常用仪器分析方法

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仪器分析4大分析方法

仪器分析4大分析方法

附录V A 紫外-可见分光光度法(4)比色法供试品本身在紫外-可见区没有强吸收,或在紫外区虽有吸收但为了避免干扰或提高灵敏度,可加入适当的显色剂显色后测定,这种方法为比色法。

用比色法测定时,由于显色时影响显色深浅的因素较多,应取供试品与对照品或标准品同时操作。

除另有规定外,比色法所用的空白系指用同体积的溶剂代替对照品或供试品溶液,然后依次加入等量的相应试剂,并用同样方法处理。

在规定的波长处测定对照品和供试品溶液的吸光度后,按上述(1)对照品比较法计算供试品浓度。

当吸光度和浓度关系不呈良好线性时,应取数份梯度量的对照品溶液,用溶剂补充至同一体积,显色后测定各份溶液的吸光度,然后以吸光度与相应的浓度绘制标准曲线,再根据供试品的吸光度在标准曲线上查得其相应的浓度,并求出其含量。

附录ⅧA 电位滴定法与永停滴定法电位滴定法与永停滴定法是容量分析中用以确定终点或选择核对指示剂变色域的方法。

选用适当的电极系统可以作氧化还原法、中和法(水溶液或非水溶液)、沉淀法、重氮化法或水分测定法第一法等的终点指示。

1.电位滴定法选用两支不同的电极。

一支为指示电极,其电极电位随溶液中被分析成分的离子浓度的变化而变化;另一支为参比电极,其电极电位固定不变。

在到达滴定终点时,因被分析成分的离子浓度急剧变化而引起指示电极的电位突减或突增,此转折点称为突跃点。

2.永停滴定法采用两支相同的铂电极,当在电极间加一低电压(例如50mV)时,若电极在溶液中极化,则在未到滴定终点时,仅有很小或无电流通过;但当到达终点时,滴定液略有过剩,使电极去极化,溶液中即有电流通过,电流计指针突然偏转,不再回复。

反之,若电极由去极化变为极化,则电流计指针从有偏转回到零点,也不再变动。

仪器装置电位滴定可用电位滴定仪、酸度计或电位差计,永停滴定可用永停滴定仪。

电流计的灵敏度除另有规定外,测定水分时用10-6A/格,重氮化法用10-9A/格。

方法电极系统说明水溶液氧化还原法铂-饱和甘汞铂电极用加有少量三氯化铁的硝酸或用铬酸清洁液浸洗水溶液中和法玻璃-饱和甘汞非水溶液中和法玻璃-饱和甘汞饱和甘汞电极套管内装氯化钾的饱和无水甲醇溶液。

仪器分析知识点总结大全

仪器分析知识点总结大全

仪器分析知识点总结大全仪器分析是化学分析的重要分支,它利用特殊的仪器对物质进行定性、定量和结构分析。

以下是对常见仪器分析方法的知识点总结。

一、光学分析法(一)原子吸收光谱法(AAS)原子吸收光谱法是基于气态的基态原子外层电子对紫外光和可见光范围的相对应原子共振辐射线的吸收强度来定量被测元素含量的一种方法。

其原理是:当光源发射的某一特征波长的辐射通过原子蒸气时,被原子中的外层电子选择性地吸收,使透过原子蒸气的入射辐射强度减弱,其减弱程度与蒸气相中该元素的原子浓度成正比。

