现代仪器分析与实验技术复习题．
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现代仪器分析与实验技术
一.名词解释
标准曲线:是待测物质的浓度或含量与仪器信号的关系曲线,由于是用标准溶液测定绘制的,所以称为标准曲线。
准确度:是指多次测定的平均值与真值(或标准值)相符合的程度,常用相对误差来表示。
超临界流体:某些具有三相点和临界点的纯物质,当它在高于其临界点即高于其
临界温度和临界压力时,就变成了既不是气体也不是液体而是一种性质介于气体和液体之间的流体,称为超临界流体。
延迟荧光:分子跃迁至T1态后,因相互碰撞或通过激活作用又回到S1态,经振动弛豫到达S1的最低振动能级再发射荧光。这种荧光称为延迟荧光。
精密度:是指在相同条件下用同一方法对同一试样进行的多次平行测定结果之间的符合程度。
灵敏度：指被测组分在低浓度区，当浓度改变一个单位时所引起的测定信号的改变量，它受校正曲线的斜率比较和仪器设备本身精密度的限制。
检出限：是指能以适当的置信度被检出的组分的最低浓度或最小质量。
线性范围：指定量测定的最低浓度到遵循线性响应关系的最高浓度间的范围。梯度洗脱:指在一个分析周期中,按一定的程序连续改变流动相中溶剂的组成(如溶剂的极性、离子强度、pH等)和配比,使样品中的各个组分都能在适宜的条件下得到分离。
锐线光源:锐线光源是空心阴极灯中特定元素的激发态,在一定条件下发出的半宽度只有吸收线五分之一的辐射光。
自吸收：指当浓度较大时，处于激发光源中心的原子所发射的特征谱线被外层处于基态的同类原子所吸收，使谱线的强度减弱，这种现象称为自吸收。
原子线:原子外层电子吸收激发能后产生的谱线称为原子线。
离子线：离子外层电子从高能级跃迁到低能级时所发射的谱线。
电离能：使原子电离所需要的最小能量。
共振线：在所有原子发射的谱线中凡是由各高能级跃迁到基态时所长生的谱线。最后线：指样品被测元素的含量如果不断降低，强度弱的谱线就从光谱图上消失，接着是次强的谱线消失，当含量将至一定值后，只剩下最后的谱线称为最后线。荧光:分子从S1态的最低振动能级跃迁至S0各个振动能级所产生的辐射光称为荧光。
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接着发生快速的振动弛豫到达三重态的最低振,磷光:单重态的分子发生系间窜跃到三重态后发射出的光便是磷光。,再由该激发态跃迁回基态的各个振动能级时,动能级称为化学发光。因吸收化学反应能激发发光,化学发光:因发生在生物体内有酶类物质参与的化学发光。生物发光:电子由高振动能,,可被激发到任一振动能级。在同一电子能级中振动松弛:分子吸收光辐射后这样的,,而将多余的能量以分子振动能形式消耗掉一部分（约10-12s）转至低振动能级级迅速是一种无辐射去激过程。过程称之为振动弛豫, :内转换相同多重态间的无辐射去激叫内转换。:不同多重态间的一种无辐射跃迁过程叫系间窜跃。系间窜跃其它反映了荧光物质发射荧光的的能力,量子产率:荧光量子产率是物质荧光特性的重要参数, /吸收的光子数。,物质的荧光越强。定义为φf=发射的光子数值越大 ,都是激发态分子重回基态得得途径。去激发光:荧光或磷光去活化的过程,S1态的最低振动能级斯托克斯位移:由于荧光物质分子吸收的光经过无辐射去激的消耗后降至这种现象称为斯托克斯位移。,能量比激发光小,因而发射的荧光的波长比激发光长物质因吸收光能而激发发光的现象。光致发光:其荧光强度随卤素的相对原子质量,,系间窜跃加强、Br、I后、重原子效应:苯环上取代上FCl 磷
光效应增强的现象。的增加而减弱, 由光源光谱成分中不同波长的不同群速度所引起的光脉冲展宽的现象。:色散是由部分电子被剥夺后的原子及原子被电
离后产生的正负电子组成的离子化气体等离子体:状物质，它广泛存在于宇宙中，常被视为是除去固、液、气外，物质存在的第四态。在发射光谱及吸收光谱中，在光源中谱线的辐射是从光源发光区域的中心轴辐射出来:自蚀的，它将通过周围空间一段路程，然后向四周空间发射。发光层四周的蒸汽原子，一般比中心原子处于较低的能级，因而当辐射能通过这段路程时，将被其自身的原子所吸收，而使谱线中的自蚀现象。心的强度减弱，这种现象称为自吸收。当自吸现象严重时会使谱线消失就是所谓质谱仪器中的核心器件，在磁场或电场的作用下使离子按质荷比分离的部件。质量分析器:
原子处于杂乱无章,.在原子蒸汽中多普勒变宽:又称热变宽,是由原子不规则的
热运动引起的,,当背离光源方向运动时,当趋向光源方向运动时,原子将吸收频
率较高的光波的热运动状态又有红移),(向高频率方向移动,原子将吸收频率较
低的光波,相对极大吸收频率而言既有紫移.
