儀器分析課后習(xí)題答案92307

1、第一章緒論第二章光學(xué)分析法導(dǎo)論第三章紫外一可見吸收光譜法第四章紅外吸收光譜法第五章分子發(fā)光分析法第六章原子發(fā)射光譜法第七章原子吸收與原子熒光光譜法第八章電化學(xué)分析導(dǎo)論第九章電位分析法第十章極譜分析法第十一章電解及庫侖分析法第十二章色譜分析法精品第一章緒論1.解釋下列名詞：（1）儀器分析和化學(xué)分析；（2）標(biāo)準(zhǔn)曲線與線性范圍；（3）靈敏度、精密度、準(zhǔn)確度和檢出限。答：（1）儀器分析和化學(xué)分析：以物質(zhì)的物理性質(zhì)和物理化學(xué)性質(zhì)（光、電、熱、磁等）為基礎(chǔ)的分析方法，這類方法一般需要特殊的儀器，又稱為儀器分析法；化學(xué)分析是以物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的分析方法。（2）標(biāo)準(zhǔn)曲線與線性范圍：標(biāo)準(zhǔn)曲線是被測物質(zhì)的濃度或

2、含量與儀器響應(yīng)信號的關(guān)系曲線；標(biāo)準(zhǔn)曲線的直線部分所對應(yīng)的被測物質(zhì)濃度（或含量）的范圍稱為該方法的線性范圍。（3）靈敏度、精密度、準(zhǔn)確度和檢出限：物質(zhì)單位濃度或單位質(zhì)量的變化引起響應(yīng)信號值變化的程度，稱為方法的靈敏度；精密度是指使用同一方法，對同一試樣進行多次測定所得測定結(jié)果的一致程度；試樣含量的測定值與試樣含量的真實值（或標(biāo)準(zhǔn)值）相符合的程度稱為準(zhǔn)確度；某精品一方法在給定的置信水平上可以檢出被測物質(zhì)的最小濃度或最小質(zhì)量，稱為這種方法對該物質(zhì)的檢出限。精品2 .對試樣中某一成分進行5次測定，所得測定結(jié)果(單位gmL1)分別為0.36,0.38,0.35,0.37,0.30(1) 計算測定結(jié)果的相

3、對標(biāo)準(zhǔn)偏差；(2) 如果試樣中該成分的真實含量是0.38gmL1,試計算測定結(jié)果的相對誤差。解：(1)測定結(jié)果的平均值標(biāo)準(zhǔn)偏差0.360.380.350.370.39x10.37gmLn(Xix)2i1n1(0.360.37)2(0.380.37)2(0.350.37)2(0.370.37)2(0.390.37)20.0158gmL相對標(biāo)準(zhǔn)偏差Sr100%0.0158100%4.27%0.37(2)相對誤差Er100%0.370.38100%2.63%。0.38精品3 .用次甲基藍(lán)二氯乙烷光度法測定試樣中硼時，為制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，配制一系列質(zhì)量濃度b（單位mgL1）分別為0.5,1.0,2.0,3

4、.0,4.0,5.0的標(biāo)準(zhǔn)溶液，測得吸光度A分別為0.140,0.160,0.280,0.380,0.410,0.540試寫出該標(biāo)準(zhǔn)曲線的一元線性回歸方程，并求出相關(guān)系解:-一(0.51.02.03.04.05.0)mgLxb2.58mgL0.318-(0.1400.1600.2800.3800.4100.540)yA6已知線性回歸方程為yabx其中n_(Xix)(yiy)i1n(xix)2i1n(Bi2.58)(A0.318)i1n(Bi2.58)2i10.088aybx0.092一元線性回歸方程為y0.0920.088xon_(xix)(yiy)代入數(shù)據(jù)可求得相關(guān)系數(shù)rn0.9911-2-

5、2(xix)(yiy)i1i1或r0.9911精品4.下面是確定某方法測定鐵的檢出限的一組數(shù)據(jù)：空白信號（相對單位）為5.6,5.8,6.2,5.2,5.3,5.6,5.7,5.6,5.9,5.6,5.7;10ngmL1鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液信號（相對單位）為10.6,10.8,10.6試計算此方法測定鐵的檢出限。5.65.86.25.25.35.65.75.65.95.65.7廣“姆：xb5.6511n:(XbiXb)2&110.27n1xLXbksb5.6530.276.46檢出限D(zhuǎn)阻SS1(10.610.810.6)5.65其中S-x310.502/(ngmL1)d(100)ngmL該方法測

6、定鐵的檢出限為DC0.291、1.61ngmL0.502/(ngmL)精品第二章光學(xué)分析法導(dǎo)論1.解釋下列名詞：(1)原子光譜和分子光譜;光譜和原子吸收光譜；(3)統(tǒng)計權(quán)重和簡并度；光譜和分子轉(zhuǎn)動光譜；(5)禁戒躍遷和亞穩(wěn)態(tài)；(2)原子發(fā)射(4)分子振動(6)光譜項和光譜支項；(7)分子熒光、磷光和化學(xué)發(fā)光；(8)拉曼光譜。答：(1)由原子的外層電子能級躍遷產(chǎn)生的光譜稱為原子光譜；由分子的各能級躍遷產(chǎn)生的光譜稱為分子光譜。(2)當(dāng)原子受到外界能量(如熱能、電能等)的作用時，激發(fā)到較高能級上處于激發(fā)態(tài)。但激發(fā)態(tài)的原子很不穩(wěn)定，一般約在108s內(nèi)返回到基態(tài)或較低能態(tài)而發(fā)射出的特征譜線形成的光譜稱為

