仪器分析复习题(10页).doc
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1、-1、 现代仪器分析:是以物质的物理性质或物理化学性质及其在分析过程中所产生的分析信号与物质的内在关系为基础,并借助于比较复杂或特殊的现代仪器,对待测物质进行定性、定量及结构分析和动态分析的一类分析方法。 2、 精密度:是指在相同条件下用同一方法对同一试样进行的多次平行测定结果之间的符合程度。同一人员在相同条件下测定结果的精密度称作重复性,不同人员在不同实验室测定结果的精密度称作再现性。3、 准确度:是指多次测定的平均值与真值(或标准值)相符合的程度,常用相对误差来表示。4、 现代仪器分析主要有哪些分析方法? 现代仪器分析是一门多学科汇集的综合性应用科学。方法众多,各自独立,自成体系。(1)
2、光分析法(optical analysis )光分析法是利用待测组分的光学性质(如光的发射、吸收、散射、折射、衍射、偏振等)进行分析测定的一种仪器分析方法。其理论基础是物理光学、几何光学和量子力学。(2) 电化学分析法(electrochemical analysis)电化学分析法是利用待测组分在溶液中的电化学性质进行分析测定的一类仪器分析方法,其理论基础是电化学与化学热力学。 (3)分离分析法(separable analysis)分离分析法是利用物质中的各组分的溶解能力、亲和能力、吸附和解吸能力、渗透能力、迁移速率等性能方面的差异,先分离后分析测定的一类仪器分析方法。其主要理论基础是化学热
3、力学和化学动力学。(4)其它分析法除以上三类分析方法外,还有利用热学、力学、声学、动力学等性质进行测定的仪器分析法。其中最主要的有质谱法(MS) :它是利用带电粒子质荷比的不同进行分离、测定的方法;电泳法:它是利用液体中带电微粒在外加电场的作用下具有不同的迁移速率,从而进行分离、分析的方法。另外,还有热分析法、动力学分析法、中子活化法、光声光谱分析法和电子能谱分析法等。5、 用原子吸收分光光度法测定试样中铁的含量时,为制作标准曲线,配制一系列浓度为0.0,1.010-4,2.010-4,1.010-4,mol/L Fe3+的标准溶液,测得吸光度分别为0.201,0.414,0.622,0.83
4、5.试写出该标准曲线的一元线性回归方程,求出相关系数,并绘制出标准曲线。6、 光是一种电磁辐射,具有波粒二象性。不同波长的光具有不同的能量,波长越长,频率越低,波数越低,能量越低。7、 光谱法:以能源与物质相互作用引起原子、分子内部量子化能级之间跃迁所产生的光的吸收、发射、散射等波长与强度的变化关系为基础的光分析法,称为光谱法。8、 发射光谱的特征是在暗背景上有明亮的谱线或谱区,吸收光谱的特征则是在连续的亮背景上有暗线或暗区。9、 什么是光的吸收定律?其数学表达式是怎样的? 光的吸收定律也称为朗伯比尔定律,表明在一定浓度范围内,物质的吸光度A与吸光样品的浓度c及厚度L的乘积成正比,是吸收光谱法
5、定量分析的基础和依据。其数学表达式为 A=KcL 或 I=I0e-KcL 10、光谱仪器通常包括五个基本单元:光源;单色器;样品;检测器;显示与数据处理系统11、原子发射光谱法AES: 根据原子或离子在一定条件下受激后所发射的特征光谱来研究物质化学组成及含量的方法。又称为原子发射分析法。12、原子荧光分析法AFS:利用光能激发产生的原子荧光谱线的波长和强度进行物质的定性和定量分析的方法。13、原子线:原子外层电子的能级跃迁所产生的谱线叫原子线,以罗马字母I表示。P2314、共振线:在原子发射的所有谱线中,凡是由高能态跃迁回基态时所发射的谱线,叫共振线。P2315、分析线:每种元素发射的特征谱线