这种现象叫多普勒变宽或热变宽),(向低频率方向移动二.填空题
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1.光是一种电磁辐射,具有波粒二象性。不同波长的光具有不同的能量,波长越长,频率越低,波数越低,能量越低。
2.发射光谱的特征是在暗背景上有明亮的谱线或谱区,吸收光谱的特征则是在连续的亮背景上有暗线或
暗区。
3.分子产生红外吸收光谱应该具备的两个条件是:(1)辐射光子具有的能量与发
生振动跃迁所需的能量
相匹配；(2)辐射与物质分子之间有偶合作用,即分子振动必须伴随偶极矩的变化。
4.紫外—可见分光光度法的实际应用中,为了减小浓度的相对误差,提高测量的
准确度,一般应控制待测溶液的吸光度在0.2~0.7,透射率为65%~20%。
5.正相色谱是指:流动相极性小于固定相；反向色谱是指流动相极性大于固定相。
6.速率理论的数学表达式为:H=A+B/U+C·U,A、B、C三项分别代表:涡流扩散项、分子纵向扩散项、传
质阻力项。
7.选择性是指分析方法不受试样中基体共存物质干扰的程度；选择性越好,即干扰越少。
8.磷光的产生是指当受激分子降至S1的最低振动能级后,如果经系间窜跃至T1
态,并经T1态的最低振
动能级回到S0态的各振动能级,此过程辐射的光称为磷光。
9.样品中有a、b、c、d、e和f六个组分,它们在同一色谱柱上的分配系数分别为370、516、386、475、356和490,请排出它们流出色谱柱的先后顺序为: e、a、c、d、f、b。
三.写出下列英文缩写的中文含义
原子吸收光谱法AAS 高效毛细管电泳HPCE 红外吸收光谱法IR 核磁共振波谱法NMR 高效液相色谱HPLC 电渗流EOF 紫外UV 质谱分析法MS
气相色谱法GC 毛细管区带电CZE
薄层色谱TLC 超临界流体色谱SFC
气液色谱LC
四.图谱判断
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光谱) 外吸收 (紫)
(红外光谱
谱磁共振波) (核 ) (色谱图
(质谱图)
五.简答题
1.为什么分子光谱总是带状光谱？
答：因为在实际上，一个电子能级的跃迁往往叠加许多振动能级，而一个振动能级的跃迁又可能叠加许多转动跃迁。若分子中的原子多于两个，跃迁的状态就更多样复杂，分子发生电子能级跃迁时的这种能级多重叠现象，决定了分子光谱的形状-光带光谱。
2.如何选择参比溶液？参比溶液的作用是什么?
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答:参比溶液选择的具体方法如下：
当显色剂、试剂在测定波长下均无吸收时，用纯溶剂作参比溶液，称为空白溶剂；若显色剂和其它试剂无吸收，而试液中共存的其它离子有吸收，则用不加显色剂的试液为参比溶液，称为样品空白；当试剂、显色剂有吸收而试液无色时，以不加试液的试剂、显色剂按照操作步骤配成参比液，称试剂空白，总之，要求用参比液调A=0后，测得被测组分的吸光度的关系符合朗伯-比尔定律，参比溶液选择的原则是使试液的吸光度能真正反映待测物的浓度。通常利用空白试验来消除因溶剂或器皿对入射光吸收和反射带来的误差。
作用：用适当的参比溶液在一定的入射光波下调节A=0，可以消除由此色皿、显色剂、溶剂和试剂对待测组分的干扰。
3.为什么双波长测定法无需使用参比溶液，只用样品溶液即可完全消除背景？答：双波长分光光度计是用两种不同的波长（λ1和λ2）的单色光交替照射试液，经光电倍增交替接收，测的是扣除了背景干扰的吸光度之差ΔA，ΔA=Δ2-ΔA1，只要λ1和λ2选择适当，ΔA就是扣除了背景吸收的吸光度，因此无需使用参比溶液，只用样品溶液即可完全扣除背景。
4.原子发射光谱法定量分析的基本公式为：㏒I=㏒c+㏒a为什么说该公式只有在低浓度时才成立？
