光学分析法引论.ppt

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1、第一章第一章 光学分析法引论光学分析法引论 P18 1.2 计算下述电磁辐射的频率和波数波长为计算下述电磁辐射的频率和波数波长为900pm的单色的单色X射线射线.解：（2）在）在12.6 m的红外吸收峰的红外吸收峰 1.5 一束多色光射入含有一束多色光射入含有1750条条mm-1刻线的光栅，光束相对于光栅法线的入刻线的光栅，光束相对于光栅法线的入射角为射角为48.2。试计算衍射角为。试计算衍射角为2020和和11.211.2的光的波长是多少？的光的波长是多少？解：根据光栅公式：1.6 用用dn/d=1.510-4 的的60熔融石英棱镜和刻有熔融石英棱镜和刻有1200条条mm-1的光栅来色散的光

2、栅来色散Li的的460.20nm及及460.30nm两条谱线，试计算：两条谱线，试计算：（1）分辨率）分辨率（2 2）棱镜和光栅的大小）棱镜和光栅的大小 1.7 若用若用500条条mm-1刻线的光栅观察刻线的光栅观察Na的波长为的波长为590nm的谱线，当光束的谱线，当光束垂直入射和以垂直入射和以30角入射时，最多能观察到几级光谱？角入射时，最多能观察到几级光谱？解：根据光栅公式解：根据光栅公式：当光线垂直入射时当光线垂直入射时，那么那么，也就是说最多能观察到也就是说最多能观察到3级光谱级光谱。同理，同理，最多能观察到最多能观察到5级光谱。级光谱。1.9 若光栅的宽度是若光栅的宽度是5.00m

3、m，每，每mm刻有刻有720条刻线，那么该光栅的条刻线，那么该光栅的第一级光谱的分辨率是多少？对波数为第一级光谱的分辨率是多少？对波数为1000cm-1的红外光，光栅能的红外光，光栅能分辨的最靠近的两条谱线的波长差为多少？分辨的最靠近的两条谱线的波长差为多少？（1）分辨率：）分辨率：（2）波长差：）波长差：第二章第二章 紫外紫外可见分光光度法可见分光光度法2.3 已知已知KMnO4的的 ，计算此波长下质量分数为，计算此波长下质量分数为0.002的的KMnO4溶液在溶液在3.0cm吸收池中的投射比。若溶液稀释吸收池中的投射比。若溶液稀释1倍后，其透射率是多少？倍后，其透射率是多少？解：解：摩尔浓

4、度摩尔浓度根据根据Lambert-Beer定律：定律：透射率透射率将溶液稀释一倍后：浓度为原来的将溶液稀释一倍后：浓度为原来的1/2P502.6 以邻二氮菲光度法测定以邻二氮菲光度法测定Fe（II），称取试样），称取试样0.500g，经处理后，加，经处理后，加入显色剂，最后定容为入显色剂，最后定容为50.0cm3。用。用1.0cm吸收池，在吸收池，在510nm波长波长下测得洗光度下测得洗光度A=0.430。计算试样中铁的质量分数；当溶液稀释。计算试样中铁的质量分数；当溶液稀释1倍倍后，其百分透射比是多少？后，其百分透射比是多少？解：根据解：根据Lambert-Beer定律定律：将溶液稀释一倍后

5、：将溶液稀释一倍后：2.15 CH3Cl分分子子中中有有几几种种类类型型的的价价电电子子？在在紫紫外外光光辐辐照照下下可发生何种类型的电子跃迁？可发生何种类型的电子跃迁？答答：CH3Cl分分子子中中有有n电电子子和和价价电电子子。在在紫紫外外光光辐辐照照下下可发生可发生*和和n*跃迁。跃迁。2.18 有一化合物，其化学式为有一化合物，其化学式为C10H14,它有它有4个异构体，其结构简式如下，测定个异构体，其结构简式如下，测定它们的紫外光谱，试问哪个它们的紫外光谱，试问哪个最大？哪个最小？最大？哪个最小？答：根据答：根据Woodward-Fieser规则，规则，（1）max=217+5+5+3

