现代分析技术答案(改进版).doc

1. 前处理的目的，前处理方法的评价标准目的：1 浓缩或稀释。2排除干扰。3 通过衍生化与其他方法，使被测物转化为检测灵敏度更高的物质或转化为与样品中干扰组分能分离的物质，提高方法的灵敏度与选择性。4 保护分析仪器及测试系统，以免影响仪器的性能和使用寿命。方法的评价标准：1 干扰排除的程度。2 回收率是否提高。3 操作是否简便、省时。4 成本是否低廉。5 是否影响人体健康及环境。6 应用范围尽可能广泛。2. 选择样品前处理方法的原则是什么？ 保证样品中的被测元素全部定量地转入试液，即样品分解要完全； 避免样品处理过程中引入干扰元素，同时要有利于除去干扰元素； 分解方法要尽量简便，易操作，经济、迅速、安全，尽量减少对环境的污染； 便于成批处理试样。3. 样品前处理方法有哪些？其适用范围？答：固体样品的前处理技术：索式提取、微波辅助萃取、超声辅助萃取、超临界流体萃取、加速溶解萃取。液体样品前处理技术：液-液萃取、固相萃取、液膜萃取、吹扫捕集、浊点萃取、液相微萃取。气体样品前处理技术：固体吸附法、吹脱和捕集、固相微萃取。4. 在气相色谱分析中载气种类的选择应从哪几方面加以考虑？载气流速的选择又应如何考虑？答：在气相色谱分析中载气种类的选择应从载气流速和检测器的种类两方面来考虑：当载气流速小时，分子扩散项对柱效能的影响是主要的，此时应选用摩尔质量较大的气体（如N2、Ar）作载气，以抑制纵向扩散，获得较好的分离效果。当载气流速较大时，传质阻力项对柱效能的影响是主要的，此时应选用摩尔质量较小的气体（如H2、He）作载气，可减小传质阻力，提高柱效能。载气的选择还应考虑检测器的种类，如热导检测器应选择热导系数大的H2(或He)作载气；氢火焰离子化检测器一般用N2作载气；电子俘获检测器一般采用高纯氮（N2）作载气等。载气流速的选择：在填充色谱柱中，当柱子固定以后，针对某一特定物质，用在不同流速下测得的塔板高度H对流速u作图，得Hu曲线，在曲线的最低点H最小，即柱效能最高，与该点相对应的流速为最佳流速。在实际工作中，为缩短分析时间，通常使流速稍高于最佳流速。具体选择应通过试验决定。5. 柱温和汽化温度的选择应如何考虑？答：首先所选柱温应低于固定液的最高使用温度。否则固定液会随载气流失，不但影响柱子的寿命，而且固定液会随载气进入检测器，从而污染检测器。 柱温还影响分离效能和分析时间。柱温高，会使各组分的分配系数K值差也变小，分离变差，因此为使组分分离得好，一般应采用较低的柱温。但柱温也不能过低，否则，传质速率显著降低，柱效能下降，又会延长分析时间。合适的柱温的选择应使难分离的两组分达到预期的分离效果，峰形正常而又不太延长分析时间为宜。一般柱温应比试样中各组分的平均沸点低20-30，具体的柱温选择应通过试验来决定。对于沸点范围较宽的试样，应采用程序升温，使低沸点和高沸点组分都获得良好的分离。气化温度的选择应以液体试样进入气化室后能被迅速气化为基准，适当提高气化室温度对分离和定量测定有利，气化温度一般应较柱温高3070，与所测试样的平均沸点相近。但热稳定性较差的试样，气化温度不宜过高，以防试样分解。6. 什么是程序升温？什么情况下应采用程序升温？它有什么优点？答：程序升温是指在一定的周期内，柱温随时间由低温向高温作线性或非线性变化，以达到最短时间获得最佳分离的目的。一般升温速度是呈线性的，即单位时间内温度上升的速度是恒定的，例如每分钟上升2，4，6等。对于沸点范围较宽的试样，宜采用程序升温方式。若采用恒定柱温进行分析，则会造成低沸点组分峰形密集，分离不好，而高沸点组分出峰时间过长，造成峰形平坦，定量困难。采用程序升温时，开始时柱温较低，低沸点组分得到很好分离；随着柱温逐渐升高，高沸点组分也获得满意的峰形。低沸点和高沸点组分按照沸点高低的顺序，由低沸点到高沸点分别出峰，使低沸点和高沸点组分获得良好分离。 7. 毛细管色谱柱的特点是什么？试讨论之。答：毛细管柱的特点是：分离效能高，分析速度快，适合于分析十分复杂的试样。毛细管色谱柱为开管柱，它采用交联技术使固定液附着于管内壁，使固定液分子相互交联起来，形成一层不流动、不被溶解的薄膜。由于毛细管色谱柱内不存在填充物，气流可以直接通过，所以柱阻力很小，柱长可以大大增加，一般为20-100m。由于没有填充物，气流是单途径的，不存在涡流扩散；分析速度较快，纵向扩散较小；而柱内径很细(0.2-0.5mm)，固定液涂层又较薄，传质阻力也大为减小，因而柱效能很高，每米理论塔板数可达3000-4000。一根毛细管色谱柱的总的理论塔板数可达104-106，为填充柱的10-100倍。由于毛细管柱的分离效能很高，因而对固定液的选择要求不高，准备几根不同极性固定液的毛细管柱就可解决一般的分析问题，从而避免了选择固定液的麻烦。8. 气相色谱毛细管柱分析系统与填充柱系统有何区别？毛细管柱高柱效的主要原因是什么？答：毛细管柱与填充柱的主要区别是：柱前多一分流，原因是：毛细管柱体积小、容量小，必须分流；柱后多一尾吹，其目的是：减小柱末端效应，增加灵敏度。 