現(xiàn)代儀器分析考試題目答案

1、現(xiàn)代儀器分析與技術(shù)思考題一、近紅外光譜分析 近紅外吸收光譜與中紅外吸收光譜有何關(guān)系及差別？答：近紅外譜區(qū)是介于可見譜區(qū)與中紅外譜區(qū)之間的電磁波，其范圍為 128003960cm-1(7802526nm)。近代研究證實，該區(qū)域的吸收主要是分子中C-H、N H、o一H基團(tuán)基頻振動的倍頻吸收與合頻吸收產(chǎn)生的。 近紅外光譜區(qū)的吸收峰，主要是哪些基團(tuán)的何種振動形式的吸收產(chǎn)生的？答：由X H(X=C, N O, S)鍵的伸縮振動所產(chǎn)生。 近紅外光譜分析有哪些特點 ？(1) 答：由于近紅外光譜的產(chǎn)生來自分子振動躍遷的非諧振效應(yīng)，能級躍遷的概率較低， 與中紅外譜圖相比，其語帶較寬且強(qiáng)度較弱，特別在短波近紅外區(qū)

2、域，主要是第三級倍頻及一、二級倍頻的合頻，其吸收強(qiáng)度就更弱。(2) 因為物體對光的散射率隨波長的減少而增大，所以與中紅外區(qū)相比，近紅外譜區(qū)光的波長短，散射的效率高，因此近紅外譜區(qū)適合做固體、半固體、液體的漫反射光譜或散 射光譜分析，可以得到較高的信噪比，較寬的線性范圍。(3) 近紅外光譜記錄的倍頻、合頻吸收帶比基頻吸收帶寬很多，這使得多組分樣品的近紅外光譜中不同組分的譜帶、同一組分中不同基團(tuán)的譜帶以及同一基團(tuán)不同形式的倍頻、 合頻譜帶發(fā)生嚴(yán)重的重疊，從而使近紅外光譜的圖譜解析異常困難。(4) 近紅外分析的缺點。 譜帶重疊.特別對復(fù)雜體系，光譜信息特征性不足，沒有定性鑒別 優(yōu)勢；靈敏度較差，特別

3、在近紅外短波區(qū)域，對微量組分的分析仍較困難。 試述近紅外光譜的用途。答：(1)藥物和化學(xué)物質(zhì)中水分的含量測定由于水分子在近紅外區(qū)有一些特征性很強(qiáng)的合頻吸收帶，而其他各種分子的倍頻與合頻吸收相對較弱，這使近紅外光譜能夠較為方便地測定藥物和化學(xué)物質(zhì)中水分的含量。近紅外法避免了空氣中水分的干擾。(2) 藥物鑒別分析對藥物和其他化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行可靠的鑒定是分析試驗室一項重要的任務(wù)，這種鑒定可基于近紅外光譜分析技術(shù)進(jìn)行。采用主成分分析和偏最小二乘算法進(jìn)行光譜的特征選擇，可實現(xiàn)對不同原料藥和不同劑量的同種藥物制劑的區(qū)分。(3) 制藥過程分析制藥過程分析是藥物分析的一個重要研究內(nèi)容。近紅外光譜分析的最大特點是操

4、作簡便、快速.可不被壞樣品進(jìn)行原位測定，可不使用化學(xué)試劑，不必對樣品進(jìn)行預(yù)處理，可直接對顆 粒狀、固體狀、糊狀、不透明的樣品進(jìn)行分析。(4) 生命科學(xué)領(lǐng)域在生命科學(xué)領(lǐng)域，NIR用于生物組織的表征.研究皮膚組織的水分、蛋白質(zhì)和脂肪。除此之外，NIR還用于血液中血紅蛋白、血糖及其他成分的測定，均取得較好的結(jié)果。二、拉曼光譜分析 試述拉曼光譜法與紅外吸收光譜法的關(guān)系與區(qū)別。答：拉曼光譜與紅外光譜都是研究分子的振動.但其產(chǎn)生的機(jī)理卻截然不同。紅外光譜是由于極性基團(tuán)和非對稱分子，在振動過程中吸收紅外光后，發(fā)生永久偶極矩的變化而產(chǎn)生的。拉曼散射光譜產(chǎn)生于分子誘導(dǎo)偶極矩的變化。非極性基團(tuán)或全對稱分子.其本身

