现代分析技术复习题答案

1、现代分析技术复习参考题，仅供参考！基本问题1 色谱分析的驱动力 2 红外光谱和拉曼光谱的比较3 各分离方法的的特点4 一个有机发光分子的表征(摩尔质量小于2000）5 质谱分析为什么要在真空条件下进行6 根据红外、紫外、核磁共振谱、质谱解析有机分子的结构式。7 现代电化学分析分析方法特点8 现代仪器分析的主要手段与特点9 磁共振条件10 极谱极大产生原因及消除方法2 红外光谱和拉曼光谱的比较  拉曼光谱 红外光谱 相同点 给定基团的红外吸收波数与拉曼位移完全相同，两者均在红外光区，都反映分子的结构信息 产生机理 电子云分布瞬

2、间极化产生诱导偶极 振动引起偶极矩或电荷分布变化 入射光 可见光 红外光 检测光 可见光的散射 红外光的吸收 谱带范围 40-4000cm-1 400-4000cm-1 水 可做溶剂 不能作为溶剂 样品测试装置 玻璃毛细管做样品池 不能用玻璃仪器 制样 固体样品可以直接测 需要研磨制成溴化钾片 红外光谱又叫做红外吸收光谱，它是红外光子与分子振动、转动的量子化能级共振产生吸收而产生的特征吸收光谱曲线

3、。要产生这一种效应，需要分子内部有一定的极性，也就是说存在分子内的电偶极矩。在光子与分子相互作用时，通过电偶极矩跃迁发生了相互作用。因此，那些没有极性的分子或者对称性的分子，因为不存在电偶极矩，基本上是没有红外吸收光谱效应的。 拉曼光谱一般也是发生在红外区，它不是吸收光谱，而是在入射光子与分子振动、转动量子化能级共振后以另外一个频率出射光子。入射和出射光子的能量差等于参与相互作用的分子振动、转动跃迁能级。与红外吸收光谱不同，拉曼光谱是一种阶数更高的光子分子相互作用，要比红外吸收光谱的强度弱很多。但是由于它产生的机理是电四极矩或者磁偶极矩跃迁，并不需要分子本身带有极性，因此特别适合那些

4、没有极性的对称分子的检测。 相同点在于：对于一个给定的化学键，其红外吸收频率与拉曼位移相等，均代表第一振动能级的能量。因此，对某一给定的化合物，某些峰的红外吸收波数和拉曼位移完全相同，红外吸收波数与拉曼位移均在红外光区，两者都反映分子的结构信息。拉曼光谱和红外光谱一样，也是用来检测物质分子的振动和转动能级 不同点在于：两者产生的机理不同；红外光谱的入射光及检测光均为红外光，而拉曼光谱的入射光大多数是可见光，散射光也是可见光；红外光谱测定的是光的吸收，而拉曼测定的是光的散射；红外光谱对于水溶液、单晶和聚合物的检测比较困难，但拉曼光谱几乎可以不必特别制样处理就可以进行分析，比较

5、方便；红外光谱不可以用水做溶剂，但是拉曼可以，水似拉曼光谱的一种优良溶剂；拉曼光谱的是利用可见光获得的，所以拉曼光谱可用普通的玻璃毛细管做样品池，拉曼散射光能全部透过玻璃，而红外光谱的样品池需要特殊材料做成的。 本质区别：红外是吸收光谱，拉曼是散射光谱；拉曼光谱光谱与红外光谱两种技术包含的信息通常是互补的。 主要区别：（1）光谱的选择性法则是不一样的，红外光谱是要求分子的偶极矩发生变化才能测到，而拉曼是分子的极化性发生变化才能测到； （2）红外很容易测量，而且信号很好，而拉曼的信号很弱； （3）使用的波长范围不一样，红外光谱使用的是红外光，尤其是中红外，

