含量元素需有較高的絕對靈敏度,而絕對靈敏度大小決定于激發(fā)溫度和被測元 素進入分析間隙的量,應(yīng)采用電弧光源