光学分析法
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光学分析法是利用待测定组分所显示出的吸收光谱或发射光谱,既包括原子光谱也包括分子光谱。
利用被测定组分中的分子所产生的吸收光谱的分析方法,即通常所说的可见与紫外分光光度法、红外光谱法;利用其发射光谱的分析方法,常见的有荧光光度法。
利用被测定组分中的原子吸收光谱的分析方法,即原子吸收法;利用被测定组分的发射光谱的分析方法,包括发射光谱分析法、原子荧光法、X射线原子荧光法、质子荧光法等。
(一)比色法分光光度法的前身是比色法。
比色分析法有着很长的历史。
1830年左右,四氨络铜离子的深蓝色就被用于铜的测定。
奈斯勒的氨测定法起源于1852年,大约在同一年,硫氰酸盐被用来分析铁。
1869年,舍恩报道说钛盐与过氧化氢反应会产生黄色,1882年,韦勒(Weller)将此黄色反应改进成一种钛的比色法。
钒也能与过氧化物发生类似的反应,生成一种橙色络合物。
1912年,梅勒一方面利用1908年芬顿发现的一个反应(二羟基马来酸与钛反应呈橙黄色,与钒反应无此色),另一方面利用与过氧化物的反应,得出了一种钛和钒这两种元素的比色测定法。
吸收光度分析法提供了非化学计量法的一个很好例子。
有色化合物的光吸收强弱随着所用辐射波长的大小而变化。
因此早期的比色法主要凭经验将未知物与浓度近似相等的标准溶液进行对比。
比如象奈斯勒在氨测定法中所作的比较。
比色剂,如杜波斯克比色计,是通过改变透光溶液的厚度和利用比尔定律,来对未知物的颜色与标准液的浓度进行对比的,这种仪器并不适用于所有的有色物质,它充其量也不过经验程度很高罢了。
1729年,P·布古厄(Bouguer)观察到入射光被介质吸收的多少与介质的厚度成正比。
这后来又被J·H·兰贝特(Lambert,1728—1777)所发现,他对单色光吸收所作的论述得到了下列关系式:上式中I是通过厚度为x的介质的光密度,a是吸收系数。
利用边界条件x=0时,I=I0,积分得到:I=I0e-ax1852年,A·比尔(Beer)证实,许多溶液的吸收系数a是与溶质的浓度C成正比的。
光学分析法的原理及应用1. 原理光学分析法是一种利用光的性质进行分析的方法。
它基于光的吸收、散射、发射等现象,通过对光的测量和分析来获得样品的信息。
下面将介绍几种常见的光学分析法及其原理。
1.1 吸收光谱分析法吸收光谱分析法是通过样品对特定波长的光进行吸收来分析样品的成分或浓度。
当光经过样品时,样品中的物质会吸收光的能量,吸收的程度与物质的浓度成正比。
通过测量光的透射率或吸光度,可以推断样品中各组分的浓度。
1.2 散射光谱分析法散射光谱分析法是通过样品对入射光产生的散射进行分析。
样品中的微粒会散射光线,散射光的强度和颜色与样品中微粒的特性相关。
通过测量散射光的强度和角度分布,可以研究样品的颗粒大小、浓度和形态等信息。
1.3 发射光谱分析法发射光谱分析法是通过样品受激后发射出的光来分析样品的成分或性质。
当样品受到外部激发光的作用,其内部的原子或分子会跃迁到激发态,并发射出特定波长的光。
通过测量发射光的强度和波长,可以确定样品中的元素或化合物的存在及其浓度。
2. 应用光学分析法在许多领域都有广泛的应用,下面列举几个常见的应用。
2.1 环境监测光学分析法可以用于环境监测中的大气污染分析、水质监测等。
通过测量样品中特定波长的光的吸收或散射,可以分析出大气中的气体浓度、水中的溶解物浓度等信息,为环境保护和治理提供科学依据。
2.2 生物医学光学分析法在生物医学领域中有广泛的应用,例如荧光显微镜、光声成像等。
通过测量样品发射的荧光信号或受到激光激发后的声波信号,可以获得生物样品的形态、结构和功能信息,从而应用于细胞生物学、病理学等领域的研究和诊断。
2.3 食品安全光学分析法可以用于食品安全领域的污染物检测和成分分析。
