现代仪器分析简答

1、现代仪器分析法有何特点？它的测定对象与化学分析法有何不同？

分析速度快，自动化程度高，特别适用于大批量分析；

灵敏度高，试样用量少，适合微量和痕量组分；

用途范围广，能适合各种分析的要求；选择性高

2、评价一种仪器分析方法的技术指标是什么？

主要技术指标：1、精密度；2、准确度；3、标准曲线；4、灵敏度；5、检出限；6、选择性

3、影响原子吸收谱线宽度的因素有哪些？其中最主要的因素是什么？

答：影响原子吸收谱线宽度的因素有自然宽度ΔfN、多普勒变宽和压力变宽。其中最主要的是多普勒变宽和洛伦兹变宽。

4、原子吸收光谱仪主要由哪几部分组成？各有何作用？

答：原子吸收光谱仪主要由光源、原子化器、分光系统、检测系统四大部分组成。 光源的作用：发射待测元素的特征谱线。

原子化器的作用：将试样中的待测元素转化为气态的能吸收特征光的基态原子。

分光系统的作用：把待测元素的分析线与干扰线分开，使检测系统只能接收分析线。

检测系统的作用：把单色器分出的光信号转换为电信号，经放大器放大后以透射比或吸光度的形式显示出来。

5、与火焰原子化器相比，石墨炉原子化器有哪些优缺点？

答：与火焰原子化器相比，石墨炉原子化器的优点有：原子化效率高，气相中基态原子浓度比火焰原子化器高数百倍，且基态原子在光路中的停留时间更长，因而灵敏度高得多。 缺点：操作条件不易控制，背景吸收较大，重现性、准确性均不如火焰原子化器，且设备复杂，费用较高。

6、测定植株中锌的含量时，将三份1.00g植株试样处理后分别加入0.00mL、1.00mL、2.00mL0.0500mol?L-1ZnCl2标准溶液后稀释定容为25.0mL，在原子吸收光谱仪上测定吸光度分别为0.230、0.453、0.680，求植株试样中锌的含量（3.33×10-3g.g-1）。

解：设植株试样中锌的含量为Cx mol.L-1

∵ A=KC ∴A1=KCx

A2=K(25×10-3Cx+1.00×0.0500×65.4×10-3)/25×10-3

A3=K(25×10-3Cx+2.00×0.0500×65.4×10-3) /25×10-3

解之得 Cx=2×10-3 mol.L-1 ∴植株试样中锌的含量为3.33×10-3g.g-1

7、电子跃迁有哪几种类型？哪些类型的跃迁能在紫外及可见光区吸收光谱中反映出来？ 答：电子跃迁的类型有四种：б→б* ，n→б*，n→π*，π→π*。

其中n→б*，n→π*，π→π*的跃迁能在紫外及可见光谱中反映出来。

8、何谓发色团和助色团？举例说明。

答：发色团指含有不饱和键，能吸收紫外、可见光产生n→π*或π→π*跃迁的基团。例如：＞C=C＜，—C≡C—，＞C=O，—N=N—，—COOH等。

助色团：指含有未成键n 电子，本身不产生吸收峰，但与发色团相连能使发色团吸收峰向长波方向移动，吸收强度增强的杂原子基团。例如：—NH2，—OH，—OR，—SR，—X等。

9、取钢样0.500g，溶解后定量转入100ml的容量瓶中，用水稀释至刻度，从中移取10.0ml试液置于50ml容量瓶，将其中的M2+氧化为MnO4,用水稀释至刻度，摇匀。与520nm处用2.0cm吸收池测得吸光度为0.50，试求钢样中锰的质量分数。（已知K520=2.3×103L.mol.cm-1） 由朗伯比尔定律：A=KCL，有

0.502.3103Lmolcm-1MMn g/100mL10.0mL112.0cm 54.490.0501

MMn0.0030g 0.60%

10、苯胺在λmax为280nm处的κ为1430 L?mol-1?cm-1，现欲制备一苯胺水溶液,使其透射比为30%,吸收池长度为1cm,问制备100mL该溶液需苯胺多少克?

