中山大学仪器分析习题集

二、填空题：

1分子的能量主要为电子能、振动能、转动能三项能量之和。

2在色谱分析中，分配系数是指一定温度、压力下，组分分配达到平衡时组分在固定相和流动相中的浓度比。

3在色谱分析中，分离度指相邻两个色谱峰保留值之差与两峰底宽平均值之比。

4仪器分析所涉及的定量分析中，常用的校正方法有标准曲线法、标法和标准加入法。

5在31S0-31P1、31S0-31D2、33P2-33D3、43S1-43P1跃迁中，不能发生的是31S0-31D2。

6紫外－可见吸收光谱产生于分子中价电子在电子能级间的跃迁的跃迁；红外光谱产生于分子中振动能级的跃迁的跃迁；原子光谱产生于原子外层电子能级间的跃迁的跃迁。

7通常，可见分光光度计和紫外光度计的吸收池材料分别为玻璃和石英。

8色谱定量分析中常用的定量方法有外标法，标法，归一化法三种。当样品中不是所有组分都能出峰，不要求对所有组分作定量分析时，宜采用外标法或标法。9组分A从色谱柱流出需15.0min，组分B需25.0min，而不被色谱柱保留的组分P流出柱需2.0min。（1）B 组分对A组分的相对保留值是 1.77 。（2）A组分在柱中的容量因子是 6.5 。（3）B组分在柱中的容量因子是11.5 。

10如果在其他色谱条件不变的情况下，固定相的用量增加一倍，样品的调整保留时间会增大。

11GC用气体作流动相，又叫载气。常用的载气有H2，He ，N2三种。

12气相色谱检测器可分为质量型和浓度型两类，属于质量型检测器的有氢火焰离子化和火焰光度，属于浓度型检测器的有热导池和电子捕获。

13原子光谱的特征为线光谱，分子光谱的特征为带光谱。

14对于紫外及可见分光光度计，在可见光区可以用玻璃吸收池，而紫外光区则用石英吸收池进行测量。

15在碱性条件下利用氟离子选择电极测定F-离子，常会使测定结果偏高。

16双波长分光光度计在仪器设计上通常采用 1 个光源， 2 个单色器和 1 个吸收池。

17气相色谱定量分析中对归一化法要求的最主要的条件是所有的组分都要出现色谱峰。18在AES中，元素的原子从中心发射电磁辐射，所发射的电磁辐射可能被处在边缘的同一元素基态原子或较低能级的原子吸收，使检测器接受到的谱线强度降低。将这种在高温时原子所发射的某一波长辐射被处在边缘低温状态的同种原子所吸收的现象称为谱线的自吸。

19多普勒变宽是由于原子在空间作无规则热运动所导致的，故又称热变宽。

20程序升温指：对组成复杂、沸程宽的多组分样品进行气相色谱分析时，通过逐渐升高色谱温度，使各组分依沸点低高的顺序依次流出色谱柱而获得好的分离的方法技术。21梯度淋洗指：对组成复杂、含有多种不同极性组分样品进行液相色谱分析时，通过逐渐调节溶剂非极性和极性成分的比例而改变混合溶剂的极性，根据“相似相溶”的原则，逐渐将不同极性的组分依次洗出色谱柱而获得良好分离的方法技术。

22若共存元素在气相中生成气体分子、氧化物、盐类等分子，由它们产生的分子吸收光谱与光源发射的分析元素共振线重叠，将产生干扰，这种干扰常称为背景吸收。

23原来处于激发态的粒子回到低能级或基态时，往往会发射电磁辐射，这样产生的光谱为发射光谱。

24在某些情形下，激发态原子或分子可能先通过无辐射跃迁过渡到较低激发态，然后再以辐射跃迁的形式过渡到基态，或者直接以辐射跃迁的形式过渡到基态。通过这种方式获得的光谱，称为荧光光谱。

25由原子能级之间跃迁产生的光谱称为原子光谱。

26由分子能级跃迁产生的光谱称为分子光谱。

27保留时间指从进样开始到色谱峰最大值出现时所需要的时间。

28死体积指不被保留的组分通过色谱柱所消耗的流动相的体积。

29在AAS法中，由基态电子从基态能级跃迁至第一激发态所产生的吸收谱线称为共振

线。

30锐线光源指能够发射出谱线很窄，且发射线的中心频率与吸收线中心频率完全重合的光源。

31红外光谱中，分子吸收红外辐射后，由基态振动能级跃迁至第一振动激发态所产生的吸收峰称为基频峰。

32色谱分析中，将一定量的纯物质作为标物加入到准确称量的试样中，根据试样和标物的质量以及被测组分和标物的峰面积可求出被测组分的含量，这种方法称为标法。

三、简答题：

1 比较原子发射光谱分析和原子吸收光谱分析中原子化方法的异同。

异：对于原子发射光谱，元素受到热、电、光、等离子体等能量激发成为激发态原子或离子，再回到低能态或基态时所发射的光谱。原子发射光谱可对试样进行定性分析、定量分析以及半定量分析。对于原子吸收光谱，在原子化装置中完成试样的蒸发、干燥和原子化过程，产生基态原子，吸收锐线光源所发射出的特征线光谱后产生吸收光谱。原子吸收光谱可进行定量分析，得到试样的准确定量结果。

