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仪器分析习题打印版
AAS法
思考题与练习题
1.原子吸收光谱和原子荧光光谱是如何产生的？
比较两种分析方法的特点。
2.解释下列名词：
⑴谱线轮廓； ⑵积分吸收； ⑶峰值吸收；⑷锐线光源； ⑸光谱通带。
3.表征谱线轮廓的物理量是哪些？
引起谱线变宽的主要因素有哪些？
4.原子吸收光谱法定量分析的基本关系式是什么？
原子吸收的测量为什么要用锐线光源？
5.原子吸收光谱法最常用的锐线光源是什么？
其结构、工作原理及最主要的工作条件是什么？
6.空心阴极灯的阴极内壁应衬上什么材料？
其作用是什么？
灯内充有的低压惰性气体的作用是什么？
7.试比较火焰原子化系统及石墨炉原子化器的构造、工作流程及特点，并分析石墨炉原子化法的检测限比火焰原子化法低的原因。
8.火焰原子化法的燃气、助燃气比例及火焰高度对被测元素有何影响？
试举例说明。
9.原子吸收分光光度计的光源为什么要进行调制？
有几种调制的方式？
10.分析下列元素时，应选用何种类型的火焰？
并说明其理由：
⑴人发中的硒； ⑵矿石中的锆； ⑶油漆中的铅。
11.原子吸收光谱法中的非光谱干扰有哪些？
如何消除这些干扰？
12.原子吸收光谱法中的背景干扰是如何产生的？
如何加以校正？
13说明用氘灯法校正背景干扰的原理，该法尚存在什么问题？
14.在测定血清中钾时，先用水将试样稀释40倍，再加入钠盐至0.8mg/mL，试解释此操作的理由，并说明标准溶液应如何配制？
15.产生原子荧光的跃迁有几种方式？
试说明为什么原子荧光的检测限一般比原子吸收低？
16.欲测定下列物质，应选用哪一种原子光谱法，并说明理由：
⑴血清中的Zn和Cd（～Zn2μg/mL，Cd0.003μg/mL）；
⑵鱼肉中的Hg（～xμg/g数量级）；
⑶水中的As（～0.xμg/mL）；
⑷矿石La、Ce、Pr、Nd、Sm（0.00x～0.x%）
⑸废水中Fe、Mn、Al、Ni、Co、Cr（xμg/mL～xmg/mL）。
17.镁的共振线285.21nm是
跃迁产生的，试计算在2500K时，激发态和基态的原子数之比。
（答案
）
18.用原子吸收光谱法测定试样中的Tl，使用丙烷—氧气火焰，其温度为2800K，分析线为377.6nm，它是由6P1电子跃迁至7S1产生的。
试问火焰中Tl原子的激发态和基态数之比是多少？
答案：
。
19.原子吸收分光光度计的单色器倒色散率为1.6nm/mm，欲测定Si251.61nm线的吸收值，为了消除多重线Si251.43nm和Si251.92nm的干扰，应采取什么措施？
20.测定血浆中Li的浓度，将两份均为0.500mL血浆分别加入到5.00mL水中，然后向第二份溶液加入20.0μL0.0500mol/L的LiCl标准溶液。
在原子吸收分光光度计上测得读数分别为0.230和0.680，求此血浆中Li得浓度（以μg/mLLi表示）
答案：
7.08μg/mL。
21.用原子吸收光谱法测定水样中Co的浓度。
分别吸取水样10.0mL于50mL容量瓶中，然后向各容量瓶中加入不同体积的6.00μg/mLCo标准溶液，并稀释至刻度，在同样条件下测定吸光度，由下表数据用作图法求得水样中Co的浓度。
溶液数
水样体积/mL
Co标液体积/mL
稀释最后体积/mL
吸光度
1
2
3
4
5
6
0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
0
0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
50.0
0.042
0.201
0.292
0.378
0.467
0.554
答案：
10.9μg/mL。
22.用双标准加入法原子吸收光谱测定二乙基二硫代氨基甲酸盐萃取物中的铁，得到如下的数据，求试液中铁的浓度。
吸光度读数
铁标准加入量mg/200mL
空白溶液
试样溶液
0.020
0.214
0.414
0.607
0.090
0.284
0.484
0.677
0
2.00
4.00
6.00
答案：
3.57μg/mL。
自测题
1.下列哪种说法可以概述三种原子光谱（发射、吸收、荧光）的产生机理？
A.能量与气态原子内层电子的相互作用；
B.能量与气态原子外层电子的相互作用；
C．辐射能使气态基态原子内层电子跃迁；
D．辐射能使气态基态原子外层电子跃迁。
2.在原子吸收光谱法的理论中，以谱线峰值吸收测量替代积分吸收测量的关键条件是什么？
A．光源辐射的特征谱线与原子吸收谱线比较，中心频率一样，而半峰宽要小得多；
B．光源辐射的特征谱线与原子吸收谱线比较，中心频率和半峰宽均为一样；
C．光源辐射的特征谱线与原子吸收谱线比较，中心频率一样，而半峰宽要较大；
D．光源辐射的特征谱线与原子吸收谱线比较，只要中心频率一样，半峰宽大小都没影响。
3.影响原子吸收谱线宽度的下列因素中，哪种变宽是主要的？
其变宽宽度是多少?