6、0=257(nm)（2）max=217+5+5=227(nm)（3）max=217+36+53+5=273(nm)（4）max=217+36+54+30+5=308(nm)因此（因此（4）的）的max最大，（最大，（2）的）的max最小。最小。第第3章章 红外光谱法红外光谱法3.1 CHCl3红外光谱表明红外光谱表明C-H伸展振动吸收峰在伸展振动吸收峰在3100cm-1。对于。对于C3HCl3来说，这来说，这一吸收峰将在什么波长处？一吸收峰将在什么波长处？3.3 指出下列振动是否具有红外活性指出下列振动是否具有红外活性（1）无；（）无；（2）有；（）有；（3）无；（）无；（4）有；）有；（5）

7、无；（）无；（6）无；（）无；（7）有；（）有；（8）无。）无。振动是否具有红外活性取决于振动是否发生了振动是否具有红外活性取决于振动是否发生了偶极矩的变化，即偶极矩的变化，即 的振动才能引起红外吸收。的振动才能引起红外吸收。3.5 试预测红外吸收光谱中引起每一个吸收带的是什么键？试预测红外吸收光谱中引起每一个吸收带的是什么键？答：答：（1）CH3和和CH2中饱和中饱和CH的伸缩的伸缩 振动振动 约约30002800cm-1 （2）饱和）饱和C H的对称弯曲振动的对称弯曲振动 约约1375cm-1 （3）中的中的CH的伸缩振动的伸缩振动 约约2870，2720cm-1（双峰）（双峰）（4）中中

8、CO双键伸缩振动双键伸缩振动 约约1725cm-1 第四章第四章 分子发光分析法分子发光分析法 4.3 比较酚酞和荧光素哪一种的荧光量子产率高？为什么？比较酚酞和荧光素哪一种的荧光量子产率高？为什么？答：荧光素的荧光量子产率高。因为荧光素分子中的氧桥使其具有刚答：荧光素的荧光量子产率高。因为荧光素分子中的氧桥使其具有刚性平面结构，而这种结构可以减少分子的振动，使分子与溶剂或其他性平面结构，而这种结构可以减少分子的振动，使分子与溶剂或其他溶质分子的相互作用减小，也就减少了碰撞去活的可能性。溶质分子的相互作用减小，也就减少了碰撞去活的可能性。4.4 苯胺荧光在苯胺荧光在pH3还是还是pH10时更强

9、？解释之。时更强？解释之。答：由于苯胺带有碱性的胺基，它在答：由于苯胺带有碱性的胺基，它在pH712的溶液中以分子形式存在，的溶液中以分子形式存在，会发出蓝色荧光；当会发出蓝色荧光；当pH为为3时，溶液中的苯胺大多数以离子形式存在，时，溶液中的苯胺大多数以离子形式存在，因此苯胺在因此苯胺在pH10时的荧光比时的荧光比pH3时的更强。时的更强。4.6 为什么分子荧光光度分析法的灵敏度通为什么分子荧光光度分析法的灵敏度通常比分子吸光光度法的要高？常比分子吸光光度法的要高？答：因为荧光是从入射光的直角方向检测，即在黑背景下检测荧光的发答：因为荧光是从入射光的直角方向检测，即在黑背景下检测荧光的发射，

10、而且荧光的发射强度大，可以通过各种方法来增强，从而提高检射，而且荧光的发射强度大，可以通过各种方法来增强，从而提高检测的灵敏度，而分子吸光光度法中存在着严重的背景干扰，因此分子测的灵敏度，而分子吸光光度法中存在着严重的背景干扰，因此分子荧光光度发灵敏度通常比分子吸光光度法的高。荧光光度发灵敏度通常比分子吸光光度法的高。第五章第五章 原子发射光谱法原子发射光谱法 5.3 内量子数内量子数J的来源是什么？的来源是什么？答答：内内量量子子数数J是是由由于于轨轨道道运运动动的的相相互互作作用用即即轨轨道道磁磁矩矩与与自自旋旋磁磁矩矩的的相相互互影影响响而而得得出出的的，它它是是原原子子中中各各个个价价

