仪器分析复习题Word格式.docx

仪器分析复习题Word格式.docx

《仪器分析复习题Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《仪器分析复习题Word格式.docx（33页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

由最低能级的激发态到基态的跃迁称为第一共振线。

一般也是最灵敏线。

最后线、或称持久线。

当待测物含量逐渐减小时，谱线数目亦相应减少，当c接近0时所观察到的谱线，是理论上的灵敏线或第一共振线。

分析线、复杂元素的谱线可能多至数千条，只选择其中几条特征谱线检验，称其为分析线

自吸线、当辐射能通过发光层周围的蒸汽原子时，将为其自身原子所吸收，而使谱线强度中心强度减弱的现象。

自蚀线、自吸最强的谱线的称为自蚀线。

原子吸收光谱法、原子蒸气对其原子共振辐射吸收的现象；

即利用物质的气态原子对特定波长的光的吸收来进行分析的方法。

温度变宽、原子在空间做无规则热运动引起的谱线展宽，与谱线波长，相对原子质量和温度有关

压变宽、待测原子与外界气体分子之间的相互作用引起的变宽，又称为碰撞变宽。

物理干扰、试样在转移、蒸发过程中物理因素变化引起的干扰效应，主要影响试样喷入火焰的速度、雾化效率、雾滴大小等。

化学干扰、指待测元素与其它组分之间的化学作用所引起的干扰效应,主要影响到待测元素的原子化效率，是主要干扰源。

荧光、当激发光源停止辐照试样之后，原子（分子）再发射光的过程立即停止，这种再发射的光称为原子（分子）荧光；

磷光、若激发光源停止辐照试样之后，原子（分子）再发射过程还延续一段时间，这种再发射的光称为原子（分子）磷光。

电化学分析、根据被测溶液所呈现的电化学性质及其变化而建立的分析方法

电位分析法、利用电极电位与化学电池电解质溶液中某种组分浓度的对应关系而实现定量测量的电化学分析法。

电位滴定、用电位测量装置指示滴定分析过程中被测组分的浓度变化，通过记录或绘制滴定曲线来确定滴定终点的分析方法。

指示电极、电极电位随电解质溶液的浓度或活度变化而改变的电极（φ与C有关）。

参比电极、电极电位不受溶剂组成影响，其值维持不变（φ与C无关）。

永停滴定法、根据滴定过程中双铂电极的电流变化来确定化学计量点的电流滴定法。

质谱、是带电原子、分子或分子碎片按质荷比（或质量）的大小顺序排列的图谱。

离子源EI源、能量较高的电子与样品分子碰撞，发生分子-离子反应，按照一定规律形成一系列的不同质量/电荷比的离子

CI源、反应气的作用是让高能的电子首先与反应气碰撞，然后再与样品发生分子--离子反应，产生的碎片相对较少，称为一种更软的电离。

飞行时间质量分析器、利用相同能量的带电粒子,由于质量的差异而具有不同速度的原理,不同质量的离子以不同时间通过相同的漂移距离到达接收器。

双聚焦质量分析器、指同时实现方向聚焦和能量（速度）聚焦的质量分析器

四极杆质量分析器、又称四极质谱仪，有四根截面为双曲面或圆形的棒状电极组成，两组电极间施加一定的直流电压和频率为射频范围的交流电压。

（由两组对称的电极组成。

电极上加有直流电压和射频电压（（U+Vcost））。

相对的两个电极电压相同，相邻的两个电极上电压大小相等，极性相反。

带电粒子射入高频电场中，在场半径限定的空间内振荡。

