现代仪器分析各习题总结.docx
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现代仪器分析各习题总结
第一章、绪论
1、了解分析化学发展的过程
阶段一:
16世纪天平的出现,分析化学具有了科学的内涵
20世纪初,依据溶液中四大反应平衡理论,形成分析化学理论基础。
第一次变革,20世纪40年代前,化学分析占主导地位,仪器分析种类少和精度低。
阶段二:
20世纪40年代后,仪器分析的大发展时期
第二次变革,仪器分析的发展。
阶段三:
八十年代处初,以计算机应用为标志的分析化学第三次变革
2、掌握仪器分析的分类和发展特点
分类:
电化学分析法、光学分析法、色谱分析法、其它仪器分析法。
发展特点:
提高灵敏度,
解决复杂体系的分离问题,
微型化及微环境的表征与测量,
扩展时空多维信息,
形态、状态分析及表征,
生物大分子及生物活性物质的表征与测定,
非破坏性检测与遥测,
自动化及智能化。
3、分析仪器的性能应从哪些方面进行评价?
精密度:
标准偏差、相对标准偏差、方差、变异系数
误差:
绝对误差、相对误差
灵敏度:
校正灵敏度、分析灵敏度
检测限:
空白加3倍的空白标准偏差
线性范围:
可以分析的浓度范围
选择性:
选择性系数
4、仪器分析常用的校正方法?
各有何特点?
标准曲线法:
标准物配制浓度要准确,标准基体与样品基体一致
标准加入法:
基体相近,基体干扰相同,但适用于小数量的样品分析
内标法:
克服或减少仪器或方法的不足等引起的随机误差或系统误差
5、了解分析仪器的组成部分
信号发生器——(分析信号)——检测器——(输入信号)——信号处理器——读出装置
6、内标元素和分析线对选择的条件?
内标元素应是原来试样中不含或含量少的元素,
内标物的激发电位应与分析线相同或尽量相近,
内标元素的待测元素应具有相近的电离电位,
两条谱线的波长应接近,
分析线对附近的背景干扰应尽量小
第二章:
离心与电泳技术
1、理解相对离心力场(g)和沉降系数(s)的物理意义。
相对离心力场:
转头所产生的最大离心力场是重力场的多少倍。
沉降系数:
单位离心力场的沉降速度。
迁移率:
单位电场强度下电荷移动速率,取决于物质本身。
2、掌握梯度离心的原理、优点和梯度材料选择条件。
梯度离心的两个方法:
速度梯度离心、等密度梯度离心。
速度梯度离心:
依据样品不同组分沉降系数的不同而分离的方法。
等密度梯度离心:
离心管中介质的密度梯度范围包括待分离样品中所有组分的密度,离心过程中各组分将逐步迁移
到与它本身密度相同的地方形成区带。
(分离取决于组分之间的密度差)
优点:
分辨力强,
梯度液可抗对流、扰动和扩散,
可同时分离几种不同的组分。
梯度材料选择条件:
要有合适的密度范围,
所有梯度材料应不影响样品的生物活性,
离心后便于与样品组分分离,
不腐蚀离心管和转头,
价格便宜、便于回收利用。
3、了解影响荷电分子迁移速率的因素
样品分子性质---------(样品分子的直径、形状、荷电荷数)
电场强度---------------(E越大,泳动速度越快)
溶液PH----------------(决定荷电分子的解离程度,决定荷电种类和电荷量,因此决定移动方向和速度)
溶液的离子强度------(过小会降低泳动速率,过大会增大电泳过程中的发热量,使区带扩散变形)
电渗---------------------(对样品形成一股除电场外额外的冲击力)
焦耳热------------------(U变大,Q增大,可能破坏样品的支持介质)
筛孔---------------------(琼脂/聚丙烯酰胺)
4、理解各类凝胶电泳分离方法的原理
(1)琼脂糖凝胶电泳:
用于分离、鉴定、分析纯化DNA片段,用EB染色,在紫外灯下观察。
取决于浄电荷的性
质和数量、分子大小。
(2)SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳:
电泳缓冲液中加入SDS,SDS能与蛋白质形成胶粒,胶粒外表面带负电荷,所有
电荷向正极移动,蛋白质分子在电泳中的迁移率仅取决于浄电荷数和分子大小。
(3)等电聚焦聚丙烯酰胺凝胶电泳:
根据等电点分离和分析蛋白质,取决于环境溶液PH
(4)密度梯度凝胶电泳:
根据分子量分离和分析蛋白质,适用于测球形蛋白质分子量
(5)双向凝胶电泳:
先将混合物放在直径1mm的玻璃凝胶中进行等电聚焦电泳,之后将凝胶条从毛细管中取出,
放在另一平板凝胶的顶部,让胶条中的各组分进行SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳。
第三章:
光学分析方法导论
1.理解三种光谱法的形成与区别
(1)线光谱:
由于气相的单个原子发生电子能级跃迁所产生的锐线,线宽约
(2)带状光谱:
由气态自由基或小分子振动-转动能级跃迁所产生的光谱,各能极间的能量差小,带宽约
(3)连续光谱:
固体被加热到炽热状态时,无数的原子和分子的运动或振动所产生的热辐射。
通常产生背景干扰。
温度越高,辐射越短,且短波长的辐射强度增加的最快,线光谱和带光谱叠加在连续光谱上。
炽
热的固体所产生的连续辐射是红外、可见及较长波长的重要辐射源。
2、光学分析的分类有哪些?
光学分析包括:
光谱法,非光谱法
光谱法包括:
原子光谱法
(表现形式是线光谱。
包括原子发射光谱法、原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、X射线荧光光谱法)
分子光谱法
(表现形式是带光谱。
包括紫外-可见分光光度法、红外光谱法、分子荧光光谱法、分子磷光光谱法)
光谱法:
基于物质与辐射能作用时,测量由物质内部发生量子化的能级之间跃迁而产生的发射、吸收、散射、辐射
的波长和强度的分析方法。
非光谱法:
基于物质与辐射相互作用时,测量辐射某些性质,如折射、散射、干涉、衍射、偏射等变化的分析方法。
3、光谱仪器的主要结构组成有哪些?
组成:
光源、样品容器、单色器、检测器。
单色器包括:
狭缝、准直镜、棱镜或光栅(最主要)、会聚透镜。
检测器包括:
光电转换器、电子读出、数据处理及记录。
4、简述单色器的工作原理
光源发出的光经入射狭缝后变成一束近似平行光,经准直镜变成平行光,照在色散元件上,色散元件将其色散后,由聚光镜将不同波长的光聚焦在出射狭缝平面的不同位置,转动色散元件和聚光镜课使不同波长的光聚焦在出射狭缝口,使某一波长的光射出单色器,而其它波长的光被出射狭缝挡掉,达到制造单色光的目的。
5、光电转换器:
将光辐射转化为课测量的电信号的器件。
理想的光电转换器要求:
灵敏度高,信噪比大,暗电流小,响应快且在宽的波段内相应恒定。
第四章紫外-可见吸收光谱的产生
1、理解紫外-可见吸收光谱的产生
分子吸收光谱的形成过程:
运动分子外层电子---吸收外来辐射---产生电子能级跃迁---分子吸收谱
通常情况下,发生电子能级间的跃迁需要的能量为1-20W,与该能量相对应的波长为1230—62nm,紫外-可见光区的波长为200-800nm,分子吸收紫外-可见光获得的能量足以使价电子发生跃迁。
因此,由价电子跃迁产生的分子吸收光谱称为紫外-可见吸收光谱。
2、比尔定律内容。
成立条件及引起偏离的因素
内容:
当入射波长一定时,待测溶液的吸光度A与其浓度和液层厚度成正比。
A=kbc(k为比例系数,与溶液性质、温度和入射波长有关)
条件:
入射光是单色光。