11、电电子子组组合合得得到到的的总总量量子子数数L与与总总自自旋旋量量子子数数S的矢量和，即的矢量和，即 J=L+S 5.4 请请简简述述几几种种常常用用光光源源的的工工作作原原理理，比比较较它它们们的的特特性性以以及及使使用用范范围围，并并阐阐述具备这些特性的原因。述具备这些特性的原因。（略）详见（略）详见P110-113 5.4 什么是什么是ICP光源的环状结构并简述光源的环状结构并简述ICP的优缺点。的优缺点。答：答：高频电流具有高频电流具有“趋肤效应趋肤效应”，ICP中高频感应电流绝大部分流中高频感应电流绝大部分流经导体外围，越接近导体表面，电流密度越大。涡流主要集中在等经导体外围，越接近

12、导体表面，电流密度越大。涡流主要集中在等离子体的表面层内，形成环状结构，造成一个环形加热区。离子体的表面层内，形成环状结构，造成一个环形加热区。ICP光源的优点：（光源的优点：（1）具有好的检出限；（）具有好的检出限；（2）ICP稳定性好，稳定性好，精密度高；（精密度高；（3）基体效应小；（）基体效应小；（4）选择合适的观测高度光谱背景）选择合适的观测高度光谱背景小；（小；（5）准确度高，相对误差为）准确度高，相对误差为1%，干扰小；（，干扰小；（6）自吸效应小。）自吸效应小。局限性：对非金属测定灵敏度低，仪器价格较贵，维持费用局限性：对非金属测定灵敏度低，仪器价格较贵，维持费用也较高。也较高

13、。5.10 在下列情况下，应选择什么激发光源？在下列情况下，应选择什么激发光源？（1）对某经济作物植物体进行元素的定性全分析；对某经济作物植物体进行元素的定性全分析；（直流电弧）（直流电弧）（2）炼钢厂炉前炼钢厂炉前12种元素定量分析；（火花）种元素定量分析；（火花）（3）铁矿石定量全分析；（交流电弧）铁矿石定量全分析；（交流电弧）（4）头发各元素定量分析；（交流电弧或头发各元素定量分析；（交流电弧或ICP）（5 5）水源调查）水源调查6种元素定量分析。（种元素定量分析。（ICP）5.11 分析硅青铜中的铅，以基体铜为内标元素，实验测得数分析硅青铜中的铅，以基体铜为内标元素，实验测得数据列于下

14、表中，求硅青铜中铅的质量分数据列于下表中，求硅青铜中铅的质量分数（Pb）（表略）（表略）思路：此题用的是使用标准曲线法，根据思路：此题用的是使用标准曲线法，根据 S=blgc+lgA 分析线对的黑度值都落在乳剂特性曲线直线部分，分析线对的黑度值都落在乳剂特性曲线直线部分，S与与lgc成正成正比。做比。做S对对lgc的曲线，可求出的曲线，可求出lgcx，进而求，进而求cx。5.12 用标准加入法测定用标准加入法测定SiO2中中Fe的质量分数，的质量分数，Fe302.06 nm为分析线，为分析线，Si302.00nm为内标线，已知分析线对已在乳剂特性曲线直线部分，测得为内标线，已知分析线对已在乳剂

15、特性曲线直线部分，测得数据列于下表中。求数据列于下表中。求Fe的质量分数。的质量分数。(表略表略)思路：思路：FeFe的分析线和的分析线和SiSi的内标线组成一个分析线对的内标线组成一个分析线对,由于两者的位置接近由于两者的位置接近,因此乳剂特性基本相同。根据因此乳剂特性基本相同。根据S=blgc+lgA 自吸系数自吸系数b=1，则则S=lgc+lgA设设Fe的质量分数为的质量分数为cx，则根据表中数据得到以下联立方程式：，则根据表中数据得到以下联立方程式：（1）（2）（3）第六章第六章 原子吸收光谱法原子吸收光谱法 6.4 请解释下列名词：（请解释下列名词：（1）谱线半宽度；（）谱线半宽度；