原子吸收光谱仪主要由光源、原子化器、分光系统和检测系统组成。

优点:选择性好、灵敏度高、分析范围广、精密度好。

局限性:多元素同时测定有困难、对复杂样品分析干扰较严重。

(二)原子发射光谱法(AES)原子发射光谱法是依据原子或离子在一定条件下受激而发射出特征光谱来进行元素定性和定量分析的方法。

原理是:当原子或离子受到热能或电能激发时,核外电子会从基态跃迁到激发态,处于激发态的电子不稳定,会迅速返回基态,并以光的形式释放出能量,产生发射光谱。

其仪器包括激发光源、分光系统和检测系统。

优点:可同时测定多种元素、分析速度快、选择性好。

缺点:精密度较差、检测限较高。

(三)紫外可见分光光度法(UVVis)该方法是基于分子的紫外可见吸收光谱进行分析的。

原理是:分子中的价电子在不同能级之间跃迁,吸收特定波长的光,从而产生吸收光谱。

仪器主要由光源、单色器、吸收池、检测器和信号显示系统组成。

应用广泛,可用于定量分析、定性分析以及化合物结构研究。

(四)红外吸收光谱法(IR)红外吸收光谱法是利用物质对红外光区电磁辐射的选择性吸收来进行结构分析和定量分析的一种方法。

原理是:分子的振动和转动能级跃迁产生红外吸收。

仪器包括红外光源、样品室、单色器、检测器和记录仪。

常用于有机化合物的结构鉴定。

二、电化学分析法(一)电位分析法通过测量电极电位来确定物质浓度的方法。

包括直接电位法和电位滴定法。

仪器分析方法

仪器分析方法

仪器分析方法仪器分析方法是化学分析中常用的一种技术手段,它通过利用各种仪器设备对样品进行分析,从而得到样品的成分、结构和性质等信息。

仪器分析方法的发展,为化学分析提供了更加准确、快速、灵敏的手段,广泛应用于环境监测、食品安全、药物研发等领域。

本文将就常见的仪器分析方法进行介绍和分析。

一、光谱分析。

光谱分析是利用物质对光的吸收、发射、散射等特性进行分析的一种方法。

常见的光谱分析包括紫外可见吸收光谱、红外光谱、拉曼光谱等。

这些方法通过测量样品对特定波长的光的吸收或散射情况,从而得到样品的成分和结构信息。

光谱分析方法具有快速、非破坏性、灵敏度高的特点,被广泛应用于化学分析领域。

二、色谱分析。

色谱分析是利用物质在固定相和流动相作用下的分离和检测特性进行分析的一种方法。

常见的色谱分析包括气相色谱、液相色谱、超高效液相色谱等。

这些方法通过样品在色谱柱中的分离和检测,从而得到样品中各种成分的含量和结构信息。

色谱分析方法具有分离效果好、分析速度快、灵敏度高的特点,被广泛应用于食品安全、环境监测等领域。

三、质谱分析。

质谱分析是利用物质在电场或磁场中的运动特性进行分析的一种方法。

常见的质谱分析包括质子磁共振质谱、质子转移反应质谱、质子撞击电离质谱等。

这些方法通过测量样品中各种离子的质荷比,从而得到样品的成分和结构信息。

质谱分析方法具有高分辨率、高灵敏度、高准确度的特点,被广泛应用于药物研发、生物分析等领域。

四、电化学分析。

电化学分析是利用物质在电极上的电化学反应特性进行分析的一种方法。

常见的电化学分析包括极谱法、循环伏安法、恒电位法等。

这些方法通过测量样品在电极上的电流和电压变化,从而得到样品的成分和性质信息。

电化学分析方法具有灵敏度高、实时性好、样品准备简单的特点,被广泛应用于环境监测、能源材料等领域。

综上所述,仪器分析方法在化学分析中具有重要的地位和作用,它为化学分析提供了更加准确、快速、灵敏的手段。

随着科技的不断发展,仪器分析方法将会不断完善和创新,为人类的健康和环境保护提供更多的支持和帮助。

仪器分析方法比较

仪器分析方法比较

仪器分析方法比较常见的仪器分析方法包括原子吸收光谱法(AAS)、紫外可见光谱法(UV-Vis)、红外光谱法(IR)、质谱法(MS)和色谱法(GC、HPLC)。

下面对这些方法进行比较。

1.原子吸收光谱法(AAS)是一种常用的金属元素分析方法。

