仪器分析思考题答案汇总

实验一：

1.吸光系数是物质的物理常数之一，是理论值还是经验值？吸光系数在什么条件下才为一个普适常数？要使用吸光系数作为测定依据，需要哪些实验条件？

答：是经验值，因为吸光系数是由物质的特性决定的，在特定的波长、温度和溶液条件下的确定值，难以进行理论上的计算，但可以经验测定利用吸光度的可加和性帮助测定物质含量。

1)在待测物质一定的浓度范围内（一般较稀）和温度范围内以及适合的波

长照射下，该物质吸光系数可作为普适常数。

2)如果是定性检验，在足够宽的紫外波长范围，恒定试验温度，且溶液浓

度不能太大的条件下观察吸收强度即可。

如果是定量实验，要求待测物种类和其已知，在适宜的浓度和温度范围，且照射波长对应的吸光系数已知，排除该波段干扰物质的条件下。

2.比色皿的透光度和厚度不可能绝对相同，试考虑在什么情况下必须校正？什么情况下可忽略不计？

答：当待测溶液的检测波长会被比色皿材料相对强地吸收时，由于比色皿的透光度和厚度不同，则必须想办法校正这一误差。当检测波长几乎不被比色皿所吸收时，则可忽略不计。

3.试比较用标准曲线法及吸收系数法定量的优缺点。

答：标准曲线法优点为：绘制好标准工作曲线以后，测定简单快捷，可直接从标准工作曲线上读出含量，适合同一批大量样品的分析。同时也较为准确。缺点为：每次测定都要重新绘制标准曲线，为了提高曲线精密度必须大量准确配置标准溶液。准备工作比较耗时。

吸收系数法优点为：可以直接由样品的吸光度计算样品的量，方便快捷。缺点为：不能很好保证在线性范围内使用已知吸光系数，易受检测条件的不同影响造成误差。

实验二

1.导数分光光度法中，两组分同时测定时，如何选择择定波长λ1，λ2？

答：在可见-紫外的光谱范围，分别对于两个组分的标准试样进行扫描，将两个扫描结果吸光度图谱重叠比较，选出两个吸收峰线的交点或其旁边的点，要求使

其对两个组分的吸光度都比较大。此两点对应的波长即为测定波长λ1，λ2。

2.导数光谱条件（光谱带通、扫描速度、步长）的改变，对导数光谱是否产生影响？

试加以说明。

答：（1）光谱带通又称单色仪的光谱通带或带宽。指单色仪出射狭缝的辐射波长

区间宽度。如出射狭缝为S(mm)，单色仪的倒线色散率为D(nm/mm)，则光谱

通带Δλ=D×S(nm)。由狭缝射出后投射到被测物质上的光，是一个有限宽度的谱

带——光谱通带。随光谱通带宽度的增大，吸收光谱的分辨率降低，并偏离朗

伯一比尔定律。

（2）一旦狭缝确定下来，扫描速度的快慢影响了图谱分辨率的高低；

（3）狭缝设定的越窄，图谱分辨率越高，但信噪比下降；当狭缝过宽时，图谱

的重现性变好，但峰形变宽，有时会将有用的小峰掩盖在其中；

（4）如果狭缝选择的较窄，扫描速度应该放慢；因为检测器尽管比人的眼睛灵

敏，但也有惰性；当狭缝窄扫描速度快时，检测器的响应速度下降，尤其是类

如硅光二极管的检测器更甚；一般仪器说明书中均给出了在某某狭缝下扫描速

度的上限，其目的就是保证了分辨率；

（5）当仪器的狭缝、扫描速度和采样间隔确立后，仪器的另一个指标“响应速率”