毛细管柱高柱效的原因： 渗透性好：一般毛细管的比渗透率约为填充柱的100倍，在同样的柱前压下，可使用更长的毛细管柱（如100米以上），而载气的线速可保持不变，这就是毛细管柱高柱效的主要原因。 相比大：相比大，传质快，有利于提高柱效；K值小，有利于快速分析；毛细管柱的液膜厚度小，柱效高，加上柱渗透性大，可采用较高的线性流速缩短分析时间。 总柱效高。从单位柱长的柱效看，毛细管柱和填充柱处于同一数量级，但毛细管柱的长度比填充柱可长1-2个数量级，因此总柱效远高于填充柱，这样就大大提高了分离复杂混合物的能力。 柱容量小：毛细管柱允许的进样量小，这样对进样和检测技术要求更高。总之，毛细管柱渗透性大，可采用长柱子和高载气流速分析技术，使其保持高柱效和快速分离。 9. 色谱法定性和定量的依据是什么？ 答：定性的依据：1、用已知纯物质对照定性；2、用经验规律和文献值定性；3、根据相对保留值定性；4、根据保留指数定性；5、双柱或多柱定性；6、利用检测器的选择性定性。 定量的依据：根据检测器对待测物的响应即峰高或峰面积与待测物的量成正比的关系进行定量。通过色谱图上的面积或峰高，计算样品中溶质的含量。10. 什么叫程序升温？它有什么作用？程序升温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。程序升温的作用：样品中所含组分沸程比较宽时，使柱温在一个分析周期里连续地随时间呈线性变化，可以保证其分离效果，同时可以缩短分析周期。11. 当下列参数改变时：(1)柱长缩短，(2)固定相改变，(3)流动相流速增加，(4)相比减少，是否会引起分配系数的改变？为什么？ 答：固定相改变会引起分配系数的改变，因为分配系数只于组分的性质及固定相与流动相的性质有关。所以：（1）柱长缩短不会引起分配系数改变；（2）固定相改变会引起分配系数改变；（3）流动相流速增加不会引起分配系数改变；（4）相比减少不会引起分配系数改变。12. 当下列参数改变时：(1)柱长增加，(2)固定相量增加，(3)流动相流速减小，(4)相比增大，是否会引起分配比的变化？为什么？答：分配比（容量因子）：k=K/（平衡常数K又称分配系数，为相比），而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。故：（1）不变化，（2）增加，（3）不改变，（4）减小。13. 试以塔板高度H做指标，讨论气相色谱操作条件的选择。 答：提示：主要从速率理论(van Deemer equation)来解释，同时考虑流速的影响，选择最佳载气流速。（1）选择流动相最佳流速。（2）当流速较小时，可以选择相对分子质量较大的载气（如N2，Ar)，而当流速较大时，应该选择相对分子质量较小的载气（如H2，He)，同时还应该考虑载气对不同检测器的适应性。（3）柱温不能高于固定液的最高使用温度，以免引起固定液的挥发流失。在使最难分离组分能尽可能好的分离的前提下，尽可能采用较低的温度，但以保留时间适宜，峰形不拖尾为度。（4）固定液用量：担体表面积越大，固定液用量可以越高，允许的进样量也越多，但为了改善液相传质，应使固定液膜薄一些。（5）对担体的要求：担体表面积要大，表面和孔径均匀；粒度要求均匀、细小（但不宜过小以免使传质阻力过大）。（6）进样速度要快，进样量要少，一般液体试样0.15uL，气体试样0.110mL。（7）气化温度：气化温度要高于柱温30-70。14. 当下述参数改变时：(1)增大分配比，(2) 流动相速度增加，(3)减小相比，(4)提高柱温，是否会使色谱峰变窄？为什么？ 答：(1)保留时间延长，峰形变宽， (2)保留时间缩短，峰形变窄， (3)保留时间延长，峰形变宽， (4)保留时间缩短，峰形变窄。15. 如何选择最佳的工作条件？答：(1)柱长的选择：固然增加柱长可使理论塔板数增大，但同时使峰宽加大，分析时间延长。因此，填充柱的柱长要选择适当。过长的柱子，总分离效能也不一定高。一般情况下，柱长选择以使组分能完全分离，分离度达到所期望的值为准。具体方法是选择一根极性适宜，任意长度的色谱柱，测定两组分的分离度，然后根据基本色谱分离方程式，确定柱长是否适宜。 (2)载气及其流速的选择：当载气线速度较小时，宜选择相对分子量较大的载气；当载气线速度较大时，宜选择相对分子量较小的载气。载气的选择还要考虑与检测器相适应。 (3)柱温的选择：柱温是一个重要的操作参数，直接影响分离效能和分析速度。在使最难分离的组分有尽可能好的分离前提下，采取适当低的柱温，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实际情况而定。另外，柱温的选择还应考虑固定液的使用温度，柱温不能高于固定液的最高使用温度，否则固定液挥发流失，对分离不利。 (4)载体粒度及筛分范围的选择：载体的粒度愈小，填装愈均匀，柱效就愈高。但粒度也不能太小，否则，阻力压也急剧增大。一般粒度直径为柱内径的120l25为宜。在高压液相色谱中，可采用极细粒度，直径在m数量级。 (5)固定液及其配比：分离气体及低沸点组分可采用10%25配比，其它组分采用5%20配比为宜。 (6)进样量的选择：在实际分析中最大允许进样量应控制在使半峰宽基本不变，而峰高与进样量成线性关系。一般说来，气体样品进样量为0.110mL，液体样品进样量为0.110mL。16. 毛细管气相色谱为什么采用分流不分流进样方式？尾吹的作用是什么？分流进样的主要目的是获得窄的初始谱带高度，减少溶剂峰的严重拖尾；不分流进样增加了样品组分进入色谱柱的量，提高了灵敏度，可用于痕量分析。尾吹的作用：（1）迫使色谱柱流出的气体快速流经检测器。（2）减少谱带扩展:由于毛细管柱的载气体积流量很小0.52.0mL/min，进入检测器后发生突然减速，引起色谱峰扩张。（3）提高检测器的灵敏度:检测器要求一定的氢氮比（对FID），或一定的载气流量（ECD），而毛细管柱出口的流量远不能满足其要求，必须通入一定量的补充气。17. GC进样系统的作用是什么？试简述进样技术有哪些方式？进样系统作用：定量引入样品；加热气化，转入柱内。进样量的大小、进样时间的长短，直接影响到柱的分离和最终定量结果。进样方式：（1）注射器进样：适用于气体样品或液体样品，方便且成本低，但重现性差。（2）气体进样阀进样：由于气体所需体积较大，通常用六通阀进样。（3）自动进样阀进样：效率高且重现性好。（4）分流进样器进样：主要用于毛细管柱气相色谱的进样。这是由于毛细管柱容量小。18. GC载气净化中除去水、氧气、烃类采用什么方法？ 气体净化系统包括水分净化器，氧气净化器，烃类净化器。水分净化方法：使用变色硅胶，若硅胶显色失效，可烘干后重新装填。否则，水分的存在容易使金属外壳在GC中老化。氧气净化方法：（1）使用金属外壳的管路系统。因为有些塑料对空气是有渗透的。（2）装填13X分子筛和指示剂。可将氧气浓度降低到15-20ppb以下，还可以除去小分子有机物和含硫化合物。 烃类净化方法：（1）使用吸附剂（活性炭）除去气流中的杂质。（2）可以重新装填。19. 从速率理论分析，选择氮气或氦气作为载气有什么不同？根据速率方程H=A+B/u+Cu，以及分子扩散项与组分在气相中的扩散系数Dg成正比；且组分的分子量大，Dg就小。可知：（1）、当u 较小时，分子扩散项B/u是影响板高的主要因素，选择相对分子质量较大的载气（N2，Ar），Dg就小，分子扩散项也就较小，柱效高。（2）、当u较大时，传质阻力项C*u起主导作用，且气相传质阻力与扩散系数Dg成反比，选择相对分子质量小的载气(H2 , He)，Dg就大，气相传质阻力较小，柱效高。（3）、载气的选择还要考虑与检测器相适应。20. 从速率理论方程uH的关系解释气相色谱的操作条件选择。 色谱理论速率方程：H=A+B/u+Cu，根据方程中uH的关系可知：（1）当u较小时，B/u较大，分子扩散项占主导，为降低分子扩散程度，宜选择相对分子质量较大的载气（如:N2），控制较低的柱温。（2）当u较大时，Cu大，传质阻力项占主导，为降低气相传质阻力，宜选择相对分子质量较小的载气（如：H2）。（3）用数学分析的方法可求得最高柱效能对应下的最佳线速度： 和最小板高： 。但在实际工作中，为缩短分析时间，通常使流速稍高于最佳流速。具体选择应通过试验决定。21. 与填充柱气相色谱比较，毛细管气相色谱的具有哪些特点？ 答：最大特点:“空心性”，而不是“细小性”。渗透性好；使用更长的毛细管柱, 而载气的线速可保持不变。这就是毛细管柱高柱效的主要原因。 相比（）大；相比大，传质快，有利于提高柱效；k值小有利于实现快速分析。毛细管柱的液膜厚度小, 柱效高，加上柱渗透性大，可采用较高线流速缩短分析时间。 总柱效高；从单位柱长的柱效看, 毛细管柱和填充柱处于同一数量级, 但毛细管柱的长度比填充柱可长12个数量级, 因此其总柱效远高于填充柱，这样就大大提高分离复杂混合物的能力。 柱容量小；由于毛细管柱涂渍的固定液仅几十mg，液膜厚度为0.351.5m，柱容量小，进样量为10-310-5L。使用温度高；可用于色谱联用。22. 请简述顶空气相色谱法分析过程，此方法适合分析什么样品？ 答：静态顶空：将液体或固体样品置于一个恒温密闭的样品容器中，使其中的挥发性成分逸出，在达到气-液或气-固平衡后采集蒸汽相进行气相色谱分析。 动态顶空：用流动的气体将样品中的挥发成分“吹扫”出来，再用一个“捕集器”将吹扫出来的物质吸附下来，然后经热解吸将样品进入GC进行分析。 顶空气相色谱法主要适用于复杂基体中挥发性残留物的分析。23. 气相色谱的检测器有哪些？适用范围是什么？答：气相色谱的检测器主要有：（1）热导检测器（TCD），它是目前应用最普遍的一种检测器。不论对有机物还是无机气体都有响应。（2）氢火焰离子化检测器（FID），他对大多数有机物都有响应，可检测ng/mL级痕量物质，易于进行痕量有机物的分析。其缺点是不能检测惰性气体、空气、CO、CO2、CS2、NO、SO2及H2S，且检测时式样被破坏。（3）电子捕获检测器（ECD），它是一种选择性很强的检测器，只对含有电负性元素的组分产生响应，因此，这种检测器适于分析含有卤素、硫、磷、氮、氧等元素的物质。灵敏度高，可检测10-14g/mL的电负性物质。（4）火焰光度检测器（FPD），它是对含硫、磷的有机化合物具有高度的选择性和高灵敏度的检测器。