A．热变宽和压力变宽，宽度可达
数量级；
B．热变宽和压力变宽，宽度可达
数量级；
C．自然变宽和自吸变宽，宽度可达
数量级；
D．自然变宽和自吸变宽，宽度可达
数量级。
4.在原子吸收光谱法中，目前常用的光源是哪种？
其主要操作参数是什么？
A.氙弧灯，内充气体的压力；
B．氙弧灯，灯电流；
C．空心阴极灯，内充气体的压力；
D．空心阴极灯，灯电流。
5.在AAS分析中，原子化器的作用是什么？
A．把待测元素转变为气态激发态原子；
B．把待测元素转变为气态激发态离子；
C．把待测元素转变为气态基态原子；
D．把待测元素转变为气态基态离子。
6.在火焰AAS分析中，富燃火焰的性质是什么？
它适用于何种元素的测定？
A.还原性火焰，适用于易形成难离解氧化物元素的测定；
B.还原性火焰，适用于易形成难离解还原性物质的测定；
C.氧化性火焰，适用于易形成难离解氧化物元素的测定；
D.氧化性火焰，适用于易形成难离解还原性物质的测定。
7.相对于火焰原子化器来说，石墨炉原子化器：
A.灵敏度高，但重现性差；
B．灵敏度高，且重现性好；
C．灵敏度低，且重现性差；
D．灵敏度低，而重现性好。
8.Na
线波长为588.9nm,是
跃迁产生的。
在3000K的火焰中，激发态和基态的原子数之比是多少？
A.
；
B.
；
C.
；
D.
；
9.平行称取两份0.500g金矿试样，经适当方法溶解后，向其中一份试样加入1.00mL浓度为5.00μg/mL的金标准溶液，然后向各份试样加入5.00mL氢溴酸溶液及5.00mL甲基异丁酮。
由于金与溴离子形成配合物而被萃取到有机相中。
用原子吸收法分别测得有机相的吸光度为0.375及0.225。
求得试样中金的含量（μg/g）为：
A．
；
B．0.150；
C．1.50；
D．15.0。
10.用AAS法测定某溶液中Cd的浓度，在适合的条件下，测得吸光度为0.141。
取50.00ml此试液加入1.00ml浓度为
的Cd标准溶液，在同样条件下，测得吸光度为0.259。
而测得蒸馏水的吸光度为0.010。
由此，求得试液中Cd的浓度及1%吸收灵敏度是：
A.
；
B.
；
C.
；
D.
