《现代分析测试技术》复习知识点答案.docx

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《现代分析测试技术》复习知识点答案

一、名词解释

1.原子吸收灵敏度：

也称特征浓度，在原子吸收法中，将能产生1％吸收率即得到0.0044的吸光度的某元素的浓度称为特征浓度。

计算公式：

S=0.0044×C/A（ug/mL/1%）

S——1％吸收灵敏度C——标准溶液浓度0.0044——为1％吸收的吸光度

A——3次测得的吸光度读数均值

2.原子吸收检出限：

是指能产生一个确证在试样中存在被测定组分的分析信号所需要的该组分的最小浓度或最小含量。

通常以产生空白溶液信号的标准偏差2～3倍时的测量讯号的浓度表示。

只有待测元素的存在量达到这一最低浓度或更高时，才有可能将有效分析信号和噪声信号可靠地区分开。

计算公式：

D＝cKδ/Am

D——元素的检出限ug/mLc——试液的浓度

δ——空白溶液吸光度的标准偏差Am——试液的平均吸光度K——置信度常数，通常取2~3

3．荧光激发光谱：

将激发光的光源分光，测定不同波长的激发光照射下所发射的荧光强度的变化，以IF—λ激发作图，便可得到荧光物质的激发光谱

4．紫外可见分光光度法：

紫外—可见分光光度法是利用某些物质分子能够吸收200~800nm光谱区的辐射来进行分析测定的方法。

这种分子吸收光谱源于价电子或分子轨道上电子的电子能级间跃迁，广泛用于无机和有机物质的定量测定，辅助定性分析（如配合IR）。

5．热重法：

热重法（TG）是在程序控制温度下，测量物质质量与温度关系的一种技术。

TG基本原理：

许多物质在加热过程中常伴随质量的变化，这种变化过程有助于研究晶体性质的变化，如熔化、蒸发、升华和吸附等物质的物理现象；也有助于研究物质的脱水、解离、氧化、还原等物质的化学现象。

热重分析通常可分为两类：

动态（升温）和静态（恒温）。

检测质量的变化最常用的办法就是用热天平（图1），测量的原理有两种：

变位法和零位法。

6．差热分析；差热分析是在程序控制温度下，测量物质与参比物之间的温度差与温度关系的一种技术。

差热分析曲线是描述样品与参比物之间的温差（ΔT）随温度或时间的变化关系。

在DAT试验中，样品温度的变化是由于相转变或反应的吸热或放热效应引起的。

如:

相转变，熔化，结晶结构的转变，沸腾，升华，蒸发，脱氢反应，断裂或分解反应，氧化或还原反应，晶格结构的破坏和其它化学反应。

一般说来，相转变、脱氢还原和一些分解反应产生吸热效应；而结晶、氧化和一些分解反应产生放热效应。

7．红外光谱：

红外光谱又称分子振动转动光谱，属分子吸收光谱。

样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收其中一些频率的辐射，导致分子振动或转动引起偶极矩的净变化,使振-转能级从基态跃迁到激发态，相应于这些区域的透射光强度减弱，记录经过样品的光透过率T%对波数或波长的曲线，即红外光谱。

8．拉曼散射：

当一束激发光的光子与作为散射中心的分子发生相互作用时，存在很微量的光子不仅改变了光的传播方向，而且也改变了光波的频率，这种散射称为拉曼散射。

其散射光的强度约占总散射光强度的10-6～10-10。

9．瑞利散射：

当一束激发光的光子与作为散射中心的分子发生相互作用时，大部分光子仅是改变了方向，发生散射，而光的频率仍与激发光源一致，这种散射称为瑞利散射。

10．连续X射线：

当高速运动的电子击靶时，电子穿过靶材原子核附近的强电场时被减速。

电子所减少的能量（△E）转为所发射X射线光子能量（hν），即hν＝△E。

这种过程是一种量子过程。

由于击靶的电子数目极多，击靶时间不同、穿透的深浅不同、损失的动能不等，因此，由电子动能转换为X射线光子的能量有多有少，产生的X射线频率也有高有低，从而形成一系列不同频率、不同波长的X射线，构成了连续谱。