对图谱的分辨率也会产生影响；响应速率就是你提到的fast和slow，响应速率

的快慢就是对已设定的采样间隔进行集合后的平均处理的效果；响应速率快，

采样的点少，对图谱处理的快，真实性和分辨率强，但信噪比略差；响应速率

慢，采样的点多，图谱的重现性和光滑性好，但对于小峰的分辨率变差，甚至

会使图谱峰值变低和后滞；一般使用时均采用中速，即“Medium”方式；

3.本实验影响结果的准确性因素有哪些？

a)实验仪器参数的设定和仪器测量的准确程度；

b)标准溶液的配制和未知液稀释时的准确；

c)结果处理时方法的选择及影响因素的排除

实验三：

1、化合物的红外吸收光谱是怎样产生的？化合物的红外吸收光谱能提供哪些信息？如何进行红外吸收光谱图的图谱解释？

答：a、当化合物的分子具有偶极矩，分子振动时伴随有偶极矩的变化。当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁,使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱。记录红外光的百分透射比与波数或波长关系曲线，就得到红外光谱。

b、通常红外吸收带的波长位置与吸收谱带的强度，反映了分子结构上的特点，可

以用来鉴定未知物的结构组成或确定其化学基团；而吸收谱带的吸收强度与分子组成或化学基团的含量有关，可用以进行定量分析和纯度鉴定。

c、首先利用质谱法等方法确定改有机物的分子式；

其次，计算分子的不饱和度，根据不饱和度的结果推断是饱和化合物还是不饱和化合物，初步确定有机物类型；

最后根据吸收峰的位置、强度、形状分析分子中可能存在的官能团及其连接关系，推断化合物的化学结构。

2、聚苯乙烯的红外光谱图与苯乙烯的谱图有什么区别？

答：苯乙烯中有碳碳双键的存在，在1660cm-1有特征吸收峰，而聚苯乙烯由于双键被打开，在这一峰处没有特征吸收峰。

同时，聚苯乙烯没有C=C-H在910 cm-1附近强烈的变形振动吸收峰。

实验四：

1、红外吸收光谱测定时，对固体试样的制样有何要求？测定苯甲酸的红外光谱还可以用那些制样方法？

答：

对固体试样的要求有：

1)制得的晶片必须无裂痕，局部无发白现象，如同玻璃般完全透明，否则应重

新制作；晶体局部发白表示压制的晶片厚薄不匀，晶片模糊表示晶体吸潮；

2)混合物中试样的量要适中（配比:1～2mg样品加100～200mg干燥KBr）若试

样的量太多会使峰的精细结构消失，太少则出峰不明显。

3)要在红外灯下进行，避免吸潮，排除3400 cm-1附近的水的吸收峰

4)避免呼吸过于强烈，防止出现CO2的吸收峰；

5)压片时要保证药品的量，可以适当过多，若过少则无法受力均匀，不易形成

透明的压片。

测定苯甲酸的红外光谱除了用压片法，还能用

1)粉末法，是把固体样品研磨成２μm以下的粉末，悬浮于易挥发溶剂中，然

后将此悬浮液滴于KBr片基上铺平，待溶剂挥发后形成均匀的粉末薄层的一种方法；

2)薄膜法，是把固体试样溶解在适当的的溶剂中，把溶液倒在玻璃片上或KB

窗片上，待溶剂挥发后生成均匀薄膜的一种方法；

3) 糊剂法，是把固体粉末分散或悬浮于石蜡油等糊剂中，然后将糊状物夹于两

片KBr 等窗片间测绘其光谱。

2、影响样品红外光谱图质量的因素是什么？

答：（1）仪器参数的影响：光通量、增益、扫描次数等直接影响信噪比S ／N ，同时要根据不同的附件及测试要求及时进行必要的调整，以得到满意的谱图。

（2）环境的影响：光谱中的吸收带并非都是由光谱本身产生的，潮湿的空气、样品的污染、残留溶剂由玛瑙研钵或玻璃器皿所带入的二氧化硅、溴化钾压片时吸附的水等原因均可产生附加的吸收带，故在光谱解析时应特别加以注意。

（3）虚光和散射光的影响。

（4）厚度的影响：样品的厚度或合适的样品量是很重要的，通常要求厚度为10～50μm ，对于极性物质如聚酯要求厚度小一些，对非极性物质如聚烯烃要求厚一些。有时为了观察弱吸收带，如某些含量少的基团、端基、侧链，少量共聚组分等，应该用较厚的样品测定光谱，若用KBr 压片法用量也应作相应的调整。