。
正确答案：
1：
（B）、2：
（A）、3：
（B）、4：
（D）、5：
（C）、6：
（A）、7：
（A）、8：
（C）、9：
（D）、10：
（C）
UV思考题
1.试简述产生吸收光谱的原因．
2.电子跃迁有哪几种类型？
这些类型的跃迁各处于什么补偿范围？
3.何谓助色团及生色团？
试举例说明．
4.有机化合物的紫外吸收光谱中有哪几种类型的吸收带？
它们产生的原因是什么？
有什么特点？
5.在有机化合物的鉴定及结构推测上，紫外吸收光谱所提供的信息具有什么特点？
6.举例说明紫外吸收光谱在分析上有哪些应用．
7.异丙叉丙酮有两种异构体：
CH3-C（CH3）=CH-CO-CH3及CH2=C（CH3）-CH2-CO-CH3．它们的紫外吸收光谱为:
（a）最大吸收波长在235nm处，max=12000L.mol-1.cm-1;（b）220nm以后没有强吸收．如i何根据这两个光谱来判断上述异构体？
试说明理由．
8.下列两对异构体，能否用紫外光谱加以区别？
（1）
（2）
9.试估计下列化合物中哪一种化合物的max最大，哪一种化合物的max最小，为什么？
.
10.紫外及可见分光光度计与可见分光光度计比较，有什么不同之处？
为什么？
答案：
1.答：
分子具有不同的特征能级，当分子从外界吸收能量后，就会发生相应的能级跃迁．同原子一样，分子吸收能量具有量子化特征．记录分子对电磁辐射的吸收程度与波长的关系就可以得到吸收光谱．
2.答：
从化学键的性质考虑，与有机化合物分子的紫外－可见吸收光谱有关的电子为：
形成单键的电子，形成双键的电子以及未共享的或称为非键的n电子．电子跃迁发生在电子基态分子轨道和反键轨道之间或基态原子的非键轨道和反键轨道之间．处于基态的电子吸收了一定的能量的光子之后，
可分别发生→→→n→→n→等跃迁类型．→n→所需能量较小，吸收波长大多落在紫外和可见光区，是紫外－可见吸收光谱的主要跃迁类型．四种主要跃迁类型所需能量E大小顺序为：
n→→n→→
一般→跃迁波长处于远紫外区，＜200nm,→n→s*跃迁位于远紫外到近紫外区，波长大致在150－250nm之间，n→*跃迁波长近紫外区及可见光区，波长位于250nm－800nm之间
3.答：
能够使化合物分子的吸收峰波长向长波长方向移动的杂原子基团称为助色团，例如CH4的吸收峰波长位于远紫外区，小于150nm但是当分子中引入-OH后，甲醇的正己烷溶液吸收波长位移至177nm，-OH起到助色团的作用．
当在饱和碳氢化合物中引入含有键的不饱和基团时，会使这些化合物的最大吸收波长位移至紫外及可见光区，这种不饱和基团成为生色团．例如，CH2CH2的最大吸收波长位于171nm处，而乙烷则位于远紫外区．
4.答：
首先有机化合物吸收光谱中，如果存在饱和基团，则有σ→σ*跃迁吸收带，这是由于饱和基团存在基态和激发态的σ电子，这类跃迁的吸收带位于远紫外区．如果还存在杂原子基团，则有n→s*跃迁，这是由于电子由非键的n轨道向反键σ*轨道跃迁的结果，这类跃迁位于远紫外到近紫外区，而且跃迁峰强度比较低．如果存在不饱和C=C双键，则有π→π*,n→π*跃迁，这类跃迁位于近紫外区，而且强度较高．如果分子中存在两个以上的双键共轭体系，则会有强的K吸收带存在，吸收峰位置位于近紫外到可见光区．
对于芳香族化合物，一般在185nm,204nm左右有两个强吸收带，分别成为E1, E2吸收带，如果存在生色团取代基与苯环共轭，则E2吸收带与生色团的K带合并，并且发生红移，而且会在230-270nm处出现较弱的精细吸收带（B带）．这些都是芳香族化合物的特征吸收带．
5.答：
紫外吸收光谱提供的信息基本上是关于分子中生色团和助色团的信息，而不能提供整个分子的信息，即紫外光谱可以提供一些官能团的重要信息，所以只凭紫外光谱数据尚不能完全确定物质的分子结构，还必须与其它方法配合起来．
