仪器分析复习提纲
一、色谱分析法（气相色谱分析、高效液相色谱分析）
1.气相色谱的一般组成
载气系统（气源、气体净化器、供气控制阀门和仪器）
进样系统（进样器、汽化室）
分离系统（色谱柱、控温柱箱）
检测系统（检测器、检测室）
记录系统（放大器、记录仪、色谱工作站）
2.了解色谱术语
色谱流出曲线：试样中各组分经色谱柱分离后，按先后次序经过检测器时，
检测器就将流动相中各组分浓度变化转变为相应的电信号，由记录仪记录下
的信号-时间曲线或信号-流动相体积曲线。
基线：在操作条件下，仅有纯流动相进入检测器时的流动曲线。
峰高，h：色谱峰顶点与峰底之间的垂直距离。
峰面积，A：峰与峰底之间的面积。
峰底宽，Y：Y=4σ
半峰宽，Y1/2=2.35σ
标准偏差，σ：0.607倍峰高处色谱峰宽度的一半。
保留值：通常用时间或将组分带出色谱柱所需的载气体积来表示。
保留时间，t R：从进样至被测组分出现浓度最大值时所需时间。
保留体积，V R：从进样至被测组分出现最大浓度时流动相通过的体积。
死时间，t M：不被固定相滞留的组分从进样至出现浓度最大值时所需的时间。
死体积，V M：不被固定相滞留的组分从进样至出现浓度最大值时流动相通过
的体积；V M=t M*F0，F0：柱尾载气体积流量。
调整保留时间，t R’：t R’=t R-t M
调整保留体积，V R’：V R’=V R-V M
相对保留值，R i,s：在相同的操作条件下，待测组分与参比组分的调整保留值
之比；与柱长、柱径、填充情况、流动相流速等条件无关，仅与温度、固定
相种类有关；为1时两组分不能分离。
3.色谱流出曲线可解决的问题
依据色谱峰的位置（保留时间）可以进行定性分析；
依据色谱峰的面积或峰高可以进行定量分析；
根据色谱峰的位置及其宽度，可以对色谱柱分离情况进行评价。
4.分配系数与分离的关系，影响分配系数的主要因素
分配系数，K：在一定温度压力下组分在固定相和流动相间达到分配平衡时的
浓度比值。
分配系数是色谱分离的依据。气相色谱分析的分离原理是基于不同物质在两
相间具有不同的分配系数。
分配系数K与柱中固定相和流动相的体积无关（分配比k有关），而取决于
组分及固定相的热力学性质，并随柱温柱压变化而变化。
5. 柱效能指标及意义
将t M 除外的有效塔板数n eff 和有效塔板高度H eff 作为柱效能指标。
n eff =5.54(t R ’/Y 1/2)2=16(t R ’/Y)2
色谱柱的理论塔板数越大，表示组分在色谱柱中达到分配平衡的次数越多，固定相的作用越显著，因而对分离越有利。但还不能预言并确定各组分是否有被分离的可能，因为分离的可能性取决于试样混合物在固定相中分配系数的差别，而不是取决于分配次数的多少，因此不应把n eff 看作有无实现分离可能的依据，而只能把它看作是在一定条件下柱分离能力发挥程度的标志。
6. 理解保留值、峰宽的影响因素
看课后题3、4、7
7. 理解分离度的意义
分离度，R ：相邻两色谱峰保留值之差与两组分色谱峰宽度平均值之比。 分离度是柱效能、选择性影响因素的总和，故可用其作为色谱柱的总分离效能指标。
用R=1.5来作为相邻两峰已完全分开的标志。
8. 色谱分离基本方程（2-31）及意义、应用
4/)1*(α
α-=eff n R 分离度与柱效的关系（柱效因子）：R 与eff n 成正比。增加柱长可改进分离度，但增加柱长使各组分的保留时间增长，延长了分析时间并使峰产生扩展，因此在达到一定的分离度条件下应使用短一些的色谱柱；增加n 值的另一方法是减小H ，即制备一根性能优良的柱子，并在最优化条件下进行操作。
分离度与容量比的关系（容量因子）：k 值的最佳范围是1 分离度与柱选择性的关系（选择因子）：α是柱选择性的量度，α越大，柱选择性越好，分离效果越好。如果两相邻峰的选择因子足够大，则即使色谱柱的理论塔板数较小，也可以实现分离。可以估算所需色谱柱的长度。 9. 分离操作条件的选择（柱温的影响、程序升温） 载气及流速的选择：流速较小时，分子扩散项为色谱峰扩张主要因素，应采用相对分子质量较大的载气（N2，AR ）；流速较大时，传质项为控制因素，宜采用相对分子质量较小的载气（H2，He ）；选择载气时还应考虑对不同检测器的适应性。 柱温的选择（影响分离效能、分析时间、α）：能使沸点最高的组分达到分离的前提下，尽量选择较低的温度（被测物的保留时间要短，峰形不能有严重拖尾）；为了在较低柱温下分析，可以用低固定液含量的色谱柱，使液膜薄 一些，以改善液相传质；沸点范围较宽的试样，宜用程序升温，即柱温按预定的加热速率，随时间作线性或非线性的增加。 固定液的性质 担体的性质和粒度 进样时间和进样 汽化温度 10. 了解固定液的选择原理及色谱流出规律 固定液的极性与待测组分极性的选择原则为：相似相溶原理。 应用此原理的色谱流出规律为： 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； 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； 分离非极性和极性混合物，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； 对于能形成氢键的试样，如醇、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。 11. 气相色谱检测器及适用范围 根据响应原理的不同分为浓度型检测器（如热导检测器TCD 和电子捕获检测器ECD ）和质量型检测器（如氢火焰离子化检测器FID 和火焰光度检测器FPD ）两类。 通用检测器有：热导池检测器TCD – 测一般化合物和永久性气体；氢火焰离子化检测器FID – 测一般有机化合物； 专用检测器有：电子捕获检测器ECD – 测带强负电性原子的有机化合物；火焰光度检测器FPD – 测含硫、磷的化合物。 12. 气相色谱常用定量计算方法（归一化法、内标法） 归一化法：若样品中所有的组分均能流出色谱柱且有较好的可分辨的色谱峰时可用此法定量。 %100*%∑=i i i i A f A f x 若各组分的f 相近或相同（如同系物中沸点相近的各组分），则上式可简化为 %100*%∑=i i A A x 内标法：若样品中除待测的几个色谱峰有良好分离，其它所有的组分不能全部流出色谱柱或有不可分辨的色谱峰时可用此法测量。 %100**%100*m m f A f A m m s s s i i i i ==? 一般常以内标物为基准，则f s =1，此时计算可简化为 %100**%100*i s i i i f A A m m ==? 内标标准曲线法 外标法 13. 毛细管柱与填充柱色谱系统的不同 毛细管柱和填充柱的色谱系统基本上是相同的。 主要不同是毛细管柱色谱仪柱前增加了分流进样装置，柱后增加了尾吹气。 毛细管柱特点：渗透性好，柱压降好，可用长柱型；相比大，可以快速分析；柱容量小，允许进样量小，进样必须分流；总柱效高，可分离复杂物质体系。 14. 了解HPLC 的特点 在经典色谱法的基础上引入气相色谱的理论，技术上采用了高压泵、高效固定相和高灵敏检测器，建立了分析速度快、分离效率高和灵敏度高的色谱方法。 高压：150~350*105Pa 高速：1~10mL/min （气相色谱流速一般为15~40mL/min ） 高效：>30000塔板/m 高灵敏：10-9（紫外检测）、10-11（荧光检测） 流动相：液体（洗脱液） 15. 范蒂姆特方程应用于HPLC 的特点 H=A+C/u （u>0.5cm/s ，忽略纵向扩散项） 减小粒度是提高柱效的最有效途径；选用低粘度的流动相，或适当提高柱温以降低流动相粘度，都有利于提高传质。 16. 液-液分配色谱法 分离原理：组分在固定相和流动相上的分配，在两相中溶解度存在差异（K 或k 的差异）导致分离。（固定相和流动相都是液体，互不相溶） （流动相：正相– 流动相极性小于固定液，亲水性固定液+疏水性流动相；反相– 流动相极性大于固定液。正相与反相出峰顺序相反。） 17. 流动相对HPLC 分离效果的影响 流动相为液体，流动相与组分间有亲合作用力，能提高柱的选择性、改善分离度，对分离起正向作用。且流动相种类较多，选择余地广，改变流动相极性和pH 值也对分离起到调控作用，当选用不同比例的两种或两种以上液体作为流动相也可以增大分离选择性。 18. 高效液相色谱仪与气相色谱仪的主要不同 19.梯度洗脱及适用对象 梯度洗脱：流动相中含有两种（或更多）不同极性的溶剂，在分离过程中按一定的程序连续改变流动相中溶剂的配比和极性，通过流动相中极性的变化来改变被分离组分的容量因子k和选择性因子，以提高分离效果。 示差折光检测器不能用梯度洗脱。 二、 电化学分析法 1． 了解电分析化学法的定义、分类 电分析化学：根据物质在溶液中的电学及电化学性质来进行分析的方法。以溶液电位、电流和电量等电化学参数与被测物质含量之间的关系作为计量基础。 依所测定电参量不同分为：电位分析法、伏安分析法、库伦分析法、电导分析等。 依工作方式不同分为：直接法– 依试液的浓度与化学电池中某些物理量的关系；间接法– 电物理量的突变作为滴定分析终点的指示；电重量法– 待测物质在电极上电解析出，称重分析。 2． 电位分析、极谱分析和库伦分析的测量电池及电极组成 电化学电池由一对电极、电解质溶液和外电路三部分组成，常分为原电池和电解池两大类。 原电池：自发地将电池内部进行的化学反应所产生的能量转化为电能。 电解池：实现电化学反应的能量由外电源供给的装置，将电能转化为化学能。 3． 电位法如何测定溶液的pH 指示电极：玻璃电极；参比电极：饱和甘汞电极；测定仪器：高阻抗毫伏计 玻璃电极响应原理：pH 玻璃电极的响应主要作用在玻璃膜上。