7、原子發(fā)射光譜；當(dāng)基態(tài)原子蒸氣選擇性地吸收一定頻率的光輻射后躍遷到較高能態(tài)，這種選擇性地吸收產(chǎn)生的原子特征的光譜稱為原子吸收光譜。(3)由能級簡并引起的概率權(quán)重稱為統(tǒng)計權(quán)重；在磁場作用下，同一光譜支項會分裂成2J+1個不同的支能級，2精品J+1稱為能級的簡并度。(4)由分子在振動能級間躍遷產(chǎn)生的光譜稱為分子振動光譜；由分子在不同的轉(zhuǎn)動能級間躍遷產(chǎn)生的光譜稱為分子轉(zhuǎn)動光譜。(5)不符合光譜選擇定則的躍遷叫禁戒躍遷；若兩光譜項之間為禁戒躍遷，處于較高能級的原子具有較長的壽命，原子的這種狀態(tài)稱為亞穩(wěn)態(tài)。(6)用n、L、*J四個量子數(shù)來表示的能量狀態(tài)稱為光譜項，符號為n2S1L;把J值不同的光譜項稱為光

8、譜支項，表示為n2S1Ljo(7)熒光和磷光都是光致發(fā)光，是物質(zhì)的基態(tài)分子吸收一定波長范圍的光輻射激發(fā)至單重激發(fā)態(tài)，再由激發(fā)態(tài)回到基態(tài)而產(chǎn)生的二次輻射。熒光是由單重激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷產(chǎn)生的光輻射，而磷光是單重激發(fā)態(tài)先過渡到三重激發(fā)態(tài)，再由三重激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷而產(chǎn)生的光輻射?；瘜W(xué)發(fā)光是化學(xué)反應(yīng)物或反應(yīng)產(chǎn)物受反應(yīng)釋放的化學(xué)能激發(fā)而產(chǎn)生的光輻射。(8)入射光子與溶液中試樣分子間的非彈性碰撞引起能量交換而產(chǎn)生的與入射光頻率不同的散射光形成的光譜稱為拉曼光譜。2 .闡明光譜項中各符號的意義和計算方法。精品答：光譜項表示為n2S1L,其中n為主量子數(shù)，其數(shù)值等于原子的核外電子層數(shù)；S為總自旋量子數(shù)，若N為原

9、子的價電子數(shù)，S可取1,22,，J,0；L為總軌道角量子數(shù)，對于具有兩個價電子的原子，L只能取值(lll2),(lll21),(lll22),|li12。3 .計算：(1)670.7nm鋰線的頻率；(2)3300cm1譜線的波長；(3)鈉588.99nm共振線的激發(fā)電位。10_1解：(1)(2)(3)c3.010cms1414.4710s670.7nm1113030nm3300cm1hc(4.1361015eVs)(3.01010cms1)2.107eV588.99nm4.電子能級間的能量差一般為120eV,計算在1eV,1eV時,1241nm5eV時,248.2nm10eV時,124.1nm

10、20eV時,62.04nm。5eV,10eV和20eV時相應(yīng)的波長(nm)。解：已知hc(4.1361015eVs1)(3.01010cms1)5.寫出鎂原子基態(tài)和第一電子激發(fā)態(tài)的光譜項。精品解：光譜項分別為：基態(tài)31S;第一電子激發(fā)態(tài)31P和33P精品第三章紫外-可見吸收光譜法1、已知丙酮的正己烷溶液的兩個吸收峰138nm和279nm分別屬于ji一諛遷和n一捻躍遷,試計算/、n、提軌道問的能量差，并分別以電子伏特（ev）,焦耳（J）表示。解：對于ji1;*M遷，入i=138nm=1.38X1CT7m則、=G=C/21=3X108/1.38X10-7=2.17X1015s-1則E=hv=6.6

11、2X1O34X2.17X1015=1.44X1U18JE=hv=4.136X10-15X2.17X1015=8.98ev對于n解躍遷，入2=279nm=2.79X107m則丫=C=C/2i=3X108/2.79X107=1.08X1015s-1則E=hv=6.62X1O34x1.08X1015=7.12X1U19JE=hv=4.136X1015x1.08X1015=4.47ev解：ji一誡遷的能量差為1.44X10-18J,合8.98exn3躍遷的能量差為7.12X10-19J,合4.47ev3、作為苯環(huán)的取代基，NH3+不具有助色作用，NH2卻具有助色作用；一DH的助色作用明顯小于一Oo精品

