光分析习题解答

1、第二章光学分析法导论3300 cm 1谱线的波长；3钠588.99 nm共振线的激发电3、计算：1670.7 nm锂线的频率；2 位。解: (1)10 13.0 10 cm s4.47670.7 nm14110 s(2)1丁 3030 nm3300 cm(3)15c (4.136 10 eV s)588.99 nm10 1(3.0 10 cm s )2.107eV3.377 10-19J第三章紫外-可见吸收光谱法1、丙酮的正己烷溶液的两个吸收峰138nm和279nm分别属于 刃宀*跃迁和跃迁，试计算ji n、ji轨道间的能量差，并分别以电子伏特(ev),焦耳(J)表示。解：对于 jt*跃迁，入

2、=138nm = 1.38 10 7m贝y v= vC= C/ ?1=3 X108/1.38 1 7=2.17 1015s-1那么 E=hv=6.62X10-3412.17 1015=1.44 X0-18JE=hv=4.136 101512.17 1015 = 8.98ev对于 ntj*跃迁，?s= 279nm= 2.79 10 7m贝y v= vC= C/ 入=3 1108/2.79 10 7=1.08 1015s-1那么 E=hv=6.62 110-34 X1.08 1015=7.12 M0-19JE=hv=4.136 10 _15 M.08 1015 = 4.47ev答：jt*跃迁的能量

3、差为1.44>10-18j,合8.98ev; nT*跃迁的能量差为7.12 >10-19j,合4.47ev。2、何谓生色团及助色团？试举例说明。生色团Chromophore:分子中能吸收紫外或可见光的结构单元。生色团是指含有n键的不饱和基团。如-C=C-，苯等助色团Auxochrome :它们本身不能吸收紫外或可见光，但是当它们与生色团相连时能使化合物 的入max向长波方向位移红移并增强其强度的官能团氧、氮、卤素、硫等。这些基团中都含有 孤对电子。如-NH2, -OH , -SR, -Cl、-Br、-I 等。3、 作为苯环的取代基，一 NH3+不具有助色作用，一NH2却具有助色作用

4、；一 OH的助色作用明显小于 0。试说明原因。答：助色团中至少要有一对非键电子n,这样才能与苯环上的j电子相互作用产生助色作用，由于NH2中有一对非键n电子，因此有助色作用，而形成NH3+基团时，非键n电子消失了，那么助色作用也就随之消失了。由于氧负离子 O 中的非键n电子比羟基中的氧原子多了一对，因此其助色作用更为显著。8、比拟双波长分光光度计与双光束分光光度计有什么不同？原理：双光束分光光度计：采用单波长双光路方式，利用切光器将入射光一分为二，同时分别通 过参比溶液和样品溶液进行测定。双波长分光光度计：采用两种不同波长的单色光交替照射样品溶液不需要参比溶液进行测仪器结构：双波长分光光度计：

5、 双单色器，只有样品溶液。测得结果是溶液对两个单色光的吸光度之差值。 双光束分光光度计：一个单色器，需要参比溶液和样品溶液；测得结果是扣除参比溶液吸收后 样品溶液的吸光度。测定对象：双波长分光光度计适用于混浊液和多组分混合物的定量分析；双光束分光光度计测量单一组分的均匀溶液。第四章 红外吸收光谱法1、辐射应具有刚好能满足物质跃迁时所需的能量辐射与物质之间由偶合作用。只有能使偶极矩发生变化的振动形式才能吸收红外辐射。不是所有的分子振动都能产生红外吸收光谱。因为只有能使偶极矩发生变化的振动形式才能吸收 红外辐射，分子由基态振动能级跃迁到较高的振动能级，振动过程中偶极矩不发生变化的振动形式， 无法接

6、受电磁波的能量，因而不产生吸收。3、CO的红外吸收光谱在2170cm-1处有一振动吸收峰。试求CO键的力常数。 一丄国2解：根据 2 c那么K (2 c)m1m212 1623其中(m1 m2)L (12 16) 0.02 10 =1.14 为0一23g=1.14 %0一26Kg2那么 K (2 c) =(2 )3.14 3X108X2.17 X05)21.14 10_26=1905N/m=19.05N/cm答：CO键的力常数19.05 N /cm。4、(1)C O5.2m1m2(m1 m2) 6.02 102313110 s131c o3.98 10 s131O H 9.7 10 s1 5.

7、78 m2 7.5 m3 3.1 m1 1730cm2 1333cm13227cm第五章 分子发光分析法2、 简述影响荧光效率的主要因素。答： 1分子结构的影响：共轭效应： 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； 刚性平面结构 ：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

8、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；外表活性剂 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拟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。在仪器方面： 仪器的根本装置相同，不同的是吸光光度法中样品

9、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。2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。第六章原子发射光谱法5、激发光源的作用是什么？常用

10、的激发光源有哪几种类型？激发光源的作用是提供试样蒸发、解离和激发所需要的能量，并产生辐射信号。 常用的激发光源有直流电弧光源；低压交流电弧光源；高压火花光源；电感耦合等离子体(ICP)光源。10、光谱仪由哪几个根本局部组成？各局部的主要作用是什么？答：光谱仪根本上都由四个局部组成：(1) 照明系统，主要作用是使光源发射的光均匀而有效地照明入射狭缝，使感光板上的谱线黑度均匀；(2) 准光系统，主要作用是使不平行的复合光变成平行光投射到色散棱镜上；(3) 色散系统，主要作用是将入射光色散成光谱；(4) 记录系统，主要作用是把色散后的元素光谱记录在感光板上。20、某光栅光谱仪的光栅刻痕密度为2400