6、有许多,当进行定性分析时,只要检出几条合适的谱线就可以了。这些用来进行定性或定量分析的特征谱线被称为分析线,常用的分析线是元素的灵敏线或最后线。16、灵敏线:每种元素的原子光谱线中,凡是具有一定强度、能标记某元素存在的特征谱线,称为该元素的灵敏线。如果把含有某元素的溶液不断稀释,原子光谱线的数目就会不断减少,当元素含量减少到最低限度时,仍能够坚持到最后出现的谱线,称为最后线或最灵敏线。17、原子发射光谱定量分析的依据-谱线强度2418、电感耦合等离子体 ICP 利用等离子体放电产生高温的激发光源。19、原子吸收光谱法AAS:基于测量待测元素的基态原子对其特征谱线的吸收程度而建立起来的分析方法,
7、称为原子吸收光谱法或原子吸收分光光度法,简称原子吸收法。20、多普勒变宽:又称热变宽,是由原子不规则的热运动引起的。在原子蒸汽中,原子处于杂乱无章的热运动状态,当趋向光源方向运动时,原子将吸收频率较高的光波,当背离光源方向运动时,原子将吸收频率较低的光波,相对极大吸收频率而言,既有紫移(向高频方向移动)又有红移(向低频方向移动),这种现象称多普勒变宽或热变宽。21、试比较标准加入法与标准曲线法的优缺点。53 标准曲线法,配制一系列标准溶液,在给定的实验条件下,分别测得其吸光度A,以A为纵坐标,待测元素相应的浓度c为横坐标,绘制Ac标准曲线。在相同实验条件下,测出待测试样溶液的吸光度,在标准曲线
8、上查出其浓度即可求出待测元素的含量;标准曲线法的优点是大批量样品测定非常方便,但不足之处是对个别样品测定仍需配制标准系列,手续比较麻烦,特别是对组成复杂的样品的测定,标准样的组成难以与其相近,基体效应差别较大,测定的准确度欠佳。 标准加入法,将试样分成体积相同的若干份(一般为5份),除一份外,其余各份分别加入已知量的不同浓度的标准溶液,如c1,c2,c3,c4,稀释、定容到相同的体积后,分别测量其吸光度Ax,A1,A2,A3,A4。以加入待测元素的标准量为横坐标,测得相应的吸光度为纵坐标作图,可得一条直线。将此直线外推至横坐标相交处,此点与原点的距离即为稀释后试样中待测元素的浓度。标准加入法的
9、最大优点是可最大限度地消除基体影响,但不能消除背景吸收,对批量样品测定手续太繁,但对成分复杂的少量样品测定和低含量成分分析,准确度较高。22、测定植株中锌的含量时,将三份1.00g植株试样处理后分别加入0.00ml,1.00ml,2.00ml 0.0500 molL-1 ZnCl2标准溶液稀释定容为25.0ml,在原子吸收光谱仪上测定吸收度分别为0.230,0.453,0.680,求植株试样中锌的含量。p6023、原子吸收分光光度计的特殊之处 光源(锐线光源 空心阴极灯) 原子化器的作用及分类 光源的作用:提供待测元素的特征光谱,为了测定待测元素的极大吸收,获得较高的灵敏度和准确度,必须使用待
10、测元素制成的锐线光源。通常对锐线光源的要求如下:(1)发射线的宽度要明显小于吸收线的宽度;(2)辐射应有足够的强度,以保证有足够高的信噪比;(3)辐射应有足够的稳定性;(4)光谱纯度要高,在光源通带内无其他干扰光谱。空心阴极灯可以产生符合条件的锐线光源,应用广泛。 原子化器的作用是将试样中的待测元素转化为基态原子,以便对特征光谱线进行吸收,试样的原子化目前主要有火焰原子化器、石墨炉原子化器和低温原子化器三类。第五章 紫外可见吸收光谱法24、物质对光吸收的加和性原则:如果在一试液中有多个组分对同一波长的光有吸收作用,则总吸光度等于各组分的吸光度之和。即A=A1+A2+.+An,条件是各组分的吸光
