仪器分析考试范围综述.docx

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仪器分析考试范围综述

仪器分析考试范围

考试时间：

5月3号

考试题型：

选择10题，填空10题，名词解释5题，简答4题，计算3题

第一部分光分析

第一章绪论

1.仪器分析：

基于测量某些物质的物理性质或化学性质，参数及其变化来确定被测物质组成和含量的一类分析方法。

2.化学分析：

基于化学反应和它的计量关系来确定被测物质组成和含量的一类分析方法。

3.定量分析方法的评价指标有哪些？

Ⅰ.精密度Ⅱ.准确度Ⅲ.检出限Ⅳ.灵敏度Ⅴ.标准曲线的线性范围

4.检出限

定义；某一方法在给定的置信水平上能够检出被测物质的最小浓度或最小质量

意义：

是评价仪器性能及分析方法的主要技术指标

第二章光分析导论

1.名词术语：

光学分析法：

是以电磁辐射的测量或辐射与物质的相互作用为基础的一大类仪器分析方法。

P31

电磁辐射――电磁辐射是一种以巨大速度通过空间传播的光量子流，它即有波动性，又具有粒子性．

电磁波谱――将电磁辐射按波长顺序排列，便得到电子波谱．电子波谱无确定的上下限，实际上它包括了波长或能量的无限范围．

发射光谱――原来处于激发态的粒子回到低能级或基态时，往往会发射电磁辐射，这样产生的光谱为发射光谱．

吸收光谱――物质对辐射选择性吸收而得到的原子或分子光谱称为吸收光谱．

荧光光谱――在某些情形下，激发态原子或分子可能先通过无辐射跃迁过渡到较低激发态，然后再以辐射跃迁的形式过渡到基态，或者直接以辐射跃迁的形式过渡到基态。

通过这种方式获得的光谱，称为荧光光谱．

原子光谱――由原子能级之间跃迁产生的光谱称为原子光谱．

分子光谱――由分子能级跃迁产生的光谱称为分子光谱．

原子吸收（发射）光谱—产生原子于外层电子能级的跃迁，

紫外吸收光谱——产生于原子外层电子能级的跃迁

红外吸收光谱——产生于分子振动能级和转动能级的跃迁

第三章原子发射光谱

1.定性依据：

特征光谱

方法名称：

⑴标准光谱图比较法⑵标准试样光谱比较法

定量依据：

谱线强度

方法名称：

⑴标准曲线法⑵标准加入法

2.仪器基本组成及作用

组成：

①激发光源，作用：

提供试样蒸发解离原子化和激发所需的能量，并产生辐射信号

②分光系统

③检测系统

3.常用激发光源种类及选择：

P68第五题

种类：

①电弧光源②电火花光源③电感耦合等离子体光源

4.什么叫内标法？

为什么要使用内标法？

P61

内标法：

通过测量谱线相对强度进行定量分析的方法

原因：

在光谱定量分析中，由于工作条件及试样组成等的变化，a值在测定中很难保持为常数，因此，以测量谱线的绝对强度来进行定量分析是很难得到准确结果的，故采用内标法来消除工作条件变化对分析结果的影响，提高光谱定量分析的准确度

第四章原子吸收光谱

1.名词术语：

原子吸收光谱:

原子荧光光谱:

锐线光源:

吸收线轮廓及表征参数:

多普勒变宽:

压力变宽:

积分吸收:

峰值吸收:

灵敏线:

2.定量分析依据：

关系式及应用：

3.原子吸收仪器基本结构及作用

画出原子吸收分光光度计的结构框图，并说明各部分的功能。

光源_____原子化器_____单色器_____检测器______显示装置

光源:

作用是发射被测元素的特征光谱。

原子化器：

提供能量将样品中的待测元素转变成原子蒸气

单色器：

把待测元素的共振线（实际上是分析线）与邻近其它谱线分离开来,只让待测元素的共振线能通过,

检测器：

将单色器分出的光信号转换为电信号

显示装置：

显示测定值的指示仪表

五、紫外及可见吸收光谱法

1.名词术语：

方法名称:

紫外吸收光谱:

生色团:

助色团:

红移:

紫移:

2.有机化合物的电子跃迁类型名称及能量高低？

常用那两种？

类型：

→*、n→*、n→*、→*

能量高低：

常用：

n→*→*

3.─>*、n─>*,区别？

强弱、波长─>*：

紫外;n─>*：

紫外,可见.

