仪器分析实验课后思考题答案

仪器分析实验课后思考题答案实验二气相色谱定性和定量分析1、为什么可以利用色谱峰的保留值进行色谱定性分析？因为在相同的色谱条件下，同一物质具有相同的保留值，当用已知物的保留时间与未知祖坟的保留时间进行对照时，若两者的保留时间相同，则认为两者是相同的化合物。

2、利用面积归一化法进行定量分析是，进样量是否需要非常准确，为什么？因为归一化法的结果是一个比例峰面积百分比=该峰的峰面积/所有峰面积和可以把进样量（进样体积*样品浓度）看作是1（即100%），检测出的各个峰（主峰和杂质峰）都是这个1的一部分，且各个峰面积百分比的和为1。

简单的用一个数学公式表示就是各个峰面积分别为A,B,C,D……M.各个峰面积和为W=A+B+C+D+……+M那么各峰面积百分比就是A/W,B/W,C/W,……,M/WA/W+B/W+C/W+……+M/W=(A+B+C+D+……+M)/W=W/W=1一个样品中各个峰彼此之间的比例是一定的，所以进样量的准确度要求不高。

实验三聚乙烯和聚苯乙烯膜的红外光谱分析1、化合物的红外吸收光谱是怎样产生的？它能提供哪些信息？当一束具有连续波长的红外光通过物质，物质分子中某个基团的振动频率或转动频率和红外光的频率一样时，分子就吸收能量由原来的基态振(转)动能级跃迁到能量较高的振(转)动能级，分子吸收红外辐射后发生振动和转动能级的跃迁，该处波长的光就被物质吸收。

所以，红外光谱法实质上是一种根据分子内部原子间的相对振动和分子转动等信息来确定物质分子结构和鉴别化合物的分析方法。

位置、强度、峰形是IR的三要素。

吸收峰的位置和形状反应分子所带官能团，可以推断化合物的化学结构；吸收峰强度可以测定混合物各组分的含量；应用红外光谱可以测定分子的键长、健角，从而推断分子的立体构型，判断化学键的强弱等。

2、红外光谱实验室为什么对温度和相对湿度要维持一定的指标？一个很重要的原因是红外光谱仪器中有几个作用较大且比较贵重的光镜是用KBr做的，极易受潮，温度或湿度过高都会造成光镜的损坏，一般温度不能超过25度,湿度最好在45%以下，另外要补充的是只要是高精密的仪器，对室内的温湿度都是有要求，能起到保持仪器的精密度、减缓仪器的老化的作用。

3、如何进行红外吸收光谱的图谱解释？根据官能团的特征峰，与谱图进行一一对应。

实验四电位法测天然水中微量的氟1、标准曲线法有何优点？标准曲线法的优点是：绘制好标准工作曲线后测定工作就变得相当简单，可直接从标准工作曲线上读出含量，因此特别适合于大量样品的分析。

2、离子选择电极法测F浓度时，加入TISAB的组成和作用是什么？首先说一下它的组成，TISAB由氯化钠，柠檬酸钠，冰醋酸，和氢氧化钠等组成，其作用有三，第一氯化钠能提高离子总强度，第二，柠檬酸钠是为了掩蔽干扰离子，第三，冰醋酸，氢氧化钠是为了行成缓冲溶液。

总的作用就是为了减少测定的误差！实验五紫外分光光度法直接测定水中酚1、紫外分光光度法直接测定水样时有何优缺点？优点是找到对的吸收波长时可快速侦测。

缺点是浓度不能太高(最好在mM~μM之间)，会有同吸收峰的物质所干扰，而无法得到正确的数据2、紫外分光光度法的适用条件？应用范围：①定量分析，广泛用于各种物料中微量、超微量和常量的无机和有机物质的测定。

②定性和结构分析，紫外吸收光谱还可用于推断空间阻碍效应、氢键的强度、互变异构、几何异构现象等。

③反应动力学研究，即研究反应物浓度随时间而变化的函数关系，测定反应速度和反应级数，探讨反应机理。

④研究溶液平衡，如测定络合物的组成，稳定常数、酸碱离解常数等。

对溶剂的要求含有杂原子的有机溶剂，通常均具有很强的末端吸收。

因此，当作溶剂使用时，它们的使用范围均不能小于截止使用波长。

例如甲醇、乙醇的截止使用波长为205nm 。

另外，当溶剂不纯时，也可能增加干扰吸收。

因此，在测定供试品前，应先检查所用的溶剂在供试品所用的波长附近是否符合要求，即将溶剂置1cm石英吸收池中，以空气为空白（即空白光路中不置任何物质）测定其吸收度。

溶剂和吸收池的吸光度，在220～240nm 范围内不得超过0.40，在241～250nm范围内不得超过0.20，在251～300nm范围内不得超过0.10，在300nm 以上时不得超过0.05。