这种玻璃膜的结构为三维固体结构，网格由带负电性的硅酸根骨架（Gl-）构成，Na+可以在网格中移动或被其它离子所交换。当玻璃膜浸泡在水中时，由于Gl-与H+的键合强度远大于其与Na+的键合强度，因此发生如下离子交换反应： -++-+++?+Gl H Na Gl Na H 试内）,(试）,(膜p 303.2-’l 303.2H F RT K g F RT E H H ==?+ +αα试玻膜内玻p 303.2-''H F RT K E E E =+= 电位法测定溶液的pH ，是以玻璃电极作指示电极（-），饱和甘汞电极作参比电极（+），浸入试液中组成原电池： 试试玻甘电池303.2’303.2-pH F RT K pH F RT E E E +=+= 取标准pH 缓冲液和被测溶液分别测得的电池电动势为E s 和E x 时： F RT E E pH pH S x s x /303.2-+= 4． 离子选择性电极电位、膜电位与离子活度（浓度）的关系 +±=?+=n M ISE nF RT K E E E αlg 303.2'膜内（阴离子取-，阳离子去+） ++=?n M nF RT K E αlg 303.2'膜 --=?n L nF RT K E αlg 303.2'膜 5． 离子选择性电极的选择性系数的意义 待测离子i 对干扰离子j 的选择性系数（K i,j ）可评估电极对待测离子的选择性好坏。 借助选择性系数，可估算某种干扰离子对测定造成的误差： %100*)(* Re /,i n n j j i j i K r lativeErro αα= 6． 由电位分析法测量电池推导定量关系式（电动势与离子活 度关系） Hg│Hg 2Cl 2,KCl （饱和）‖试液│LaF 3膜│NaF,NaCl,AgCl│Ag 此时电池的电动势E 为 不对称/)(E E E E E E L SCE M Ag AgCl ?+?+-?+= 根据--=?n L nF RT K E αlg 303.2'膜 有- -=?F F RT K E αlg 303.2'膜 式中，K ’的数值取决于温度，膜的特性，内参比溶液，内、外参比电极的电位及液接电位等。其值在一定的实验条件下为定值。 对于各种离子选择性电极，可得如下通式： ++ =?n M nF RT K E αlg 303.2'膜 --=?n L nF RT K E αlg 303.2'膜 上式说明，工作电池的电动势在一定实验条件下与欲测离子的活度的对数值呈线性关系。因此通过测量电动势可测定欲测离子的活度。 7． 离子选择性电极的种类（重点为原电极） 8． 电位滴定法及其终点的确定方法 电位滴定法：基于电位突跃来确定滴定终点的方法。 E-V 曲线法：简单，准确性差； V V E -??曲线法（一级微商）：曲线上存在极值点（E-V 曲线拐点）； V V E -??）（2 2曲线法（二级微商）：V V E V E V E ???-??=??)()(222 9． 浓差极化及极谱分析 浓差极化：由于电解过程中电解表面离子浓度与溶液本体浓度不同而使电极电位偏离平衡电位的现象。 极谱分析是利用浓差极化现象所建立起来的方法；采用微铂电极或滴汞电极。 10． 了解滴汞电极 优点：电极毛细管口的汞滴很小，易形成浓差极化；汞滴不断滴落，电极表面不断更新，重复性好；氧在汞上的超电位较大；金属与汞生成汞齐，降低其析出电位，使碱金属和碱土金属也可分析；汞容易提纯。 缺点：汞有毒；汞滴面积的变化导致不断产生充电电流（电容电流）。 11． 了解极谱分析的定量和定性依据 极谱定量分析基础：扩散电流方程式（尤考维奇公式） 极谱定性分析原理：半波电位（数值仅与还原物质的种类有关而与其浓度无关） 12． 极谱定量方法及相关计算 A 直接比较法（通常测定极谱波的波高代替测定基线扩散电流）： s x s x x x s s h h c c Kc h Kc h =?==, 必须保证两溶液的底液组成、温度、毛细管、汞柱高度完全一致。 B 标准曲线法（分析大量同类试样时较为方便） 先配制一系列标准溶液，分别作极谱图，得到极限波高值h ，作h-c 图或线性回归方程，再由h x 得到c x 。 C 标准加入法（当须准确分析个别试样时常采用） V h V V H h V c c V V c V Vc K H Kc h x s x s s x S s s x x x -+=?++==)()(, 13． 干扰电流有哪些，掌握残余电流、迁移电流的产生及其消除 干扰电流：与被测物的浓度无关的其它原因所引起的电流统称为干扰电流。 A 残余电流 产生原因：溶液中存在可在滴汞电极上还原的微量杂质，未达分解物的分解压前就被还原，从而产生很小的电流；电解过程中产生电容电流（充电电流）（残余电流主要成分）。 消除方法：采用切线作图法扣除。 B 迁移电流 产生原因：极谱分析过程中，由静电引力而产生的电流。 消除方法：加入大量支持电解质。 C 极谱极大（畸峰） D 氧波 E 氢波 14． （经典）极谱分析存在的问题 无法消除电容电流的影响——灵敏度受到限制； 抗共存物质前波干扰的能力差——需分离干扰物； 分辨能力差：两被测物半波电位ΔE 1/2≥100mV 才能准确测量各个波高。 15． 库伦分析法的依据– 法拉第电解定律 电解过程中，发生电极反应物质的量与通过电解池的电量的关系符合法拉第定律：于电极上发生反应物质的质量与通过该体系的电量成正比；通过相同量的电量时，电极上沉积的各物质的质量与其n M 成正比 96487*96487it n M n MQ m ==，?==t o idt it Q 16． 库伦分析为保证电流效率是100%所采用的方法 控制电位库伦分析；恒电流库伦滴定 17． 控制电位库伦分析中如何保持工作电极电位恒定 控制阴极电位：在电解池中插入一参比电极，然后用电位计测量此参比电极与工作电极（阴极）的电位差，以监控在电解过程中工作电极（阴极）电位的变化。 18． 库伦滴定的原理及相关计算 库伦滴定是在试液中加入适当物质，以一定强度的恒定电流进行电解，使之在工作电极（阴极或阳极）上电解产生一种试剂，此试剂与被测物发生定量反应，当被测物作用完毕后，用适当的方法指示终点并立即停止电解。由电解进行的时间t （s ）及电流强度i （A ），可按法拉第电解定律计算出被测物的量： n itM g w 96487)( 三、光学分析法（原子发射、原子吸收、紫外、红外、拉曼、分子发光、核磁） 1.了解光谱法的定义，所学的原子光谱法、分子光谱法有哪些 光谱法：基于物质与辐射能作用时，测量由物质的原子或分子的特定能级的 跃迁所产生的发射、吸收或散射光谱（波长和强度）进行分析的方法。 原子光谱法：原子发射光谱、原子吸收光谱、原子荧光光谱 分子光谱法：紫外、红外、拉曼、分子发光 2.了解原子发射光谱分析仪器的组成 光源、单色器、样品容器、检测器、读出器件 3.原子发射光谱分析的各种光源及其分析特性比较 A直流电弧 优点：电极头温度相对比较高（与其它光源相比最大优点）；蒸发能力强； 绝对灵敏度高；弧焰温度达4000K~7000K，背景小。 缺点：放电不稳定，且弧较厚，自吸现象严重。 应用：不适宜用于高含量定量分析，但可很好地应用于矿石等的定性、半定 量及痕量元素的定量分析。 B交流电弧 优点：电极温度高于高压火花，但低于直流电弧，弧温较高，电弧较稳定 （有控制放电装置）。 缺点：介于直流电弧和高压火花之间，是一种较为中庸的光源。 应用：广泛用于定性、定量分析中，但灵敏度稍差。常用于金属、合金中低 含量元素的定量分析。 C高压火花 优点：由于放电时间极短，瞬间通过分析间隙的电流密度很大，弧焰温度很 高，可达10000K以上，激发能量大，可激发电离电位高的元素。 缺点：由于电火花是以间隙方式进行工作的，平均电流密度并不高，所以电 极头温度较低，且弧焰半径较小。灵敏度较差。 应用：主要用于低熔点、组成均匀试样（如金属、合金）的分析及高含量的 难激发元素的定量分析。 4.理解分析线、共振线、灵敏线和最后线的意义、关系 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测， 称为分析线。 共振线：由第一激发态回到基态所产生的谱线；通常也是最灵敏线、最后线。 最后线：浓度减小、谱线强度减小，最后消失的谱线。 灵敏线：最易激发或激发电位较低的谱线；这些灵敏线又可称为最后线。 5.了解原子发射光谱分析的应用（定性、半定量及定量原理） 原子发射光谱分析的特点和应用： 光谱定性分析：可靠、灵敏、快速、简便，周期表上大约70多种元素，可以 用光谱方法比较容易地定性鉴定，这是光谱分析的突出应用。 光谱定量分析：多数情况下，分析前不必把待分析的元素从基体元素中分离出来；一次分析可以同时测得样品中多种元素的含量。 消耗试样量很少，具有很高灵敏度，适宜于作低含量及痕量元素的分析。 不适合分析有机物及大部分非金属元素。 在地质、冶金及机械等部门获得了广泛应用。 6. 了解原子吸收光谱分析基本原理 原子吸收光谱是基于物质所产生的原子蒸气对特定谱线（待测元素的特征谱线）的吸收作用来进行定量分析的一种方法。 电子从基态跃迁到能量最低的激发态（第一激发态）时要吸收一定频率的光（谱线），这种谱线称为共振吸收线；当它再跃迁回基态时，则发射出同样频率的光（谱线），这种谱线称为共振发射线（它们都简称共振线）。 7. 原子吸收分光光度计组成（方框图），与紫外-可见分光光度计的差别 与一般分光光度计类似，不同之处：采用锐线光源；单色器在火焰与检测器 之间；仪器采用调制方式进行工作，包括机械斩光调制和光源的电源调制。 8. 化学计量火焰（中性火焰）、富燃性火焰、贫燃性火焰及特性 A 化学计量火焰（中性火焰）：燃气与助燃气之比与化学计量关系一致。 火焰温度高，稳定，干扰小，背景低。 