仪器分析总习题及参考答案剖析

1、 试述“仪器分析”是怎样的一类分析方法？有何特点？大致分哪几类？具体应用最广的是哪两类？2、 光谱法的仪器通常由哪几部分组成？它们的作用是什么？光谱法的仪器由光源、单色器、样品容器、检测器和读出器件五部分组成。作用略。3、 请按照能量递增和波长递增的顺序，分别排列下列电磁辐射区：红外线，无线电波，可见光，紫外光，X射线，微波。能量递增顺序：无线电波、微波、红外线、可见光、紫外光、X射线。波长递增顺序：X射线、紫外光、可见光、红外线、微波、无线电波。4、 解释名词 电磁辐射 电磁波谱 发射光谱 吸收光谱 荧光光谱 原子光谱 分子光谱 特征谱线电磁辐射电磁辐射是一种以巨大速度通过空间传播的光量子流，它即有波动性，又具有粒子性电磁波谱将电磁辐射按波长顺序排列，便得到电子波谱电子波谱无确定的上下限，实际上它包括了波长或能量的无限范围发射光谱原来处于激发态的粒子回到低能级或基态时，往往会发射电磁辐射，这样产生的光谱为发射光谱吸收光谱物质对辐射选择性吸收而得到的原子或分子光谱称为吸收光谱荧光光谱在某些情形下，激发态原子或分子可能先通过无辐射跃迁过渡到较低激发态，然后再以辐射跃迁的形式过渡到基态，或者直接以辐射跃迁的形式过渡到基态。通过这种方式获得的光谱，称为荧光光谱原子光谱由原子能级之间跃迁产生的光谱称为原子光谱分子光谱由分子能级跃迁产生的光谱称为分子光谱特征谱线由于不同元素的原子结构不同（核外电子能级不同），其共振线也因此各有其特征。元素的共振线，亦称为特征谱线。5、 解释名词： 灵敏线 共振线 第一共振线 共振线由任何激发态跃迁到基态的谱线称为共振线主共振线由第一激发态回到基态所产生的谱线；通常是最灵敏线、最后线灵敏线元素的灵敏线一般是指强度较大的谱线，通常具有较低的激发电位和较大的跃迁几率。 AAS解释下列名词：多普勒变宽、谱线轮廓、光谱通带、释放剂、峰值吸收 积分吸收 锐线光源多普勒变宽又称为热变宽，它是发射原子热运动的结果，主要是发射体朝向或背向观察器运动时，观测器所接收到的频率变高或变低，于是出现谱线变宽。谱线轮廓是谱线强度随波长（或频率）分布的曲线。光谱通带仪器出射狭缝所能通过的谱线宽度。释放剂当欲测元素和干扰元素在火焰中形成稳定的化合物时，加入另一种物质，使与干扰元素化合，生成更稳定或更难挥发的化合物，从而使待测元素从干扰元素的化合物中释放出来，这种加入的物质称为释放剂。峰值吸收采用发射线半宽度比吸收线半宽度小得多且发射线的中心与吸收线中心一致的锐线光源，测出峰值吸收系数，来代替测量积分吸收系数的方法。6、 试比较原子发射光谱法、原子吸收光谱法、原子荧光光谱法有哪些异同点？答：相同点：属于原子光谱，对应于原子的外层电子的跃迁；是线光谱，用共振线灵敏度高，均可用于定量分析不同点：原子发射光谱法原子吸收光谱法原子荧光光谱法(1)原理 发射原子线和离子线基态原子的吸收 自由原子(光致发光)发射光谱吸收光谱发射光谱 (2)测量信号发射谱线强度吸光度荧光强度 (3)定量公式lgR=lgA + blgc A=kc If=kc (4)光源作用不同使样品蒸发和激发线光源产生锐线连续光源或线光源 (5)入射光路和检测光路直线直线直角 (6)谱线数目可用原子线和原子线(少) 原子线(少)离子线(谱线多)(7)分析对象多元素同时测定单元素单元素、多元素(8)应用可用作定性分析 定量分析定量分析(9)激发方式 光源 有原子化装置有原子化装置(10)色散系统 棱镜或光栅 光栅 可不需要色散装置(但有滤光装置)(11)干扰受温度影响严重温度影响较小受散射影响严重(12)灵敏度高中高(13)精密度稍差适中适中7、 为什么空心阴极灯能发射锐线光谱？答：根据空心阴极灯的工作原理可知，其发射的是元素的特征光辐射；由于灯的工作电流一般在几毫安至几十毫安，阴极温度不高，所以Doppler变宽效应不明显，自吸现象小；灯内气体压力很低，Lorentz变宽也可忽略；因此，在正常工作条件下，空心阴极灯发射出半宽度很窄的特征谱线。8、 简述常用原子化器的类型及其特点。答：原子化器主要有以下几类：（1）火焰原子化器：火焰原子化器操作简单，火焰稳定，重现性好，精密度高，应用范围广，但它的雾化效率低；（2）无火焰原子化器：如石墨炉原子化器，它的原子化程度高，试样用量少（1-100L），可测固体及粘稠试样，灵敏度高，检测极限可达10-12g 10-14g ，但其精密度差，测定速度慢，操作不够简便，装置复杂。（3）其它：如汞低温原子化法、氢化物原子化法，其检出限低，选择性好，干扰少。9、 原子吸收光谱分析的光源应当符合哪些条件？为什么？答：原子吸收光谱分析的光源应当符合下列条件：（1）发射谱线的宽度窄（锐线）；（2）发射谱线的强度大，背景小；（3）稳定性好；（4）灯的寿命长。10、 简述石墨炉原子化器的升温程序及作用。