第一章光学分析法引论.ppt

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1、第一章 光学分析法引论,P18 1.2 计算下述电磁辐射的频率和波数波长为900pm的单色X射线.,解：,（2）在12.6 m的红外吸收峰,1.5 一束多色光射入含有1750条mm-1刻线的光栅，光束相对于光栅法线的入射角为48.2。试计算衍射角为20和11.2的光的波长是多少？ 解：根据光栅公式：,1.6 用dn/d=1.510-4 的60熔融石英棱镜和刻有1200条mm-1的光栅来色散Li的460.20nm及460.30nm两条谱线，试计算： （1）分辨率,（2）棱镜和光栅的大小,1.7 若用500条mm-1刻线的光栅观察Na的波长为590nm的谱线，当光束垂直入射和以30角入射时，最多能

2、观察到几级光谱？,解：根据光栅公式：,当光线垂直入射时，,那么,，也就是说最多能观察到3级光谱。,同理，,最多能观察到5级光谱。,1.9 若光栅的宽度是5.00mm，每mm刻有720条刻线，那么该光栅的第一级光谱的分辨率是多少？对波数为1000cm-1的红外光，光栅能分辨的最靠近的两条谱线的波长差为多少？,（1）分辨率：,（2）波长差：,第二章 紫外可见分光光度法,2.3 已知KMnO4的 ，计算此波长下质量分数为0.002的KMnO4溶液在3.0cm吸收池中的投射比。若溶液稀释1倍后，其透射率是多少？,解： 摩尔浓度,根据Lambert-Beer定律：,透射率,将溶液稀释一倍后：浓度为原来的

3、1/2,P50 2.6 以邻二氮菲光度法测定Fe（II），称取试样0.500g，经处理后，加入显色剂，最后定容为50.0cm3。用1.0cm吸收池，在510nm波长下测得洗光度A=0.430。计算试样中铁的质量分数；当溶液稀释1倍后，其百分透射比是多少？,解：根据Lambert-Beer定律：,将溶液稀释一倍后：,2.15 CH3Cl分子中有几种类型的价电子？在紫外光辐照下可发生何种类型的电子跃迁？ 答：CH3Cl分子中有n电子和价电子。在紫外光辐照下可发生*和n*跃迁。,2.18 有一化合物，其化学式为C10H14,它有4个异构体，其结构简式如下，测定它们的紫外光谱，试问哪个最大？哪个最小？

4、 答：根据Woodward-Fieser规则， （1） max =217+5+5+30=257(nm) （2） max =217+5+5=227(nm) （3） max =217+36+53+5=273(nm) （4） max =217+36+54+30+5=308(nm) 因此（4）的max最大，（2）的max最小。,第3章 红外光谱法,3.1 CHCl3红外光谱表明C-H伸展振动吸收峰在3100cm-1。对于C3HCl3来说，这一吸收峰将在什么波长处？,3.3 指出下列振动是否具有红外活性,（1）无；（2）有；（3）无；（4）有； （5）无；（6）无；（7）有；（8）无。 振动是否具有红外

5、活性取决于振动是否发生了偶极矩的变化，即 的振动才能引起红外吸收。,3.5 试预测红外吸收光谱中引起每一个吸收带的是什么键？,答：（1）CH3和CH2中饱和CH的伸缩 振动 约30002800cm-1 （2）饱和C H的对称弯曲振动 约1375cm-1 （3） 中的CH的伸缩振动 约2870，2720cm-1（双峰） （4） 中CO双键伸缩振动 约1725cm-1,第四章 分子发光分析法,4.3 比较酚酞和荧光素哪一种的荧光量子产率高？为什么？ 答：荧光素的荧光量子产率高。因为荧光素分子中的氧桥使其具有刚性平面结构，而这种结构可以减少分子的振动，使分子与溶剂或其他溶质分子的相互作用减小，也就减