12、試說明原因精品答：助色團中至少要有一對非鍵電子n,這樣才能與苯環(huán)上的ji電子相互作用產(chǎn)生助色作用，由于一NH2中還有一對非鍵n電子，因此有助色作用，而形成一NH3十基團時，非鍵n電子消失了，則助色作用也就隨之消失了。由于氧負(fù)離子0一中的非鍵n電子比羥基中的氧原子多了一對，因此其助色作用更為顯著。4、銘黑T在PH<6時為紅色(max=515nm),在PH=7時為藍(lán)色(max=615nm),PH=9.5時與Mg2+形成的螯合物為紫紅色(max=542nm),試從吸收光譜產(chǎn)生機理上給予解釋。(參考書P23)解：由于銘黑T在PH<6、PH=7、PH=9.5時其最大吸收波長均在可見光波長范圍

13、內(nèi)，因此所得的化合物有顏色，呈吸收波長的互補色。由于當(dāng)PH<6至UPH=7至UPH=9.5試，最大吸收波長有max=515nm到max=615nm到max=542nm,吸收峰先紅移后藍(lán)移，因此銘黑T在PH<6時為紅色)PH=7時為藍(lán)色)PH=9.5時為紫紅色。精品CH3o5、4-甲基戊烯酮有兩種異構(gòu)體：H2c左窗廠C而CH3實驗發(fā)現(xiàn)一種異構(gòu)體在235nm處有一強吸收峰(K=1000L?moL?cm-1),另一種異構(gòu)體在220nm以后沒有強吸收峰，試判斷具有前一種紫外吸收特征的是哪種異構(gòu)體。解：有紫外光譜分析可知，若在210250nm有強吸收，則表示含有共較雙鍵，因此，由于在235n

14、m處有一強吸收，則表明其結(jié)構(gòu)含有共軻雙鍵，因此這種異構(gòu)體應(yīng)為(左圖)。若在220280nm范圍內(nèi)無吸收，可推斷化合物不含苯環(huán)、共趣雙臂3年基、醛基、澳和碘，由于另一種異構(gòu)體在220nm式后沒宥強液收，則此化合物不含共輾雙鍵，因此應(yīng)為：精品第四章紅外吸收光譜法3、CO的紅外吸收光譜在2170cm1處有一振動吸收峰。試求CO鍵的力常數(shù)。解：根據(jù)"一則K(2c一)2m1m21216其中(m1m2)L(1216)0.021023=1.14X1023g=1.14X10-26Kg則kql)2=(2X3.14X3X108X2.17X105)2X1.14X1026=1905N/m=19.05N/cm

15、答：CO鍵的力常數(shù)19.05N/cm5、指出下列各種振動形式中，哪些是紅外活性振動，哪些是非紅外活性振動。分子結(jié)構(gòu)振動形式(1)CH3-CH3丫C-C)CH3CCbMC-C)(3) SO2摘¥s(4) H2C=CH2(a)(CH)精品HH(b)H、c+H(CH)'+C=c、(c) W(CH)+H'H+jCC、(d) (CH)3h+解：只有發(fā)生使偶極矩有變化的振動才能吸收紅外輻射，即才是紅外活性的，否則為紅外非活性的。也即只有不對稱的振動形式才是紅外活性的，對稱的振動則為紅外非活性的。因此，上述結(jié)構(gòu)中：紅外活性振動有：(2)CH3CCb丫C-C)(3) SO2汽用(伸縮

16、振動)(4) h2c=ch2中的(a)非紅外活性的有：(1)(5) H2C=CH2中的(b)(CH)、(c)W(CH)CH3-CH3(CH)(CH)(d)(CH),rVoHo=。口八口八小十6、J廠和K是同分異構(gòu)體，試分析兩者紅外光譜的差異。.0H答：由于中含有一個一0H基團，因此在紅外光譜中有一強吸收峰在370g3100cm1,且此分子中含有一個精品C=C雙鍵，因止匕在16801620cm精品-1也有一較弱的吸收峰?？?H紅外光譜中有2個特征峰，而1A0中只含有一個C=0特征官能團，因此反映在紅外光譜中則在18501600cm1有一強吸收峰，即的紅外光譜只有一個特征吸收峰7、化合物的分子式為

17、C3H6。2,紅外光譜如411所示。解析改化合物的結(jié)構(gòu)。答：由于化合物的分子式C3H602符合通式CnH2n02,根據(jù)我們所學(xué)知識可初步判斷此化合物為酸或者酯。由于譜帶在1730cm1處有一強吸收峰，此處落于C=0的185g1600cm1的振動區(qū)間，因此可判斷改化合物含有C=0官能團。1730cm1處的吸收峰表明此物質(zhì)為飽和酯峰。圖表在130g1000cm1范圍內(nèi)也有一系列特征吸收峰，特別在1200cm1處有一強吸收峰，符合C-0的振動范圍，因此可判斷改化合物含有C-0鍵。圖譜中在2820,2720cm1處含有吸收峰，符合CH&CH2對稱伸縮范圍，因此可判斷化合物中含有CH3基團和一C

