仪器分析

仪器分析

1.原子光谱：原子核外电子在院子能级之间跃迁产生的。

2.分子光谱：分子从一种能态改变到另一种能态时的吸收或发射光谱（可包括从紫外到远红外直至微波谱）。

3.光致发光：被测粒子吸收辐射能后被激发，当跃迁至低能态或基态时，便产生发射光谱，以此建立的光谱分析方法有荧光、磷光等。

4.激发发光：主要用电弧、电火花及高压放电装置产生的电能或火焰等放出的热能激发粒子，产生发光。

5.生色团：分子中能吸收紫外或可见光的结构单元称为生色团。

6.助色团：带有非键电子对的能使生色团吸收峰向长波方向移动并增强其强度的官能团。

7.红移效应：在有机化合物中，常常因取代基的变更或溶剂的改变而使其吸收带的最大吸收波长发生移动。如某些有机化合物经取代反应引入含有未共用电子对的集团（如羟基）之后，吸收峰的波长将向长波长方向移动。

8.蓝移效应：与红移效应相反，有时在某些生色团（如羟基）的碳原子一端引入一些取代基之后，吸收峰的波长会想短波长方向移动。

9.紫外-可见分光光度计的组成：光源、单色器（棱镜、光栅）、吸收池、检测器、信号读出装置。类型：单波长单光束分光光度计、单波长双光束分光光度计、双波长分光光度计

10.红外光谱法的特点：①利用物质分子对红外辐射的吸收，并由其振动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁，得到由分子振动能级和转动能级变化产生的振动-转动光谱②有机化合物的红外光谱能提供丰富的结构信息，因此红外光谱是有机化合物结构解析的重要手段之一③红外吸收谱带的谱峰的位置、谱峰的数目及其强度，反映了分子结构的特点，通过官能团、顺反异构、取代基位置、氢键结合以及配合物的形成等结构信息可以推测未知物的分子结构。吸收谱带的吸收强度与分子组成或其化学基团的含量有关④在发生振动跃迁的同时，分子转动能级也发生改变，因而红外光谱形成的是带状光谱⑤红外光谱分析特征性强，气体、液体、固体样品都能测定，并具有样品用量少、分析速度快、不破坏样品的特点。

11..官能团区：①4000～25000cm-1X-H伸缩振动区，O-H基的伸缩振动出现在3650～3200，判断有无酚类、醇类和有机酸类，N-H出现在3500～3100，可能会对O-H有干扰，C-H出现在3000以下②2500～1900cm-1为叁键和累积双键区，包括-C≡C、-C≡N等叁键的伸缩振动及-C=C=C,-C=C=O等累积双键的不对称收缩振动③1900～1300cm-1为双键伸缩振动区，包括三种伸缩振动：C=O，出现在1900～1650cm-1可以判断酮类、醛类、酯类；C=C 出现在1680～1620cm-1；苯的衍生物的泛频谱带，出现在2000～1650cm-1。

12.固体试样的方法：压片法、石蜡糊法、薄膜法、溶液法。

13.简述红光光谱的形成过程及其发生条件。

答：形成过程：分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振-转光谱，辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构，近红外区（14000-4000cm-1）中红外区（4000-400cm-1）

远红外区（400-10cm-1），物质分子吸收红外线（中红外区、即基本振动-转动区）产生吸收光谱,主要是由于振动和转动能级跃迁引起的，因此红外吸收光谱又称振转光谱。

发生条件：①红外辐射光的频率与分子振动的频率相当，才能满足分子振动能级跃迁所需的能量，而产生吸收光谱。②振动过程中必须是能引起分子偶极矩变化的分子才能产生红外吸收光谱。

