仪器分析试题终极版.pdf

1 仪器分析复习题仪器分析复习题 1 色谱法定性和定量的依据是什么 色谱法定性和定量的依据是什么 定性依据 色谱峰的保留值 定量依据 色谱峰的面积或峰高 2 什么叫程序升温 它有什么作用 什么叫程序升温 它有什么作用 色谱中的程序升温是指当进样之后 由于温度的影响 两个相邻的色谱峰不能够完全的分开 而引起的脱尾现象时候采取的一种将缝分离的方法 这种方法是通过温度的控制将缝分开 一般情 况下是从进样之后进行该程序到升温结束色谱缝分离 作用 程序升温可以使峰变瘦 提高柱效 使分离度更好 程序升温 使全部物质都能够出峰 3 什么叫梯度洗脱 它有什么优点 什么叫梯度洗脱 它有什么优点 又称为梯度淋洗或程序洗提 梯度性地改变洗脱液的组分 成分 离子强度等 或 pH 以期将层析 柱上不同的组分洗脱出来的方法 梯度洗脱的优点 1 缩短分析周期 2 提高分离能力 3 峰型可以得到改善 很少拖尾 4 增加 灵敏度 但有时引起基线漂移 4 为什么用分离度为什么用分离度 R 作为色谱柱的总分离效能指标 作为色谱柱的总分离效能指标 分离度 R 相邻两组份色谱峰保留值之差与两个组份色谱峰的宽度总和之半的比值 根据塔板理论 有效理论塔板数 n 有效是衡量柱效能的指标 表示组分在柱内进行分配的次数 但 样品中各组分 特别是难分离物质对 即物理常数相近 结构类似的相邻组分 在一根柱内能否得 到分离 取决于各组分在固定相中分配系数的差异 也就是取决于固定相的选择性 而不是由分配 次数的多少来确定 因而柱效能不能说明难分离物质对的实际分离效果 而选择性却无法说明柱效 率的高低 因此 必须引入一个既能反映柱效能 又能反映柱选择性的指标 作为色谱柱的总分离 效能指标 来判断难分离物质对在柱中的实际分离情况 这一指标就是分离度 R 5 根据速率理论根据速率理论 色谱柱的板高色谱柱的板高 H 由哪些因素决定 试给出最佳流动相流速由哪些因素决定 试给出最佳流动相流速 U 最佳和最小板高最佳和最小板高 H 最最 小的计算公式 小的计算公式 根据范第姆特方程 H A B u Cu 可知 板高 H 由涡流扩散项 A 分子扩散项 B u 和传质阻力 项 Cu 等因素的影响 U 最佳 B C 1 2 Hmin A 2 BC 1 2 A B C 常数分别为涡流扩散系数 分子纵向扩散系数和传质阻力项系数 6 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 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 在液一液分配色谱中 对于亲水性固定液 采用疏水性流动相 即流动相的极性小于固定液的极 性 称为正相分配色谱 色谱柱称为正相柱 适合极性化合物的分离 极性小的组分先流出 极性大 的组分后流出 反之流动相的极性大于固定液的极性时 称为反相分配色谱 色谱柱称为反相柱 适 用于非极性化合物的分离 出峰顺序与正相分配色谱相反 7 试比较高效液相色谱法与气相色谱法这两种分析法之间的异同 并做简要说明 试比较高效液相色谱法与气相色谱法这两种分析法之间的异同 并做简要说明 理论和技术上有许多共同之处 如 1 它们都是以复杂混合物分离为目的的仪器分析方法 色谱分离的操作和数据处理均可实现自动化 也都可与其他分析仪器如光谱 质谱等联用 成为研究混合物组成的有力手段 2 二者的色谱分离理论是一致的 气相色谱中的分配平衡 塔板理论 速率理论等 均可应用于液 相色谱 仪器结构和操作技 9 术也十分相似 3 分析流程及定性 定量的原理和方法完全一样 液相色谱也是根据保留值定性 根据峰高或峰面 积定量 二者又有差别 1 高效液相色谱使用范围比气相色谱广 液相色谱不仅可分析大多数用气相色谱能分析的物质 也 可用于分析高沸点 大分子量 