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仪器分析问题解答

、名词解释 1.分馏效应:将试样中各物质按其沸点从低到高先后顺序挥发进入分析区的现象称为分 馏效应或选

择挥发。 2.共振线和共振电位:原子中的一个外层电子从激发态向基态跃迁产生的谱线,称为共 振线;上述

跃迁所需要的能量称为共振电位。 3.多普勒变宽:又称热变宽,它是发射原子热运动的结果。如果发射体朝向观察器(如 光电倍增

管)移动,辐射的表观频率要增大,反之,则要减小。所以观察器接收的频率是 (V +Av )和(9 - Av)之间的频率,于是出现谱线变宽。

4.原子荧光:将一个可被元素吸收的波长的强辐射光源,照射火焰中的原子或离子,原 子的外层电

子从基态跃迁至高能态,大约在 10-8s 内又跃回基态或低能态,同时发射出与 照射光相同或不同波长的光,这种现象称为原子荧光。 5.原子发射光谱:在室温下,物质所有的原子都是处于基态。通过火焰、等离子体、电 弧或火花等

的热能可将它们原子化后并激发至高能级轨道。激发态原子的寿命很短,在 它返回基态时伴随发射一个辐射光子,产生发射光谱线。 6.原子吸收光谱:处于基态原子核外层电子,如果外界所提供特定能量的光辐射恰好等 于核外层电

子基态与某一激发态之间的能量差时,核外层电子将吸收特征能量的光辐射 由基态跃迁到相应激发态,从而产生原子吸收光谱。 7.单重态与三重态:对于有两个外层电子的原子,它存在具有不同能量的受激单重态和 三重态,在

激发的单重态中, 两电子的自旋相反 (或配对) ,在三重态中两电子自旋平行。 8.激发电位:将元素原子中一个外层电子从基态跃迁至激发态所需的能量。 9. 荧光量子产率:发射荧光的分子数与激发分子总数的比值。 或发射光量子数与吸收光 量子数的

比值。 10. 分子发光:分子吸收外来能量时, 分子的外层电子可能被激发而跃迁到更高的电子能 级,这种

处于激发态的分子是不稳定的, 它可以经由多种衰变途径而跃迁回基态。 这些衰 变的途径包括辐射跃迁过程和非辐射跃迁过程, 辐射跃迁过程伴随的发光现象, 称为分子 发光。 11.化学发光:化学反应过程中生成的激发态物质所产生的光辐射。 12.助色团:本身不产生吸收

峰,但与生色团相连时,能使生色团的吸收峰向长波方向 移动,并且使其吸收强度增强的基团。

13.生色团:指分子中可以吸收光子而产生电子跃迁的原子基团。 14•红移和蓝移:因取代基的变更或溶剂的改变,使其吸收带的最大吸收波长 入max发

生移动;向长波方向移动称为红移;向短波方向移动称为蓝移。 15.化学位移:由屏蔽作用引起的共振时磁场强度的移动现象。 16.浓差极化:由于物质传递造成的电极表面浓度对溶液本体浓度的偏离而引起的极化。

17. Nernst响应斜

率:以离子选择电极的电位 E (或电池电动势)对响应离子活度的负 对数(pa)作图,所得校准曲线呈直线部分的斜率即为电极的响应斜率, Nernst响应斜 率为 59.2/n (mV)。 18. 色谱分离:色谱分离是基于混合物各组分在两相中分配系数的差异,当两相作相对 移动时,被

分离物质在两相间进行连续、多次分配,组分分配系数微小差异导致迁移速 率差异,实现组分分离。 19. 梯度洗脱:将两种或两种以上不同性质但互溶的溶剂,随时间改变而按一定比例混

合,以连续改变色谱柱中冲洗液的极性、离子强度或 pH值等,从而改变被测组分的相对 保留值,提高分离效率,加快分析速度。 20. 程序升温:在一个分析周期内,炉温连续地随时间由低温向高温线性或非线性地变 化,以使沸

点不同的组分在其最佳柱温下流出,从而改善分离效果,缩短分析时间。 二、简答及问答题 1 .简述原子发射光谱(摄谱法)定性分析过程及方法。

答:定性分析过程 ①样品制备;②摄谱,摄谱时需用哈特曼光阑,使样品和标准铁谱并 列摄谱;③检查谱线,只要在试样光谱中检出了某元素的一根或几根不受干扰的灵敏线, 即可确定该元素的存在。 定性分析方法 ①标准试样光谱比较法;②元素光谱图比较法。 2. 按顺序写出原子吸收光谱仪和紫外 -可见分光光度计的主要结构组成 答:原子吸收光谱仪

锐线光源一原子化器-单色器(或分光系统) -检测器-记录显示系统 紫外- 可见分光光度计 光源 -单色器(或分光系统) -吸收池 -检测器 -记录显示系统 3. 为什么在原子吸收光谱中需要调制光源?怎样调制? 答:光源调制的目的是将光源发射的共振

线与火焰发射的干扰辐射区别开来。 光源的调制是用一定频率的电源供给空心阴极灯,使光源的辐射变成一定频率的脉冲光 信号,到达检测器时,产生一个交流电信号,再将交流放大器也调到与光源相同频率上, 即可放大并读出。而火焰产生的干扰辐射未变成交流信号,不能通过放大器,于是便达 到消除火焰发射干扰的目的。 4.何谓元素的灵敏线、最后线和分析线?阐述三者之间的关系。 答:进行定性或定量分析的特征谱