6.答：
（１）紫外光谱可以用于有机化合物的定性分析，通过测定物质的最大吸收波长和吸光系数，或者将未知化合物的紫外吸收光谱与标准谱图对照，可以确定化合物的存在．
（２）可以用来推断有机化合物的结构，例如确定1,2-二苯乙烯的顺反异构体．
（３）进行化合物纯度的检查，例如可利用甲醇溶液吸收光谱中在256nm处是否存在苯的B吸收带来确定是否含有微量杂质苯．
（４）进行有机化合物、配合物或部分无机化合物的定量测定，这是紫外吸收光谱的最重要的用途之一。
其原理为利用物质的吸光度与浓度之间的线性关系来进行定量测定。
7.答：
（a）为-不饱和酮，即第一种异构体，因为该分子中存在两个双键的共轭体系，吸收峰波长较长，而（b）在220nm以后无强吸收，说明分子中无K吸收带．故为第二种异构体．
8.答：
可以，（１）中第一个化合物含有三个共轭双键，最大吸收波长比第二种化合物要长，强度也较高．同理（２）中第二个化合物含有三个共轭双键．
9.答：
（b）>（a）>（c）
（b）中有两个共轭双键，存在K吸收带，（a）中有两个双键，而（c）中只有一个双键．
10答：
首先光源不同，紫外用氢灯或氘灯，而可见用钨灯，因为二者发出的光的波长范围不同．
从单色器来说，如果用棱镜做单色器，则紫外必须使用石英棱镜，可见则石英棱镜或玻璃棱镜均可使用，而光栅则二者均可使用，这主要是由于玻璃能吸收紫外光的缘故．
从吸收池来看，紫外只能使用石英吸收池，而可见则玻璃、石英均可使用，原因同上。
从检测器来看，可见区一般使用氧化铯光电管，它适用的波长范围为625-1000nm，紫外用锑铯光电管，其波长范围为200-625nm.
原子吸收习题解答
1.简述原子吸收分光光度法的基本原理，并从原理上比较发射光谱法和原子吸收光谱法的异同点及优缺点．
答：
AAS是基于物质所产生的原子蒸气对特定谱线的吸收作用来进行定量分析的方法；AES是基于原子的发射现象，而AAS则是基于原子的吸收现象。
二者同属于光学分析方法。
原子吸收法的选择性高，干扰较少且易于克服。
由于原于的吸收线比发射线的数目少得多，这样谱线重叠的几率小得多。
而且空心阴极灯一般并不发射那些邻近波长的辐射线，因此其它辐射线干扰较小。
原子吸收具有更高的灵敏度。
在原子吸收法的实验条件下，原子蒸气中基态原于数比激发态原子数多得多，所以测定的是大部分原子。
原子吸收法比发射法具有更佳的信噪比
这是由于激发态原子数的温度系数显著大于基态原子。
2．何谓锐线光源？
在原子吸收光谱分析中为什么要用锐线光源？
答：
锐线光源是发射线半宽度远小于吸收线半宽度的光源，如空心阴极灯。
在使用锐线光源时，光源发射线半宽度很小，并且发射线与吸收线的中心频率一致。
这时发射线的轮廓可看作一个很窄的矩形，即峰值吸收系数K在此轮廓内不随频率而改变，吸收只限于发射线轮廓内。
这样，求出一定的峰值吸收系数即可测出一定的原子浓度。
3．在原子吸收光度计中为什么不采用连续光源（如钨丝灯或氘灯），而在分光光度计中则需要采用连续光源？
答：
虽然原子吸收光谱中积分吸收与样品浓度呈线性关系，但由于原子吸收线的半宽度很小，如果采用连续光源，要测定半宽度很小的吸收线的积分吸收值就需要分辨率非常高的单色器，目前的技术条件尚达不到，因此只能借助锐线光源，利用峰值吸收来代替。
而分光光度计测定的是分子光谱，分子光谱属于带状光谱，具有较大的半宽度，使用普通的棱镜或光栅就可以达到要求．而且使用连续光源还可以进行光谱全扫描，可以用同一个光源对多种化合物进行测定。
4．原子吸收分析中，若产生下述情况而引致误差，应采用什么措施来减免之？
（1）光源强度变化引起基线漂移，
（2）火焰发射的辐射进入检测器（发射背景），
（3）待测元素吸收线和试样中共存元素的吸收线重叠。