受极性溶剂的影响（区别方法）：

n─>*：

紫移；─>*：

红移。

4.紫外吸收光谱法的应用：

主要考查

1）判断共轭体系

例1有两种异构休，-异构体的吸收峰在228nm（=14000），而-异构体吸收峰在296nm（=11000）。

试指出这两种异构体分别属于下面结构中的哪一种？

结构Ⅰ

结构Ⅱ

解：

共轭体系，吸收峰向长波长方向移动，因此结构I为β-异构体，结构II为α-异构体．

2）分析跃迁类型

例2：

在分子（ＣH3）2ＮＣＨ＝ＣH2中,它的发色团是____,

在分子中预计发生的跃迁类型为_____。

[答]－Ｎ－Ｃ＝Ｃ＜

→*、n→*、n→*、、→*

5.仪器基本结构及作用

六、红外光谱法

1.名词术语

红外光谱:

活性振动:

基团频率:

与一定结构单元相联系的振动频率称为基团频率

指纹区:

2.产生红外吸收的条件是什么？

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.

3.何谓基团频率?

它有什么重要用途?

解:

与一定结构单元相联系的振动频率称为基团频率,基团频率大多集中在4000-1350cm-1，称为基团频率区，基团频率可用于鉴定官能团．

4.红外光谱定性分析的基本依据是什么？

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。

5.何谓指纹区？

它有什么特点和用途？

解：

在IR光谱中，频率位于1350-650cm-1的低频区称为指纹区．指纹区的主要价值在于表示整个分子的特征，因而适用于与标准谱图或已知物谱图的对照，以得出未知物与已知物是否相同的准确结论，任何两个化合物的指纹区特征都是不相同的．

6.分子简谐振动的频率计算公式说明什么？

7.影响基团频率的因素有哪些?

解:

有内因和外因两个方面.

内因:

（1）电效应,包括诱导、共扼；

（2）氢键；外因：

试样状态，溶剂效应等。

七、分子发光分析

1.名词术语

振动弛豫：

内转化：

体系间窜跃：

荧光：

磷光：

激发光谱：

荧光发射光谱：

2.简述影响荧光效率的主要因素。

答：

（1）分子结构的影响：

发荧光的物质中都含有共轭双键的强吸收基团，共轭体系越大，荧光效率越高；分子的刚性平面结构利于荧光的产生；取代基对荧光物质的荧光特征和强度有很大影响，给电子取代基可使荧光增强，吸电子取代基使荧光减弱；重原子效应使荧光减弱。

（2）环境因素的影响：

溶剂的极性对荧光物质的荧光强度产生影响，溶剂的极性越强，荧光强度越大；温度对溶液荧光强度影响明显，对于大多数荧光物质，升高温度会使非辐射跃迁引起的荧光的效率降低；溶液pH值对含有酸性或碱性取代基团的芳香族化合物的荧光性质有影响；表面活性剂的存在会使荧光效率增强；顺磁性物质如溶液中溶解氧的存在会使荧光效率降低。

3.试从原理和仪器两方面比较吸光光度法和荧光分析法的异同，说明为什么荧光法的检出能力优于吸光光度法。

答：

（1）在原理方面：

两者都是吸收一定的光辐射能从较低的能级跃迁到较高的能级，不同的是，吸光光度法测量的是物质对光的选择性吸收，而荧光分析法测量的是从较高能级以无辐射跃迁的形式回到第一电子激发态的最低振动能级，再辐射跃迁到电子基态的任一振动能级过程中发射出的荧光的强度。

两个定量关系式区别：

（2）在仪器方面：

仪器的基本装置相同，不同的是吸光光度法中样品池位于光源、单色器之后，只有一个单色器，且在直线方向测量，而荧光分析法中采用两个单色器，激发单色器（在吸收池前）和发射单色器（在吸收池后），且采用垂直测量方式，即在与激发光相垂直的方向测量荧光。

