儀器分析習題答案光譜分析部分概要.doc
《儀器分析習題答案光譜分析部分概要.doc》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《儀器分析習題答案光譜分析部分概要.doc(14頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
儀器分析部分作業(yè)題參考答案第一章 緒論1-21、主要區(qū)別:(1)化學分析是利用物質(zhì)的化學性質(zhì)進行分析;儀器分析是利用物質(zhì)的物理或物理化學性質(zhì)進行分析;(2)化學分析不需要特殊的儀器設(shè)備;儀器分析需要特殊的儀器設(shè)備;(3)化學分析只能用于組分的定量或定性分析;儀器分析還能用于組分的結(jié)構(gòu)分析;(3)化學分析靈敏度低、選擇性差,但測量準確度高,適合于常量組分分析;儀器分析靈敏度高、選擇性好,但測量準確度稍差,適合于微量、痕量及超痕量組分的分析。 2、共同點:都是進行組分測量的手段,是分析化學的組成部分。1-5分析儀器與儀器分析的區(qū)別:分析儀器是實現(xiàn)儀器分析的一種技術(shù)設(shè)備,是一種裝置;儀器分析是利用儀器設(shè)備進行組分分析的一種技術(shù)手段。分析儀器與儀器分析的聯(lián)系:儀器分析需要分析儀器才能達到量測的目的,分析儀器是儀器分析的工具。儀器分析與分析儀器的發(fā)展相互促進。1-7因為儀器分析直接測量的是物質(zhì)的各種物理信號而不是其濃度或質(zhì)量數(shù),而信號與濃度或質(zhì)量數(shù)之間只有在一定的范圍內(nèi)才某種確定的關(guān)系,且這種關(guān)系還受儀器、方法及樣品基體等的影響。因此要進行組分的定量分析,并消除儀器、方法及樣品基體等對測量的影響,必須首先建立特定測量條件下信號與濃度或質(zhì)量數(shù)之間的關(guān)系,即進行定量分析校正。第二章 光譜分析法導論2-1 光譜儀的一般組成包括:光源、單色器、樣品引入系統(tǒng)、檢測器、信號處理與輸出裝置。 各部件的主要作用為: 光源:提供能量使待測組分產(chǎn)生吸收包括激發(fā)到高能態(tài); 單色器:將復合光分解為單色光并采集特定波長的光入射樣品或檢測器;樣品引入系統(tǒng):將樣品以合適的方式引入光路中并可以充當樣品容器的作用;檢測器:將光信號轉(zhuǎn)化為可量化輸出的信號。信號處理與輸出裝置:對信號進行放大、轉(zhuǎn)化、數(shù)學處理、濾除噪音,然后以合適的方式輸出。2-2: 單色器的組成包括:入射狹縫、透鏡、單色元件、聚焦透鏡、出射狹縫。 各部件的主要作用為: 入射狹縫:采集來自光源或樣品池的復合光; 透鏡:將入射狹縫采集的復合光分解為平行光;單色元件:將復合光色散為單色光(即將光按波長排列)聚焦透鏡:將單色元件色散后的具有相同波長的光在單色器的出口曲面上成像;出射狹縫:采集色散后具有特定波長的光入射樣品或檢測器2-3棱鏡的分光原理是光的折射。由于不同波長的光在相同介質(zhì)中有不同的折射率,據(jù)此能把不同波長的光分開。光柵的分光原理是光的衍射與干涉的總效果。不同波長的光通過光柵衍射后有不同的衍射角,據(jù)此把不同波長的光分開。2-6見書19頁表2-1 躍遷類型波譜區(qū)域波長范圍能量范圍/eV原子內(nèi)層電子躍遷x-射線10-3nm10nm1.21061.2102原子外層電子躍遷紫外-可見光10nm750nm1251.7分子的價電子躍遷分子振動能級的躍遷近紅外-中紅外光0.75mm50mm1.70.02分子轉(zhuǎn)動能級的躍遷遠紅外50mm1000mm210-2410-42-7因為對于一級光譜(n=1)而言,光柵的分辨率為:又因為: 所以,中心波長(即平均波長)在1000cm-1的兩條譜線要被該光柵分開,它們相隔的最大距離為:cm-12-10原子光譜是由原子外層電子在不同電子能級之間躍遷產(chǎn)生的,而不同電子能級之間的能量差較大,因此在不同電子能級之間躍遷產(chǎn)生的光譜的波長差異較大,能夠被儀器分辨,所以顯現(xiàn)線光譜;分子光譜的產(chǎn)生既包括分子中價電子在不同電子能級之間躍遷,也包括分子中振動能級和轉(zhuǎn)動能級的躍遷,而振動能級和轉(zhuǎn)動能級之間的能量差較小,在這些能級之間躍遷產(chǎn)生的光譜的波長非常接近,不能被儀器所分辨,所以顯現(xiàn)為帶光譜。