18、H2基團綜上所述，此化合物的結(jié)構(gòu)式應(yīng)為:H2_c-ch3精品第五章分子發(fā)光分析法1.解釋下列名詞：（1）振動弛豫；（2）內(nèi)轉(zhuǎn)化；（3）體系間竄躍；（4）熒光激發(fā)光譜；（5）熒光發(fā)射光譜；（6）重原子效應(yīng)；（7）猝滅效應(yīng)。答：（1）振動弛豫是在同一電子能級中，分子由較高振動能級向該電子態(tài)的最低振動能級的非輻射躍遷。（2）內(nèi)轉(zhuǎn)化是相同多重態(tài)的兩個電子態(tài)之間的非輻射躍遷。（3）體系間竄躍是指不同多重態(tài)的兩個電子態(tài)間的非輻射躍遷。（4）以不同波長的入射光激發(fā)熒光物質(zhì)，并在熒光最強的波長處測量熒光強度，以激發(fā)波長為橫坐標(biāo)，熒光強度為縱坐標(biāo)繪制關(guān)系曲線得到的光譜即為熒光激發(fā)光譜。（5）固定激發(fā)光的波長和強

19、度不變，測量不同波長下的熒光強度，繪制熒光強度隨波長變化的關(guān)系曲線即得到熒光發(fā)射光譜。（6）使用含有重原子的溶劑（如碘乙烷、澳乙烷）或在磷光物質(zhì)中引入重原子取代基，都可以提高磷光物質(zhì)的磷光強度，這種效應(yīng)稱為重原子效應(yīng)。（7）猝滅效應(yīng)是指熒光物質(zhì)分子與溶劑分子或溶質(zhì)分子之間所發(fā)生的導(dǎo)致熒光強度下降的物理或化學(xué)作用過程。精品2 .簡述影響熒光效率的主要因素。答：（1）分子結(jié)構(gòu)的影響：發(fā)熒光的物質(zhì)中都含有共物雙鍵的強吸收基團，共物體系越大，熒光效率越高；分子的剛性平面結(jié)構(gòu)利于熒光的產(chǎn)生；取代基對熒光物質(zhì)的熒光特征和強度有很大影響，給電子取代基可使熒光增強，吸電子取代基使熒光減弱；重原子效應(yīng)使熒光減弱

20、。（2）環(huán)境因素的影響：溶劑的極性對熒光物質(zhì)的熒光強度產(chǎn)生影響，溶劑的極性越強，熒光強度越大；溫度對溶液熒光強度影響明顯，對于大多數(shù)熒光物質(zhì)，升高溫度會使非輻射躍遷引起的熒光的效率降低；溶液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(zhì)有影響；表面活性劑的存在會使熒光效率增強；順磁性物質(zhì)如溶液中溶解氧的存在會使熒光效率降低。3 .試從原理和儀器兩方面比較吸光光度法和熒光分析法的異同，說明為什么熒光法的檢出能力優(yōu)于吸光光度法。答：（1）在原理方面：兩者都是吸收一定的光輻射能從較低的能級躍遷到較高的能級，不同的是，吸光光度法測量的是物質(zhì)對光的選擇性吸收，而熒光分析法測量的是從較精品高能級以

21、無輻射躍遷的形式回到第一電子激發(fā)態(tài)的最低振動能級，再輻射躍遷到電子基態(tài)的任一振動能級過程中發(fā)射出的熒光的強度。精品（2）在儀器方面：儀器的基本裝置相同，不同的是吸光光度法中樣品池位于光源、單色器之后，只有一個單色器，且在直線方向測量，而熒光分析法中采用兩個單色器，激發(fā)單色器（在吸收池前）和發(fā)射單色器（在吸收池后），且采用垂直測量方式，即在與激發(fā)光相垂直的方向測量熒光。（3）熒光分析法的檢出能力之所以優(yōu)于吸光光度法，是由于現(xiàn)代電子技術(shù)具有檢測十分微弱光信號的能力，而且熒光強度與激發(fā)光強度成正比，提高激發(fā)光強度也可以增大熒光強度，使測定的靈敏度提高。而吸光光度法測定的是吸光度，不管是增大入射光強度

22、還是提高檢測器的靈敏度，都會使透過光信號與入射光信號以同樣的比例增大，吸光度值并不會改變，因而靈敏度不能提高，檢出能力就較低。4 .試從原理和儀器兩方面比較熒光分析法、磷光分析法和化學(xué)發(fā)光分析法。答：（1）在原理方面：熒光分析法和磷光分析法測定的熒光和磷光是光致發(fā)光，均是物質(zhì)的基態(tài)分子吸收一定波長范圍的光輻射激發(fā)至單重激發(fā)態(tài)，測量的是由激發(fā)態(tài)回到基態(tài)產(chǎn)生的二次輻射，不同的是熒光分析法測定的是從單重激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷產(chǎn)生的輻射，磷光分析法測定的是單重激發(fā)態(tài)先過渡到三重激發(fā)態(tài)，再由三重激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷產(chǎn)生的輻射，二者所需的激發(fā)能是光輻射能。而化學(xué)發(fā)精品光分析法測定的是化學(xué)反應(yīng)物或反應(yīng)產(chǎn)物受反應(yīng)釋放的

