儀器分析答案-整理

第二章光學(xué)分析法導(dǎo)論3.計(jì)算：（l）670.7nm鋰線的頻率；（2）3300cm-i譜線的波長(zhǎng)；（3）鈉588.99nm共振線的激發(fā)電位。==4.470X1014s-1解:(1)v=X=2.99792x1010cm/s670.7x10-7cm(2)九=—= 1 =3030nmb 3300cm-1(3)E=h-=4.136x10-15eV?sx2.99792x10K)cm's=2.105eVX 588.99x10-7cm第三章紫外-可見(jiàn)吸收光譜法2．何謂生色團(tuán)及助色團(tuán)？試舉例說(shuō)明。解：含有n鍵的不飽和基團(tuán)叫做生色團(tuán).例如C=C；C=O；C=N；—N=N—有一些含有n電子的基團(tuán)，它們本身沒(méi)有生色功能，但當(dāng)它們與生色團(tuán)相連時(shí)，就會(huì)發(fā)生n—n共軛作用，增強(qiáng)生色團(tuán)的生色能力（吸收波長(zhǎng)向長(zhǎng)波方向移動(dòng)，且吸收強(qiáng)度增加），這樣的基團(tuán)稱為助色團(tuán)。女口一OH、一OR、一NH2、一NHR、—X3?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OH的助色作用明顯小于一O-。試說(shuō)明原因。解：助色團(tuán)至少要有一對(duì)非鍵n電子，這樣才能與苯環(huán)上的n電子相作用，產(chǎn)生助色作用。例如，苯胺中的氨基（―NH2）含有一對(duì)非鍵n電子，具有助色作用，當(dāng)形成苯胺正離子（一NH3+）時(shí)，非鍵n電子消失了，助色作用也隨之消失。苯酚負(fù)離子中的氧原子（一O-）比酚羥基中的氧原子（一OH）多了一對(duì)非鍵n電子，其助色效果也就更顯著。7．比較雙光束分光光度計(jì)與單光束分光光度計(jì)各有何優(yōu)點(diǎn)。解：雙光束分光光度計(jì)對(duì)參比信號(hào)和試樣信號(hào)的測(cè)量幾乎是同時(shí)進(jìn)行的，補(bǔ)償了光源和檢測(cè)系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，具有較高的測(cè)量精密度和準(zhǔn)確度。同時(shí)自動(dòng)記錄，可進(jìn)行快速全波段掃描。單光束分光光度計(jì)儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)廉，容易操作，比較適用于定量分析。第四章紅外吸收光譜法產(chǎn)生紅外吸收的條件是什么?是否所有的分子振動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生紅外吸收光譜?為什么?解:產(chǎn)生紅外吸收的條件是:（1） 輻射應(yīng)具有剛好滿足振動(dòng)躍遷所需的能量；（2） 只有能使偶極矩發(fā)生變化的振動(dòng)形式才能吸收紅外輻射。

并非所有的分子振動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生紅外吸收光譜。具有紅外吸收活性，只有發(fā)生偶極矩的變化時(shí)才會(huì)產(chǎn)生紅外光譜.紅外吸收光譜定性分析的依據(jù)是什么？解：紅外對(duì)有機(jī)化合物的定性具有鮮明的特征性，因?yàn)槊恳换衔锒加刑卣鞯募t外光譜，光譜帶的數(shù)目、位置、形狀、強(qiáng)度均隨化合物及其聚集態(tài)的不同而不同。CO的紅外吸收光譜在2170cm-i處有一振動(dòng)吸收峰。試求CO鍵的力常數(shù)。TOC\o"1-5"\h\z-k r\o"CurrentDocument"解：由o=1303」一得：k=(— )2MM 1303因?yàn)镸=所以：k==6^60(g/mOl)因?yàn)镸=所以：k==6^60(g/mOl)M1+M2(— )2M= ( )2X6.860=19.03(N?cm-i)\o"CurrentDocument"1303 13034.