仪器分析名解及问答.docx

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仪器分析名解及问答

仪器分析：

是以物质的物量或物理化学性质为基础，探求这些性质在分析过程中所产生分析信号与被分析物质组成的内在关系和规律，进而对其进行定性、定量，进行形态和结构分析的一类测定方法。

由于这类方法的测定常用到各种比较贵重、精密的分析仪器，称为仪器分析。

原子吸光光谱法（AAS）：

是基于试样蒸汽相中被测元素的基态原子对由光源发出的该原子的特征性窄频辐射产生共振吸收，其吸光度在一定浓度范围内与蒸汽相中被测元素的基态原子浓度成正比，此测定试样中该元素含量的一种仪器分析方法。

梯度洗脱：

指在一个分析周期中，按一定的程序连续改变流动相中溶剂的组成和配比，使各组分在适宜的条件下得到分离。

梯度洗脱可以改善峰形，提高柱效，减少分析时间，使强保留成分不易残留在柱上，从而保持柱子的良好性能。

精密度：

指在相同条件下对同一样品进行多次测定，各平行测定结果之间的符合程度。

准确度：

指多次测定的平均值与真值的符合程度。

灵敏度：

指被测组分在低浓度区，当浓度改变一个单位时所引起的测定信号的改变量。

检出限：

即检测下限，指能以适当的置信度被检出的组分的最低浓度或最小质量。

线性范围：

指定量测定的最低浓度到逻辑线性响应关系的最高浓度间的范围。

光谱分析法：

基于物质对不同波长光的吸收、发射等现象而建立起来的一类光学分析法。

吸收曲线：

表明吸光物质溶液对不同波长的光的吸收能力不同的曲线。

最大吸收峰：

吸收曲线的峰叫吸收峰，其中吸收程度最大的峰。

最大吸收波长：

最大吸收峰所对应的波长。

次峰：

吸收程度仅次于最大吸收峰的波峰

肩峰：

在峰的旁边有一个小的曲折称为肩峰

末端吸收：

在吸收曲线波长最短的一端，吸收程度相当大，但没有称峰的部分。

生色团：

分子中能吸收特定波长光的原子团或化学键。

助色团：

是与生色团或饱和烃相连，且能使吸收峰向长波方向移动并吸收强度增加的原子或原子团，如-OH，-NH2。

长移（红移）：

某些有机化合物因反应引入含有未共享电子对的基因使吸收峰向长波移动的现象。

短移（蓝移）：

使吸收峰向短波长移动的现象。

浓色效应：

使吸收强度增加的现象

淡色效应：

使吸收强度降低的现象

溶剂效应：

由于溶剂极性的不同所引起某些化合物的吸收峰发生红移或蓝移的作用。

共振线：

在所有原子发射的谱线中，凡是由各高能级跃迁回到基态时所产生的谱线。

正常焰：

按化学计量配比的燃助比火焰。

燃助比大于（小于）化学计量的叫富（贫）燃焰

正相色谱法：

流动性极性小于固定相的高效液相色谱法。

样品中极性小的组分先流出，极性大的组分后流出，适于分析极性化合物。

反相色谱法：

流动性极性大于固定相的色谱法，极性大的先流出，极性小的后流出，适于分析非极性化合物。

柱外效应：

指色谱柱外各种因素引起的色谱峰扩展，是由于流动相在管壁邻近处的流速明显比管中心区域快而引起的。

1、仪器分析的联用技术优点

答：

组成联用技术，可以取长补短，起到方法间的协同作用，从而提高方法的灵敏度、准确度及对复杂混合物的分辨能力。