例如,通过测量食品中特定波长光的吸收或散射来检测农药、重金属等的残留量,或者分析食品的营养成分和品质。
2.4 材料科学光学分析法在材料科学中也有广泛的应用,例如红外光谱分析、拉曼光谱分析等。
通过测量样品对不同波长或频率光的吸收、散射或发射,可以研究材料的结构、性质和组成,从而指导材料的设计、合成和应用。
1.光量子的能量正比于辐射的 ( A )A.频率 B.波长 C.波数 D.周期2.原子发射光谱的产生是由于 ( B)A.原子的次外层电子在不同能态间跃迁B.原子的外层电子在不同能态间跃迁C.原子外层电子的振动和转动D.原子核的振动3.在原子吸收分析中, 过大的灯电流除了产生光谱干扰外, 还使发射共振线的谱线轮廓变宽. 这种变宽属于 ( D )A.自然变宽 B.压力变宽C.场致变宽 D.多普勒变宽(热变宽)4.原子吸收法测定钙时, 加入EDTA 是为了消除下述哪种物质的干扰? ( B )A.盐酸 B.磷酸 C.钠 D.镁5.在原子吸收分析中,如灯中有连续背景发射,宜采用 ( B )A.减小狭缝 B.用纯度较高的单元素灯C.另选测定波长 D.用化学方法分离6.在原子吸收分析中, 有两份含某元素M 的浓度相同的溶液1 和溶液2 , 在下列哪种情况下, 两份溶液的吸光度一样? ( C )A.溶液2的粘度比溶液1大B.除M 外溶液2中还含表面活性剂C.除M 外溶液2中还含10mg/mL KClD.除M 外溶液2中还含1mol/L NaCl 溶液7.下列化合物中λmax 最大的是 ( A )8.一种能作为色散型红外光谱仪色散元件的材料为 ( C )A.玻璃 B.石英 C.卤化物晶体 D.有机玻璃9.下列是原子质量数与原子序数的几种组合,使原子核的自旋角动量为零的组合是 (D )A .奇数, 奇数B .奇数, 偶数C .偶数, 奇数D .偶数, 偶数10.非色散型原子荧光光谱仪、原子发射光电直读光谱仪和原子吸收光谱仪的相同部件是 ( A )A.检测器 B.单色器 C.原子化器 D.光源11.下列哪些元素于酸性介质中,在还原剂(硼氢化钠,金属锌等)的作用下、可生成易挥发的氢化物.而进入等离子体光源进行蒸发和激发? ( B )A .FeB .GeC .MoD .W12.在原子吸收分析法中, 被测定元素的灵敏度、准确度在很大程度上取决于( C )A.空心阴极灯 B.火焰C.原子化系统 D.分光系统13.在原子吸收分光光度计中,目前常用的光源是 ( B )A.火焰 B.空心阴极灯 C.氙灯 D.交流电弧14.若原子吸收的定量方法为标准加入法时, 消除了下列哪种干扰? ( D )A.分子吸收 B.背景吸收 C.光散射 D.基体效应15.原子吸收光谱仪与原子发射光谱仪在结构上的不同之处是 ( A )A.CH CH 2B.CH 2CHC.CH 3H 3C D.CH 3H 3CA.原子化器B.单色器C.光电倍增管D.透镜16.某化合物在乙醇中的λmax=240nm,εmax=13000L/(moL·cm),则该UV-VIS吸收谱带的跃迁类型是(C)A.n→σ* B.n→π* C.π→π* D.σ→σ*17.在红外光谱分析中,用KBr制作为试样池,这是因为( C) A.KBr 晶体在4000~400cm-1范围内不会散射红外光B.KBr 在4000~400 cm-1范围内有良好的红外光吸收特性C.KBr 在4000~400 cm-1范围内无红外光吸收D.在4000~400 cm-1范围内,KBr对红外无反射18.化合物CHCl2CH2CCl3在1HNMR谱图上出现的数据是( D )(b) (a)A.2组单峰B.3组单峰C.2组峰: a三重峰, 高场; b三重峰, 较低场D.2组峰: a二重峰, 高场; b三重峰, 较低场19.在荧光光谱中, 测量时, 通常检测系统与入射光的夹角呈( C) A.180°B.120°C.90°D.45°20.下列哪个因素与平面光栅的分辨率有关?(B)A.