16、（2）积分）积分吸分；（吸分；（3）峰值吸收；（）峰值吸收；（4）锐线光源。）锐线光源。（1 1）谱谱线线半半宽宽度度：中中心心频频率率位位置置，吸吸收收系系数数极极大大值值的的一一半半处处，谱谱线轮廓上两点之间频率或波长的距离。（图见线轮廓上两点之间频率或波长的距离。（图见P128P128，图，图6.26.2）（2 2）积积分分吸吸分分：在在吸吸收收线线轮轮廓廓内内，吸吸收收系系数数的的积积分分称称为为积积分分吸吸收收系数，简称为积分吸收。系数，简称为积分吸收。（3 3）峰峰值值吸吸收收：在在温温度度不不太太高高的的稳稳定定火火焰焰条条件件下下，峰峰值值吸吸收收与与火火焰焰中中的的被被测测元

17、元素素的的原原子子浓浓度度也也成成正正比比。吸吸收收线线中中心心波波长长处处的的吸吸收收系数系数K K0 0为峰值吸收系数，简称峰值吸收。为峰值吸收系数，简称峰值吸收。（4 4）锐线光源：锐线光源是发射线半宽度远小于吸收线半宽度的）锐线光源：锐线光源是发射线半宽度远小于吸收线半宽度的光源。锐线光源发射线半宽度很小，并且发射线与吸收线中心频光源。锐线光源发射线半宽度很小，并且发射线与吸收线中心频率一致。率一致。6.7 请简述空心阴极灯的工作原理及特点。请简述空心阴极灯的工作原理及特点。答：工作原理见课本答：工作原理见课本P131132 它的特点是：工作电流小，阴极温度低，辐射强度大，稳它的特点是

18、：工作电流小，阴极温度低，辐射强度大，稳定性高，背景小，定性高，背景小，Doppler变宽效应不明显，变宽效应不明显，Lorentz变变宽（压力变宽）也可忽略，自吸现象小，能发射出半宽度宽（压力变宽）也可忽略，自吸现象小，能发射出半宽度很窄的特征谱线。很窄的特征谱线。6.9 石墨炉原子化法的工作原理是什么？有什么特点？为什么它比火石墨炉原子化法的工作原理是什么？有什么特点？为什么它比火焰原子化法有更高的绝对灵敏度？焰原子化法有更高的绝对灵敏度？答：石墨炉原子化法的工作原理是利用大电流通过石墨管产生高热、高温，答：石墨炉原子化法的工作原理是利用大电流通过石墨管产生高热、高温，使试样原子化。使试样

19、原子化。其优点是（其优点是（1）绝对灵敏度高；（）绝对灵敏度高；（2）原子化效率高；（）原子化效率高；（3）用样量少；）用样量少；缺点是（缺点是（1）基体效应、化学干扰较多；（）基体效应、化学干扰较多；（2）背景干扰较强；（）背景干扰较强；（3）重现性）重现性较差。较差。石墨炉原子化法和火焰原子化法相比，它利用高温使试样完全蒸发、充石墨炉原子化法和火焰原子化法相比，它利用高温使试样完全蒸发、充分原子化，从而进行吸收测定。由于试样利用率几乎达分原子化，从而进行吸收测定。由于试样利用率几乎达100%，原子化效率，原子化效率高，自由原子在吸收区停留时间长，达高，自由原子在吸收区停留时间长，达110-

20、2秒数量级，是火焰法的秒数量级，是火焰法的10103 3倍，倍，且试样的原子化是在惰性气体中和强还原性介质内进行的，有利于难熔氧化且试样的原子化是在惰性气体中和强还原性介质内进行的，有利于难熔氧化物的原子化。而火焰原子化器的气动雾化器雾化效率低影响了火焰原子化法物的原子化。而火焰原子化器的气动雾化器雾化效率低影响了火焰原子化法灵敏度的提高。因而石墨炉原子化法比火焰原子化法有更高的绝对灵敏度。灵敏度的提高。因而石墨炉原子化法比火焰原子化法有更高的绝对灵敏度。6.11 原子吸收光谱的背景是怎么产生的？有几种校正原子吸收光谱的背景是怎么产生的？有几种校正背景的方法？其原理是什么？它们各有什么优缺点？