24. 气相色谱的固定相不同，出峰顺序的原则是什么？答：a、极性固定相：I. 分离极性化合物，样品各组分与固定液分子间作用力主要是定向力和诱导力，各组分出峰次序按极性顺序，极性小的先出峰，极性越大，出峰越慢；II. 分离非极性和极性化合物的混合物，非极性组分先馏出。b、非极性固定相：分离非极性化合物，样品各组分与固定液分子间作用力是色散力，各组分按沸点顺序出峰，沸点低的先出峰。注：对于能形成氢键的样品。如醇、酚、胺和水的分离，一般选择极性或氢键型的固定液，这时依组分和固定液分子间形成氢键能力大小进行分离，作用力大，出峰慢。25. 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。26. 试述塔板理论和速率理论的要点？答：塔板理论把色谱柱看作一个蒸馏塔，借用蒸馏塔中“塔板”的概念来描述组分在两相间的分配行为。它的贡献在于解释色谱流出曲线的形状，推导出色谱流出曲线方程，及理论塔板数的计算公式，并成功地解释了流出曲线的形状及浓度极大值的位置，还提出了计算和评价柱效的参数。 速率理论提出，色谱峰受涡流扩散、分子扩散、气液两相间的传质阻力等因素控制，从动力学基础上较好解释影响板高的各种因素，对选择合适的操作条件具有指导意义根据三个扩散方程对塔板高度H的影响，导出速率理论方程或称范第姆特（Van Deemter）方程：H=A + B/u + Cu，式中u为流动相的平均线速度；A，B，C为常数，分别代表涡流扩散项系数、分子扩散项系数、传质阻力项系数。27. 试述色谱分离基本方程式的含义，它对色谱分离有什么指导意义？ 答:色谱分离基本方程式如下: ，它表明分离度随体系的热力学性质和k的变化而变化，同时与色谱柱条件(n改变)有关，(1)当体系的热力学性质一定时(即组分和两相性质确定)，分离度与n的平方根成正比，对于选择柱长有一定的指导意义，增加柱长可改进分离度，但过分增加柱长会显著增长保留时间，引起色谱峰扩张。同时选择性能优良的色谱柱并对色谱条件进行优化也可以增加n，提高分离度。 (2)方程式说明，k值增大也对分离有利，但k值太大会延长分离时间，增加分析成本。 (3)提高柱选择性，可以提高分离度，分离效果越好。因此可以通过选择合适的固定相，增大不同组分的分配系数差异，从而实现分离。28. 有哪些常用的色谱定量方法？试比较它们的优缺点和使用范围？ （1）外标法 外标法是色谱定量分析中较简易的方法。该法是将欲测组份的纯物质配制成不同浓度的标准溶液。使浓度与待测组份相近。然后取固定量的上述溶液进行色谱分析。得到标准样品的对应色谱团，以峰高或峰面积对浓度作图。这些数据应是个通过原点的直线。分析样品时，在上述完全相同的色谱条件下，取制作标准曲线时同样量的试样分析，测得该试样的响应讯号后，由标谁曲线即可查出其百分含量。此法的优点是操作简单，因而适用于工厂控制分析和自动分析；但其结果的准确度取决于进样量的重现性和操作条件的稳定性。 （2）内标法 当只需测定试样中某几个组份或试样中所有组份不可能全部出峰时，可采用内标法。具体做法是：准确称取样品，加入一定量某种纯物质作为内标物，然后进行色谱分析。根据被测物和内标物在色谱图上相应的峰面积(或峰高)和相对校正因子，求出某组分的含量。内标法是通过测量内标物与待测组份的峰面积的相对值来进行计算的，因而可以在一定程度上消除操作条件等的变化所引起的误差。内标法的要求是：内标物必须是待测试样中不存在的；内标峰应与试样峰分开，并尽量接近待分析的组份。内标法的缺点是在试样中增加了一个内标物，常常会对分离造成一定的困难。 （3）归一化法 归一化法是把试样中所有组份的含量之和按100计算，以它们相应的色谱峰面积或峰高为定量参数。通过下列公式计算各组份含量： （式中Ai为组分i的峰面积，fmi为组分i的相对校正因子）。由上述计算公式可见，使用这种方法的条件是：经过色谱分离后、样品中所有的组份都要能产生可测量的色谱峰。 该法的主要优点是：简便、准确；操作条件(如进样量，流速等)变化时，对分析结果影响较小。这种方法常用于常量分析，尤其适合于进样量很少而其体积不易准确测量的液体样品。 29. 以固定相和流动相的极性及组分出峰顺序说明什么是正相色谱和反相色谱。答：如果流动相的极性小于固定相的极性，称为正相分配色谱，他适合极性化合物的分离；其流出顺序是极性小的先流出，极性大的后流出。如果采用流动相的极性大于固定相的极性，称为反相分配色谱，适合非极性化合物的分离，其流出顺序与正相色谱的相反。30. 从分离原理、仪器构造及应用范围上简要比较气相色谱及液相色谱的异同点。答：二者都是根据样品组分与流动相和固定相相互作用力的差别进行分离的。从仪器构造上看，液相色谱需要增加高压泵以提高流动相的流动速度，克服阻力。同时液相色谱所采用的固定相种类要比气相色谱丰富的多，分离方式也比较多样。气相色谱的检测器主要采用热导检测器、氢焰检测器和火焰光度检测器等。而液相色谱则多使用紫外检测器、荧光检测器及电化学检测器等。但是二者均可与MS等联用。二者均具分离能力高、灵敏度高、分析速度快，操作方便等优点，但沸点太高的物质或热稳定性差的物质难以用气相色谱进行分析。