这种方法可以测定许多金属元素的浓度,具有高灵敏度和高选择性。

然而,AAS 只适用于金属元素的分析,不适用于其他类型的化学物质。

2. 紫外可见光谱法(UV-Vis)是一种非常常用的分析方法,用于测量物质的吸光度。

这种方法适用于有机化合物和无机化合物的分析,可以测量样品的浓度、化学键的结构和化合物的稳定性。

UV-Vis具有灵敏度高、分辨率好和操作简便等优点。

3.红外光谱法(IR)可以用来确定化学物质的功能基团和结构。

这种方法测量物质对红外辐射的吸收情况,因为每个化学物质都有特定的吸收峰,所以可以根据吸收峰的位置和强度来推断化合物的结构。

IR具有高灵敏度和高分辨率。

4.质谱法(MS)是目前最常用的分子结构分析方法之一、质谱仪可以测量化合物离子的质量和相对丰度,从而确定化学物质的分子量和分子结构。

质谱法适用于分析有机和无机化合物,具有高分辨率和高灵敏度。

5.色谱法(GC、HPLC)是一种广泛应用的分离和分析方法,用于分离复杂混合物中的化合物。

气相色谱法(GC)适用于分析气体和挥发性液体的化合物,液相色谱法(HPLC)适用于分析非挥发性化合物。

色谱法具有高分离效率、高分辨率和高灵敏度。

综上所述,不同的仪器分析方法具有不同的优点和适用范围。

在实际应用中,需要根据样品的性质和分析目的选择合适的方法。

例如,对于金属元素的分析,可以选择AAS;对于有机化合物的浓度测定,可以选择UV-Vis或HPLC;对于化合物结构的确定,可以选择IR或MS。

此外,对于复杂样品的分析,也可以采用多种方法的组合,以获得更准确的结果。

环境监测常用仪器分析方法(8类方法)

环境监测常用仪器分析方法(8类方法)
色谱柱内径越小,柱效越高,一般为2—6mm。 增加柱长可提高柱效,但分析时间增长,一般在 0.5—6m之间选择。
固定相是色谱柱的填充剂,可分为气固色谱固定 相和气液色谱固定相。
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色谱柱分离条件的选择
气化温度:应以能将试样迅速气化而不分解为准, 一般高于色谱柱温度30—70℃。 柱温:提高色谱柱温度,可加速气相和液相的传 质过程,缩短分离时间,但过高将会降低固定液 的选择性,增加其挥发流失,一般选择近似等于 试样中各组分的平均沸点或稍低温度。
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色谱法的分类
分类依据:固定相的形式
◦ 柱色谱法 ◦ 纸层析法 ◦ 薄层色谱法
分类依据:分离机制
◦ 吸附色谱法、分配色谱法、离子色谱法等
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色谱法
应用
◦ 色谱法是现代分析中最有效、用得最多的分离分析方法 ◦ 痕量分析的主要手段
环境监测中,色谱法是有机污染物分离分析的主 要手段
◦ 气相色谱法、液相色谱法、高压液相色谱法、离子色谱 法使用较多
敏度。 ◦ 氢化物原子化器 ◦ 无火焰原子化法的测定精密度比火焰原子化法差。
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3.离子交换法
有机离子交换剂(离子交换树脂)
◦ 是一种具有渗透性的三维网状高分子聚合物小球,在网 状结构的骨架上含有可电离的活性基团,与水样中的离 子发生交换反应。
◦ 分类(依据:官能团) ◦ 阳离子交换树脂 ◦ 阴离子交换树脂 ◦ 特殊离子交换树脂
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无机离子交换剂
பைடு நூலகம்
强酸性阳离子交换树脂
阳离子交换树脂 R-SO3H树脂, 如国产732
弱酸性阳离子交换树脂
R-COOH, R-OH 树脂
有机离子交换剂 (离子交换树脂)
强碱性阴离子交换树脂