波长B.光栅刻线总数(N)C.光栅常数D.光轴与感光板之间的夹角21.已知原子吸收光谱计狭缝宽度为0.5mm 时,狭缝的光谱通带为1.3nm,所以该仪器的单色器的倒线色散率为( A)A.每毫米 2.6nmB.每毫米0.38nmC.每毫米26nmD.每毫米3.8nm22.在电热原子吸收分析中, 多利用氘灯或塞曼效应进行背景扣除, 扣除的背景主要是( A)A.原子化器中分子对共振线的吸收B.原子化器中干扰原子对共振线的吸收C.空心阴极灯发出的非吸收线的辐射D.火焰发射干扰23.在原子吸收分析的理论中, 用峰值吸收代替积分吸收的基本条件之一是( A) A.光源发射线的半宽度要比吸收线的半宽度小得多B.光源发射线的半宽度要与吸收线的半宽度相当C.吸收线的半宽度要比光源发射线的半宽度小得多D.单色器能分辨出发射谱线, 即单色器必须有很高的分辨率24.原子吸收分析中, 有时浓度范围合适, 光源发射线强度也很高, 测量噪音也小,但测得的校正曲线却向浓度轴弯曲, 除了其它因素外, 下列哪种情况最有可能是直接原因?( C)A.使用的是贫燃火焰B.溶液流速太大C.共振线附近有非吸收线发射D.试样中有干扰25.在分光光度分析中,常出现工作曲线不过原点的情况。
下列说法中不会引起这一现象的是(C)A.测量和参比溶液所用吸收池不对称;B.参比溶液选择不当C.显色反应的灵敏度太低D.显色反应的检测下限太高。
26.某一化合物在紫外光区270nm处有一弱吸收带,在红外光谱的官能团区有如下吸收峰;2700cm-1~2900cm-1双峰,1725cm-1。
则该化合物可能是(A)A.醛B.酮C.羧酸D.酯27.化合物ClCH2CH2Cl,四个质子属磁全同,其NMR图为(C )A.两个三重峰B.五重峰C.一重峰D.四重峰28.可以概述三种原子光谱(吸收、发射、荧光)产生机理的是( C) A.能量使气态原子外层电子产生发射光谱B.辐射能使气态基态原子外层电子产生跃迁C.能量与气态原子外层电子相互作用D.辐射能使原子内层电子产生跃迁29.摄谱法中,感光板上的光谱,波长每10 nm的间隔距离,在用光栅单色器时是(D)A.随波长减少而增大B.随波长增大而增加C.随波长减少而减少D.几乎不随波长变化30.原子吸收分析对光源进行调制, 主要是为了消除( B) A.光源透射光的干扰B.原子化器火焰的干扰C.背景干扰D.物理干扰31.与火焰原子吸收法相比, 无火焰原子吸收法的重要优点为( B) A.谱线干扰小B.试样用量少C.背景干扰小D.重现性好32.原子化器的主要作用是( A) A.将试样中待测元素转化为基态原子B.将试样中待测元素转化为激发态原子C.将试样中待测元素转化为中性分子D.将试样中待测元素转化为离子33.原子吸收线的劳伦茨变宽是基于( B)A.原子的热运动B.原子与其它种类气体粒子的碰撞C.原子与同类气体粒子的碰撞D.外部电场对原子的影响34.双波长分光光度计与单波长分光光度计的主要区别在于(D)A.光源的种类B.检测器的个数C.吸收他的个数D.使用的单色器的个数35.某一化合物在紫外光区204nm处有一弱吸收带,在红外光谱的官能团区有如下吸收峰3300cm-1~2500cm-1宽而强的吸收,还有1710cm-1。
该化合物可能为(C)A.醛B.酮C.羧酸D.酯36.用下列哪一个或几个参数可以确定分子中基团的连接关系?(D)A.化学位移B.偶合常数C.偶合裂分数D.(B)和(C)37.下列哪个因素对棱镜摄谱仪与光栅摄谱仪的色散率均有影响?( D) A.材料本身的色散率B.光轴与感光板之间的夹角C.光线的入射角D.暗箱物镜的焦距38.下述哪种光谱法是基于发射原理?(B)A.红外光谱法B.荧光光度法C.分光光度法D.核磁共振波谱法39.原子吸收线的多普勒变宽是基于( A)A.原子的热运动B.原子与其它种类气体粒子的碰撞C.原子与同类气体粒子的碰撞D.外部电场对原子的影响40.