（3）荧光分析法的检出能力之所以优于吸光光度法，是由于现代电子技术具有检测十分微弱光信号的能力，而且荧光强度与激发光强度成正比，提高激发光强度也可以增大荧光强度，使测定的灵敏度提高。

而吸光光度法测定的是吸光度，不管是增大入射光强度还是提高检测器的灵敏度，都会使透过光信号与入射光信号以同样的比例增大，吸光度值并不会改变，因而灵敏度不能提高，检出能力就较低。

另：

与紫外分光光度计比较，荧光分光光度计有何不同。

答：

光源：

激发光源强度比吸收测量中的光源强度大。

　　单色器：

两个单色器，激发单色器和发射单色器。

　　检测器：

荧光强度很弱，检测器有较高的灵敏度。

　　试样池：

荧光分析中要求用石英材料。

由于荧光强度与透过光强度相比小得多，在测量荧光时必须严格消除透过光的影响，在测量荧光计的仪器中，是在与入射光和透过光垂直的方向上来测量荧光。

（荧光光度计有两个单色器，且入射光路与检测系统的光路垂直。

）

4.荧光激发光谱和荧光发射光谱及意义　　改变激发光波长，在荧光最强的波长处测量荧光强度的变化，作激发光波长与荧光强度的关系曲线，可得到激发光谱，激发光谱实质上就是荧光物质的吸收光谱，选择激发波长；

保持激发光波长和强度不变，测量不同波长处荧光强度的分布，作荧光波长与荧光强度的关系曲线，可得到荧光光谱或称发射光谱，选择测量波长；

第二部分电分析

一、导论及电位分析

名词术语

电化学分析法：

依据物质在溶液中的电化学性质及其变化来测定组成及含量的分析方法

电位分析法：

平衡电位：

离子选择性电极：

一类对特定的离子有选择性响应的电极

指示电极:

在电化学测试过程中，溶液主体浓度不发生变化的电极

参比电极：

在测量过程中，具有恒定电位的电极

极化：

指电流通过电极与溶液的界面时，电极电位偏离平衡电位的现象

浓差极化：

电化学极化：

因电极反应迟缓所引起的极化现象

膜电极：

具有敏感膜并能产生膜电位的电极，称为膜电极

极化电极:

当电极电位完全随外加电压的改变而改变时，或者当电极电位改变很大而电流改变很小，即di／dE值很小时，这种电极称为极化电极。

去极化电极:

当电极电位的数值保持不变，即不随外加电压的改变而改变，或者当电极电位改变很小而电流改变很大，即di／dE值很大时，这种电极称为去极化电极．

2.决定电化学电池的阴、阳极和正、负极的根据各是什么？

答：

凡是电极反应是氧化反应的，称此电极为阳极（anode）；电极上发生的是还原反应的，称此电极为阴极（cathode）。

同时按物理学规定：

电流的方向与电子流动的方向相反，电流总是从电位高的正极（positivepole）流向电位低的负极（negativepole）。

电极的正和负是由两电极的电极电位相比较，正者为正，负者为负。

3.为什么离子选择性电极对待测离子具有选择性？

答：

离子选择性电极，都具有一个传感膜，或称敏感膜，是离子选择性电极的最重要的组成部分，也是决定该电极的性质的实体。

膜电极组成的半电池，没有电极反应；相界间没有发生电子交换过程。

表现为离子在相界上的扩散，用Donnan膜理论解释。

不同敏感膜对不同的离子具有选择的透过性，因此具有选择性．

4.离子选择性电极基本结构及作用（主要掌握pH电极和F电极）

内参比电极

内参比溶液

敏感膜

5.直接电位分析法定量依据及方法（计算题P25813、14）

6.电位滴定法确定终点方法（说出三个）

二、极谱分析

1.名词术语

支持电解质:

扩散电流:

极限扩散电流:

极谱极大:

TISAB液:

极谱波:

半波电位:

残余电流:

迁移电流:

内参比电极:

内参比溶液:

不对称电位:

极谱波方程式：

底液：

即含有支持电解质、除氧剂、络合剂及极大抑制剂的溶液。

2..极谱分析与普通电解分析有哪些相同和不同之处？

答：

相同点：

　　都是电解过程，需要外加电压才能进行．极谱分析是控制电极电位的电解分析过程．

　　不同点：

（1）所用电极不同

极谱分析使用一个通常是面积很小的滴汞电极，另一个通常是面积很大的饱和甘汞电极，而一般电解分析都使用二个面积大的电极。

（2）电解条件的特殊性

极谱分析的溶液是静止的，以利产生浓差极化，且加入了大量的支持电解质，而电解分析是在搅拌的溶液中进行．

（3）极谱分析是利用被测物质所产生的氧化还原电流的强度来进行定量．而电解分析是将被测离子还原为金属或氧化为金属氧化物，最后称重进行定量．

（4）极谱分析是一种微量成份的分析方法，而电解分析是一种常量成份的分析方法．

3.极谱定量依据及方法种类

4.简述溶出伏安分析过程，为什么灵敏度高？

5.脉冲极谱法为什么灵敏度高？

第三部分色谱法

1.名词术语：

色谱法:

实质是一种物理化学分析方法，根据混合物中各组分具有不同的分配系数而达到分离。

色谱峰：

单个组分的色谱图是呈峰形的，称为色谱峰。

色谱图：

流出物通过检测器产生的响应信号对时间（或流动相体积）的曲线图

空气峰：

峰高：

色谱峰最高点与基线之间的距离称为峰高

半峰宽（半宽度）：

色谱峰高一半处对应的色谱峰宽度

峰底宽度：

由色谱峰两侧拐点作切线与基线交点间的距离

色谱峰面积：

分离度：

保留值：

相对保留值

调整保留值

保留时间：

指某组分通过色谱柱所需的时间，即从进样到出现某组分色谱峰最大值的时间，单位为min或s

保留体积：

柱效因n：

容量因子k：

选择因子r2,1：

固定相：

流动相：

固定液：

液－液色谱：

液－固色谱：

化学键合相:

塔板理论:

塔板高度:

理论塔板数:

有效塔板数:

速率理论:

速率方程:

柱效率:

反相色谱:

正相色谱:

梯度洗脱:

程序升温:

吸附色谱:

分配色谱:

分配系数:

分配比:

色谱曲线:

定量校正因子:

相对定量校正因子:

2.简述气相色谱分析法怎样进行定性分析？

答：

1）基本方法（利用保留值进行定性）：

在一定色谱条件下，每种物质都有确定的保留值，比较标准物质与未知物质的保留值是否相同进行定性。

①分别测标准和样品，比较它们的峰位和峰宽。

②再换柱测，如仍相同，则可确定。

2）其他方法：

（1）气质联用、气红联用

（2）与化学方法联用

（3）利用检测器的选择性检测

3．画出气相色谱仪的结构框图，并说明各部分的功能。

气路系统：

让载气连续运行，管路密闭的气路系，通过该系统获得纯净、流速稳定的载气

进样系统：

它包括进样器和气化室，将固体或液体样品在进入色谱柱之前瞬间气化快速定量地转入到色谱柱，进样的大小，进样时间的长短，试样的气化速度等都会影响色谱的分离效果和分析结果的准确性

分离系统：

由色谱柱组成，对试样的不同组分进行分离

温度控制系统：

温度直接影响色谱柱的选择分离、检测器的灵敏度和稳定性。

控制温度主要制对色谱柱炉、气化室、检测室的温度控制。

色谱柱的温度控制方式有恒温和程序升温二种。

检测系统：

根据检测原理的差别，气相色谱检测器可分为浓度型和质量型两类。

记录系统：

记录系统是一种能自动记录由检测器输出的电信号的装置。

4.画出液相色谱仪的结构框图，并说明各部分的功能。

5.色谱定量分析时，为什么要引入定量校正因子＊？

答：

由于组分的峰面积与其重量或百分含量不成正比，也就是说，在同一类型的检测器上，重量或浓度相同的不同物质，在同一条件下，产生的信号是不一样的（得到的色谱峰面积却常常不同）；在不同类型的检测器上，同一种物质产生的信号也是不一样的．因此，为使产生的响应信号（测出的峰面积）能定量代表物质的含量，就要对峰面积进行校正，即在定量计算时要引入校正因子。