解：设需苯胺X g,则

∵A=-lgT= KCL ∴0.523=1430×(X/M×100×10-3) ×1 X=3.4×10-3g

11、产生红外吸收的条件是什么？是否所有分子振动都会产生红外吸收？为什么？物质吸收红外光应满足什么条件？

红外应具有能满足物质产生振动能级跃迁所需的能量

只有能使偶极矩发生变化的振动形式才能产生红外吸收

同核双原子分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振，无红外活性，如N2、O2、Cl2等 异核双原子分子：有偶极矩及红外活性，如HCl、HBr等

12、速率理论的主要内容是什么？它对色谱理论有什么贡献？与塔板理论相比，有何进展？ 速率理论的主要内容是范第姆特方程式：H=A+B/u +Cu

对色谱理论的贡献：综合考虑了组分分子的纵向分子扩散和组分分子在两相间的传质过程等因素。

与塔板理论相比，速率理论解释了色谱操作条件如何影响分离效果及如何提高柱效能。

13、色谱定量常用哪几种方法？它们的计算公式如何表达？简述它们的主要优缺点。 答：色谱定量常用归一法、内标法及外标法。 归一法的计算公式：im1m1A1f1 mm1m2mnA1f1A2f2Anfn

miAifimi mAsfsm内标法的计算公式：i

归一法具有简便、准确的优点，对操作条件如进样量、温度、流速等的控制要求不苛刻。但是在试样组分不能全部出峰时不能使用这种方法。

内标法测定结果比较准确，操作条件对测定的准确度影响不大。

外标法标准曲线操作简便，不需校正因子，但对操作条件的稳定性和进样量的重现性要求高。

14、试比较红色担体和白色担体的性能。

答：红色担体孔穴多，孔径小，比表面大，可负担较多固定液。缺点是表面存在活性吸附中心，分析极性物质时易产生拖尾峰。

白色担体表面孔径大，比表面积小，pH大，表面较为惰性，表面吸附作用和催化作用小。

15、下列数据是由气—液色谱在一根40cm长的填充柱上得到的：

化合物 tR/min Y/min

空气 2.5 —

甲基环己烷，A 10.7 1.3

甲基环己烯，B 11.6 1.4

甲苯， C 14.0 1.8

求： （1）平均的理论塔板数； （2）平均塔板高度；

（3）甲基环己烯与甲基环己烷的分离度；（4）甲苯与甲基环己烯的分离度。

（解：(1) n理A16

n理B

n理CtAR210.72t2）16()1084 n有A16（AR'）636.6 Y1.3Yt11.62t2216（BR）16()1098 n有B16（BR'）676.0 Y1.4Ytt14.022216（CR）16()976.9 n有C16（CR'）653.1 Y1.8Y

n理（n理An理Bn理C）/31050 n有（n有An有Bn有C）/3655.2

(2) H效L/n效0.061cm H理L/n理0.038cm tBRtAR0.90.671.5;不完全分离 11.35(YAYB)2

tt2.4(4) RCRBR1.51.5;能完全分离 (YBYC)1.6

2(3) R

16、有甲、乙两根长度相同的色谱柱，测得它们在范第姆特方程式中的各项常数如下：甲柱：A=0.07cm，B=0.12cm2?s-1，C=0.02s；乙柱：A=0.11cm，B=0.10cm2?s-1，C=0.05s。求：（1）甲柱和乙柱的最佳流速u和最小塔板高度；（2）哪一根柱子的柱效能高？