高极性 热不稳定的物质 高分子化合物 生物活性物质 无机物 2 等均可用高效液相色谱分析 2 二者的流动相的不同 气相色谱的流动相是惰性的 对组分没有亲和力 仅起运载作用 而液相 色谱的流动相对组分有一定的亲和力 它会与固定相展开对组分溶解的激烈竞争 流动和组分之间 的作用力 相当于增加了一个控制和改进分离状况的参数 另外 可用做液相色谱流动相的化合物 多 选择余地大 并可调节流动相的极性 离子强度或 PH 为选择最佳分离条件提供了极大的方便 3 高效液相色谱仪与气相色谱仪在原理和结构上也有一些差别 如液体黏度比气体大 100 倍 密度 大约大 1000 倍 由于流动相黏度高为了得到合理的柱内线速度及较短的分析时间 高效液相色谱仪 有高压输液泵 液相色谱中采用更低的柱温 一般可在室温下进行 大多数检测器的检测原理和结 构与气相色谱也不同 PHLC 检测器的结构要复杂些 灵敏度低些 检测技术赶不上气相色谱的 从总体上看 PHLC 较气相色谱法 可分离分析的化合物范围广但是操作系统要复杂得多 分离的 成本较高 但检测器的灵敏度低些 二者在使用中具有很好的互补作用 一个基本原则是能使用气 相的就不用液相 液相能耗高 且速度慢 8 什么是质谱 质谱图给出物质的哪些信息 什么是质谱 质谱图给出物质的哪些信息 质谱 又叫质谱法 是通过对离子质荷比的分析来实现对样品进行定性和定量的一种分析方法 通过图谱可以确定样品经过电子流轰击后的分子离子的种类及其相对含量 9 质谱仪的基本构造及基本原理 质谱仪的基本构造及基本原理 质谱仪主要由离子源 质量分析器 离子检测器以及真空系统组成 样品以一定的方式 直接 进样或通过色谱仪进样 进入质谱仪 在质谱仪离子源的作用下 气态分子或固体 液体的蒸汽分 子在高真空状态下受到高能电子流的轰击 失去外层电子 生成带负电荷的阳离子或进一步使阳离 子的化学键断裂 产生与分子结构有关的 具有不同 m z 的碎片离子 它们在通过质量分析器时 受到磁场和静电场的综合作用 按 m z 不同分开 经过电子倍增器检测 得到样品分子离子按 m z 大小顺序排列的质谱图 10 简述简述 MS 中离子源和质量分析器的类型 中离子源和质量分析器的类型 EI Electron Impact Ionization 电子轰击电离 硬电离 CI Chemical Ionization 化学电离 核心是质子转移 FD Field Desorption 场解吸 目前基本被 FAB 取代 FAB Fast Atom Bombardment 快原子轰击 或者铯离子 LSIMS 液体二次离子质谱 ESI ElectrosprayIonization 电喷雾电离 属最软的电离方式 APCI Atmospheric Pressure Chemical Ionization 大气压化学电离 同上 更适于做小分子 APPI Atmospheric Pressure photospray Ionization 大气压光喷雾电离 更适于做非极性分子 MALDI Matrix Assisted Laser Desorption 基体辅助解吸基质辅助激光解吸电离 其中 EI ESI 最常用 质量分析器的类型有 质量分析器的类型有 扇形磁场 飞行时间质量分析器 四极杆质量分析器 离子阱 离子回旋共振质量分析器 11 质谱分析的主要特点和主要的应用 质谱分析的主要特点和主要的应用 1 高灵敏度 2 快速 几分钟就可以完成测定 3 能同时提供样品组分的相对分子质量和结构 信息 4 可用于定性 定量分析 5 能有效地与各种色谱 光谱联用 可用于复杂体系及痕量组分 的分析研究 以上特点是其他分析方法难以达到的 c 应用应用 i 有机化工合成中原料及产品杂质分析 中间步骤监测 反应机理的研究 ii 石油 iii 环保检测 农药残毒检测 