同时还可获得两种方法各自单独使用时所不具备的某些功能。

因而，联用技术称为当前仪器分析方法的主要方向之一。

2、为什么分子光谱总是带状光谱？

答：

由分子的吸收或发光所形成的光谱即为分子光谱。

当分子发生电子能级的跃迁时。

必定伴随着振动能和转动能级的跃迁，而许多的振动能级的跃迁是叠加在电子跃迁之上的。

若分子中的原子两个跃迁状态就更多样复杂。

分子发生电子能级跃迁时的能级多重叠现象，决定了分子光谱的形状为带状光谱。

3、如何选择使用参比溶液？

其作用是什么？

答：

①当显色剂，试剂在测定波长下均无吸收时，用纯溶剂（或水）作参比溶液（溶剂空白）；②若显色剂和其他试剂无吸收，而试液中共有的其他离子有吸收，则不用加显色剂和试液为参比溶液（样品空白）；③当试剂、显色剂有吸收而试液无色时，以不加试液的试剂、显色剂按照操作步骤配成参比液（试剂空白）。

作用：

用适当的参比溶液在一定的入射光波下调节A=0，可以消除由比色皿、显色剂溶液和试剂对待测组分的干扰。

4、何谓溶剂效应？

为什么溶剂极性增强时，π→π*跃迁的吸收峰发生红移而n→π*跃迁的吸收峰发生蓝移？

答：

溶剂效应指由于溶剂极性的不同所引起某些化合物的吸收峰发生红移或蓝移的作用。

溶剂极性增强时π→π*跃迁红移，n→π*跃迁蓝移。

这是因为在π→π*跃迁中，激发态的极性大于基态，当溶剂的极性增强时，由于溶剂与溶质相互作用，溶质的分子轨道π*能量下降幅度大于成键轨道，使得π*与π间的能量差减少，导致吸收峰λmax红移。

但n→π*跃迁中，溶质分子的n电子与极性溶剂形成氢键，降低了n轨道的能量，n与π*轨道间能力差增大，引起吸收带λmax蓝移。

5、为什么单根据紫外光谱不能完全决定物质的分子结构，还必须与红外光谱、质谱、核磁共振波谱等方法共同配合才鞥得出可靠结论？

答：

因为物质的紫外吸收光谱基本上是其分子中生色团及助色团的特征，而不是整个分子的特征。

如果物质组成的变化不影响生色团和助色团，就不会显著地影响其吸收光谱。

另外，外界因素如溶剂的改变也会影响吸收光谱。

在极性溶液中某些化合物吸收光谱的精细结构会消失成为一个宽带。

因此，只根据紫外吸收光谱不能完全确定物质的分子结构，必须与红外吸收光谱、核磁共振波谱、质谱以及其他物理化学方法共同配合才能得出可靠结论。

6、产生红外吸收的条件？

是否所有分子振动都会产生红外吸收光谱？

答：

条件：

①辐射光子具有能量与发生振动跃迁读哦需的跃迁能量相匹配；②辐射与物质分子之间具有偶合作用。

并非所有分子振动都会产生红外吸收光谱，因为对于红外吸收光谱而言是有一定限制条件的，只有当红外光的频率与分子的偶极矩变化频率相匹配时，分子的振动才能与红外光偶合为增加其振动能，使得振幅增大，即分子有原来的振动基态跃迁到激发态，对非极性双原子等完全对称的分子其偶极矩为0，分子的振动并不亲戚u的改变。

因此，与红外光不发生偶合，不产生红外吸收。

7、为什么说红外吸收光谱实质上是分子的振动-转动光谱？

什么是基频吸收带？

答：

在中红外区，物质对红外光的选择性吸收将产生分子振动能级的跃迁由于振动能级能量大于转动能级，分子振动能级的跃迁将不可避免地伴随着阻断在转动能级的跃迁，所以红外光谱实质上是分子的振动-转动光谱。

