现代仪器分析考试题目答案

现代仪器分析与技术思考题

一、近红外光谱分析

•近红外吸收光谱与中红外吸收光谱有何关系及差别?

答：近红外谱区是介于可见谱区与中红外谱区之间的电磁波，其范围为12800~3960cm-1(780~2526nm)。近代研究证实，该区域的吸收主要是分子中C-H、N—H、o —H基团基频振动的倍频吸收与合频吸收产生的。

•近红外光谱区的吸收峰，主要是哪些基团的何种振动形式的吸收产生的？

答：由X—H(X=C，N，O，S)键的伸缩振动所产生。

•近红外光谱分析有哪些特点?

(1)答：由于近红外光谱的产生来自分子振动跃迁的非谐振效应，能级跃迁的概率较低，与

中红外谱图相比，其语带较宽且强度较弱，特别在短波近红外区域，主要是第三级倍频及一、二级倍频的合频，其吸收强度就更弱。

(2)因为物体对光的散射率随波长的减少而增大，所以与中红外区相比，近红外谱区光的波

长短，散射的效率高，因此近红外谱区适合做固体、半固体、液体的漫反射光谱或散射光谱分析，可以得到较高的信噪比，较宽的线性范围。

(3)近红外光谱记录的倍频、合频吸收带比基频吸收带宽很多，这使得多组分样品的近红外

光谱中不同组分的谱带、同一组分中不同基团的谱带以及同一基团不同形式的倍频、合频谱带发生严重的重叠，从而使近红外光谱的图谱解析异常困难。

(4)近红外分析的缺点。谱带重叠．特别对复杂体系，光谱信息特征性不足，没有定性鉴别

优势；灵敏度较差，特别在近红外短波区域，对微量组分的分析仍较困难。

•试述近红外光谱的用途。

答：(1) 药物和化学物质中水分的含量测定

由于水分子在近红外区有一些特征性很强的合频吸收带，而其他各种分子的倍频与合频吸收相对较弱，这使近红外光谱能够较为方便地测定药物和化学物质中水分的含量。近红外法避免了空气中水分的干扰。

(2) 药物鉴别分析

对药物和其他化学物质进行可靠的鉴定是分析试验室一项重要的任务，这种鉴定可基于近红外光谱分析技术进行。采用主成分分析和偏最小二乘算法进行光谱的特征选择，可实现对不同原料药和不同剂量的同种药物制剂的区分。

(3) 制药过程分析

制药过程分析是药物分析的一个重要研究内容。近红外光谱分析的最大特点是操作简便、快速．可不被坏样品进行原位测定，可不使用化学试剂，不必对样品进行预处理，可直接对颗粒状、固体状、糊状、不透明的样品进行分析。

(4) 生命科学领域

在生命科学领域，NIR用于生物组织的表征．研究皮肤组织的水分、蛋白质和脂肪。除此之外，NIR还用于血液中血红蛋白、血糖及其他成分的测定，均取得较好的结果。

二、拉曼光谱分析

•试述拉曼光谱法与红外吸收光谱法的关系与区别。

答：拉曼光谱与红外光谱都是研究分子的振动．但其产生的机理却截然不同。红外光谱是由于极性基团和非对称分子，在振动过程中吸收红外光后，发生永久偶极矩的变化而产生的。拉曼散射光谱产生于分子诱导偶极矩的变化。非极性基团或全对称分子．其本身没有偶极短．当分子中的原子在平衡位置周围振动时，由于人射光子的外电场的作用，使分子的电子

壳层发生形变，分子的正负电荷中心发生了相对移动，形成了诱导偶极矩，即产生了极化现象，即

•什么是激光拉曼光谱法?

答：由激光光源发出的光经反射镜和透镜照射在样品上，产生的散射光再经分光器后射至检测器上。激光光源的拉曼光谱法，应用激光具有单色性好，方向性强，亮度高，相干性好等特性，与表面增强拉曼效应相结合，便产生了表面增强拉曼光谱。

•什么是拉曼散射与瑞利散射，它们有什么区别?

答：当光子与物质分子碰撞时有两种情况，即弹性碰撞和非弹性碰撞。在弹性碰撞过程中入射光于与物质分子没有能量的交换，光子的频率不变，仅改变方向。基于弹性碰撞作用所产生的散射现象称为瑞利散射。在非弹性碰撞时，光子不但发生了方向的改变，光子还与介质分子间产生能量交换：把一部分能量给予介质分子，使分子能量增加；或者从介质分子获得一部分能量，使分子能量减少。基于非弹性碰撞作用所产生的散射现象称为拉曼散射。

设入射光的频率为ν0，若分子的极化率是不变化的，则发射出的散射光将与入射光的频率相同，即瑞利散射；反之，当极化率发生变化时，则可得到频率为ν0—νk和ν0—νk的散射光，即拉曼散射。

•什么是拉曼位移?

答：拉曼位移表征了分子中不同基团振动的持性，因比可以通过拉曼位移的测定，对分子进行定性和结构分析。此外，通过退偏度的测量，可以获得有关对称性的信息。光照射于样品时，有一部分光被散射，其频率与入射光不同，频率位移与发生散射的分子结构有关，这种散射称为拉曼散射，频率位移称为拉曼位移。

三、X射线衍射分析

•Bragg方程的物理意义是什么?

答：利用Bragg方程可以测定晶体中原子间的距离，进而推断晶体结构。晶面间距与晶胞参数之间存在确定的关系，因此布拉格方程能由衍射方向确定晶胞的形状和大小。

•什么是X射线粉末衍射法？试述X射线粉末衍射法的用途。

答：使用单色x射线与晶体粉末或多晶样品进行衍射分析称为x射线粉末衍射法或x射线多晶衍射法。应用

1. 物相分析。

2. 对于含两种及更多微晶物质的均匀样品，特征的粉末衍射线可以用于各个成分的定量分析。定量的方法主要有内标法、外标法、自标法等。

3. 计算机程序可用于品格间距的自动检索，因而只要物质的化学式是已知的，就能测定晶胞常数（a、b、c、α、β、γ）和密度。

4.粉末衍射线宽与晶粒的大小成反比，因此测量β1/2值能够测定晶粒的尺寸，此法是基于粒子的外部尺寸而不是内部的有序性，所以晶体和无定行物质都是用，这在医药工业中有特别的意义。

•什么是X射线单晶衍射法？试述X射线单晶衍射法的用途。

答：所谓x射线单晶衍射法是将一束平行的单色X射线投射到一颗小单晶上，由于x射线和单晶发生相互作用，会在空间偏离入射的某些方向上产生衍射线。晶体结构不同，衍射的方向和强度也不同，衍射方向和衍射强度中蕴含着丰富的结构信息，因而由它门可以演绎出产生衍射的单晶的原来结构。近年，基于病毒结构、人体内各种大分子结构的测定及人体感染疾病途径的了解，搞清了某些疾病感染及发展的结构匹配需要。人类已经根据这些结构知识设