而只要试样能够制成溶液，既可用于HPLC分析，而不受沸点高、热稳定性差、相对分子量大的限制。31. 在液相色谱中， 提高柱效的途径有哪些？其中最有效的途径是什么？ 答：液相色谱中提高柱效的途径主要有：（1）提高柱内填料装填的均匀性；（2）改进固定相：减小粒度，选择薄壳形担体; （3）选用低粘度的流动相，使用合适的流速；（4）适当提高柱温。其中，改进固定相，减小粒度是最有效的途径。32. 什么是梯度洗提？它能起什么作用？答：梯度洗提又称梯度洗脱、梯度淋洗。在高效液相色谱分析中梯度洗提的作用与气相色谱分析中的程序升温相似。梯度洗提是按一定程序连续改变载液中不同极性溶剂的配比，以连续改变载液的极性，或连续改变载液的浓度、离子强度及pH，借以改变被分离组分的分配系数，以提高分离效果和加快分离速度。33. 高效液相色谱法常用哪几种检测器？简单说明它们的作用原理。答：高效液相色谱要求检测器具有灵敏度高、重现性好、响应快、检测限低、线性范围宽、应用范围广等特性。目前较为常见的有紫外光度检测器，示差折光检测器，荧光检测器等。 (1)紫外光度检测器：紫外光度检测器的作用原理是:基于待测组分在流出色谱柱后对特定波长紫外光的选择性吸收的大小，待测组分的浓度与吸光度的关系遵从朗伯比尔定律。这种检测器的灵敏度很高，其最小检测浓度可达10-9gmL-1。对温度和流速都不敏感，可用于梯度洗提，结构也较简单。其缺点是不适用于对紫外光完全不吸收的试样，也不能使用对紫外光不透过的溶剂如苯等。 (2)荧光检测器：荧光检测器是利用许多物质在受到紫外光激发后能发射荧光的性质而制成的检测器。被测物受强激发光照射后，辐射出比紫外光波长更长的荧光，荧光强度与被测物浓度成正比，通过荧光检测器采用光电倍增管使光信号转变为电信号检测出来。荧光检测器的灵敏度一般要比紫外光度检测器高2个数量级，选择性也好，但其线性范围较差。 (3) 示差折光检测器：示差折光检测器是利用被测物的折射率与流动相折射率有差别，可连续检测参比池和样品池中流动相之间的折光指数的差值，根据差值与浓度呈正比的关系，来测定试液的浓度。34. 用Van Deemter 方程式说明，应如何选择HPLC的实验条件，以增加柱效？方程式为：H=A+B/u+Cu，其中A：涡流扩散项系数；B：分子扩散项系数；C：传质阻力项系数；u：流动相的平均线速度。增加柱效方法： A与u无关，Dp（填充颗粒的直径）越小，填充的越均匀，A涡流扩散项系数越小，色谱峰越窄； 在B/u中，u越小，B/u越大，分子扩散项占主导，选用相对分子质量大的载气（氮气和氩气）；降低柱温；使用较高的载气流速。 u越大，传质阻力项占主导，传质阻力可分为气相和液相两种阻力，对于气相，应使用较小粒度的担体和相对分子质量较小的载气（如氢气和氦气）。对于液相，应降低液膜厚度，提高柱温，来减小阻力。 增加有效的理论塔板数。35. 在硅胶柱上，用甲苯为流动相时，某溶质的保留时间为28min；若改用四氯甲烷或三氯甲烷为流动相，试指出哪一种溶剂能减小溶质的保留时间？答：该体系为正相色谱体系。在该体系中流动相的极性增大保留值减少。流动相甲苯、四氯化碳及三氯甲烷的溶剂强度参数分别是0.29、0.18、0.40，因此选用溶剂强度参数大于甲苯的三氯甲烷，可缩短该溶质的保留时间。36. 影响红外吸收峰强度的主要因素：答：红外吸收的强度主要由振动能级的跃迁概率和振动过程中偶极矩的变化决定。从基态向第一激发态跃迁的概率大，因此基频吸收带一般较强。另外，基频振动过程中偶极矩的变化越大，则其对应的红外吸收越强。因此，如果化学键两端连接原子的电负性差异越大，或分子的对称性越差，则伸缩振动时化学键的偶极矩变化越大，其红外吸收也越强，这就是C=O的强度大于C=C的原因。一般来说，反对称伸缩振动的强度大于对称收缩振动的强度，伸缩振动的强度大于变形振动的强度。37. 红外吸收光谱的样品池的类型有哪些？适用于哪些样品？答：固定池（用于易挥发性液体的测定）、可拆池（用于高沸点、粘稠性液体的测定）、可变厚度池、微量池、气体池（气体、蒸汽高压的液体、固体或液体分析所产生的气体，都可以用气体池测定）。38. 特殊红外测定技术有那些？答：反射吸收法：用于样品表面、金属板上涂层薄膜的测定；全反射法：可用于样品深度方向及表面分析；粉末反射法：KBr压片法适用或不适用的样品都可用此法测定，也用于微小样品、色谱馏分定性、吸附在粉末表面的样品分析；显微红外法：可以进行微小部分的结构解析。红外光声光谱法：主要用于强吸收、高分散；橡胶、高聚物等难以制样；不允许加工处理的样品等。39. 比较红外光谱与近红外光谱分析方法答：（1）谱区范围不同；应用范围不同； （2） 与红外谱图相比，其谱带较宽且强度较弱； （3） 与红外谱图相比，近红外谱区光的波长短，散射的效率高； （4） 近红外记录的倍频、合频吸收带比基频吸收带宽的多，使近红外谱图的解析异常困难； （5）没有定性鉴别优势；灵敏度差。40. 光谱数据的预处理目的是什么？简述光谱处理技术方法有哪些？用数学方法消减光谱中受随机因素影响产生的误差。