仪器分析期末复习

1-绪论

1.现代仪器分析法有何特点？测定对象和化学分析法有何不同？

①灵敏度高/所用样品量少、分析快速效率高、选择性好、用途广、自动化程度高，满足

特殊要求，但准确度相对误差大，仪器价格、维修成本高。

②仪器分析：灵敏度高，适合于半微量、微量、痕量组分分析；

化学分析：准确度高，适用于常量组分（>0.1g）分析。

2-光分析法

1.光谱分析法如何分类？

产生光谱的物质类型：原子光谱、分子光谱、固体光谱

产生光谱的方式：发射光谱、吸收光谱、散射光谱

按光谱的性质和形状：线光谱、带光谱

2.什么是光的吸收定律？数学表达式？

朗伯-比尔定律：在一定浓度范围内，物质的吸光度A与吸光试样的浓度c和厚度L的乘积成正比。

A = KcL

3.原子光谱和分子光谱有何不同？

①原子光谱是一条条彼此分立的线光谱。由处于稀薄气体状态的原子产生，相互之间作

用力小。原子没有振动和转动能级，所以光谱产生主要由电子能级跃迁所致。

②分子光谱是一定频率范围的电磁辐射组成的带状光谱。由处于气态或溶液中的分子产

生，分子光谱的三个层次：转动光谱、振动光谱、电子光谱。

光谱仪器一般包括光源、单色器、样品容器、检测器件、读出装置。

在光学分析法中，可见分子光谱采用钨灯做光源。

1.名词解释

激发能：原子从基态跃迁到发射该谱线的激发态所需要的能量。

电离能：使原子电离所需要的最低能量。

原子线：原子外层电子的能级跃迁所产生的谱线。

离子线：离子的外层电子受激发后所产生的谱线。

共振线：原子发射所有谱线中，电子由高能态跃迁回基态时所发射的谱线。

灵敏线：原子光谱线中，凡具有一定强度、能标记某元素存在的特征谱线。

最后线：将溶液不断稀释，原子光谱线减少；

当元素浓度减少到最低限度时，仍能够出现的谱线。（最灵敏，最后消失）分析线：用来进行定性或定量分析的特征谱线。

2.常用的激发源有哪几种，各有何特点？简述ICP形成原理及特点。

①直流电弧：绝对灵敏度高，辐射光强大，背景小，但电弧游移不定，稳定性、再现性

差。光谱线易自吸自蚀，不适合高定量分析。适于难融物质痕量易激发元素的分析。

②低压交流电弧：稳定性高，弧温高-激发能力强，但对难激发的非金属元素灵敏度低。

③高压火花：稳定性、再现性、准确度好，自吸效应小，适合低熔点、易挥发、难激发

物质及高含量金属元素分析，但电极温度低，不适合微量及痕量分析。

④电感耦合等离子体：灵敏度高，稳定，抗干扰能力强，适合液态试样分析，且不用电

极不会产生试样污染。但需大量Ar，设备复杂。

↓

ICP：石英管外绕高频感应线圈，高频电能的电火花引燃引发管内Ar放电，形成等离子体。达到足够导电率时产生环形涡电流，感应电流瞬间加热气体至1wK高温，在石英管内形成高温火球，Ar再将其吹出管口形成感应焰炬。试液被雾化后由载气带入等离子

体内，高温使其激发。

样品消耗少，工作线性范围宽，信噪比高，Ar保护下无其他反应。

3.简述铁光谱比较法进行多元素定性分析的原理。

铁的谱线多，而且分布在较广的波长范围（210-660nm内有几千条谱线），相距很近，分配均匀，每条谱线的波长已精确测定/定位，载于谱线表内。

以铁的光谱线作为波长的标尺，将各元素的最后线按波长位置标插在铁光谱上方位置，制成元素标准光谱图。定性分析时，待测样品和纯铁并列置于同一感光板，在映谱仪上用元素标准光谱图与样品的光谱对照检查；如待测元素与标明的某元素谱线重合，则认为可能存在该元素。

