仪器分析石杰等著,复习题答案

第二章光学分析法导论

1. 已知1电子伏特=1. 602×10-19J，试计算下列辐射波长的频率（以兆赫为单位），波数（以cm-1为单位）及每个光子的能量（以电子伏特为单位）：（1）波长为900pm的单色X射线；（2）589.0nm 的钠D线；（3）1

2.6µm的红外吸收峰；（4）波长为200cm的微波辐射。

解：已知1eV=1.602×10-19J, h=6.626×10-34J·s,c=3.0×108m·s-1

①λ=900pm的X射线

Hz，即3.333×1011MHz

cm-1

J

用eV表示，则eV

②589.0nm的钠D线

Hz，即5.093×108MHz

cm-1

J

用eV表示，则eV

③12.6µm的红外吸收峰

Hz，即2.381×107MHz

cm-1

J

用eV表示，则eV

④波长为200cm的微波辐射

Hz，即1.50×102MHz

cm-1

J

用eV表示，则eV

2. 一个体系包含三个能级，如果这三个能级的统计权重相同，体系在300K温度下达到平衡时，试计算在各能级上的相对分布（N i/N）．能级的相对能量如下。

（1）0eV，0.001eV，0.02eV；（2）0eV，0.01eV，0.2eV;

（3）0eV，0.1eV, 2eV。

解：已知T=300K, k=1.380×10-23J·K-1=8.614×10-5eV·K-1,

kT=8.614×10-5×300=0.0258eV

①E0=0eV, E1=0.001eV, E2=0.02eV

②E0=0eV, E1=0.01eV, E2=0.2eV

③E0=0eV, E1=01eV, E2=2eV

3. 简述下列术语的含义

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

自发发射受激发射受激吸收电致发光光致发光化学发光热发光

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．

自发发射――处于两个能级E i、E j(E i>E j)上的粒子浓度分别为N i、N j．当i能级上的一个粒子跃迁到j能级时，就自发发射一个能量为E i-E j的光子，这类跃迁称为自发发射．

受激发射――对于处于高能级i的粒子，如果有频率恰好等于(E i-E j)/h的光子接近它时，它受到这一外来光子的影响，而发射出一个与外来光子性质完全相同的光子，并跃迁到低能级j．这类跃迁

过程为受激发射．

受激吸收――频率为(E i-E j)/h的辐射照射时，粒子从能级j跃迁到能级i，使得辐射强度降低，这种现象称为受激吸收．

电致发光――电场引起的碰撞激发，是指被电场加速的带电粒子碰撞而受到激发，从而发射出电磁辐射．这一过程称为电致发光．

光致发光――电磁辐射吸收激发，是指吸收电磁辐射而引起的激发，从而发射出电磁辐射，这一过程称为光致发光．

化学发光――在一些特殊的化学反应体系中，有关分子吸收反应所释放的化学能而处于激发态，回到基态时产生光辐射。这样获得的光谱称为化学发光光谱．

热发光――物体加热到一定温度也会发射出电磁辐射，称为热发光．

4. 什么是光谱分析法，它包括哪些主要方法？

答：当物质高温产生辐射或当辐射能与物质作用时，物质内部能级之间发生量子化的跃迁，并测量由此而产生的发射，吸收或散射辐射的波长和强度，进行定性或定量分析，这类方法就是光谱分析法．光谱分析法主要有原子吸收光谱法、原子发射光谱法、原子荧光法、紫外－可见分光光度法、红外光谱法、分子荧光法、X射线荧光法等．

5. 辐射光子能量与波长的关系怎样，按光子能量从高到低有哪些辐射类型？

答：辐射光子能量与波长的关系为：E=hc/λ

按光子能量从高到低的顺序为：

γ射线，X射线，紫外，可见，红外，微波，无线电波

6. 电子光谱一般在什么波长区？振动光谱在什么波长区？转动光谱在什么波长区？

答：电子光谱——紫外、可见区（E e、Eυ、E r 均改变）62~620nm

振动光谱——近红外区（E v及E r改变）620~24.8µm

转动光谱——远红外、微波区（仅E r改变）>24.8µm

第三章紫外及可见吸收光谱法

1.已知某Fe(Ⅲ)络合物，其中铁浓度为0.5µg·mL-1，当吸收池厚度为lcm时，百分透光率为80%。试计算：（1）溶液的吸光度；（2）该络合物的表观摩尔吸光系数；（3）溶液浓度增大一倍时的百分透光率；（4）使（3）的百分透光率保持为80%不变时吸收池的厚度。

解：已知b=1cm, T=80%, c=0.5µg·mL-1

则mol·L-1

(1)A= –lg T= –lg0.80=0.0969

(2)由A=εbc得到：

L·mol-1·cm-1

(3)c2=2c, A2=2A=0.1938

即–lg T2=0.1938, T2=0.640

(4)A3= –lg T3= –lg0.80=0.0969,c3=2c, 则A3=A, b3=b/2

cm

2.钢样中的钛和钒，可以同时用它们的过氧化氢络合物形式测定，1.000g钢样溶解，发色并稀释至50mL。如果其中含1.00mg钛，则在400nm波长的吸光度为0.269；在460nm的吸光度为0.134。在同样条件下，1.00mg钒在400nm波长的吸光度为0.057；在460nm为0.091。表中各试样均重1.000g，最后稀释至50mL。根据它们的吸光度计算钛和钒的百分含量。

解：依条件，对钛(Ti)：,

对钒(V)：,

c=1mg/50mL，相当于1g钢样中有1mg钛或钒．

则根据吸光度的加和性，得到：

0.269c1 + 0.057c2=A400

0.134c1+ 0.091c2=A460