1、剔除异常样品；2、消除光谱噪声及其他干扰因素的影响；3、挑选波长变量与谱区范围。数学预处理方法：平滑、一阶导数：消除光谱的基线平移、二阶导数：消除光谱的基线旋转、傅里叶变换法、小波变换法。1 差谱技术(又称谱图差减技术或光谱剥离技术等)。扣除溶剂、基体、分离混合物以及空气中水蒸汽、二氧化碳等“背景”吸收。根据比尔郎伯定律，在吸收强度对应关系的基础上进行差减。FTIR提供了数字化的红外光谱图，适合进行各种数学计算。2 傅里叶去卷积技术(Fourier Self-Deconvolution)。对凝聚相样品而言，由于分子间的相互作用，红外光谱的实测谱带都具有接近洛仑兹函数的线形，谱带的固有宽度通常大约为2cm-1或稍大些。实验能够获得的光谱分辨率取决于这个洛仑兹线形的分辨率。从数学角度来讲，红外光谱谱带的轮廓是一个比较尖锐的谱线和一个洛仑兹函数卷积的结果。所以为了增强光谱表观分辨率，去掉这一线形的过程称为去卷积。3 导数光谱技术( Derivative Spectra)。利用计算机对光谱进行求导处理而得到的光谱，主要是二阶导数谱。偶数阶导数可以容易分辨强峰上的小肩峰，二阶导数谱中吸收峰方向与原谱相反，四阶导数谱中吸收峰方向与原谱相同。4 谱带拟合技术(Curve Fit) 采用一定算法（最小二乘法）对实验曲线进行拟合，得出了符合实验数据的最优曲线及该曲线的分布函数。 41. 紫外-可见吸收光谱法的参比溶液的选择有哪些？答：1. 溶剂参比。 2. 试剂参比。 3. 试样参比。 4. 平行操作溶液参比。42. 简述紫外-可见吸收光谱分析方法有哪些应用？ 答：1.定性分析：包括定性鉴别，纯度检查和杂质限量测定； 2.结构分析； 3.定量分析：包括单组分的定量和多组分的定量。 43. 什么是质谱？质谱图给出物质的哪些信息？质谱分析是一种测量离子荷质比（电荷-质量比）的分析方法，其基本原理是使试样中各组分在离子源中发生电离，生成不同荷质比的带正电荷的离子，经加速电场的作用，形成离子束，进入质量分析器。在质量分析器中，再利用电场和磁场使发生相反的速度色散，将它们分别聚焦而得到质谱图，从而确定其质量。 根据质谱图上峰的位置和相对强度等信息，可以进行有机物和无机物的定性、定量分析，测定精确的相对分子质量、复杂化合物的化学式、同位素的丰度比，固体表面的结构和组成分析等。质谱法与色谱法、毛细管电泳法联用，并结合红外光谱、紫外光谱、核磁共振波谱等是阐明物质分子结构的有力工具、无机质谱主要是研究无机元素的同位素、化学形式的识别和定量分析。有机质谱是研究有机化合物的分子质量、化学组成、结构和定量分析。44. 质谱仪的基本构造及基本原理。基本构造：典型的质谱仪一般由进样系统、离子源、分析器、检测器组成。此外，还包括真空系统、电气系统和数据处理系统等辅助设备。 基本原理：质谱仪是一种测量带电粒子质荷比的装置，利用带电粒子在电场和磁场中运动（偏转、漂移、震荡）行为进行分离与测量。在离子源中样品分子被电离和解离，电离后成为带单位正电荷的“分子离子”。解离后生成一系列的碎片，这些碎片可能带正电荷形成碎片离子、或带负电荷或呈中性。将分子离子或碎片离子引入到一个强的正电场中，使之加速，加速电位通常用到6-8kV，此时所有带单位正电荷的离子获得的动能都一样，即eV=mv2/2。 由于动能达到数千电子伏（eV），可以认为此时各种带单位正电荷的离子都有近似相同的动能。但是，不同质荷比的离子具有不同的速度，利用离子不同质荷比及其速度差异，质量分析器可将其分离，然后由检测器测量其强度。记录后获得一张以质荷比（m/z）为横坐标，以相对强度为纵坐标的质谱图。45. 简述MS中离子源和质量分析器的类型。质谱中最常见的物种离子源：（1）电子轰击源（EI） 电子轰击法是使用高能电子束从试样分子中撞出一个电子而产生正离子，即 M + e- M+ + 2e- ，式中：M为待测分子，M+为分子离子或母体离子。（2）化学离子源（CI） 利用反应气体的离子和有机化合物试样的分子发生离子-分子反应，而使试样分子电离的一种比较温和的“软”电离方法。（3）快原子轰击源（FAB） 利用高动能的中性原子束轰击试样，导致有机物分子“溅射”电离而获得质谱的一种软电离技术。（4）电喷雾离子源（ESI） 其作用是将试样喷入离子源，分散成微滴，在高电场下形成带电喷雾的一种软电离方式。质量分析器：(1) 磁式单聚焦分析器 离子通过单个扇形磁场分析器，按质荷比的不同（在磁场中运动半径不同）将离子分开。（2）磁式双聚焦分析器 把静电分析器和磁分析器配合使用，实现了质量和能量的同时聚焦，达到了更高的分辨率。（3）四极质量分析器 它是将从离子源出来的离子流引入一个交变的四级场（电场）中，离子进入可变电场后，只有具有合适的曲率半径（质荷比的不同，曲率半径不同）的离子才可以通过到达检测器。（4）飞行时间质量分析器 用一个脉冲将离子瞬间加速，他们具有相同的动能而被引入一个无场漂移管，由于不同质荷比的离子，其飞出漂移管的时间不同，因而实现了离子的分离。（5）离子阱质量分析器 一种通过电场或磁场将气相离子控制并贮存一段时间的装置，环电极上施以变化的射频电压，特定m/z的离子在阱内一定轨道上稳定旋转，改变端电极电压，不同m/z离子飞出阱到达检测器。