3、样品及所用器具不干燥会对实验结果产生什么影响？

答：KBr 本身极容易吸潮，而样品和所用器具不干燥，则会使样品吸收大量的水，使所测得的红外光谱图中含有水的特征峰，影响实验结果

4、如何着手进行红外吸收光谱的定性分析？

答：红外光谱定性分析的一般过程为：

a) 试样的纯化;

b) 了解试样的来源和性质;

c) 制样,记录红外吸收光谱图;

d) 谱图解析;

e) 和标准谱图进行对照。

5、在含氧有机化合物中，如在1900～1600cm-1区域中有强吸收带出现，能否判定分子中有羰基存在？

答：不能。因为在以下情况下都可能在1900 cm -1～1600cm -1区域中出现强吸收带：

（1）该含氧有机化合物中含有在1900 cm -1～1600 cm -1区域中存在特征吸收的其它基团，如C=C 的伸缩振动；

（2）制样过程中引入了在该区域有特征吸收的一些杂质；

（3）溶剂、待测物的状态也会使某些本来在该区域没有特征吸收的基团的吸收峰发生位移，进入该区域。

6、羟基的伸缩振动在乙醇及苯甲酸中为何不同？

答：乙醇中的羟基的伸缩振动峰高于3200 cm -1，峰较尖且窄；而苯甲酸羟基的伸缩振动峰处于2500 cm -1～3067.57 cm -1范围内，峰较宽且散。

原因是乙醇溶液中由于分子间形成氢键，使羟基的伸缩振动频率往低波数侧移动，同样由于氢键的作用，苯甲酸可同时形成分子间氢键和分子内氢键，使羟基的伸缩振动频率往低波数侧移动的程度更大。

实验五：

一、 问题讨论

1、max

ex λ、max em λ各代表什么？为什么对某种组分其max ex λ和max em λ处的荧光强度应基本相同？

答：max ex λ代表荧光的最大激发波长； max em

λ代表荧光的最大发射波长。 原子荧光是气态自由原子吸收光源的特征辐射后，原子的外层电子跃迁到较高能级，然后又跃迁返回基态或较低能级，同时发射出与原激发辐射波长相同或不同的辐射，从上述荧光强度的定义，可知只有在荧光的最大激发波长和最大发射波长基本相同时，测定的灵敏度才会达到最高值。

2、ph5.5时，邻-羟基苯甲酸（PK a1=3.00,PK a2=12.38）和间-羟基苯甲酸（PK a1=4.05,PK a2=9.85）水溶液中的主要存在的酸、碱型体是什么；为什么二者的荧光性质不同？