B 富燃性火焰：燃气大于化学计量的火焰。 火焰呈黄色，层次模糊，温度稍低；还原性较强，适于易形成难离解氧化物元素的测定。 C 贫燃性火焰：助燃气大于化学计量的火焰。 火焰呈蓝色，温度高于富燃性火焰；氧化性较强，适于不易氧化的元素如Ag 、Cu 、Ni 、Co 、Pd 等和碱土金属的测定。 9. 原子化系统的特点（火焰法与石墨炉法） A 火焰原子化器 简单快速，对大多数元素有较高的灵敏度和较低的检出限。 B 无火焰原子化器 优点：原子化程度高，试样用量少（1~100μL ）,可测固体及黏稠试样，灵敏度高，检出限10-9g/mL 。 缺点：精密度差，测定速度慢，操作不够简便，装置复杂。 10. 原子吸收的定量分析方法及计算 A 标准曲线法 配制一组含有不同浓度被测元素的系列标准溶液，在与试样测定完全相同的条件下，按浓度从低到高的顺序测定吸光度值；绘制吸光度对浓度的校准曲线；测定试样的吸光度，从该校准曲线上用内插法求出被测元素的含量。 B标准加入法 分取几份相同量的被测试液，分别加入不同量的被测元素的标准溶液，使加入的标准溶液浓度为0，c s，2c s，…，然后分别测定它们的吸光度A，绘制吸光度对加入浓度的校准曲线，再将该曲线外推至与浓度轴相交。交点至坐标轴原点的距离即c x。 11.原子吸收的干扰及其抑制（重点为背景吸收） 原子吸收光谱法的主要干扰有物理干扰、化学干扰、光谱干扰等。 A物理干扰：试液与标准溶液物理性质有差异而产生的干扰。 消除方法：配制与被测样品组成相近的标准溶液或采用标准加入法；若试样溶液的浓度较高还可采用稀释法。 B化学干扰：由于被测元素与共存组分发生化学反应生成稳定的化合物影响被测元素的原子化而引起的干扰。 消除方法：选择合适的原子化方法；加入释放剂；加入保护剂；加入消电离剂；缓冲剂；加入基体改进剂。 C光谱干扰： a与光源有关的光谱干扰：光谱在单色器的光谱通带内存在与分析线相邻的其它谱线。 与分析线相邻的是待测元素的谱线——减小狭缝宽度可改善或消除这种影响； 与分析线相邻的是非待测元素的谱线。 B与共存元素的光谱线重叠引起的干扰——可选用待测元素的其它光谱线作为分析线，或者分离干扰离子来消除干扰。 C与原子化器有关的干扰： 原子化器的发射：来自火焰本身或原子蒸气中待测元素的发射——当仪器采用调制方式进行工作时可减免这一影响；如果干扰仍然存在，可适当增加灯电流，提高光源发射强度来改善信噪比。 背景吸收（分子吸收）：由气态分子对光的吸收以及高浓度盐的固体微粒对光的散射引起，是一种宽频带吸收（包括火焰本体吸收、金属盐颗粒吸收、光散射损失）。 消除方法：测量与分析线很相近的非吸收线的吸收（即背景吸收），再从分析线的总吸收中扣除非吸收线的吸收，以校正背景吸收的影响；用与试样溶液组成相似的标准曲线来校正；用分离基体的办法来消除影响。商品仪器采用氘灯校正法和塞曼效应校正法。 12.了解原子吸收测定条件的选择 分析线的选择：通常选择元素的共振线作为分析线。 空心阴极灯电流的选择：保证稳定和合适光强输出的情况下，尽量选用最低的工作电流。 火焰的选择：对于易生成难解离化合物的元素，应选择温度高的乙炔-空气，以至乙炔-氧化亚氮火焰；反之，对于易电离元素，高温火焰常引起严重的电离干扰，是不宜选用的。选定火焰类型后，应通过实验进一步确定燃气与助燃气流量的合适比例。 燃烧器高度的选择：由于元素自由原子浓度在火焰中随火焰高度不同而各不相同，在测定时必须仔细调节燃烧器的高度，使测量光束从自由原子浓度最大的火焰区通过，以期得到最佳的灵敏度。 狭缝宽度：单色器的分辨能力大时可以使用较宽的狭缝；光源辐射较弱或共振线吸收较弱时必须使用较宽的狭缝；火焰的背景发射很强、在吸收线附近有干扰谱线与非吸收光存在时，就应使用较窄狭缝。 石墨炉原子化法还应合理选择干燥、灰化、原子化、净化阶段的温度和时间等。 13.有机化合物的紫外吸收带及特征、对应跃迁类型，溶剂的影响 R带：n→π*跃迁；分子中同时存在杂原子和双键可产生n→π*跃迁（C=O， N=N，N=O，C=S）。 特征：能量最小，λmax270~700，εmax<1000L/(mol*cm)（一般<100），弱吸收，禁阻跃迁。 影响因素：杂原子的极性，如基团中氧原子被硫原子取代后吸收峰发生红移； 溶剂的极性：R带在极性溶剂中发生蓝移（向短波移动）。 K带：非封闭共轭双键体系的π→π*跃迁。 特征：εmax>10000，所需能量较少，强吸收。 影响因素：λmax随共轭体系的增大发生红移；在极性溶剂中发生红移（向长波移动）。 E带：苯环结构中三个乙烯的环状共轭系统的跃迁所产生；是芳香结构的特征谱带。分为E1和E2吸收带。 E1带：εmax>10000（位于远紫外，λmax<200nm） E2带：εmax≈1000（位于近紫外端，λmax>200nm） B带：π→π*跃迁和苯环振动叠加引起；是芳香族和杂芳香族化合物的特征谱带。 特征：以苯为例：λmax 230~270nm，宽峰，禁阻跃迁，弱吸收带，εmax≈200，包含多重峰（精细结构）。 影响因素：若环上有取代基，B带的精细结构减弱或消失，且发生红移（深色移动）；在极性溶剂中，B带的精细结构也被破坏。 14. 15.红外光引起的能级跃迁 红外光谱是由于分子振动能级的跃迁（同时伴随转动能级跃迁）而产生的。 16. 红外光谱图表示 )(10)(4 1 m cm μλσ=- 17. 分 子 振 动 方 程 各 项 的 关 系 μ μπλσk k c 1307211===，2121*m m m m +=μ k ：化学键的力常数，与键能和键长有关；。 影响基本振动频率的直接因素是相对原子质量和化学键力常数，即取决于分子结构特征：化学键键强越强（即键的力常数k 越大），原子折合质量越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。 18. 吸收峰数与振动自由度数 振动自由度：指分子的基本振动数目。（N 个原子组成的分子，每个原子在空间具有三个自由度；分子自由度=3N=平动自由度+转动自由度+振动自由度，分子振动自由度=3N-平动自由度-转动自由度。） 线性分子：F=3N-5；非线性分子：F=3N-6 对于红外吸收来说，振动自由度反应吸收峰数量，但吸收峰数量与振动自由度往往不符（吸收峰数常少于振动数目）。 19. 基团频率、指纹区及用途 基团频率（特征峰）：与一定结构单元相联系的，固定在一定范围内出现的化学键振动频率。 基团所处化学环境不同，特征峰出现位置变化，掌握各种基团频率及其位移规律，就可应用红外光谱来检定化合物中存在的基团及其在分子中的相对位置。 特征区（基团频率区）：4000~1350cm -1的高频区。各种单键（含H ）、双键和三键的伸缩振动及面内弯曲振动；吸收峰稀疏，较强，易辨认。 指纹区：1350~650cm -1的低频区。包含C —X （X ：O ，H ，N ）单键的伸缩振动及各种面内弯曲振动；吸收峰密集、难辨认。 20. 影响基团频率位移的因素（电效应） A 外部因素 物理状态：气态分子分子间作用力弱，测得频率最高； 溶剂：极性基团（-OH 、-NH 、C=O 、-CN ）的伸缩振动频率随溶剂极性增大（相互作用增强）而向低波数方向移动，即溶剂极性↑，极性基团的伸缩振动频率↓。而极性基团的变形振动则呈相反的变化规律。 B 内部因素 a 电效应：包括诱导效应、共轭效应、偶极场效应；由化学键电子分布不均引起。 诱导效应（I 效应）：由于电负性大的基团（或原子）的吸电子能力，使振动频率移向高波数区； 共轭效应（M 效应）：共轭效应使共轭体系中的电子云密度平均化，使振动频率移向低波数区；当含有孤对电子的原子与具有多重键的原子相连时，也 可引起类似的共轭作用（n-π共轭，形成共轭结构），引起基团特征频率位移。 偶极场效应（F 效应）：电效应通过分子内的空间起作用。 b 氢键：使伸缩频率降低；受浓度影响较大。 c 振动的偶合：适当结合的两个振动频率很相近的基团，振动相互作用使峰分裂成两个，一个高于、一个低于正常频率。（例：酸酐） d 费米共振：当一振动的倍频与另一振动的基频接近时，由于发生相互作用而产生很强的吸收峰或发生裂分。 e 立体障碍（例：空间位阻变大，使不能很好地共平面，使共轭不完全，所以向高波数位移；空间位阻使分子间不易形成氢键，向高波数位移。） f 环的张力（例：环丙烷的环张力大，CH 2伸缩振动波数较高；环酮中羰基伸缩振动随着环张力变大而向高波数位移。） 21. 傅里叶变换红外光谱仪的组成和特点 组成：没有色散元件，主要由光源、迈克尔逊干涉仪、探测器和计算机等组成。 特点：扫描速度极快（1s ），适合仪器联用；不需要分光，信号强，灵敏度很高；波数测量准确；仪器小巧。 22. 拉曼位移、拉曼光谱图表示 拉曼位移：拉曼散射光与激发光频率差取绝对值。 激发光拉曼位移-ννν=?；取决于分子振动能级的分布，有特征性。 拉曼光谱图观测的是相对于入射光频率的位移（用波数表示）；以拉曼位移为横坐标，谱带强度为纵坐标。 由于拉曼光谱是以激发光波数作为零并处于图的最边且略去反斯托克斯线而得到的谱带，因此得到的是便于与红外吸收光谱相比较的拉曼光谱图。 23.拉曼光谱与红外光谱的关系 同属分子振动（转动）光谱。 拉曼光谱适用于研究同原子的非极性键振动（-N-N-，-C-C-），红外光谱适用于研究不同原子的极性键振动（-OH，-C=O，-C-X）。 拉曼位移和红外吸收峰的波数相同，只是相对强度不同。 互斥法则：有对称中心的分子其分子振动对红外和拉曼之一有活性，则另一非活性（例：CO2，对称伸缩：偶极矩不变无红外活性，极化率变化有拉曼活性；反对称伸缩：偶极矩变化有红外活性，极化率不变无拉曼活性）。 互允法则：无对称中心的分子其分子振动对红外和拉曼都是有活性的。 