6、而拉曼可选择的波长很多，从可见光到NIR，都可以使用； （4）拉曼和红外大多数时候都是互相补充的，就是说，红外强，拉曼弱，反之也是如此； （5）在鉴定有机化合物方面，红外光谱具有较大的优势，无机化合物的拉曼光谱信息量比红外光谱的大。 （6）理论基础和检测方法存在明显的不同。我们说物质分子总在不停地振动，这种振动是由各种简正振动叠加而成的。当简正振动能产生偶极矩的变化时，它能吸收相应的红外光，即这种简正振动具有红外活性；具有拉曼活性的简正振动，在振动时能产生极化度的变化，它能与入射光子产生能量交换，使散射光子的能量与入射光子的能量产生差别，这种能量的差别称为拉曼位移

7、，它与分子振动的能级有关，拉曼位移的能量水平也处于红外光谱区。 红外光谱法的检测直接用红外光检测处于红外区的分子的振动和转动能量；而拉曼光谱法的检测是用可见激光来检测处于红外区的分子的振动和转动能量，它是一种间接的检测方法。5.质谱分析为什么要在真空条件下进行 内真空抽气系统为等子体放电提供必要的清洁的真空条件。抽气系统是在等离子体放电前提供尽可能好的本底真空，以满足等离子体对纯净环境的要求，放电时抽气系统具有很强的杂质抑制能力，从而提高放电参数，在第一壁处理过程中(泰勒放电，辉光放电，感应烘烤和离子回旋放电清洗)气压较高时也具有大抽速以便抽除水蒸汽和杂质气体。质谱中(气质和液质)广

8、泛采用电子来轰击,在低真空度下存在的空气分子(相对量比较大)会吸收电子的能量,降低电离效率,产生较少的分子离子,使检测灵敏度大大降低.所以质谱在应用中真空度尽可能高比较好.在低真空度下存在氧分子还会使发射电子的热灯丝迅速氧化而损坏,就像白炽灯中的钨丝怕见空气被氧化一样所有的质谱都是用来检测离子的，而这些质谱的检测原理不外乎是利用离子在电场、磁场或电磁场中的运动特性来使具有不同质荷比的离子加以区分并检测。离子要在电场、磁场或电磁场中飞行一定的时间和空间，如果在这些时间和空间中存在大量的气体势必会使离子很快淬灭而达不到检测器。所以为了减少离子与背景气体的碰撞淬灭要抽真空使背景气体分子数量大大减少，

9、以维持足够的离子平均自由程。 质谱分析的对象是气相离子，而这些离子很不稳定，只有在高真空条件下才能保持相对比较长的寿命别的论坛上有个总结的很好的1.离子源将分子进行离子化，形成了离子和离子碎片，真空可以降低分子离子反应2.在离子通过四级杆的时候，真空给离子提供了足够的平均自由程，也就是提供了接近完美的环境，用来筛选离子3.灯丝保护作用，真空比空气少很多分子，也就减少了干扰，降低灯丝的损耗4.调谐影响。离子源一般都是70ev，不受压强影响，而发射电流则会被压强影响，空间电荷妨碍电子束通过电离盒，影响正常调谐。5.高压放电。在高电压下气体传导会产生放电现象。6.电子倍增器和打拿极保护，这俩东西暴露

10、在空气中将严重缩短寿命7.降低本底干扰7.现代电化学分析法具有以下特点灵敏度较高。最低分析检出限可达10-12mol/L。  准确度高。如库仑分析法和电解分析法的准确度很高，前者特别适 ,用于微量成分的测定，后者适用于高含量成分的测定。  测量范围宽。电位分析法及微库仑分析法等可用于微量组分的测定；电解分析法、电容量分析法及库仑分析法则可用于中等含量组分及纯物质的分析。   仪器设备较简单，价格低廉，仪器的调试和操作都较简单，容易实现自动化。   选择性差。电化学分析的选择性一般都较差