11．特征X射线：

在电子轰击阳极的过程中，当某个具有足够能量的电子将阳极靶原子的内层电子击出时，于是在低能级上出现空位，系统能量升高，处于不稳定激发态。

较高能级上的电子向低能级上的空位跃迁，并以光子的形式辐射出标识X射线谱。

特征X射线的频率和能量由电子跃迁前后的电子能级（E1和E2）决定，即

hν＝E2－E1

标识X射线谱的频率和波长只取决于阳极靶物质的原子能级结构，是物质的固有特性

13．相干散射：

当入射X射线光子与原子中束缚较紧的电子发生弹性碰撞时，X射线光子的能量不足以使电子摆脱束缚，电子的散射线波长与入射线波长相同，有确定的相位关系。

这种散射称相干散射或汤姆逊（Thomson）散射。

14．非相干散射：

当入射X射线光子与原子中束缚较弱的电子（如外层电子）发生非弹性碰撞时，光子消耗一部分能量作为电子的动能，于是电子被撞出原子之外，同时发出波长变长、能量降低的非相干散射或康普顿（Compton）散射

二、填空

1．在色谱分析中，分配系数是指一定温度、压力下，组分分配达到平衡时，组分在

固定相和流动相中的浓度比。

2.在GC法中，为改善宽沸程样品的分离，常采用程序升温的方法；在HPLC中，为了改善组分性质差异较大样品的分离，常采用梯度洗脱的方法。

3．高效液相色谱仪主要由高压泵、输液系统、色谱柱检测器组成。

4.用气体作为流动相的色谱法称为气相色谱法，用液体作为流动相的色谱法称为液相色谱法，固定相为固体吸附剂的气相色谱法称为气固色谱法，固定相为液体的气相色谱法称为气液色谱法。

5.在色谱柱中固定液的选择可根据固定液与被测组分的极性来选择。

根据相似相溶原则：

非极性样品选非极性固定液，极性组分先出峰；极性样品选极性固定液，非极性组分先出峰；非极性与极性混合样品选极性固定液，非极性组分先出峰。

6．按照原子化方式分类，原子吸收光谱仪可分为火焰和非火焰原子吸收光谱仪。

7.原子吸收光谱仪一般由光源、原子化系统、分光系统和检测系统四部分组成。

8.原子吸收光谱分析中火焰可分为化学计量火焰、富燃火焰、贫燃火焰三大类。

9.原子吸收光谱分析中常用的定量分析方法有标准曲线法、标准加入法和内标法。

10.原子吸收线变宽的影响因素主要有自然宽度、多普勒变宽、压力变宽、自吸变宽、场致变宽等。

11．在你所学的现代测试分析方法中原子吸收分析法和X射线荧光谱分析法可以测质的成份；红外分析法、紫外可见分析法、拉曼分析法等可以测物质的结构

12．获得晶体衍射花样的三种基本方法有劳埃法、旋转晶体法、粉末法。

13．在分子振动过程中，化学键或基团的偶极矩不发生变化，就不吸收红外光。

14．氢键效应使OH伸缩振动谱带向低波数方向移动。

15．拉曼散射线的频率位移△υ只与散射分子极化率有关。

16．引起荧光猝灭的物质，称为猝灭剂，如卤素离子、重金属离子、氧分子、硝基化合物、重氮化合物、羰基化合物等吸电子极性物质。

17．紫外-可见分光光度计的可见光一般用钨灯灯作为光源产生。

18．紫外-可见和荧光分析所用的液体试样池需用低吸光和发光材料，常用石英池。

三、简答题

1．在分子的红外光谱实验中,并非每一种振动都能产生一种红外吸收带，常常是实际吸收带比预期的要少得多，其原因是什么？

实际上在绝大多数化合物的吸收光谱图上出现的基频吸收带数目往往小于理论上计算的振动自由度。

原因主要有：

存在非活性振动：

例如CO2分子的对称伸缩振动（1388cm-1）使它的两个键的偶极矩方向相反大小相等，正负电中心重合，没有出现分子偶极矩的变化，所以不产生红外吸收带。

简并：

不同振动形式有相同的振动频率，如CO2分子的面内和面外弯曲振动因频率完全相同而发生简并，故在其红外光谱中只能看到一个667cm-1的吸收谱带。

仪器分辨率不高：

难以分辨那些频率十分接近和强度很弱的吸收峰，或有的吸收峰不在仪器检测范围之内。

2．红外光谱产生的条件是什么？

举例说明。

在红外光谱中，只有当光辐射频率（vL）等于分子振动量子数的差值（△υ）与分子振动频率（v）的乘积时，分子才能吸收光辐射，产生吸收光谱。

，△υ=1,2,3...