互禁法则：对少数分子的振动，其红外和拉曼都是非活性的（如乙烯分子的扭曲振动，不发生极化率和偶极矩的变化）。 如果分子的振动形式对于红外和拉曼都是活性的，那么它们的基团频率是等效和通用的。拉曼光谱和红外光谱各有所长，相互补充，两者结合可得到分子振动光谱更完整的数据，从而有利于研究分子振动和结构组成。 与红外光谱相比拉曼光谱其它优点：拉曼光谱有较宽的测定范围 （4000~40cm-1）；激光拉曼光谱较易确定谱带的归宿，谱图解析较方便；共振拉曼效应对有生色团的化合物研究有显著优越性；拉曼光谱有利于水溶液的测定；拉曼光谱试样的制备处理很简单；拉曼光的入射光大多是可见光，散射光是可见光；红外光谱的试样池需特殊材料制成。 24.了解分子发光分析法概念和分类 分子发光分析法：某些物质的分子吸收一定能量后，电子从基态跃迁到激发态，在返回基态的过程中，以光辐射的形式释放能量，这种现象称为分子发光，在此基础上建立起来的分析方法为分子发光分析法。 根据分子受激时所吸收能量源及辐射光的机理不同分为： 25.荧光和磷光的产生及其对应的跃迁 荧光：10-7～10-9 s；第一激发单重态最低振动能级→基态（S1→S0跃迁）； 磷光：10-4～10s；第一激发三重态最低振动能级→基态（T1→S0跃迁）。 26. 荧光光谱的基本特征 Stokes 位移：在溶液的荧光光谱中，荧光波长总大于激发光的波长的现象（振动弛豫消耗了能量）； 发射光谱的形状与激发波长无关：电子跃迁到不同激发态能级，吸收不同波长的能量产生不同吸收带，但均回到第一激发单重态的最低振动能级再跃迁回基态，产生波长一定的荧光； 镜像规则：通常荧光发射光谱与它的吸收光谱（与激发光谱形状一样）成镜像对称关系（基态上的各振动能级分布与第一激发态上的各振动能级分布类似）。 27. 荧光、磷光、化学发光分析仪器的比较 A 测量荧光的仪器有荧光计和荧光分光光度计，主要由四部分组成：激发光源、试样池、双单色器系统、检测器；特殊点：有两个单色器，光源与检测器通常成直角。 B 磷光分析仪器与荧光分析仪器相似，主要差异有： a 试样室：试样需在液氮温度（77K ，-196°C ）下测定低温磷光（将液池放在盛放液氮的杜瓦瓶内）；室温磷光技术：以固体基质吸附磷光体，增加分子刚性，提高磷光量子效率； b 磷光镜：有些物质既能产生荧光，又能产生磷光。用机械切光装置磷光镜区别荧光和磷光。利用荧光寿命短，磷光寿命长消除荧光干扰。 C 化学发光分析法的测量仪器简单，与荧光光谱仪相比，不需要光源和单色器，化学发光反应在试样室中进行，反应发出的光直接照射在检测器上。 28. 核磁共振条件式)2/(*00πγνB =的理解 )2/(*00πγνB = 对于不同的原子核，由于?（磁旋比）不同，发生共振的条件不同，即发生共振时ν0不同和B 0的相对值不同。固定B 0，改变ν（扫频），在不同频率处发生共振；也可固定ν，改变B 0（扫场），在不同磁场处发生共振。扫场方式应用较多。 对于同一种核，?值一定。当外加磁场一定时，共振频率也一定；当磁感应强度改变时，共振频率也随着改变。 29. 连续波核磁共振波谱仪的主要部件 磁体 射频发射器 射频（RF ）接受器 探头 扫描单位 30. 化学位移及意义 化学位移：由于核外电子对自旋核产生的屏蔽作用而引起的共振时频率或磁感应强度的移动现象。 由于化学位移的大小与氢核所处化学环境密切相关，因此就有可能根据化学位移的大小来考虑氢核所处的化学环境，也就是有机物的分子结构情况。 31.影响化学位移因素（电负性、磁各向异性效应）的理解 A电负性：去屏蔽 与质子相连元素的电负性越强，吸电子作用越强，屏蔽作用减弱，信号峰在低场出现。 B磁各向异性效应：磁各向异性是指质子在分子中所处的空间位置不同，屏蔽作用不同的现象（在分子中质子与某一官能团的空间关系影响质子化学位移的效应）。 双键的磁各向异性效应：去屏蔽；低场共振，化学位移值大； 三建的磁各向异性效应：高场共振，化学位移比双键小些。 C范德华效应：去屏蔽 D氢键：去屏蔽 E溶剂： 溶剂效应：同一试样在不同溶剂中由于受到不同溶剂分子的作用，化学位移发生变化。因此，在核磁共振波谱分析中，一定要注明是在什么溶剂下的δ。 F温度、pH 32.自旋偶合及自旋裂分 自旋偶合：相邻两个氢核之间的相互干扰。偶合表示质子间的相互作用。 自旋裂分：由自旋偶合所引起的谱线增多的现象。裂分表示谱线增多的现象。 偶合常数，J：谱图中裂分峰的间距。 化学等价核：同一分子中化学位移相同的质子。化学等价质子具有相同的化学环境。 磁等价核：如果有一组化学等价质子，当它与组外的任一磁核偶合时，其偶合常数相等，该组质子称为磁等价质子。 化学等价不一定磁等价，磁等价一定化学等价。 较简单的有机分子在较强外磁场下出现的偶合现象（一级图谱）有以下几个一般规则：偶合裂分数目应用n+1规则；峰组内各裂分峰强度比可用(a+1)n的展开系数表示；J值反映了核自旋之间的相互作用，与外磁场强度无关，而与相互作用的两核相隔的距离有关；由于偶合是质子之间彼此作用的，因此相互偶合的两组质子，其偶合常数J 值相等；磁等价质子之间也有偶合，但不裂分，谱线仍是单一尖峰；裂分峰组的中心位置是该磁核的化学位移值，裂分峰之间的裂距反映偶合常数的大小。 33.各种光化学分析法的光源 A原子发射：直流电弧、交流电弧、高压火花、电感耦合（高效）等离子体焰炬（ICP） 作用：光源提供足够能量使试样蒸发、原子化、激发，产生光谱。） B原子吸收：空心阴极灯 作用：提供待测元素的特征光谱 要求：能发射待测元素的共振线；能发射锐线；辐射光强度大，稳定性好。C原子荧光：高强度空心阴极灯 D紫外吸收 可见光区：钨灯，辐射波长范围350~2200nm； 紫外区：氢、氘灯，160~380nm。 在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱，具有足够的辐射强度、较好的稳定性，较长的使用寿命。 E红外吸收：能斯特灯；碳硅棒 F拉曼：激光（傅里叶变换近红外激光拉曼光谱仪光源为近红外激光光源）G分子发光 a滤光片荧光计：高压汞灯（汞蒸气放电发光） b荧光分光光度计：氙弧灯（发射250~800nm很强的连续光源） 一、基本概念及原理 本底信号：没有试样时，仪器所产生的信号，主要由随机噪声产生。 空白信号：当试样中没有待测组分时，仪器所产生的信号，由试样中除待测组分外的其他组分的干扰所引起的。 检出限：某一方法在给出的置信水平上可以检出被测物质的最小浓度或最小质量称为这种方法对该物质的检出限。 线性范围：校准曲线的直线部分所对应的被测物质的浓度或量的范围叫作该方法测定这种物质的线性范围。 旋光性：能使平面偏振光振动平面旋转的性质称为物质的旋光性; 旋光现象:使偏振光的振动面发生旋转的现象。 偏振光：只在一个平面上振动的光称为平面偏振光，简称偏振光或偏光。 红外吸收光谱：红外光照射分子时，将引起振动能级间的跃迁所产生的分子吸收光谱称为红外吸收光谱（IR）或振动-转动光谱。 分子振动的类型：伸缩振动、变形振动 变形振动：原子与键轴成垂直方向振动，键角发生周期 变化而键长不变的振动称为变形振动。 据对称性的不同分为对称变形振动和不对称变形振动 据振动方向是否在原子团所在平面分为面内变形振动和面 外变形振动 面内变形振动：剪式振动、平面摇摆振动 面外变形振动：垂直摇摆、扭曲振动 偶极矩：表示分子中电荷分布情况的物理量；即分子正负电荷中心所带的电荷量q 与正负电荷中心之间的距离 d 的乘积。 极化率：表示分子中电子云变形的程度，它随着振动的变化而改变； 如图CO2分子的振动，对称伸缩振动时，极化率变化，但分子偶极矩不变，是非红外活性的； 不对称伸缩振动和弯曲振动，将引起偶极矩变化，显红外活性，但是极化率在键角变化前后同时增大或缩小，其净结果相互抵消。 可见光：电磁波谱中人眼可以感知的部分，一般为360——900nm 红外吸收光谱的产生条件： 1、分子振动时，必须伴随有瞬时偶极矩的变化，这样分子才会吸收特定频率的红外光。只有同核双原子分子才是非红外活性，如H 2、N2等。 2、照射分子的红外光的频率与分子某种振动的频率相同时，分子吸收能量后，才能产生跃迁，在红外图谱上出现相应的吸收带。 分子吸收光谱 1.紫外光谱的电磁波谱范围是(C) （A）400～760nm (B) 0.75～2.5μm (C)200～400nm (D) 2.5～25μm (E) 50～1000μm 2.下列化合物中，羟基作为助色团的化合物是(C) (A) -CH2OH (B) -OH (C) -OH (D) CH2-CH-CH2 (E)CH3-CH-CH=CH2 | | | | OH OH OH OH 3下列5组数据中，哪一组数据所涉及的红外光谱区能包括CH3CH2CH2COH 的吸收带：E A 3000～2700 cm-11675～1500cm-11475～1300cm-1 B 3000～2700 cm-12400～2100cm-11000～650cm-1 C 3300～3010 cm-11675～1500cm-11475～1300cm-1 D 3300～3010 cm-11900～1650cm-11475～1300cm-1 E 3000～2700 cm-11900～1650cm-11475～1300cm-1 4分子光谱是由于______而产生的。B A 电子的发射 B 电子相对于原子核的运动以及核间相对位移引起的振动和转动 C 质子的运动 D 离子的运动 5不饱和烃类分子中除含有σ键外, 还含有π键, 它们可产生______两种跃迁。A A σ→σ*和π→π* B σ→σ*和n→σ* C π→π*和n→π* D n→σ*和π→π* 6溶剂对电子光谱的影响较为复杂, 改变溶剂的极性, _______。