21、背景的方法？其原理是什么？它们各有什么优缺点？答答：背背景景干干扰扰是是一一种种光光谱谱干干扰扰，是是一一种种非非原原子子性性吸吸收收。分分子子吸收与光散射是形成背景的主要因素。吸收与光散射是形成背景的主要因素。主要的背景校正方法有（主要的背景校正方法有（1）邻近非共振线校正法；（）邻近非共振线校正法；（2）连续光源背景校正法；（连续光源背景校正法；（3）Zeeman效应背景校正法。效应背景校正法。（1）邻近非共振线校正法：）邻近非共振线校正法：原理简释如下：原理简释如下：这个方法比较简单，适用于分析线附近，背景吸这个方法比较简单，适用于分析线附近，背景吸收变化不大的情况，否则准确度较差。收变

22、化不大的情况，否则准确度较差。（2 2）连续光源背景校正法：）连续光源背景校正法：原理：锐线光源测定的吸光度值为原子吸收与背景吸收原理：锐线光源测定的吸光度值为原子吸收与背景吸收与背景吸收的总吸光度。连续光源测定的吸光度为背景与背景吸收的总吸光度。连续光源测定的吸光度为背景吸收。将锐线光源吸光度值减去连续光源吸光度值，即吸收。将锐线光源吸光度值减去连续光源吸光度值，即为校正背景后的被测元素的吸光度值。为校正背景后的被测元素的吸光度值。优点：所测得的背景吸收是待测元素共振线波长处的背优点：所测得的背景吸收是待测元素共振线波长处的背景，而不是在邻近线。因此可以获得真正的背景校正，景，而不是在邻近线

23、。因此可以获得真正的背景校正，校正的准确度及精密度也较高。校正的准确度及精密度也较高。缺缺点点：只只适适用用用用于于该该连连续续光光源源辐辐射射较较强强的的波波长长范范围围（如如氘氘灯灯为为210350nm）；）；从从背背景景吸吸收收的的波波长长特特性性来来看看，用用空空心心阴阴极极灯灯作作光光源源时时测测得得的的背背景景吸吸收收是是分分析析波波长长处处的的背背景景（Ab(H)），而而用用氘氘灯灯做做光光源源时时，测测得得的的是是单单色色器器光光谱谱通通带带内内的的平平均均背背景景值值（Ab(D)），该该值值不不一一定定代代表表分分析析波波长长处处真真正正的的背背景景值值。所所以以Ab(H)=

24、Ab(D)的的假假设设是是不不严严格格的的。当当Ab(H)Ab(D)时时，产产生生过过度度校校正正，使使分分析结果偏低，反之则校正不足，分析结果偏高；析结果偏低，反之则校正不足，分析结果偏高；为为了了使使Ab(D)很很小小，单单色色器器的的光光谱谱通通带带满满足足一一定定的的宽宽度度条条件件。基基体体元元素素的的吸吸收收线线，光光源源发发射射的的非非吸吸收收线线，或或吸吸收收灵灵敏敏度度低低的的谱谱线线可可能能进进入入光光谱谱通通带带内。造成背景校正的误差和其他光源的干扰；内。造成背景校正的误差和其他光源的干扰；由由于于使使用用不不同同类类型型的的独独立立光光源源，二二者者光光斑斑大大小小不不

25、一一。使使得得这这种种方方法法难难以以准确校正空间特性很强的石墨炉原子吸收中的背景吸收信号；准确校正空间特性很强的石墨炉原子吸收中的背景吸收信号；只能校正连续背景，不能校正结构背景。只能校正连续背景，不能校正结构背景。校正能力比较差；校正能力比较差；信噪比由于使用了分光束器而降低。信噪比由于使用了分光束器而降低。（3）Zeeman效应背景校正法：效应背景校正法：Zeeman效效应应背背景景校校正正法法是是磁磁场场将将吸吸收收线线分分裂裂为为不不同同偏偏振振方方向向的的组组分分，利利用用这这些些分分裂裂的的偏偏振振成成分分来来区区别别倍倍测测元元素素和和背背景景的的吸吸收收。方法可分为两类：光源调制法与吸收线调制法。方法可分为两类：光源调制法与吸收线调制法。Zeeman效应背景校正波长范围很宽，可在效应背景校正波长范围很宽，可在190900 nm范围内进范围内进行，背景校正准确度较高，可校正吸光度高达行，背景校正准确度较高，可校正吸光度高达1.52.0的背景。但的背景。但仪器的价格较贵。仪器的价格较贵。此文档由（您的第三方检测信息专家）提供。若想获得更多资料，敬请访问http:/。