仪器分析第二章 光谱分析法概论

精心整理 仪器分析习题作业

第一章绪论

1-2化学分析与仪器分析区别？又有哪些共同点？

1、主要区别：（1）化学分析是利用物质的化学性质进行分析；仪器分析是利用物质的物

理或物理化学性质进行分析；

（2）化学分析不需要特殊的仪器设备；仪器分

精心整理 析需要特殊的仪器设备；

（3）化学分析只能用于组分的定量或定性分析；仪器分析还能用于组分的结构分析；

（4）化学分析灵

精心整理 敏度低、选择性差，但测量准确度高，适合于常量组分分析；

仪器分析灵敏度高、选择性好，但测量准确度稍差，适合于微量、痕量及超痕量组

精心整理 分的分析。

2、共同点：都是进行组分测量的手段，是分析化学的组成部分。

1-5仪器分析与分析仪器联系与区别？

分析仪器与仪器分析的区别：分析仪器是实现仪器分析的一种技术设备，是一种装置；仪器

分析是利用仪器设备进行组分分

精心整理 析的一种技术手段。

分析仪器与仪器分析的联系：仪器分析需要分析仪器才能达到量测的目的，分析仪器是仪器

分析的工具。仪器分析与分析仪器的发展相互促进。

1-7采用仪器分析进行定量分析为神魔要进行校正？

因为仪器分析直接测量的是物质的各种物理信号而不是其浓

精心整理 度或质量数，而信号与浓度或质

量数之间只有在一定的范围内才某种确定的关系，且这种关系还受仪器、方法及样品基体等的影响。因此要进行组分的定量分析，并消除仪器、方法及样品基体等对测量的影响，必须首先建立特定测量条件下信号与浓度或质量数之间的关

精心整理 系，即进行定量分析校正。

第二章光谱分析法导论

2-1

光谱仪的一般组成包括：光源、单色器、样品引入系统、检测器、信号处理与输出装置。

各部件的主要作用为光源：提供能量使待测组分产生吸收包括激发到高能态；

单色器：

精心整理 将复合光分解为单色光并采集特定波长的光入射样品或检测器；

样品引入

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精心整理 检测器：将光信号转化为可量化输出的信号。

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第十章 原子吸收光谱分析法

1．共振线与元素的特征谱线

基态→第一激发态，吸收一定频率的辐射能量，产生共振吸收线(简称共振线)；吸收光谱。

激发态→基态，发射出一定频率的辐射，产生共振吸收线(也简称共振线)；发射光谱。

元素的特征谱线：

(1)各种元素的原子结构和外层电子排布不同，基态→第一激发态：跃迁吸收能量不同——具有特征性。

(2)各种元素的基态→第一激发态，最易发生，吸收最强，最灵敏线。特征谱线。

(3)利用特征谱线可以进行定量分析。

2．吸收峰形状

原子结构较分子结构简单，理论上应产生线状光谱吸收线。实际上用特征吸收频率左右范围的辐射光照射时，获得一峰形吸收(具有一定宽度)。

由 It=I0e-Kvb

透射光强度It和吸收系数及辐射频率有关。以Kv与v作图得图10一1所示的具有一定宽度的吸收峰。

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3．表征吸收线轮廓(峰)的参数

中心频率v0(峰值频率)：最大吸收系数对应的频率或波长；

中心波长：最大吸收系数对应的频率或波长λ(单位为nm)；

半宽度：△v0B

4．吸收峰变宽原因

(1)自然宽度在没有外界影响下，谱线仍具有一定的宽度称为自然宽度。它与激发态原 子的平均寿命有关，平均寿命越长，谱线宽度越窄。不同谱线有不同的自然宽度，多数情况下约为10-5nm数量级。

(2)多普勒变宽(温度变宽)△v0 多普勒效应：一个运动着的原子发出的光，如果运动方向离开观察者(接受器)，则在观察者看来，其频率较静止原子所发的频率低，反之，高。