答：石墨炉的升温程序及各步骤的作用如下：（1）干燥蒸发样品中溶剂或水分；（2）灰化除去样品比分析元素化合物易挥发的基体物质；（3）原子化使分析元素化合物离解成原子；（4）净化除去残留的杂质。11、 关于火焰原子吸收光谱测量条件的选择原则是什么？分析线：通常选择共振线，往往也是灵敏线。有成熟方法参考。HCL灯电流：预热。保证光强的情况下使用低电流。20mA火焰：乙炔焰干扰分析线在220nm以下测定（背景吸收）；氧化亚氮焰高温还原性，适用易生成难解离化合物的元素；低温焰（氢、煤气）适用易电离元素。燃烧器高度：元素不同，原子化区在火焰中分布不同。上下调节高度至A值最大时为止。狭缝：如果分析线没有邻近的非共振线干扰或背景小，选择宽狭缝（方法： 调大S至A值大到会减小），可提高信噪比。同时选择小的增益降低噪。12、 石墨炉原子化比火焰原子化灵敏度高的主要原因是（ ）A 原子蒸气密度大；B原子化温度高；C试样量多； D 有净化步骤13、 空心阴极灯中引起发射线变宽的主要因素是（ ）A 多普勒变宽；B压力变宽；C场致变宽。D 自然变宽14、 预混合火焰的结构可分为四个区域, 火焰光谱法中最重要的观察区是（ ）A第一反应区； B第二反应区； C中间区 ；D 外区15、 下面（ ）是AAS中常用的排除干扰的方法1.使用基体改进剂、释放剂、保护剂 2.加消电离剂 3.塞曼效应校正背景 4.梯度洗脱 5.老化 6.低温原子化16、 用原子吸收法测定元素M时。由未知试样得到的吸光度为0.435，若9毫升试样中加入1毫升100mg·L-1的M标准溶液，测得该混合液吸光度为0.835问未知试液中M的浓度是多少？解：标准加入法解得cx=9.81mg·L-117、 测定血浆中Li的浓度，将两份均为0.430mL血浆分别加入到5.00mL水中，然后向第二份溶液加入20.0L 0.0430mol/L的LiCl标准溶液。在原子吸收分光光度计上测得读数分别为0.230和0.680，求此血浆中Li得浓度（以g/mLLi表示） 7.08g/mL18、 原子吸收光谱测定水样中Co得浓度。分别吸取水样10.0mL于50mL容量瓶中，然后向各容量瓶中加入不同体积的6.00g/mL Co 标准溶液，并稀释至刻度，在同样条件下测定吸光度，由下表数据用作图法求得水样中Co的浓度。 溶液数水样体积/mLCo标液体积/mL稀释最后体积/mL吸光度123456010.010.010.010.010.00 010.0 20.030.040.050.0 50.050.050.0 50.0 50.00.042 0.2010.2920.3780.4670.55410.9g/mLUV19、 试比较原子吸收分光光度法与紫外-可见分光光度法有哪些异同点？答：相同点：二者都为吸收光谱，吸收有选择性，主要测量溶液，定量公式：A=kc，仪器结构具有相似性不同点：原子吸收光谱法紫外可见分光光度法(1) 原子吸收 分子吸收(2) 线性光源 连续光源(3) 吸收线窄，光栅作色散元件 吸收带宽，光栅或棱镜作色散元件(4) 需要原子化装置(吸收池不同) 无(5) 背景常有影响，光源应调制(6) 定量分析定性分析、定量分析(7) 干扰较多，检出限较低干扰较少，检出限较低 20、 分别画出原子吸收光谱仪和紫外可见分光光度计的结构方框图，比较两者的不同点，并说明为什么有这些不同。答：原子吸收光谱仪的结构方框图如下：锐线光源原子化器单色器检测器紫外可见分光光度仪的结构方框图如下：光源单色器样品池检测器最主要区别：原子吸收光谱仪的单色器位于原子化器（样品）与检测器之间，而紫外可见光度计的单色器位于光源与样品池之间。一方面，由于火焰原子化器本身是一强发射光源和热源，如果与检测器靠近，容易造成检测器饱和，在中间置入单色器可以避免这种情况出现，也可以减小杂散光进入检测器；另一方面，紫外光源所使用的波段的波长比较短，其能量很高，如直接照射到样品上，容易造成样品分解（测定对象多为有机物），通过单色器后再照射到样品可减弱这种影响，同时，其吸收池本身并不发光发热，因此没有火焰吸收法中对造成检测器影响的问题。21、 试比较双光束和双波长分光光度法在仪器结构上有何不同，双波长分光光度法的原理是什么？答：(1) 双光束分光光度计，在单色器的后面放置一切光器，将光分为两路强度相同的两部分，分别通过参比和样品溶液测定。双波长分光光度计，将同一光源发出的辐射通过两个单独调节的单色器，产生两条不同波长的光，分别进行测定。 (2)由于双波长分光光度计采用统一光源，调节仪器使两波长处光强度相等，则两波长处吸光度之差为A= A2 A1 = (2 1)bc即输出信号A浓度c成正比消除了参比溶液和样品溶液组成不同带来的误差。22、 与紫外分光光度计比较，荧光分光光度计有何不同。答：光源：激发光源强度比吸收测量中的光源强度大。单色器：两个单色器，激发单色器和发射单