仪器分析的分类

仪器分析的分类
放射分析 联用技术 --指那些不以光的波长为特征、讯号,仅通过测量电磁辐射的某些基本性质(反射、折射等)的变化的分析方法。
通过检测光谱的波长和强度来进行分析。 精密度越好,检出限就越低。
其他分析法
化 学 分 析
分 析 化 学
仪 器 分 析
重量分析 滴定分析
酸碱滴定 配位滴定 氧化还原滴定
电化学分析 光化学分析 色谱分析 波谱分析
2.5 检出限
➢ 某一方法在给定的置信水平上可以检出被测物质的最小浓 度或最小质量,称为这种方法对该物质的检出限。
➢ 检出限表明被测物质的最小浓度或最小质量的响应信号可 以与空白信号相区别。用D来表示。
D 3sb S
➢ sb为空白信号的标准偏差,S是方法的灵敏度,也就是标 准曲线的斜率。
➢ 方法的灵敏度越高(工作曲线的斜率越大)。精密度越 好,检出限就越低。
法的灵敏度就越高。 紫外、红外、核磁、质谱
灵敏度也就是标准曲线的斜率。
0.05 0
0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3
准确度常用相对误差度量.
C
2.3 精密度
精密度是指使用同一方法,对同一试样进行多次测定 所得测定结果的一致程度。
精密度常用测定结果的标准偏差s或相对标准偏差sr量 度.
沉淀滴定
电导、电位、电解、库仑 极谱、伏安
发射、吸收,荧光、光度
气相、液相、离子、超临 界、薄层、毛细管电泳 紫外、红外、核磁、质谱
2.2 灵敏度
物质单位浓度或单位
S=dy/d质c或d量y/dm的变化引起响应信号
值变化的程度,称为方法 同一分析人员在同一条件下测定结果的精密度称为重复性;
精密度越好,检出限就越低。

仪器分析4大分析方法

仪器分析4大分析方法

附录V A 紫外-可见分光光度法(4)比色法供试品本身在紫外-可见区没有强吸收,或在紫外区虽有吸收但为了避免干扰或提高灵敏度,可加入适当的显色剂显色后测定,这种方法为比色法。

用比色法测定时,由于显色时影响显色深浅的因素较多,应取供试品与对照品或标准品同时操作。

除另有规定外,比色法所用的空白系指用同体积的溶剂代替对照品或供试品溶液,然后依次加入等量的相应试剂,并用同样方法处理。

在规定的波长处测定对照品和供试品溶液的吸光度后,按上述(1)对照品比较法计算供试品浓度。

当吸光度和浓度关系不呈良好线性时,应取数份梯度量的对照品溶液,用溶剂补充至同一体积,显色后测定各份溶液的吸光度,然后以吸光度与相应的浓度绘制标准曲线,再根据供试品的吸光度在标准曲线上查得其相应的浓度,并求出其含量。

附录ⅧA 电位滴定法与永停滴定法电位滴定法与永停滴定法是容量分析中用以确定终点或选择核对指示剂变色域的方法。

选用适当的电极系统可以作氧化还原法、中和法(水溶液或非水溶液)、沉淀法、重氮化法或水分测定法第一法等的终点指示。

1.电位滴定法选用两支不同的电极。

一支为指示电极,其电极电位随溶液中被分析成分的离子浓度的变化而变化;另一支为参比电极,其电极电位固定不变。

在到达滴定终点时,因被分析成分的离子浓度急剧变化而引起指示电极的电位突减或突增,此转折点称为突跃点。

2.永停滴定法采用两支相同的铂电极,当在电极间加一低电压(例如50mV)时,若电极在溶液中极化,则在未到滴定终点时,仅有很小或无电流通过;但当到达终点时,滴定液略有过剩,使电极去极化,溶液中即有电流通过,电流计指针突然偏转,不再回复。