在一定的电压和频率下，只有一种质荷比的离子可以通过四极杆达到检测器，其余离子则因振幅不断增大，撞在电极上而被“过滤”掉，因此四极分析器又叫四极滤质器。

利用电压或频率扫描，可以检测不同质荷比的离子。

）

二、简答题：

1、说明仪器分析主要特点？

（1）操作简便，分析速度快，容易实现自动化。

许多仪器配有连续自动进样系统，采用计算机技术，可在短时间分析几十个样品，有的可同时测定多种成分。

（2）选择性好。

很多的仪器分析方法可以通过选择或调整测定的条件，使共存的组分测定时，相互间不产生干扰。

（3）灵敏度高，检出限量可降低。

如样品用量由化学分析的mL、mg级降低到仪器分析的g、L级，甚至更低。

适合于微量、痕量和超痕量成分的测定。

相对灵敏度10-4~10-10，绝对灵敏度10-4~10-14g。

（4）样品用量少，可进行不破坏样品分析，适合复杂组成样品分析。

（5）用途广泛，满足特殊要求

结构分析　如UV－吸光度

形态和价态分析　铁、铝添加剂各种成分分析

表面与无损分析

文物的分析14C中子活化分析

金首饰中含金量分析　X-rays荧光分析

遥控和自动分析,如火星探测器中带有多种分析装置。

（6）相对误差较大。

化学分析一般可用于常量和高含量成分分析，准确度较高，误差小于千分之几。

多数仪器分析相对误差较大，一般为5%，不适用于常量和高含量成分分析。

（7）仪器设备复杂，价格昂贵，维护及环境要求较高。

一般仪器价格较贵，维修使用成本较高。

2、现代分析仪器主要有那些分析方法？

根据仪器原理分成四大类

1.电磁辐射仪器，如原子发射光谱分析、原子吸收光谱法AAS

2.电分析仪器，如电位分析法

3.分离分析仪器，如气相色谱法GC、高效液相色谱法HPLC

4.其他分析仪器，如质谱法MS

3、影响AES分析谱线强度I的主要因素有那些？

（1）激发电位激发电位越高，谱线强度越小。

（2）跃迁概率原子处于激发态的时间越长，跃迁概率越小，产生的谱线强度越弱。

（3）统计权重谱线强度与统计权重成正比。

（4）激发温度温度升高，谱线强度增大，但易电离。

温度太高，电离的原子数目也会增多，致使原子谱线强度减弱。

（5）原子密度谱线强度与单位体积内处于基态的原子数成正比。

4、光谱定量分析的基本关系式？

lgI=blgc+lga，a与样品组成、光源类型、工作条件和激发过程等因素有关，是一个常数。

为自吸系数。

5、简述ICP光源主要结构和特点？

简述AAS仪器组成部件及作用？

主要结构为高频发生器、等离子矩管、雾化器组成

特点：

（1）温度高，感应区温度高，感应区10000K，通道6000-8000K，惰性气氛，原子化条件好，有利于难熔化合物的分解和元素激发。

（2）灵敏度高，检出限低，相对检出限可达ppb级，微量及痕量分析应用范围宽，可分析70多种元素；

（3）稳定性好，RSD在1-2%，线性范围4-6个数量级；

（4）背景发射和自吸效应小，抗干扰能力强。

Ar气体产生的背景干扰小；

（5）不用电极，无电极放电，无电极污染；

ICP焰炬外型像火焰，但不是化学燃烧火焰，气体放电；

（6）对非金属测定的灵敏度低，仪器昂贵，操作费用高，需大量Ar，粉末进样不完善。

简述AAS仪器组成部件及作用？

光源：

提供待测元素的特征光谱。

获得较高的灵敏度和准确度。

原子化系统：

提供能量，使试样干燥、蒸发和原子化。

可把它视为“吸收池”