同：皆为原子光谱。

2 试从原理、仪器、应用三方面对原子发射（AES）、原子吸收（AAS）、原子荧光（AFS）光谱法进行简要的比较。

AES、AAS、AFS皆为原子光谱。AES反映激发态原子跃迁回基态时的光谱行为，AAS 为基态原子对共振线的吸收，AFS为基态原子吸收辐射后的一个能级跃迁过程。AAS和AFS 的仪器结构比较类似，由光源、原子化器、单色器、检测器组成。在AES中，原子化装置即为光源，不再需另外的辐射光源。AFS中检测光路与激发光入射方向相互垂直。应用方面，原子发射光谱可对试样进行定性分析、定量分析以及半定量分析，原子吸收光谱可进行定量分析，原子荧光光谱着重于对汞、砷等元素进行分析。

6 简述气相色谱的原理、色谱仪的大致结构。

基于试样中组分在载气的带动下进入色谱柱，在固定相和流动相中经吸附－去吸附、分配－再分配等一系列过程从而得到分离。五大系统有：气路系统、进样系统、分离系统、温控系统以及检测和记录系统。

7 分子光谱和原子光谱有何区别？各自包括哪些具体的分析方法？

AES、AAS、AFS皆为原子光谱。原子光谱为线光谱。AES反映激发态原子跃迁回基态时的光谱行为，AAS为基态原子对共振线的吸收，AFS为基态原子吸收辐射后的一个能级跃迁过程。分子光谱有可见/紫外吸收、红外、拉曼等。分子光谱产生过程中可能涉及到电子能级、振动能级、转动能级的跃迁，因而为带光谱。

8 红外光谱中的基团频率和“指纹区”指的是什么？各有什么特点？对有机化合物的分析各起到什么作用？

组成分子的各种原子基团都有自己的特征红外吸收的频率围和吸收峰，称这些能用于鉴定原子基团存在并有较高强度的吸收峰为特征峰，其相应的频率称为特征频率或基团频率。基团频率有一定的围，吸收峰较强，用于鉴定原子基团的存在。

“指纹区”：在1300 cm-1～400 cm-1（7.7μm~25μm）围的光谱区，分子构型和结构的微小差别都可引起吸收峰分布的明显改变。这一区域的光谱对于分子来说就好像“指纹”对人一样，具有各自独特的特征，可用于区分化合物的精细结构。

9分光光度法定性定量的依据

紫外－可见吸收光谱定性的依据：

同一种吸光物质，浓度不同时，吸收曲线的形状相同，最大吸收波长不变，只是相应的吸光度大小不同。

紫外－可见吸收光谱定量的依据：吸光度的大小与其浓度相关，其定量关系符合朗伯

－比耳定律。

10 与紫外分光光度计比较，荧光分光光度计有何不同?

光源：后者的激发光源强度比前者吸收测量中的光源强度大。

单色器：后者中有两个单色器，分别为激发单色器和发射单色器，前者仅有一个单色器。

检测器：荧光强度很弱，检测器需有较高的灵敏度。

试样池：荧光分析中要求用石英材料。

由于荧光强度与透过光强度相比小得多，在测量荧光时必须严格消除透过光的影响。因此，在荧光计的测量仪器中，是在与入射光和透过光垂直的方向上来测量荧光。（荧光光度计有两个单色器，且入射光路与检测系统的光路垂直。）

11在色谱分析中，用标法进行定量时，标物的选择应符合什么要求？

1）它是试样中不含有的组分；

2）标物应为稳定的纯品，能与试样互溶，但不发生化学反应；

3）标物与试样组分的色谱峰能分开，并尽量靠近；

4）标物的量应接近被测组分的含量。

12 气相色谱中选择固定液的要什么？

1）选择性好；2）低蒸气压，热稳定性好、化学稳定性好；3）有一定溶解度；4）凝固点低，粘度适当。

13 分光光度计的主要部件有哪些？各部件的作用是什么？

分光光度计的主要部件有：光源、单色器、吸收池、检测系统、信号显示系统。

光源能提供具有足够发射强度、稳定且波长连续变化的复合光；

单色器的作用是从光源发出的复合光中分出所需要的单色光；

吸收池是用于盛装参比溶液、试样溶液的器皿；

检测系统是利用光电效应把通过吸收池后的透射光变成与照射光强度成正比的光电流，再进行测量；

信号显示系统的作用是检测光电流强度的大小，并以一定的方式显示或记录下来。

15 在色谱分析中，用面积归一法定量的优缺点是什么？

优点：简便；定量结果与进样量无关；操作条件变化对结果影响较小。

缺点：样品的全部组份必须流出，并可测出其信号。对某些不需要测定的组分，也须测出其信号及校正因子。

16 试简述气相色谱速率方程式中A、B、C三项的物理意义。指出载气最佳流速的表达方式及相应于载气最佳流速的塔板高度.