6.色谱分离依据？

定性依据及方法名称？

定量依据及方法名称？

7.判断组分出峰顺序

1）气-固色谱先流出的组分是？

2）指出下列物质在正相色谱中的洗脱顺序

（1）正己烷，正己醇，苯

（2）乙酸乙酯，乙醚，硝基丁烷

答：

（1）苯、正已烷、正已醇；

（2）乙醚、硝基丁烷、乙酸乙酯

计算题

例1pH玻璃电极和饱和甘汞电极（SCE）组成如下测量电池：

pH玻璃电极∣H+（a=x）∣∣SCE

在25℃，测得pH为5.00标准缓冲溶液的电动势为0.218V，若用未知pH溶液代替标准缓冲溶液测得电动势为0.06V，计算未知溶液的pH。

解：

E=ESCE-EpH=K+0.059pH

=2.33

色谱分析

例1一根2m长的填充柱的操作条件及流出曲线的数据如下：

流量20mL／min（50℃）柱温50℃

柱前压力：

133.32kpa柱后压力101.32kPa

空气保留时间0.50min正己烷保留时间3.50min

正庚烷保留时间4.10min

①计算正己烷，正庚烷的校正保留体积；

②若正庚烷的半峰宽为0.25min，用正庚烷计算色谱柱的理论塔板数和理论塔板高度；

③求正己烷和正庚烷的分配比k1和k2。

解：

F=20mL/min,t0=30s=0.50min,t已=3.50min=210s,t庚=4.10min=250s

①V已’=F（t已－t0）=20×（3.50－0.50）=60mL

V庚’=F（t庚－t0）=20×（4.10－0.50）=72mL

②W1/2（庚）＝0.25min

n理=5.54×（t/W1/2）2=5.54×（4.10/0.25）2=1490

H=L/n理=200/1490=0.13cm

对正已烷，若半峰宽也为0.25min，则

W1/2（已）＝0.25min

n理=5.54×（t/W1/2）2=5.54×（3.5/0.25）2=1086

H=L/n理=200/1086=0.184cm

③

例2正庚烷与正己烷在某色谱柱上的保留时间为94s和85s，空气在此柱上的保留时间为10s，所得理论塔板数为3900块，求此二化合物在该柱上的分离度？

解：

已知n理=3900,t0=10s,t1=85s,t2=94s

n理=16×（t1/w1）2n理=16×（t1/w1）2

即3900=16×（85/w1）23900=16×（94/w2）2

求得w1=5.44s,w2=6.02s

所以

例3在某色谱柱上，二组分的相对保留值为1.211。

若有效板高度为0.1cm，为使此组分在该色谱柱上获得完全分离，求所需色谱柱的最低长度？

解：

已知Heff=0.1cm,r21=1.211,R=1.5

cm，近似为120cm．

标准加入法练习

例1.用原子吸收法测定元素铅时。

由未知试样得到的吸光度为A1，若9毫升试样中加入1毫升csmg·L-1的Pb标准溶液，测得该混合液吸光度为A2．问未知试液中M的浓度是多少？

解：

标准加入法

解得cx=mg·L-1

例2.取10mL含氯离子水样，插入氯离子电极和参比电极，测得电动势为200mV，加入0.1mL0.1mol·L－1的NaC1标准溶液后电动势为185mV。

已知电极的响应斜率为59mV。

求水样中氯离子含量。

解：

已知E1=0.200V,E2=0.185V

下式减上式，得

　　则cx=1.26×10-3mol·L-1

例3作一种未知浓度的铅溶液的极谱图，其扩散电流为6.00A。

加入10mL0.0020mol·L-1Pb2+溶液到50mL上述溶液中去，再作出的极谱图其扩散电流为18A，计算未知溶液内铅的浓度。

解：

　　代入已知数据，得

　　求得cx=1.54×10-4mol·L-1