吸收发生在均匀介质中。
吸收过程中,吸收物质互相不发生作用。
样品溶液为稀溶液。
偏离因素:
(1)样品性质影响
a.待测物高浓度---吸收质点间隔变小---质点间互相作用---对待定辐射的吸收能力发生变化----变化
b.溶液各组分的相互作用
c.溶剂的影响
d.胶体、乳状液或悬浮液对光的散射损失
(2)仪器因素
a.入射光非单色光b.谱带宽度与狭缝宽度
3.紫外-可见分光光度计的结构组成及分类
组成:
光源、单色器、吸收池、检测器、数据处理记录装置
分类:
单光束分光光度计、
单波长双光束分光光度计、
双波长分光光度计、
光电二极管阵列分光光度计
4、紫外-可见分光光度法测量条件的选择及常用的定量方法。
测量条件:
(1)测量波长的选择:
选择最大吸收处的波长作为分析波长
(2)狭缝宽度的选择:
合适的狭缝宽度就是吸光度不减小时的最大狭缝宽度
(3)吸光度范围的选择:
控制在0.1-0.8之间
(4)有色化合物的选择:
组成稳定,化学性质稳定。
加入量色剂
(5)参比夜选择
定量分析:
标准曲线法、标准加入法、标准对比法、多组分定量方法、示差分光光度法
第五章原子吸收光谱法
1、原子吸收光谱产生的机理、影响原子吸收光谱轮廓的因素
概念:
基于物质产生的原子蒸气对特定的谱线(通常是待测元素的特征谱线)的吸收作用来进行定量分析的方法。
基态原子的产生:
待测原子原子化:
蒸发—气化—离解
金属盐的水溶液雾化---气溶胶---进入火焰或原子化器---在高温作用下蒸发---金属盐脱水和气化---气态的金属盐分子---高温下吸收热量---金属盐分子被离解---基态原子
共振线与吸收线:
原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,称为共振吸收线。
跃迁回到基态时,则发射出同样频率的光,称为共振发射线。
共振发射线和共振吸收线的波长相同,简称共振线。
影响因素:
(1)自然宽度:
约nm,激发态原子的平均寿命越短,谱线的自然宽度越大
(2)多普勒宽度:
nm--nm,不规则热运动引起
(3)压力变宽:
吸收原子与蒸气中其它粒子相互碰撞,引起的能级稍有变化,使发射或吸收光量子频率改变而导致变宽。
2、原子吸收光谱的基本内容、空心阴极灯产生锐线光源的原理
结构:
光源、原子化系统、分光系统、检测系统
原理:
高压直流电--阴极电子--撞击惰性电子--电离--正离子--轰击阴极--待测原子溅射--
聚集空心阴极内被激发--待测元素特征共振发射线
3、原子吸收光谱分析测量条件的选择
(1)分析线的选择:
一般选用共振线作为分析线
(2)狭缝宽度选择:
以将分析线与临=邻近的谱线分开为原则
(3)空心阴极灯工作电流的选择:
最大允许工作电流的40%--60%
(4)火焰及助燃比的选择:
易生成难离解化合物的元素,应选择较高温度的火焰,易电离的元素应选用较低温度
的火焰。
配制一标准溶液喷入火焰,在固定助燃气流量的情况下,改变燃气流量,测
定标准溶液的吸光度,最佳助燃比值应使吸光度达到最大。
(5)测量高度的选择:
最大吸光度所对应的高度
第六章色谱法原理
1、了解色谱法的分类
(1)按两相状态分类
气相色谱:
气体为流动相的色谱
液相色谱:
液体为流动相的色谱
超临界流体色谱:
超临界流体为流动相的色谱
化学键合相色谱:
化学键合固定的色谱
(2)按分离机理分类
吸附色谱法:
利用组分在吸附剂上的吸附能力强弱不同而得以分离的方法
分配色谱法:
利用组分在固定液中溶解度不同而达到分离的方法
离子交换色谱法:
利用组分在离子交换剂上的亲和力大小不同
凝胶色谱法:
利用大小不同的分子在多孔固定相中的选择渗透
亲和色谱法:
利用不同组分与固定相的高专属性亲和力进行分离