反之,若电极由去极化变为极化,则电流计指针从有偏转回到零点,也不再变动。

仪器装置电位滴定可用电位滴定仪、酸度计或电位差计,永停滴定可用永停滴定仪。

电流计的灵敏度除另有规定外,测定水分时用10-6A/格,重氮化法用10-9A/格。

方法电极系统说明水溶液氧化还原法铂-饱和甘汞铂电极用加有少量三氯化铁的硝酸或用铬酸清洁液浸洗水溶液中和法玻璃-饱和甘汞非水溶液中和法玻璃-饱和甘汞饱和甘汞电极套管内装氯化钾的饱和无水甲醇溶液。

常用仪器分析方法概论

常用仪器分析方法概论

常用仪器分析方法概论仪器分析方法是一种利用仪器设备进行定性和定量分析的方法。

它在科学研究、工程应用、环境监测和质量控制等领域有广泛的应用。

本文将对常用的仪器分析方法进行概论,包括光谱仪器、色谱仪器、质谱仪器、电化学仪器和热分析仪器等。

光谱仪器主要用于物质的光谱分析,包括紫外可见光谱仪、红外光谱仪和核磁共振仪等。

紫外可见光谱仪主要用于有机化合物的分析,通过测量溶液的吸收光谱来确定化合物的结构和浓度。

红外光谱仪通过测量物质在红外光束作用下吸收和散射的光谱来确定物质的组成和结构。

核磁共振仪则通过测量样品中核自旋的磁共振来确定样品的结构和化学环境。

色谱仪器主要用于分离和检测化合物混合物中的成分。

常见的色谱仪包括气相色谱仪和液相色谱仪。

气相色谱仪利用气体作为载气来带动样品分离,通过分离柱将样品中的各种成分分离出来,并通过传感器对其进行检测。

液相色谱仪则利用液相作为载液将样品分离,并通过检测器检测其成分。

质谱仪器主要用于分析化合物的质量和分子结构。

质谱仪通过将样品的分子转化为电离态,并通过电磁场的加速和偏转来分析质量和结构。

常见的质谱仪包括质谱仪和电喷雾质谱仪。

质谱仪利用磁场和电磁波来分析样品的质谱图,并通过质谱图来确定样品的分子结构和质量。

电喷雾质谱仪则适用于大分子和生物分子的分析,通过电喷雾技术将样品转化为气态离子,并通过质谱仪来分析其质谱图。

电化学仪器主要用于测量和分析电化学反应和电解质溶液中的化学物质。

常见的电化学仪器包括电位计、离子电导仪和电解池等。

电位计主要用于测量电解池中的电势,通过测量电势来确定样品的浓度和电势差。

离子电导仪则用于测量电解质溶液中的离子浓度和电导性。

电解池通过电解反应来分析和检测样品中的成分,可以用于分析有机化合物、金属离子和无机离子等。

热分析仪器主要用于测量和分析样品在不同温度下的物理和化学性质。

常见的热分析仪器包括差示扫描量热仪、热重分析仪和热导率仪等。

差示扫描量热仪通过测量样品在不同温度下的热流量来确定样品的热性质和热反应。

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常用仪器分析方法1.光学显微镜的放大率由哪些因素决定?光学显微镜的放大率由物镜放大率和目镜放大率两个因素决定:显微镜放大率=物镜放大率×目镜放大率 2.显微镜的分辨率是如何定义的?显微镜的分辨率是指在显微镜下能清晰看到的两点间最小距离。

3.扫描电镜为什么具有较好的分辨率和放大倍数?扫描电镜的成像原理有别于光学显微镜,是靠电子衍射成像的。

电子枪发出的高能电子束经电磁透镜调节后在样品表面扫描,由于电磁透镜可将电子束调节得非常精细,使其在很小的范围内扫描,因此在分辨率和放大倍数等方面远远优于光学显微镜。