(3)劳伦兹变宽，赫鲁兹马克变宽(碰撞变宽)△vL 由于原子相互碰撞使能量发生稍微变化。

劳伦兹变宽：待测原子和其他原子碰撞。

赫鲁兹马克变宽：同种原子碰撞。

第一章 绪 论

1. 解释名词：（1）灵敏度（2）检出限

（1） 灵敏度：被测物质单位浓度或单位质量的变化引起响应信号值变化的程度。

（2） 检出限：一定置信水平下检出分析物或组分的最小量或最小浓度。

2. 检出限指恰能鉴别的响应信号至少应等于检测器噪声信号的（ C ）。

A.1倍 B.2倍 C.3倍 D.4倍

3. 书上第13页，6题，根据表里给的数据，写出标准曲线方程和相关系数。

y = 5.7554x + 0.1267R2 = 0.971600.20.40.60.811.21.41.61.8200.050.10.150.20.250.30.35

y=5.7554x+0.1267 R2=0.9716

第二章 光学分析法导论

1. 名词解释：（1）原子光谱和分子光谱；（2）发射光谱和吸收光谱；（3）线光谱和带光谱；

（1）原子光谱：原子光谱是由原子外层或内层电子能级的变化产生的，表现形式为线光谱。

分子光谱：分子光谱是由分子中电子能级、振动和转动能级的变化产生的，表现为带光谱。

（2）吸收光谱：当电磁辐射通过固体、液体或气体时，具一定频率(能量)的辐射将能量转移给处于基态的原子、分子或离子，并跃迁至高能态，从而使这些辐射被选择性地吸收。

发射光谱：处于激发态的物质将多余能量释放回到基态，若多余能量以光子形式释放，产生电磁辐射。

（3）带光谱：除电子能级跃迁外，还产生分子振动和转动能级变化，形成一个或数个密集的谱线组，即为谱带。

线光谱：物质在高温下解离为气态原子或离子，当其受外界能量激发时，将发射出各自的线状光谱。其谱线的宽度约为10-3nm，称为自然宽度。

2. 在AES、AAS、AFS、UV-Vis、IR几种光谱分析法中，属于带状光谱的是UV-Vis、IR，属于线性状光谱的是AES、AAS、AFS 。

第三章 紫外-可见吸收光谱法

1. 朗伯-比尔定律的物理意义是什么？什么是透光度？什么是吸光度？两者之间的关系是什么？

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第十四章 红外光谱和拉曼光谱分析法

1．红外光谱法及特点

(1)利用物质分子对红外辐射的吸收，并由其振动或转动运动引起偶极矩的净

变化，产生分子振动和转动能级从基本态到激发态的跃迁，得到分子振动能级和

转动能级变化产生的振动一转动光谱，又称为红外光谱，红外光谱属于分子吸收

光谱的范畴。

(2)有机化合物的红外光谱能提供丰富的结构信息，因此红外光谱是有机化

合物结构解析的重要手段之一。

(3)红外吸收谱带的谱峰的位置、谱峰的数目及其强度，反映了分子结构上

的特点，通过官能团、顺反异构、取代基位置、氢键结合以及配合物的形成等结

构信息可以推测未知物的分子结构。吸收谱带的吸收强度与分子组成或其化学基

团的含量有关。

(4)在发生振动跃迁的同时，分子转动能级也发生改变，因而红外光谱形成

的是带状光谱。

2．红外光谱的产生条件

(1)照射光的能量E=hν等于两个振动能级间的能量差△E时，分子才能由低

振动能级E1跃迁到高振动能级E2。即△E=E1一E2，则产生红外吸收光谱。

(2)分子振动过程中能引起偶极矩变化的红外活性振动才能产生红外光谱。

3．分子振动模型及振动方程

可以将多原子分子看成是双原子分子的集合，采用谐振子模型来研究双原子

分子的振动，体系的分子振动方程：

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其中μ为折合质量，若设A和B的质量分别为m1和m2，则

通过振动方程可以看出振动频率ν随力常数k的增加或μ的减少(取决于m1

和m2中较小的一个)而增大。

真实分子的振动并不完全符合胡克定律，不是理想的谐振子，所以谐振子模

型应用于真实分子时应加以修正。

4．分子振动自由度

由N个原子构成的复杂分子内的原子振动有多种形式，通常称为多原子分子的

简正振动。多原子分子简正振动的数目称为振动自由度，每个振动自由度对应于

红外光谱图上一个基频吸收带。

在直角坐标系中，每个质点都可以在x，y，z三个方向上运动，所以N个质