6、少了碰撞去活的可能性。,4.4 苯胺荧光在pH3还是pH10时更强？解释之。,答：由于苯胺带有碱性的胺基，它在pH712的溶液中以分子形式存在，会发出蓝色荧光；当pH为3时，溶液中的苯胺大多数以离子形式存在，因此苯胺在pH10时的荧光比pH3时的更强。,4.6 为什么分子荧光光度分析法的灵敏度通常比分子吸光光度法的要高？,答：因为荧光是从入射光的直角方向检测，即在黑背景下检测荧光的发射，而且荧光的发射强度大，可以通过各种方法来增强，从而提高检测的灵敏度，而分子吸光光度法中存在着严重的背景干扰，因此分子荧光光度发灵敏度通常比分子吸光光度法的高。,第五章 原子发射光谱法,5.3 内量子数J的来源是

7、什么？ 答：内量子数J是由于轨道运动的相互作用即轨道磁矩与自旋磁矩的相互影响而得出的，它是原子中各个价电子组合得到的总量子数L与总自旋量子数S的矢量和，即 J=L+S,5.4 请简述几种常用光源的工作原理，比较它们的特性以及使用范围，并阐述具备这些特性的原因。 （略）详见P110-113,5.4 什么是ICP光源的环状结构并简述ICP的优缺点。,答： 高频电流具有“趋肤效应”，ICP中高频感应电流绝大部分流经导体外围，越接近导体表面，电流密度越大。涡流主要集中在等离子体的表面层内，形成环状结构，造成一个环形加热区。 ICP光源的优点：（1）具有好的检出限；（2）ICP稳定性好，精密度高；（3）

8、基体效应小；（4）选择合适的观测高度光谱背景小；（5）准确度高，相对误差为1%，干扰小；（6）自吸效应小。 局限性：对非金属测定灵敏度低，仪器价格较贵，维持费用也较高。,5.10 在下列情况下，应选择什么激发光源？,（1） 对某经济作物植物体进行元素的定性全分析； （直流电弧） （2） 炼钢厂炉前12种元素定量分析；（火花） （3） 铁矿石定量全分析；（交流电弧） （4） 头发各元素定量分析；（交流电弧或ICP） （5）水源调查6种元素定量分析。（ICP）,5.11 分析硅青铜中的铅，以基体铜为内标元素，实验测得数据列于下表中，求硅青铜中铅的质量分数（Pb）（表略）,思路：此题用的是使用标准曲

9、线法，根据 S=blgc+ lgA 分析线对的黑度值都落在乳剂特性曲线直线部分，S与lgc成正比。做S对lgc的曲线，可求出lgcx，进而求cx。,5.12 用标准加入法测定SiO2中Fe的质量分数，Fe302.06 nm为分析线，Si302.00nm为内标线，已知分析线对已在乳剂特性曲线直线部分，测得数据列于下表中。求Fe的质量分数。(表略),思路：Fe的分析线和Si的内标线组成一个分析线对,由于两者的位置接近,因此乳剂特性基本相同。根据S=blgc+ lgA 自吸系数b=1， 则S=lgc+ lgA 设Fe的质量分数为cx，则根据表中数据得到以下联立方程式：,（1）,（2）,（3）,第六章

10、 原子吸收光谱法,6.4 请解释下列名词：（1）谱线半宽度；（2）积分吸分；（3）峰值吸收；（4）锐线光源。,（1）谱线半宽度：中心频率位置，吸收系数极大值的一半处，谱线轮廓上两点之间频率或波长的距离。（图见P128，图6.2） （2）积分吸分：在吸收线轮廓内，吸收系数的积分称为积分吸收系数，简称为积分吸收。 （3）峰值吸收：在温度不太高的稳定火焰条件下，峰值吸收与火焰中的被测元素的原子浓度也成正比。吸收线中心波长处的吸收系数K0为峰值吸收系数，简称峰值吸收。 （4）锐线光源：锐线光源是发射线半宽度远小于吸收线半宽度的光源。锐线光源发射线半宽度很小，并且发射线与吸收线中心频率一致。,6.7 请