B A 不会引起吸收带形状的变化 B 会使吸收带的最大吸收波长发生变化 C 精细结构并不消失 D 对测定影响不大 O在红外光谱中出现的吸收峰数目为(A) 7.H 2 (A) 3 (B) 4 (C) 5 (D) 2 (E) 1 8红外光谱法中的红外吸收带的波长位置与吸收谱带的强度, 可以用来（A）。 A 鉴定未知物的结构组成或确定其化学基团及进行定量分析与纯度鉴定 B 确定配位数 C 研究化学位移 D 研究溶剂效应 9．表示红外分光光度法通常用(C) (A)HPLC (B)GC (C) IR (D)TLC （E）AAS 10 在有机化合物的红外吸收光谱分析中，出现在4000~1350cm-1频率范围的吸收峰可用于鉴定官能团，这一段频率范围称为___ C ___。 A．指纹区，B．基团频率区，C．基频区，D．合频区。 11 紫外吸收光谱的最重要应用是为我们提供识别未知有机化合物分子中可能具有的_____和估计共轭程度的信息，从而推断和鉴别该有机物的结构。（A） A 生色团、助色团 B 质子数 C 价电子数 D 链长 12 光学分析法主要根据物质发射、吸收电磁辐射以及物质与电磁辐射的相互作用来进行分析的。电磁辐射（电磁波）按其波长可分为不同区域，其中中红外区波长为__ B ____。 A 12820~4000cm-1 B 4000~200 cm-1 C 200~33 cm-1 D 33~10 cm-1 13 下列羰基化合物中C＝O伸缩振动频率最高的是：（C） A RCOR’ 北京化工大学 仪器分析习题解答 董慧茹编 2010年6月 第二章 电化学分析法习题解答 25. 解： pHs = 4.00 , Es = 0.209V pHx = pHs ＋059 .0Es Ex - (1) pHx 1 = 4.00 + 059.0209 .0312.0- = 5.75 (2) pHx 2 = 4.00 ＋059 .0209 .0088.0- = 1.95 (3) pHx 3 = 4.00 ＋059 .0209 .0017.0-- = 0.17 26. 解： [HA] = 0.01mol/L , E = 0.518V [A -] = 0.01mol/L , ΦSCE = 0.2438V E = ΦSCE － Φ2H+/H2 0.518 = 0.2438 － 0.059 lg[H +] [H +] = k a ][] [- A HA = 01.001.0k a 0.518 = 0.2438 － 0.059 lg 01 .001 .0k a lg k a = - 4.647 k a = 2.25×10-5 27. 解： 2Ag + + CrO - 24 = Ag 2CrO 4 [Ag +]2 = ] [24- CrO Ksp Ag CrO Ag SCE E /42φφ-= - 0.285 = 0.2438 - [0.799 + 2 24)] [lg(2059.0-CrO Ksp ] ][lg 24-CrO Ksp = - 9.16 , ] [24- CrO Ksp = 6.93×10-10 [CrO - 24 ] = 10 1210 93.6101.1--?? = 1.59×10-3 (mol/L) 28. 解：pBr = 3 , a Br- = 10-3mol/L pCl = 1 , a Cl- = 10-1mol/L 百分误差 = - - --?Br Cl Cl Br a a K ,×100 = 3 1 31010106---??×100 = 60 因为干扰离子Cl -的存在，使测定的a Br- 变为： a -Br = a -Br ＋K --Cl Br .×a -Cl = 10-3＋6×10-3×10-1=1.6×10-3 即a -Br 由10-3mol/L 变为1.6×10-3mol/L 相差3.0 - 2.8 = 0.2 pBr 单位 29. 解： 研究生复习提纲 1.色谱法定性和定量的依据是什么？ 答.色谱定性的依据是保留值，定量的依据是m=fA 色谱定性分析方法:1、用保留时间定性2、用峰高增加法定性3、与其他仪器连用定性（如：GC-MS） 定量分析方法:1、归一化法2、外标法3、内标法 用保留值定性的依据是：当固定相和操作条件严格固定不变时，任何一种物质都有确定不变 的保留值，通过比较已知物和未知物的保留值，就可以确定色谱图中某一色谱峰代表什么物质。 2.什么叫程序升温？它有什么作用？ 答.程序升温色谱法，是指色谱柱的温度按照组分沸程设置的程序连续地随时间线性或 非线性逐渐升高，使柱温与组分的沸点相互对应，以使低沸点组分和高沸点组分在色谱柱中 都有适宜的保留、色谱峰分布均匀且峰形对称。程序升温具有改进分离、使峰变窄、检测限 下降及省时等优点。对于沸点范围很宽的混合物，往往采用程序升温法进行分析。在气相色 谱中多采用程序升温技术解决洗脱色谱的一般问题，而在液相色谱中多采用梯度洗脱技术解 决这一问题。 3.什么叫梯度洗脱？它有什么优点？ 答：梯度洗脱就是在分离过程中，让流动相的组成、极性、pH 等按照一定程序连续变化，使样品中各组分能在最佳的分配比下出峰，使保留时间短、拥挤不堪、甚至重叠的组分，或 保留时间过长而峰形扁平的组分获得很好的分离，特别适合样品中组分的分配比值范围很宽 的复杂样品的分析。梯度洗脱十分类似气相色谱的程序升温，两者的目的相同。不同的是程 序升温是通过程序改变柱温，当流动相和固定相不变时，分配比的变化是通过温度变化引起的。而液相色谱是通过改变流动相组成、极性、PH 来达到改变分配比的目的，一般柱温保持 恒定。 4.为什么用分离度R作为色谱柱的总分离效能指标？ 答：塔板理论和速率理论都难以描述难分离物质对的实际分离程度，即柱效为多大时， 相邻两组分能够被完全分离。难分离物质对的分离度大小受色谱分离过程中两种因素的综合 影响：保留值之差——色谱分离过程中的热力学因素；区域宽度——色谱分离过程中的动力 学因素。考虑色谱分离过程的热力学因素和动力学因素，引入分离度(R)来定量描述混合物 中相邻两组分的实际分离程度。分离度R 由三项的乘积决定。第一项为动力学因素项，表现 在色谱峰的宽度，由色谱柱性能决定。第二项为热力学因素项，决定于色谱峰问的距离。第 三项为分配比项，影响组分的保留时间。 5.根据速率理论，色谱柱的板高H由哪些因素决定？试给出最佳流动相流速U最 和最小板 佳高H最 的计算公式。 小 答：H 首先取决柱子填充均匀程度和固定相颗粒大小。气相载气流速、柱温和载气分子 质量影响纵向扩散。液相固定相性质，组分在固定相和流动相的扩散系数影响传质阻力。因 液相中纵向扩散很小，塔板高度H 主要由传质阻力项决定，即流速越大，H 越大。气相中纵 向扩散明显，低流速时增大流速H 降低，流速继续增大，传质阻力增大，H 增大。 同一光栅，二级光谱的色散率是一级光谱的 0.5倍 1倍 2倍 4倍 按照产生光谱的物质类型不同，光谱可以分为 发射光谱、吸收光谱、散射光谱 原子光谱、分子光谱、固体光谱 线光谱、带光谱和连续光谱 X射线发射光谱、X射线吸收光谱、X射线荧光光谱、X射线衍射 光谱 光谱分析法是一种________来确定物质的组成和结构的仪器分析方法。 利用物质与光相互作用的信息 利用光的波动性 利用光的粒子性 利用物质的折射、干涉、衍射和偏振现象 波长短(小于10nm)、能量大(大于102eV)(如X射线，γ射线)的电磁波谱，粒子性比较明显，称为____，由此建立的分析方法称为____。 能谱；能谱分析法 波谱，波谱分析法 光谱分析法与其他仪器分析法的不同点在于光谱分析法研究涉及的是 样品中各组分间的相互干扰及其消除 光与电的转换及应用 光辐射与样品间的相互作用与能级跃迁 样品中各组分的分离 受激物质从高能态回到低能态时，如果以光辐射形式释放多余能量，这种现象称为 光的吸收 光的发射 光的散射 光的衍射 每一种分子都具有特征的能级结构，因此，光辐射与物质作用时，可以获 得特征的分子光谱。根据样品的光谱，可以研究 该样品中化合物的分子式 样品中的各组分的分配及相互干扰 样品的组成和结构 样品中化合物的相对分子质量 利用光栅的______作用，可以进行色散分光。 散射 衍射和干涉 折射 发射 频率、波长、波数及能量的关系是 频率越低，波长越短，波数越高，能量越低 频率越低，波长越长，波数越低，能量越高 频率越高，波长越短，波数越高，能量越高 频率越高，波长越高，波数越低，能量越高 棱镜是利用其________来进行分光的。 散射作用 衍射作用 折射作用 旋光作用 原子光谱是一条条彼此分立的线光谱，分子光谱是一定频率范围的电磁 辐射组成的带状光谱。 正确错误 吸收光谱与发射光谱有什么不同? 吸收光谱是指原子光谱是一条条彼此分立的线光谱，分子光谱是一定频率范围的电磁辐射组成的带状光谱。 正确错误 ：材料在某一些频率上对电磁辐射的吸收所呈现的比率。 现代仪器分析习题解答 2009年春 第12章电位分析及离子选择性电极分析法 P216 1．什么是电位分析法？什么是离子选择性电极分析法？ 答：利用电极电位和溶液中某种离子的活度或浓度之间的关系来测定待测物质活度或 浓度的电化学分析法称为电位分析法。 以离子选择性电极做指示电极的电位分析，称为离子选择性电极分析法。 2．何谓电位分析中的指示电极和参比电极？金属基电极和膜电极有何区别？ 答：电化学中把电位随溶液中待测离子活度或浓度变化而变化，并能反映出待测离子 活度或浓度的电极称为指示电极。电极电位恒定，不受溶液组成或电流流动方向变化 影响的电极称为参比电极。 金属基电极的敏感膜是由离子交换型的刚性基质玻璃熔融烧制而成的。膜电极的敏感 膜一般是由在水中溶解度很小，且能导电的金属难溶盐经加压或拉制而成的单晶、多 晶或混晶活性膜。 4. 何谓TISAB溶液？它有哪些作用？ 