仪器分析原理_第一阶段练习

江南大学现代远程教育第一阶段练习题

考试科目:《仪器分析原理》第1章至第3章（总分100分）

一、名词解释(每小题3分，共计30分)

1、非光谱分析法：基于辐射与物质相互作用时,测量辐射的某些性质,如折射、散射、干涉、衍射和偏振等变化的分析方法。

2、精密度：是指在相同的条件下,多次平行分析结果相互接近的程度。它表明测定数据的再现性。精密度用偏差來表示。偏差数值越小,说明测定结果的精密度越高。

3、光致激发：分子或离子等吸收紫外或可见光后,再以紫外或可见光的形式发射能量,这种现象称为光致发光。

4、紫外—可见光光谱：也叫分子吸收光谱,利用某些物质的分子吸收10～800nm光谱区的辐射来进行分析测定的方法。

5、选择性地吸收：物质的电子结构不同，所能吸收光的波长也不同，这就是物质对光选挥性吸收的基础。

6、试剂空白：当试剂、显色剂有吸收而试液无色时,以不加试液的试剂、显色剂按照操作步骤配成参比溶液，即为试剂空白。

7、配对池：吸收池由于在使用过程中受化学腐蚀或受摩擦的程度不同，因此在相同条件下测定的本底吸光度有差异，差异最小的同一规格的吸收池称之为配对池。

8、原子线：原子外层电子吸收激发能后产生的谱线。

9、自吸变宽：在空心阴极灯中,激发态原子发射出的光，被阴极周围的同类基态原子所吸收的自吸现象，也会使谱线变宽，同时也使发生强度减，弱致使标准曲线弯曲。

10、所谓光谱通带：光谱通带是指单色器出射光谱所包含的波长范围。选择光谱通带，实际上就是选择单色器的狭缝宽度，这在待测元素共振线附近存在干扰时尤为重更。

11、光谱分析法：是物质于光相互作用时，物质内部发生了量子化的能级间的跃迁从而测定光谱的波长，和强度而进行的分析方法，包括发射光谱法和吸收光谱法。

12、灵敏度：被测组分在低浓度区，当浓度改变一个单位时，所引起的测定信号的该变量。

13、分子的振动能：与光谱的产生有关，相邻两个振动能级相距0.025-lev，可以给出价健特性等结构信息。

14、红外光谱：如果一个分子获得的能量小于0.025eV，只能发生转动能级的跃迁，如果分子吸收红外光线，则能引起分子的振动能级和转动能级的跃迁，这样得到的光谱就是红外光谱。

15、线光谱：又处于气相的单个原子发生电子能级跃迁所产生的锐线，线宽大约为10-4A

16、溶剂空白：当显色剂，试剂在测定波长下都无吸收时，用纯溶剂作参比溶液。

17、吸收池：放式样的由透明材料制成的容器械，常用石英或熔融石英、玻璃。

18、离子线：离子的外层电子从到能级跃迁到低能级时所发射的谱线。

19、压力变宽：气体压力升高，粒子之间相互碰撞的机会越高，碰撞引起原子或分子的能级稍

有变化，是吸收频率变化导致谱线变宽。

20、化学干扰：待测元素不能全部原子化，如待测元素形成高熔点，难挥发，难离解的化合物，导致吸收光谱下降。

二、填空题(每空1分，共计20分)；

1、光谱是光的不同_波长_及其_强度分布_按波长或波数次序排列的记录，它描述了物质吸收或发射光的特征。

2、分子具有不同的运动状态，对应每一种状态都有一定的能量值，这些能量值是量子化的称为_能级_。每一种分子都有其特定的_能级值_，并由此组成特定的能级结构。

3、紫外—可见吸收光谱的_形状_取决于物质的结构，分子结构不同，有不同的吸收曲线，利用_吸收曲线的全貌_可对一些物质进行定性分析。

4、ε为摩尔吸光系数，仅与入射光的_波长_、_被测组分的本性_、_温度_有关，在一定条件下是被测物质的特征性常数。

5、为使测定有较高的灵敏度，应选择波长等于被测物质的最大吸收波长的光作为入射光，但要注意其所在的波峰不能_太尖锐_，这样由_波长不准确_、_非单色光引起偏离朗伯—比尔定律的程度较小。