4.简述能谱仪X射线信号是如何产生的?当样品受到高能电子束的作用,样品表面原子的核外电子获得能量从基态跃迁到激发态。

激发态不稳定,存在的时间极短,随即又回到基态,并将多余的能量以X光的形式释放出来,从而产生X射线。

5.什么是色谱法,其主要作用是什么?色谱法集分离与检测于一体,是一种重要的近代分析方法。

在色谱系统中有流动相和固定相两个相态,在分离过程中两相作相对运动。

欲分离的混合物组分随流动相通过固定相,由于不同的物质在两相中具有不同的分配系数,当两相作相对运动时,这些组分得以在两相中反复多次地分配,从而使各组分得到完全的分离,并逐一被检测出来。

色谱法的主要作用是实现混合物分分离。

6.什么是保留值,如何用保留值来定性?保留值表示试样中各组分在色谱柱中停留时间的长短,有保留时间、保留体积、相对保留值、和保留指数等几种表达方法,是色谱法定性的主要依据。

理论与实践证明,各种物质在一定的色谱条件下均具有确定不变的保留值,在色谱柱和操作条件不变时,比较组分的保留值就可判断组分的异同,一般采用与标准品的保留值比较来确定未知物的种类。

7.什么是反相液相色谱法,具有什么特点?如何调整色谱条件改善分离?流动相极性大于固定相极性的液-液色谱法称为反相色谱法。

与正相色谱法相反,极性大的组分在固定相中溶解度小,先流出色谱柱;极性小的组分反之。

调整色谱条件主要是调整流动相的极性。

流动相的极性增大,洗脱能力降低,组分的保留时间增长,分离得到改善。

但流动相极性过大,组分的保留时间过长,色谱峰变宽,灵敏度降低,所用分析时间也增加。

所以流动相的极性大小要适当。

8.如何选择硅胶薄层色谱的展开剂?在选择展开剂时必须同时考虑待分离组分的极性和吸附剂的活性,选择的一般原则是:分离极性较强的组分,宜选用活性高(级别低)的薄层板,以极性强的洗脱剂展开;分离弱极性的组分时,宜选用活性低(级别高)的薄层板,以极性较弱的洗脱剂展开;中等极性组分采用中间条件进行分离。

展开剂可以是单一溶剂,也可以是由二种、三种甚至多种溶剂组成的混合溶液。

9.电子跃迁有哪几种类型?哪些类型的跃迁能在紫外-可见吸收光谱中反映出来?有机化合物可能的电子跃迁类型有σ→σ*、π→σ*、π→π*、n→π*四种;无机体系的电子跃迁类型有d→d、f→f和电荷转移三种。

这些类型的跃迁都能在紫外-可见吸收光谱中反映出来。

10.在有机化合物的鉴定及结构推测上,紫外-可见吸收光谱所提供的信息有什么特点?若某有机化合物对可见光和紫外光没有吸收,说明该化合物是饱和的或只含义孤立的π键,分子结构中不含有I、Br、S等电负性小的元素。

具有共轭双键的有机化合物,随着共轭双键的增多,化合物的最大吸收发生红移,同时吸收强度增大。

11.比较荧光分光光度计与紫外-可见分光光度计的异同。

荧光分光光度计与紫外-可见分光光度计在构造上有许多相似之处,都有紫外或可见光源、单色器、样品池、检测器等部件。

荧光分光光度计与紫外-可见分光光度计的不同之处有:荧光分光光度计在样品池前后各有一个单色器,而紫外-可见分光光度计只在光源与样品池直接有一个单色器;紫外-可见分光光度计中通过单色器的光被一分为二,分别通过“参比”和“样品”两个吸收池,而荧光分光光度计中通过单色器的光全部进入样品池;荧光分光光度计中的入射光在通过样品池时改变方向(垂直),而紫外-可见分光光度计中的入射光在通过样品池时不改变方向。