11、质点不发生作用,这就是物质对光吸收的加和性原则。25、朗伯比尔定律的物理意义是什么?偏离朗伯比尔定律的原因主要有哪些?朗伯比尔定律A=KcL的物理意义是当一束平行单色光通过均匀的溶液时,溶液的吸光度A与溶液中吸光物质的浓度c及液层厚度L的乘积成正比。在一定温度下,摩尔吸收系数k愈大,表示该物质对该波长的光吸收能力愈强,用于定量分析的灵敏度愈高。在实际应用中,用一系列不同浓度的标准溶液测得的吸光度绘制的Ac标准曲线往往不在一条直线上,这种现象称为偏离朗伯比尔定律。产生偏离的主要原因有:1、入射光并非完全意义上的单色光而是复合光;2、溶液的不均匀性,如部分入射光因散射而损失;3、溶液中发生了如解离
12、、缔合、配位等化学变化。26、影响紫外可见吸收光谱的因素有哪些? 紫外可见吸收光谱主要取决于分子中价电子的能级跃迁,但分子的内部结构和外部环境都会对紫外可见吸收光谱产生影响,其因素主要有:1、共轭效应 分子中的共轭体系由于大键的形成,使各能级间能量差减小,跃迁所需能量降低。因此使吸收峰向长波方向移动,吸收强度随之加强的现象,称为共轭效应;2、助色效应 当助色团与发色团相连时,由于助色团的n电子与发色团的电子共轭,结果使吸收峰向长波方向移动,吸收强度随之加强的现象,称为助色效应;3、超共轭效应 由于烷基的电子与共轭体系中的电子共轭,使吸收峰向长波方向移动,吸收强度加强的现象,称为超共轭效应。但其
13、影响远远小于共轭效应;4、溶剂效应 溶剂的极性强弱能影响紫外可见吸收光谱的吸收峰波长、吸收强度及形状。27、紫外可见分光光度计使用时的注意事项 (波长范围、吸收池的选择、入射光波长的选择、吸光度读数范围的选择、参比溶液的选择等) 紫外可见分光光度计,其波长范围2001000nm;一般可见光区使用玻璃吸收池,紫外光区使用石英吸收池;入射光波长选择的依据是吸收曲线,一般以最大吸收波长max为测量的入射光波长;在实际应用中,为了减小浓度的相对误差,提高测量的准确度,一般应控制待测溶液的吸光度在0.20.7,透射率为65%20%。当溶液的吸光度不在此范围时,可以通过改变称样量、稀释溶液以及选择不同厚度
14、的吸收池来控制吸光度;参比溶液选择的原则是使试液的吸光度能真正反映待测物的浓度。通常利用空白试验来消除因溶剂或器皿对入射光吸收和反射带来的误差。参比溶液的选择方法如下:1、纯溶剂空白 当试液、试剂、显色剂均为无色时,可直接用纯溶剂(或蒸馏水)作参比溶液;2、试剂空白 试液无色,而试剂或显色剂有色时,可在同一显色反应条件下,加入相同量的显色剂和试剂(不加试样溶液),稀至同一体积,以此作为参比溶液;3、试液空白 试剂和显色剂均无色,试液中其他离子有色时,可采用不加显色剂的试液作参比溶液。28、双光束分光光度计和双波长分光光度计的特点 双光束分光光度计:经过单色器的光被斩光器一分为二,一束通过参比溶
15、液,另一束通过样品溶液,然后由检测系统测量即可得到样品溶液的吸光度,自动记录,快速全波段扫描。可消除光源不稳定、检测器灵敏度变化等因素的影响,特别适合于结构分析。仪器复杂,价格较高。双波长分光光度计 将不同波长的两束单色光(1、2) 快速交替通过同一吸收池而后到达检测器。产生交流信号。无需参比池。不需空白溶液作参比;但需要两个单色器获得两束单色光(1和2);以参比波长1处的吸光度A1作为参比,来消除干扰。在分析浑浊或背景吸收较大的复杂试样时显示出很大的优越性。灵敏度、选择性、测量精密度等方面都比单波长法有所提高。29、示差分光光度法的应用 普通分光光度法一般只适于测定微量组分,当待测组分含量较