分光系统：

将待测元素的共振线与邻近线分开

检测系统：

把单色器分出来的光信号转换为电信号，经放大器放大后以透射率或吸光度的形式显示出来。

6、空心阴极灯结构特点？

阴极为呈空心圆筒形的气体放电管，一般内径2~5mm，长数十毫米。

阴极内壁用待测元素或含有待测元素的合金制成，一般情况下是用高纯金属制成阴极，光强度高。

但对于低熔点、难加工、活性强的金属等就要用合金。

灯的阳极为钨棒，装有钛丝或钽片作为吸气剂，吸收灯内的杂质气体。

灯管有硬质玻璃制成，根据工作时的波长范围，选用石英玻璃或普通玻璃作为光用窗口。

空心阴极灯内通常充入惰性气体，气体在放电时起能量传递、电流传递及使阴极溅射的作用，一般为氖气。

7、原子吸收谱线变宽因素有那些？

1.自然变宽：

无外界因素影响时谱线具有的宽度。

该宽度由激发态原子决定，比光谱仪本身产生的宽度要小得多，多在10-5nm数量级只有极高分辨率的仪器才能测出，故可勿略不计。

2.温度变宽（多普勒变宽）ΔVD：

它与相对于观察者的原子的无规则热运动有关。

与谱线波长，相对原子质量和温度有关，多在10-3nm数量级。

3.压变宽ΔVL：

待测原子与外界气体分子之间的相互作用引起的变宽，又称为碰撞变宽。

外加压力越大，浓度越大，变宽越显著。

4.场致变宽：

包括电场变宽和磁场变宽在场的作用下，电子能级进一步发生分裂而导致的变宽效应。

5.自吸与自蚀：

光源（如空心阴极灯）中同种气态原子吸收了由阴极发射的共振线所致。

与灯电流和待测物浓度有关。

8、原子吸收分析测定过程中主要的干扰效应有那些？

（1）光谱干扰：

1.在分析线附近有单色器不能分离的待测元素的邻近线。

2.空心阴极灯内有单色器不能分离的干扰元素的辐射。

3.灯的辐射中有连续背景辐射。

（2）物理干扰

试样在转移、蒸发过程中物理因素变化引起的干扰效应，主要影响试样喷入火焰的速度、雾化效率、雾滴大小等。

（3）化学干扰：

待测元素与其它组分之间的化学作用所引起的干扰效应,主要影响到待测元素的原子化效率，是主要干扰源

（4）背景干扰：

主要是指原子化过程中所产生的光谱干扰，主要有分子吸收干扰和散射干扰，干扰严重时，不能进行测定。

9、比较原子发射光谱分析（AES）、原子荧光分析（AFS）和原子吸收光谱分析（AAS）的异同点

AAS与AES比较

相似之处——测定对象线性光谱，产生光谱的对象都是原子核外电子在不同的轨道上跃迁发射强度、吸收强度、荧光强度与元素性质、谱线特征及外界条件间的依赖关系基本类似。

；

不同之处——AAS是基于“基态原子”选择性吸收光辐射能（h），并使该光辐射强度降低而产生的光谱（共振吸收线），AES是测量物质的激发态原子发射光谱线的波长和强度进行定性和定量分析

AFS，物质吸收电磁辐射后受到激发，受激原子或分子以辐射去活化，再发射波长与激发辐射波长相同或不同的辐射，以原子在辐射能激发下发射的荧光强度进行定量分析

10、色谱法的有那些特点？

1、分离效率高

复杂混合物，有机同系物、异构体如手性异构体。

2、灵敏度高

可以检测出μg.g-1（10-6）级甚至ng.g-1（10-9）级的物质量。

3、分析速度快

一般在几分钟或几十分钟内可以完成一个试样的分析。

4、应用范围广

气相色谱：

沸点低于400℃的各种有机或无机试样分析。

液相色谱：

高沸点、热不稳定、生物试样的分离分析。

离子色谱：

无机离子，有机酸碱的分离分析。

不足之处：

被分离组分的定性较为困难。

分析成本高。

可由仪器的技术解决。

11、简述液相色谱分离模式及原理要点？

一、液-固吸附色谱

基本原理：

基于被测组分在固定相表面具有吸附作用，且各组分的吸附能力不同，使组分在固定相中产生保留和实现分离。

二、液-液分配色谱

固定相与流动相均为液体（互不相溶）；

根据各待测物在互不相溶的两溶液中的溶解度不同，因而具不同的分配系数

三离子交换色

是基于离子交换树脂上可电离的离子与流动相中具有相同电荷的溶质进行可逆交换，根据这些离子在交换剂上有不同的亲和力而被分离。

凡是能够进行电离的物质都可以用离子交换色谱法进行分离

四、排阻色谱色谱

按分子大小分离。

小分子可以扩散到凝胶空隙，由其中通过，出峰最慢；

中等分子只能通过部分凝胶空隙,中速通过；

大分子被排斥在外，出峰最快；

溶剂分子小，故在最后出峰。

全部在死体积前出峰；

可对相对分子质量在100-105范围内的化合物按质量分离。

五、亲和色谱

原理：

利用流动相中的生物大分子与固定相表面存在的偶联某种特异性亲和力，实现对溶液中溶质的进行有选择地吸附从而分离的方法。

12、塔板理论的特点和不足？

、

（1）当色谱柱长度一定时，塔板数n越大（塔板高度H越小），被测组分在柱内被分配的次数越多，柱效能则越高，所得色谱峰越窄。

（2）不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同，用有效塔板数和有效塔板高度作为衡量柱效能的指标时，应指明测定物质。