46. 质谱分析的主要特点和主要的应用。主要特点：(1)应用范围广；（2）灵敏度高，样品用量少；（3）分析速度快，样品用量少；（4）与其他仪器相比，仪器结构复杂，价格昂贵，使用及维修比较困难；（5）对样品有破坏性。主要应用：定性分析（1）相对分子质量的测定（2）化学式的确定（3）结构鉴定。定量分析（1）同位素示踪分析（2）无机痕量分析与质谱表面分析（3）混合物定量分析与色谱-质谱联用。47. 以单聚焦质谱仪为例，说明组成仪器各个主要部分的作用及原理 答：（1）真空系统，质谱仪的离子源、质量分析器、检测器必须处于高真空状态。（2）进样系统，将样品气化为蒸气送入质谱仪离子源中。样品在进样系统中被适当加热后转化为即转化为气体。（3）离子源，被分析的气体或蒸气进入离子源后通过电子轰击（电子轰击离子源）、化学电离（化学电离源）、场致电离（场致电离源）、场解析电离（场解吸电离源）或快离子轰击电离（快离子轰击电离源）等转化为碎片离子，然后进入（4）质量分析器，自离子源产生的离子束在加速电极电场作用下被加速获得一定的动能，再进入垂直于离子运动方向的均匀磁场中，由于受到磁场力的作用而改变运动方向作圆周运动，使不同质荷比的离子顺序到达检测器产生检测信号而得到质谱图。（5）离子检测器，通常以电子倍增管检测离子流。 48. 双聚焦质谱仪为什么能提高仪器的分辨率？答：在双聚焦质谱仪中，同时采用电场和磁场组成的质量分析器，因而不仅可以实现方向聚焦，即将质荷比相同而入射方向不同的离子聚焦，而且可以实现速度聚焦，即将质荷比相同，而速度（能量）不同的离子聚焦。所以双聚焦质谱仪比单聚焦质谱仪（只能实现方向聚焦）具有更高的分辨率。49. 试述飞行时间质谱仪的特点？答：飞行时间质谱仪的特点为：(1)工作原理简单。质量分析器既不需要磁场，又不需要电场，只需要直线漂移空间。因此，仪器的机械结构较简单，增长漂移路程L就可以提高分辨本领。(2)快速。在约20ms时间内，就可以记录质量为0200a.m.u.的离子。(3)要在短时间内快速记录微弱的离子流，只能采用高灵敏、低噪音的宽频带电子倍增管，因此仪器的电子部分要求高。(4)质量分析系统需处于脉冲工作状态，否则就无法确定离子的起始和到达时间，无法区分到达接受器的不同质量。50. 色谱与质谱联用后有什么突出特点？答：质谱法具有灵敏度高、定性能力强等特点。但进样要纯，才能发挥其特长。另一方面，进行定量分析又比较复杂。气相色谱法则具有分离效率高、定量分析简便的特点，但定性能力却较差。因此这两种方法若能联用，可以相互取长补短，其优点是：(1)气相色谱仪是质谱法的理想的“进样器”，试样经色谱分离后以纯物质形式进入质谱仪，就可充分发挥质谱法的特长。(2)质谱仪是气相色谱法的理想的“检测器”，色谱法所用的检测器如氢焰电离检测器、热导检测器、电子捕获检测器都具有局限性。而质谱仪能检出几乎全部化合物，灵敏度又很高。 所以，色谱质谱联用技术既发挥了色谱法的高分离能力，又发挥了质谱法的高鉴别能力。这种技术适用于作多组分混合物中未知组分的定性鉴定；可以判断化合物的分子结构；可以准确地测定未知组分的分子量；可以修正色谱分析的错误判断；可以鉴定出部分分离甚至末分离开的色谱峰等。因此日益受到重视，现在几乎全部先进的质谱仪器都具有进行联用的气相色谱仪，并配有计算机，使得计算、联机检索等变得快捷而准确。51. 光谱分析法是如何分类的？答：光谱法是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的跃迁而产生的发射、吸收或散射辐射的波长和强度进行分析的方法。光谱法可分为原子光谱法和分子光谱法。原子光谱法是由原子外层或内层电子能级的变化产生的，它的表现形式为线状光谱。属于这类分析方法的有原子发射光谱法（AES）、原子吸收光谱法（AAS），原子荧光光谱法（AFS）以及X射线荧光光谱法（XFS）等。分子光谱法是由分子中电子能级、振动和转动能级的变化产生的，表现形式为带状光谱。属于这类分析方法的有紫外-可见分光光度法（UV-Vis），红外光谱法（IR），分子荧光光谱法（MFS）和分子磷光光谱法（MPS）等。52. 红外光谱定性分析的基本依据是什么？简要叙述红外定性分析的过程。答：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。定性分析的过程如下： (1) 试样的分离和制备；(2)了解试样有关的资料；(3)扫描红外光谱； (4)谱图解析；(5)与标准谱图对照，或联机检索。复杂试样的解析需要其他方法共同定性。53. 区别谱图中的3个峰：吸收峰、荧光峰、磷光峰，并说明判断原则。答：从左到右，依次是吸收峰、荧光峰、磷光峰。判断的依据是：吸收波长和发射波长相当，荧光因为振动弛豫，能量降低。所以发射波长要长于吸收波长，根据磷光原理，得知三重态的能量要低于单重态，所以磷光的发射波长比荧光更长。54. 试叙述荧光分析的新技术有那些？（1）同步荧光光谱技术 同时扫描激发单色器和发射单色器波长，由测得的荧光强度信号对发射和激发波长来测绘荧光光谱图。