16、高时,将产生较大的误差。需采用示差法。即提高入射光强度,并采用浓度稍低于待测溶液浓度的标准溶液作参比溶液。按所选择的测量条件不同,示差法可分以下两种。1、单标准示差分光光度法a、高浓度试液法首先用纯溶剂调节仪器T=0;然后用一个比试液浓度稍低的参比溶液调节仪器T=100%,再测定待测物质的透射率或吸光度。b、低浓度试液法 和高浓度试液的测定不同,低浓度是采用参比调零示差分光光度法。标准溶液的浓度cs稍大,先用cs调节仪器的T=0,用纯溶剂调节T=100%,然后测定待测物质的透射率和吸光度。2、双标准示差分光光度法这种方法采用两个标准溶液进行量程扩展,一个标准溶液的浓度Cs1比试液浓度稍大,另一
17、个标准溶液的浓度Cs2比试液的浓度稍低。测定时,用Cs1调节T=0, 用Cs2调节T=100%,试液的透射率或吸光度总是处于两个标准溶液之间。此法适用于任何浓度区域差别很小的试液的测定。第六章 红外吸收光谱法30、红外吸收光谱法IR:利用红外分光光度计测量物质对红外光的吸收及所产生的红外吸收光谱对物质的组成和结构进行分析测定的方法。 31、在红外吸收光谱中,习惯上以微米为波长单位,以波数(cm-1)来表示频率 中红外区4004000 cm-1是有机化合物红外吸收的最重要范围。32、物质产生红外吸收的条件是什么?是否所有的分子振动都会产生红外吸收?为什么? 物质吸收红外光应满足两个条件,即辐射应
18、具有刚好能满足物质振动能级跃迁时所需的能量;辐射与物质之间有偶合作用。并非所有的分子振动都会产生红外吸收,只有当红外光的频率与分子的偶极矩的变化频率相匹配时,分子的振动才能与红外光发生偶合而增加其振动能,使得振幅加大,即分子由原来的振动基态跃迁到激发态,可见,并非所有的振动都会产生红外吸收。凡能产生红外吸收的振动,称为红外活性振动,否则就是红外非活性振动。33、红外光谱区中官能团区和指纹区是如何划分的,有何实际意义? 在有机物分子中,组成分子的各种基团(官能团)都有自己特定的红外吸收区域,通常把能代表某基团存在并有较高强度的吸收峰的位置,称为该基团的特征频率,对应的吸收峰则称为特征吸收峰。通常
19、,将40001300 cm-1区域称为官能团区,在这个区域的每一个红外吸收峰都和一定的官能团相对应;将1300670 cm-1称为红外光谱中的指纹区,指纹区的主要价值是它可表征整个分子的结构特征。从官能团区可找出该化合物存在的官能团;而指纹区的吸收则适宜于用来与标准谱图或已知物谱图进行比较,从而得出未知物与已知物结构相同或不同的确切结论,二者恰好可以互相补充。34、根据结构和工作原理的不同,红外分光光度计可分为色散型和傅里叶变换型两大类。35、红外谱图的识读第七章 分子发光分析法36、荧光:分子从电子自旋状态S1的最低振动能级跃迁至S0各个振动能级所产生的辐射光称为荧光; 磷光:单重态到三重态
20、的分子发生系间窜跃后,接着发生快速的振动弛豫到达三重态的最低振动能级,再由该激发态跃迁回基态的各个振动能级时,发射出的光便是磷光 延迟荧光:分子跃迁至T1态后,因相互碰撞或通过激活作用又回到S1态,经振动弛豫到达S1的最低振动能级再发射荧光。这种荧光称为延迟荧光。 振动驰豫:分子吸收光辐射后,可被激发到任一振动能级。在同一电子能级中,电子由高振动能级迅速(约10-12s)转至低振动能级,而将多余的能量以分子振动能形式消耗掉一部分,这样的过程称之为振动弛豫,是一种无辐射去激过程。 内转换:相同多重态间的无辐射去激叫内转换 系间窜跃:不同多重态间的一种无辐射跃迁过程叫系间窜跃 斯托克斯位移:由于荧
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