仪器分析复习概述

仪器分析复习概述

S1.概述

1.仪器分析的分类

答：仪器分析通常分为光分析法、电化学分析法、色谱法以及其它仪器分析方法几大类。包括成分分析、结构分析和表面、形貌分析三大部分。

分类

原理

具体包括

光分析法

光谱法

以光的发射、吸收和散射为基础建立起来的一类分析方法。通过检测光谱的波长或强度进行分析。

原子光谱法（发射、吸收、荧光、X 射线荧光）、

分子光谱法（紫外、可见，红外，荧光，磷光，化学发光，拉曼，核磁共振等）。 非光谱法

通过测量光的某些其它性质，如反射、散射、干涉、衍射和偏振等变化建立起来的一类分析方法。

折射法、干涉法、散射浊度法、旋光法、X 射线衍射法和电子衍射法等。

电化学分析法

根据物质在溶液中的电化学性质及其变化来进行分析的一类分析方法。

电导法、电位法、电解和库仑法、伏安和极谱法等

色谱分析法

根据混合物的各组分在互不相溶的两相（固定相和流动相）中吸附能力、分配系数或其它亲和作用的差异进行分离、分析的方法。

气相色谱法和液相色谱法等。

根据元素的质量与电荷比的关系进行分析的方法

质谱法

利用核衰变过程中所产生的放射

放射化学分析法

性辐射来进行分析的方法

2.与化学分析相比，仪器分析的特点

答：多元素同时分析：最多可达50~60个元素；

灵敏度高：一般可达到10-6-10-9；

选择性好，抗干扰能力强：干扰少，可不经分离直接进行分别测定；

样品用量少：固体样几~几十mg，液体样一般几十l ；

固体样品直接分析：导体、非导体可直接整体、微区和薄层分析；

化学形态分析：能直接分析出有机物及阴离子的价态；

线性范围宽：工作曲线线性范围可达4-9个数量级；

操作简便，自动化程度高：一般由计算机控制；

相对误差较大：一般为5%，而化学分析一般为%-1%；

仪器价格昂贵：仪器一般几万到几十万；

S2.光学分析法导论

名词解释

基态：能量最低，最稳定的能量状态；

激发态：所有高于基态的能量状态称为激发态；

激发能：从基态跃迁到某一激发态所需要的能量；

电离能：电子脱离原子核的束缚所需要的能量；

辐射的吸收：构成物质的每一个基本体系（原子、离子、分子）具有不连续的有限的量子化能级，当他们暴露在辐射中时，可以吸收某些频率的电磁辐射，使这些粒子由基态跃迁到激发态，这称为辐射的吸收。

辐射的发射：另一方面，原来处于激发态的粒子回到低能级或者基态，往往会发出电磁辐射，这称为辐射的发射。

线光谱：当辐射的物质是各个气态原子时，产生紫外、可见光区的线光谱

带光谱:带光谱是由许多量子化的震动能级叠加在分子的基态能级上而形成的，它是由一系列靠的很近的线光谱组成

连续光谱:固体加热至炽热会发射连续光谱，这类热辐射称为黑体辐射

自发发射：激发态的粒子在受激后在很短的时间内返回到低能态或基态，辐射出光量子，这个过程为自发发射

受激发射：处于高能级的粒子受到外界诱导跃迁到低能级或基态，同时发射出光子的过程。

原子光谱：

分子光谱:

简答题

1.常见的光源与分光系统有哪些。

答：常见的光源分为三类。分别为连续光源、线光源（激光光源）

而分光系统中常用的主要有棱镜、光栅、狭缝

2.比较光栅和棱镜分光的优缺点

(1)光栅光谱是均匀排列的，而棱镜光谱为非均匀光谱；

(2)光谱排列顺序不同，光栅光谱是由紫到红，棱镜光谱是由红到紫；

(3)光栅光谱有谱级的重叠现象，而棱镜光谱却没有；

(4)光栅光谱适用范围大，几个nm～100μm，棱镜光谱适用范围小120nm~60μm 3.了解测可见光、红外光谱、紫外光谱分别用哪些类型的检测器

答：

真空紫外可见近红外红外远红外

4.原子光谱中定量与定性分析时狭缝宽度的选择。

答：1).定性分析:选择较窄的狭缝宽度提高分辨率减少其它谱线的干扰,提高选择性；

2).定量分析:选择较宽的狭缝宽度—增加照亮狭缝的亮度,提高分析的灵敏度；

3).应根据样品性质和分析要求确定狭缝宽度,并通过条件优化确定最佳狭缝宽度;

4).与发射光谱分析相比,原子吸收光谱因谱线数少,可采用较宽的狭缝.但当背景大

时，可适当减小缝宽。

S3.原子光谱法基础

名词解释

共振线：由激发态向基态跃迁所发射的谱线称为共振线

主共振线：由第一激发态向基态跃迁所发射的谱线称为主共振线

原子线：由原子所发射的谱线，以I表示

能级图：把原子系统内可能存在的量子化能量用图解的表示

光谱项：粒子的一个能态。标记该能态的量子数称为光谱项符号。

原子吸收：在热的气体介质中，气态原子能够吸收特征辐射波长使电子从基态跃迁到较高的激发态，产生原子吸收光谱，原子吸收通常是对锐线光源的特征吸收。

原子荧光：气态自由原子吸收特征辐射后跃迁到较高能级，然后又跃迁回到基态或低

能态，同时发射出与原激发辐射波长相同或不同的辐射即为原子荧光。

原子发射：原子的外层电子由高能级向低能级跃迁，能量以电磁辐射的形式发射出去，这样就得到了发射光谱，原子发射光谱是线状光谱。

原子化器：将样品中待测组份转化成基态原子的装置，又叫“吸收池” 谱线轮廓：谱线强度或吸收系数随频率或波长的分布

自吸效应：大多数光源的中心部分温度很高，外层温度较低，中心部分原子所发射的谱线，会被外层处于基态的同类原子所吸收，结果谱线强度减弱，这种现象称为谱线的自吸收

简答题

1.了解谱线宽度的因素

答： 谱线宽度的影响因素一览表

主要类型 机理

多普勒变宽 原子在空间作相对热运动引起的谱线变宽 场致变宽

由于磁场和电场的作用引起的谱线变宽

压力变宽

洛伦兹变宽 不同粒子碰撞引起的谱线变宽 赫芝马变宽 同种粒子碰撞引起的谱线变宽

自吸变宽

由于自吸效应所引起的谱线变宽

2.温度对原子光谱的影响

答：主要就是影响基态原子和激发态原子的关系，基态原子吸收其共振辐射后，外层电子由基态跃迁至激发态而产生原子光谱。根据热力学原理，在原子蒸气中，可能会有基态与激发态同时存在。在一定的温度下达到热平衡时，基态与激发态原子数的比例遵循Boltzman 分布定律：

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