解 (1)对甲柱有：u最佳=(B/C)1/2=(0.12/0.02)1/2=2.45 cm•s-1

H最小=A+2(BC)1/2=0.07+2(0.12×0.02)1/2=0.168 cm

对乙柱有：u最佳=(B/C)1/2=(0.10/0.05)1/2=1.41 cm•s-1

H最小=A+2(BC)1/2=0.11+2(0.10×0.05)1/2=0.251 cm

(2)从(1)中可看出甲柱的柱效能高。

17、试述热导、氢火焰离子化和电子捕获检测器的基本原理，它们各有什么特点？

答：热导检测器是基于不同的物质具有不同的热导指数。它的特点是结构简单，稳定性好，灵敏度适宜，线性范围宽。

电子捕获检测器是基于响应信号与载气中组分的瞬间浓度呈线性关系，峰面积与载气流速成反比。它的特点是高选择性，高灵敏度。

氢火焰离子化检测器基于响应信号与单位时间内进入检测器组分的质量呈线性关系，而与组分在载气中的浓度无关，峰面积不受载气流速影响。它的特点是死体积小，灵敏度高，稳定性好，响应快，线性范围宽。

18、气相色谱对载体和固定液的要求分别是什么？如何选择固定液？

对载体的要求：1表面应是化学惰性的，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元反应；2多孔性，即表面积较大，使固定液与试样的接触面较大；3热稳定性好，有一定的机械强度，不易破碎；4对载体粒度一般选用40-60目，60-80目或80-100目。 对固定液的要求：1挥发性小，在操作温度下有较低蒸气压，以免流失；2热稳定性好，在操作温度下不分解，呈液态；3对试样各组分有适当的溶解能力；4有高的选择性，即对沸点相同或相近的不同物质有尽高的分离能力；5化学稳定性好，不与被测物质起化学反应。 固定液的选择，一般根据“相似相溶原则”进行。

19、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷的沸点，分别是40°C、62°、C77°C，是推测它们的混合物，在阿皮松L柱上，和在邻苯二甲酸二壬酯气相色谱柱上的出峰顺序。

由于阿皮松L，是一种弱极性固定液，这三种组分在气相色谱阿皮松L柱上沸点低的组分先出峰，沸点高的组分后出峰，故二氯甲烷最先出风，三氯甲烷次之，四氯甲烷最后出峰， 而邻苯二甲酸二壬酯的极性较强，组分在较强极性的气相色谱固定相中的出峰是若极性的先出峰，强极性的后出风，所以四氯甲烷先出峰，三氯甲烷次之，二氯甲烷最后出峰。

20、高效液相色谱仪一般由哪几部分构成，

高效液相色谱仪一般可分为四个主要部分，高压输液系统，进样系统，分离系统和检测系统，室外还配有辅助：如梯度淋洗，自动进样，及数据处理器，

21、高压输液泵应具有什么性能

对高压泵的要求：1、密封性好，2、压力平稳，单脉冲小，3、流量稳定可调，4、耐腐蚀等特性

22、什么叫梯度洗脱

梯度洗脱就是在分离过程中使两种或两种以上不同极性的溶剂按一定程序连续改变它们之间的比例，从而使流动相的强度、极性、pH值和离子强度相应的变化，达到提高分离效果缩短分析时间的目的。

23、什么是化学键合固定相，它的突出优点是什么？

化学键合固定相是将各种不同的基团通过化学反应键合到硅胶表面的游离羟基上，形成均一的、牢固的单分子薄层而构成各种性能的固定相，它具有固定相不易流失、柱效高，柱的稳定性好、选择性好，及可用于梯度洗脱等特点。以硅烷化键合反应最为常用。

24、指出下列物质在正相色谱和反相色谱中的洗脱顺序

a，正己烷，正己醇，苯

b，乙酸乙酯，乙醚，硝基丁烷，

在正相色谱中极性弱的组分最先流出所以上述组合的洗脱次序先后为：a，正己烷，苯，正己醇；b,乙醚，乙酸乙酯，硝基丁烷

在反相色谱中洗头顺序刚好相反

25、在一根正相分配柱上，当用体积为1:1的氯仿和正己烷为流动相时，试样的保留时间是29.1min，不被保留组分的保留时间为1.05min，试计算试样的物质容量因子k’

k'