答：因为当浓度较大时，处于激发光源中心的原子所发射的特征谱线被外层处于基态的同类原子所吸收，使谱线的强度减弱发生自吸收现象。b自吸收常数，浓度低时，自吸收现象可忽略，b值接近于1，随着浓度增加，b值渐渐减小，当浓度足够大时，b值接近于0，此时谱线强度几乎达到饱和。
5.同一种原子的发光谱线为什么往往比吸收光谱的谱线多得多？
答：因为吸收光谱的大多数谱线是原子中的价电子从基态到各激发态之间跃迁产生的，而原子发光谱中，除了电子从各激发态跃迁到基态外，还包含了不同激发态之间的跃迁，所以谱线比原子吸收谱线多。
6.何谓瑞线光源？原子吸收法中为什么要采用瑞线光源？简述空心阴极灯（HCL）产生特征性瑞线光源的基本原理。
答：空心阴极灯中特定元素的激发态,在一定条件下发出的半宽度只有吸收线五分之一的辐射光。
原因：1.瑞线光源能发射待测元素的共振线，且半宽度小于吸收谱线。2.瑞线光源辐射有足够的稳定性。3. 瑞线光源发射强度高。4.使用寿命长。5.背景辐射值小。
原理：当在阴极和阳极间施加足够大的直流电压后，电子由阴极高速射向阳极，运动中与内充惰性气体原子碰撞并使其电离，电离产生的正离子在电场作用下高速撞击阴极内壁被测元素的原子，使其以激发态的形式溅射出来，当它很快从激发态返回基态时，便辐射出该金属元素的特征共振线。
7.什么是化学位移？试简述化学位移有什么重要作用？有哪些因素影响化学位移？
答：化学位移是核外电子云对抗外加磁场的电子屏障作用所引起共振时磁感应强度及共振频率的位移。
作用：根据化学位移的大小来判断原子核所处的化学环境，也就是物质的分子结构。
影响因素：1.电负性：电负性越强。绕核的电子云密度越小，对核产生的屏蔽作用越弱，共振信号移向低场。2.磁各向异性效应：质子与某一基因的空间关系有时会影响质子化学位移的效应。3.其桑榆非晚！东隅已逝 6
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他因素：当分子形成氢键时，质子周围电子云密度下降，具有氢键的质子比没有氢键的质子化学位移大，温度、PH也会影响化学位移。
8.什么是自旋偶合、自旋分裂？它们是怎样产生的？
答：自旋偶合：自旋量子数不为零的核在外磁场中会存在不同能级，这些核处在不同自旋状态，会产生小磁场，产生的小磁场将与外磁场产生叠加效应，使共振信号发生分裂干扰。这种核的自旋之间产生的相互干扰称为自旋偶合。
自旋分裂：指质子受到相邻基因的质子的自旋状态的影响，使其吸收峰裂分谱线增加的现象。
产生：它们是由于相邻质子间的相互作用引起的裂峰或裂分谱线增加的现象。
9.色谱分析法的最大特点是什么？它有哪些类型？
答：最大特点：分离效率高。
分类：
1.按两相状态分：a.气象色谱（气-固色谱、气-液色谱）b.液相色谱（液-固色谱、液-液色谱）c.超临界流体色谱。
2.按固定相的外形及性质分：a.柱色谱（填充柱色谱和空心毛细管柱色谱）b.薄层色谱c.纸色谱。
3.按分离原理分：a.分配色谱b.吸附色谱c.离子交换色谱d.凝胶色谱。
10.对固定液和担体的基本要求是什么？如何选择固定液？
答：a.对担体的要求：担体应具有足够大的表面积和良好的空穴结构，以便使固定液于试样间有较大的接触面积、且能均匀地分布成一薄膜。b.担体表面应呈化学惰性，没有吸附性或吸附性弱，更不能与被测物起反应。c.担体还应形状
规则，粒度均匀，具有一定的机械强度和浸润性以及好的热稳定性。
11.高效液相色谱仪一般可分为那几个部分？试比较气象色谱和液相色谱异同点。答：主要有四个部分：高压输液系统、进样系统、分离系统、检测系统。
相同点：对混合物进行分离、分析、测定。
不同点：a.气象色谱法只能分析气体和沸点较低的化合物，可分析的有机物仅占有机物总数的20%；对于沸点较高，热稳定性差，相对分子质量大的有机物，主要采用高效液相色谱法进行分离和分析。b.气象色谱法的流动相是惰性气体，仅起运载作用；高效液相色谱法中的流动相可以选择不同极性的液体，与固定相竞争对组分的作用，使高效液相色谱增加了一个控制和改进分离条件的参数。c.
