儀器分析第四版朱明華編課后題答案9

1、第九章習(xí)題解答1.試簡述產(chǎn)生吸收光譜的原因解：分子具有不同的特征能級，當(dāng)分子從外界吸收能量后，就會發(fā)生相應(yīng)的能級躍遷同原子一樣，分子吸收能量具有量子化特征記錄分子對電磁輻射的吸收程度與波長的關(guān)系就可以得到吸收光譜2.電子躍遷有哪幾種類型？這些類型的躍遷各處于什么補償范圍？化學(xué)鍵的性質(zhì)考慮，與有機化合物分子的紫外可見吸收光譜有關(guān)的電子為：形成單鍵的s電子，形成雙鍵的p電子以及未共享的或稱為非鍵的n電子電子躍遷發(fā)生在電子基態(tài)分子軌道和反鍵軌道之間或基態(tài)原子的非鍵軌道和反鍵軌道之間處于基態(tài)的電子吸收了一定的能量的光子之后，可分別發(fā)生ss*,s p*,p s*,n s*,p p*,np*等躍遷類型p

2、p*,n p*所需能量較小，吸收波長大多落在紫外和可見光區(qū)，是紫外可見吸收光譜的主要躍遷類型四種主要躍遷類型所需能量DE大小順序為：n p*p p*n s* (a) (c) (b) 中有兩個共軛雙鍵，存在K吸收帶，(a)中有兩個雙鍵，而 (c )中只有一個雙鍵 710. 紫外及可見分光光度計與可見分光光度計比較，有什么不同之處？為什么？解：首先光源不同，紫外用氫燈或氘燈，而可見用鎢燈，因為二者發(fā)出的光的波長范圍不同從單色器來說，如果用棱鏡做單色器，則紫外必須使用石英棱鏡，可見則石英棱鏡或玻璃棱鏡均可使用，而光柵則二者均可使用，這主要是由于玻璃能吸收紫外光的緣故從吸收池來看，紫外只能使用石英吸收

3、池，而可見則玻璃、石英均可使用，原因同上。從檢測器來看，可見區(qū)一般使用氧化銫光電管，它適用的波長范圍為625-1000nm，紫外用銻銫光電管，其波長范圍為200-625nm.8第十二章質(zhì)譜分析習(xí)題解答1.以單聚焦質(zhì)譜儀為例,說明組成儀器各個主要部分的作用及原理.解：（1）真空系統(tǒng)，質(zhì)譜儀的離子源、質(zhì)量分析器、檢測器必須處于高真空狀態(tài)。（2）進(jìn)樣系統(tǒng)，將樣品氣化為蒸氣送入質(zhì)譜儀離子源中。樣品在進(jìn)樣系統(tǒng)中被適當(dāng)加熱后轉(zhuǎn)化為即轉(zhuǎn)化為氣體。（3）離子源，被分析的氣體或蒸氣進(jìn)入離子源后通過電子轟擊（電子轟擊離子源）、化學(xué)電離（化學(xué)電離源）、場致電離（場致電離源）、場解析電離（場解吸電離源）或快離子轟擊電

4、離（快離子轟擊電離源）等轉(zhuǎn)化為碎片離子，然后進(jìn)入（4）質(zhì)量分析器，自離子源產(chǎn)生的離子束在加速電極電場作用下被加速獲得一定的動能，再進(jìn)入垂直于離子運動方向的均勻磁場中，由于受到磁場力的作用而改變運動方向作圓周運動，使不同質(zhì)荷比的離子順序到達(dá)檢測器產(chǎn)生檢測信號而得到質(zhì)譜圖。（5）離子檢測器，通常以電子倍增管檢測離子流。92.雙聚焦質(zhì)譜儀為什么能提高儀器的分辨率?解: 在雙聚焦質(zhì)譜儀中，同時采用電場和磁場組成的質(zhì)量分析器，因而不僅可以實現(xiàn)方向聚焦，即將質(zhì)荷比相同而入射方向不同的離子聚焦，而且可以實現(xiàn)速度聚焦，即將質(zhì)荷比相同，而速度（能量）不同的離子聚焦。所以雙聚焦質(zhì)譜儀比單聚焦質(zhì)譜儀（只能實現(xiàn)方向聚

5、焦）具有更高的分辨率。103.試述飛行時間質(zhì)譜計的工作原理,它有什么特點?解： 飛行時間質(zhì)譜計的工作原理很簡單，儀器如下圖所示：飛行時間質(zhì)譜計1112飛行時間質(zhì)譜計的特點為： (1)工作原理簡單。質(zhì)量分析器既不需要磁場，又不需要場，只需要直線漂移空間，因此，儀器的機械結(jié)構(gòu)較簡單，增長漂移路程L就可以提高分辨本領(lǐng)。 (2)快速。在約20ms時間內(nèi)，就可以記錄質(zhì)量為0200a.m.u.的離子。 (3)要在短時間內(nèi)快速記錄微弱的離子流，只能采用高靈敏、低噪音的寬頻帶電子倍增管，因此儀器的電子部分要求高。 (4)質(zhì)量分析系統(tǒng)需處于脈沖工作狀態(tài)，否則就無法確定離子的起始和到達(dá)時間，無法區(qū)分到達(dá)接受器的不