11、，但离子选择性电极法、极谱法及控制阴极电位电解法选择性较高。根据所测量电学量的不同，电化学分析法可分为电导分析法、电位分析法、伏安法和极谱分析法、电解和库仑分析法。  电位分析法  灵敏度、准确度高，选择性好，应用广泛。 被测物质的最低量可以达到10-12 mol/L数量级。 电化学仪器装置较为简单，操作方便,尤其适合于化工生产中的自动控制和在线分析。1.设备简单,操作方便;2.方法多,应用范围广;3.可用于连,自动和遥控测定;4.灵敏度高 ,选择性好 ,重现性好.8.现代仪器分析的主要手段与特点大致分为电化学分析法、色谱分析法、质谱分析法，光化学分析法和其他仪器

12、分析法几类其中常用的有光学分析法、电化学分析法和色谱法现代仪器分析应用了现代分析化学的各项新理论、新方法、新技术，把光谱学、量子学、富里叶变换、微积分、模糊数学、生物学、电子学、电化学、激光、计算机及软件成功地运用到现代分析的仪器上，研发了原子光谱（原子吸收光谱、原子发射光谱、原子荧光光谱）、分子光谱（UV、IR、MS、NMR、Flu）、色谱（GC、LC）、分光光度法、激光光谱法、拉曼光谱、流动注射分析法、极谱法、离子选择性电板、火焰光度分析等现代分析仪器，计算机的应用则极大地提高了仪器分析能力，因此现代分析仪器灵敏度高，选择性好、检出限低、准确性好，在数据处理和显示分析结果，实现了分析仪器的

13、自动化和样品的连续测定主要特点 1、灵敏度高：大多数仪器分析法适用于微量、痕量分析。例如，原子吸收分光光度法测定某些元素的绝对灵敏度可达10-14g。电子光谱甚至可达10-18g，相对灵敏度可在?1，ng?1乃至更小。2、取样量少：化学分析法需用10-110-4g；仪器分析试样常在10-210-8g。3、在低浓度下的分析准确度较高：含量在10-5%10-9%范围内的杂质测定，相对误差低达1%10%。4、快速：例如，发射光谱分析法在1min内可同时测定水中48个元素，灵敏度可达ng?1级。5、可进行无损分析：有时可在不破坏试样的情况下进行测定，适于考古、文物等特殊领域的分析。有的方法还能进行表面

14、或微区（直径为?级）分析，或试样可回收。6、能进行多信息或特殊功能的分析：有时可同时作定性、定量分析，有时可同时测定材料的组分比和原子的价态。放射性分析法还可作痕量杂质分析。7、专一性强：例如，用单晶X衍射仪可专测晶体结构；用离子选择性电极可测指定离子的浓度等。8、便于遥测、遥控、自动化：可作即时、在线分析控制生产过程、环境自动监测与控制。9、操作较简便：省去了繁多化学操作过程。随自动化、程序化程度的提高操作将更趋于简化。10、仪器设备较复杂，价格较昂贵。(编者注：因乘法幂次不好显示，编为：“"，即10-1为10的负一次方，以下类同）9 磁共振条件10 极谱极大产生原因及消除方法 在

15、极谱分析过程中产生一种特殊情况，即在极谱波刚出现时，扩散电流随着滴汞电极电位的降低而迅速增大到一极大值，然后下降稳定在正常的极限扩散电流值上。这种突出的电流峰之为“极谱极大”。 产生的原因:溪流运动 消除方法:加骨胶极谱分析中当外加电压达到待测物分解电压后，在极谱曲线上出现的比极限扩散电流大得多的不正常的电流峰，称为极谱极大。加入可使表面张力均匀化的极大抑制剂，通常是一些表面活性物质（明胶、PVA、Triton X-100等）可消除极谱极大。名词解析1.超临界流体：粘度小、密度、扩散系数、溶剂化能力等性质随温度和压力变化十分敏感：粘度和扩散系数接近气体，而密度和溶剂化能力接近液体的流体。2.霍

