化學儀器分析期末考試總結

1、離子色譜法測定自來水中鹵素離子實驗原理離子色譜在分離陰離子時，常用NaHCO3混合溶液為滾動相（淋洗液），以陰離子交換交換柱為固定相，水樣中待測離子隨淋洗液進入離子交換柱系統(tǒng)（由保護柱和分離柱組成）。根據(jù)分離柱對各種陰離子親和力不同，已分離的陰離子流經陰離子抑制系統(tǒng)轉換成搞顛倒的強酸，二淋洗液則轉換成弱電導率的碳酸。由電導檢測器測量各種離子組分的電導率，已保留時間定性、峰高或峰面積定量。思考題1、離子色譜儀如何抑制淋洗液NaHCO3-Na2CO3電導淋洗液電解生成的H+可有效地淋出液的背景電導值。樣品溶液進入離子色譜后，其陰離子最終將色譜柱中所有可交換的離子置換出來，同時由檢測器轉換為恒定的信

2、號基線。然后進樣少量樣品，樣品離子即被樹脂柱所接受，并與等同數(shù)量的淋洗液離子交換。如果樣品中所有離子的濃度大于淋洗液離子濃度，當他沿著柱子移動，并通過電導檢測器便得到一個正峰，反之得到一個負峰。進樣后，淋洗液離子繼續(xù)不斷地經泵輸入色譜，對樹脂的可交換部位與樣品離子進行競爭，并且使樣品離子沿著柱子移動。由于樣品離子對數(shù)值有著不同的親和能力，因而不同的樣品，離子沿柱以不同的速度移動，最后完成分離。2、 在一定固定相色譜條件測定試樣中F-、Cl-、Br-、NO3-、PO43-、SO42-簡述決定保留時間參數(shù)規(guī)律影響保留時間的參數(shù)：離子的性質（價態(tài)，尺寸，極化程度，酸的電離強度）參數(shù)價態(tài) 待測離子的價

3、態(tài)越高，保留時間越長。但多價離子的保留如正磷酸鹽與淋洗液的pH值有關，例如PO43-pH在89時，PO43-以H3PO4-形式存在，離子價態(tài)H3PO43-<SO42-,所以PO43-在SO42-之前流出參數(shù)離子半徑 離子半徑越大，保留時間越長參數(shù)極化程度 離子極化程度越強，保留時間越長紅外光譜測定有機化合物的結構實驗原理紅外光譜時研究分子振動和轉動信息的分子光譜，它反映了分子化學鍵的特征吸收頻率，根據(jù)紅外光譜的峰位，峰強及峰形，判斷化合物中可能存在的官能團，從而可用于化合物結構判斷。當一定頻率（一定能量）的紅外光照射分子時，如果分子某個基團的振動頻率和外界紅外輻射頻率一致，二者就會產生共

4、振。此時，光的能量通過分子偶極炬的變化傳遞給分子，這個基團就吸收一定頻率的紅外光，產生振動躍遷（由原來的基態(tài)躍遷到較高的振動能級，從而產生紅外吸收光譜。用連續(xù)改變頻率的紅外光照射某試樣，將分子吸收紅外光的情況用儀器記錄下來，就得到試樣的紅外吸收光譜圖。由于振動能級的躍遷伴隨著轉動能級的躍遷，因此所得的紅外光譜不是簡單的吸收線，而是一個吸收帶。思考題1、 用壓片法制樣時，為什么要將固體試樣研磨到顆粒度在2左右？為什么要求KBr粉末干燥避免吸水受潮？紅外壓片時要求顆粒盡量細小，這樣才會使制得的壓片對紅外光的透過性好。當研磨時不到位，致使顆粒過大，將嚴重影響紅外光透過，降低實驗結果的準確性。因為水本

5、身對紅外光有吸收，為了防止干擾樣品譜，KBr粉末必須要干燥，并且潮濕的KBr粉末對制片也會產生影響。2、 羥基化合物譜圖的主要特征是什么？O-H伸縮振動在37003100cm-1,游離的-OH伸縮振動在36503580cm-1,締合的-OH伸縮振動在34003200cm-1,締合羥基移向低波數(shù)，由于氫鍵的存在頻率降低，譜帶變寬，小于3600cm-1。締合程度越大，峰越寬，移向低波數(shù)是羥基化合物紅外譜圖的主要特征。3、 芳香烴的紅外特征吸收在譜圖的什么位置？基頻區(qū)：伸縮振動在3000cm-1以上為不飽和烴（包括芳烴）C-H伸縮振動 單環(huán)芳烴的C=C伸縮振動在16201450cm-1范圍內有四個吸