23、化學(xué)能激發(fā)而產(chǎn)生的光輻射，所需的激發(fā)能是化學(xué)能。精品(2)在儀器方面：熒光分析和磷光分析所用儀器相似，都由光源、激發(fā)單色器、液槽、發(fā)射單色器、檢測器和放大顯示器組成。由于在分析原理上的差別，磷光分析儀器有些特殊部件，如試樣室、磷光鏡等。而化學(xué)發(fā)光分析法所用儀器不同，它不需要光源，但有反應(yīng)器和反應(yīng)池及化學(xué)反應(yīng)需要的恒溫裝置，還有與熒光和磷光分析儀器相同的液槽、單色器、檢測器等。5 .如何區(qū)別熒光和磷光？其依據(jù)是什么？答：為了區(qū)別磷光和熒光，常采用一種叫磷光鏡的機械切光裝置，利用熒光和磷光壽命的差異消除熒光干擾或?qū)⒘坠夂蜔晒夥直骈_。6 .采取哪些措施可使磷光物質(zhì)在室溫下有較大的磷光效率？精品答：（

24、1）在試液中加入表面活性劑，；（2）將被分析物吸附在固體的表面。7 .化學(xué)發(fā)光反應(yīng)要滿足哪些條件？答：（1）能快速地釋放出足夠的能量；（2）反應(yīng)途徑有利于激發(fā)態(tài)產(chǎn)物的形成；（3）激發(fā)態(tài)分子能夠以輻射躍遷的方式返回基態(tài)，或能夠?qū)⑵淠芰哭D(zhuǎn)移給可以產(chǎn)生輻射躍遷的其它分子。8 .簡述流動注射式化學(xué)發(fā)光分析法及其特點。答：流動注射分析是一種自動化溶液分析技術(shù)，它是基于把一定體積的液體試樣注射到一個連續(xù)流動著的載流中，試樣在流動過程中分散、反應(yīng)，并被載流帶到檢測器中，再連續(xù)記錄其光強、吸光度、電極電位等物理參數(shù)。其特點是，具有很高的靈敏度和很好的精密度。精品第六章原子發(fā)射光譜法1 .何謂共振線、靈敏線、最

25、后線和分析線？它們之間有什么聯(lián)系？答：以基態(tài)為躍遷低能級的光譜線稱為共振線；靈敏線是指元素特征光譜中強度較大的譜線，通常是具有較低激發(fā)電位和較大躍遷概率的共振線；最后線是指試樣中被測元素含量或濃度逐漸減小時而最后消失的譜線，最后線往往就是最靈敏線；分析線是分析過程中所使用的譜線，是元素的靈敏線。2 .解釋下列名詞：(1)原子線和離子線；(2)等離子體及ICP炬；(3)弧焰溫度和電極頭溫度；(4)譜線的自吸和自蝕；(5)反射光柵和光柵常數(shù)；(6)線色散率和分辨率；(7)閃耀角和閃耀波長；(8)譜線的強度和黑度；(9)內(nèi)標(biāo)線和分析線對；(10)標(biāo)準(zhǔn)加入法。精品答：(1)原子線是原子被激發(fā)所發(fā)射的譜

26、線；離子線是離子被激發(fā)所發(fā)射的譜線。(2)近代物理學(xué)中，把電離度()大于0.1%、其正負(fù)電荷相等的電離氣體稱為等離子體；ICP炬是指高頻電能通過電感(感應(yīng)線圈)耦合到等離子體所得到的外觀上類似火焰的高頻放電光源。(3)弧焰溫度即為激發(fā)溫度，電極頭溫度即為蒸發(fā)溫度。(4)當(dāng)原子發(fā)射的輻射從弧焰中心穿過弧層射出時，被其自身的基態(tài)原子所吸收而使譜線中心強度減弱的現(xiàn)象稱為譜線的自吸；自吸嚴(yán)重時會使譜線從中央一分為二，這種現(xiàn)象稱為自蝕。(5)在光學(xué)玻璃或金屬高拋光表面上，準(zhǔn)確地刻制出許多等寬、等距、平行的具有反射面的刻痕，稱為反射光柵；光柵常數(shù)是相鄰兩刻痕間的距離，即為光柵刻痕密度b(mm1)的倒數(shù)。(

27、6)線色散率表示具有單位波長差的兩條譜線在焦平面上分開的距離；分辨率是根據(jù)瑞利準(zhǔn)則分辨清楚兩條相鄰光譜線的能力。(7)閃耀光柵刻痕小反射面與光柵平面的夾角i稱為閃耀角；閃耀角所對應(yīng)輻射能量最大的波長稱為閃耀波長。(8)譜線的強度常用輻射強度I(Js1m3)表示，即單位體積的輻射功率，是群體光子輻射總能量的反映；譜精品線的黑度精品S是譜線透射比倒數(shù)的對數(shù)。（9）在基體元素（或定量加入的其它元素）的譜線中選一條譜線為比較線，又稱為內(nèi)標(biāo)線。在被測定元素的譜線中選一條靈敏線作為分析線，所選用的分析線與內(nèi)標(biāo)線組成分析線對。（10）標(biāo)準(zhǔn)加入法是當(dāng)測定的元素含量很低時，或者試樣基體組成復(fù)雜、未知時，通過加入