6、根据某元素原子的_特征频率（或波长）_的发射光谱线出现与否，对试样中该原子是否存在进行_定性分析_。试样中该原子的_数目越多_，则发射的特征光谱线也越强，将它与已知含量标样的谱线强度进行比较，即可对试样中该种原子的_含量_进行定量分析。

7、无火焰原子化过程为_干燥_、_灰化_、_原子化_、净化阶段进行。

8、基于物质对不同波长光的__吸收_、_发射_等现象而建立起来的一类光学分析法称为光谱分析法。

9、物质粒子存在不连续的能态，各能态具有_特定的能量_。当粒子的状态发生变化时，该粒子将吸收或发射完全等于两个能级之间的__能量差_，反之亦是成立的

10、ε为摩尔吸光系数，ε值越大，_喜光程度越大_，定量测定时的__灵敏度越高_；ε>1.0x104时为_强吸收，ε=1.0x103—4为__较强吸收_，ε<1.0x102为__弱吸收_；

11、用适当的参比溶液在一定的入射光波长下调节A=0，可以消除由_比色皿_、_显色剂_、_溶剂和试剂_对待测组分的干扰。总之，要求用参比溶液调A=0后，测得被测组分的—吸光度与其浓度—的关系符合朗伯—比尔定律。

12、如果原子的外层电子获得足够大的能量，将会脱离原子，此现象称为_电离_。原子失去一个电子称为_一级电离_，失去两个电子称为_二级电离_，依次类推。使原子电离所需要的最小能量称为_电离能_。离子的外层电子从高能级跃迁到低能级时所发射的谱线称为_离子线_。13、富燃焰，燃助比_大于_化学计量配比值，具有_还原性_。

三、简述题(每小题5分，共计20分)；

1、带状光谱形成的机理。

答：原子结合成分子中发出的或两个以上原子的集团发出的,通常呈带状分布,是分子光谱产生。

2、紫外—可见光谱理想的光源是什么，常用的光源有哪几种？

答：紫外光源是氢灯或者氘灯;可见光源是碘钨灯或钨灯。

3、原子吸收光谱法的产生。

答：基于试样蒸汽相中被测元素的基态原子对由光源发出的该原子的特征性窄频辐射产生共振吸收,其吸光度在一定浓度范围内与蒸汽相中被测元素的基态原子浓度成正比,以此测定试样中该元素含量的一种仪器分析方法。

4、元素的原子化。

答：试样中待测元素转变为气态的能吸收特征辐射的基态原子的过程,为元素的原子化。

5、紫外—可见光谱进行定性定量分析的机理。

答：分子的紫外可见吸收光谱是由于分子中的某些基团吸收了紫外可见辐射光后，发生了电子能级跃迁而产生的吸收光谱。由于各种物质具有各自不同的分子、原子和不同的分子空间结构，其吸收光能量的情况也就不会相同。因此，每种物质就有其特有的、固定的吸收光谱曲线，可根据吸收光谱上的某些特征波长处的吸光度的高低判别或测定该物质的含量，这就是分光光度定性鉴别和定量分析的基础。

其基本原理是是朗伯-比尔吸收定律, 即在一定的吸收光程下, 物质的浓度与吸光度成正比。

6、单色器构成和作用。

答：将光源发出的光分离成所需要的单色光的器件称为单色器。单色器由入射狭缝、准直镜、色散元件、物镜和出射狭缝构成。其中色散元件是关键部件，作用是将复合光分解成单色光。入射狭缝用于限制杂散光进入单色器，准直镜将入射光束变为平行光束后进入色散元件。物镜将出自色散元件的平行光聚焦于出口狭缝。出射狭缝用于限制通带宽度。

将光源发出的光分离成所需要的单色光的器件称为单色器。

单色器由入射狭缝、准直镜、色散元件、物镜和出射狭缝构成。其中色散元件是关键部件，作用是将复合光分解成单色光。入射狭缝用于限制杂散光进入单色器，准直镜将入射光束变为平行光束后进入色散元件。物镜将出自色散元件的平行光聚焦于出口狭缝。出射狭缝用于限制通带宽度。

