仪器分析作业第七章
专业：生物工程姓名：潘红波学号：1025004350
3、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？
答：共振线由激发态直接跃迁至基态所辐射的谱线。
灵敏线各元素谱线中最容易激发或激发电位较低的谱线。
最后线当样品中某元素的含量逐渐减少时，最后消失的谱线。
分析线在被测元素的谱线中选则作为分析用的一条谱线。
一般选择灵敏线或最后线作为分析线，一个元素在含量低时的最后线是该元素的最灵敏线，含量高时则存在自吸干扰。
4、何谓自吸收？它对光谱分析有什么影响？
答：发光层四周的蒸气原子，一般比中心原子处于较低能级，因而当辐射能通过这段路程时，将为其自身的原子所吸收，而使谱线中心强度减弱，这种现象称为自吸收。
谱线自吸效应的存在，特别当元素含量高时，常使谱线强度减弱，严重时，谱线中央消失，成为双线的形状。
5、光谱定性分析的基本原理是什么？进行光谱定性分析时可以有哪几种方法？说明各个方法的基本原理和适用场合。
答：由于各种元素原子结构不同，在光源的激发作用下，可以产生许多按一定波长次序排列的谱线组—特征谱线，其波长是由每种元素的原子性质所决定的。
通过检查谱片上有无特征谱线的出现来确定元素的存在。
比较法：将试样与已知的欲鉴定元素的化合物相同的条件下并列摄
谱，然后将所得到的光谱图进行比较，以确定某元素是否存在。
此方法简便，只适用于试样中指定组分的定性鉴定。
铁谱法：将试样与纯铁并列摄谱，与元素标准光谱图进行比较。
适用于测定复杂组分的光谱定性全分析。
7、光谱分析中元素标准光谱图起什么作用？
答：在定性分析时，只要在映谱仪上观察所得谱片，使元素标准光谱图上的铁光谱谱线与谱片上摄取的铁谱线相重合，如果试样中未知元素的谱线与标准光谱图中已标明的某元素谱线出现的位置相重合，则该元素就有可能存在。
8、光谱定量分析的依据是什么？为什么采用内标？简述内标法的原理。
内标元素和分析线对应具备哪些条件？为什么？ 答：根据被测试样光谱中欲测元素的谱线强度来确定元素浓度。
两者之间有经验式： b ac I = 取对数得 a c b I lg lg lg += 此曲线在一定浓度范围内为一直线。
使用内标法可以使谱线强度由于光源波动而引起的的变化得到补偿。
原理：在被测元素的谱线中选一条线作为分析线，在基体元素的谱线中选一条与分析线匀称的谱线作为内标线，这两条谱线组成分析线对。
分析线与内标线的绝对强度的比值成为相对强度，内标法就是借测量分析线对的相对强度来进行定量分析的。
内标元素和分析线对应具备的条件：
（1）原来试样内应不含或仅含有极少量所加内标元素。
若试样主要成分的含量较恒定，有时也可用此基体元素作为内标元素。
（2）因为元素发射的谱线强度与该元素的激发电位有关，因此要选择激发电位相同或接近的分析线对。
若选用离子线组成分析线对时，则还要求电离电位也接近。
（3）两条谱线的波长应尽可能接近。
由于两条线将在同一感光板极为靠近的部分感光，因此曝光时间的变动，感光板乳剂层的性质，冲洗感光板的情况都将产生相同的影响，这样他们在感光板上的相对强度将不受这些因素的变化而改变，即使改变也将是很小的。
（4）所选线队的强度不应相差过大。
因为欲测杂质的含量通常很小。
（5）所选用的谱线应不受其它元素谱线的干扰，也应不是自吸收严重的谱线。
（6）内标元素与分析元素的挥发率应接近。
11、某合金中Pb 的光谱定量测定，以Mg 作为内标，实验测得数据如下。
ρ(Pb)/(mg/mL)Mg Pb 1
7.317.52
8.718.53
7.3114
10.3125
11.610.4A
8.815.5B
9.212.5C 10.712.2溶液
黑度计读数0.1510.2010.3010.5020.402 根据上述数据，（1）绘制工作曲线，（2）求溶液A,B,C 的质量浓度。