答：ph=5.5时，邻-羟基苯甲酸的型体如下图所示：

而间-羟基苯甲酸的型体如下图所示：

O

二者荧光性质不同是因为在ph=5.5的条件下，邻-羟基苯甲酸可以在分子内形成氢键增加分子刚性而有较强的荧光，而间-羟基苯甲酸则不能。

3、从实验可以总结出几条影响物质荧光强度的因素？

答：a.物质的分子结构(本因)，这可以从邻-羟基苯甲酸和间-羟基苯甲酸在ph=12时均能发射荧光，但对-羟基苯甲酸不能发射荧光得出；

b.溶液的状态（外因）,如PH ，浓度等，可以通过不同PH ，不同浓度的溶液荧光强度不同得出；

c ．预测温度很有可能会影响物质荧光强度。

实验六：

1. 影响荧光量子产率测量准确性的因素有哪些？如何才能获得可靠的量子产率

测量值？

答：影响因素有溶液浓度，溶剂的种类及PH，测量温度，荧光熄灭，副反应等可以采取的方法有：

1)测量时使待测溶液浓度较低，保证荧光强度与物质浓度在线性范围内；

2)选取适宜的温度及PH；

3)待测溶液不应放置过久，以免变质，影响量子产率。

2.如何选择某荧光物质测量其荧光量子产率的荧光参比标准物质，它的作用是什

么？

答：选取的参比物质激发波长应与待测物质激发波长相近。

它的作用是通过比较二者在相同激发条件下积分强度与紫外吸光度，计算待

测物质荧光量子产率。给定公式可以写为

Fu As As Fu

Yu Ys Ys

Fs Au Fs Au

=??=??，其中

As

Ys

Fs

?可以理解为一个校订常数，是一个和待测物质无关的量。

3.综述参比法测量分子荧光量子产率的特点。

答：操作方便，方法简单，准确性高，误差小，重现性好，结果处理方便。

实验七：

1)原子吸收为何要使用锐线光源？

由于吸收线半宽为0.001-0.005nm，非常窄，由波长扫描求积

分很困难，故实际应用采用锐线光源。在使用锐线光源时，光

源发射线半宽度很小，并且发射线与吸收线的中心频率一致。

这时发射线的轮廓可看作一个很窄的矩形，即峰值吸收系数Kn

在此轮廓内不随频率而改变，吸收只限于发射线轮廓内。这样，

求出一定的峰值吸收系数即可测出一定的原子浓度。

2)原子吸收法有哪些优点？

A、检出限较低，灵敏度较高。火焰原子吸收法的检出限可以

达到ppb级，石墨炉原子吸收法的检出限可达到10-10～10-14g。

B、分析精度好；火焰原子吸收法测定中、高含量元素的相对

标准差可<1%，其准确度已接近于经典化学方法。石墨炉原子

吸收法的分析精度一般约为3-5%。

C、分析速度快。

D、应用范围广；可测定的元素达70多个，不仅可以测定金属

元素,也可以用间接原子吸收法测定非金属元素和有机化合

物。

E、仪器比较简单，操作方便。

3)如何消除原子吸收分析中的化学干扰？

1)加入干扰抑制剂。抑制剂有释放剂、保护剂和缓冲剂三种。

2)选择合适的原子化条件。

3)提高原子化温度，化学干扰一般会减小。

4)加入基体改进剂。

5)当以上方法都未能消除化学干扰时，只好采用化学分离的方法，

如溶剂萃取、离子交换、沉淀分离等方法。用的较多的是溶剂

萃取的方法。

4)校正曲线为何会发生弯曲呢？

光吸收的最简式A=KC，只适用于理想状态均匀稀薄的蒸汽原子，

随着吸收层中原子浓度的增加，上述简化关系就不应用了。

在高浓度下，分子不成比例地分解；相对于稳定的原子温度，较

高浓度下给出的自由原子比率较低。

1.由于有不被吸收的辐射、杂散光的存在，不可能全部光

被吸收到同一程度来保持曲线线性；

2.由于光源的老化或使用高的灯电流引起的空心灯谱线扩

宽和产生自吸；

3.由于单色器狭缝太宽，则传送到检测器去的谱线不可能

只有一条，校正曲线表现出更大的弯曲

4.样品中元素的电离电位不同，在火焰中发生电离时，不

同元素的基态原子数不同。浓度低时，电离度大，吸光

度下降多；浓度增高，电离度逐渐减小，吸光度下降程