5、沒有偶極短.當(dāng)分子中的原子在平衡位置周圍振動時，由于人射光子的外電場的作用，使分子的電子殼層發(fā)生形變，分子的正負(fù)電荷中心發(fā)生了相對移動，形成了誘導(dǎo)偶極矩， 即產(chǎn)生了極化現(xiàn)象，即 什么是激光拉曼光譜法 ？答：由激光光源發(fā)出的光經(jīng)反射鏡和透鏡照射在樣品上，產(chǎn)生的散射光再經(jīng)分光器后射至檢測器上。激光光源的拉曼光譜法，應(yīng)用激光具有單色性好，方向性強(qiáng)，亮度高，相干性好等 特性，與表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)相結(jié)合，便產(chǎn)生了表面增強(qiáng)拉曼光譜。 什么是拉曼散射與瑞利散射，它們有什么區(qū)別？答：當(dāng)光子與物質(zhì)分子碰撞時有兩種情況， 即彈性碰撞和非彈性碰撞。在彈性碰撞過程中入 射光于與物質(zhì)分子沒有能量的交換， 光子的頻率不變，

6、僅改變方向?；趶椥耘鲎沧饔盟a(chǎn) 生的散射現(xiàn)象稱為瑞利散射。 在非彈性碰撞時，光子不但發(fā)生了方向的改變， 光子還與介質(zhì) 分子間產(chǎn)生能量交換： 把一部分能量給予介質(zhì)分子， 使分子能量增加；或者從介質(zhì)分子獲得 一部分能量，使分子能量減少?；诜菑椥耘鲎沧饔盟a(chǎn)生的散射現(xiàn)象稱為拉曼散射。設(shè)入射光的頻率為V 0,若分子的極化率是不變化的，則發(fā)射出的散射光將與入射光的頻率 相同，即瑞利散射；反之，當(dāng)極化率發(fā)生變化時，則可得到頻率為v 0 V湘v 0 V k的散射光，即拉曼散射。 什么是拉曼位移？答：拉曼位移表征了分子中不同基團(tuán)振動的持性，因比可以通過拉曼位移的測定，對分子進(jìn)行定性和結(jié)構(gòu)分析。 此外，通過

7、退偏度的測量，可以獲得有關(guān)對稱性的信息。光照射于樣品 時，有一部分光被散射， 其頻率與入射光不同，頻率位移與發(fā)生散射的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)，這種散射稱為拉曼散射，頻率位移稱為拉曼位移。三、X!寸線衍射分析 Bragg方程的物理意義是什么 ？答：利用Bragg方程可以測定晶體中原子間的距離，進(jìn)而推斷晶體結(jié)構(gòu)。晶面間距與晶胞參 數(shù)之間存在確定的關(guān)系，因此布拉格方程能由衍射方向確定晶胞的形狀和大小。 什么是x|寸線粉末衍射法？試述 XI寸線粉末衍射法的用途。答：使用單色x射線與晶體粉末或多晶樣品進(jìn)行衍射分析稱為x射線粉末衍射法或x射線多晶衍射法。應(yīng)用1. 物相分析。2. 對于含兩種及更多微晶物質(zhì)的均勻樣品，

8、特征的粉末衍射線可以用于各個成分的定量分 析。定量的方法主要有內(nèi)標(biāo)法、外標(biāo)法、自標(biāo)法等。3. 計算機(jī)程序可用于品格間距的自動檢索，因而只要物質(zhì)的化學(xué)式是已知的，就能測定晶 胞常數(shù)（a、b、c、a、6、丫）和密度。4. 粉末衍射線寬與晶粒的大小成反比，因此測量3 1/2值能夠測定晶粒的尺寸，此法是基于粒子的外部尺寸而不是內(nèi)部的有序性，所以晶體和無定行物質(zhì)都是用，這在醫(yī)藥工業(yè)中有特別的意義。 什么是XM線單晶衍射法？試述 XM線單晶衍射法的用途。答：所謂x射線單晶衍射法是將一束平行的單色XM線投射到一顆小單晶上，由于x射線和單晶發(fā)生相互作用，會在空間偏離入射的某些方向上產(chǎn)生衍射線。晶體結(jié)構(gòu)不同，衍

9、射的方向和強(qiáng)度也不同，衍射方向和衍射強(qiáng)度中蘊含著豐富的結(jié)構(gòu)信息，因而由它門可以演繹出產(chǎn)生衍射的單晶的原來結(jié)構(gòu)。 近年，基于病毒結(jié)構(gòu)、人體內(nèi)各種大分子結(jié)構(gòu)的測定及人體感染疾 病途徑的了解，搞清了某些疾病感染及發(fā)展的結(jié)構(gòu)匹配需要。人類已經(jīng)根據(jù)這些結(jié)構(gòu)知識設(shè)計結(jié)構(gòu)上匹配的、合適的藥物來事先保護(hù)病毒和人體的結(jié)合點，或者阻斷病毒的自身繁衍，從而避免感染或控制其繁衍，而不使疾病發(fā)展，這就是所謂的基于結(jié)構(gòu)的、 合理的藥物設(shè)計。x射線衍射分析為結(jié)構(gòu)分析和藥物設(shè)計提供了有效的分析手段。四、毛細(xì)管氣相色譜法 毛細(xì)管氣相色譜法與填充柱氣相色譜法有哪些相同之處和不同之處？答：毛細(xì)管氣相色譜理論與填充柱氣相色譜理論基本