羧基中C=O、C-O、O-H等鍵的力常數(shù)分別為12.1N?cm-1、7.12N?cm-1和5.80N?cm-1,若不考慮其相互影響，計(jì)算：各基團(tuán)的伸縮振動(dòng)頻率?；l峰的波數(shù)及波長(zhǎng)。⑶比較v(O-H)和v(C-O),v(C=O)和v(C-O)，說(shuō)明鍵力常數(shù)與折合原子質(zhì)量對(duì)伸縮振動(dòng)頻率的影響。k解：(2)由o=1303■—得：.MI1 I[°[o(C=O)=1303■'—=1303,—=1731cm-1

M 6.860九(C=O)=—=5.78x10-4cm=5.78pmr*J Ir1Qo(C-O)=1303■'—=1303」一=1327cm-1M 6.860九(C-O)=丄=7.53x10-4cm=7.53pmrik I580o(O-H)= 1303 =1303 =3223cm-1M 0.9483九(O-H)=—=3.10x10-4cm=3.10pmr對(duì)于v(O-H)和v(C-O),它們具有相同的化學(xué)鍵，振動(dòng)頻率取決于原子折合質(zhì)量，原子折合質(zhì)量越大，振動(dòng)頻率越低。對(duì)于v(C=O)和v(C-O)，它們具有相同的原子折合質(zhì)量，振動(dòng)頻率取決于鍵的強(qiáng)度，鍵的強(qiáng)度越大，振動(dòng)頻率越高。第五章分子發(fā)光分析法1．解釋下列名詞（1）振動(dòng)馳豫：在同一電子能級(jí)中，分子由較高振動(dòng)能級(jí)向該電子態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)的非輻射躍遷。（2）內(nèi)轉(zhuǎn)化：相同多重態(tài)的兩個(gè)電子態(tài)之間的非輻射躍遷。（3）體系間竄越：不同多重態(tài)的兩個(gè)電子態(tài)之間的非輻射躍遷。（4）熒光激發(fā)光譜：固定發(fā)射波長(zhǎng)，以激發(fā)波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，激發(fā)光強(qiáng)為縱坐標(biāo)的譜圖即為熒光激發(fā)光譜。（5）熒光發(fā)射光譜：固定激發(fā)波長(zhǎng)，以發(fā)射波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，發(fā)射光強(qiáng)為縱坐標(biāo)的譜圖即為熒光發(fā)射光譜。（6）重原子效應(yīng)：使用含有重原子的溶劑或在物質(zhì)分子中引入重原子取代基，使得物質(zhì)的熒光減弱，而磷光增強(qiáng)。這種效應(yīng)稱作重原子效應(yīng)。（7）猝滅效應(yīng)：熒光物質(zhì)分子與溶劑分子或溶質(zhì)分子之間作用，使熒光強(qiáng)度下降，這種效應(yīng)稱為猝滅效應(yīng)。2．簡(jiǎn)述影響熒光效率的主要因素。解：影響熒光效率的主要因素有兩個(gè)方面分子結(jié)構(gòu)和發(fā)光分子所處的化學(xué)環(huán)境。（1）分子結(jié)構(gòu)對(duì)熒光效率的影響如下：一般地，具有強(qiáng)熒光的分子都具有大的共軛n鍵結(jié)構(gòu)。共軛體系越大，熒光效率越高。分子的剛性平面結(jié)構(gòu)有利于提高熒光效率。取代基對(duì)熒光效率也有很大影響。給電子取代基有利于提高熒光效率；吸電子取代基可使熒光效率減小。鹵素取代基對(duì)熒光效率也有很大影響。隨著鹵素原子序數(shù)的增加物質(zhì)的熒光效率減小。（2）發(fā)光分子所處的化學(xué)環(huán)境對(duì)熒光效率的影響如下：溶劑效應(yīng)。