2019廣西師範大學儀器分析習題總結

2021-10-22 18:57:46 字數 4786 閱讀 3040

名詞解釋

icp環狀結構: 在高頻感應電場或磁場下開成的等離子體渦流具有「趨膚效應」,此效應使得等離子體渦電流集中於等離子體表面,形成一環形加熱通道,即icp環狀結構。

aes基本原理:待測原子的外層電子在外來能量的作用下,電子由低能態躍遷到高能態,在高能態不穩定,迅速返回到低能態,並輻射出具有特徵波長或頻率的譜線。通過測定特徵譜線的波長或頻率進行定性分析;通過測定譜線的強度進行定量分析。

軔致輻射:電子通過荷電粒子(主要是重粒子)形成的電場(或庫侖場)時,受到加速或減速引起的連續輻射。

自吸效應:激發態原子發出的輻射被其基態原子所吸收,從而使譜線強度下降的效應。

最後線:當漸漸減小待測元素的含量時,該元素產生所有特徵譜線中最後消失的譜線。它一般是元素的最靈敏線或共振線。

(或稱持久線。當待測物含量逐漸減小時,譜線數目亦相應減少,當c接近0時所觀察到的譜線,是理論上的靈敏線或第一共振線。)

靈敏線:激發電位較低的譜線,常為原子線(電弧線),或離子線(火花線)。與實驗條件有關。

共振線:從激發態到基態的躍遷所產生的譜線。由最低能級的激發態到基態的躍遷稱為第一共振線。一般也是最靈敏線。與元素的激發程度難易有關。

分析線:在進行元素的定性或定量分析時,根據測定的含量範圍的實驗條件,對每一元素可選一條或幾條最後線作為測量的分析線。

自吸線:當輻射能通過發光層周圍的蒸汽原子時,將為其自身原子所吸收,而使譜線強度中心強度減弱的現象。

自蝕線:自吸最強的譜線的稱為自蝕線。

光柵閃耀特性:將光柵刻痕刻成一定的形狀通常是三角形的槽線,使衍射的能量集中到某乙個衍射角附近

激發電位: (excited potential)原子外層電子由低能態躍遷到高能態所需要的能量,以ev表示。每條譜線對應一激發電位。

doppler變寬:由於原子熱運動引起的譜線寬度增加,又稱為熱變寬

偶合常數:兩種核的自旋之間產生的相互干擾稱為自旋耦合,相互干擾的大小用耦合常數表示。

趨膚效應:又叫集膚效應,當高頻電流通過導體時,電流將集中在導體表面流通,這種現象叫趨膚效應

基體效應:樣品中除待測物以外的其它組份稱為基體,指試液基體成分在測定分析時對被測元素響應訊號所造成的影響。

stokes效應:螢光線激發能大於螢光能,即螢光線波長大於激發線波長的非共振螢光。

簡答題1、為什麼要以峰值吸收代替積分吸收進行原子吸收分析?峰值吸收的測定,對光源發出的譜線有何要求?為什麼空心陰極燈能滿足這些要求。(15分)

因為原子譜線半寬很小,現在還沒有一種極高解析度的光柵可以分辨該半寬的譜線,並對此峰面積進行積分,因此須以峰值吸收代替積分吸收。

對光源要求(walsh兩假設):當光源發射線半寬比吸收線半寬小得多(銳線),且二者中心頻率一致時,可以用峰值吸收代替積分吸收。

空心陰極燈的燈電流小---熱變寬(doppler)小;燈內充低壓惰性氣體—壓變寬小。由於使用待測元素製作元素燈,發出的譜線是待測元素的共振吸收線,即二者中心頻率一致,故。。。。。。

2、實際上的紅外吸收譜帶(吸收峰)數目與理論計算的振動數目要少。解釋原因。(5分)