tk'tRt029.11.0526.7 t0t01.05

1、现代仪器分析法有何特点？它的测定对象与化学分析法有何不同？

分析速度快，自动化程度高，特别适用于大批量分析；

灵敏度高，试样用量少，适合微量和痕量组分；

用途范围广，能适合各种分析的要求；选择性高

2、评价一种仪器分析方法的技术指标是什么？

主要技术指标：1、精密度；2、准确度；3、标准曲线；4、灵敏度；5、检出限；6、选择性

3、影响原子吸收谱线宽度的因素有哪些？其中最主要的因素是什么？

答：影响原子吸收谱线宽度的因素有自然宽度ΔfN、多普勒变宽和压力变宽。其中最主要的是多普勒变宽和洛伦兹变宽。

4、原子吸收光谱仪主要由哪几部分组成？各有何作用？

答：原子吸收光谱仪主要由光源、原子化器、分光系统、检测系统四大部分组成。 光源的作用：发射待测元素的特征谱线。

原子化器的作用：将试样中的待测元素转化为气态的能吸收特征光的基态原子。

分光系统的作用：把待测元素的分析线与干扰线分开，使检测系统只能接收分析线。

检测系统的作用：把单色器分出的光信号转换为电信号，经放大器放大后以透射比或吸光度的形式显示出来。

5、与火焰原子化器相比，石墨炉原子化器有哪些优缺点？

答：与火焰原子化器相比，石墨炉原子化器的优点有：原子化效率高，气相中基态原子浓度比火焰原子化器高数百倍，且基态原子在光路中的停留时间更长，因而灵敏度高得多。 缺点：操作条件不易控制，背景吸收较大，重现性、准确性均不如火焰原子化器，且设备复杂，费用较高。

6、测定植株中锌的含量时，将三份1.00g植株试样处理后分别加入0.00mL、1.00mL、2.00mL0.0500mol?L-1ZnCl2标准溶液后稀释定容为25.0mL，在原子吸收光谱仪上测定吸光度分别为0.230、0.453、0.680，求植株试样中锌的含量（3.33×10-3g.g-1）。

解：设植株试样中锌的含量为Cx mol.L-1

∵ A=KC ∴A1=KCx

A2=K(25×10-3Cx+1.00×0.0500×65.4×10-3)/25×10-3

A3=K(25×10-3Cx+2.00×0.0500×65.4×10-3) /25×10-3

解之得 Cx=2×10-3 mol.L-1 ∴植株试样中锌的含量为3.33×10-3g.g-1

7、电子跃迁有哪几种类型？哪些类型的跃迁能在紫外及可见光区吸收光谱中反映出来？ 答：电子跃迁的类型有四种：б→б* ，n→б*，n→π*，π→π*。

其中n→б*，n→π*，π→π*的跃迁能在紫外及可见光谱中反映出来。

8、何谓发色团和助色团？举例说明。

答：发色团指含有不饱和键，能吸收紫外、可见光产生n→π*或π→π*跃迁的基团。例如：＞C=C＜，—C≡C—，＞C=O，—N=N—，—COOH等。

助色团：指含有未成键n 电子，本身不产生吸收峰，但与发色团相连能使发色团吸收峰向长波方向移动，吸收强度增强的杂原子基团。例如：—NH2，—OH，—OR，—SR，—X等。

9、取钢样0.500g，溶解后定量转入100ml的容量瓶中，用水稀释至刻度，从中移取10.0ml试液置于50ml容量瓶，将其中的M2+氧化为MnO4,用水稀释至刻度，摇匀。与520nm处用2.0cm吸收池测得吸光度为0.50，试求钢样中锰的质量分数。（已知K520=2.3×103L.mol.cm-1） 由朗伯比尔定律：A=KCL，有

0.502.3103Lmolcm-1MMn g/100mL10.0mL112.0cm 54.490.0501

MMn0.0030g 0.60%

10、苯胺在λmax为280nm处的κ为1430 L?mol-1?cm-1，现欲制备一苯胺水溶液,使其透射比为30%,吸收池长度为1cm,问制备100mL该溶液需苯胺多少克?