解：以ΔS=S Pb -S Mg 对lgC 作图,即得如下的工作曲线
根据上图可查出A,B,C对应的LgC，则相应的质量浓度为：
A 0.234 mg·mL-1
B 0.331 mg·mL-1
C 0.396 mg·mL-1。
仪器分析课件 第七章：MS
在高能量电子源轰击情况下，分子离子处于激发状态， 原子间的一些键进一步断裂，产生质量数较低的碎片， 获取分子结构的相关信息。
4.亚稳离子峰
离子离开电离室到达收集器之前的过程中， 发生分解而形成低质量的离子所产生的峰。
（母离子与子离子）
m
*
(m2 )
2
m1
亚稳离子峰钝而小，一般要跨2～5个质量单位，其质荷比通常不
图7-5 双聚焦分离器示意图
（1）法拉第筒
改变入口狭缝的宽度，可以改变仪器的分辨本领。
适用于低加速电压，加速电压>1KV时，将产生二次
电子甚至二次离子，使峰形畸变。双接收器，可以检
测M1、M2两束离子流，可以同时检测两种成分，以减 少系统不稳造成的误差。
曝光量则由时间或电量控制。利用谱线的位置与黑度，
使用CI源时需将试样气化后进入离子源，因此不 适用于难挥发、热不稳定或极性较大的有机物分 析。
无挥发性的无机样品如金属、半导体、矿物的离子化， 利用30KV脉冲高频电压，进行火花放电。 特点：电离效率高。能量分散大（使用双聚焦分析 器）。不必进行定量校正，进行定性和半定量分析。
图7- 场致电离源示意图
以CH4作反应气体为例，以高能量电子轰击时，反应 气体发生下述反应：
试样电离是由离子—分子反应产生的: 以CH4为反应气，XH为试样 5—500eV能量 CH4+e-→CH4++ CH3++ CH2++ C++ H2++H+ CH4++ CH3+ 90% CH4++ CH4→CH5++· 3 CH CH3++ CH4→C2H5++ H2 C2H5++XH→XH2++ CH4 C2H5++XH→XH2++ C2H4 C2H5++XH→X++ C2H6
仪器分析课后答案
仪器分析课后答案第七章原子吸收光谱法基本要求：掌握以下基本概念：共振线、特征谱线、锐线光源、吸收线轮廓、通带、积分吸收、峰值吸收、灵敏度和检出限，掌握原子吸收的测量、AAS 的定量关系及定量方法，了解AAS中的干扰及火焰法的条件选择，通过和火焰法比较，了解石墨炉法的特点。
重点：有关方法和仪器的基本术语。
难点：AAS的定量原理，火焰法的条件选择。
参考学时：4学时部分习题解答10、用标准加入法测定一无机试样溶液中镉的浓度。
各试液在加入镉标准溶液后，用水稀释至50mL，测得其吸光度如下表所示。
求镉的浓度。
解：设镉的浓度为cx μg/ml加入镉标的浓度c0分别为：c0 = 0, Ax = 0.042c1?c2?1?10502?10504?1050?0.2μg/ml A1 = 0.080 μg/ml A2 = 0.116 μg/ml A3 = 0.190?0.4c3??0.8按标准加入法作图得：cx = 0.22 μg/ml111、用原子吸收光谱法测定自来水中镁的含量（用mg·L1表示）。
取一系列镁标准溶液（1μg·mL1）--及自来水水样于50mL容量瓶中，分别加入5%锶盐溶液2mL后，用蒸馏水稀释至刻度。
然后与蒸馏水交替喷雾测定其吸光度，其数据如下表所示。
计算自来水中镁的含量。
解：吸光度（A）—标准溶液含镁量（μg）的标准曲线线性回归得??0.0427?0.0484x?yγ=0.9999将A=0.135代入得自来水样中含镁量为1.91μg。