测定法测定时，除另有规定外，应以配制供试品溶液的同批溶剂为空白对照，采用1cm的石英吸收池，在规定的吸收峰波长±2nm以内测试几个点的吸收度，或由仪器在规定波长附近自动扫描测定，以核对供试品的吸收峰波长位置是否正确，除另有规定外，吸收峰波长应在该品种项下规定的波长±2nm以内，并以吸光度最大的波长作为测定波长。

一般供试品溶液的吸收度读数，以在0.3～0.7之间的误差较小。

仪器的狭缝波带宽度应小于供试品吸收带的半宽度，否则测得的吸收度会偏低；狭缝宽度的选择，应以减小狭缝宽度时供试品的吸收度不再增大为准，由于吸收池和溶剂本身可能有空白吸收，因此测定供试品的吸光度后应减去空白读数，或由仪器自动扣除空白读数后再计算含量。

当溶液的pH值对测定结果有影响时，应将供试品溶液和对照品溶液的pH值调成一致。

（1）鉴别和检查分别按各品种项下的方法进行。

（2）含量测定一般有以下几种。

对照品比较法按各品种项下的方法，分别配制供试品溶液和对照品溶液，对照品溶液中所含被测成分的量应为供试品溶液中被测成分规定量的100%±10%，所用溶剂也应完全一致，在规定的波长测定供试品溶液和对照品溶液的吸光度后，按下式计算供试品中被测溶液的浓度∶CX=（AX/AR）CR式中CX为供试品溶液的浓度；AX为供试品溶液的吸收度；AR为对照品溶液的浓度；CR为对照品溶液的吸收度。

吸收系数法按各品种项下的方法配制供试品溶液，在规定的波长处测定其吸光度，再以该品种在规定条件下的吸收系数计算含量。

用本法测定时，吸收系数通常应大于100，并注意仪器的校正和检定。

比色法供试品溶液加入适量显色剂后测定吸光度以测定其含量的方法为比色法。

用比色法测定时，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，以相应试剂为空白，在各品种规定的波长处测定各份溶液的吸光度，以吸光度为纵坐标，浓度为横坐标绘制标准曲线，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。

也可取对照品溶液与供试品溶液同时操作，显色后，以相应的试剂为空白，在各品种规定的波长处测定对照品和供试品溶液的吸光度，按上述（1）法计算供试品溶液的浓度。

除另有规定外，比色法所用空白系指用同体积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，并用同样方法处理制得。

实验六用高效液相色谱法测定饮料中的咖啡因1、解释反相色谱（n-C18）测定饮料中咖啡因的分离原理。

反相柱n-C18，是将非极性物质n-C18烷（正构烷烃）键合到硅胶基质上，分离过程中以极性溶剂为流动相，实现弱极性化合物的分离。

与其它组分（如：单丁酸、咖啡酸、蔗糖等）相比，咖啡因是弱极性化合物。

2、在本实验中，用峰高H为定量基础的校正曲线能否得到咖啡因的精确结果？可以用峰高计算，但这种定量方法多在以前色谱工作站不普及而采用记录仪记录图谱的时代，且前提是色谱峰型、柱效非常好，要求拖尾因子在0.95～1.05之间，否则误差会很大。

目前峰高计算方法已经基本不采用了，我做了十年色谱还未使用过，因为色谱工作站可以直接告诉你峰面积！建议以峰面积计算。

3、能否用离子交换柱测定咖啡因？为什么？不行因为离子交换色谱（ion exchange chromatography，IEC）以离子交换树脂作为固定相，树脂上具有固定离子基团及可交换的离子基团。