基频吸收带是真的能级有基态跃迁至第一真的激发态时多产生的吸收。

8、进行红外光谱分析时，为什么要求试样为单一组分且为纯样品？

为什么试样不能含游离水分？

答：

如果试样不单一不且不纯，则其他物质会对被测试样产生干扰，各组分的光谱相互重叠，给试样的鉴定带来困难。

水是极性分子，游离的水分①会产生红外吸收，引起严重干扰，使样品的红外光谱失真；②会腐蚀吸收池KBr窗口，使透光性变差，因此试样不能含游离水。

9、原子吸收法有何特点？

它与吸光光度法有何区别？

仪器分析与化学分析的异同？

答：

原子吸收法特点：

灵敏度高、精密度好、选择性好，方法简便、准确度高，分析速度快、应用广泛。

与吸光光度法区别：

相同点：

基本原理相同，都遵循朗伯比尔定律，军属于吸收光谱法。

，上级测试状态相同都为液体。

不同点：

①吸光物质的状态不同，原子吸收法是基态原子对光的吸收现象，紫外吸光光度法是溶液中分子或原子团对光的吸收；②仪器：

原子吸收法光源是空心阴极灯，吸光光度法是普通光源氘灯；③吸收曲线：

原子吸收曲线是线状，分子吸光法是带状；④原子都干扰打，分子受干扰小；⑤原子用于定量分析，吸光用于定量定性。

仪器分析与化学分析区别：

相同点：

均属于分析化学范畴，研究物质的组成、含量、状态和结构。

不同点：

化学分析利用化学反应极其计量关系，仪器普通，取样量多，测定慢、不灵敏、不够准确，人工操作，较复杂，相对误差较大，选择性较差，用途较小。

仪器分析利用物质物理或物理化学性质及其在分析过程中产生的分析信号与物质内在关系为基础，仪器精密贵重复杂，取样量少，测定快速灵敏准确，自动化程度高，简便，相对误差较小，选择性好，用途广泛。

10、原子吸收法有哪些干扰？

如何抑制？

答：

①光谱干扰：

非共振干扰，减少单色器出射狭缝密度；空心阴极灯发射干扰，采用纯度较高的单元素灯；分子光谱吸收干扰，利用氘灯发射的连续光源作背景校正。

②电离干扰：

加入更易电离的非待测元素（消电离剂）③化学干扰：

加入释放剂，使氧化物还原，加入保护剂，加入缓冲剂。

④物理干扰：

尽量保持试液与标准溶液的物理性质和所测条件一样。

11、使谱线变宽的因素？

他们对原子吸收的测定有什么影响？

答：

因素：

①原子内因性质多决定的；②有外界影响引起的。

主要分为自然变宽、热变宽、压力变宽、叠加变宽、自吸变宽。

影响：

影响原子吸收分析的灵敏度和准确度。

12、正常焰、富贫燃焰？

为什么原子吸收分析中不提倡使用燃烧速度太快的燃气？

答：

正常焰，按化学计量配比的，富贫燃焰，燃助比大于（小于）化学计量配比值。

因为如果燃烧速率大于供气速率，火焰可能会在燃烧器或雾化室内燃烧（回火），将损坏仪器甚至可能发生爆炸。

13、石墨炉原子化法优缺点

答：

优点：

需样量少，灵敏度高，试样利用率高，课之间测定年度较大的试液和固体样品。

整个原子化过程是在一个密闭的配有冷却装置的系统中进行的，较安全，记忆效应小。

缺点：

因多采用人工加样，精密度不高且装置复杂，操作不简单，分析速率慢。

14、色谱分析法的特点、类型？

答：

色谱分离分析技术具有选择性、分离效能高、灵敏度高，分析速率快等优点，但不足之处是对未知物不易确定性。

①按两相状态：

气相色谱法GC（包括气固色谱GSC和气液色谱GLC）；液相色谱法LC（包括液固色谱LSC和液液色谱LLC）；超临界流体色谱SFC；化学键合相色谱CBPC。

②按分离原理：

吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱、凝胶色谱

③按固定外形及性质：

柱色谱、薄层色谱、纸色谱

15、从色谱流出曲线上通常可获得哪些信息？

答：

①根据色谱峰的各种保留值，可以进行定性分析；②根据色谱峰的面积、峰高，可以进行定量分析；③根据色谱峰的保留值及其区域宽度，可以评价色谱柱的分离效能以及相邻两色谱峰的分离程度；④放假色谱峰两峰间的距离，可以评价固定相或流动相的选择是否得当；⑤根据色谱峰的个数，可以判断样品所含组分的最少个数。