根据激发单色器和发射单色器在同时扫描过程中彼此间所应保持的关系，同步荧光测定法还分为三种类型：a、固定波长同步扫描荧光测定法：在同时扫描过程中使激发波长和发射波长保持固定的波长间隔，即ex - em=常数。 b、固定能量同步扫描荧光测定法：以能量代替波长关系，在两个单色器同时扫描过程中，使激发波长和发射波长之间保持固定的能量差（即频率或波长差）。c、可变角同步扫描荧光测定法：是激发和发射单色器以不同的速率同时扫描方法。（2）三维荧光光谱测定法：描述荧光强度同时随激发波长和发射波长的变化而变化的关系谱图，能够给出三维信息。三维荧光光谱的表现形式有两种：一是三维投影图，直观，x, y, z三维坐标轴分别代表发射波长、激发波长、荧光强度；二是等高线光谱图，以平面坐标的横轴表示发射波长，纵轴表示激发波长，平面上的点表示由波长所决定的样品的荧光强度，将荧光强度相等的各点连接起来，便在构成的平面上显示出一系列等强度线组成的等高光谱图。（3）时间分辨荧光技术 是基于不同发光体的发光衰减速率的不同，而进行组分的分辨和分别测定的技术。主要应用有荧光探测技术和单分子测量技术。（4）激光荧光分析法：用波长更长，强度更大的激光作光源，提高荧光法的灵敏度和专一性。可协调激光器作光源，荧光单色器省略。另外，在信息处理方面有导数荧光法，其能够解决荧光测定中的背景干扰和谱带重叠，提高荧光分析选择性。55. 试解释分子荧光光谱的特征a、斯托克斯位移 荧光波长大于激发光波长，这种现象成为斯托克斯位移。因为激发分子通过振动池豫而损失了部分能量，因此激发光和发射光之间存在着能量减小。b、荧光光谱的形状与激发光波长无光 荧光发射从第一电子激发态的最低振动能层返回到基态各个能层，产生的荧光光谱和激发波长无光。c、镜像对称 基态中的振动能层的分布和第一激发态的振动能层的分布是相似的；在激发或发射的瞬间，核的相对位置近似不变，即此间不存在振动能层的变化。若吸收光子存在振动带的最大跃迁概率，产生相应的最大吸收，则在发射光子时，也存在振动带的最大跃迁概率，产生最大的荧光强度。因而呈现以两个能级的最低振动能层之间的能量差所对应的波长为中心的吸收光谱和荧光光谱是对称镜像。56. 紫外-可见分光光度计与荧光分光光度计有什么区别？答：（1）光源不同。紫外-可见分光光度计在紫外区使用氢灯或氘灯,在可见光区使用氘灯或溴钨灯，荧光分光光度使用氙弧灯。（2）样品池不同。紫外-可见分光光度计的样品池是两面透光的石英吸收池，而荧光分光光度计的样品池是四面透光的玻璃吸收池。（3）荧光分光光度计中的单色器包括激发单色器和发射单色器两个，并且为了避免激发光导致的瑞利散射的影响，一般激发光路和发射光路以荧光池为中心互成直角。57. 荧光分析方法的特点？ 答：a、灵敏度高。检测限比吸收光谱法低1-3个数量级。通常在ng/g级。 b、发光参数多，可进行动力学分析。而吸收光谱法只能研究基态分子的反应。 c、分析线性范围比吸收光谱法宽许多。 d、选择性比吸收光谱法好。能产生紫外-可见吸收的分子不一定发射荧光或磷光。 e、由于能进行发光分析的体系有限，故应用范围不及吸收光谱法广。但采用探针技术可大大拓宽发光分析的应用范围。58. 简述以塞曼效应为背景基础扣除背景的原理。解：塞曼效应将光源置于强大的磁场中时，光源发射的谱线在强磁场作用下，因原子中能级发生分裂而引起光谱线分裂的磁光效应。Zeeman效应背景校正法是利用原子谱线的磁效应和偏振特性使原子吸收和背景吸收分离来进行背景校正。分为两大类：光源调制法与吸收线调制法。光源调制法是将强磁场加在光源上，吸收线调制法是将磁场加在原子化器上，后者应用较广。调制吸收线有两种方式，即恒定磁场调制方式和可变磁场调制方式。59. 在原子吸收光度计中为什么不采用连续光源（如钨丝灯或氘灯），而在分光光度计中则需要采用连续光源？答：虽然原子吸收光谱中积分吸收与样品浓度呈线性关系，但由于原子吸收线的半宽度很小，如果采用连续光源，要测定半宽度很小的吸收线的积分吸收值就需要分辨率非常高的单色器，目前的技术条件尚达不到，因此只能借助锐线光源，利用峰值吸收来代替而分光光度计测定的是分子光谱，分子光谱属于带状光谱，具有较大的半宽度，使用普通的棱镜或光栅就可以达到要求而且使用连续光源还可以进行光谱全扫描，可以用同一个光源对多种化合物进行测定60. 与火焰原子化相比，石墨炉原子化有哪些优缺点？答：与火焰原子化相比，在石墨炉原子化器中，试样几乎可以全部原子化，因而测定灵敏度高。对于易形成难熔氧化物的元素，以及试样含量很低或试样量很少时非常适用。缺点：共存化合物的干扰大，由于取样量少，所以进样量及注入管内位置的变动会引起误差，因而重现性较差。61. 说明在原子吸收分析中产生背景吸收的原因及影响，如何避免这一类影响？答：背景吸收是由于原子化器中的气态分子对光的吸收或高浓度盐的固体微粒对光的散射而引起的，它们属于一种宽频带吸收。而且这种影响一般随着波长的减短而增大，同时随着基体元素浓度的增加而增大，并与火焰条件有关。可以针对不同情况采取不同的措施，例如火焰成分中OH，CH，CO