答：在测定溶液中加入大量的、对测定离子不干扰的惰性电解质及适量的pH缓冲剂和一定的掩蔽剂，构成总离子强度调节缓冲液（TISAB）。 其作用有：恒定离子强度、控制溶液pH、消除干扰离子影响、稳定液接电位。 5. 25℃时，用pH=4.00的标准缓冲溶液测得电池：“玻璃电极｜H+（a=X mol?L-1）║饱和甘汞电极”的电动势为0.814V，那么在c(HAc)=1.00×10-3 mol?L-1的醋酸溶液中，此电池的电动势为多少？(KHAc=1.8×10-5,设aH+=[H+]) 解：∵E1=φ(+)--φ(-)=φ（+）-（K-0.0592pH1） E2=φ(+)--φ(-)=φ（+）-（K-0.0592pH2） 现代仪器分析技术在食品中的应用 湖南科技学院符国栋 前言： 仪器分析是指借用精密仪器测量物质的某些理化性质以确定其化学组成、含量及化学结构的一类分析方法，尤其适用于微量或痕量组分的测定。近年来食品仪器分方法的发展十分迅速，一些先进技术不断渗透到食品分析领域中，这类技术具有快速、灵敏、准确的特点，在食品分析中所占的比重不断增长，并成为现代食品分析的重要支柱。本文主要探讨现代仪器分析在食品检测中的应用及展望，其中对分光光度法和高效液相色谱法作了较详细的介绍。 关键词：仪器分析/理化性质/食品分析/检测/应用 目前在食品分析检测中基本采用仪器分析的方法代替手工操作 的传统方法，气相色谱仪、高效液相色谱仪、氨基酸自动分析仪、原子吸收分光光度计及可进行光谱扫描的紫外—可见分光光度计、荧光分光光度计等均得到了普遍应用。同时由于计算机技术的引入，使仪器分析的快速、灵敏、准确等特点更加明显，多种技术的结合与联用使仪器分析应用更加广泛，有力推动了食品仪器分析的发展，使得食品分析正处在一个崭新的发展时代。 现代分析仪器的种类十分庞杂，应用的原理不尽相同，而根据仪器的工作原理以及应用范围，可划分为：电化学分析仪器、光学式分析仪器、射线式分析仪器、色谱类分析仪器、离子光学式分析仪器、磁学式分析仪器、热学式分析仪器、电子光学物性测定仪器及其它专 用型和多用型仪器[1]。 1.光谱分析法 紫外—可见分光光度法具有专属性强，灵敏度和准确度高，操作简单、快速、安全、检品用量少等特点，广泛用于食品分析领域。原子吸收光谱分析法为食品分析、食品营养、食品生物化学、食品毒理学等诸多领域的空前发展提供了条件，成为测量痕量和超痕量元素的最有效方法之一。 1975年丹麦的Ruzicka和HansonE首次提出流动注射分析(flow—injection analysis, FIA) 的概念,指出化学分析可以在非平衡的动态条件下进行。FIA 具有适应性广泛,分析效率高,试样和试剂消耗量少,检测精度高等优点,已被广泛应用于很多领域。在与FIA 联用的各种监测器中, 分光光度检测器因其结构简单、价格低廉,易于推广。流动注射分光光度法是通过测定样品在检测池中吸收紫外-可见光的大小来确定样品含量的, 与各种在线分离富集、转化技术相结合(如溶剂萃取、离子交换、膜渗析、多流切换、合并区带、停流技术、动力学技术等),提高了分析方法的灵敏度和选择性。将快速扫描的光电二极管阵列检测器与流动注射和专用微机联用,可形成连续自动多组分同时测定的分光光度法系统,更进一步拓宽了流动注射分析的应用范围。近年来,流动注射分光光度法在食品分析特别是微量元素、蛋白质及氨基酸、维生素、食品添加剂等方面的分析研究取得了一定进展。 测定食品中的元素含量, 可以了解食品的营养价值和食品的污 紫外可见习题 一、填空题 1．朗伯定律是说明光的吸收与液层厚度正比，比耳定律是说明光的吸收与溶液浓度成正比，二者合为一体称为朗伯一比尔定律，其定义为A=KCL。b5E2RGbCAP 2．摩尔吸光系数的单位是L.mol-1.cm，它表示物质的浓度为1mol.L-1液层厚度为 1cm时溶液的吸光度。常用符号ε表示，故光的吸收定律的表达式可写为A=εcL。 3.吸光度和透射比<τ%）关系式是A=2-logT。 4.一般分光光度分析，使用波长在35Onm以上时可用玻璃比色皿，在350nm以下时应选用石英比色皿。 5.紫外吸收光谱法大多应用于鉴定含有双键尤其是共轭体系的化合物，如含羰基、羧基、硝基等的脂肪族化合物，以及含有苯环的芳香族化合物。p1EanqFDPw 6.752型分光光度计，采用自准式光路，其波长范围为200—1000nm，在波长320—1000nm 范围内用钨丝灯作光源，在波长200-320nm范围内用氢弧灯作光源。DXDiTa9E3d 二、判断题 1．当有色溶液浓度为C时，其投射比τ，当其浓度增大1倍时，仍符合比耳定律， 则此时溶液投射比为2τ。< ×）RTCrpUDGiT 2.可见、紫外光吸收光谱的产生，是由于分子中原子的振动和分子的转动。<×） 3.比色分析中显色时间越长越好。< ×） 4.摩尔吸光系数与溶液的浓度，液层厚度没有关系。<√） 5.摩尔吸光系数ε越大，表明该物质对某波长光透过的能力越强。<×） 6.摩尔吸光系数越大，表示某物质对某波长的光吸收能力越强。< √） 7.722型分光光度计和752型分光光度计都是以钨灯作为光源的。< ×） 8.拿比色皿时只能拿毛玻璃面，不能拿透光面，擦拭时必须用擦镜纸擦透光面，不能 用滤纸擦。< √） 9.饱和碳氢化合物在紫外光区不产生光谱吸收，所以常以饱和碳氢化合物作为紫外吸 收光谱分析的溶剂。< √）5PCzVD7HxA 三、选择题 1.人眼能感觉到的光称为可见光，其波长范围是< D ）。 A.400～70Onm； B.2O0～40Onm； C.20O～6O0nm； D.4O0～76Onm； 2.物质与电磁辐射相互作用后，产生紫外一可见吸收光谱，这是由于< C ）。 A．分子的振动； B．分子的转动； C．原子核外层电子的跃迁； D．原子核内层电子的跃迁； 3.在分子吸收光谱法<分光光度法）中，运用光的吸收定律进行定量分析，应采用的 入射光为< B ）。 1 / 6 第二章气相色谱分析 1、气相色谱仪的基本设备包括哪几部分?各有什么作用? 载气系统（气路系统） 进样系统： 色谱柱和柱箱（分离系统）包括温度控制系统（温控系统）： 检测系统： 记录及数据处理系统（检测和记录系统）： 2、当下列参数改变时，是否会引起分配系数的改变?为什么? (1)柱长缩短, 不会（分配比，分配系数都不变） (2)固定相改变, 会 (3)流动相流速增加, 不会 (4)相比减少, 不会 当下列参数改变时:，是否会引起分配比的变化?为什么? (1)柱长增加, 不会 (2)固定相量增加, 变大 (3)流动相流速减小, 不会 (4)相比增大, 变小 答: k=K/b（b记为相比）,而b=VM/VS ,分配比除了与组分,两相的性质,柱温,柱压有关外,还与相比有关,而与流动相流速,柱长无关. 3、试述速率方程中A, B, C三项的物理意义. H-u曲线有何用途?曲线的形状主要受那些 因素的影响? A、涡流扩散项：气体碰到填充物颗粒时，不断地改变流动方向，使试样组分在气相中形成 类似“涡流”的流动，因而引起色谱的扩张。由于A=2λdp ，表明 A 与填充物的平均颗粒直径 dp 的大小和填充的不均匀性λ 有关，而与载气性质、线速度和组分无关，因此使用适当细粒度和颗粒均匀的担体，并尽量填充均匀，是减少涡流扩散，提高柱效的有效途径。 B、分子扩散项：由于试样组分被载气带入色谱柱后，是以“塞子”的形式存在于柱的很 小一段空间中，在“塞子”的前后 ( 纵向 ) 存在着浓差而形成浓度梯度，因此使运动着的分子产生纵向扩散。而 B=2rDg r 是因载体填充在柱内而引起气体扩散路径弯曲的因数 ( 弯曲因子 ) ， D g 为组分在气相中的扩散系数。分子扩散项与 D g 的大小成正比，而 D g 与组分及载气的性质有关：相对分子质量大的组分，其 D g 小 , 反比于载气密度的平方根或载气相对分子质量的平方根，所以采用相对分子质量较大的载气( 如氮气 ) ，可使 B 项降低， D g 随柱温增高而增加，但反比于柱压。弯曲因子 r 为与填充物有关的因素。 C、传质阻力项：传质项系数 Cu C 包括气相传质阻力系数 C g 和液相传质阻力系数 C 1 两 项。所谓气相传质过程是指试样组分从移动到相表面的过程，在这一过程中试样组分将在两相间进行质量交换，即进行浓度分配。这种过程若进行缓慢，表示气相传质阻力大，就引起色谱峰扩张。对于填充柱： 液相传质过程是指试样组分从固定相的气液界面移动到液相内部，并发生质量交换，达到分配平衡，然后以返回气液界面的传质过程。这个过程也需要一定时间，在此时间，组分的其它分子仍随载气不断地向柱口运动，这也造成峰形的扩张。液相传质阻力系数 C 1 为： 对于填充柱，气相传质项数值小，可以忽略。 在色谱分析中，理论塔板数与有效理论塔板数的区别就在于前者___没有考虑死时间(死 1?在以下因素中，属热力学因素的是A A. 分配系数； B.扩散速度； C.柱长；D ?理论塔板数。 2. 理论塔板数反映了D A. 分离度； B.分配系数； C ?保留值；D ?柱的效能。 3. 欲使色谱峰宽减小，可以采取B A ?降低柱温； B ?减少固定液含量； C ?增加柱长； D ?增加载体粒度。 4. 如果试样中各组分无法全部出峰或只要定量测定试样中某几个组分，那么应采用下列定量分析方法中哪一种为宜？C A ?归一化法； B ?外标法； C ?内标法； D ?标准工作曲线法。 5. 俄国植物学家茨维特在研究植物色素成分时，所采用的色谱方法是B A ?液-液色谱法； B ?液-固色谱法；C?空间排阻色谱法；D ?离子交换色 谱法。 A ?极性差异； B ?沸点差异；C.热力学性质差异；D ?动力学性质差异。 7. 假如一个溶质的分配比为0.1，它分配在色谱柱的流动相中的质量分数是C ；B. 0.90；C. 0.91；D. 0.99。 