1.原子吸收光谱仪各组成部分和作用。

光源：发射待测元素的特征谱线。

原子化器：将试样中的待测元素转化为基态原子，以便吸收特征光谱线。

分光系统：将待测元素的分析线与干扰线分开，使只有分析线被接收。

检测系统：将单色器分出的光信号转换为电信号，经放大后以透射率或吸光度显示。

2.相比于火焰原子化，石墨炉原子化的优缺点？

石墨炉原子化器的原子化效率高，气相中基态原子浓度高其数百倍，且基态原子在光路中停留时间更长，灵敏度高，适合于低含量样品分析，取样少，能直接分析液、固样品。

但操作条件不易控制，且锐线性大，背景吸收大，重现性、准确性低，化学干扰多，有基体效应，设备复杂。

3.有哪些光谱干扰？如何消除？

①非共振线干扰：缩小狭缝宽度。

②背景吸收（有分子吸收、光散射）：空白矫正、氘灯矫正、塞曼效应校正。

4.比较标准加入法和标准曲线法的优缺点。

①标准加入法：最大限度消除基体影响，但不消除背景吸收。适合成分复杂的少量样品

测定和低含量成分分析，批量样品测定麻烦。

②标准曲线法：大批量样品测定方便，但对个别样品仍需配置标准序列麻烦，不适合组

成复杂的样品测定，基体效应差别大，准确度欠佳。

5.为什么原子吸收中多以空心阴极灯为光源？

原子吸收分析中须以峰值吸收代替积分吸收，要求产生的谱线为锐线。空心阴极灯电流小，阴极温度低，多普勒变宽小，自吸现象小；灯内充低压惰性气体，忽略洛伦兹变宽，因此它能产生半宽度极窄的特征谱线。另外，辐射强度大，稳定性高，发射线中心频率与吸收线一致，背景小，灯易更换。

1.电子跃迁的类型？哪些可在紫外-可见吸收光谱中反映？

б→б*

2.吸光度与透射率的关系？物质溶液颜色与光的吸收有何关系？

吸光度越大,透射率越低：

物质的颜色是其对不同波长的光选择性吸收的结果，所呈现的颜色是它吸收光的互补光颜色。

3.用框图表示紫外-可见分光光度计的仪器构造，说明各部件。

光源—单色器—吸收池—检测器—显示器

①钨灯（可见）、氢灯/氘灯（紫外）

②棱镜/光栅

③玻璃（可见）、石英（紫外）

④光电管/光电倍增管

⑤电表指示数字显示

4.

5.

6.

1.红外吸收光谱和拉曼光谱有何异同点？

相同点：都属分子振动光谱，一个给定的化学键，其红外吸收频率和拉曼位移相等，代表第一振动能级的能量，都在红外光区，反映分子的结构信息。

2.红外光谱是如何产生的？红外光谱区波段如何划分？

是由分子振动能级的跃迁同时伴随转动能级跃迁而产生的。分为：

近红外光0.78~2.5um

中红外光2.5~50um

远红外光50~1000um

3.多原子分子的振动形式？

①伸缩振动：对称、不对称（沿化学键轴线，键长变）

②弯曲振动：面内摇摆、面内剪式、面外摇摆、面外扭曲（沿键轴垂直方向，键角变）

4.傅里叶变换红外光谱仪的突出优点？

测定速度快，可与色谱联用；

灵敏度、信噪比高，干涉仪无狭缝装置，无能量损失；

分辨率高，波数精度达0.01cm-1；

测定的光谱范围宽；

信息量丰富，消除色散光栅狭缝对光谱的限制。

5.红外光谱区中官能团区和指纹区如何划分？有何意义？

官能团区4000~1300cm-1

指纹区1300~670cm-1

在官能团区每个红外吸收缝都与官能团相对应；在指纹区各单键的伸缩振动与C-H弯曲振动发生耦合，吸收带复杂，与已知图谱比较，可得出结构相同/不同的结论。

1.离子源有什么用？常用的离子源有哪些？

使试样中的原子、电子电离成带电离子，并且在离子光学系统的作用下，汇聚成有一定能量和形状的离子束

电子轰击电离源（EI）、化学电离源（CI）、场致电离源（FI）、场解析电离源（FD）、快原子轰击电离源（FAB）、激光解析电离源（LD）、电喷雾电离源（ESI）

ICP、大气压化学电离源……

1.什么是分离度，表达式？如何提高分离度？

分离度是指相邻两色谱峰的保留值之差与两峰宽度平均值之比。

①可以提高塔板数n：增加柱长、性能优良的色谱柱

②增加选择性γ2,1：改变固定相，使各组分分配系数差别大

③容量因子k‘：改变柱温

2.色谱分析归一化法定量优点？什么情况不能用归一化法？

操作简便、准确。对进样量的准确性要求不高，操作条件变动对测定结果影响小。

但只适用于样品中所有组分都出峰的情况，有没出峰的组分不能用。

3.

9-气相色谱、高效液相色谱

1.气相色谱仪由哪几部分组成？作用？

气路系统：获得纯净、流速稳定的载气。包括压力计、流量计及气体净化装置。

进样系统：包括汽化室和进样装置。使试样汽化，引入色谱柱。

分离系统：主要指色谱柱。分离各组分。

检测系统：将色谱柱分离后各组分在载气中浓度或量的变化转换成电信号，记录并显示。

记录系统：采集、处理检测系统输出的信号，输出色谱分析结果。

温控系统：对色谱柱恒温箱，汽化室，检测器三处的温度控制。

2.什么叫梯度洗脱？

在洗脱过程中连续或阶段地改变流动相组成，以使柱系统具有最好的选择性和最大的峰容量。