答：
（1）选择适宜的灯电流，并保持灯电流稳定，使用前应该经过预热。
（2）可以采用仪器调制方式来减免，必要时可适当增加灯电流提高光源发射强度来改善信噪比。
（3）可以选用其它谱线作为分析线．如果没有合适的分析线，则需要分离干扰元素。
5．原子吸收分析中，若采用火焰原子化法，是否火焰温度愈高，测定灵敏度就愈高？
为什么？
答：
不是。
因为随着火焰温度升高，激发态原子增加，电离度增大，基态原子减少，所以如果温度太高,反而可能会导致测定灵敏度降低，尤其是对于易挥发和电离电位较低的元素应使用低温火焰。
6．石墨炉原子化法的工作原理是什么？
与火焰原子化法相比较，有什么优缺点？
为什么？
答：
石墨炉原子化器是将一个石墨管固定在两个电极之间而制成的，在惰性气体保护下以大电流通过石墨管，将石墨管加热至高温而使样品原子化。
与火焰原子化相比，在石墨炉原子化器中，试样几乎可以全部原子化，因而测定灵敏度高。
对于易形成难熔氧化物的元素，以及试样含量很低或试样量很少时非常适用。
缺点：
共存化合物的干扰大，由于取样量少，所以进样量及注入管内位置的变动会引起误差，因而重现性较差。
7．说明在原子吸收分析中产生背景吸收的原因及影响，如何避免这一类影响？
答：
背景吸收是由于原子化器中的气态分子对光的吸收或高浓度盐的固体微粒对光的散射而引起的，它们属于一种宽频带吸收，而且这种影响一般随着波长的减短而增大，同时随着基体元素浓度的增加而增大，并与火焰条件有关。
可以针对不同情况采取不同的措施消除干扰。
例如，火焰成分中OH、CH、CO等对光的吸收主要影响信号的稳定性，可以通过零点调节来消除，由于这种吸收随波长的减小而增加，所以当测定吸收波长位于远紫外区的元素时，可以选用空气－H2（Ar-H2）火焰。
对于火焰中金属盐或氧化物、氢氧化物引起的散射、吸收，通常利用高温火焰就可消除。
有时，对于背景的吸收也可利用以下方法进行校正：
（1）邻近线校正法；
（2）用与试液组成相似的标液校正；（3）分离基体。
8．背景吸收和基体效应都与试样的基体有关，试分析它们的不同之处。
答：
基体效应是指试样在转移、蒸发过程中任何物理因素的变化对测定的干扰效应。
背景吸收主要指基体元素和盐分的粒子对光的吸收或散射，而基体效应则主要是由于这些成分在火焰中蒸发或离解时需要消耗大量的热量而影响原子化效率，以及试液的黏度、表面张力、雾化效率等因素的影响。
9．应用原子吸收光谱法进行定量分析的依据是什么？
进行定量分析有哪些方法？
试比较它们的优缺点。
答：
在一定的浓度范围和一定的火焰宽度条件下，当采用锐线光源时，溶液的吸光度与待测元素浓度成正比关系，这就是原子吸收光谱定量分析的依据。
常用两种方法进行定量分析：
（1）标准曲线法：
该方法简便、快速，但仅适用于组成简单的试样。
（2）标准加入法：
本方法适用于试样的确切组分未知的情况。
不适合于曲线斜率过小的情况。
10．保证或提高原子吸收分析的灵敏度和准确度，应注意那些问题？
怎样选择原子吸收光谱分析的最佳条件？
答：
应该从分析线的选择、光源（空心阴极灯）的工作电流、火焰的选择、燃烧器高度的选择及狭缝宽度等几个方面来考虑，选择最佳的测定条件。
11．从工作原理、仪器设备上对原子吸收法及原子荧光法作比较。
答：
从工作原理上看，原子吸收是通过测定待测元素的原子蒸气对其特征谱线的吸收来实现测定的，属于吸收光谱，而原子荧光则是通过测量待测元素的原子蒸气在辐射能激发下所产生的荧光的强度来实现测定的，属于发射光谱。
在仪器设备上，二者非常相似，不同之处在于原子吸收光谱仪中所有组件排列在一条直线上，而荧光光谱仪则将光源与其它组件垂直排列，以消除激发光源发射的辐射对检测信号的影响。
