材料分析测试方法期末考试

1.

根据下图中数据计算羟基磷灰石（六方晶系）的晶胞参数

解：六方晶系

2

222（hkl）)c

l ()a k hk h (341

d +++=

已知Cu 靶：λkα1=1.54060×10-10m,λkα2=1.54443×10-10m；

3λ2λλα2

α1

α

K

K K +=

=1.54188×10-10m

对（300）晶面，3

2a d （hkl)=

又有2d （hkl)sinθ=λ，2θ=32.371°，θ=16.1855°，sinθ=0.27875

则

2sinθ

λ

32a =

a=

sinθ

λ3=9.5807×10-10m 对于（002）晶面，2θ=25.806°，θ=12.903°，sinθ=0.22330

2sinθ

λ)c 1

2

1d 2

（hkl)=

=

c=

sinθ

λ

=6.9050×10-10m 2.比较红外光谱与拉曼光谱的异同点答：

红外光谱和拉曼光谱都属于分子振动光谱，都是研究分子结构的有力手段。红外光谱测定的是样品

的透射光谱。当红外光穿过样品时，样品分子中的基团吸收红外光产生振动，使偶极矩发生变化，得到红外吸收光谱。拉曼光谱测定的是样品的发射光谱。当单色激光照射在样品上时，分子的极化率发生变化，产生拉曼散射，检测器检测到的是拉曼散射光。

单色激光照射样品后，产生瑞利散射和拉曼散射。瑞利散射是激光的弹性散射，不负载样品的任何信息。拉曼散射又分为斯托克斯散射和反斯托克斯散射，拉曼散射负载有样品的信息。

对于分子中的同一个基团，它的红外光谱吸收峰的位置和拉曼光谱峰的位置是相同的。在红外光谱图

中，横坐标的单位可以用波数表示。在拉曼光谱图中，虽然横坐标的单位也是用波数，但表示的是拉曼位

移。拉曼检测器检测到的是拉曼散射光，当用不同波长的激光激发样品时，拉曼检测器检测到的拉曼散射光的波长是不相同的。虽然使用的激光波长不同，但对于同一个基团，拉曼位移是相同的。拉曼位移是激光波数和拉曼散射光波数的差值。

有些基团振动时偶极矩变化非常大，红外吸收峰很强，是红外活性的。如羰基的吸收。有些基团振动时偶极矩没有变化，不出现红外吸收峰，是红外非活性的。这种振动拉曼峰会非常强，也是拉曼活性的。

一个基团存在几种振动模式时，偶极矩变化大的振动，红外吸收峰强；偶极矩变化小的振动，红外吸收峰弱。拉曼光谱与之相反，偶极矩变化大的振动，拉曼峰弱；偶极矩变化小的振动，拉曼峰强；偶极矩没有变化的振动，拉曼峰最强。

红外光谱和拉曼光谱的比较：

拉曼光谱红外光谱

散射光谱吸收光谱

出现拉曼光谱的基团，称为拉曼活性出现红外光谱的基团，称为红外活性光谱范围40-4000cm-1光谱范围400-4000cm-1

水可作为溶剂水不能作为溶剂样品可盛于玻璃瓶、毛细管等容器中直接测定不能用玻璃容器测定

固体样品可直接测定需要研磨制成KBr压片

源于极化率变化源于偶极矩变化

谱图：分子骨架测定谱图：基团

C≡N，C=S，S-H伸缩振动产生的谱带是强谱带C≡N，C=S，S-H伸缩振动产生的谱带一般较弱或

强度可变

X=Y=Z，C=N=C，O=C=O-这类键的对称伸缩振动是强谱带，这类键的反对称伸缩振动是弱谱带X=Y=Z，C=N=C，O=C=O-这类键的对称伸缩振动是弱谱带，这类键的反对称伸缩振动是强谱带

醇和烷烃的红外和拉曼光谱是相似的：I.C-O键与C-C键的力常数或键的强度没有很大差别。II.羟基和甲基的质量仅相差2单位。III.与C-H和N-H谱带比较，O-H拉曼谱带较弱

互相排斥原则——有对称中心的分子,有拉曼活性，则红外是非活性的，如有红外活性，则拉曼是非活性的。

互相允许原则——无对称中心的分子，大多具有红外和拉曼活性。

互相禁止原则——少数分子的既没有拉曼活性也没有红外活性。

3.了解电位滴定法的应用、局限

答：电位滴定法的应用：

①氧化还原滴定②酸碱滴定③沉淀滴定④络合滴定

电位滴定的运用也有一定的局限性：其灵敏度受低浓度时电极电位测量准确度的限制，浓度低于10-5mol/L时，残余电流成为零电流电位法中的干扰因素。因此，若溶液浓度低于10-3mol/l时，就需要采用其他滴定方法，才能保证一定准确度。

4.原子吸收光谱分析的基本原理是什么？

答：从光源辐射出的具有待测元素特征谱线的光，通过样品蒸气时被蒸气中待测元素基态原子所吸收，从而使辐射特征谱线光被减弱的程度来测定样品中待测元素含量。

5．色谱法的基本原理，简述液相色谱与气相色谱、薄层色谱、超临界流体色谱、毛细管电泳色谱在柱效、应用范围、费用等方面的不同。

答：色谱法的基本原理：是利用样品中各组份在不同的两相中溶解、分配、吸附等化学作用性能的差异,当两相作相对运动时,使各组分在两相中反复多次受到上述各作用力而达到相互分离。

（1）HPLC与GC（气相色谱）比较

柱效GC>HPLC

应用范围HPLC>GC

费用GC

结论：凡是用GC与HPLC都可分析的样品原则上用GC。

（2）HPLC与TLC（薄层色谱）比较

柱效HPLC>TLC

自动化程度TLC

高效快速HPLC>TLC

费用TLC

（3）HPLC与SFC（超临界流体色谱）比较

柱效SFC>HPLC

应用范围SFC

费用SFC>HPLC

（4）HPLC与CE（毛细管电泳色谱）比较

柱效CE>HPLC

应用范围HPLC≌CE

费用CE

CE的重现性是它的致命弱点，目前还不能作为常规的分析方法被广泛使用。CE的上样量极少，不能做纯化的技术。

6.按分离机制分，色谱主要可以分为哪几类，简述其主要特点。

答：按分离机制分，色谱主要可分为：

i）吸附色谱（正相色谱，NPC）

根据样品组分对极性固定相表面吸附亲和力的不同实现分离

ii）分配色谱（反相色谱，RPC）

分离基于样品组分在非极性固定相和流动相中的溶解度/相互作用不同

iii）离子交换色谱（IEC）

根据样品组份离子交换亲和力的差异分离

iv）离子色谱

其与离子交换色谱的区别是其采用了特制的、具有极低交换容量的离子交换树脂作为柱填料，并采用淋洗液抑制技术和电导检测器，是测定混合阴离子的有效方法。

v）离子对色谱

将一种（或多种）与溶质离子电荷相反的离子（对离子或反离子）加到流动相中使其与溶质离子结合形成疏水性离子对化合物，使其能够在两相之间进行分配。

vi)疏水作用色谱（HIC）

根据样品组份与固定相疏水相互作用的差异分离

ⅴii）体积排阻色谱（SEC）

GPC：固定相是疏水性凝胶,流动相是有机溶剂

GFC：固定相是亲水性凝胶,流动相是水溶液

v iii）手性色谱（CC）

ⅸ）亲和色谱(AC)