（3）柱效不能表示被分离组分的实际分离效果，当两组分的分配系数K相同时，无论该色谱柱的塔板数多大，都无法分离。

（4）塔板理论无法解释同一色谱柱在不同的载气流速下柱效不同的实验结果，也无法指出影响柱效的因素及提高柱效的途径。

速率理论的要点？

（1）组分分子在柱内运行的多路径与涡流扩散、浓度梯度所造成的分子扩散及传质阻力使气液两相间的分配平衡不能瞬间达到等因素是造成色谱峰扩展柱效下降的主要原因。

（2）通过选择适当的固定相粒度、载气种类、液膜厚度及载气流速可提高柱效。

（3）速率理论为色谱分离和操作条件选择提供了理论指导。

阐明了流速和柱温对柱效及分离的影响。

（4）各种因素相互制约，如载气流速增大，分子扩散项的影响减小，使柱效提高，但同时传质阻力项的影响增大，又使柱效下降；

柱温升高，有利于降低传质阻力，但又加剧了分子扩散的影响，选择最佳条件，才能使柱效达到最高。

13、GC法定性、定量分析方法？

定性方法：

1.利用纯物质定性的方法

（1）利用保留值定性：

通过对比试样中具有与纯物质相同保留值的色谱峰，来确定试样中是否含有该物质及在色谱图中的位置。

不适用于不同仪器上获得的数据之间的对比。

（2）利用加入法定性：

将纯物质加入到试样中，观察各组分色谱峰的相对变化。

2、相对保留值定性

（1）文献法：

在色谱手册中都列有各种物质在不同固定液上的保留数据，可以用来进行定性鉴定。

（2）实验法：

找一个基准物质，一般选用苯、正丁烷、环己烷等作为基准物。

所选用的基准物的保留值尽量接近待测样品组分的保留值。

比较标准品和基准物质、样品和基准物质r21定性。

3.保留指数

将正构烷烃作为标准，规定其保留指数为分子中碳原子个数乘以100（如正己烷的保留指数为600）。

其它物质的保留指数（IX）是通过选定两个相邻的正构烷烃，其分别具有Z和Z＋1个碳原子来确定。

4.双柱或多柱定性可克服在一根柱上，不同物质可能出现相同的保留时间的情况。

5.据经验式定性

碳数规律：

在一定温度下，同系物的调整保留时间tr’的对数与分子中碳数n成正比：

lgtr’=An+C（n>

=3）

式中A1和C1是常数，n为分子中的碳原子数。

该式说明，如果知道某一同系物中两个或更多组分的调整保留值，则可根据上式推知同系物中其它组分的调整保留值。

6．利用化学反应定性

收集柱后组分，官能团反应定性鉴别（非在线）

7.与其他分析仪器联用的定性方法

定量方法：

1.峰面积的测量

（1）峰高（h）乘半峰宽（w1/2）法：

近似将色谱峰当作等腰三角形。

此法算出的面积是实际峰面积的0.94倍：

A=1.064h·

w1/2

注：

当色谱操作条件一定时，在一定进样量范围内（不超载），W1/2与进样量无关

（2）峰高乘平均峰宽法：

当峰形不对称时，可在峰高0.15和0.85处分别测定峰宽，由下式计算峰面积：

A=h·

（w0.15+w0.85）/2

（3）用峰高表示峰面积

（4）自动积分和微机处理法

（5）剪纸称重法

2.定量校正因子

试样中各组分质量与其色谱峰面积成正比，即：

mi=fi·

Ai

绝对校正因子：

比例系数fi，单位面积对应的物质量：

fi=mi/Ai

定量校正因子与检测器响应值成倒数关系：

fi=1/Si

与检测器的性能、组分和流动相及操作条件有关。

3.常用的定量计算方法

（l）归一化法

应用这种方法的前提条件是试样中各组分必须全部流出色谱柱，并在色谱图上都出现色谱峰。

当测量参数为峰面积时，归一化的计算公式为

式中Ai为组分i的峰面积，fi为组分i的定量校正因子。

优点：

简便，准确，能查到fi可以不用标准品。

定量结果与进样量、重复性无关（前提→柱子不超载）

色谱条件略有变化对结果几乎无影响

缺点：

所有组分必须在一定时间内都出峰

必须已知所有组分的校正因子

不适合微量组分的测定

（2）外标法

也称为标准曲线法,应用预测组分的纯物质来制作标准曲线。

（3）内标法

选择一内标物质，以固定的浓度加入标准溶液和样品溶液中，以抵消实验条件和进样量变化带来的误差。