10、相同，毛細(xì)管氣相色譜法的特點(1)柱參透性好柱效高(3) 使用溫度較高，固定相流失小。(4) 柱容量小(5) 利于實現(xiàn)色譜-質(zhì)譜聯(lián)用。 在毛細(xì)管氣相色譜法中，一般是如何評價毛細(xì)管性的校效的？答：在毛細(xì)管氣相色譜法中，除采用理論板高外，另一種柱效評價方法的使用更為廣泛，即分離數(shù)表示， _ Ml ,1 £kt , 1M 1件 1 + 試分析毛細(xì)管氣相色譜法比填充柱色譜法的分離效率高和應(yīng)用范圍寬的原因。答：分離效率高，一般色譜柱有幾千塊理論板，毛細(xì)管可達(dá)到105-10 6塊理論板，可分析沸點極為接近的組分，和極為復(fù)雜的多組分混合物。 應(yīng)用范圍廣，可分析氣體和易揮發(fā)的或可轉(zhuǎn) 化為易揮發(fā)的液體

11、和固體。 試簡述頂空分析法的原理及影響定量難確度的因素。答：基于Raoult定律。在恒定的溫度下， 密閉系統(tǒng)中揮發(fā)性組分在兩相中達(dá)到平衡時，對非理想溶液P(】)二，")玲。* 7- 、V 7 W* A t 一 i式中:Pfo氣相中組分I的蒸氣壓；Rhj純組分i的飽和蒸氣壓#3組分i在樣品中的摩爾分?jǐn)?shù)；九)一組分i的活度系數(shù)。由于用頊空氣進(jìn)樣，P應(yīng)與色譜分析所得該組分的峰面枳A成正比,即= F"(10-13)式中:F組分1的標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率,通常是常數(shù)。將式(10-代入式(10-13),得% =代)工=Gm (10 - 14)式中：G一常數(shù)，因為對于組分i來說，在較低的恒定溫度

12、下，F(xiàn)“）5d和P。均 為常數(shù)言為了計算樣品中組分i的量,應(yīng)在完全相同的操作條件下，將標(biāo)準(zhǔn)和被測樣品 進(jìn)行頂空分析此時，同一物質(zhì)的G值相同，若用濃度來代替式（1° - L4）中的 物質(zhì)的量就頂J可得到影響靜態(tài)頂空分析結(jié)果的因素有兩個部分：一是與GCW關(guān)的參數(shù)；二是頂空進(jìn)樣的參數(shù)。1.樣品的性質(zhì)，2.樣品量，3.平衡時間與平衡溫度。五、毛細(xì)管電泳法 毛細(xì)管電泳的驅(qū)動力、分離機(jī)制與高效液相色譜有何不同？答：驅(qū)動力：CE電壓（電滲泵）， HPLC液壓（液壓泵）HPLO離原理是基于組分在流動相和固定相間的分配系數(shù)不同，使選擇性不同、保留時間 不同而分離-色譜行為，C嘵在電場作用下離子的大小、

13、電荷數(shù)量與符號及a電位不同，而導(dǎo)致遷移速率不同而分離-電泳行為。毛細(xì)管電色譜法（CE。，則具有電泳及色譜兩種分離 行為。 C田勺柱效為什么高于HPLC?答：毛細(xì)管電泳法比高效液相色譜法柱效高的主要原因有兩個：無渦流擴(kuò)散項與傳質(zhì)阻抗項；流型不同。 什么是電滲效應(yīng)、電滲淌度？電滲淌度與電泳淌度有何不同？答：雙電層外緣擴(kuò)散層中的陽離子被電場陰極吸引導(dǎo)致溶液向陰極流動，這種效應(yīng)稱為電滲效應(yīng)，由電滲效應(yīng)而產(chǎn)生電滲流。 電滲效應(yīng)是毛細(xì)管電泳的驅(qū)動力。電泳淌度是單位場強(qiáng)下離子的平均電泳速度。 電滲流的遷移速率 H e。和電場強(qiáng)度E成正比。單位電位梯度的電滲速率為電滲淌度H eo。因此，電滲速率eo和場強(qiáng)E的