H=A+B/u+cu，其中A为涡流扩散项，B为分子扩散项，C为传质阻力项。

最佳线速度：u=(B/C)1/2，H=A+2（B*C）1/2

17 什么是光谱分析法，它包括哪些主要方法？

当物质高温产生辐射或当辐射能与物质作用时，物质部能级之间发生量子化的跃迁，并测量由此而产生的发射、吸收或散射辐射的波长和强度，进行定性或定量分析，这类方法就是光谱分析法．

光谱分析法主要有原子吸收光谱法、原子发射光谱法、原子荧光法、紫外－可见分光光度法、红外光谱法、分子荧光法、拉曼光谱法、X射线荧光法等。

18 辐射光子能量与波长的关系怎样，按光子能量从高到低有哪些辐射类型？

辐射光子能量与波长的关系为：E=hc/λ

按光子能量从高到低的顺序为：γ射线，X射线，紫外，可见，红外，微波，无线电波。

21 试比较双光束和双波长分光光度法在仪器结构上有何不同？双波长分光光度法的原理是

什么？

1）双光束分光光度计，在单色器的后面放置一切光器，将光分为两路强度相同的两部分，分别通过参比和样品溶液测定。

双波长分光光度计，将同一光源发出的辐射通过两个单独调节的单色器，产生两条不同波长的光，分别通过样品溶液进行测定。光路中没有参比溶液。

2）由于双波长分光光度计采用统一光源，调节仪器使两波长处光强度相等，则两波长处吸光度之差为ΔA= Aλ2–Aλ1 = (ελ2–ελ1)bc，即输出信号ΔA浓度c成正比．消除了在单光束和双光束分光光度测量中由参比溶液和样品溶液组成不同所带来的误差。

22 在液相色谱法中，为什么可分为正相色谱和反相色谱？各有什么含义？

采用正相及反相色谱是为了降低固定液在流动相中的溶解度从而避免固定液的流失。

使用亲水性固定液时常采用疏水性流动相，即流动相的极性小于固定液的极性，称为正相液液色谱；反之，若流动相的极性大于固定相的极性则称为反相液液色谱。

23 什么是指示电极和参比电极，试举例说明。

指示电极：用来指示溶液中离子活度变化的电极，其电极电位值随溶液中离子活度的变化而变化。在一定的测量条件下，当溶液中离子活度一定时，指示电极的电极电位为常数。例如测定溶液pH时，可以使用pH玻璃电极作为指示电极，玻璃电极的膜电位与溶液pH 成线性关系，可以指示溶液酸度的变化。

参比电极：在进行电位测定时，是通过测定原电池电动势来进行的，电动势的变化要体现指示电极电位的变化，因此需要采用一个电极电位恒定、不随溶液中待测离子活度或浓度变化而变化的电极作为基准，这样的电极就称为参比电极。例如，测定溶液pH时，通常用饱和甘汞电极作为参比电极。

24 何谓元素的共振线、灵敏线、最后线、分析线，它们之间有何联系？

由激发态和基态间跃迁所产生的谱线称为共振线。灵敏线是元素激发电位低、强度较大的谱线，多是共振线。最后线是指当样品中某元素的含量逐渐减少时，最后仍能观察到的几条谱线。它也是该元素的最灵敏线。进行分析时所使用的谱线称为分析线。由于共振线是最强的谱线，所以在没有其它谱线干扰的情况下，通常选择共振线作为分析线。

25 在原子吸收分光光度法中能否用氢灯和钨灯作光源？为什么？

不能。因为原子吸收线的半宽度很小，在现有的技术条件下，只能通过测定峰值吸收来代替积分吸收。原子吸收分光光度法使用发射线半宽度很小、小于吸收线半宽度的锐线光源，而氢灯和钨灯发射的是连续带状光谱，所以不能作为原子吸收的光源使用。