8. 下列因素中，对色谱分离效率最有影响的是A A .柱温； B .载气的种类；C.柱压；D .固定液膜厚度。 9. 当载气线速越小，范式方程中，分子扩散项B越大，所以应选下列气体中哪一 种作载气最有利？D A. H2； B. He； C. Ar； D. N2。 10. 对某一组分来说，在一定的柱长下，色谱峰的宽或窄主要决定于组分在色谱柱中的B A .保留值B.扩散速度C.分配比D.理论塔板数 11. 载体填充的均匀程度主要影响A A .涡流扩散相B.分子扩散C.气相传质阻力D.液相传质阻力 正确答案： 1: (A)、2: (D)、3: (B)、4: (C)、5: (B) ---------------------考试---------------------------学资学习网---------------------押题------------------------------ 现代仪器分析习题解答20xx年春 第12章电位分析及离子选择性电极分析法P216 1．什么是电位分析法？什么是离子选择性电极分析法？ 答：利用电极电位和溶液中某种离子的活度或浓度之间的关系来测定待测物质活度或浓度的电化学分析法称为电位分析法。 以离子选择性电极做指示电极的电位分析，称为离子选择性电极分析法。 2．何谓电位分析中的指示电极和参比电极？金属基电极和膜电极有 何区别？ 答：电化学中把电位随溶液中待测离子活度或浓度变化而变化，并能反映出待测离子活度或浓度的电极称为指示电极。电极电位恒定，不受溶液组成或电流流动方向变化影响的电极称为参比电极。 金属基电极的敏感膜是由离子交换型的刚性基质玻璃熔融烧制而成的。膜电极的敏感膜一般是由在水中溶解度很小，且能导电的金属难溶盐经加压或拉制而成的单晶、多晶或混晶活性膜。 4. 何谓TISAB溶液？它有哪些作用？ 答：在测定溶液中加入大量的、对测定离子不干扰的惰性电解质及适量的pH缓冲剂和一定的掩蔽剂，构成总离子强度调节缓冲液（TISAB）。其作用有：恒定离子强度、控制溶液pH、消除干扰离子影响、稳定 液接电位。 5. 25℃时，用pH=4.00的标准缓冲溶液测得电池：“玻璃电极｜H+（a=X mol?L-1）║饱和甘汞电极”的电动势为0.814V，那么在c(HAc)=1.00×10-3 mol?L-1的醋酸溶液中，此电池的电动势为多少？(KHAc=1.8×10-5,设aH+=[H+]) 解：∵E1=φ(+)--φ(-)=φ（+）-（K-0.0592pH1） E2=φ(+)--φ(-)=φ（+）-（K-0.0592pH2） 1 / 15 ∴E2- E1= E2-0.814=0.0592(pH2- pH1) ∴E2=0.814+0.0592(-lg√Kc－4.00)=0.806（V） 6．25℃时，用pH=5.21的标准缓冲溶液测得电池：“玻璃电极｜H+（a=X mol?L-1）║饱和甘汞电极”的电动势为0.209V，若用四种试液分别代替标准缓冲溶液，测得电动势分别为①0.064V；②0.329V；③0.510V； ④0.677V，试求各试液的pH和H+活度 解：（1）ΔE1=0.064-0.209=0.0592(pH1-pHs) ∵pHs=5.21 ∴pH1=2.76 aH+=1.74×10-3 mol?L-1 （2）ΔE2=0.329-0.209=0.0592(pH2-pHs) ∵pHs=5.21 ∴pH2=7.24 aH+=5.75×10-8 mol?L-1 高效液相色谱 1. 高效液相色谱分析是将流动相用高压泵输送，使压力高达 采用新型的 化学键合固定相 ，是分离效率很高的液相色谱法。 2. 高效液相色谱法的特点是 分离性能高、分析速度快、检测器灵敏度高、应用 范围广。 3. 高效液相色谱法和气相色谱法的共同之处是 分离功能、分析功能、在线分 析。 4. 高效液相色谱分析根据分离机理不同可分为四种类型，即 液固 色谱、 液液 色谱、 键合相 色谱、 凝胶 色谱。 5. 高效液相色谱中的液一液分配色谱采用的新型固定相叫 化学方法将固定液官能团键合在载体表面上的。 6. 通常把固定相极性大于流动相极性的一类色谱称为 反相色谱。 7. 高效液相色谱仪通常由 储液器、输液泵 检测器、色谱工作站七部分组成。 8. 高效液相色谱仪中使用最广泛的检测器为 紫外检测器，另外还有折光检测器、 荧光检测器等等。 9. 高效液相色谱主要用于 分析沸点高的、分子量大的、受热易分解的以及具有 生理活性物质的分析。 、判断题 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 、 、 、 、 、 、 、 1 ?液一液色谱流动相与被分离物质相互作用，流动相极性的微小变化，都会使组分的 保留值出现较大的改变。 (Y ) 2. 利用离子交换剂作固定相的色谱法称为离子交换色谱法。 (V ) 5 MPa 以上，并 化学键合相，它是利用 正相色谱。反之称为 梯度淋洗器、进样器、色谱柱 3 ?紫外吸收检测器是离子交换色谱法通用型检测器。（X ） 4 ?检测器性能好坏将对组分分离产生直接影响。（X ） 5. 高效液相色谱适用于大分子，热不稳定及生物试样的分析。（） 6. 高效液相色谱中通常采用调节分离温度和流动相流速来改善分离效果。（X ） 7?键合固定相具有机械性能稳定，可使用小粒度固定相和高柱压来实现快速分离。 （V ） &在液相色谱中为避免固定相的流失，流动相与固定相的极性差别越大越好。（X ） 9?正相分配色谱的流动相极性大于固定相极性。（X ） 10. 反相分配色谱适于非极性化合物的分离。（V ） 11 . 高效液相色谱法采用梯度洗脱，是为了改变被测组分的保留值，提咼分离度(X ) 12 . 液相色谱柱一般采用不锈钢柱、玻璃填充柱。(X) 13 . 液相色谱固定相通常为粒度 5 ?10m。(X) 14 . 示差折光检测器是属于通用型检测器，适于梯度淋洗色谱。(X) 15 . 离子交换色谱主要选用有机物作流动相。(X) 16 . 体积排阻色谱所用的溶剂应与凝胶相似，主要是防止溶剂吸附。(X) 17 . 在液一液色谱中，为改善分离效果，可采用梯度洗脱。(V) 18?化学键合固定相具有良好的热稳定性，不易吸水，不易流失，可用梯度洗脱。（X ） 19.液相色谱的流动相又称为淋洗液，改变淋洗液的组成、极性可显著改变组分分离效 果。（V ） 20?液相色谱指的是流动相是液体，固定相也是液体的色谱。（X ） 21. 高效液相色谱柱柱效高，能用液相色谱分析的样品不用气相色谱法分析。（X ） 22. 在液相色谱中，流动相的流速变化对柱效影响不大。（X ） 23. 正相键合色谱的固定相为非（弱）极性固定相，反相色谱的固定相为极性固定相。（X ） 原子吸收分光光度法习题 一、填空题 1.原子吸收光谱分析是利用基态的待测原于蒸气对光源辐射的吸收进行分 析的。 答：特征谱线 2.原子吸收光谱分析主要分为类，一类由将试样分解成自由原子，称为分析，另一类依靠将试样气化及分解，称为分析。 答：两，火焰，火焰原子吸收，电加热的石墨管，石墨炉无火焰原子吸收。 3.一般原子吸收光谱仪分为、、、四个主要部分。 答：光源、原子化器，分光系统，检测系统。 4.空心阴极灯是原子吸收光谱仪的，其最主要部分是，它是由制成的。整个灯熔封后充以或成为一个特殊形式的。 答：光源，空心阴极灯，待测元素本身或其合金，低压氖，氢气，辉光放电管。 5.原子吸收光谱仪中的火焰原子化器是由、及三部分组成。 答：雾化器，雾化室，燃烧器。 6.原子吸收光谱仪中的分光系统也称，其作用是将光源发射的与分开。 答：单色器，待测元素共振线，其它发射线。 7.早期的原子吸收光谱仪使用棱镜为单色器，现在都使用单色器。前者的色散原理是，后者为。 答：光栅，光的折射，光的衍射。 8.在原子吸收光谱仪中广泛使用做检测器，它的功能是将微弱的信号转换成信号，并有不同程度的。 答：光电倍增管，光，电，放大。 9.原子吸收光谱分析时工作条件的选择主要有的选择、的选择、 的选择、的选择及的选择。 答：灯电流，燃烧器高度，助燃气和燃气流量比，吸收波长，单色器狭缝宽度。 10.原子吸收法测定固体或液体试样前，应对样品进行适当处理。处理方法可用、、、等方法。 答：溶解，灰化，分离，富集。 11.原子吸收光谱分析时产生的干扰主要有干扰，干扰，干扰三种。 答：光谱干扰，物理干扰，化学干扰。 二、判断题 1.原子吸收光谱分析定量测定的理论基础是朗伯一比尔定律。（√） 2.在原子吸收分析中，对光源要求辐射线的半宽度比吸收线的半宽度要宽的多。（×） 仪器分析练习题及答案 第2章气相色谱分析 一．选择题 1.在气相色谱分析中, 用于定性分析的参数是 ( ) A 保留值 B 峰面积 C 分离度 D 半峰宽 2. 在气相色谱分析中, 用于定量分析的参数是 ( ) A 保留时间 B 保留体积 C 半峰宽 D 峰面积 3. 使用热导池检测器时, 应选用下列哪种气体作载气, 其效果最好？ ( ) A H2 B He C Ar D N2 4. 热导池检测器是一种 ( ) A 浓度型检测器 B 质量型检测器 C 只对含碳、氢的有机化合物有响应的检测器 D 只对含硫、磷化合物有响应的检测器 5. 使用氢火焰离子化检测器, 选用下列哪种气体作载气最合适？ ( ) A H2 B He C Ar D N2 6、色谱法分离混合物的可能性决定于试样混合物在固定相中（）的差别。 A. 沸点差， B. 温度差， C. 吸光度， D. 分配系数。 7、选择固定液时，一般根据（）原则。 A. 沸点高低， B. 熔点高低， C. 相似相溶， D. 化学稳定性。 8、相对保留值是指某组分2与某组分1的（）。 A. 调整保留值之比， B. 死时间之比， C. 保留时间之比， D. 保留体积之比。 