6、收峰，其中15201480cm-1和16201590cm-1區(qū)域的兩個吸收頻率是判斷芳環(huán)是否存在的重要標志。 苯的衍生物在20001677cm-1區(qū)域出現(xiàn)C-H面外彎曲振動的泛頻峰，強度很弱。指紋區(qū)：苯環(huán)的C-H面外彎曲振動在900650cm-1出現(xiàn)吸收譜帶。電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-AES)測定廢水中的銅鋅錳實驗原理思考題1、 電感耦合等離子體發(fā)射光譜（ICP-AES）法測定的特點是什么優(yōu)點：等離子體激發(fā)溫度高（50008000K）左右對所測定的元素可以同時測定，選擇性強（Mn選靈敏度低的）準確度高，檢出限低，分析靈敏度高（可檢出ng/ml級含量）線性范圍寬，可選46個數(shù)量級，既可測

7、定試樣中的常量組分元素，又可測定主成分元素基體效應小。能夠進行定性及定量分析，能實現(xiàn)一次進樣多元素同時分析，分析軟件及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)便于操作，功能強大。控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：中文軟件、Windows系統(tǒng)界面操作，使用十分方便，大大提高了分析效率分析速度極快缺點：非金屬元素不易檢測或檢出的靈敏度低，儀器昂貴，氣體貴2、 簡述現(xiàn)代ICP-AES儀器編程、點燃、熄滅的操作過程（1）先調氣壓0.6MPa開啟穩(wěn)壓電源開關（預熱五分鐘）預熱中打開計算機、打印機待機器正常，打開主機開關打開Salsa軟件，檢查聯(lián)機通訊情況。設定參數(shù) a光室程序34（3335）b水可觀測 c激發(fā)功率1.1KW，冷卻氣體流量20LP

8、M 輔助氣體流量0.21LPM 霧化氣壓力30PSI d檢測器制定-設定制定狀態(tài)為-40（達到-40時方可點火）（2） 測定編程：選測定元素，分析線Cu:324.754 Zn:213.856 Mn:293.306 波長校正、標準溶液配置（3） 點火：打開循環(huán)水、排風扇開關，檢測器降溫-40點火（4） 標準溶液測定，繪制標準曲線，繼續(xù)樣品測定，統(tǒng)計計算（5） 按軟件要求關機進樣系統(tǒng)洗5min 主機熄火 關檢測器（溫度至室溫） 關循環(huán)水 推出計算機控制、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 關計算機 關穩(wěn)定電源 關氬氣開關 關總開關分子熒光法測定奎寧的含量實驗原理奎寧在稀酸溶液中是強熒光物質，它有兩個激發(fā)波長250nm和

9、350nm，熒光發(fā)射峰在450nm。在低濃度時，熒光強度與熒光物質量濃度成正比。分析熒光法的基本原理：處于第一電子激發(fā)單重態(tài)最低振動能級的分子，以輻射躍遷的形式返回基態(tài)各振動能級時，就產生了分析熒光。由于激發(fā)態(tài)中存在有振動弛豫和內轉化現(xiàn)象，使得熒光的光子能量比其分子受激發(fā)所吸收的光子能量低。因此熒光波長3總比激發(fā)波長1或2要長，而且不論電子開始被激發(fā)至哪個能級，都將只發(fā)射波長為3的熒光。熒光的產生在10-910-6s內完成。思考題1.能用0.05mol/L的HCl來代替0.05mol/L的H2SO4稀釋溶液嗎？為什么？不能。因為鹽酸中的-Cl可以和硫酸奎寧相互作用，可減弱分子中電子的共軛性，使

10、熒光減弱甚至猝滅。2.哪些因素可能會對奎寧熒光產生影響？內部因素：共軛雙鍵。熒光物質中含有共軛雙鍵的強吸收基團，共軛體系越大，熒光效率越高。剛性平面結構。剛性平面結構有利于熒光的產生。外部因素：溶劑。同一種熒光物質在不同的溶劑中，其熒光光譜的位置和熒光強度可能會有一定的差別，尤其是那些分子中含有極性取代基的熒光物質，它們的熒光光譜易受到溶劑的影響。溶劑極性強，熒光強度大。去離子水。溫度。對于大多數(shù)熒光物質，升高溫度會使非輻射躍遷引起的熒光的效率降低。表面活性劑。表面活性劑的存在會使熒光效率增強。pH：pH值對含有酸性或堿性取代基團的芳香族化合物的熒光性質有影響。濃度。物質的順磁性：順磁性物質如

11、溶液中溶解氧的存在會使熒光效率降低。重原子照應使熒光下降。高效液相色譜法分析測定苯系化合物實驗原理本實驗采用反向液相色譜法分離分析芳香族化合物。此法是在液-液色譜法的基礎上發(fā)展的鍵合相色譜法，色譜柱中被共價結合到載體（硅膠）上的是一些直鏈飽和烷烴，C8,C18使用的最多，它的疏水特性隨碳氫鍵的長度而增加，在反向色譜柱中溶質由于疏水作用其滯留時間也固定相碳氫鍵長度的增加而增加。溶質與固定相之間的相互作用主要是非極性相互作用或是疏水相互作用，因此溶劑的強度隨溶劑極性的降低而增加。（水是極性最強的溶劑，也是反向色譜中最弱的溶劑。在反向色譜中最弱的溶劑。在反向色譜中，疏水性越強的化合物越容易從流動相中