14、比值為電滲淌度eo,即f = f/E =靠勺 什么是表觀淌度？為什么中性分子的表觀淌度等于電滲淌度？答：在毛細(xì)管電泳中，離子被觀測到的淌度是離子的電泳淌度（ep）和背景電解質(zhì)溶液的電滲淌度（eo）之和，稱為表觀淌度。定義為#鸞= "ep + "e表觀淌度的規(guī)律"呵（陽離子）“”（中性分子）片陽（陰離子）。因為陽離 尹知中性分子養(yǎng)啊=如（電滲淌度）；陰離子四呵=尹"-產(chǎn)中中性分子的離子電泳淌度為零。六、色譜聯(lián)用技術(shù) 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀中 接口 ”的作用是什么？常有幾種接口？答：解決氣相色譜儀和質(zhì)譜儀聯(lián)用的關(guān)鍵部件，它起到傳輸分離組分匹配兩者工作流量（即工

15、作氣壓）的作用。直接導(dǎo)人型接口，濃縮接口，噴射式接口。 什么是總離子流色譜圖、萃取離子監(jiān)測和選擇離子監(jiān)測？答：隨之進(jìn)入離子源組分的變化，總離子流隨之變化。 總離子流隨色譜時間而變化的語圖稱為總離子流色譜圖。所謂選擇離子監(jiān)測法是指在質(zhì)屠測定的過程中，把質(zhì)量分析器調(diào)節(jié)只傳輸某一個或某一類目標(biāo)化合物的一個或數(shù)個特征離子（如分子離子、功能團(tuán)離子或強(qiáng)的醉片離子）的狀念，監(jiān)測色譜過程中所選定質(zhì)荷比的離子流隨時間變化的譜圖一一質(zhì)量離子色譜 圖的方法。 液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對液相色譜的流動相有什么要求？答：流動相的要求，高于普通液相色譜，因為LC-MS勺檢測靈敏度不但和分析物的性質(zhì)有關(guān)， 與流動相的組成（如

16、有機(jī)相、緩沖液濃度和溶液 pH）及流量也有很大關(guān)系。流動相的基本要求 是不能含有非揮發(fā)性鹽類（如磷酸鹽緩沖液和離子對試劑等 ），因為接口中高速噴射的液流會 產(chǎn)生制冷效應(yīng)，造成液流中的非揮發(fā)性組分極易冷凝析出，而堵塞毛紉管等小口徑入口，影響分析的穩(wěn)定和儀器的使用壽命。流動相中揮發(fā)性電解質(zhì)（如甲酸、乙酸、氨水等）的濃度也不能超過10mmol。一般認(rèn)為，低濃度電解液和高比例有機(jī)相容易獲得較好的離子化效率。 液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用接口的作用是什么？有幾種常用接口？答：（1）將流動相及樣品氣化（2）分離除去大量流動相分子（3）完成對樣品分子的電離傳送帶接口 （MB），粒子束接口 （ PB）,直接導(dǎo)入接口 （

17、 DLI）,連續(xù)流動快原子轟擊（CFFAB） 和熱噴霧接口 （ TSR ,大氣壓離子化接口 （ API）。 CE-MS勺接口與LC-MSW何異同？答：該聯(lián)用裝置與LC-MEa許多相似之處，主要差別是CE勺背景電解質(zhì)的流量（mL?min-1）遠(yuǎn)小 于HPLO動相的流量（mL?min-1）,因此CE-MS勺接口與LC-MS勺接口有差別。 為什么CE-MS勺分離效率不如CE?答：由于質(zhì)譜儀接口的限制，在 CE MS聯(lián)用時，只能用含有揮發(fā)性緩沖鹽的背景電解質(zhì)， 因而嚴(yán)重影響了 CE勺分離效果。七、流動注射分析法 流動注射得到的是一個個峰形信號，但測定信號的精密度很好（RSDH般v 2 %）,這是什么原

18、因？答：由于流動注射體系中反應(yīng)器的死體積是固定的，載流的流速又是高度重現(xiàn)的，因此留存時間t也是高度重現(xiàn)的。 什么是分散系數(shù)？影響分散系數(shù)的實驗因數(shù)有哪些？各是如何影響的？答：試樣在載流中的分散程度可以用分散系數(shù)（dispersion coefficient* D）來描述。 在記錄蜂上任何一點處所對應(yīng)的分散系數(shù)為分散前試樣中組分的濃度5與分散 后在試樣帶特定位置處的組分濃度的濃度比，即D = c/c（141）分散系數(shù)可以通過改變實驗條件加以控制。影響分散系數(shù)的實驗條件有進(jìn)樣體積、反應(yīng)管道的長度、內(nèi)徑等。1.進(jìn)樣體積，改變試樣帶分散程度最方便、最有效的途徑是改變進(jìn)樣體積。 在載流流速、反應(yīng)管道幾何尺度恒定的條件下，隨著進(jìn)樣體積的增大，不但待測組分的峰寬逐步增大，而且峰高也逐步增大，直至輸出穩(wěn)定的信號。進(jìn)樣體積與分散系數(shù)的關(guān)系，D = c0