第3章 原子發(fā)射光譜法3-2緩沖劑的作用是抵償樣品組成變化的影響,即消除第三元素的影響,控制和穩(wěn)定弧溫; 揮發(fā)劑的作用是增加樣品中難揮發(fā)性化合物的揮發(fā)能力3-3 Fe 404.582nm譜線對404.720nm分析線的干擾為線光譜的干擾,因此主要采用減少單色器出口狹縫寬度的方法消除 弱氰帶的干擾屬于背景干擾,可以采用背景扣除包括背景校準法和等效濃度法消除。此外,因為弱氰帶的干擾來源空氣中的N2和電極揮發(fā)的C形成的穩(wěn)定的CN分子的輻射,因此可以使用非石墨電極或通過加入易揮發(fā)的光譜緩沖劑如NaCl,增加待測物的揮發(fā)性,并幫助氰氣盡快離開光源,消除其干擾。3-4因為試樣量很少,且必須進行多元素測定,因此只能選擇靈敏度高、耗樣量少、能同時實現(xiàn)多元素測定的方法進行分析。對于(1) 順序掃描式光電直讀:因為測定速度慢,所以耗樣量大,不合適。對于(2)原子吸收光譜法:不能進行多元素同時測定,且耗樣量大。對于(3)攝譜法原子發(fā)射光譜法和(4)多道光電直讀光譜法,具有耗樣量少或分析速度快和能同時實現(xiàn)多元素測定的優(yōu)點。所以(3)和(4)都基本可以。但是由于多道光電直讀光譜法受光路通道的限制,得到的光譜數(shù)目少,所以一般只用于固定元素的多元素測定。因此最佳方法是攝譜法原子發(fā)射光譜法。3-6(注意內(nèi)標與內(nèi)標法的概念區(qū)別)解:在進行內(nèi)標法定量分析時,在待樣品中加入或基體中大量存在的含量基本固定的組分稱為內(nèi)標。在分析時,以待測物的信號與內(nèi)標物的信號比與待測物的濃度或質(zhì)量之間的關(guān)系來進行定量分析的方法稱為內(nèi)標法。 采用內(nèi)標法定量的目的是消除試樣的組成、形態(tài)及測量條件如光源的變化等對測量結(jié)果的影響,提高分析結(jié)果的穩(wěn)定性。3-8 因為試樣只能被載氣帶入ICP光源中,而不能直接引入ICP光源中,所以固體試樣和液體試樣都在引入ICP光源前必須轉(zhuǎn)化為氣態(tài)或氣溶膠狀態(tài)。因此試樣引入ICP光源的主要方式有:霧化進樣(包括氣動霧化和超聲霧化進樣)、電熱蒸發(fā)進樣、激光或電弧和火花熔融進樣,對于特定元素還可以采用氫化物發(fā)生法進樣。其中,以氣動霧化方式最為常用。3-10 原因包括(1)樣品在ICP光源中的原子化與激發(fā)是在惰性氣體Ar的氛圍進行的,因此不容易氧化電離;(2)樣品的原子化與激發(fā)過程是在ICP焰炬的中心進行的,溫度很高,且與空氣接觸的機會少,因此不容易氧化電離;(3)ICP焰炬中存在大量的電子,抑制了待測元素的電離。補充題:1、下列那種躍遷不能產(chǎn)生,為什么? 31S031P1; 31S031D2; 33P233D3; 43S143P1;解:對于光譜項符號為n2S+1LJ的能級間的躍遷,需遵從電子躍遷選律,即:Dn = 包括0的一切整數(shù);DL = 1;DJ = 0,1(但J = 0時,DJ=0的躍遷也是禁阻的);DS = 0對于題中給定的四種躍遷類型,只有(2)31S031D2的躍遷不滿足選律,因為:DL = 21;DJ = 20或1所以31S031D2之間的躍遷難以發(fā)生。2、用原子發(fā)射光譜分析下列試樣,應(yīng)選用那種光源?(1)礦石中的定性與半定量分析(2)合金中的銅測定(Cu的含量在 x%數(shù)量級)(3)鋼中錳的測定(含量0.0x%0.x%數(shù)量級之間)(4)污水中的Cr、Mn、Cu、Fe、V、Ti等的測定(含量在10-6x%之間)解:光源的選擇應(yīng)考慮樣品的熔點、待測元素激發(fā)能力、分析的目的和待測元素的含量。參考下表選擇:光源蒸發(fā)溫度激發(fā)溫度穩(wěn)定性應(yīng)用范圍直流電弧高(陽極)3000400040007000較差巖石,礦物,純物質(zhì),難揮發(fā)低含量元素(定性劑半定量分析)交流電弧中10002000比直流電弧略高較好金屬、合金低含量元素的定量分析高壓火花低,(A)(B)。