仪器分析期末考试简答题精选20题.docx

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仪器分析期末考试简答题精选20题

仪器分析考试简答题精选20题

1简要说明气相色谱分析的基本原理

借在两相间分配原理而使混合物中各组分分离。

气相色谱就是根据组分与固定相与流动相的亲和力不同而实现分离。

组分在固定相与流动相之间不断进行溶解、挥发（气液色谱）,或吸附、解吸过程而相互分离,然后进入检测器进行检测。

2气相色谱仪的基本设备包括哪几部分?

各有什么作用?

气路系统.进样系统、分离系统、温控系统以及检测和记录系统.

气相色谱仪具有一个让载气连续运行管路密闭的气路系统.

进样系统包括进样装置和气化室.其作用是将液体或固体试样,在进入色谱柱前瞬间气化,然后快速定量地转入到色谱柱中.

3对担体和固定液的要求分别是什么?

答:

对担体的要求;

（1）表面化学惰性,即表面没有吸附性或吸附性很弱,更不能与被测物质起化学反应.

（2）多孔性,即表面积大,使固定液与试样的接触面积较大.

（3）热稳定性高,有一定的机械强度,不易破碎.

（4）对担体粒度的要求,要均匀、细小,从而有利于提高柱效。

但粒度过小,会使柱压降低,对操作不利。

一般选择40-60目,60-80目及80-100目等

对固定液的要求:

（1）挥发性小,在操作条件下有较低的蒸气压,以避免流失

（2）热稳定性好,在操作条件下不发生分解,同时在操作温度下为液体.

（3）对试样各组分有适当的溶解能力,否则,样品容易被载气带走而起不到分配作用.

（4）具有较高的选择性,即对沸点相同或相近的不同物质有尽可能高的分离能力.

（5）化学稳定性好,不与被测物质起化学反应.

担体的表面积越大,固定液的含量可以越高

4.试述“相似相溶”原理应用于固定液选择的合理性及其存在的问题。

解:

样品混合物能否在色谱上实现分离,主要取决于组分与两相亲和力的差别,及固定液的性质。

组分与固定液性质越相近,分子间相互作用力越强。

根据此规律:

（1）分离非极性物质一般选用非极性固定液,这时试样中各组分按沸点次序先后流出色谱柱,沸点低的先出峰,沸点高的后出峰。

（2）分离极性物质,选用极性固定液,这时试样中各组分主要按极性顺序分离,极性小的先流出色谱柱,极性大的后流出色谱柱。

（3）分离非极性和极性混合物时,一般选用极性固定液,这时非极性组分先出峰,极性组分（或易被极化的组分）后出峰。

（4）对于能形成氢键的试样、如醉、酚、胺和水等的分离。

一般选择极性的或是氢键型的固定液,这时试样中各组分按与固定液分子间形成氢键的能力大小先后流出,不易形成氢键的先流出,最易形成氢键的最后流出。

（5）对于复杂的难分离的物质可以用两种或两种以上的混合固定液。

以上讨论的仅是对固定液的大致的选择原则,应用时有一定的局限性。

事实上在色谱柱中的作用是较复杂的,因此固定液酌选择应主要靠实践。

5色谱定性的依据是什么?

主要有那些定性方法?

解:

根据组分在色谱柱中保留值的不同进行定性.主要的定性方法主要有以下几种:

（1）直接根据色谱保留值进行定性

（2）利用相对保留值r21进行定性

（3）混合进样

（4）多柱法

（5）保留指数法

（6）联用技术

（7）利用选择性检测器

6.从分离原理、仪器构造及应用范围上简要比较气相色谱及液相色谱的异同点。

解:

二者都是根据样品组分与流动相和固定相相互作用力的差别进行分离的。

从仪器构造上看,液相色谱需要增加高压泵以提高流动相的流动速度,克服阻力。

同时液相色谱所采用的固定相种类要比气相色谱丰富的多,分离方式也比较多样。

气相色谱的检测器主要采用热导检测器、氢焰检测器和火焰光度检测器等。

而液相色谱则多使用紫外检测器、荧光检测器及电化学检测器等。

但是二者均可与MS等联用。

二者均具分离能力高、灵敏度高、分析速度快,操作方便等优点,但沸点太高的物质或热稳定性差的物质难以用气相色谱进行分析。

而只要试样能够制成溶液,既可用于HPLC分析,而不受沸点高、热稳定性差、相对分子量大的限制。

7在液相色谱中,提高柱效的途径有哪些?

其中最有效的途径是什么?

解:

液相色谱中提高柱效的途径主要有:

1.提高柱内填料装填的均匀性;

2.改进固定相

3减小粒度;选择薄壳形担体;选用低粘度的流动相;

4适当提高柱温

其中,减小粒度是最有效的途径

8液相色谱有几种类型?

它们的保留机理是什么?

在这些类型的应用中,最适宜分离的物质是什么?

解:

液相色谱有以下几种类型:

液-液分配色谱;液-固吸附色谱;化学键合色谱;离子交换色谱;离子对色谱;空间排阻色谱等.