通常，增大溶劑的極性，熒光效率提高。溫度。通常，溶液中熒光物質(zhì)的熒光效率隨溫度的降低而增大。溶液的pH。溶液的pH對(duì)含有酸性或堿性基團(tuán)的熒光物質(zhì)有很大影響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(shuō)明為什么熒光法的檢出能力優(yōu)于吸光光度法（UV-VIS）?解：（1）原理方面：相同點(diǎn)：吸光光度法和熒光分析法都是分子光譜。不同點(diǎn)：吸光光度法是由分子對(duì)輻射能選擇性吸收由基態(tài)或較低能級(jí)躍遷到較高能級(jí)產(chǎn)生的分子光譜，是分子吸收光譜；而熒光分析法是由分子對(duì)輻射能選擇性吸收由基態(tài)躍遷到單重激發(fā)態(tài)，當(dāng)由其第一激發(fā)單重態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)回到基態(tài)各振動(dòng)能級(jí)間的躍遷所產(chǎn)生的分子光譜，是分子發(fā)射光譜。（2）儀器方面：相同點(diǎn)：它們都有光源、單色器、液槽、檢測(cè)器和信號(hào)顯示器五部分組成。不同點(diǎn)：熒光光度計(jì)與吸光光度計(jì)相比，主要差別有兩點(diǎn)。第一，熒光光度計(jì)采用垂直的測(cè)量方式，即在與激發(fā)光垂直的方向測(cè)量熒光以消除透射光的影響。第二，熒光光度計(jì)有兩個(gè)單色器，一個(gè)是激發(fā)單色器，置于液槽前，用于獲得單色性較好的激發(fā)光；另一個(gè)是發(fā)射單色器，置于液槽和檢測(cè)器之間，用于分出某一波長(zhǎng)的熒光，消除其它雜散光干擾。（3）熒光法分析中，熒光強(qiáng)度與激發(fā)光強(qiáng)度成正比，增強(qiáng)激發(fā)光強(qiáng)度也可以增大熒光強(qiáng)度，從而提高測(cè)定的靈敏度；而吸收光度法測(cè)定的是吸光度，不管增大入射光的強(qiáng)度，還是提高檢測(cè)器的靈敏度，透射光信號(hào)與入射光信號(hào)的強(qiáng)度會(huì)以相同的比例增大，即It/I0的值保持不變，吸光度的值也不變，所以其測(cè)定的靈敏度不會(huì)提高。4．試從原理和儀器兩方面比較熒光分析法和磷光分析法的異同。解：（1）原理上相同點(diǎn)：熒光分析法和磷光分析法都是分子發(fā)射光譜。同時(shí)得到的都是帶光譜。不同點(diǎn)：而熒光分析法是由第一激發(fā)單重態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)回到基態(tài)各振動(dòng)能級(jí)間的躍遷所產(chǎn)生的分子發(fā)射光譜。而磷光分析法是由第一激發(fā)三重態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)回到基態(tài)各振動(dòng)能級(jí)間的躍遷所產(chǎn)生的分子發(fā)射光譜。（2）儀器上相同點(diǎn)：熒光分析儀器與磷光分析儀器結(jié)構(gòu)相似，它們都有光源、單色器、液槽、檢測(cè)器和信號(hào)顯示器五部分組成。不同點(diǎn)：磷光分析儀器與熒光分析儀器相比，主要差別有兩點(diǎn)。第一，試樣室，測(cè)定低溫磷光一般在液氮溫度下進(jìn)行，盛放試液的試樣放置在盛放液氮的杜瓦瓶。固體表面室溫磷光分析則需要特制的試樣室。第二，磷光鏡，可在有熒光現(xiàn)象的體系中，利用熒光與磷光壽命的差異消除熒光干擾，測(cè)定磷光。5．如何區(qū)別熒光和磷光？其依據(jù)是什么？解：（1）磷光輻射的波長(zhǎng)比熒光更長(zhǎng)。因?yàn)?，熒光是由第一激發(fā)單重態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)回到基