11、 mm 1,光栅宽度为50 mm，求此光谱仪对一级光谱的理论分辨率。该光谱仪能否将Nb 309.418 nm 与Al 309.271 nm两谱线分开？为什么？解 1: R klb 50 mm 2400 mm 11.21051 -(309.418 309.271) nm252.6 10 3 nm < (309.418 309.271) nm 0.147 nmR1.2 105该光谱仪能将这两条谱线分开。309.345所以该光谱仪能将这两条谱线分开。解 2: R实际2104.4 V R,0.14721、某光栅光谱仪的光栅刻痕密度为2000 mm S光栅宽度为50 mm , f 0.65 m，试

12、求:(1 )当cos 1时，该光谱仪二级光谱的倒线色散率为多少？(2) 假设只有30 mm宽的光栅被照明，二级光谱的分辨率是多少？(3) 在波长560 nm时，该光谱仪理论上能完全分开两条谱线的最小波长差是多少？560 nm2.0 1052.8 10 3 nm。解: (1)cos1时，D Kfb112 0.65 m12000 mm(2)RKlb230 mm12000 mm1.2105(3)RKlb250 mm12000 mm2.010523、测定钢中猛的含量，测量得分析线对黑度值SMn 134 , SFe 130。感光板的2.0,求此分析线对的强度比。解：分析线对的黑度差S rlg R , S

13、 134 130 4, r 2.0，代入得R 100。第七章 原子吸收与原子荧光光谱法2、 在原子吸收光谱法中， 为什么要使用锐线光源？空心阴极灯为什么可以发射出强度大的锐线光源？ 答：因为原子吸收线的半宽度约为10 3 nm，只有用峰值吸收代替积分吸收才能测定，而要测定峰值吸收只有使用发射谱线宽度很窄的锐线光源才能实现。所以在原子吸收光谱法中应使用锐线光源；HCL 是由一个空心圆筒状阴极内含被测定金属和一个阳极钨棒构成。当两电极间加电压 300-500V 时，空心阴极内开始辉光放电，电子从阴极内壁射向阳极 ，途中碰撞惰性气体原子使之电离；带正电的惰性气体离子在电场作用下， 轰向阴极 内壁，阴

14、极外表的金属原子溅射出来。溅射出 来的金属原子蒸汽再与电子、惰性气体原子及离子发生碰撞而被激发，于是阴极发射出元素的特征光 谱。由于空心阴极灯的工作电流一般在120 mA ,放电时的温度较低， 被溅射出的阴极自由原子密度也很低，同时又因为是在低压气氛中放电，因此发射线的热变宽d、压力变宽l和自吸变宽都很小，辐射出的特征谱线是半宽度很窄的锐线10 410 3 nm。加上空心阴极灯的特殊结构，气态基态原子停留时间长，激发效率高，因而可以发射出强度大的锐线光源。3、 试从原理和仪器装置两方面比拟原子吸收分光光度法与紫外可见分光光度法的异同点。答： 1 相似之处：A、利用物质对辐射的吸收来进行分析，都

15、是吸收光谱；B、仪器的主要组成局部相同，光源、单色器、吸收池、检测器；C、定量分析公式相似 A Kc 。2不同之处：A、吸收机理不同， 原子吸收测量的是气态基态原子的吸收， 窄带吸收， 吸收带宽仅为 10-3 nm， 线状光谱；紫外 可见分光光度法是分子吸收，测量的是溶液中分子或离子的吸收，宽带吸收，吸收带宽从 几nm到几十nm,带状光谱。B、仪器组成局部的排列不同，分子吸收为光源-单色器-吸收池-检测器，原子吸收为锐线光源原子化器吸收池单色器检测器单色器作用不同；C、光源不同，分子光谱为连续光源一钨灯、氢灯；原子光谱为锐线光源一空心阴极灯。6、 说明原子吸收光谱仪的主要组成部件及其作用。 答

16、：原子吸收光谱仪主要由 1 锐线光源,发射谱线宽度很窄的元素共振线； 2原子化器,将试样蒸发并使待测元素转化为基态原子蒸气； 3分光系统,使锐线光源辐射的共振发射线正确地通过或聚焦于原子化区,把透过光聚焦于单色器 的入射狭缝,并将待测元素的吸收线与邻近谱线分开； 4检测系统,将待测光信号转换成电信号,经过检波放大、数据处理后显示结果； 5电源同步调制系统,一方面消除火焰发射产生的直流信号对测定的干扰,另一方面方波脉冲供电 以很小的平均灯电流,就能获得很高强度的锐线辐射,改善了放电特性,提高了信噪比,延长了灯的 寿命。15、原子吸收分光光度计的单色器的倒线色散率为1.6 nm mm S欲测定Si

17、 251.61 nm的吸收值，为了消除多重线Si 251.43 nm和Si 251.92 nm的干扰，应采取什么措施？解： W D S, W1 251.61 251.43nm 0.18nm , W2 251.92 251.61nm 0.31nm代入可得S W 0.113mm, DW20.194mm要使测定Si 251.61 nm的吸收值时, 宽度小于0.113 mm。17、为检查原子吸收光谱仪的灵敏度，以射比为35 ，计算其灵敏度为多少?多重线Si 251.43 nm和Si 251.92 nm不产生干扰，那么应使狭缝2 g mL 1的Be标准溶液，用 Be 234.86 nm的吸收线测得透解：灵敏度用特征浓度表示为0.0044A12 g mL 0.0044lg135%1.93 10 2 g mL21、解： A Kc ,测定钙的标准曲线图如下从图上可得吸光度值为 0.68的血清中钙的含量为 2.4 mmol L 1。如果血清中含有 PO43，由于与Ca2生成难挥发的Ca2P2O7,将会使测定结果偏低