14.影响基因频率的因素有哪些？

答:内部因素:电子效应①诱导效应②共轭效应③空间效应④张力效应⑤氢键的影响⑥振动偶合⑦费米共振；外部效应：①物

态的影响②溶剂的影响

15.红外光谱的定性的基本依据是什么？

简述红外光谱定性分析的过程。

答：依据是每一化合物都具有特征的红外

光谱，其谱带的数目、位置、形状和强度

均随化合物及其聚集状态的不同而不同，

化合物的结构不同，分子振动能级吸收红

外辐射的频率不同，所以其红外吸收光谱

也不同。过程：①已知物及其纯度的定性

鉴定（在得到样品的红外谱图后，与纯物

质的红外谱图对照比较，如果各吸收峰的

位置与强度基本一致，就可以认为样品就

是该种物质）②未知物结构的测定（充分

收集与运用与样品有关的资料与数据；样

品的来源、外观、纯度；样品的元素分析

结果；样品的物理性质：分子量、沸点、

熔点、折光率等，确定未知物的不饱和度，

根据样品的元素分析结果得到未知物的分

子量与化学式计算未知物的不饱和度）③

红外光谱标准谱图集

16.分子发光分析主要包括：分子荧光分

析、分子磷光分析、化学化学分析

17.分子去活化过程：分子中处于激发态的

电子以辐射跃迁方式或五辐射跃迁方式最

终回到基态，这一过程中，各种不同的能

量传递过程统称为去活化过程。步骤：振

动弛豫、内转换、系间跨越、荧光发射、

磷光发射、猝灭。

18.激发光谱：将激发光的光源用单色器分

光，测定不同波长的激发光照射下，荧光

最强的波长处荧光强度的变化，以激发波

长（λ）为横坐标，荧光强度（IF）为纵

坐标作图，便可得到荧光物质的激发光谱。

19.发射光谱：简称荧（磷）光光谱，如果

将激发光波长固定在最大激发波长处，而

让物质发射的荧光通过单色器分光，以测

定不同波长的荧光强度。以荧光的波长

（λ）作横坐标，荧光强度（IF）为纵坐

标作图，便得到荧光光谱。

20.荧光分析仪器的组成：光源、、单色器、

狭缝、样品池、检测器。

21.荧光猝灭：受激原子和其他粒子碰撞，

吧一部分能量变成热运动与其他形式的能

量，因而发生无辐射的去激发过程的现象。

22.化学反光反应必须满足那些基本要

求？

答：(1)化学反应必须提供足够的化学能，

且被发光物质吸收形成电子激发态.（2）

吸收化学能处于电子激发态的分子返回到

基态时，能以光的形式释放出能量，或把

能量转移到一个合适的接受体上，该接受

体能以光的形式释放能量，产生敏化化学

发光。

23.原子吸收分光光度计的组成：光源、原

子化器、分光系统、检测系统

24.原子吸收光谱法采用峰值吸收进行定

量的条件和依据是什么？

25.答：原子吸收光谱法，采用峰值吸收进

行定量的条件：①光源发射线的半宽度应

小于吸收线半宽度；②通过原子蒸气的发

射线中心频率恰好与吸收线的中心频率ν

0相重合。定量的依据：A=Kc

26.与火焰原子化相比，石墨炉原子化有哪

些优缺点？

答:①原子化效率高，可达到90%以上，而

后者只有10%左右。②绝对灵敏度高（可

达到10-12～10-14），试样用量少。适合

于低含量及痕量组分的测定。③温度高，

在惰性气氛中进行且有还原性C存在，有

利于易形成难离解氧化物的元素的离解和

原子化。

27.原子发射光谱分析仪器的组成:光源

（激发光源类型：直流电弧、低压交流电

弧、高压火花、电感耦合高频等离子体）、

分光系统、检测系统。

28.灵敏线：元素谱线中容易激发的谱线，

其强度较大。

29.共振线：由激发态向基态跃迁所发射的

谱线称为共振线。

30.分析线：进行定量或定性分析的特征谱

线称为分析线。

31.最后线：是指当样品中某元素的含量逐

渐减少时，最后仍能观察到的几条谱线。

它也是该元素的最灵敏线。

32.激发能：一般情况下粒子处于能量低的

基态，当粒子吸收外界一定的能量E，粒

子就会从基态跃迁到激发态，这部分能量

E就称作激发能。

33.内标法：将一定量得纯物质作为内标

物，加入到准确称量的试样中，根据被测

物和内标物的质量及其在色谱图上相应的

峰面积比，求出某组分的含量。

34.外标法：用待测组分的纯物质配成不同

含量的系列标准溶液，在一定的色谱条件

下测定相应标样的峰面积或峰高，将系列

标准溶液的浓度作为横坐标，相应的峰面

积或峰高作为纵坐标，绘制校正曲线。

35.试述色谱法的基本原理及特点。

答：色谱法的分离原理就是利用待分离的

各种物质在两相中的分配系数、吸附能力

等亲和能力的不同来进行分离的。使用外

力使含有样品的流动相（气体、液体）通

过一固定于柱中或平板上、与流动相互不

相溶的固定相表面。当流动相中携带的混

合物流经固定相时，混合物中的各组分与

固定相发生相互作用。由于混合物中各组

分在性质和结构上的差异，与固定相之间

产生的作用力的大小、强弱不同，随着流

动相的移动，混合物在两相间经过反复多

次的分配平衡，使得各组分被固定相保留

的时间不同，从而按一定次序由固定相中

先后流出。与适当的柱后检测方法结合，

实现混合物中各组分的分离与检测。

36.色谱定性分析的依据是什么？有哪些

方法？

答：依据：有机物进入气相色谱后得到两

个重要的测试数据，色谱峰保留值和面积，