12.用波长为213.8nm质量浓度为0.010g.mL-1的锌标准溶液和空白溶液交替连续测定10次，用记录仪记录的格数如下，计算该原子吸收分光光度计测定锌元素的检出限。
序号
1
2
3
4
5
记录仪格数
13.5
13.0
14.8
14.8
14.5
序号
6
7
8
9
10
记录仪格数
14.0
14.0
14.8
14.0
14.2
解：
求出噪声的标准偏差为0.597,吸光度的平均值为14.16，代入检测限的表达式得：
C×3S/A=0.010×0.597/14.16=0.0013g.mL-1
13.测定血浆试样中锂的含量，将三份0.500mL血浆试样分别加至5.00mL水中,然后在这三份溶液中加入
（1）0L,
（2）10.0L,（3）20.0μL0.0500mol.L-1LiCl标准溶液，在原子吸收分光光度计上测得读数（任意单位）依次为：
（1）23.0；
（2）45.3；（3）68.0.计算此血浆中锂的质量浓度。
解：
将加入的标准溶液浓度换算成稀释后的浓度，然后用其对吸光度作图：
换算后浓度分别为：
Vs×10-3×0.050/5.50
（1）0；
（2）9.09×10-5mol.L-1；（3）1.82×10-4mol.L-1
故:
血浆中锂的浓度为9.28×10-5mol.L-1
14.以原子吸收光谱法分析尿样中铜的含量，分析线324.8nm.测得数据如下表所示，计算试样中铜的质量浓度（g.mL-1）
加入铜的质量浓度/g.mL-1
A
0.0
0.28
2.0
0.44
4.0
0.60
6.0
0.757
8.0
0.912
解：
采用标准加入法，上表中浓度为以试液体积计算的浓度。
绘标准曲线如下所示：
cx=3.56ug/mL-1
15.用原子吸收法测锑，用铅作内标。
取5.00mL未知锑溶液，加入2.00mL4.13ug.mL-1的铅溶液并稀释至10.0mL，测得ASb/APb=0.808.另取相同浓度的锑和铅溶液，ASb/APb=1.31,计算未知液中锑的质量浓度。
解：
设试液中锑浓度为Cx,
为了方便，将已知浓度的混合溶液吸光度比记为[Asb/Apb]1,将待测混合液测德的吸光度比记为[Asb/Apb]2
由于:
ASb=KSbCSb
APb=KPbCPb
故:
KSb/KPb=[Asb/Apb]2=1.31
[Asb/Apb]1=（KSb×5×Cx/10）/（KPb×2×4.13/10）=0.808
Cx=1.02ug.mL-1
紫外习题
1.有机化合物分子中电子跃迁产生的吸收带有哪几种类型？
各有什么特点？
在分析上较有实际应用的有哪几种类型？
2.采用什么方法可以区别n－π*和π－π*跃迁类型？
3.
分子能发生n－σ*跃迁，
为227nm（ε为900）。
试问：
若在酸中测量时，该吸收峰会怎样变化？
为什么？
（n－σ*跃迁产生的吸收峰消失。
）
4.某化合物的
为305nm，而
为307nm。
试问：
引起该吸收的是n－π*还是π－π*跃迁？
（为π－π*跃迁引起的吸收带。
）
5.试比较下列各化合物最大吸收峰的波长大小并说明理由。
（a）
（b）
（c）
（d）
（d>c>a>b。
）
6.排出下列化合物的
及
的顺序：
乙烯、1,3,5－己三烯、1,3－丁二烯。
（1,3,5－己三烯>1,3－丁二烯>乙烯。
）
7.
基化氧（4－甲基戊烯酮，也称异丙叉丙酮）有两种异构体，其结构为：
（A）CH2=C（CH3）－CH2－CO（CH3）,（B）CH3－C（CH3）=CH－CO（CH3）。
它们的紫外吸收光谱一个
为235nm（ε为12000），另一个在220nm以后无强吸收。
判别各光谱属于何种异构体？
（
。
）
8.紫罗兰酮有两种异构体，α异构体的吸收峰在228nm（ε＝14000），β异构体吸收峰在296nm（ε＝11000）。
试指出这两种异构体分别属于
升级会员 