大气污染 水分析 特定成分定量测定 iv 食品 香料分析 酒 判断真酒假酒 有无害 化妆品 3 v 生化 医药分析蛋白质 多肽研究 前沿生命科学 天然产物 vi 法医 毒化 12 光谱分析法是如何分类的 光谱分析法是如何分类的 光谱的分类 按照产生光谱的物质类型的不同 可以分为原子光谱 分子光谱 固体光谱 按照产生的光谱的方式不同 可以分为发射光谱 吸收光谱和散射光谱 按光谱的性质和形状 又可分为线光谱 带光谱和连续光谱 光谱法的分类 主要有原子光谱法和分子光谱法 原子光谱法原子光谱法有原子发射光谱法 原子吸收光谱法 原子荧光光谱法及 X 射线荧光光谱法等 分子光谱法分子光谱法有紫外一可见吸收光谱法 红外吸收光谱法 分子荧光光谱法及分子磷光光谱 13 原子光谱与分子光谱 吸收光谱与发射光谱有什么不同 原子光谱与分子光谱 吸收光谱与发射光谱有什么不同 原子光谱原子光谱是线状光谱 产生原子光谱的是处于稀薄气体状态的原子由于原子没有振动和转动能 级 因此原子光谱的产生主要是电子能级跃迁所致 分子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 产生分子光谱的是处于气态或溶液中的 分子 分子光谱分三个层次 转动光谱 振动光谱 电子光谱 当物质受到光辐射作用时 物质中的分子或原子以及强磁场中的原子核吸收了特定的光子之后 由低能态 一般为基态 被激发跃迁到高能态 激发态 此时将吸收的光辐射记录下来 得到的就是吸吸 收光谱收光谱 按其产生的本质可分为 分子吸收光谱 包括紫外与可见吸收光谱 红外吸收光谱 原子 吸收光谱及核磁共振波谱等 吸收了光能处于高能态的分子或原子 其寿命很短 当它们回到基态或较低能态时 有时以热 的形式释放出所吸收的能量 由于这种热量很小 一般不易觉察出来 有时重新以光辐射形式释放 出来 由此获得的光谱就是发射光谱发射光谱 发射光谱按其产生的本质 通常分为 原子 离子 发射光谱 分子发射光谱和 X 射线发射光谱 发射光谱的特征是在暗背景上有明亮的谱线或谱区 吸收光谱的特征则是在连续的亮背景上有 暗线或暗区 14 与火焰原子化相比 石墨炉原子化有哪些优缺点 与火焰原子化相比 石墨炉原子化有哪些优缺点 优点优点 石墨炉原子化器的原子化效率高原子化效率高 灵敏度高得多灵敏度高得多 特别适用于低含量样品分析 取样量 少 能直接分析液体和固体液体和固体样品 缺点缺点 石墨炉原子化器操作条件不易控制 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 15 原子吸收光谱为什么必须用锐线光源 最常使用的锐线光源是哪种 原子吸收光谱为什么必须用锐线光源 最常使用的锐线光源是哪种 原子吸收分析中 必须以峰值吸收峰值吸收代替积分吸收 即要求产生的谱线为锐线 锐线光源的电流 较小 阴极温度不高 所以多普勒变宽小 自吸现象少 灯内充低压惰性气体 洛伦兹变宽可以忽 略 因而锐线光源能产生半宽度很窄的特征谱线 最常用锐线光源有 空心阴极灯空心阴极灯 16 为什么分子的紫外可见吸收光谱呈现具有较宽波长范围的吸收带 为什么分子的紫外可见吸收光谱呈现具有较宽波长范围的吸收带 电子能级发生跃迁的同时 振动能级也发生改变 有时转动能级也会发生变化 也就是说在紫外光 谱中电子能级发生跃迁的同时 也必定伴随着振动 转动能级的变化 所以分子光谱远比原子光谱复 杂 形成带状光谱 由于电子跃迁与振转次能级的变化相叠加 造成光谱曲线上的吸收峰都是宽峰 17 ICP 如何形成 有何分析特征 如何形成 有何分析特征 由高频发生器产生高频电磁能 通过线圈耦合到有 Ar 气气流的炬管 从而产生等离子体 1 检测限低 低达 10 3 10 4ppm 灵敏度高 2 稳定性好 精密度高 3 准确度高 4 线性分 析范围宽 达 