9、气相色谱定量分析时（）要求进样量特别准确。 A.内标法； B.外标法； C.面积归一法。 10、理论塔板数反映了（）。 A.分离度； B. 分配系数； C．保留值； D．柱的效能。 11、下列气相色谱仪的检测器中，属于质量型检测器的是（） A．热导池和氢焰离子化检测器；B．火焰光度和氢焰离子化检测器； C．热导池和电子捕获检测器； D．火焰光度和电子捕获检测器。 12、在气-液色谱中，为了改变色谱柱的选择性，主要可进行如下哪种（些）操作？（） A. 改变固定相的种类 B. 改变载气的种类和流速 C. 改变色谱柱的柱温 D. （A）、（B）和（C） 13、进行色谱分析时，进样时间过长会导致半峰宽（）。 A. 没有变化， B. 变宽， C. 变窄， D. 不成线性 14、在气液色谱中，色谱柱的使用上限温度取决于（） A.样品中沸点最高组分的沸点， B.样品中各组分沸点的平均值。 C.固定液的沸点。 D.固定液的最高使用温度 15、分配系数与下列哪些因素有关（） 仪器分析复习提纲 Chapter 1 仪器分析定义：仪器分析是以物质的物理和物理化学性质为基础建立起来的一种分析方法， 测定时常常需要使用比较复杂的仪器，它是分析化学的发展方向。 分类：1、光学分析法（紫外-可见光谱法、红外光谱法、分子荧光（磷光）光谱法、原子吸 收光谱法、原子发射光谱法）；2、电化学分析（极谱与伏安分析法、库仑分析法、电解分析 法、电位分析法）；3、色谱分析法（气相色谱法、液相色谱法） ；4、其他方法（质谱法、流 动注射分析法、热分析法） 特点：1、选择性好；2、操作简便、分析速度快、容易实现自动化；3、灵敏度高；4、相对 误差大（不宜用于大量 分析） 分析仪器的组成： Chapter 2 光分析的三个基本过程：激发信号、信号转换、输出信号 （能源提供能量；能量与被测物之间的互相作用；产生信号） 光谱分析分类：原子 光谱（线状光谱）、分子光谱（带状光谱） 吸收光谱、发射光谱 电磁辐射的基本性质（波粒二象性） 电磁辐射的频率、波长、波数、速率的基本概念以及运算关系 入=1/波数E=hc/入=h v 波速=?入 （1eV=1.602,10 "J h=6.626 切 ） 光谱法仪器五个基本单元： 光源、单色器、样品、检测器、显示与数据处理 棱镜与光栅的分辨率与色散率的计算 1、棱镜色散率=偏向角对波长求导（角色散率）=谱线距离对波长求导（线色散率） 线色散率=角色散率X 焦距/sin 光轴夹角 分辨率=平均波长/波长差=棱镜总底边长X 色散率 2、光栅色散率=光谱级次/ （光栅常数X cos 衍射角）（角色散率） =角色散率X 会聚透镜焦距 分辨率=光谱级次X 光栅总刻痕数 各种光谱中样品池的选择 发射光谱一一激发源 紫外光区一一石英比色皿 可见光区——玻璃比色皿 红外光区一一NaCI 、KBr 、KRS-5固体试样与 KBr 做成的盐窗（混合压片） 荧光分析一一低荧光物质做成的比色皿 常用检测器的检测原理 1、硒光电池（光敏半导体）； 2、光电管（光电效应）； 3、光电倍增管（光电效应） 光源：原子发射一一原 子化器 原子吸收一一空心阴极灯（紫外-可见区锐线光源） 紫外吸收一一氢灯、氘灯（紫外区连续光源） 可见吸收一一钨灯（可见区连续光源） 红外吸收 ----- N ernst 灯、硅碳棒（中红外区连续光源） 分子荧光（磷光）一一高压汞灯（紫外 -可见区线光源） Chapter 3紫外-可见分光光度法 分子吸收光谱形成原因：价电子和分子轨道上的电子在电子能级间跃迁，并伴随有振动和 转动能级间的跃迁 △ E=h v 梁颖 2012 仪器2 单项选择题（本大题共17 题，每题3分，共51分） 1、色谱法中，组分的保留因子R越大，则（） A.组分的K值越大 B. 理论塔板数n越大 C.组分迁移速度越快 D. 组分的分离度Rs越大 2、二极管阵列检测器的特点：（） A. 可以得到各组分的光谱图 B. 可以检测色谱峰的纯度 C. 可以通过存储光谱来提取不同波长的色谱图 D. 以上都是 3、色谱法中色谱峰越宽，则（） A.理论塔板高度越大 B.理论塔板数越大 C. 组分的分离度越大 D. 组分的分配系数越大 4、用气相色谱测定无水乙醇中的微量水，可选用的检测器为（） A. FID B. TCD C. FPD D. NPD 5、色谱中，当进样量一定时，若峰面积越大说明（） A. 检测器灵敏度越高 B. 检测器检测限越高 C. 色谱柱柱效越高 D. 组分分离度越高 6、与GC相比较，HPLC的一个显著特点为: A. 柱效高 B. 可以通过调节流动相的组成来改善分离 C. 不需要控制柱温 D. 检测器灵敏度高 7、在HPLC外标法定量分析时，若用样品环体积为20ul六通阀手动进样器进样，为减小误差，下列说法正确的是： A. 注射样品的体积应大于20ul B. 注射样品的体积应恰好等于20ul C. 注射样品的体积应小于20ul D. 误差大小与进样体积无关 9、在反相HPLC梯度洗脱中，以甲醇-水为流动相，为提高分离度，应（） A. 减小初始流动相中水的比例 B. 减小梯度过程中甲醇的变化速率 C. 减小流动相流速 D. 以上都是 10、红外光谱中在1700cm-1附近有强吸收，说明分子中有（） A. 苯环 B. 烯基 C. 羰基 D. 氰基 11、200-400nm的光照射分子可以引起（） 第七章习题答案 1. (1) 2. (4) 3. (4) 4. (1) 5. (3) 6. (1) 7. (4) 8. (1) 9. (4) 10. (3) 11. (4)12. (2) 13. 选择性总分离效能 14. 相对分子质量较大的气体适当增加流动相的平均线速度柱温 15. 速率H＝A＋B／u＋Cu 16. 氢火焰离子化检测器和火焰光度检测器 17. 答：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。 18. 答：气相色谱仪由气路系统、进样系统、分离系统、温控系统以及检测记录系统。 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。分离系统完成物质的分离；温控系统主要控制汽化室、色谱柱和检测器恒温箱的温度。检测记录系统由检测器、放大器和记录仪三部分组成。 19. 答：对担体的要求： (1)多孔性，即表面积大，使固定液与试样的接触面积较大。担体的表面积越大，固定液的含量可以越高。 (2)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。 (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。 20. 答：柱温对组分分离的影响较大。提高柱温，可以使保留时间减少，加快分析速度。但各组分的挥发靠扰，不利于分离。降低柱温，样品有较大的分配系数，选择性高，有利于分离。但温度过低，被测组分在两相中的扩散速度大大减小，分配不能迅速达到平衡，引起峰扩张使柱效下降，并延长了分析时间。 选择柱温的原则是：在使最难分离的组分有尽可能好的分离的前提下，尽可能采取较低的柱温，但以保留时间适宜，峰形不拖尾为度。具体操作条件的选择应根据不同的实际情况而定，并与固定液用量，担体的种类相配合。对于组分沸点差别较大的样品，通常采用程序 食品现代仪器分析实验指导福州大学生物科学与工程学院 吴佳 2016年5月 实验一苦味饮料中硫酸奎宁的荧光法测定 1. 目的意义 喹啉结构是“苯并吡啶”。即一个苯环与一个吡啶环稠合而成。奎宁是喹啉的衍生物，其结构如下： N 喹啉 CH2 CH N CH 3 O C H OH C H 2 N CH2 CH2 CH2 奎宁 奎宁是金鸡纳树皮中含有的苦味晶状粉末，抗疟疾药。疟疾曾是热带、亚热带地区猖獗流行的疾病，曾夺走成千上万人的生命。17世纪末，奎宁由欧洲传入我国，曾称为“金鸡纳霜”，当时是非常罕见的药。后来，瑞典纳尤斯对这种植物的树皮进行了认真的研究，提取了其中的有效成分金鸡纳碱，起名为“奎宁”。“奎宁”这个词在秘鲁文字中是树皮的意思。直到1945年，奎宁才实现了人工合成。奎宁是碱性物质，与硫酸反应生成盐，俗名硫酸奎宁。 在饮料中硫酸奎宁是调味料，主要用在滋补品和苦柠檬水中，有调味及预防疟疾之功效，例如汤力水是Tonic Water的音译，又叫奎宁水、通宁汽水。是苏打水与糖、水果提取物和奎宁调配而成的。可作为苦味饮料或用于配制鸡尾酒或其它饮料。奎宁饮料以其微苦的口味成为畅销的解渴饮料，特别是在夏季人们大量饮用，但大量消费含奎宁成分的饮料对一些个体有害，如新陈代谢紊乱或对这种物质有超敏性的人要避免摄取奎宁，特别是孕妇。对怀孕期间每天饮用一升以上奎宁饮料的孕妇进行的调查显示，出生后24小时，新生儿就出现神经战栗症状，在他们的尿液中发现了奎宁成分，但2个月以后这些症状就不存在了。为此，对奎宁含量的测定具有重要意义。 2. 原理： 本实验包括荧光光谱和激发光谱测定，以及苦味饮料中硫酸奎宁含量测定。硫酸奎宁是强荧光性物质，在紫外光照射下，会发射蓝色荧光。在稀溶液中荧光强度与硫酸奎宁浓度成正比，可根据荧光强度求出硫酸奎宁浓度。 荧光(发射)光谱： 固定激发光波长和强度，在不同的波长下测定所发射的荧光强度，以发射波长为横坐标，以荧光强度为纵坐标，所作曲线为荧光发射光谱。 荧光发射光谱是选择最大荧光发射波长的依据。 荧光激发光谱： 固定荧光发射波长(一般在最大发射波长处)，改变激发光波长，得出不同激发波长的荧光强度，以激发光波长为横坐标，以荧光强度为纵坐标，所得曲线称为激发光谱。 荧光激发光谱是选择最大激发波长的依据。仪器分析复习大纲及答案
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