16、衡量色谱柱效能的指标是什么？

答：

是分离度（即分辨率R），它是既反映柱效率又反映选择性的综合性指标，表示为相邻两组分的色谱峰保留值之差与峰底宽度总和一半的比值。

R=2（TR0-TR1）/（W1+W2）。

R值越大，两组分的分离程度越高，R=1.0时，分离程度可达98%；R＜1.0时，两峰有部分重叠；R=1.5时，分离程度到达99.7%。

多以通常用R=1.5作为相邻两色谱峰完全分离的指标。

17、速率理论和范式方程中哪一项跟柱形有关？

哪一项和方法有关？

答：

速率理论中范第姆特方程的数字简化式为：

H=A+B/u+Cu。

A为涡流扩散项，B/u为分子纵向扩散项，Cu为传质阻力项。

其中涡流扩散项与柱形有关，对毛细管柱色谱可忽略，填充色谱的涡流扩散项很大，毛细管的传质阻力项小，填充柱的传质阻力项打，分子纵向扩散项与分析方法有关，液相色谱中的分子纵向扩散项可忽略，气相色谱的较大。

18、简述气体色谱仪的分离原理和流程。

答：

原理：

气相色谱的流动相为惰性气体，气-固色谱法中以表面积打且具有一定活性的吸附剂为固定相。

多组分的混合物样品进入色谱柱后，由于吸附剂对每一个组分的吸附力不同，经过一段时间后，各组分在色谱柱中的运行速度也不同。

吸附力弱的组分易被解吸下来，最先离开色谱柱进入检测器，而吸附力最强的组分不易被解吸下来，因此最后离开色谱柱。

各组分在色谱柱中彼此分离，顺利进入检测器中被检测记录下来。

气液色谱中，根据样品中各组分在固定相的溶解度不同，经过一段时间后各组分在柱中的运行速度也就不同。

溶解度小的组分先离开色谱柱，而溶解度打的组分后离开色谱柱。

这样，各组分在色谱柱中彼此分离，然后顺利进入检测器中被检测记录下来。

流程：

载气钢瓶→减压阀→净化器→稳压阀→转子流量计→压力表→稳定载气+样品→汽化室→气化样品———→色谱柱→检测器→放大器→记录仪

19、对固定液和担体的基本要求？

如何选择固定液？

答：

⑴对固定液的要求：

选择性要好，热稳定性好，化学稳定性好，对试样各组分有适当的溶解能力，粘度低、凝固点低，以便在载体表面能均匀分布。

⑵对担体的要求：

理想的担体应是能牢固地保留固定液并使其呈均匀薄膜状的无活性物质，担体应具有足够大的表面积和良好的孔穴结构，以便使固定液与试样间有较大的接触面积，且能均匀地分布成一薄膜。

但担体表面积不宜过大，否则已造成峰拖尾。

担体表面应呈化学惰性，没有吸附性或吸附性很弱，更不能与被测物起反应。

此外，担体还应形状规则、粒度均匀。

具有一定的机械强度和浸润性以及好的热稳定性。

固定液的选择：

⑴按极性相似原则选择：

①分离非极性物质，一般选用非极性固定液；②分离极性物质，宜选用极性固定液；③非极性和极性的混合物质，一般选用极性固定液；④分离能形成氢键的试样，一般选用极性或氢键型固定液；⑤复杂的难分离物质，可选用两种或两种以上的混合固定液；⑥样品极性未知时，一般先用最常用的几种固定液实验，根据色谱分离的情况在12种固定液中选择合适的极性固定液。