16、夫曼重排 ：酰胺与次氯酸钠或次溴酸钠的碱溶液作用时，脱去羰基生成少一个碳的伯胺反应：R-CONH + NaOX + 2NaOHR-NH +Na2CO+ NaX + H2O由于在反应及过程中由于发生了亲核重排，所以又称为霍夫曼重排反应，具有光学活性的基团在重排后构型不变。3. 误差公理：测量值与真实值之间的差异称为误差。一切测量结果都存在误差，误差自始至终存在于测量过程中。误差具有不可避免性。4.化学键的各向异性：化学键的各向异性即沿化学键的不同方向，原子排列的周期性和疏密程度不尽相同，由此导致化学键在不同方向的物理化学特性也不同，这就是化学键的各向异性。5.氮规则：化合物分子不含氮或含偶数个氮

17、原子时，其分子离子的质量必是偶数；化合物分子含奇数个氮原子时，其分子离子的质量必是奇数，这样的规则叫做氮规则。6.权：在等精度测量中，各个测得值可认为同样可靠，并取所有测得值的算术平均值作为最后的测量结果。在不等精度测量中，各个测量结果的可靠程度不一样，因而不能简单地取各测量结果的算术平均值作为最后测量结果，不仅要考虑各测得值的大小，而且要权衡它们的相对可信赖程度。为了反映测得值的相对信赖程度，引入权的概念。7.准确度：有时称为精确度或精度。它是精密度与正确度的综合指标，它综合反映了测得值的随机误差与系统误差的大小。精密度与正确度中只要有一个低，准确度就不高。准确度高表示精密度与正确度均高。8

18、.正确度：表示测量结果中系统误差大小的程度。正确度高表示测得值接近真值，即系统误差小；反之，正确度低表示测得值偏离真值大，即系统误差大。9：精确度：反映在一定条件下进行重复测量时，各次测量结果彼此接近的程度精密度高表示各次测得值彼此接近，即测得值的分散性小；反之，各次测得值的分散性大精密度与随机误差是对应的，即指密度高低反映了随机误差的大小10：膜电位：通常是指以膜相隔的两溶液之间产生的电位差。一般是指细胞生命活动过程中伴随的电现象，存在于细胞膜两侧的电位差。膜电位在神经细胞通讯的过程中起着重要的作用。11：摩尔电导率：是指把含有1mol电解质的溶液置于相距为单位距离的电导池的两个平行电极之间

19、，这时所具有的电导。:12：残余电流/氧电流：在电气装置的一点上流经电路中全部带电导体的电流瞬时值的代数和。在伏安分析法中的残余电流是指溶液中存在微量的可以在电极上还原的杂质在电极上放电所引起的。:13：极谱极大：极谱分析中当外加电压达到待测物分解电压后，在极谱曲线上出现的比极限扩散电流大得多的不正常的电流峰，称为极谱极大。14：分离度R/色谱分析：又称分辨率,为了判断分离物质对色谱柱在色谱柱中的分离情况,常用分离度作为柱的总分离效能指标.用R表示.R等于相邻色谱峰保留时间之差与两色谱峰峰宽均值之比。色谱分析是一种分离和分析方法，在分析化学、有机化学、生物化学等领域有着非常广泛的应用。15：瑞

20、利散射：是由比光波波长还要小的气体分子质点引起的。散射能力与光波波长的四次方成反比，波长愈短的电磁波，散射愈强烈。16：拉曼散射:：1928年由印度物理学家拉曼发现，指光波在被散射后频率发生变化的现象。就是拉曼谱的横坐标,但是是cm-1.17：最后线、分析线、灵敏线、共振线：在发射光谱分析中，当试样中某元素的含量减小时，光谱中该元素的谱线强度也相继减弱，能观察到的谱线也逐渐减小。最后从光谱中剩下的一条或几条线，称为某元素的最后线。18：化学位移：原子核如质子由于化学环境所引起的核磁共振信号位置的变化。19：俄歇效应：原子发射的一个电子导致另一个或多个电子（俄歇电子）被发射出来而非辐射X射线（不