12.什么是红外光谱的特征区,它有什么特点和用途?在红外光谱中,一般将波数为4000~1350cm-1的高频区叫做特征区,主要是由含氢单键的伸缩振动、叁键和累积双键的伸缩振动、双键的伸缩振动以及部分含氢单键的面内弯曲振动产生的。

特征区的吸收峰比较稀疏,特征性强,容易辨认,一般用于鉴别官能团的存在。

13. 和是同分异构体,如何应用红外光谱进行区分?分子中含有羰基,在1700 cm-1有一较强的吸收峰;分子中含有羟基,在3700~3200 cm-1之间有吸收,此外在1300~1000 cm-1之间有碳氧单键伸缩振动的吸收。

14.原子发射光谱法的基本原理是什么,其一般过程包含哪些步骤?原子发射光谱法是根据被测试样的原子激发后发射的特征光谱来测定物质组成的方法。

当原子受到外界能量作用时,原子的外层电子获得能量,从基态跃迁至激发态。

激发态的原子不稳定,在极短的时间内便又跃迁回基态或其它较低的能级上,多余的能量以一定波长的电磁波形式辐射出去。

每一条发射谱线的波长都取决于跃迁前后两个能级能量之差由于原子的能级很多,原子被激发,其外层电子可遵循光谱选律在不同能级之间跃迁,因此特定元素的原子可产生一系列不同波长的特征光谱线,这些谱线按一定的顺序排列,并保持一定的强度比例。

原子发射光谱法就是通过识别这些元素的特征光谱来鉴别元素的存在,进行定性分析;元素特征谱线的强度与试样中该元素的含量有关,因此可利用谱线的强度来确定元素的含量,进行定量分析。

原子发射光谱法的一般过程包含激发、分光和检测三个步骤。

15. 原子发射光谱由哪几部分组成,各部分的主要作用是什么?原子发射光谱仪主要由激发光源、分光系统和检测系统三部分组成。

激发光源的主要作用是使试样蒸发解离成气态原子或进一步电离成离子,最后使原子或离子得到激发,发射辐射。

分光系统的主要作用是用色散元件对激发光源发射的辐射进行色散分光,获得原子发射光谱。

检测系统的主要作用是记录光谱,测量特征谱线波长、强度,从而确定试样中元素的种类和含量。

16.简述原子吸收光谱法的基本原理和定量分析方法,并从原理上比较原子发射光谱法和原子吸收光谱法的异同点。

原子吸收光谱法是基于物质产生的原子蒸气中待测元素的基态自由原子对特定谱线的吸收强度来进行元素定量分析的方法。

当适当波长的光辐射通过基态原子蒸气时,如果与光辐射频率相应的光量子能量等于原子由基态跃迁到激发态所需的能量,则会引起原子对辐射的吸收,产生原子吸收光谱。

各种元素的原子结构和能级具有特征性,因此各元素的原子吸收光谱是具有一系列特征波长的吸收谱线。

其中原子由基态跃迁至第一激发态时产生的吸收线称为共振线。

由基态跃迁至第一激发态的跃迁最容易发生,因此对于大多数元素来说,共振线是元素的最灵敏线。

在原子吸收光谱法中,就是利用处于基态的待测原子蒸气对光源辐射的共振线的吸收来进行定量分析的。

原子发射光谱法和原子吸收光谱法都属于原子光谱法,前者是测定样品受到激发后其原子发射的特征谱线的波长和强度,主要用于定性分析,也可以用于定量分析;后者是测定样品的基态原子对光源发出的特征谱线的吸收强度,主要用于元素的定量分析。

17.原子吸收分光光度计由哪几部分组成,各有什么作用?试比较火焰原子化和非火焰原子化的优缺点。

原子吸收分光光度计由光源、原子化系统、分光系统和检测系统四部分组成。

光源的作用是发射被测元素基态原子所吸收的特征共振辐射;原子化系统的作用是将试样中的待测元素转变为基态原子蒸气,使试样原子化;单色器的作用是将待测元素的共振线与邻近谱线分开;检测系统的作用是通过光电转换测定出样品的基态原子对光源发出的特征谱线的吸收强度,并记录下来。