度也逐渐减小，所以引起标准工作曲线向浓度轴弯曲

（下部弯曲）。

实验八

1.用石墨炉原子吸收法直接测定海水样品时会遇到哪些问题？

答：

1.最大的问题是海水中的杂质离子多而复杂，浓度较大，基体的杂质离子对测量离子

的干扰较大，采取的方式是添加化学试剂，改进基体，如添加HNO3减少干扰，

如果继续改进可以使用HNO3-酒石酸体系, 克服海水基体的干扰。

2.因为海水的总体含盐量较高，基体干扰较为严重，可以通过将海水稀释到痕量浓度

测量，来减弱基体效应。

3.由于海水成分复杂，基体成分和浓度不能准确知道，不宜采用标准曲线法，应该采

用标准加入法。

2.为什么要使用标准加入法直接测定海水样品，以标准加入法定量分析应注意哪些问题？它有什么优点？

答：

1)因为海水样品中基体复杂，成分和浓度不能准确知道，用标准加入法才能消除

基体效应的干扰。

2)用标准加入法进行定量分析时，须满足以下条件：

a)含被测元素的纯基体制作的标准加入法曲线，应该是通过坐标原点的直线。

即分析物浓度为零时，不能产生响应，否则必须设法扣除；

b)仪器的响应（或其函数）必须是分析物浓度（或其函数）的一个线性函数。

c)为获得准确的结果和较好的精密度，要求加入标准的浓度系列为样品中待

测元素的一倍到数倍，因此，实验前必须通过化学或物理的方法估计待测

离子的浓度。

d)标准加入法只能消除基体的某些物理干扰，和与浓度无关的化学干扰及电

离干扰。试样中如存在与浓度有关的化学干扰及电离干扰时，需加入释放

剂，消电离剂等消除干扰后才能用本法进行测定。

3)标准加入法的优点是：

a)可以避免基体干扰，因为加入的标准液的基体是一致的，而标准曲线法则

无法排除待测液中的基体干扰。

b)可以免去做标准曲线的步骤，而通过在每个样品中加入2-3个不同浓度的

标准即可定量。

c)不需要另外的标准物质作内标物，只需加入欲测组分的纯物质，操作简单。

d)若在样品的预处理之前就加入已知准确量的欲测组分，则可以完全补偿欲

测组分在预处理过程中的损失。

3.石墨炉法为何灵敏度高？为什么必须使用背景扣除技术？如何选择石墨炉原子化的实验条件？

答：

1)因为石墨炉温度高，原子化效率高，试样几乎可以全部原子化，原子的平均停留时

间通常比火焰中相应的时间长约103倍因而测定灵敏度高，尤其对于易形成难熔氧

化物的元素，以及试样含量很低或试样量很少时非常适用。同时，由于离子化程度

大，可以避免离子团簇，增大测量灵敏性。

2)石墨炉原子化器中的自由原子浓度高，停留时间长，同时基体成分的浓度也高，因

此石墨炉法的基体干扰和背景吸收很严重，背景校正技术很必要。（比如赛曼效应

背景校正）。

3)灯电流，狭缝宽度等实验条件的选择铜火焰原子吸收法类似，可以通过控制其他变

量，改变一个变量寻找最优吸光度的方法进行。

与火焰法不同的一点是因为石墨炉原子化过程分为干燥，灰化，原子化，净化四个阶段，存在一个升温程序的设置问题。例如，如果待测液体的有机杂质含量很

高，可以适当增加灰化的时间，消除基体影响。

实验十：

1.气相色谱分析的优缺点是什么？

气相色谱法和其他分析仪相比，其优点是：

1)应用范围广，能分析气体、液体和固体。

2)仪器价格较低，使用条件不苛刻，利于普及推广；

3)分离效率高。几十种甚至上百种性质类似的化合物可在同一根色谱柱上得到分

离，能解决许多其他分析方法无能为力的复杂样品分析。

4)分析速度快。一般而言，气相色谱法可在几分钟至几十分钟的时间内完成一个

复杂样品的分析。

5)检测灵敏度高。随着信号处理和检测器制作技术的进步，不经过预浓缩可以直

接检测10-9g 级的微量物质。如采用预浓缩技术，检测下限可以达到10-12g

数量级。

6)样品用量少。一次分析通常只需数纳升至数微升的溶液样品。

7)选择性好。通过选择合适的分离模式和检测方法，可以只分离或检测感兴趣的

部分物质。