∴自来水中镁的含量为1.9120?0.095μg·mL1 即0.095mg·mL1--12、某原子吸收分光光度计倒线色散率为1nm/mm，狭缝宽度分别为0.1nm, 0.2mm, 1.0mm，问对应的通带分别是多少？解：W = D·S已知：D = 1nm/mm, S1 = 0.1mm, S2 = 0.2mm, S3 = 1.0mm通带：W1 = D·S1 = 1×0.1 = 0.1nmW2 = D·S2 = 1×0.2 = 0.2nm W3 = D·S3 = 1×1.0 = 1.0nm2第八章紫外-可见分光光度法基本要求：掌握紫外一可见吸收光谱的特征及其产生的原因，了解有机化合物的电子跃迁类型及饱和烃、不饱和烃、羰基化合物、苯和单取代苯的特征吸收，了解影响紫外一可见吸收光谱的因素，共轭烯烃、α、β一不饱和羰基化合物的λmax的估算以及UV-Vis在定性和结构分析中的应用，掌握Lambert-Beer定律及其物理意义，偏离Lambert-Beer定律的原因，了解显色反应及显色条件的选择，掌握光度测量条件的选择原则，了解多组分分析、光度滴定、酸碱离解常数的测定、双波长光度法以及配合物的组成和K稳测定等方面的应用及其特点。
仪器分析-第7章 原子吸收与原子荧光光谱法
原子的能级与跃迁和元素的特征谱线 1. 基态第一激发态, 吸收一定频率的辐射能量。 产生共振吸收线（简称共振线） 吸收光谱 2.第一激发态基态 发射出同样频率的辐射。 产生共振发射线（也简称共振线） 发射光谱 3.各种元素的原子结构和外层电子排布不同: 特征谱线 最易发生，吸收最强，最灵敏线,分析线。 利用待测原子蒸气对同种元素的特征谱线（共振 线）的吸收可以进行定量分析。原子吸收光谱位于光 谱的紫外区和可见区。
(二)原子吸收光谱轮廓与变宽
☺ 1、吸收定律 强度为I0 的单色平行光通过厚度为l的原子蒸气，其 中一部分光被吸收，透过光的强度I服从吸收定律：
I0 原子蒸汽 l I
I I 0 e
( k l )
K是基态原子对频率为的
光的吸收系数。它与入射 光的频率、基态原子密度 及原子化温度等有关。
第一节
一、原子吸收的历史发展
概述
原子吸收光谱法是一种基于待测基态原子蒸 气对特征谱线的吸收而建立的一种分析方法。 发展经历了3个发展阶段： 1、原子吸收现象的发现 –1802年Wollaston发现太阳光谱的暗线；
太阳光
暗 线
–1859年Kirchhoff和Bunson解释了暗线产生的原因： 是由于大气层中的钠原子对太阳光选择性吸收的结果。
若采用一个连续光源（氘 或钨灯），即使是用高质 量的单色器入射可得到光 谱带为(0.2nm)的高纯光。 原子吸收线半宽度(10-3 nm， 即便是全部吸收)。由待测 原子吸收线引起的吸收值， 仅相当于总入射光强度的 0.5% [(0.001/0.2)×100%=0.5%], 原子吸收只占其中很少部 分，使测定灵敏度极差。
原子吸收光谱仪又称原子吸收分光光度计，虽 然种类很多，但基本结构是一样的。 锐线光源 原子化器 主要组成部分
仪器分析 第7章 原子发射光谱分析
摄谱法原理 ⑴ 摄谱步骤
安装感光板在摄谱仪的焦面上
激发试样，产生光谱而感光
显影，定影，制成谱板 特征波长—定性分析 特征波长下的谱线强度—定量分析
⑵ 感光板 玻璃板为支持体，涂抹感光乳剂(AgBr+明胶+增感剂) 感光：
2AgX+2hυ→ Ag(形成潜影中心)+X2
OH
O
显影： 对苯二酚
乳剂特性曲线：
感光板的反衬度
以黑度S与曝光量的对数lgH作图 在正常曝光部分：
γ
S lg H lg H i lg H i
α
乳 剂 特 性 曲 线
S lg( It ) i
Hi为感光板的惰延量
谱线黑度与辐射强度的关系：
S lg( It ) i
定量分析中，更主要是采用 内标法，测量分析线对的相 对强度
磁辐射，通过测定其波长或强度进行分析的方法
不涉及能级跃迁，物质与辐射作用，使其传播方 向等物理性质发生变化，利用这些改变进行分析 的方法
光分析法
非光谱分析法
光谱分析法
圆 折 二 射 色 法 性 法
X 射 干 线 涉 衍 法 射 法