1)對稱振動分子的偶極矩不為零;2)能量簡併(振動形式不同,但振動能級一樣);3)儀器解析度不高或靈敏度不夠。

3、列出影響螢光強度的主要因素,並分別作出說明。p90

1)躍遷型別:通常,具有—*及n—*躍遷結構的分子才會產生螢光。而且具—*躍遷的量子效率比n—*躍遷的要大得多(前者大、壽命短、kisc小)。

2)共軛效應:共軛度越大,螢光越強。

3)剛性結構:分子剛性(rigidity)越強,分子振動少,與其它分子碰撞失活的機率下降,螢光量子效率提高。如螢光素(大)與酚酞(=0);芴(=1)與聯苯( =0.18)。

4)取代基:給電子取代基增強螢光(p-共軛),如-oh-、or、-nh2、-cn、nr2等; 吸電子基降低螢光,如 -cooh、-c=o、-no2、-no、-x等; 重原子降低螢光但增強磷光,如苯環被鹵素取代,從氟苯到碘苯,螢光逐漸減弱到消失(為什麼?),該現象也稱重原子效應。

5)溶劑效應: 溶劑極性可增加或降低螢光強度(改變—*及n—* 躍遷的能量); 與溶劑作用從而改變螢光物質結構來增加或降低螢光強度。

6)溫度:溫度增加,螢光強度下降(因為內、外轉換增加、粘度或「剛性」降低)。因此體系降低溫度可增加螢光分析靈敏度。

7)ph值:具酸或鹼性基團的有機物質,在不同ph值時,其結構可能發生變化,因而螢光強度將發生改變;對無機螢光物質,因ph值會影響其穩定性,因而也可使其螢光強度發生改變。

8)內濾光和自吸:體系內存在可以吸收螢光的物質,或螢光物質的螢光短波長與激發光長波長有重疊,均可使螢光強度下降,稱為內濾光;當螢光物質濃度較大時,可吸收自身的螢光發射,稱為螢光自吸。

9)螢光猝滅:碰撞猝滅;靜態猝滅;轉入三重態的猝滅; 電子轉移猝滅;自猝滅。

何為基體效應?基體改進劑的作用如何?p135

基體效應是指試液基體成分在測定分析時對被測元素響應訊號所造成的影響。在試樣中加入基體改進劑,使其在乾燥或灰化階段與試樣發生化學變化,其結果可能增加基體的揮發性或改變被測元素的揮發性,以消除干擾。

為什麼原子吸收光譜法只適用於定量分析而不用於定性分析?p126

一般來說,定性分析的激發光譜必須是連續光譜,通過測定樣品對特定波數光譜的吸收或發射來定性。而原子吸收光譜的激發光譜為線光譜(空心陰極燈)。

從aas的過程來看,我們是選確實了所要定量的元素,之後再選擇這種元素的空心陰極燈做銳線光源,發出半寬度遠小於吸收線半寬度的線光譜。如果不如果所測元素,則不能確實用哪種元素的空心陰極燈,aas也就不可以進行了。

2. 請簡述譜線的自吸與自蝕現象。p109

自吸:中心發射的輻射被邊緣的同種基態原子吸收,使輻射強度降低的現象。

自蝕:元素濃度低時,不出現自吸。隨濃度增加,自吸越嚴重,當達到一定值時,譜線中心完全吸收,如同出現兩條線的現象。

3. 結合您學習《儀器分析》這一門課程, 試述「儀器分析」是怎樣的一類分析方法? 體包括哪些方法?p2

儀器分析是通過測量表徵物質的某些物理或化學性質的引數來確實其化學組成、含量或結構的分析方法。常用的儀器分析法可以分為光學分析法、電化學分析法、色譜法、質譜法和熱分析法等。

4. 在有機化合物的鑑定及結構推測上, 紫外吸收光譜所提供的資訊具有什麼特點? 紫外吸收曲線中有哪些作為定性的引數?

適用於不飽和有機化合物,尤其是共軛體系的鑑定,以此推斷未知物的骨架結構。但是分子或離子對此外光的吸收只是他們含有的生色基團和助色基團的特徵,而不是整個分子或離子的特徵,故,只靠乙個紫外光譜來確定乙個未知物是的結構是不現實的。

定性引數:最大吸收波長λmax、最小吸收峰波長λmin,吸收峰的數目、位置、拐點以及εmax。

在目前你所學的儀器分析方法中,列舉至少三種可用於有機物結構分析的方法,並簡明扼要地說明它們各自利用了分子的什麼資訊來進行結構剖析?