27 红外光谱产生的条件有哪些？

1）辐射能量满足物质产生振动跃迁所需要的能量。

2）辐射与物质之间有相互耦合作用，产生偶极矩的变化。

28 AAS与UV-Vis的主要区别有哪些？

1）吸收机理不同：AAS法为原子吸收线状光谱；UV-Vis法为分子吸收带状光谱。

2）光源：AAS法使用锐线光源（空心阴极灯）；UV-Vis法使用连续光源（钨灯氘灯）。

3）仪器排列顺序不同：AAS法，锐线光源→原子化器→单色器→检测器；UV-Vis法，光源→单色器→吸收池→检测器。

29 为什么紫外光谱都是带状光谱。

分子中电子能级跃迁的同时，伴随有该电子能级上的振动能级、转动能级的跃迁，形成带状光谱，而不是线状光谱。

30 气相色谱定量的方法有几种？各有哪些优缺点？

有三种方法：归一化法，标法，外标法。

归一化法优点：简便、准确，即使进样不准确，对结果亦无影响，操作条件的变动对结

果影响也很小。缺点：试样中组分必须全部出峰。

标法的优点：定量准确，进样量和操作条件不要求严格控制，不要求试样中组分全部出峰。缺点：操作麻烦，每次分析都要称取试样和标物质量，比较费事，不适宜于快速控制分析。

外标法的优点：计算和操作都简便，不必用校正因子。缺点：要求操作条件稳定，进样量重复性好，否则对分析结果影响较大。

34 什么是色谱图？

在色谱法中，试样各组分经色谱柱分离后，从柱后流出进入检测器，检测器将各组分浓度（或质量）的变化转换为电压（或电流）信号，再由记录仪记录下来，所得的电信号强度随时间变化的曲线，称为流出曲线，也叫色谱图。

35 何谓积分吸收？何谓峰值吸收？为什么AAS法中常采用峰值吸收测量而不应用积分吸收测量？

积分吸收就是原子蒸气吸收的全部能量，在AAS法中称为积分吸收，用∫Kνdν表示。所谓峰值吸收是在采用发射线很窄的锐线光源的情况下，测量峰值吸收系数。

目前仪器还不能准确地测出半宽度很小的吸收线的积分吸收值，实际分析工作系通过测定吸收线中心频率的峰值吸收系数K。来计算待测试样中某元素的含量。

37 原子吸收光谱法中的干扰有哪些？简述抑制各种干扰的方法。

（1）来自光源干扰。方法：换分析线。

1）光谱干扰（2）多重吸收线干扰。方法：换分析线、预分离。

（3）背景吸收干扰。方法：扣除背景。

化学干扰。方法：进行化学分离及加入基体改进剂。

2）非光谱干扰电离干扰。方法：采用电离稀释剂。

物理干扰。方法：配制与待测试样具有相似组成的标准溶液。

38 什么是程序升温？什么情况下应用程序升温？它有什么优点？

在分析过程中，按预先设定程序升高柱温，此升高柱温法称为程序升温。对于宽沸程的多组分混合物的分离，可使用程序升温，有利于组分分离，得到好的色谱峰。

41 为什么离子选择性电极对待测离子具有选择性？如何估量这种选择性？

离子选择性电极，都具有一个传感膜，或称敏感膜，是离子选择性电极的最重要的组成部分，也是决定该电极的性质的实体。膜电极组成的半电池，没有电极反应；相界间没有发生电子交换过程。表现为离子在相界上的扩散，用Donnan 膜理论可以解释。不同敏感膜对不同的离子具有选择的透过性，因此具有选择性。

电位选择性系数K i·j来估量离子选择性电极对待测离子的选择性。

42 在电位法中，总离子强度调节缓冲剂的作用是什么？

①保持较大且相对稳定的离子强度，使活度系数恒定；

②维持溶液的pH值在适当围，满足离子电极的要求；

③掩蔽干扰离子；

④使液接电位稳定。

43采用氟离子选择电极法测定溶液氟离子浓度时，溶液的pH值应该在什么围？

高选择性，需要在pH5～7之间使用，

pH高时：溶液中的OH-与氟化镧晶体膜中的F-交换;

pH较低时：溶液中的F-生成HF或HF2-

44简述电极极化的分类及消除？

电极极化包括：浓差极化和电化学极化。

减小浓差极化：减小电流，增加电极面积；搅拌，有利于扩散。

45 什么是参比电极？在电分析中，对参比电极通常有哪些要求？

电极电势已知、恒定，且与被测溶液组成无关，则称之为参比电极。

（1）电极反应可逆，符合Nernst方程；（2）电势不随时间变化；（3）微小电流流过时，能迅速恢复原状；（4）温度影响小．虽无完全符合的，但一些可以基本满足要求。

对于参比电极应满足三个条件：可逆性，重现性和稳定性。

衡量可逆性的尺度是交换电流。如果电极有较大的交换电流，则使用时如有微量电流通过，其电极电位仍能保持恒定，所以参比电极都是难以极化的。

重现性是指当温度或浓度改变时，电极仍能按能斯特公式响应而无滞后现象，以及用标准方法制备的电极应具有相似的电位值。

稳定性是指在测量时随温度等环境因素影响较小。