原子光谱分析法 旋 光 法
X 射 线 荧 光 光 谱
分子光谱分析法
分 子 荧 光 光 谱 法 分 子 磷 光 光 谱 法 核 磁 共 振 波 谱 法
e. 波长尽可能靠近
（3） 摄谱法中的内标法基本关系式
• 摄谱法中谱线黑度S与辐射强度、浓度、曝光时间 、感光板的乳剂性质及显影条件有关，固定其他 条件不变，则感光板上谱线的黑度仅与照射在感 光板上的辐射强度有关
i0 S lg i
i0 未曝光部分的透光强度 i 曝光部分的透光强度
仪器分析题库,第七章答案
2(C)、3(D) 、5(B)、7 (C)、8(D)、9(C)、10(D)、12(C)、13(A)、15(A)、16(D)、18(B)、19(A)、20 (A)、21(A)、22 (C)、23 (A)、24 (A)、25(C)、30(D)、32 (C)、33(A)、34(D)、36 (C)、37(C)、41(A )、44(C)、45( D)1、共振（吸收）线。
2、不会改善3、自吸4、各种元素的原子核外层电子基态与激发态之间的能级差（ E）大小不同，受激跃迁时，不同的原子都有其特征的光谱线及线组；2～3条。
5、高频发生器、等离子炬管、雾化器；稳定性好、基体效应小、线性范围宽、检出限低、应用范围广、自吸效应小、准确度高。
6、Li的670.785nm的原子线；Be的313.042的一级离子线。
7、元素光谱图中的铁光谱线为波长标尺，可为查找谱线时作对照用。
8、第一激发态, 基态.9、分辨率色散率11、分析线或分析线对有背景干扰扣除背景14、铁谱比较法标准试样光谱比较法15、谱线波长标尺来判断待测元素的分析线1、答：因为谱线强度I不仅与元素的浓度有关，还受到许多因素的影响，采用内标法可消除操作条件变动等大部分因素带来的影响，提高准确度。
可作内标法分析线对的要求是：1.两谱线的激发电位相同或接近。
2.波长尽可能接近，无自吸。
3.两谱线的强度不应相差太大。
4.两谱线应不受其它谱线干扰。
3、答：当某一元素的谱线射出弧层时，由于弧层外部的同类冷原子对此辐射产生吸收，使得光强与原子的浓度不呈正比关系，这种现象称为自吸。
5、答：原子线：原子被激发所发射的谱线。
离子线：离子被激发所发射的谱线。
灵敏线：一些激发电位低的谱线，它的发光强度大。
分析线：分析过程中所使用的谱线，也即确定某一元素是否存在的谱线。
分析线对：定量分析中的分析线对由分析线与内标线组成。
从被测元素中选一根谱线作为分析线，从内标元素中选一条谱线作为内标线，以它们的相对强度比lg R作工作曲线，使光源强度对谱线强度影响得到补偿。
仪器分析 第七章 原子吸收光谱法
第七章原子吸收光谱法1.原子吸收光谱的历史2.原子吸收光谱的特点3.原子吸收光谱与紫外可见吸收光谱的区别4.原子吸收光谱分析过程第一节概述1. 原子吸收光谱的历史◆1802年，沃拉斯顿(Wollaston)在研究太阳连续光谱时，首次发现太阳连续光谱中出现暗线。
◆1817年，夫琅和费(Fraunhofer)研究太阳连续光谱时再次发现这些暗线，但无法解释暗线产生的原因。
2/1363/1361825年，法国著名哲学家孔德在哲学讲义中说“恒星的化学组成是人类绝对不能得到的知识”◆1859年，本生、基尔霍夫研究碱金属和碱土金属火焰光谱时，发现钠蒸气发出的光通过温度较低的钠蒸气时，会引起钠光的吸收，并且钠在光谱中位置相同。
发射线与暗线D◆太阳光谱暗线：太阳外围大气圈中钠原子对太阳光谱中钠辐射特征波长光进行吸收的结果。
4/1365/136太阳中含有94种稳定和放射性元素：氢(71％)、氮(27％)、氧、碳、氖、硅、铁等。
◆1955年，澳大利亚物理学家Walsh（沃尔什）发表了著名论文《原子吸收光谱法在分析化学中的应用》，奠定了原子吸收光谱法的基础。