9-11用計算最大吸收波長的方法判別。對于以下四個化合物:用Woodword規(guī)則計算其最大吸收波長(屬于共軛四烯以下結(jié)構(gòu),按書p247中表9-4參數(shù)計算):化合物(A)(B)(C)(D)母體基數(shù)214(非同環(huán)二烯)214(非同環(huán)二烯)253(同環(huán)二烯)253(同環(huán)二烯)擴展共軛雙鍵301=3000301=30烷基取代52=1051=553=1553=15計算值254nm219nm268nm298nm所以應(yīng)該是化合物D9-13上述兩個化合物屬于a,b-不飽和羰基化合物,所以按照書p248中表9-5參數(shù)計算最大吸收波長。化合物(a)(b)母體基數(shù)215215羰基上取代0(為R)0(為R)同環(huán)二烯結(jié)構(gòu)390擴展共軛雙鍵301=30301=30環(huán)外雙鍵051=5a及b位取代00g位取代181=18(1個R取代)181=18(1個R取代)d位取代182=36(2個R取代)181=18(1個R取代)計算值338nm286nm9-151.010-3 mol L-1的K2Cr2O7溶液在波長450nm和530nm處的吸光度A分別為0.200和0.050,1.010-4 mol L-1的KMnO4溶液在450nm處無吸收,在530nm處吸光度為0.420。今測得某K2Cr2O7和KMnO4混合液在450nm和530nm處吸收光度分別為0.380和0.710。試計算該混合液中K2Cr2O7和KMnO4的濃度。假設(shè)吸收池長為10mm。解:因為吸收池長為10mm,即b=1cm,因此由朗伯比爾定律A = b c得: A450nm (K2Cr2O7) = 450nm (K2Cr2O7) c (K2Cr2O7) = 450nm (K2Cr2O7) 1.010-3 = 0.200A530nm (K2Cr2O7) = 530nm (K2Cr2O7) c (K2Cr2O7) = 530nm (K2Cr2O7) 1.010-3 = 0.050A530nm (KMnO4) = 530nm (KMnO4) c (KMnO4) = 530nm (KMnO4) 1.010-4 = 0.420450nm (KMnO4)=0A450nm (混) = 450nm (K2Cr2O7) c1 (K2Cr2O7) = 0.380A530nm (混) = 530nm (K2Cr2O7) c1 (K2Cr2O7)530nm (KMnO4) c2 (KMnO4) = 0.710解上述聯(lián)立方程組,得到:c1 (K2Cr2O7)=1.910-3molL-1;c2 (KMnO4)=1.4610-4molL-1。9-16 提示:環(huán)己烷為非極性溶劑,因此與亞異丙酮之無氫鍵相互作用,其吸收波長對應(yīng)的能量就是亞異丙酮中np*躍遷的能量。相比于在環(huán)己烷中的np*躍遷,亞異丙酮在其它極性溶劑中的np*躍遷吸收波長的移動都是因為亞異丙酮與溶劑分子之間產(chǎn)生氫鍵的結(jié)果,因此其吸收波長對應(yīng)的能量就包括了亞異丙酮中np*躍遷的能量和亞異丙酮與與溶劑分子之間產(chǎn)生氫鍵的能量。所以亞異丙酮與與溶劑分子之間產(chǎn)生氫鍵的強度(E)可以由以下公式求算: 式中,l1代表亞異丙酮在其它極性溶劑中的最大吸收波長,l2代表亞異丙酮在環(huán)己烷中的最大吸收波長。 將各最大吸收波長代入公式即可計算得到各溶劑分子與亞異丙酮之間產(chǎn)生氫鍵的強度。計算過程略。分析化學(上)p337-3394:因為: 按照朗伯-比爾定律: 其中,e 為摩爾吸光系數(shù),單位為;b為比色皿厚度,單位為cm;C為待測物濃度,單位為mol/L。所以: 按照摩爾吸光系數(shù)e 與桑德爾靈敏度(靈敏度指數(shù),S,單位:mg/cm2)之間的關(guān)系: 得到:(mg/cm2)5、因為:而透射比的測量誤差為0.05%,即DT = dT =0.05% 測量的A=0.434,其T=10-0.434 = 0.368所以:12因為: 按照朗伯-比爾定律: 所以:M=132.6g/mol12、注意:將題中“相對標準偏差最小” 改為“相對誤差最小”。