⑵按官能团相似和主要差别进行选择；⑶实际应用中，一般依靠经验规律或参考文献，按最接近的性质来选择。

20、热导检测器和氢火焰离子化检测器的基本原理和特点？

答：

①热导检测器原理：

不同物质具有不同飞热导系数，通过测量参比池和热量池中发热体热量损失的比率，即可测出气体的组分和含量。

特点：

结构简单，性能稳定，对无机物和有机物都有影响，线性范围宽且不破坏样品，是应用最广、最成熟的气相色谱检测器之一。

②氢火焰离子化检测器原理：

以氢气和空气燃烧的火焰作为能源，利用含碳有机物在火焰中燃烧产生离子，在外加的电场作用下，使离子形成离子流，根据离子流产生的电信号强度，检测被色谱柱分离的组分。

特点：

结构简单，灵敏度高，死体积小，响应快，线性范围宽，稳定性好，对含碳有机物有很高的灵敏度，能检测到1.0×10-12g/s的痕量物质。

22、化学键和相的优点

答：

固定相不易流失，柱的稳定性和寿命较高；耐受各种溶剂，可用于梯度洗脱；表面较为均一，没有液坑，传递快，柱效高；能键合不同基团以改变基因选择性，是HPLC较为理想的固定相。

23、超临界流体色谱法SFC的优点

答：

SFC将气相色谱和高效液相色谱的优点互相结合起来，可以分析气相色谱法不适宜分析的高沸点、低挥发性试剂。

具有比高效液相色谱法更快的分析速度和更高的柱效率。

因此，SFC能分离和分析GC和HPLC不能解决的对象，应用非常广泛。

24、高效液相色谱仪一般分为几部分？

比较液相色谱和气相色谱异同点。

答：

高效液相色谱仪一般分为高压输液系统、进样系统、分离系统和检测系统。

此外，还有梯度洗脱淋洗、自动进样及数据处理等辅助系统。

异同点：

相同点：

基本理论一致（塔板、速率理论），定性定量原理一致，联用自动化程度高。

不同点：

HPLC：

流动相粘度大、传质阻力大、使HPLC增加一个控制和改进分态条件的系数；固定相色谱柱粒度小，为化学键合；分析对象沸点高，热稳定性差，相对分子质量大；在室温下分离分析，可选择流动相。

GC：

流动相为气体，只作为载体不参与分离，种类少，传质阻力小；固定相色谱柱粒度大，通常将液体涂抹到担体上；分析对象为气体及易气化的物质，沸点低；在较高温度下分离分析，不能选择流动相。

25、比较SFC和GC、HPLC仪器及方法间的异同点

答：

⑴仪器：

①相同点：

都需要流动相、净化系统、高压泵、进样系统、色谱柱、检测器和数据处理系统。

②不同点：

HPLC只在柱出口加高压，而SFC整个都处在足够的高压下，只有这样才能使流动相处于高密度状态，增强洗脱能力。

色谱柱的控温系统与GC类似，但必须很精确。

SFC必须装有毛细管限流器，以实现限流器两端相的瞬时转变。

⑵方法：

①SFC与HPLC相比，SFC的柱效一般比HPLC高。

分析时间比HPLC短，这是因为SFC中流体的粘度低，可以用高的流动相流速，有利于缩短分析时间。

②SFC与GC相比，SFC由于流体的扩散系数和粘度介于气体和液体间，其谱带展宽比GC要窄，流体不仅携带溶质转动，且会参与选择竞争。

SFC可用比GC低的温度实现对打分中午在、热不稳定的化合物和高聚物等的有效分离。

③从应用范围看，SFC常用于分析极性强、吸附性差、人不稳定和难挥发的不宜气相色谱法分析的一些物质，可以分析相对分子质量范围比气相色谱法大几个数量级的物质。

基本上与HPLC相当，但SFC仪器结构复杂，可选择的流动相数目有限。