◆1960年以后，原子吸收光谱法得到迅速发展，成为微量、痕量金属元素的可靠分析方法。
6/1362. 原子吸收光谱法的特点✓检出限低：10-10～10-14g。
✓准确度高：1%～5%。
✓选择性好：一般情况下共存元素无干扰。
✓应用范围广：可测定70多种元素。
✗缺点：难熔元素、非金属元素测定困难，不能实现多元素同时分析。
7/1363. 原子吸收与紫外可见吸收的区别✓相同点：利用物质对辐射的吸收进行分析。
✗不同点：◆吸收机理不同：紫外可见为溶液中分子或离子宽带吸收，带宽为几纳米至几十纳米；原子吸收为气态基态原子的窄带吸收，带宽仅为10-3nm。
◆光源不同。
◆试样处理、实验方法及对仪器的要求不同。
8/1364. 原子吸收光谱分析过程◆确定待测元素。
◆选择该元素相应锐线光源，发射出特征谱线。
环境仪器分析 第七章 高效液相色谱法
主要区别：固定相差别，输液设备和检测手段
柱内径1~3cm，固定相粒径>100μm 且不均匀 常压输送流动相 柱效低（H↑，n↓） 分析周期长 无法在线检测
1．经典LC：仅做为一种分离手段
2．HPLC：分离和分析
柱内径2~6mm，固定相粒径<10μm（球形，匀浆装柱） 高压输送流动相 柱效高（H↓，n↑） 分析时间大大缩短 可以在线检测
A 2 dp
next
A dp
， dp A H ， n 柱效
图示
续前
3）传质阻抗项及其影响
C C m C sm C s C m C sm （忽略固定相传质阻抗 ）
注：只考虑流动相和静态流动相的传质阻抗 忽略固定相传质阻抗
A dp
B 2 D m 2 D g
B t R ，B D g
T T D g 或D g M df 2 C Cm C s C g Cl Cl Cl Dl
DL T
续前
2. HPLC ： H A C u
B 2 D m
第七章
高效液相色谱法
High Pressure Liquid Chromatography
第一节
概述
高效液相色谱法：以气相色谱为基础，在经典液相 色谱实验和技术基础上建立的一种液相色谱法
一、HPLC与经典LC区别 二、HPLC与GC差别
三、高效液相色谱的特点
四、高效液相色谱的局限性
一、HPLC与经典LC区别
•
•
• • •
液-液分配色谱技术的关键是相体系选择。 可通过调节流动相的极性，来获得良好的柱 效和缩短分析时间。 液-液分配色谱可用于几乎所有类型化台物， 极性的或非极性的、有机物或无机物、大分 于或小分于物质的分离，只要官能团不同、 或者官能团数目不同、或者是分子量不同均 可获得满意的分离。
第七章 原子发射光谱分析
2、电磁辐射的性质：具有波、粒二象性
（1)波动性
（2)粒子性
c
E h h
c
c：光速；：波长；ν：频率；E ：能量； h：普朗克常数 （6.6262×10-34 J ·s） 3、电磁波谱：电磁辐射按波长的顺序排列
3．光谱法与非光谱法的区别：
光谱法：内部能级发生变化 原子吸收/发射光谱法：原子外层电子能级跃迁 分子吸收/发射光谱法：分子外层电子能级跃迁 非光谱法：内部能级不发生变化 仅测定电磁辐射性质改变
6
仪器分析-原子发射光谱分析
§ 7-2 原子发射光谱分析的基本原理
一、定义 根据待测物质的气态原子或离子受激发后所发射的
31
仪器分析-原子发射光谱分析
三、摄谱法的观测设备
1、光谱投影仪（映谱仪）——放大投影谱片 光谱定性分析，一般放大倍数为20倍 2、测微光度计（黑度计）——测量感光板上所记录的谱线的 黑度，用于光谱定量分析
(1)感光板
玻璃板为支持体，涂抹感光乳剂 （AgBr+明胶+增感剂）。
激发态
基态
光
（3）散射：丁铎尔散射、拉曼散射 （4）折射和反射 （5）干涉和衍射 根据特征光谱的波长可进行定 性分析；根据光谱峰的强弱与 物质含量的关系进行定量分析。
4
仪器分析-原子发射光谱分析
三、光学分析法分类