1）辐射光子具有的能量与发生振动跃迁所需的跃迁能量相等

2）辐射与物质之间有耦合作用

3．红外光谱法对试样的要求有哪些？

（1）试样应该是单一组份的纯物质，纯度应>98%或符合商业规格才便于与纯物质的标准光谱进行对照。

多组份试样应在测定前尽量预先用分馏、萃取、重结晶或色谱法进行分离提纯，否则各组份光谱相互重叠，难于判断。

（2）试样中不应含有游离水。

水本身有红外吸收，会严重干扰样品谱，而且会侵蚀吸收池的盐窗。

　　（3）试样的浓度和测试厚度应选择适当，以使光谱图中的大多数吸收峰的透射比处于10%~80%范围内。

4．何谓基频区？

它有什么特点和用途？

基频区就是基团由基态向第一振动能级跃迁所吸收的红外光的频率区。

是大的特点就是具有特殊性。

复杂分子中存在许多原子基团，各个原子基团在分子被激发后，都会产生特征的振动。

只要掌握了各种基团的振动频率及其位移规律，就可应用红外来检定化合物中存在的基团及其在分子中的相对位置。

5．为何拉曼位移中反stokes线比stokes线弱?

stokes线处于基态的分与光子发生非弹性碰撞而产生的。

反stokes线是分子处于激发态与光子发生非弹性碰撞产生的。

反stokes线与stokes线与入射光频率之差为拉曼位移。

由于分子大多数处于基态，测量得到的stokes比反stokes线强，所以用stokes研究拉曼位移。

6.在原子吸收光谱分析中，什么是化学干扰？

化学干扰是指由于在样品溶液中或气相中被测元素与其他组分之间的化学作用而影响被测元素在原子化器内的化学行为，包括化合物的形成、解离、原子化，从而引起被测元素原子化效率降低或挥发损失的效应。

（1）被测元素与其他组分形成热力学上更稳定的化合物；

被测元素与其他组分形成热力学上更稳定的化合物，是引起化学干扰的主要原因之一，导致原子化效率降低。

例如：

在空气—乙炔焰中，磷酸根、硫酸根和硅酸根对测定钙和其他碱土金属的干扰是典型的离子。

磷酸根与钙形成了比氯化钙更稳定的磷酸钙，使钙更难原子化，随着磷酸根、硫酸更浓度的增大，钙的原子吸收信号下降。

（2）生成难熔氧化物

生成难熔氧化物是引起化学干扰的重要原因之一。

难熔氧化物的形成是火焰原子吸收光谱分析法中常见的一种现象。

例如：

在空气—乙炔焰中，Si，Al，B，Ti，Zr，Hf，V，Nb和Ta和稀土元素生成难解离的高稳定性氧化物。

（3）在石墨表面生成难解离碳化物

易形成难熔氧化物的元素如B，Si，Zr，Hf，V，Nb和La等，在石墨表面液容易形成非常稳定的碳化物，这是引起原子化效率极低与产生严重记忆效应的主要原因之一。

（4）被测元素形成易挥发化合物引起挥发损失

例如：

在石墨炉原子吸收光谱法中，氯化物干扰是一个严重问题，挥发性—氯化物的形成是引起氯化物干扰的原因。

（5）难挥发基体吸留或包裹被测元素

难挥发基体吸留或包裹被测元素，阻止被测元素原子化，引起原子吸收强度降低。

例如：

大量难熔氧化锶或锶的混晶包裹微量铁阻碍了铁的原子化，导致了锶对FAAS测定铁的干扰。

消除化学干扰的方法：

①化学分离：

用化学方法将被测元素与干扰组分分离。

②选择和优化原子化条件：

在火焰原子吸收光谱中，选用合适特性的火焰和优化火焰条件有利于消除化学干扰。

高的火焰温度有利于难解离化合物的分解；在电热原子吸收光谱中，结合化学改进剂的应用，提高灰化温度和听如净化气，有利于驱除基体，消除集体干扰。

③使用化学改进技术：

包括使用各种化学试剂如火焰原子吸收光谱分析法中常用的释放剂、保护剂、缓冲剂和电热原子吸收光谱中广泛使用的化学改进剂，石墨管改进剂等。

7．简述原子吸收光谱分析中消除电离干扰的方法。

电离干扰是由于原子化产生的自由中性原子继续电离，引起基态原子数目减少，导致吸光度降低与校正曲线在高浓度区弯向纵坐标的效应。

这种电离干扰只在测定低电离电位元素，特别是碱金属和碱土金属时猜明显，而且只是在火焰原子吸收光谱法中才显得重要。

消除电