气象色谱法一般都在较高温度下进行分离和测定，其应用范围受到较大的限制，高效液相色谱一般在室温下进行分离和分析，不受样品挥发性和高温下稳定性的限制，适于分离分析生物大分子，离子型化合物，不稳定天然产物和各种高分子化合物。
12.什么叫梯度洗脱？梯度洗脱有什么优点？
答：梯度洗脱：指在一个分子周期中，按一定的程序连续改变流动相中溶剂的组成（如溶剂的极性，离子强度，PH等）和配比，使样品中的各个组分都能在
适宜的条件下得到分离。
优点：改善峰形，提高柱效，减少分析时间，使强保留成分，不易残留在柱上，从而保持柱子的良好性能。
13.何谓正相色谱和反相色谱？
答：正相色谱：在正相色谱中，其流动相极性小于固定相，极性小的先流出，适于分析极性化合物。
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反相色谱：指流动相极性大于固定相，极性大的组分先流出色谱柱，极性小的组分后流出，适用于分析非极性化合物。
14.在毛细管电泳中,为什么通常可以在阴极检测出所有离子？
答:在毛细管电泳中,由于电渗流(EOF)的存在,而且EOF的方向一般是正极到负极,阳离子向阴极迁移,与EOF方向一,移动速率最快,所以最先流出；阴离子向阳极移动,与EOF方向相反,但电渗流移动速率一般比电泳速率大一个数量级,所以阴离子被电渗流携带缓慢移向阴极；中性分子则随EOF迁移。因彼此不能分离,故可将所有阳离子、中性分子和阴离子先后分别带到毛细管的同一末端,并被检测,利用中性物质的出峰时间可以测定电渗流迁移速率的大小。
15.区别下图中某组分的三种光谱:吸收光谱、荧光光谱和磷光光谱,并简述判断依据或原则。
答:从左到右,依次是吸收峰、荧光峰、磷光峰,根据其各自产生原理进行分析说明。
16.处于单重态和三重态的分子其性质有何不同？为什么会发生窜跃？
答:不同点:①S态（单重态）分子在磁场中不能发生能级分裂,有抗磁性,T态（三重态）分子有顺磁性②电子在不同多重态间跃迁时需换向,不易发生,所以单重态与三重态间的跃迁概率总比单重态与单重态间的跃迁概率小③激发单重态电子排斥比对应激发三重态强,所以各状态的能量高低为S2>T2>S1>T1>S0 ④受激态S态和T2态的寿命很短。
原因:在各个电子能级中振动能级非常靠近,势能面发生重叠交叉,而交叉的地方又是一样的。
17．朗伯-比尔定律的物理意义是什么？偏离朗伯-比尔定律的原因主要有哪些？答:物理意义:当一束平行单色光通过均匀的溶液时,溶液的吸光度与溶液中吸光物质的浓度及溶液层厚度的乘积成正比。一定温度下,摩尔吸收系数越大,表示该物质对该波长的光吸收能力越强。
原因:①入射光并非完全意义上的单色光而是复合光②溶液的不均匀性,如部分入射光因散射而损失③溶液中发生了解离、配位等化学反应。
18．产生红外吸收的条件是什么？为什么？所有分子振动都会产生红外吸收？答:条件:①辐射赢具有良好能满足物质振动能级跃迁时所需要的能量②辐射与物质之间有偶合作用。即分子振动必须伴随偶极矩的变化。
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原因:并非所有的振动都会产生红外吸收。对于非极性完全对称的双原子分子,不产生红外吸收。由于其正负电荷中心的距离d=0,偶极矩μ=q?d=0,分子振动不引起μ变化,因此不与红外光偶合,不产生红外吸收。
六.计算题
1.将已知量无害染料注射到人体静脉,待充分混合后测定血浆中染料的浓度.将血浆的体积除以在血液中所占的分数,就得到血液的体积。
现将1.00ml伊凡氏蓝注入75kg的某人体中,10min后抽取血样,离心分离得知血浆占血液的53%。用1.00cm比色皿,以空白溶液为参比,在一定波长下测得的吸光度为0.380。另吸取一份1.00ml伊凡氏蓝样品,在容量瓶中用蒸馏水稀释至1L 混匀后,吸取10.00ml,再定容至50.00ml,在同样条件下测定的吸光度为0.200,计算该人体内血液的总容量(L)。
解:过程(略)
人体内血液的总容量为4.97L。
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