《仪器分析》武汉大学版课后习题发答案Word下载.docx

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由最小二乘法线性拟合公式：

将上面表格数据代入，可计算得到斜率m＝0.0670mL·

μg–1

也可以由Origin作图软件作图，线性拟合，如上面右图所示，得线性方程为，线性相关系数R＝0.99978。

（1） 

根据IUPAC的规定，灵敏度的定量定义是校正灵敏度，它是指在测定范围中校正曲线的斜率。

因此，校正灵敏度为0.0670mL·

μg–1。

（2） 

检出限是指能以适当的置信概率被检出的组分的最小量或最小浓度，公式,式中sbl是在测定试样相同条件下对空白试样进行足够多次测定的标准偏差，m为直线斜率，将已知数据代入，可得检出限cm＝3×

0.0079/0.0670=0.35μg·

2、解：

设Cu2+浓度为，则依题意信号正比于分析物的浓度，可得：

（1）

（2）

（1）、

（2）式联立可得：

3、解：

标准苯巴比妥溶液体积V/mL

分析信号S

0.000

3.26

0.500

4.80

1.00

6.41

1.50

8.02

9.56

以分析信号S对体积V作图，得线性方程为，由标准加入法计算公式可得未知物浓度。

设最小二乘方程为，则依题意可得：

（3）

（4）

（5）

设

（6）

令 

（7）

则可由数学推导计算得a=3.16 

b=3.25

把a=3.16分别代入

（1）、

（2）、（3）、（4）、（5）式

分别得:

b1=3.26，b2=3.22，b3=3.25，b4=3.28，b5=3.24

标准偏差计算公式，其中，将数据代入可计算得到

，因此可得最小二乘方程为

同理，由最小二乘方程可计算苯巴比妥浓度，其标准偏差为：

或。

{具体详细数学推导可见《分析化学》第五版教材P69，

的推导式为：

光谱分析导论习题解答

（1）

（2）

（3）

（4）

由计算公式以及各能级跃迁所处的波长范围可得能量范围分别如下：

跃迁类型

波长范围

能量范围/eV

原子内层电子跃迁

10-3nm10nm

1.261061.2102

原子外层电子跃迁

200nm750nm

61.7

分子的电子跃迁

分子振动能级的跃迁

2.5m50m

0.50.02

分子转动能级的跃迁

50m100cm

210-2410-7

由上表可以看出分子电子能级跃迁120eV分子振动能级跃迁0.051eV分子转动能级跃迁0.05eV，其电子光谱，振动光谱以及转动光谱所对应的波长范围分别在紫外-可见区，红外区和远红外微波区。

棱镜的分光原理是光折射。

由于不同波长的光有其不同的折射率，据此能把不同波长的光分开。

光栅的分光原理是光的衍射与干涉的总效果。

不同波长的光通过光栅作用各有相应的衍射角，据此把不同波长的光分开。

光栅光谱

棱镜光谱

Sin与波长成正比，所以光栅光谱是一个均匀排列的光谱

色散率与波长有关，为非均匀排列的光谱

光的波长越短则衍射角越小，因此其谱线从紫到红排列

波长越短，其偏向角越大，因此其谱线从红到紫排列

复合光通过光栅后，中央条纹（或零级条纹）为白色条纹，在中央条纹两边，对称排列着一级、二级等光谱，由于谱线间距离随光谱级数的增加而增加，出现谱级重叠现象

没有谱级重叠现象

光栅适用的波长范围比棱镜宽

4、解：

，式中为折射率，为入射角，为折射角，为光速，为玻璃介质中的传播速度。

当＝1.7000，＝2.9981010cmS-1, 

cmS-1

6、解：

光栅公式为：

式中是光谱级次；

是入射光的波长；

是相邻两刻线间的距离，称为光栅常数；

为入射角；

为衍射角；

分别表示入射角与衍射角在法线的同侧、异侧。

将已知数据代入可计算得到，即刻痕间距为4.8110-4mm，则刻痕数为（条/mm）

7、8、解：

棱镜光谱是非均匀排列光谱，棱镜的色散率随波长变化而变化。

棱镜的材料不同，其色散率随波长的变化也不同，石英棱镜色散率短波大，长波小，色散率较大的波长范围为200-400nm，玻璃棱镜色散率较大的波长范围为400-780nm。