紫外-可見分光光度法:利用有機分子中的共軛結構。

紅外光譜法:利用分子振動和轉動能級從基態到激發態的躍遷吸收相應紅外光譜。各官能團有都特徵吸收頻率。

核磁共振波譜法:氫原子核在強磁場下能級**吸收光子而能級躍遷。氫原子的位置、環境以及官能團等使化學位移不同,故可以進行結構剖析。

光譜定性或定量分析,經常需要使用不同的單色器狹縫寬度。為什麼?p14-15

單色器的分辨能力(有效頻寬s)應由下式決定:s=dw

d=倒線色散率;w=狹縫寬度。狹縫寬度與解析度成反比,與靈敏度成正比。

狹縫寬度的選擇原則

定性分析:選擇較窄的狹縫寬度—提高解析度,減少其它譜線的干擾,提高選擇性;

定量分析:選擇較寬的狹縫寬度—增加照亮狹縫的亮度,提高分析的靈敏度;

應根據樣品性質和分析要求確定狹縫寬度。並通過條件優化確定最佳狹縫寬度。

與發射光譜分析相比,原子吸收光譜因譜線數少,可採用較寬的狹縫。但當背景大時,可適當減小縫寬。

faas中,原子化器火焰背景干擾通常採用哪些方法克服?分別做出解釋。p136

1)鄰近非共振線背景校正參比線與測量線很近(保證二者經過的背景一致),待測物基態原子不吸收參比線。參比線是待測原子的非共振線或光源內惰性氣體元素的譜線。

共振線(此時為分析線)的總吸光度at包括基態原子的吸收a和背景吸收ab,即at=a+ab

通過測量共振線旁的「鄰近線」的吸收,得到ab

此時得到淨吸收度a=at-ab

2)連續光源背景校正法連續光源的吸光度即為背景吸收,將銳線光源吸光度值減去連續光源吸光度值,即為校正背景後的實測元素的吸光度值。

3)zeeman效應背景校正法根據磁場將(簡併的)譜線**成具有不同偏振特性的成份。對單重線而言,**成振動方向平行於磁場的線(波長不變)和垂直於磁場的線(波長增加或降低,並呈對稱分布),由譜線的磁特性和偏振特性來區別被測元素吸收和背景吸收。兩次測量之差就是背景吸收後實測元素的淨吸光度值。

為什麼電熱原子化方法比火焰原子化方法的靈敏度高?何為石墨爐平台技術?p133-134

火焰原子化中氣動霧化效率比較低,只能達到約5%~15%,大量試液沒進入火焰而被排走,嚴重影響火焰原子化法靈敏度。而石墨爐原子化法中,試樣原子化是在惰性氣體中和強還原性介質內進行的,有利於難熔氧化物的原子化,自由原子在石墨爐吸收區內停留時間長,約可達火焰法的1000倍,故此原子化效率高,靈敏度高。

石墨爐平台技術:在石墨管內平放乙個放樣品的石墨片當管溫度迅速公升高時,樣品因不直接受熱(熱輻射),因此原子化時間相應推遲。或者說,原子化溫度變化較慢,從而提高重現性。

uv和ir光譜均為分子吸收光譜,但其儀器各組成部分和排列順序有所不同,請說明。

uv-vis: w燈、氘燈—光柵或稜鏡---吸收池---光電倍增管(檢測器

ir: 矽碳棒或nernst燈---樣品池---光柵或michelson干涉儀---真空熱電偶

分析:對於uv-vis,我們要先確實測量波長,之後再讓特定波長的電磁波通過吸收池,測定樣品在此波長的吸光度,再應用lambert-beer定律定量。故此,先用單色儀(光柵或稜鏡)分光,再讓特定波長的電磁波通過吸收池。

(這個解釋本人覺得會有問題。)

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