这样气相色谱可根据这两个数据进行定性

定量分析。色谱峰保留值是定性分析的依

据。方法：从两相的状态分类（气相色谱

法和液相色谱法）按固定相的使用形式分

类（柱色谱、纸色谱、薄层色谱）按色谱

过程的物理化学机理分类（分配色谱、吸

附色谱、离子交换色谱、凝胶色谱、亲和

色谱、电色谱）

37.气象色谱检测器的类型：热导检测器、

氢火焰离子化检测器、电子捕获检测器、

火焰光度检测器

热导检测器：根据不同的物质具有不同的

热导系数原理制成的，属通用型，应用广

泛。特点：结构简单，性能稳定，灵敏度

适宜，线性范围宽，对无机有机物都能进

行分析，且不破坏样品。适用于常量分析。

氢火焰离子化检测器：以氢气和空气燃烧

作为能源，利用含碳有机物在火焰中燃烧

产生离子，在外电场作用下，使离子产生

离子流，根据离子流产生的电信号强度，

检测经色谱柱分离出的组分。特点：死体

积小，灵敏度高，检出限低，稳定性好，

响应快，线性范围宽，适合于痕量有机物

的分析，应用最广泛之一。

电子捕获检测器：只对具有电负性的物质

（如卤素、硫、磷、氧、氮）等物质有响

应，电负性越强，检测器灵敏度越高。特

点：高选择性、高灵敏度的检测器，应用

广泛。火焰光度检测器：是一种对含硫、

磷化合物具有高选择性、高灵敏度的质量

型检测器。特点：在环境监测、农药残留

量分析、化工等领域中得到广泛应用。

38.质谱仪的工作原理

答：利用电磁学原理，使带电的样品离子

按质荷比进行分离的装置。离子电离后经

加速进入磁场中，其动能与加速电压及电

荷Z有关，即 zeU=1/2mv²。

39.比较程序升温与梯度洗脱的异同点？

答：在一个分析周期内，按一定程序不断

改变流动相的组成或浓度配比，称为梯度

洗提，是改进液相色谱分离的重要手段，

梯度洗提与气相色谱中的程序升温类似，

但是前者连续改变的是流动相的极性、pH

或离子强度，而后者改变的温度，程序升

温也是改进气相色谱分离的重要手段。

40何谓化学键合固定相它有什么突出的

优点?

答：利用化学反应将固定液的官能团键合

在载体表面形成的固定相称为化学键合固

定相. 优点: 固定相表面没有液坑,比一

般液体固定相传质快的多. 无固定相流失,

增加了色谱柱的稳定性及寿命. 可以键合

不同的官能团,能灵活地改变选择性,可应

用与多种色谱类型及样品的分析. 有利

于梯度洗提,也有利于配用灵敏的检测器

和馏分的收集.

41.仪器分析的特点及发展趋势。

答：特点：优点①高(可测痕量物质)②分

析速度快.几秒钟可完成一次分析③选择

性好.可不经分离而直接测定④试样用量

少. μL 、μg 级⑤自动化程度高.可以进

行在线分析⑥应用广泛.涉及各个领域。缺

点：仪器昂贵、难以维护、需要专门人才；

相对误差较大。化学分析一般可用于常量

和高含量成分分析，准确度较高，误差小

于千分之几。多数仪器分析相对误差较大，

一般为5%，不适用于常量和高含量成分分

析。发展趋势：由分析对象来看：无机分

析、有机分析、生物活化物质分析；由分

析对象的数量级来看：常量、微量、痕量、

分子水平；由自动分析化程度来看：手工、

仪器、自动、全自动、智能化。①计算机

技术在仪器分析中的应用将更加普遍和深

入，智能化的仪器分析方法将逐渐成为常

规分析的重要手段。②仪器分析方法的灵

敏度和选择性将进一步提高，许多新的超

痕量分析方法和超微量分析方法将逐步建

立。③仪器分析方法将在更大的程度上应

用于物质的结构分析，状态和价态分析，

表面及微区分析等，同时在许多学科的研

究工作中将得到越来越广泛的应用。④仪

器分析中各种方法的联用，将进一步发挥

各种方法的效能，这种联用方法无疑是解

决复杂分析问题的有力手段。⑤仪器分析

进一步与生物医学结合，用于生命过程的

研究，并作为有效的临床诊断方法，另一

方面，生物医学中的酶催化反应和免疫反

应等技术和成果也将进一步用于仪器分

析，开拓新的领域和方法，如酶电极，免

疫传感器，免疫伏安法，免疫发光分析法

等。⑥仪器分析法将在各种工业流程及特

殊环境中（例如生物活体组织中）的自动

监控或遥控检测中发挥重大的作用，在这

一领域中，各种新型化学传感器的研制将

是十分重要的。

42.高效液相色谱法的应用。

答：在食品分析中的应用：在食品分析中

的三个方面①食品营养成分分析（蛋白质、

氨基酸、糖类、维生素、有机酸）②食品

添加剂分析（甜味剂、防腐剂、着色剂、

抗氧化剂）③食品污染物分析（霉菌毒素、

农药残留、多环芳烃）在环境分析中的应

用：适用于对环境中存在的高沸点有机污

染物的分析（如大气、水、土壤和食品中

存在的多环芳烃、多氯联苯、有机氯农药、

含氮除草剂）在生命科学中的应用：目前

已成为生物化学家和医学家在分析水平上

研究生命科学、遗传工程、临床化学、分

子生物学等必不可少的工具。可以从混合

物基质（如培养基、发酵液、体液等）对

感兴趣的物质进行有效而又特异的分离。

在医药领域的应用：人工合成药物的纯化

及成分的定性、定量测定；中草药有效成

分的分离、制备及纯度测定；临床医药中

人体血液和体液中药物浓度、药物代谢物

的测定等都要用到高效液相色谱的不同测

定方法予以解决。