要是測定的相對誤差最小,因此采用示差光度法,吸光度的讀數(shù)應(yīng)該為0.434,即:A相對=0.434。 因為,以水為參比時,T=0.08,即所以,為了使A相對=0.434,即: A參比= 0.666,即應(yīng)該選擇一個以水為參比時吸光度為0.666的標準溶液為參比。該參比溶液的濃度為:(mol/L)第8章 分子發(fā)光分析法8-1(1)單重態(tài):體系中兩個電子以不同的自旋方向處于相同或不同軌道的狀態(tài)。(2)三重態(tài):體系中兩個電子以相同的自旋方向處于相同或不同軌道的狀態(tài)。(3)系間跨越:不同多重態(tài)能級之間的非輻射躍遷過程。(4)振動馳豫:同一電子能級中,從較高振動能級到較低振動能級的非輻射躍遷過程。(5)熒光猝滅:某種給定熒光體與溶劑或其它溶質(zhì)分子之間發(fā)生的導致熒光強度下降的物理或化學作用過程。(6)熒光量子產(chǎn)率:熒光體所發(fā)射的熒光的光子數(shù)與所吸收的光子數(shù)的比值。(7)重原子效應(yīng):當分子中含有一些質(zhì)量數(shù)比較大的原子(稱為重原子,如I、Br等)或體系中存在由重原子組成的溶劑(如碘乙烷)時,由于重原子會增加系間竄躍,導致熒光減弱的現(xiàn)象。8-2 因為熒光是由第一電子激發(fā)單重態(tài)的最低振動能級向基態(tài)躍遷時發(fā)射的光譜,因此當分子被激發(fā)到比第一電子激發(fā)單重態(tài)的最低振動能級還要高的任何一個能級上后,它在發(fā)熒光之前都將通過振動馳豫、內(nèi)轉(zhuǎn)化等非輻射馳豫過程回到第一電子激發(fā)單重態(tài)的最低振動能級上,然后才能通過輻射躍遷(發(fā)熒光)回到基態(tài)。因此熒光光譜的形狀于激發(fā)光波長無關(guān)。8-6 書p2128-7 熒光的量子產(chǎn)率決定于分子的結(jié)構(gòu),一般隨分子平面剛性和共軛體系的增加而增加,因給電子基團的取代而增加,因吸電子基團和重原子的取代而下降。對于(1)苯、萘、蒽;隨共軛體系的增加,熒光的量子產(chǎn)率的大小為苯 萘苯苯甲酸;對于(3)酚酞、熒光素和四碘熒光素,它們的結(jié)構(gòu)式如下,可見酚酞平面剛性差,四碘熒光素含有多個重原子取代,因此它們的熒光量子產(chǎn)率的大小為:酚酞四碘熒光素5-羥基喹啉。8-羥基喹啉 5-羥基喹啉8-8(1)通過激發(fā)和發(fā)射光譜的改變區(qū)別。動態(tài)猝滅與激發(fā)過程無關(guān),只影響發(fā)射光譜;靜態(tài)猝滅不影響原發(fā)射過程,但對吸收(激發(fā))光譜產(chǎn)生影響。(2)通過測量熒光壽命區(qū)別。動態(tài)猝滅使發(fā)光體的發(fā)光壽命下降;而靜態(tài)猝滅不改變發(fā)光體的發(fā)光壽命(3)通過測量猝滅常數(shù)與溫度的關(guān)系區(qū)別。動態(tài)猝滅和靜態(tài)猝滅常數(shù)都是溫度(T)的函數(shù),但是動態(tài)猝滅常數(shù)(Ksv)隨T 增加而增加;靜態(tài)猝滅常數(shù)(K)則T 增加而下降8-10在分子或體系中存在重原子時,重原子會增加系間竄躍速度,導致熒光減弱,但卻使磷光增強。由于氯仿的重原子效應(yīng)比苯大,所以蒽在氯仿中的磷光比在苯中強。- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
- 2.下載的文檔,不會出現(xiàn)我們的網(wǎng)址水印。
- 3、該文檔所得收入(下載+內(nèi)容+預覽)歸上傳者、原創(chuàng)作者;如果您是本文檔原作者,請點此認領(lǐng)!既往收益都歸您。
下載文檔到電腦,查找使用更方便
5 積分
下載 |
- 配套講稿:
如PPT文件的首頁顯示word圖標,表示該PPT已包含配套word講稿。雙擊word圖標可打開word文檔。
- 特殊限制:
部分文檔作品中含有的國旗、國徽等圖片,僅作為作品整體效果示例展示,禁止商用。設(shè)計者僅對作品中獨創(chuàng)性部分享有著作權(quán)。
- 關(guān) 鍵 詞:
- 儀器 分析 習題 答案 光譜分析 部分 概要
鏈接地址:http://www.szxfmmzy.com/p-12770545.html