在原子吸收分析中, 如怀疑存在化学干扰, 例如采取下列一些补救措施,指出哪种措施是不适当的( D)A.加入释放剂B.加入保护剂C.提高火焰温度D.改变光谱通带41.在火焰原子吸收分析中, 分析灵敏度低, 研究发现是在火焰中有氧化物粒子形成, 于是采取下面一些措施, 指出哪种措施是不适当的( D)A.提高火焰温度B.加入保护剂C.改变助燃比使成为富燃火焰D.预先分离干扰物质42.在原子吸收分析中, 由于某元素含量太高, 已进行了适当的稀释, 但由于浓度高,测量结果仍偏离校正曲线, 要改变这种情况, 下列哪种方法可能是最有效的?( A)A.将分析线改用非共振线B.继续稀释到能测量为止C.改变标准系列浓度D.缩小读数标尺43.双波长分光光度计的输出信号是(B)A.试样吸收与参比吸收之差B.试样λ1和λ2吸收之差C.试样在λ1和λ2吸收之和D.试样在λ1的吸收与参比在λ2的吸收之和44.某一化合物在紫外光区未见吸收带,在红外光谱的官能团区有如下吸收峰:3000 cm-1左右,1650 cm-1,则该化合物可能是(B)A.芳香族化合物B.烯烃C.醇D.酮45.下列试剂可用于NMR的样品处理的是( B )(1)四氯化碳(2)H2O (3)二硫化碳(4)CHCl3A.(1)(4)(3)B.(1)(3)C.(3)D.全部可以46.对原子发射光谱法比对原子荧光光谱法影响更严重的因素是( D) A.粒子的浓度B.杂散光C.化学干扰D.光谱线干扰47.摄谱法中,感光板上的光谱,波长每10 nm的间隔距离,在用石英棱镜为单色器时(A)A.随波长减少而增大B.随波长增大而增加C.随波长减少而减少D.几乎不随波长变化48.在原子吸收光谱法分析中, 能使吸光度值增加而产生正误差的干扰因素是( D) A.物理干扰B.化学干扰C.电离干扰D.背景干扰49.空心阴极灯内充的气体是( D)A.大量的空气B.大量的氖或氩等惰性气体C.少量的空气D.少量的氖或氩等惰性气体50.在石墨炉原子化器中, 应采用下列哪种气体作为保护气? ( B ) A.乙炔B.氩C.氧化亚氮D.氢51.原子吸收分析法测定铷(Rb)时,加入1%钠盐溶液其作用是(C)A.减少背景B.提高火焰温度C.减少Rb电离D.提高Rb+的浓度52.在紫外可见分光光度计中.用于紫外波段的光源是(C)A.钨灯B.卤钨灯C.氘灯D.能斯特光源53.某一化合物在紫外光区未见吸收带,在红外光谱的官能团区3400 cm-1一3200 cm-1有宽而强的吸收带,则该化合物最可能是(C)A.羧酸B.伯胺C.醇D.醚54.在磁场强度保持恒定,而加速电压逐渐增加的质谱仪中,试样中哪一种离子首先通过固定的收集器狭缝?(A)A.质荷比最高的正离子B.质荷比最低的正离子C.质量最大的正离子D.质量最小的正离子55.下列哪一项是发射光谱分析不能解决的?(C)A.微量及痕量元素分析B.具有高的灵敏度C.测定元素存在状态D.选择性好,互相干扰少56.下述哪一条是原子吸收光谱与原子荧光光谱在产生原理上的共同点?(B)A.气态基态原子外层电子对共振线的吸收B.辐射能与气态基态原子外层电子的相互作用C.辐射能与气态原子外层电子产生的辐射;D.辐射能与原子内层电子产生的跃迁57.对原子吸收分光光度分析做出重大贡献,解决了测量原子吸收的困难,建立了原子吸收光谱分析法的科学家是(C)A.R.Bunren(本生)B.W.H.Wollarten(伍朗斯顿)C.A.Walsh(华尔希)D.G.Kirchhoff(克希荷夫)58.空心阴极灯中对发射线宽度影响最大的因素(C)A.阴极材料B.填充气体C.灯电流D.阳极材料59.单道单光束型与单道双光束型原子吸收光度计的区别在于(D)A.光源B.原于化器C.检测器D.切光器60.用原子吸收光度法测定铷时.加入1%的钠盐溶液,其作用是(C)A.减小背景B.释放剂C.消电离剂D.提高火馅温度61.下列含有杂原子的饱和有机化合物均有n-δ*电子跃迁。