1、光谱法：
光谱法与非光谱法
利用物质与电磁辐射作用时，物质内部发生量子化能级跃迁而 产生的吸收、发射或散射辐射等电磁辐射的强度随波长变化的 定性、定量分析方法。
仪器分析习题课后答案
（4）由分子在振动能级间跃迁产生的光谱称为分子振动光谱；由分子在不同的转动能级间跃迁产生的光谱称为分子转动光谱。
（5）不符合光谱选择定则的跃迁叫禁戒跃迁；若两光谱项之间为禁戒跃迁，处于较高能级的原子具有较长的寿命，原子的这种状态称为亚稳态。
第五章 分子发光分析法
1．解释下列名词：
（1）振动弛豫； （2）内转化； （3）体系间窜跃； （4）荧光激发光谱；
（5）荧光发射光谱； （6）重原子效应； （7）猝灭效应。
答：（1）振动弛豫是在同一电子能级中，分子由较高振动能级向该电子态的最低振动能级的非辐射跃迁。（2）内转化是相同多重态的两个电子态之间的非辐射跃迁。
（6）用n、L、S、J四个量子数来表示的能量状态称为光谱项，符号为n2S1L；把J值不同的光谱项称为光谱支项，表示为n2S1LJ。
（7）荧光和磷光都是光致发光，是物质的基态分子吸收一定波长范围的光辐射激发至单重激发态，再由激发态回到基态而产生的二次辐射。荧光是由单重激发态向基态跃迁产生的光辐射，而磷光是单重激发态先过渡到三重激发态，再由三重激发态向基态跃迁而产生的光辐射。化学发光是化学反应物或反应产物受反应释放的化学能激发而产生的光辐射。
则ν＝νC＝C/λ1=3×108/2.79×10－7=1.08×1015s-1
则E=hv=6.62×10-34×1.08×1015=7.12×10-19J
E=hv=4.136×10－15×1.08×1015＝4.47ev
答：л→л*跃迁的能量差为1.44×10-18J，合8.98ev；n→л*跃迁的能量差为7.12×10-19J，合4.47ev。
仪器分析各章习题与答案
第一章绪论问答题1. 简述仪器分析法的特点。
第二章色谱分析法1．塔板理论的要点与不足是什么?2．速率理论的要点是什么?3．利用保留值定性的依据是什么?4．利用相对保留值定性有什么优点?5．色谱图上的色谱流出曲线可说明什么问题?6．什么叫死时间?用什么样的样品测定? ．7．在色谱流出曲线上，两峰间距离决定于相应两组分在两相间的分配系数还是扩散速率?为什么?8．某一色谱柱从理论上计算得到的理论塔板数n很大，塔板高度H很小，但实际上柱效并不高，试分析原因。
9．某人制备了一根填充柱，用组分A和B为测试样品，测得该柱理论塔板数为4500，因而推断A和B在该柱上一定能得到很好的分离，该人推断正确吗?简要说明理由。
10．色谱分析中常用的定量分析方法有哪几种?当样品中各组分不能全部出峰或在组分中只需要定量其中几个组分时可选用哪种方法?11．气相色谱仪一般由哪几部分组成?各部件的主要作用是什么?12．气相色谱仪的气路结构分为几种?双柱双气路有何作用?13．为什么载气需要净化?如何净化?14．简述热导检测器的基本原理。
15．简述氢火焰离子化检测器的基本结构和工作原理。
16．影响热导检测器灵敏度的主要因素有哪些?分别是如何影响的?17．为什么常用气固色谱分离永久性气体?18．对气相色谱的载体有哪些要求?19．试比较红色载体和白色载体的特点。
20．对气相色谱的固定液有哪些要求?21．固定液按极性大小如何分类?22．如何选择固定液?23．什么叫聚合物固定相?有何优点?24．柱温对分离有何影响?柱温的选择原则是什么?25．根据样品的沸点如何选择柱温、固定液用量和载体的种类?26．毛细管色谱柱与填充柱相比有何特点?27．为什么毛细管色谱系统要采用分流进样和尾吹装置?28．在下列情况下色谱峰形将会怎样变化?(1)进样速度慢；(2)由于汽化室温度低，样品不能瞬间汽化；(3)增加柱温；(4)增大载气流速；(5)增加柱长；(6)固定相颗粒变粗。