火焰原子化法操作简便快速、重现性好、适用范围广,缺点是试样利用率低,限制了灵敏度的提高。

非火焰原子化法的优点是灵敏度高、取样两少,缺点是精密度差。

18.什么是质谱?简述质谱分析的一般过程。

质谱是将分子用一定方式裂解后生成的各种离子按其质荷比大小排列的谱图。

质谱分析的基本过程是:样品通过进样系统进入离子源,采用一定的离子化手段使样品分子电离成各种不同质荷比的离子碎片,这些离子碎片被加速进入质量分析器,在质量分析器中按质荷比大小被分离并依次被检测器检测,经信号处理、记录得到样品的质谱。

19.质谱仪由哪几部分组成,各部分的作用是什么?简述EI离子源和四极杆质谱仪的工作原理。

质谱仪由样品导入系统、离子源、质量分析系统、离子检测系统和真空系统五部分组成。

样品导入系统的作用是将样品以适当的形态导入离子源;离子源的作用是样品分子或原子电离成离子;质量分析系统的作用是利用磁场或电场将离子源中产生的样品离子按质荷比大小进行分离检测;离子检测系统是接收经质量分析系统分离后的离子,并逐一进行检测,给出质谱图;真空系统的作用是产生真空,使质谱仪各系统在真空条件下工作。

在EI离子源中,电子束由通电加热的灯丝(阴极)发射,由位于离子化室另一侧的阳极接收。

具有一定能量的电子与由进样系统进入离子化室的样品蒸气相碰撞,蒸气分子受电子束轰击失去一个电子形成分子离子,然后进一步断裂,形成各种质荷比的碎片离子、游离基和中性小分子。

生成的离子经加速、聚焦后,以高速进入质量分析器。

四极杆质谱仪的主体由对称平行排列的四根杆状电极组成。

分别在相对的两个电极上加以相位相反的直流电压和射频电压,使两对电极所包围的空间内形成双曲面电场,即四极场。

离子的质量分离是在四极场中完成的,当直流电压一定时,只有具有某种质荷比的离子才能以有限大小的振幅稳定地通过四极场到达检测器,其它离子在四极场中作无界震荡,最后碰到电极上而无法通过四极场。

通过改变高频电压可实现质量扫描,获得质谱图。

20.质谱中的离子类型有哪些,它们在质谱解析中能提供哪些信息?在质谱中出现的离子类型有分子离子、碎片离子、重排离子、同位素离子、亚稳离子、复合离子及多电荷离子等。

每种离子都形成相应的质谱峰,这些峰的位置和强度与分子结构有关,在质谱解析中各有作用。

分子离子峰的质荷比是确定待测物质分子量和分子式的重要依据;根据碎片离子峰和重排离子峰,结合离子的裂解规律可以推测分子结构;根据同位素离子峰相对强度可鉴别化合物分子中是否含有Cl、Br、S原子和确定这些原子的数目,与分子离子峰结合可确定化合物的分子式。

21.如何实现气相色谱-质谱联用技术?GC-MS分析可提供哪些检测信息?接口是气相色谱-质谱联用的关键技术,接口的主要作用有两个,一是使气相色谱柱出口压力与质谱仪离子源压力相匹配,二是排除大量载气,使待测的色谱组分经浓缩后适量进入离子源。

目前常用的接口技术主要有两种:一是直接连接法,就是把气相色谱毛细管色谱柱的出口直接插入质谱仪的离子化室,由于毛细管柱的流速较低,质谱仪的真空系统可以满足GC-MS联用的要求;二是开口分流接口,就是将气相色谱毛细管色谱柱的出口与进入质谱仪离子源的传输线毛细管对接,中间留有约1mm的缝隙,外面用氦气反吹,使分子量较小的载气被吹走,不进入离子源。

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