因此，在400-800nm范围内棱镜单色器，用玻璃材料比用石英好；

若光谱的工作光谱200-400nm，应选用石英材料作棱镜和透镜。

9、解：

棱镜的分辨率决定于棱镜个数m、底边长度b和材料的色散。

即有

或 

由题意可得分辨这两条谱线所需的分辨率：

则由

（1）式可得石英、玻璃棱镜的底边长度至少为：

由光栅分辨率公式，，式中n是衍射得级次，N是受照射的刻线数，当n＝1，则N＝4.6103，即光栅宽度为4.6103/2000＝2.3mm＝0.23cm

【分析化学原理呈性良化学工业出版社2004p288-292】

11、解：

而光栅常数 

为刻痕数 

将

（2）式代入

（1）式可得

12、解：

光栅常数 

由光栅公式 

并将

（1）式代入

得

即一级光谱波长为15.4m，二级光谱波长为7.7m。

13、解：

对光栅来说，其分辨能力可用下式表示

式中n是衍射得级次，N是受照射的刻线数

将数据代入得光栅的理论分辨率

14、解：

Å

即理论分辨率为60000的仪器能分开波长差为0.052Å

的谱线，而3094.18Å

与3092.71Å

两波长差1.47Å

，所以此双线能被分开。

（还可以采用另一种解法：

已知双线波长，可求其R值

假如要分开此双线，要求光栅理论分辨率R2104，从以上计算知R理＝60000，即R理R，因此能分开此双线。

）

15、解：

依题意可得

光栅线色散率表达式，F代表物镜的焦距。

因为衍射角一般很小且变化不大，即，所以有

，其倒线色散率 

将F＝1.6m以及

（1）式计算的结果代入

（2）式可得

即光栅的一级光谱倒线色散率为5Å

/mm

同理，二级光谱倒线色散率为2.5Å

/mm。

原子光谱习题解答

2解释下列名词

（1）激发电位和电离电位 

（2）原子线和离子线

（3）共振线和共振电位 

（4）谱线的自吸

解：

（1）激发电位：

由低能态跃迁到高能态所需要的能量。

电离电位：

原子受激后得到足够能量而失去电子而电离所需的能量。

（2）原子线：

原子外层电子的跃迁所产生的谱线。

离子线：

离子的外层电子跃迁所产生的谱线。

（3）共振线：

电子从基态跃迁到能量最低的激发态时要吸收一定频率的光，它再跃迁回基态时，则发射出同样频率的光（谱线），这种谱线称为共振发射线；

电子从基态跃迁至第一激发态所产生的吸收谱线称为共振吸收线。

共振发射线和共振吸收线都简称为共振线。

共振电位：

由基态激发到激发态的激发能。

（4）谱线的自吸：

大多数的光源中心部分温度较高，外层温度较低，中心部分原子所发射的谱线，会被外层处于基态的同类原子所吸收，结果谱线减弱，这种现象称为谱线的自吸收。

3解释下列名词

（1）多普勒变宽 

（2）自然变宽

（3）压力变宽 

（4）自吸变宽

（1）多普勒变宽：

又称热变宽，是由于原子无规则的热运动而导致的谱线变宽。

（2）自然变宽：

无外界因素影响时由于激发态原子有限寿命而使谱线具有的宽度。

（3）压力变宽：

吸收或发射原子与外界气体分子之间的相互作用引起的变宽。

（4）自吸变宽：

谱线自吸引起的变宽称为自吸变宽。

5简述氢化物发生法的原理。

它能分析那些元素？

氢化物发生法,主要是利用某些能产生初生态的还原剂或者化学反应,与样品中的分

析元素形成挥发性共价氢化物,然后借助载气流将其导入分析系统进行测量。

它能分析

As、Sb、Bi、Ge、Sn、Pb、Se、Te、Hg和Cd等元素。

11为什么原子发射光谱法对火焰温度的变化比原子吸收和原子荧光光谱法更为敏感？

原子发射光谱法以测定发射线为基础，火焰温度的变化会对激发态原子数及电离原子数产生重大的影响；

而原子吸收和原子荧光光谱法是以开始时未被激发的原子为基础，与温度的依赖关系较小，故原子发射光谱法对火焰温度的变化比原子吸收和原子荧光光谱法更为敏感。

7如何用氘灯法校正背景，此法尚存在什么问题？

背景吸收的本质是宽带吸收，原子吸收是窄线吸收，当空心阴极灯的辐射通过吸收区时，测得的是原子吸收与背景吸收的总和，即A（H）=Aa（H）+Ab（H）.当氘灯光源的辐射通过吸收区时，主要是宽带的背景吸收氘灯的辐射Ab（D），而原子吸收氘灯的辐射Aa（D）相对于氘灯的总辐射A（D）来说可以忽略,因此可将氘灯产生的吸收信号A（D）近似看成背景吸收的总吸光度Ab（D）。

将锐线光源吸光度减去连续光源吸光度值，即为校正背景后的被测元素的吸光度值，即Aa=A（H）-A（D）=[Aa（H）+Ab（H）]-[Aa（D）+Ab（D）]≈Aa（H）+Ab（H）-Ab（D）=Aa（H）。

用连续光源校正背景吸收最大的困难是要求连续光源与空心阴极灯光源的两条光束在原子化器中必须严格重叠，这种调整有时是十分费时的。

此外，连续光源法对高背景吸收的校正也有困难。

8简述以塞曼效应为背景基础扣除背景的原理。

塞曼效应—将光源置于强大的磁场中时，光源发射的谱线在强磁场作用下，因原子中能级发生分裂而引起光谱线分裂的磁光效应。

Zeeman效应背景校正法是利用原子谱线的磁效应和偏振特性使原子吸收和背景吸收分离来进行背景校正。

分为两大类：

光源调制法与吸收线调制法。

光源调制法是将强磁场加在光源上，吸收线调制法是将磁场加在原子化器上，后者应用较广。

调制吸收线有两种方式，即恒定磁场调制方式和可变磁场调制方式。

10什么是原子吸收光谱法中的化学干扰？

如何消除？

化学干扰指的是被测元素原子与共存组分发生化学反应，生成热力学更稳定的化合物，影响被测元素的原子化。

化学干扰具有选择性，要消除其影响应看不同性质而选择合适的方法。

（1）加入干扰抑制剂　　抑制剂有释放剂、保护剂和缓冲剂三种。

释放剂——其作用是它能与干扰物生成比被测元素更稳定的化合物，使被测元素从其与干扰物质形成的化合物中释放出来。

保护剂——其作用是它能与被测元素生成稳定且易分解的配合物，以防止被测元素与干扰组分生成难解离的化合物，即起了保护作用。

保护剂一般是有机配合剂，用的最多的是EDTA和8-羟基喹啉。

缓冲剂——有的干扰当干扰物质达到一定浓