28、已知的不同量或不同濃度的待測元素的標(biāo)樣或標(biāo)準(zhǔn)溶液來測定待測元素含量的方法。3 .推導(dǎo)出原子線和離子線強度與原子總密度的關(guān)系式，并討論影響譜線強度的主要因素。答：IjyAjhv8（1）Nexp（E/kT）,影響譜線強度的主要因素有（1）激發(fā)電位（Ei）,與譜線強度是負(fù)指數(shù)關(guān)系，Ei越低,譜線強度越大；（2）躍遷幾率（Aij）,與譜線強度成正比；（3）統(tǒng)計權(quán)重g,與譜線強度成正比；（4）原子總密度（N）,與譜線強度成正比；（5）激發(fā)溫度，主要影響電離度，存在最佳激發(fā)溫度。4 .譜線自吸對光譜定量分析有何影響？答：在光譜定量分析中，自吸現(xiàn)象的出現(xiàn)，將嚴(yán)重影響譜線的強度，限制可分析的含量范圍。精品5

29、.激發(fā)光源的作用是什么？對其性能有何具體要求？答：激發(fā)光源的作用是提供試樣蒸發(fā)、解離和激發(fā)所需要的能量，并產(chǎn)生輻射信號；對激發(fā)光源的要求是：激發(fā)能力強，靈敏度高，穩(wěn)定性好，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，使用安全。6 .常用的激發(fā)光源有哪幾種類型？簡述工作原理和基本特點。答：目前常用的激發(fā)光源有(1)直流電弧光源，其工作原理是：直流電弧被高頻引燃裝置引燃，陰極產(chǎn)生熱電子發(fā)射，電子在電場作用下高速奔向陽極，熾熱的陽極斑使試樣蒸發(fā)、解離，解離的氣態(tài)原子與電子碰撞激發(fā)并電離，形成的正離子撞擊陰極，陰極不斷發(fā)射電子，這樣電極間形成等離子體，并維持電弧放電，氣態(tài)原子、離子與等離子體中其它粒子碰撞激發(fā)，產(chǎn)生原子、離子

30、的發(fā)射光譜；其特點是，電極溫度高，分析的絕對靈敏度高，電弧溫度一般可達(dá)400cH7000K,激發(fā)能力強，但放電的穩(wěn)定性差,定量分析的精密度不高，適用于礦物和難揮發(fā)試樣的定性、半定量及痕量元素的分析。(2)低壓交流電弧光源，其工作原理是：為了維持交流電弧放電，發(fā)生器由高頻高壓引燃電路和低壓電弧電路組成。精品電源接通后，高頻高壓電路使分析間隙的空氣電離，形成等離子氣體導(dǎo)電通道，引燃電弧。同時，低壓交流電經(jīng)低頻低壓電弧電路在分析間隙產(chǎn)生電弧放電。隨著分析間隙電流增大，出現(xiàn)明顯的電壓降，當(dāng)電壓降低于維持放電所需電壓使，電弧即熄滅。每交流半周都以相同步驟用高頻高壓電流引燃一次，反復(fù)進行此過程可使低壓交流

31、電弧維持不滅。其特點是：弧焰溫度可達(dá)400g8000K,激發(fā)能力強，但電極溫度低，其蒸發(fā)能力稍差，光源穩(wěn)定性較好，定量分析的精密度較高，廣泛用于金屬、合金中低含量元素的定量分析。精品(3)高壓火花光源，其工作原理是：高壓火花發(fā)生器使電容器儲存很高的能量，產(chǎn)生很大電流密度的火花放電，放電后的電容器的兩端電壓下降，在交流電第二個半周時，電容器又重新充電、再放電。反復(fù)進行充電、放電以維持火花持續(xù)放電。其特點是：電極溫度低，靈敏度低，火花溫度高，可激發(fā)難激發(fā)元素，光源穩(wěn)定性好，適用于低熔點金屬和合金的定量分析。(4)電感耦合等離子體光源，其工作原理是：用高頻火花引燃時，部分Ar工作氣體被電離，產(chǎn)生的電

32、子和瀛離子在高頻電磁場中被加速，它們與中性原子碰撞，使更多的工作氣體電離，形成等離子體氣體。導(dǎo)電的等離子體氣體在磁場作用下感生出的強大的感生電流產(chǎn)生大量的熱能又將等離子體加熱，使其溫度達(dá)到1精品104K,形成ICP放電。當(dāng)霧化器產(chǎn)生的氣溶膠被載氣導(dǎo)入ICP炬中時，試樣被蒸發(fā)、解離、電離和激發(fā)，產(chǎn)生原子發(fā)射光譜。其特點是：激發(fā)溫度高，一般在500g8000K,利于難激發(fā)元素的激發(fā)，對各元素有很高的靈敏度和很低的檢出限，ICP炬放電穩(wěn)定性很好，分析的精密度高，ICP光源的自吸效應(yīng)小，可用于痕量組分元素的測定，但儀器價格貴，等離子工作氣體的費用較高，對非金屬元素的測定靈敏度較低。7 .分析下列試樣應(yīng)