解：设需苯胺X g,则

∵A=-lgT= KCL ∴0.523=1430×(X/M×100×10-3) ×1 X=3.4×10-3g

11、产生红外吸收的条件是什么？是否所有分子振动都会产生红外吸收？为什么？物质吸收红外光应满足什么条件？

红外应具有能满足物质产生振动能级跃迁所需的能量

只有能使偶极矩发生变化的振动形式才能产生红外吸收

同核双原子分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振，无红外活性，如N2、O2、Cl2等 异核双原子分子：有偶极矩及红外活性，如HCl、HBr等

12、速率理论的主要内容是什么？它对色谱理论有什么贡献？与塔板理论相比，有何进展？ 速率理论的主要内容是范第姆特方程式：H=A+B/u +Cu

对色谱理论的贡献：综合考虑了组分分子的纵向分子扩散和组分分子在两相间的传质过程等因素。

与塔板理论相比，速率理论解释了色谱操作条件如何影响分离效果及如何提高柱效能。

13、色谱定量常用哪几种方法？它们的计算公式如何表达？简述它们的主要优缺点。 答：色谱定量常用归一法、内标法及外标法。 归一法的计算公式：im1m1A1f1 mm1m2mnA1f1A2f2Anfn

miAifimi mAsfsm内标法的计算公式：i

归一法具有简便、准确的优点，对操作条件如进样量、温度、流速等的控制要求不苛刻。但是在试样组分不能全部出峰时不能使用这种方法。

内标法测定结果比较准确，操作条件对测定的准确度影响不大。

外标法标准曲线操作简便，不需校正因子，但对操作条件的稳定性和进样量的重现性要求高。

14、试比较红色担体和白色担体的性能。

答：红色担体孔穴多，孔径小，比表面大，可负担较多固定液。缺点是表面存在活性吸附中心，分析极性物质时易产生拖尾峰。

白色担体表面孔径大，比表面积小，pH大，表面较为惰性，表面吸附作用和催化作用小。

15、下列数据是由气—液色谱在一根40cm长的填充柱上得到的：

化合物 tR/min Y/min

空气 2.5 —

甲基环己烷，A 10.7 1.3

甲基环己烯，B 11.6 1.4

甲苯， C 14.0 1.8

求： （1）平均的理论塔板数； （2）平均塔板高度；

（3）甲基环己烯与甲基环己烷的分离度；（4）甲苯与甲基环己烯的分离度。

（解：(1) n理A16

n理B

n理CtAR210.72t2）16()1084 n有A16（AR'）636.6 Y1.3Yt11.62t2216（BR）16()1098 n有B16（BR'）676.0 Y1.4Ytt14.022216（CR）16()976.9 n有C16（CR'）653.1 Y1.8Y

n理（n理An理Bn理C）/31050 n有（n有An有Bn有C）/3655.2

(2) H效L/n效0.061cm H理L/n理0.038cm tBRtAR0.90.671.5;不完全分离 11.35(YAYB)2

tt2.4(4) RCRBR1.51.5;能完全分离 (YBYC)1.6

2(3) R

16、有甲、乙两根长度相同的色谱柱，测得它们在范第姆特方程式中的各项常数如下：甲柱：A=0.07cm，B=0.12cm2?s-1，C=0.02s；乙柱：A=0.11cm，B=0.10cm2?s-1，C=0.05s。求：（1）甲柱和乙柱的最佳流速u和最小塔板高度；（2）哪一根柱子的柱效能高？