12、擠出去，因而在色譜柱中保留時間也越長。）所以在反向色譜中不同的化合物根據(jù)它們的疏水特性得到分離。思考題1.根據(jù)反相液相色譜的分離方法，判別試樣中各組分的出峰順序。在反相液相色譜中，溶質的極性越強，其與固定相烷基鍵鍵合作用越弱，出峰時間越長，極性順序為苯乙酮硝基苯苯甲苯。故出峰順序依次為苯乙酮，硝基苯，苯，甲苯。2.為什么水是反相液相色譜中最弱的洗脫溶劑？在化學鍵合相色譜中，溶劑的洗脫能力直接與它的極性相關。在負相色譜中，溶劑的洗脫能力隨極性的增強而減弱。水是極性最強的溶劑，也是反向色譜中最弱的洗脫溶劑，所以反相色譜的流動相通常以水作基礎溶劑，再加入一定量的能與水互溶的極性調整劑。氣相色譜檢測器

13、靈敏度的測試及混合物定性、定量分析實驗原理色譜法是一種高效分離技術。色譜法是根據(jù)不同物質在互不相溶的兩相中具有不同的分配系數(shù)。當兩相作相對運動時，這些物質在兩相中進行反復多次的分配。使得有些分配系數(shù)只有微小差異的組分產生很大的分離效果，從而達到彼此分離。氣相色譜定性方法-標準樣品對照法在相同的色譜固定相和操作條件下，同一種物質應具有相同的保留值。用標準樣保留值對各色譜峰進行定性，所以需要標準樣品。氣相色譜的定量方法-歸一化法正己烷0.89 環(huán)己烷0.94 正戊烷0.88 氯仿1.41思考題1.使用熱導檢測器能否先接通電源在開載氣，為什么？不能，防止熱導檢測器里的熱敏元件被氧化，色譜儀開機后就升

14、溫了，而固定液和檢測器在高溫下與空氣中的發(fā)生作用，先通載氣，是起保護作用的。2.如何選擇適當橋電流和載氣種類以提高熱導池檢測器靈敏度？橋電流：由于熱導池的靈敏度與橋電流的三次方成正比，因此提高橋電流可以明顯提高熱導池檢測器的靈敏度。但橋電流過高，將會使熱絲處于灼熱狀態(tài)，可能引起基線不穩(wěn)，數(shù)據(jù)精度降低，熱絲還可能由于溫度過高而氧化燒毀，所以當使用熱導系數(shù)較大的載氣，如H2或He時，橋電流可控制在180200mA，當使用熱導系數(shù)較小的氮氣等作載氣時，其橋電流可控制在80120mA載氣種類：由于熱導池的檢測原理是基于不同物質有不同導熱系數(shù)，所以載氣的導熱系數(shù)對熱導池的靈敏度有相當?shù)挠绊懀摧d氣與試樣

15、的導熱系數(shù)相差較大，其靈敏度越高。由于一般物質的導熱系數(shù)都較小，因此選擇導熱系數(shù)大的載氣，在相同的電橋電流下，熱絲溫度會較低，電橋不平衡電壓信號相對較大，可使熱導池的靈敏度相對提高，因此采用氫氣或氦氣做載氣，如果采用氮氣做載氣，由于氮氣與被測組分導熱系數(shù)的差別小，會使靈敏度較低。3.進樣操作應注意哪些事項？一定色譜條件下，進樣量大小是否會影響色譜峰保留時間？用微量進樣器進樣時，切記防止用力過猛，避免折彎針柄。進樣和拔針均動作迅速。正確的進樣方法是：取樣后，一手持注射器（防止氣化室的高氣壓將針芯吹出），另一只手保護針尖（防止插曲隔壁時彎曲）。先小心地將注射針頭穿過隔壁。隨即快速將注射器插到底，并

16、將樣品注入氣化室。進樣量大小基本不會改變色譜峰保留時間。對于同一樣品，進樣量大小在其他色譜條件不變的條件下，保留時間基本不會變，而進樣量大小改變的是峰高及峰面積大小，當進樣量大到過載，出現(xiàn)峰寬改變，進而出現(xiàn)前伸或拖尾時，保留時間會改變很小，可以忽略。紫外吸收光譜測定蒽醌試樣中蒽醌含量和摩爾吸收系數(shù)實驗原理1.測定波長的選擇：利用紫外吸收光譜進行定量分析時，必須選擇合適的測定波長。由于在蒽醌試樣中含有鄰苯二甲酸酐，為了避開其干擾，選用323nm波長作為測定波長。在此波長處蒽醌中有一中等強度的吸收峰，而鄰苯二甲酸酐基本無吸收。2.測定波長的選擇：依據(jù)Abc等量關系式，在選定波長下，以乙醇為參比溶液