33、選用何種光源？（1）礦石中元素的定性和半定量分析；（2）銅合金中的錫（Sn0.X%）；（3）鋼中的猛（Mn0.0X%0.x%）；（4）污水中的Cr、Cu、FePb、V的定量分析；（5）人發(fā)中Cu、Mn、Zn、Cd、Pb的定量分析。答：（1）直流電弧光源；（2）低壓交流電弧光源；（3）低壓交流電弧光源；（4）電感耦合等離子體（ICP）光源；（5）電感耦合等離子體（ICP）光源。8 .簡述ICP光源的工作原理及其分析性能。精品答：其工作原理是：用高頻火花引燃時，部分Ar工作氣體被電離，產(chǎn)生的電子和瀛離子在高頻電磁場中被加速，它們與中性原子碰撞，使更多的工作氣體電離，形成等離子體氣體。導(dǎo)電的等離子體

34、氣體在磁場作用下感生出的強大的感生電流產(chǎn)生大量的熱能又將等離子體加熱，使其溫度達(dá)到11CfK,形成ICP放電。當(dāng)霧化器產(chǎn)生的氣溶膠被載氣導(dǎo)入ICP炬中時，試樣被蒸發(fā)、解離、電離和激發(fā)，產(chǎn)生原子發(fā)射光譜。其分析性能是：激發(fā)溫度高，一般在500g8000K,利于難激發(fā)元素的激發(fā)，對各元素有很高的靈敏度和很低的檢出限，ICP炬放電穩(wěn)定性很好，分析的精密度高，ICP光源的自吸效應(yīng)小，可用于痕量組分元素的測定，但儀器價格貴，等離子工作氣體的費用較高，對非金屬元素的測定靈敏度較低。9 .簡述ICP光源中元素被激發(fā)的機理。答：在ICP放電中，除了有很高粒子密度的電子和瀛離子外，還有很高密度的亞穩(wěn)態(tài)瀛原子，它

35、是由較高能態(tài)的瀛原子通過光輻射或與電子碰撞產(chǎn)生ArArmhvAAmeArAre這樣，在ArICP中，被測定物質(zhì)的原子（M）的激發(fā)和電離除了與電子、瀛離子碰撞激發(fā)、電離外，還與激發(fā)態(tài)瀛粒子（Ar*、Arm）發(fā)生碰撞電離。在在ArICP放電中，精品被測定物質(zhì)的原子和離子的激發(fā)模型可歸納為（1）與電子碰撞熱激發(fā)精品MeMeMeM2eMeMe（2）離子電子復(fù)合MeMhvM2eMe(3)MAr(Arm)MAreMAr(Arm)MAre潘寧電離激發(fā)（4）電荷轉(zhuǎn)移激發(fā)（5）輻射激發(fā)MArMArMArMArMhvM反應(yīng)式中M*、M+、M+*分別代表被測定元素的激發(fā)態(tài)原子、離子和激發(fā)態(tài)離子。10 .光譜儀由哪幾

36、個基本部分組成？各部分的主要作用是什么？答：光譜儀基本上都由四個部分組成：（1）照明系統(tǒng)，主要作用是使光源發(fā)射的光均勻而有效地照明入射狹縫，使感光板上的譜線黑度均勻；（2）準(zhǔn)光系統(tǒng)，主要作用是使不平行的復(fù)合光變成平行光投射到色散棱鏡上；（3）色散系統(tǒng)，主要作用是將入射光色散成光譜；（4）記錄系統(tǒng)，主要作用是把色散后的元素光譜記錄在感光板上。精品11 .乳劑特性曲線在光譜定量分析中有何作用？答：（1）了解感光板的性質(zhì)；（2）選擇合適的曝光時間；（3）選擇合適的濃度范圍；（4）由S值推算IgL12 .簡述光柵色散原理。答：光柵的色散原理是光在刻痕小反射面上的衍射和衍射光的干涉作用。一束均勻的平行光

37、射到平面光柵上，光就在光柵每條刻痕的小反射面上產(chǎn)生衍射光，各條刻痕同一波長的衍射光方向一致，經(jīng)物鏡聚合并在焦平面上發(fā)生干涉。衍射光相互干涉的結(jié)果，使光程差與衍射光波長成整數(shù)倍的光波互相加強，得到亮條紋，即該波長單色光的譜線。13 .簡述光譜定性分析基本原理和基本方法。答：由于各種元素的原子結(jié)構(gòu)不同，在激發(fā)光源的作用下，可以得到各種元素的一系列特征譜線。在光譜定性分析中，一般只要在試樣光譜中鑒別出23條元素的靈敏線，就可以確定試樣中是否存在被測元素。通常采用兩種方法：（1）標(biāo)準(zhǔn)光譜圖比較法，又叫鐵光譜比較法，定性分析時，將純鐵和試樣并列攝譜于同一感光板上。將譜板在映譜儀上放大20倍，使純鐵光譜與