解 (1)对甲柱有：u最佳=(B/C)1/2=(0.12/0.02)1/2=2.45 cm•s-1

H最小=A+2(BC)1/2=0.07+2(0.12×0.02)1/2=0.168 cm

对乙柱有：u最佳=(B/C)1/2=(0.10/0.05)1/2=1.41 cm•s-1

H最小=A+2(BC)1/2=0.11+2(0.10×0.05)1/2=0.251 cm

(2)从(1)中可看出甲柱的柱效能高。

17、试述热导、氢火焰离子化和电子捕获检测器的基本原理，它们各有什么特点？

答：热导检测器是基于不同的物质具有不同的热导指数。它的特点是结构简单，稳定性好，灵敏度适宜，线性范围宽。

电子捕获检测器是基于响应信号与载气中组分的瞬间浓度呈线性关系，峰面积与载气流速成反比。它的特点是高选择性，高灵敏度。

氢火焰离子化检测器基于响应信号与单位时间内进入检测器组分的质量呈线性关系，而与组分在载气中的浓度无关，峰面积不受载气流速影响。它的特点是死体积小，灵敏度高，稳定性好，响应快，线性范围宽。

18、气相色谱对载体和固定液的要求分别是什么？如何选择固定液？

对载体的要求：1表面应是化学惰性的，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元反应；2多孔性，即表面积较大，使固定液与试样的接触面较大；3热稳定性好，有一定的机械强度，不易破碎；4对载体粒度一般选用40-60目，60-80目或80-100目。 对固定液的要求：1挥发性小，在操作温度下有较低蒸气压，以免流失；2热稳定性好，在操作温度下不分解，呈液态；3对试样各组分有适当的溶解能力；4有高的选择性，即对沸点相同或相近的不同物质有尽高的分离能力；5化学稳定性好，不与被测物质起化学反应。 固定液的选择，一般根据“相似相溶原则”进行。

19、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷的沸点，分别是40°C、62°、C77°C，是推测它们的混合物，在阿皮松L柱上，和在邻苯二甲酸二壬酯气相色谱柱上的出峰顺序。

由于阿皮松L，是一种弱极性固定液，这三种组分在气相色谱阿皮松L柱上沸点低的组分先出峰，沸点高的组分后出峰，故二氯甲烷最先出风，三氯甲烷次之，四氯甲烷最后出峰， 而邻苯二甲酸二壬酯的极性较强，组分在较强极性的气相色谱固定相中的出峰是若极性的先出峰，强极性的后出风，所以四氯甲烷先出峰，三氯甲烷次之，二氯甲烷最后出峰。

20、高效液相色谱仪一般由哪几部分构成，

高效液相色谱仪一般可分为四个主要部分，高压输液系统，进样系统，分离系统和检测系统，室外还配有辅助：如梯度淋洗，自动进样，及数据处理器，

21、高压输液泵应具有什么性能

对高压泵的要求：1、密封性好，2、压力平稳，单脉冲小，3、流量稳定可调，4、耐腐蚀等特性

22、什么叫梯度洗脱

梯度洗脱就是在分离过程中使两种或两种以上不同极性的溶剂按一定程序连续改变它们之间的比例，从而使流动相的强度、极性、pH值和离子强度相应的变化，达到提高分离效果缩短分析时间的目的。

23、什么是化学键合固定相，它的突出优点是什么？

化学键合固定相是将各种不同的基团通过化学反应键合到硅胶表面的游离羟基上，形成均一的、牢固的单分子薄层而构成各种性能的固定相，它具有固定相不易流失、柱效高，柱的稳定性好、选择性好，及可用于梯度洗脱等特点。以硅烷化键合反应最为常用。

24、指出下列物质在正相色谱和反相色谱中的洗脱顺序

a，正己烷，正己醇，苯

b，乙酸乙酯，乙醚，硝基丁烷，

在正相色谱中极性弱的组分最先流出所以上述组合的洗脱次序先后为：a，正己烷，苯，正己醇；b,乙醚，乙酸乙酯，硝基丁烷

在反相色谱中洗头顺序刚好相反

25、在一根正相分配柱上，当用体积为1:1的氯仿和正己烷为流动相时，试样的保留时间是29.1min，不被保留组分的保留时间为1.05min，试计算试样的物质容量因子k’

k'

tk'tRt029.11.0526.7 t0t01.05