8)多组分同时分析。在很短的时间内（20min左右），可以实现几十种成分的同

时分离与定量。

9)易于自动化。现在的色谱仪器已经可以实现从进样到数据处理的全自动化操

作。

10)与其他仪器联用能解决更复杂的分析难题

气相分析法主要的缺点是定性能力较差。为克服这一缺点，已经发展起来了

色谱法与其他多种具有定性能力的分析技术的联用。

2.从实验结果看，实测样与标准样的保留时间t r值完全相同吗？为什么？

答：不完全相同

产生不同有两个方面的原因，主要是人为因素使样品的注入和开始测量是不同步的，另外还可能存在仪器方面的问题，具体讨论见六、实验讨论部分

3.影响色谱定量分析进度的因素有哪些？

1) 实验仪器的影响

a)载气

在气相色谱中,各种气体,如载气、燃气、助燃气等的纯度会直接影响色谱仪的

灵敏度、稳定性,甚至色谱柱的寿命(柱效为原来的1/10时,应更换新的色谱柱)。

因此要严格控制气体的质量和杂质的去除。气路管线不能使用塑料管或橡胶

管。

b)进样口

进样口的作用是准确、重现地把样品导入色谱系统,气化的样品应该是真实的

代表液体样品,如无特殊需要,气化过程样品组分不会发生化学变化。因此凡能

影响样品气化、稳定性的部件均应考虑每个元件的最佳性能。要考虑的问题有：

（1）气化室温度要控制在最高温度范围内;(2)定期更换。目的是为了防止漏气、

分解、样品损失、柱流量或分流流量下降、出鬼峰、柱效下降;(3)安装后“手紧”;(4)

如果可行,使用隔垫吹扫;(5)用自动进样器;(6)选用针尖锋利的注射器。

c)色谱柱

色谱柱是气相色谱仪的关键部件,是分离样品的重要部位。要得到一个很好的

分析分离谱图,主要是取决于固定相和柱温的选择。在气-液色谱中固定相的选

择决定于固定液,担体起支持体的作用,因此在气-液色谱中,选择合适的固定液

很关键。一般可按照“相似相溶的原则”进行选择。

2) 测量溶液的误差

尽可能准确地配制标准溶液和检测液，对于易挥发的液体要现测现配制，防止挥发引起组分变化，尽可能准确量取液体进样

实验十一

1.电导检验器为什么可以用作离子色谱分析的检测器？

电导检测器（electrolytic conductivity detector,ELCD）是对含卤、硫、氮化合物具有高选择性和高灵敏度的电化学检测器。它是

将被测组分变成杂原子氢化物或氧化物，在去离子的溶剂中电离，

据溶剂电导率的变化来检测原组分的含量。因为不同的离子不同的

浓度时导电能力是不同的，因此可以依据溶液电导的变化来定量反

映离子浓度的变化。

2.为什么在每一试样溶液中都要加入1%的洗脱液成分？

使洗脱液成分大大过量，保证待测离子完全分散在洗脱液中，防止出现洗脱液无法与待测离子完全混合，只在接触面有浓度梯度

改变，影响洗脱液对待测溶液的携带效果。

实验十二：

1、测量溶液的PH值时,为什么PH计要用缓冲溶液进行定位？

答:由PH计的测量原理可知，PH测量是根据PH与电动势差之间的线性函数的原理设计的，即

因此，用已知PH的溶液进行定位可以消除不对称电位的影响，同时消除温度、PH计的本身偏差等外界干扰的影响，使测量更准确。

之所以用标准缓冲液来定位的是因为，pH值是否准确可靠，是准确测量pH的关键，而一般的溶液的PH值受外界影响很大，结果使实验数据不准确，但缓冲溶液具有很强的缓冲能力，受到外界的影响相对于其他的溶液来说会小很多，其PH在很大的干扰范围内都可以保持不变，在重复测量时PH值可以保持稳定，因此在测量pH前都要用缓冲溶液进行定位。

2、什么单标准pH缓冲溶液法测量溶液pH值时，应尽量选用pH与它相近的标准缓冲液来校正酸度计？

答：使用玻璃电极测试pH 值时，由于液体接界电位随试液的PH 值及成分的改变而改变，故在校正和测定过程中，公式

中的E可能发生变化，应该选用pH 值与待测样液pH 值相近的标准缓冲溶液样正仪器，这样可以尽可能使待测液和标准溶液所处的环境相同，对比除去干扰，减少实验误差。