38、標(biāo)準(zhǔn)光譜圖上鐵光譜重合，若試精品樣光譜上某些譜線和圖譜上某些元素譜線重合，就可確定譜線的波長及所代表的元素。這種方法可同時進行多種元素的定性分析。（2）標(biāo)準(zhǔn)試樣光譜比較法，定性分析時將元素的純物質(zhì)與試樣并列攝譜于同一感光板上。在映譜儀上以這些元素純物質(zhì)所出現(xiàn)的光譜線于試樣中所出現(xiàn)的譜線進行比較，如果試樣光譜中有譜線與這些元素純物質(zhì)光譜出現(xiàn)在同一波長位置，說明試樣中存在這些元素。這種方法只適用于定性分析少數(shù)幾種純物質(zhì)比較容易得到的指定元素。精品14 .簡述內(nèi)標(biāo)法基本原理和為什么要使用內(nèi)標(biāo)法。答：內(nèi)標(biāo)法是通過測量譜線相對強度進行定量分析的方法。通常在被測定元素的譜線中選一條靈敏線作為分析線，在基體

39、元素（或定量加入的其它元素）的譜線中選一條譜線為比較線，又稱為內(nèi)標(biāo)線。分析線與內(nèi)標(biāo)線的絕對強度的比值稱為分析線對的相對強度。在工作條件相對變化時，分析線對兩譜線的絕對強度均有變化，但對分析線對的相對強度影響不大，因此可準(zhǔn)確地測定元素的含量。從光譜定量分析公式lglblgclga,可知譜線強度I與元素的濃度有關(guān)，還受到許多因素的影響，而內(nèi)標(biāo)法可消除工作條件變化等大部分因素帶來的影響。精品15 .選擇內(nèi)標(biāo)元素及分析線對的原則是什么？答：（1）內(nèi)標(biāo)元素與分析元素的蒸發(fā)特性應(yīng)該相近，這樣可使電極溫度的變化對譜線的相對強度的影響較小。（2）內(nèi)標(biāo)元素可以是基體元素，也可以是外加元素，但其含量必須固定。（3

40、）分析線與內(nèi)標(biāo)線的激發(fā)電位和電離電位應(yīng)盡量接近，以使它們的相對強度不受激發(fā)條件改變的影響。（4）分析線對的波長、強度也應(yīng)盡量接近，以減少測定誤差。（5）分析線對應(yīng)無干擾、無自吸，光譜背景也應(yīng)盡量小。16 .下列光譜定量關(guān)系式分別在什么情況下使用?(2)lgRlg"blgclgAI2(4)lgUblgclgA(1) lgIblgclga(3) SrblgcrlgA(5) lgU1blgclgAU2答：（1）應(yīng)用于被測元素含量很低時的絕對強度法光譜定量分析；（2）采用內(nèi)標(biāo)法進行元素的定量分析時。（3）在用攝譜法進行定量分析時；（4）采用光電直讀光譜進行定量分析時；（5）采用光電直讀光譜分

41、析內(nèi)標(biāo)法進行定量分析時。精品17 .討論并繪出下列函數(shù)的一般圖象。(1) Sf(H),S譜線黑度，H曝光量；(2)sf(i),I譜線強度；(3)igif(T),T激發(fā)溫度；(4)igif，c被測定元素的含量；(5)sf(c),S分析線對黑度差；(6)Rf(cs),Cs加入的標(biāo)準(zhǔn)量。答：對應(yīng)的關(guān)系式分別為(1)Sr(lgHlgHi);(2)Sr(lgIigh);giA,hc(1)NE/八(3)lgI0.4343-；(4)igIbigciga；ZijkT(5)SrbigcrigA；(6)RA(jcs)繪圖略。18 .已知光柵刻痕密度為1200mm1,當(dāng)入射光垂直入射時(0),求波長為300nm的光

42、在一級光譜中的衍射角為多少度。解：已知光柵公式d(sinsin)K300nm,代入公式得sin0.36,21.1o精品19 .已知光柵刻痕密度為1200mm1,暗箱物鏡的焦距為1m,求使用一級和二級衍射光譜時，光柵光譜儀的倒線色散率。解：已知D,去，fSb1200mm1,代入公式可得dlKfKfb7K1,D0.833nmmm1；K2,D0.417nmmm120.某光柵光譜儀的光柵刻痕密度為2400mm1,光柵寬度為50mm,求此光譜儀對一級光譜的理論分辨率。該光譜儀能否將Nb309.418nm與Al309.271nm兩譜線分開？為什么？解：Rklb50mm2400mm11.21051-(309

43、.418309.271)nm252.6103nm<R1.210(309.418309.271)nm0.147nm該光譜儀不能將這兩條譜線分開。21.某光柵光譜儀的光柵刻痕密度為2000mm1,光柵寬度為50mm,f0.65m,試求：(1)當(dāng)cos1時，該光譜儀二級光譜的倒線色散率為多少？(2)若只有30mm寬的光柵被照明，二級光譜的分辨率是多少？精品(3)在波長560nm時，該光譜儀理論上能完全分開兩條譜線的最小波長差是多少？解：(1)cos111時，D10.385nmmm'Kfb20.65m2000mm1(2) RKlb230mm2000mm11.2105(3) RKlb250mm2000mm12.0105560nm-52.010一一一32.810nmo22.已知某光柵攝譜儀的一級閃耀波長為350nm,試估算該光譜儀適用于一級和二級光譜的波長范圍。解：光柵適用的光譜波長范圍i(1)350nmK0.5K0.5當(dāng)K1時，適用的波長范圍為233.3700nm當(dāng)K2時，適用的