11、简述空心阴极灯的工作原理及特点。,答：工作原理见课本P131132 它的特点是：工作电流小，阴极温度低，辐射强度大，稳定性高，背景小，Doppler变宽效应不明显， Lorentz变宽（压力变宽）也可忽略，自吸现象小，能发射出半宽度很窄的特征谱线。 。,6.9 石墨炉原子化法的工作原理是什么？有什么特点？为什么它比火焰原子化法有更高的绝对灵敏度？ 答：石墨炉原子化法的工作原理是利用大电流通过石墨管产生高热、高温， 使试样原子化。 其优点是（1）绝对灵敏度高；（2）原子化效率高；（3）用样量少；缺点是（1）基体效应、化学干扰较多；（2）背景干扰较强；（3）重现性较差。 石墨炉原子化法和火焰原子化

12、法相比，它利用高温使试样完全蒸发、充分原子化，从而进行吸收测定。由于试样利用率几乎达100%，原子化效率高，自由原子在吸收区停留时间长，达110-2秒数量级，是火焰法的103倍，且试样的原子化是在惰性气体中和强还原性介质内进行的，有利于难熔氧化物的原子化。而火焰原子化器的气动雾化器雾化效率低影响了火焰原子化法灵敏度的提高。因而石墨炉原子化法比火焰原子化法有更高的绝对灵敏度。,6.11 原子吸收光谱的背景是怎么产生的？有几种校正背景的方法？其原理是什么？它们各有什么优缺点？,答：背景干扰是一种光谱干扰，是一种非原子性吸收。分子吸收与光散射是形成背景的主要因素。 主要的背景校正方法有（1）邻近非共

13、振线校正法；（2）连续光源背景校正法；（3）Zeeman效应背景校正法。 （1）邻近非共振线校正法： 原理简释如下：,这个方法比较简单，适用于分析线附近，背景吸收变化不大的情况，否则准确度较差。,（2）连续光源背景校正法： 原理：锐线光源测定的吸光度值为原子吸收与背景吸收与背景吸收的总吸光度。连续光源测定的吸光度为背景吸收。将锐线光源吸光度值减去连续光源吸光度值，即为校正背景后的被测元素的吸光度值。 优点：所测得的背景吸收是待测元素共振线波长处的背景，而不是在邻近线。因此可以获得真正的背景校正，校正的准确度及精密度也较高。,缺点：只适用用于该连续光源辐射较强的波长范围（如氘灯为210350nm

14、）； 从背景吸收的波长特性来看，用空心阴极灯作光源时测得的背景吸收是分析波长处的背景（Ab(H)），而用氘灯做光源时，测得的是单色器光谱通带内的平均背景值（Ab(D)），该值不一定代表分析波长处真正的背景值。所以Ab(H)=Ab(D)的假设是不严格的。当Ab(H) Ab(D)时，产生过度校正，使分析结果偏低，反之则校正不足，分析结果偏高； 为了使Ab(D)很小，单色器的光谱通带满足一定的宽度条件。基体元素的吸收线，光源发射的非吸收线，或吸收灵敏度低的谱线可能进入光谱通带内。造成背景校正的误差和其他光源的干扰； 由于使用不同类型的独立光源，二者光斑大小不一。使得这种方法难以准确校正空间特性很强的石墨炉原子吸收中的背景吸收信号； 只能校正连续背景，不能校正结构背景。 校正能力比较差； 信噪比由于使用了分光束器而降低。,（3）Zeeman效应背景校正法： Zeeman效应背景校正法是磁场将吸收线分裂为不同偏振方向的组分，利用这些分裂的偏振成分来区别倍测元素和背景的吸收。方法可分为两类：光源调制法与吸收线调制法。 Zeeman效应背景校正波长范围很宽，可在190900 nm范围内进行，背景校正准确度较高，可校正吸光度高达1.52.0的背景。但仪器的价格较贵。,谢谢！,