21、能用光电效应解释），使原子、分子成为高阶离子的物理现象，是伴随一个电子能量降低的同时，另一个（或多个）电子能量增高的跃迁过程。20：振动弛豫：指的是由于和周围环境碰撞时发生的能量转移，使分子丧失振动激发能的过程。对于大分子，可以不要求以碰撞为前提，弛豫过程可通过分子内各振动模之间的偶合和能量的再分配而实现。21：电化学发光：通过电化学方法来产生一些特殊物质，然后这些电生的物质之间或电生物质与其他物质之间进一步反应产生的一种发光现象.22：Stoke 位移：指荧光光谱较相应的吸收光谱位移。23：摩尔吸收系数：物质对某波长的光的吸收能力的量度。指一定波长时，溶液的浓度为1 mol/L，光程为 1c

22、m时的吸光度值，用或EM表示。越大，表明该溶液吸收光的能力越强，相应的分光度法测定的灵敏度就越高。以一定波长的光通过时，所引起的吸光度值A。24：指纹区：在红外光谱图中1350400cm-1(825m)的低频率区称为指纹区。25：红外活性振动：只有偶极矩发生变化的振动才能引起可观测的红外吸收，这种振动称为红外活性振动。26：拉曼活性振动：拉曼活性振动是伴随有极化率变化的振动。27：弛豫：在外加射频脉冲RF(B1)的作用下，原子核发生磁共振达到稳定的高能态后，从外加的B1消失开始，到恢复至发生磁共振前的磁矩状态为止，整个过程叫弛豫过程，也就是恢复的过程。28：n+1规律：有n个化学环境相同的H,

23、则分裂成n+1个峰，峰的强度分布符合杨辉三角.29：相对丰度：同位素丰度比，指气体中轻组分的丰度C与其余组分丰度之和的比值。30：工作电极：指在测试过程中可引起试液中待测组分浓度明显变化的电极，如电解和库仑分析法中的铂电极。31：亚稳离子：亚稳的意思是介于不稳定和稳定之间。如果是稳定的离子，在离子源生成之后可一直稳定的存在，直到被检测。如果是不稳定的离子，它在离子源内即以破裂成了别的离子。亚稳离子介于上述两种离子之间，是从离子源出口到检测器之间产生的离子。32：正相色谱：如果采用固定相的极性大于流动相的极性，就称为正相色谱。33：Larmor进动：是指电子、原子核和原子的磁矩在外部磁场作用下的

24、进动.34：Stevenson规则：在离子分解时，裂解形成的两个碎片相互争夺未成对电子，得到电子的一个碎片成为自由基，另一个碎片成为离子.35：生物传感器：对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。是由固定化的生物敏感材料作识别元件（包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性物质）与适当的理化换能器（如氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体等等）及信号放大装置构成的分析工具或系统。36：色谱流出曲线：在色谱分析中，样品流经色谱柱和检测器，所得到的信号-时间曲线，称为色谱流出曲线(elution profile)，又称色谱图。37：等位质子：通过对称轴 旋转而能互换的质子叫等位

25、质子(homotopic proton)。 等位质子在 任何环境中都是化学等价的。38：噪声RN：无样品通过时，由仪器本身和工作条件等偶然因素引起基线的起伏。39：自旋耦合：自旋量子数不为零的核在外磁场中会存在不同能级，这些核处在不同自旋状态，会产生小磁场， 产生的小磁场将与外磁场产生叠加效应，使共振信号发生分裂干扰。这种核的自旋之间产生的相互干扰称为自旋-自旋耦合，简称自旋耦合。40：自旋分裂：在分子中，不仅核外的电子会对质子的共振吸收产生影响，邻近质子之间也会因互相之间的作用影响对方的的核磁共振吸收，引起共振谱线增多。这种相邻原子核之间的相互作用称为自旋偶合。因自旋偶合而引起的谱线增多现象称为自旋分裂。41：梯度洗脱：梯度洗脱又称为梯度淋洗或程序洗脱。在同一个分析周期中，按一定程度不断改变流动相的浓度配比，称为梯度洗脱。42：助色团：分子中本身不吸收辐射而能使分子中生色基团的吸收峰向长波长移动并增强其强度的基团，如羟基、胺基和卤素等。当吸电子基(