14、理想的检测器应具有什么样的条件？

1、适合的灵敏度：

对一些组分十分灵敏，而对其它则不；

2、稳定、重现性好；

3、线性范围宽，可达几个数量级；

4、可在室温到400oC下使用；

5、响应时间短，且不受流速影响；

6、可靠性好、使用方便、对无经验者来说足够安全；

7、对所有待测物的响应相似或可以预测这种响应；

8、选择性好；

9、不破坏样品。

15、GC、HPLC主要的检测器有那些种类、特点？

GC：

浓度型检测器：

测量的是载气中通过检测器组分浓度瞬间的变化，检测信号值与组分的浓度成正比。

热导检测器；

热导检测器由于结构简单，性能稳定，几乎对所有物质都有响应，通用性好，而且线性范围宽，价格便宜，因此是应用最广，最成熟的一种检测器。

其主要缺点是灵敏度较低。

质量型检测器：

测量的是载气中某组分进入检测器的速度变化，即检测信号值与单位时间内进入检测器组分的质量成正比。

FID；

灵敏度很高，比热导检测器的灵敏度高约103倍；

检出限低，可达10-13g·

S-1；

能检测大多数含碳有机化合物；

死体积小，响应速度快，线性范围也宽，可达107以上；

而且结构不复杂，操作简单，噪声低；

耐用且易于使用；

是目前应用最广泛的色谱检测器之一。

广普型检测器：

对所有物质有响应，热导检测器；

特点：

专属型检测器：

对特定物质有高灵敏响应，电子俘获检测器；

仅对含有卤素、磷、硫、氧等元素的化合物有很高的灵敏度，检测下限10-14g/mL，

对大多数烃类没有响应。

较多应用于农副产品、食品及环境中农药残留量的测定。

HPLC：

在液相色谱中，有两种类型的检测器，一类是溶质性检测器，它仅对被分离组分的物理或物理化学特性有响应。

属于此类检测器的有紫外、荧光、电化学检测器等；

另一类是总体检测器，它对试样和洗脱液总的物理和化学性质响应。

属于此类检测器有示差折光检测器、电导检测器等。

a.紫外检测器：

灵敏度高；

线形范围高；

流通池可做的很小。

对流动相的流速和温度变化不敏感；

波长可选，易于操作。

可用于梯度洗脱。

b.光电二极管阵列检测器：

可作瞬间全波长扫描，作出吸收值与保留时间、波长的类似于等高线的三维图；

同时获得多种信息既可用于最佳条件的选择，又可作纯度分析，与图库比较作定性分析。

C、荧光检测器：

有非常高的灵敏度和良好的选择性。

d.示差折光检测器：

通用型检测器（每种物质具有不同的折光指数）；

灵敏度低、对温度敏感、不能用于梯度洗脱

16、写出HPLC、GC、ICP-AES仪器构成？

高效液相色谱仪由高压输液系统、进样系统、分离系统、检测系统、记录系统等五大部分组成。

高压输液系统由溶剂贮存器、高

压泵、梯度洗脱装置和压力表等组成。

梯度洗脱装置分为两类：

外梯度和内梯度。

进样系统包括进样口、注射器和进样阀等。

分离系统包括色

谱柱、恒温器和连接管等部件。

GC：

（1）载气系统：

包括气源、净化干燥管和载气流速控制；

（2）进样装置：

进样器+气化室；

（3）色谱柱（分离柱）（4）检测系统：

通常由检测元件、放大器、显示记录三部分组成；

（5）温度控制系统

ICP：

（1）高频发生器：

自激式高频发生器，用于中、低档仪器；

晶体控制高频发生器，输出功率和频率稳定性高，可利用同轴电缆远距离传送；

（2）等离子体炬管：

三层同心石英玻璃管；

（3）试样雾化器；

（4）光谱系统

17、HPLC、经典液相色谱法、GC的比较有什么特点？

HPLC、经典液相色谱法比较：

A、高速：

HPLC采用高压输液设备，流速大增加，分析速度极快，只需数分钟；

而经典方法靠重力加料，完成一次分析需时数小时。

B、高效：

填充物颗粒极细且规则，固定相涂渍均匀、传质阻力小，因而柱效很高。

可以在数分钟内完成数百种物质的分离。

C、检测器高灵敏度：

UV10-9g,荧光检测器10-11g。

HPLC、GC比较：

A、分析对象及范围：

GC分析只限于气体和低沸点的稳定化合物，占有机