6、同質(zhì)量。 134.比較電子轟擊離子源、場致電離源及場解析電離源的特點。解：（1）電子轟擊源，電子轟擊的能量遠(yuǎn)高于普通化學(xué)鍵的鍵能，因此過剩的能量引起分子多個鍵的斷裂，產(chǎn)生許多碎片離子，因而能夠提供分子結(jié)構(gòu)的一些重要的官能團信息，但對于相對分子質(zhì)量較大、或極性大，難氣化，熱穩(wěn)定性差的有機化合物，在加熱和電子轟擊下，分子易破碎，難以給出完整分子離子信息。（2）在場致電離源的質(zhì)譜圖上，分子離子峰很清楚，但碎片峰則較弱，因而對于相對分子質(zhì)量的測定有利，但缺乏分子結(jié)構(gòu)信息。（3）場解析電離源，電離原理與場致電離相同，解吸試樣分子所需能量遠(yuǎn)低于氣化所需能量，因而有機化合物不會發(fā)生熱分解，即使熱穩(wěn)定性差的試

7、樣仍能得到很好的分子離子峰，分子中的C-C 鍵一般不會斷裂，因而很少生成碎片離子。總之，場致電離和場解析電離源都是對電子轟擊源的必要補充，使用復(fù)合離子源，則可同時獲得完整分子和官能團信息。145.試述化學(xué)電離源的工作原理解：化學(xué)電離源內(nèi)充滿一定壓強的反應(yīng)氣體，如甲烷、異丁烷、氨氣等，用高能量的電子（100eV）轟擊反應(yīng)氣體使之電離，電離后的反應(yīng)分子再與試樣分子碰撞發(fā)生分子離子反應(yīng)形成準(zhǔn)分子離子QM+,和少數(shù)碎片離子。在CI譜圖中,準(zhǔn)分子離子峰往往是最強峰,便于從QM+推斷相對分子質(zhì)量，碎片峰較少，譜圖簡單，易于解釋。156. 有機化合物在電子轟擊離子源中有可能產(chǎn)生哪些類型的離子？從這些離子的質(zhì)

8、譜峰中可以得到一些什么信息？解：（1）分子離子。從分子離子峰可以確定相對分子質(zhì)量。（2）同位素離子峰。當(dāng)有機化合物中含有S,Cl,Br等元素時，在質(zhì)譜圖中會出現(xiàn)含有這些同位素的離子峰，同位素峰的強度比與同位素的豐度比相當(dāng)，因而可以也來判斷化合物中是否含有某些元素（通常采用M+2/M強度比）。（3）碎片離子峰。根據(jù)碎片離子峰可以和闡明分子的結(jié)構(gòu)。另外尚有重排離子峰、兩價離子峰、亞穩(wěn)離子峰等都可以在確定化合物結(jié)構(gòu)時得到應(yīng)用。 167.如何利用質(zhì)譜信息來判斷化合物的相對分子質(zhì)量？判斷分子式？解：利用分子離峰可以準(zhǔn)確測定相對分子質(zhì)量。高分辨質(zhì)譜儀可以準(zhǔn)確測定分子離子或碎片離子的質(zhì)荷比，故可利用元素的精

9、確質(zhì)量及豐度比計算元素組成。8.色譜與質(zhì)譜聯(lián)用后有什么突出特點？解：質(zhì)譜法具有靈敏度高、定性能力強等特點。但進(jìn)樣要純，才能發(fā)揮其特長。另一方面，進(jìn)行定量分析又比較復(fù)雜。氣相色譜法則具有分離效率高、定量分析簡便的特點，但定性能力卻較差。因此這兩種方法若能聯(lián)用，可以相互取長補短，其優(yōu)點是： (1)氣相色譜儀是質(zhì)譜法的理想的“進(jìn)樣器”，試樣經(jīng)色譜分離后以純物質(zhì)形式進(jìn)入質(zhì)譜儀，就可充分發(fā)揮質(zhì)譜法的特長。 (2)質(zhì)譜儀是氣相色譜法的理想的“檢測器”，色譜法所用的檢測器如氫焰電離檢測器、熱導(dǎo)池檢測器、電子捕獲檢測器都具有局限性。而質(zhì)譜儀能檢出幾乎全部化合物，靈敏度又很高。 所以，色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)既發(fā)揮了色譜法的高分離能力，又發(fā)揮了質(zhì)譜法的高鑒別能力。這種技術(shù)適用于作多組分混合物中未知組分的定性鑒定；可以判斷化合物的分子結(jié)構(gòu)；可以準(zhǔn)確地測定未知組分的分子量；可以修正色譜分析的錯誤判斷；可以鑒定出部分分離甚至末分離開的色譜峰等。因此日益受到重視，現(xiàn)在幾乎全部先進(jìn)的質(zhì)譜儀器都具有進(jìn)行聯(lián)用的氣相色譜儀，并配有計算機，使得計算、聯(lián)機檢索等變得快捷而準(zhǔn)確。 179. 如何實現(xiàn)氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用？10.試述液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用的迫切性解:實現(xiàn)GC-MS聯(lián)用的關(guān)鍵是接口裝置，起到傳輸試樣，匹配兩者工作氣體的作用。 解：生命過程中的化學(xué)是當(dāng)前化學(xué)學(xué)科發(fā)展的前沿領(lǐng)域之