当流动相带着组分电离生成的离子通过固定相时，组分离子与树脂上可交换的离子基团进行可逆变换。

根据组分离子对树脂亲合力不同而得到分离。

阳离子交换:阴离子交换:式中"－－"表示在固定相上，Kxy和Kzm是交换反应的平衡常数，Z+和X-代表被分析的组分离子。

M+和Y-表示树脂上可交换的离子团。

离子交换反应的平衡常数分别为：阳离子交换：阴离子交换：平衡常数K值越大，表示组分的离子与离子交换树脂的相互作用越强。

由于不同的物质在溶剂中离解后，对离子交换中心具有不同的亲合力，因此具有不同的平衡常数。

亲合力大的，在柱中的停留时间长，具有高的保留值。

依据咖啡因的结构式1,3,7-三甲基黄嘌呤或3,7-二氢-1,3,7三甲基-1H-嘌呤-2,6-二酮，其解离常数很小，不符合离子交换色谱的要求。

实验七X射线衍射粉末法物相分析讨论本实验所得数据与标准数据为什么存在细微差别？样品颗粒大小对实验结果的影响为了比较充分地说明颗粒大小对测试结果的影响程度,我们选取了来自内蒙古巴丹吉林沙漠表层矿物试样作为分析对象.用日本理学(Rigaku)公司生产的D/Max2400型多晶X射线衍射仪进行测试.Cu靶(λ=0. 154056 nm),管电压40 kV,管电流60 mA,扫描速度10 deg. /min,步长为0. 02°,DS(发散狭缝)=SS(防散射狭缝)=1°, RS(接收狭缝)=0. 3 mm.分别将样品充分研磨过筛,样品细度从小到大分别为45、48、58、75、150μm 5个等级,所得X射线衍射分析结果如图1所示.从图中可看出,颗粒度为150μm的样品衍射峰最弱,衍射背底最强,一部分含量微弱的样品物质其衍射峰没有被扫出来.对于颗粒大小为75、58、48和45μm的样品,随着颗粒度的减小,衍射峰强度不断变大,物质中微量成份的衍射峰逐渐变强.从衍射结果可以看出,样品颗粒比较大时,所得的衍射峰强度较弱,背底较大.究其原因,主要是粗大的样品装填后其表面晶体颗粒数量会比较少,参与布拉格衍射的晶面就比较少,使X射线衍射峰的强度比较弱,而漫反射现象会非常明显,使本来就比较弱的衍射峰就会更弱,湮没在背底里,甚至会损失掉.反之,样品颗粒度越小,表面参与“镜面反射”的晶面越多,使晶粒取向分布的统计性波动减小,强度的再现性误差减少[4].同时漫反射不容易发生,峰背底较小,一些低含量物质衍射峰也能观测到[2].当然粒度也不能太小,如果粒度小于0. 1μm时,将会使衍射峰宽化,同时导致积分强度测量不准而产生误差.在实际测量中,一方面有些质地非常坚硬的物质不容易研的很细,能达到50μm已经很不错,另一方面大部分样品当颗粒细化到50μm 以下,再进行研磨所得的衍射结果变化不大[3],所以进行衍射实验使粉末样品颗粒达到50μm是一个较为理想的尺寸.1.2玻璃样品架装填量不同对衍射结果的影响为了说明粉末样品装填量不同对衍射结果的影响,选取50μm分析纯氯化钠(NaCl)作为实验样品,用X射线衍射仪按照前述条件进行测试.实验用玻璃样品架为原厂家生产的50×35 mm 样品架,样品凹槽大小为20×15 mm,槽深为0. 5 mm.分别选取高出样品架、与样品架水平和低于样品架3种情况进行测试实验,得到如图2所示的实验结果.从结果不难看出,与样品架水平的填样方法衍射图谱效果最好,强度也最大,背底最小;而高出样品架及低于样品架装填样品所得的衍射图谱强度明显较低,有些弱峰比较模糊,测试效果不好.结合测角仪的聚焦几何原理[4],对衍射结果进行分析,只有装填样品表面与样品架水平的情况下,才能保证试样表面在扫描过程中始终与聚焦圆相切,使样品表面与聚焦圆有同一曲率,使探测器在短暂的扫描进程中接收到更多的衍射线束,从而增强衍射线的强度,提高测量准确性.所以,填样与样品架水平时衍射线峰强最大,峰形也最明锐,背底最弱.而填样高出和低于样品架时大部分的晶面(hk)不满足测角仪的聚焦几何原理,扫描过程中探测器接收到的信号比较弱,所以表现在衍射图谱上就是较弱的峰强和较高的背底.这2种装样方法都是我们测量中应该尽量避免的.1.3少量样品或微量试样采用横式填样或竖式填样对衍射结果的影响在许多新物质合成实验中,由于受实验条件和合成方法等因素的制约,有许多合成物产量很低,最终得到几毫克甚至更少.对这类样品进行X射线衍射实验时,是采用横式还是竖式装样(图3)对测试更有利进行了试验.选用FeNdO3化合物作为分析对象,分别采用2种不同的装样法,用X射线衍射仪进行测试,得到如图4所示的实验结果.从所得结果不难看出,横式填样方法所得衍射图谱效果较好,强度较大;而竖式填样法所得的衍射图谱弱峰比较模糊,测试效果不好.究其原因,主要是因为填样宽度是为保证在2θ大于盲区(2θmin)的扫描过程中参与衍射的体积保持不变[5],在样品量较少的情况下,应保证填样宽度达到最大值.特别是仪器的D和SS使用较大值时,衍射强度主要由衍射体积所制约的积分面积决定的,随着体积的减小,衍射强度也呈现降低趋势,衍射角度愈小影响愈大.可见,当样品量较少时,应采用图3横式填样方法.2结论通过实验分析研究,本文可以得到粉末X射线衍射测量中一些影响因素对实验结果的影响. (1)粉末样品自身颗粒的大小对X射线衍射分析测试结果有比较大的影响.实验结果表明,使粉末样品颗粒细化到50μm左右,所测得的衍射结果才较为理想.(2)样品架装填粉末样品量不同对衍射结果有直接的影响,只有粉末样品与样品架装填水平的情况下,才能得到较为准确和理想的衍射结果.(3)对于少量样品或微量试样采用横式填样法更加科学合理,所得的衍射实验图谱效果会更好一些.参考资料：多晶X射线衍射测量结果的一些影响因素实验八原子荧光光谱法测定水质中的硒从原理、仪器结构、应用三方面对原子吸收、发射和原子荧光光谱法进行比较。