其中;液-液分配色谱的保留机理是通过组分在固定相和流动相间的多次分配进行分离的。

可以分离各种无机、有机化合物。

液-固吸附色谱是通过组分在两相间的多次吸附与解吸平衡实现分离的.最适宜分离的物质

为中等相对分子质量的油溶性试样,凡是能够用薄层色谱分离的物质均可用此法分离

化学键合色谱中由于键合基团不能全部覆盖具有吸附能力的载体,所以同时遵循吸附和分配的机理,最适宜分离的物质为与液-液色谱相同。

离子交换色谱和离子色谱是通过组分与固定相间亲合力差别而实现分离的.各种离子及在溶液中能够离解的物质均可实现分离,包括无机化合物、有机物及生物分子,如氨基酸、核酸及蛋白质等。

在离子对色谱色谱中,样品组分进入色谱柱后,组分的离子与对离子相互作用生成中性化合物,从而被固定相分配或吸附进而实现分离的.各种有机酸碱特别是核酸、核苷、生物碱等的分离是离子对色谱的特点

空间排阻色谱是利用凝胶固定相的孔径与被分离组分分子间的相对大小关系,而分离、分析的方法。

最适宜分离的物质是:

另外尚有手性色谱、胶束色谱、环糊精色谱及亲合色谱等机理

9何谓化学键合固定相?

它有什么突出的优点?

解:

利用化学反应将固定液的官能团键合在载体表面形成的固定相称为化学键合固定相.

优点:

1）固定相表面没有液坑,比一般液体固定相传质快的多.

2）无固定相流失,增加了色谱柱的稳定性及寿命.

3）可以键合不同的官能团,能灵活地改变选择性,可应用与多种色谱类型及样品的分析.

4）有利于梯度洗提,也有利于配用灵敏的检测器和馏分的收集

10何谓指示电极及参比电极?

试各举例说明其作用.

解:

指示电极:

用来指示溶液中离子活度变化的电极,其电极电位值随溶液中离子活度的变化而变化,在一定的测量条件下,当溶液中离子活度一定时,指示电极的电极电位为常数.例如测定溶液pH时,可以使用玻璃电极作为指示电极,玻璃电极的膜电位与溶液pH成线性关系,可以指示溶液酸度的变化.

参比电极:

在进行电位测定时,是通过测定原电池电动势来进行的,电动势的变化要体现指示电极电位的变化,因此需要采用一个电极电位恒定,不随溶液中待测离子活度或浓度变化而变化的电极作为基准,这样的电极就称为参比电极.例如,测定溶液pH时,通常用饱和甘汞电极或Ag-Agcl电极作为参比电极.

11.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

解:

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经,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

12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?

解:

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

13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

解:

（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.

14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?

解:

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,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

15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

解:

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

16电子跃迁有哪几种类型?

这些类型的跃迁各处于什么波长范围?

解:

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s电子,形成双键的p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s→s*,s→p*,p→s*,n→s*,p→p*,n→p*等跃迁类型.p→p*,n→p*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DE大小顺序为:

n→p*

一般s→s*跃迁波长处于远紫外区,<200nm,p→p*,n→s*跃迁位于远紫外到近紫外区,波长大致在150-250nm之间,n→p*跃迁波长近紫外区及可见光区,波长位于250nm-800nm之间.

17有哪些常用的色谱定量方法?

试比较它们的优缺点和使用范围?

1.外标法外标法是色谱定量分析中较简易的方法.该法是将欲测组份的纯物质配制成不同浓度的标准溶液。

使浓度与待测组份相近。

然后取固定量的上述溶液进行色谱分析.得到标准样品的对应色谱团,以峰高或峰面积对浓度作图.这些数据应是个通过原点的直线.分析样品时,在上述完全相同的色谱条件下,取制作标准曲线时同样量的试样分析、测得该试样的响应讯号后.由标谁曲线即可查出其百分含量.

此法的优点是操作简单,因而适用于工厂控制分析和自动分析;但结果的准确度取决于进样量的重现性和操作条件的稳定性.

2.内标法当只需测定试样中某几个组份.或试样中所有组份不可能全部出峰时,可采用内标法.具体做法是:

准确称取样品,加入一定量某种纯物质作为内标物,然后进行色谱分析.根据被测物和内标物在色谱图上相应的峰面积（或峰高））和相对校正因子.求出某组分的含量

内标法是通过测量内标物与欲测组份的峰面积的相对值来进行计算的,因而可以在—定程度上消除操作条件等的变化所引起的误差.

内标法的要求是:

内标物必须是待测试样中不存在的;内标峰应与试样峰分开,并尽量接近欲分析的组份.

内标法的缺点是在试样中增加了一个内标物,常常会对分离造成一定的困难。

3.归一化法归一化法是把试样中所有组份的含量之和按100%计算,以它们相应的色谱峰面积或峰高为定量参数.通过下列公式计算各组份含量:

由上述计算公式可见,使用这种方法的条件是:

经过色谱分离后、样品中所有的组份都要能产生可测量的色谱峰.·

该法的主要优点是:

简便、准确;操作条件（如进样量,流速等）变化时,对分析结果影响较小.这种方法常用于常量分析,尤其适合于进样量很少而其体积不易准确测量的液体样品.

18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?

解:

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.

19产生红外吸收的条件是什么?

是否所有的分子振动都会产生红外吸收光谱?

为什么?

解:

条件:

激发能与分子的振动能级差相匹配,同时有偶极矩的变化.

并非所有的分子振动都会产生红外吸收光谱,具有红外吸收活性,只有发生偶极矩的变化时才会产生红外光谱

20红外光谱定性分析的基本依据是什么?

简要叙述红外定性分析的过程

解:

基本依据:

红外对有机化合物的定性具有鲜明的特征性,因为每一化合物都有特征的红外光谱,光谱带的数目、位置、形状、强度均随化合物及其聚集态的不同而不同。

定性分析的过程如下:

（1）试样的分离和精制;

（2）了解试样有关的资料;（3）谱图解析;（4）与标准谱图对照;（5）联机检索