17、，測定蒽醌標準溶液系列及蒽醌試液的吸光度，以蒽醌標準溶液的吸光度為縱坐標，濃度為橫坐標繪制標準曲線，根據(jù)蒽醌試液的吸光度，在標準曲線上查得對應的濃度。3.摩爾吸收系數(shù)：摩爾吸收系數(shù)是衡量吸光度定量分析方法靈敏度的重要指標，可利用求標準曲線斜率的方法求得。思考題1.為什么選用323nm而不選用251nm波長作為蒽醌定量分析的測定波長？在蒽醌試樣中含有鄰苯二甲酸酐，如果是單一溶液，則選擇最大吸收峰處的波長（即251nm）處進行測定，但蒽醌中混有雜質且在251nm波長附近有鄰苯二甲酸酐的強吸收峰max，為避免干擾，選用323nm。直接電位法測定自來水中含氟量標準曲線法和一次標準加入法實驗原理以氯離子

18、選擇電極為指示電極（負極Ewe）飽和甘汞電極為參比電極（正極Esce），插在含有氟離子的溶液中，組成電池，根據(jù)測得的電池電動勢E，在一定條件下與氟離子活度的對數(shù)值呈線性關系，測量時，25條件下： 溫度不變，總離子強度I一定時，也一定當溶液的總離子強度不變時，活度系數(shù)不變，上式可改寫為：因此在一定條件下，電池電動勢與試液中的氯離子濃度的對數(shù)成線性關系，可用標準曲線法和標準加入法測定思考題本實驗中加入總離子強度調節(jié)緩沖溶液的目的是什么？1、 維持試液和標準溶液恒定的離子強度，使活度系數(shù)恒定；2、 維持溶液在適宜的pH范圍內，滿足離子電極的要求；3、 使被測離子釋放成為可檢測的游離離子，掩蔽干擾離子

19、。測F-過程所使用的TISAB典型組成：1mol/L的NaCl，使溶液保持較大穩(wěn)定的離子強度；0.25mol/L HAc和0.75mol/L NaAc，使溶液pH值在5左右：0.001mol/L的檸檬鈉，掩蔽Fe3+、Al3+等干擾離子火焰原子吸收光譜法靈敏度和來自自來水中鈣鎂側定實驗原理原子吸收光譜法是將待測元素的分析溶液凈噴霧器霧化后，在高溫下進行待測組分的原子化使其竭解離基態(tài)原子。銳線光源-空心陰極燈發(fā)出待測元素特征波長的白光輻射，經過原子蒸汽時，一部分被基態(tài)原子吸收，經單色器分光后，再通過檢測系統(tǒng)檢測，測得吸收前后特征輻射強度變化，從而測得其吸光度。在使用銳線光源下，基態(tài)原子蒸汽對共振

20、線的吸收符合朗伯-比爾定律：。式中A為吸光度，I0為入射光強度，I為經原子蒸氣吸收后透射光強度，K為吸光系數(shù)，L為輻射光穿過原子蒸氣的光程長度，N0為基態(tài)原子密度。當試樣原子化時，火焰的溫度低于3000K時，對大多數(shù)元素來講，原子蒸氣中基態(tài)原子數(shù)目實際接近于原子總數(shù)，一定實驗條件下，待測元素的原子總數(shù)與該元素在試樣中的濃度成正比，則式子可寫作A=KC。用A-C標準曲線法或標準加入法，可以求算出元素的含量。由原子吸收法靈敏度的定義，按下式計算其靈敏度S：S=C*0.0044/A(mg/L)思考題1、影響原子吸收吸光度大小的因素有哪些？測定前儀器都需要哪些最佳化調節(jié)？影響原子吸收吸光度大小的因素有：火焰高度、燃氣比例、燈電流、通帶寬度和波長等。(1)元素的最佳反應高度由其在火焰不同區(qū)域分布的基態(tài)原子數(shù)目來決定，元素不同，最佳反應高度也不相同，因此必須對各元素適宜的燃料器高度進行優(yōu)化，以達到最佳的測試效果。(2) 吸光度的大小實際上是與待測元素的基態(tài)原子數(shù)成正比的，乙炔流量取決于燃氣比例。(3) 燈電流的大小也影響吸光度。燈電流太小，吸光度下降，無法得到可觀的檢測信號。燈電流太高，不但可能產生自吸效應，使吸光度降低，靈敏度降低，而且會縮短空心陰極燈的使用壽命。因此一般燈電流