将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出一任意波长单色光的光学系统。

1入射狭缝：光源的光由此进入单色器；

2准光装置：透镜或返射镜使入射光成为平行光束；

3色散元件：将复合光分解成单色光，如棱镜或光栅；

4聚焦装置：透镜或凹面反射镜，将分光后所得单色光聚焦至出射狭缝；

5出射狭缝。

7、原子化方式有哪几种？

答：火焰原子吸收法，非火焰原子吸收法，冷原子吸收法

8、双光束原子吸收光谱仪的机理。

答：将光源分为两光束，一束光通过火焰原子化蒸汽，经单色器到光电检测器上，另一束不通过火焰，通过空白池作参比光速，然后将试样光束及参比光束交替通过单色器到检测系统,这样可以检测出两束光强度之比，双光束仪器可消除火焰背景和光源波动的影响，准确度和灵敏度都高，但系统复杂，价格昂贵

仪器从光源辐射出具有待测元素特征谱线的光，通过试样蒸气时被蒸气中待测元素基态原子所吸收，由辐射特征谱线光被减弱的程度来测定试样中待测元素的含量。

四、论述题(每小题10分，共计30分)；

1、光谱组成

答：分为原子光谱和分子光谱一一由原子的吸收或者发射所形成的光谱是原子光谱,原子光谱是线光谱;由分子的吸收或者发光所形成的光谱是分子光谱,分子光谱是带状光谱。

2、原子吸收光谱法的过程。

答：试样以一定速率被燃气和助燃气带入火焰原子化器中,当从空心阴极灯光源发出的某种元素的特征性锐线光以一定的强度通过火焰时,火焰蒸汽相中该被测元素的基态原子可对其特征性锐线光产生共振吸收,使光线减弱。火焰中基态原子的数目越多,浓度越大,吸光程度也越大,所以根据其吸收光度即可测定试样中待测的元素的含量。

3、无火焰原子化装置及原子化过程。

答：干燥-灰化-原子化-净化四阶段进行程序升温。

干燥:在灰化或原子化过程中,为了防止试样突然沸腾或者渗入石墨炉壁中的试液激烈蒸发而引起飞溅,必须预干燥,温度一般在100℃左右,每微升试液的干燥时间为1～2s。

灰化:为了除去共存的有机物或低沸点无机物烟雾的干扰,灰化时间与试样量成正比。一般低于600°C时大部分元素不会损失,所以灰化温度应适当高一些时间短一些。

原子化:一般原子化温度每提高100%,信号峰提高百分之几。

净化:试样热分解的残留物有时会附着在石墨炉的两端,对下次样品的测定存留着记忆效应,产生影响,故应在每次测定之后升高温度,并通入惰性气体“洗涤”,以使高温石墨炉内部净化。4、紫外—可见光谱仪器测量条件的选择。

答：（1）入射波长：通常选择被测物质的最大吸收波长作为入射波长——最大吸收原则。若有干扰，采用“干扰最小，吸收最大”原则。

（2）狭缝宽度：狭缝太小，入射光强减弱，测定灵敏度降低；狭缝太宽，入射光的单色性降低。

一般为试样吸收峰的半宽度的十分之一。

（3）吸光度值：一般选A：0.2-0.8，当T=36.8% A-0.434时，吸光度测量误差最小。调整A

的方法：A=εbc

①选择不同的吸收池厚度（改变b）

②改变称样量，稀释浓度。（改变c）

5、空心阴极灯的构造。

空心阴极灯，是一种阴极成空心圆柱形的气体放电管，阴极和阳极密封于玻璃管中，管内充有低压惰性气体, 结构如下：

6、石墨炉原子化器的特点。

石墨炉原子化器，又称高温石墨管原子化器。一种结构简单、性能好、使用方便、应用广泛的无焰原子化器。

优点：（1）效率高：原子化器工作温度高、升温速度快。（2）灵敏度高（3）试样用量小（4）分析试样范围广（5）可用纯标准试样来分析不同组成的试样：减少了化学干扰，测定结果几乎与试样组成无关。

（6）可在原子化器中在线处理试样，采用程序升温控制，可选择性蒸发除去试样中某些成分，改变机体组成，有利于消除其他干扰，并且具有分析黏性液态试样的能力。

（7）较火焰法安全，可用于放射性及有毒物质的分析，无需燃气，可在密闭的条件下操作。

缺点:（1）分析速度慢，分析成本高。石墨管容易被污染，而且使用周期短，需经常更换。（2）背景吸收信号大，基体干扰也比较大。

（3）分析重复性不如火焰法，分析精密度差。所以在火焰法能满足你的检测精度的前提下尽量用火焰法。