线称为分析线。每种元素的原子光谱线中,凡是具有 一定强度、能标记某元素存在的特征谱线,称为该元素的灵敏线。最后线是指当试样中 某元素的含量逐渐减少时,最后仍能观察到的几条谱线,它也是该元素的最灵敏线。 5.试述原子荧光和分子荧光产生的原理。 答:原子荧光产生的原理: 将一个可被元素吸收的波长的强辐射光源, 照射火焰中的原子 或离子,原子的外层从基态跃迁至高能态,大约在 10-8s 内又跃回基态或低能态,同时发 射出与照射光相同或不同波长的光。 分子荧光的产生原理: 室温下大多数分子处在电子能级基态的最低振动能级, 当其吸 收了和它所具有的特征频率相一致的电磁辐射以后, 可以跃迁至第一或第二激发单重态中 各个不同振动能级和各个不同转动能级, 产生对光的吸收。 通过无辐射跃迁, 它们急剧降 落至第一激发单重态的最低振动能级后, 再回到基态振动能级时, 以光的形式弛豫, 所发 出的光即为分子荧光。 6.试述分子荧光和磷光的产生过程。 答:在室温下大多数分子均处在基态的最低振动能级,当基态

分子吸收相应的特征电磁 辐射后,可以跃迁至第一(或第二等)激发单重态各个不同振动能级和转动能级。通过 无辐射跃迁,它们急剧降落至第一激发单重态的最低振动能级后,以辐射的形式弛豫回 到基态各个振动能级时所发出的光称作荧光。 在同样的分子轨道上,处于三重态分子的能量低于相应单重态分子。但是,通常第 一激发三重态的一个振动能级几乎与第一激发单重态的最低振动能级的能量相同。 因此, 由第一激发单重态的最低振动能级,有可能通过系间窜跃跃迁至第一激发三重态,再经 过振动弛豫到其最低振动能级。由此激发态以辐射的形式弛豫回至基态各个振动能级时 所发出的光称作磷光。 7.荧光的熄灭 答:荧光分子与溶剂分子或其它溶质分子的相互作用引起荧光强度降低的现象称为荧

光熄 灭。这些引起荧光强度降低的物质称为熄灭剂。引起荧光熄灭的主要因素有:碰撞熄灭, 能量转移,氧的熄灭作用,自熄灭和自吸收等 8.处于单重态和三重态的分子其性质有何不同?为什么会发生系间窜越? 答:对同一物质,所处的

多重态不同其性质明显不同。第一,单重态 S 分子在磁场中不 会发生能级的分裂,具有抗磁性,而三重态 T 有顺磁性;第二,电子在不同多重态之间 跃迁时需换向,不易发生。因此,S与T态间的跃迁概率总比单重态与单重态间的跃迁概 率小;第三,单重激发态电子相斥比对应的三重激发态强,所以,各状态能量高低为: S2>T2>SI>TI>SO, TI是亚稳态;第四,受激 S态的平均寿命大约为10-8s,而亚稳的T1 态的平均寿命

在10-4〜10s;第五,SO-TI形式的跃迁是“禁阻”的,不易发生,但某些 分子的S态和T1态间可以互相转换,且T1-S0形式的跃迁有可能导致磷光光谱的产生。 系间窜越易于在S和T1间进行,发生系间窜越的根本原因在于各电子能级中振动能 级非常靠近,势能面发生重叠交叉,而交叉地方的位能相同。当分子处于这一位置时, 既可发生内部转换,也可发生系间窜越,这决定于分子的本性和所处的外部环境条件。 9.如何扫描荧光物质的激发光谱和荧光光谱? 答:(1)固定第二单色器的波长,使测定的荧光波长保持不变,然后改变第一单色器的 波长由 200〜700 nm 进行扫描。以测出相对荧光强度为纵坐标,以相应的激发光波长为 横坐标作图,所绘出的曲线就是该荧光物质的激发光谱。 (2)固定第一单色器的波长, 使激发光波长和强度保持不变,然后改变第二单色器的波长,从 200〜700 nm进行扫描, 所获得的光谱就是荧光光谱。 10.采用紫外 -可见分光光度法进行定量分析时,在实际工作中,为什么绘制的标准曲线 往往不是

一条直线(即产生偏离朗伯 - 比尔定律现象)? 答:原因是:(1)目前用多种方法获得的入射光均为复合光,并非完全意义上的单色光; (2)比尔定律本身具有局限性,它只适用于稀溶液(v 0.01mol •L -1 ),是一个有限定 条件的定律;(3)溶液的不均匀性,如一部分入射光因散射而损失; ( 4)溶液中发生化 学变化,如解离、缔合及形成新的配合物等。 11.简述红外吸收光谱产生的条件。

答:①辐射=振动;②分子在振动过程中必须有偶极矩的变化。 12. 核磁共振谱中为什么用化学位移标示峰位,而不用共振频率的绝对值?

答:采用相对差值化学位移标示峰位,而不用共振频率的绝对值标示,有两个原因:① 氢核的共振频率很大,而差值很小,测定绝对值不如测定相对值准确方便。②核的共振 频率与仪器的磁场强度有关,同一个核在不同磁场的仪器中,将测得不同的共振频率, 因此,若用频率标示共振峰,将不便于比较,而相对值则与磁场强度无关。

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