4 6 个数量级 5 干扰效应小 6 可同时或顺序测定多元素 数十种 快速定性 半定量 应用范围广 4 18 毛细管电泳是一种什么样的液相分离技术 主要原理 毛细管电泳是一种什么样的液相分离技术 主要原理 毛细管电泳 毛细管电泳 以高压电场为驱动力 以电解质为电泳介质 以毛细管为分离通道 样品组分依据淌 度和分配行为的差异而实现分离的一种色谱方法 原理 在电解质溶液中 电场中的带电离子在电场力的作用下 以不同的速度向其所带电荷相反的 电极方向迁移现象 称之为电泳 由于不同离子所带电荷及性质电荷及性质的不同 迁移速率不同而实现分离 19 用分光光度法测定含有两种配合物用分光光度法测定含有两种配合物 X 与与 Y 的溶液的吸光度 获得表中数据 计算未知溶液中的溶液的吸光度 获得表中数据 计算未知溶液中 X 和和 Y 的浓度 假设吸收池长为的浓度 假设吸收池长为 1cm 溶液浓度C mol l 1 吸光度 A1 1 285nm 吸光度 A2 2 365nm X5 0 10 40 0530 430 Y1 0 10 30 9500 050 X Y未知0 6400 370 解 A Kbc 5 0 10 4K1b 0 053 b 1 K1 1061 0 10 3K2b 0 95 b 1 K2 950 K1bCx K2bCy 0 64 106Cx 950Cy 0 64 5 0 10 4K1 b 0 43 b 1 K1 8601 0 10 3K2 b 0 05 K2 50 K1 bCx K2 bCy 0 37 860Cx 50Cy 0 37 由 可知 Cx 3 9 10 4mol l 1Cy 6 3 10 4mol l 1 20 什么情况下采用标准加入分析法 请描述主要的操作步骤和方法 什么情况下采用标准加入分析法 请描述主要的操作步骤和方法 当样品在检测中受到基体 溶液中其他组分 表面张力和粘度对测试结果有影响时可以选择采 用标准加入法 从而消除或减少干扰 标准加入法的做法是在数份样品溶液中加入一定比例的标准溶液 稀释到相同体积 然后按照绘 制标准曲线的步骤测定吸光度 绘制吸光度 加入浓度曲线 用外推法求得样品溶液的浓度 首先要 大概知道样品中待测物的含量 然后确定加入的 C 标准的量要和 Cx 相当 21 样品预处理过程中 哪些主要步骤对仪器分析结果影响比较大 样品预处理过程中 哪些主要步骤对仪器分析结果影响比较大 1 样品以飞沫或粉尘的形式损失 包括 溶解伴随有气体释放出或者在沸腾的温度下进行时 气泡 在液面以飞沫的形式带出 溶液沸腾或蒸发时产生暴沸导致样品损失 熔融分解或溶液蒸发时盐类 沿坩埚壁蠕升造成损失 2 挥发引起的随损失 包括 易挥发的酸和酸酐 易形成挥发性化合物的元素 易形成氢化物的元 素 3 吸附引起的损失 主要受到样品浓度 容器壁材 容器预处理的影响 4 与容器反应引起的损失 主要有 干灰化和熔融分解时组分与坩埚表面反应 金属坩埚与试样中 金属生成合金 5 空白值 主要为 试剂或溶剂带来的空白值 酸 碱 水不纯 容器材料的污染 不干净的器 皿带来的空白值 环境污染带来的空白值 22 红外吸收光谱的基本原理 简述中红外光谱和近红外光谱的主要功能应用 红外吸收光谱的基本原理 简述中红外光谱和近红外光谱的主要功能应用 原理 当一束红外光照射分子时 分子中某个振动频率与红外光的某一频率的光相同时 振 红 外光 分子就吸收此频率光发生振动能级跃迁 产生红外吸收光谱 根据红外吸收光谱中吸收峰的 位置和形状来推测未知物结构 进行定性分析和结构分析 根据吸收峰的强弱与物质含量的关系进 行定量分析 中红外光谱波长范围 2 5 50 m 绝大多数有机化合物和无机离子的基频吸收带 由基态到第一 激发态跃迁所产生的吸收峰 都在此区 由于基频振动是分子中吸收最强的振动 所以该区最适用 于进行化合物的定性和定量