发射光谱练习
2. 光谱分析仪由哪几部分组成，各部分的主要功能是什么？ 解：光谱分析仪由光源、分光仪和检测器三部分组成．
光源――提供能量，使物质蒸发和激发．(要求：具有高的灵敏度和好的稳定性) 分光仪――把复合光分解为单色光，即起分光作用．
检测器――进行光谱信号检测，常用检测方法有摄谱法和光电法．摄谱法是用感光板记录光谱信号，光电法是用光电倍增管等元件检测光信号．
3. 常用光源有哪几种，它们各有什么特点，在实际工作中应怎样正确选择。 答：火焰、直流电弧、交流电弧、高压电容火花、电感耦合等离子体炬光源. 火焰：最简单的激发光源，至今仍被广泛用于激发电位较低的元素． 直流电弧光源特点：
(1)阳极斑点，使电极头温度高，有利于试样蒸发，龙适用于难挥发元素； (2)阴极层效应增强微量元素的谱线强度，提高测定灵敏度； (3)弧焰温度较低，激发能力较差，不利于激发电离电位高的元素； (4)弧光游移不定，分析结果的再现性差；
(5)弧层较厚，容易产生自吸现象，不适合于高含量定量分析．
直流电弧主要用于矿物和纯物质中痕量杂质的定性、定量分析，不宜用于高含量定量分析和金属、合金分析． 交流电弧光源特点：
(1)弧焰温度比直流电弧稍高，有利于元素的激发； (2)电极头温度比直流电弧低，不利于难挥发元素的蒸发； (3)电弧放电稳定，分析结果再现性好； (4)弧层稍厚，也易产生自吸现象．
交流电弧光源适用于金属、合金定性、定量分析． 高压电容火花光源特点：
(1)电极瞬间温度很高，激发能量大，可激发电离电位高的元素； (2)电极头温度低，不利于元素的蒸发； (3)稳定性好，再现性好；
(4)自吸现象小，适用于高含量元素分析．
电火花光源适用于低熔点金属、合金的分析，高含量元素的分析，难激发元素的分析． 电等离子体源（ICP）的优点： (1)检出限低，可达10-3~10-4μg·g-1； (2)精密度高，可达≤1%；
(3)基体和第三元素影响小，准确度高； (4)工作曲线线性范围宽，可达4~5个数量级； (5)光谱背景一般较小，多元素同时测定．
1
电感耦合等离子体焰光源(ICP)是原子发射光谱分析理想的激发光源．ICP原子发射光谱分析(ICP-AES)的应用十分广泛，并已成为当今环境科学、材料科学及生命科学等重要领域中各种材料的元素分析的有效方法之一．另外，ICP与其他分析技术的联用也引人注目．比如，ICP为原子化器与原子吸收、原子荧光分析联用(ICP-AAS或ICP-AFS)，ICP为离子源与质谱联用(ICP-MS)和ICP-AES为检测器与色谱(气相、液相)联用等．是分析液体试样的最佳光源。必须针对所分析对象的性质和分析任务的要求，考虑如下几个方面：
①分析元素的性质 首先要考虑待分析元素的挥发性及它们的电离电位大小。对易挥发易电离的元素，如碱金属可以采用火焰光源。对难挥发元素可考虑采用直流电弧光源。对一些难激发的元素，可考虑采用火花光源。以利于这些元素的测定。
②分析元素的含量 低含量元素需有较高的绝对灵敏度，而绝对灵敏度大小决定于激发温度和被测元素进入分析间隙的量，应采用电弧光源。而对高含量的元素，要求测定准确度较高，可采用火花光源。③试样的形状及性质 对块状金属合金，火花和电弧光源均适合，而对一些导电性差的粉末类样品，则常采用电弧光源。④光谱定性还是定量分析 定性分析要求灵敏度高，常采用直流电弧。而定量分析要求准确度高一些，常使用稳定性较好的火花光源和交流电弧，但当测定极痕量元素时，常采用灵敏度较高的直流电弧。
选择光源时要考虑一系列问题，有时这些问题是矛盾的，但是只要抓住主要矛盾，从蒸发温度、激发温度和放电稳定性三方面综合考虑，就能得到较理想的效果。 4. 下面几种常用的激发光源中, 最稳定的是 (4) (1)直流电弧； (2)交流电弧； (3)电火花； (4)高频电感耦合等离子体
5. 试从电极头温度、弧焰温度、稳定性及主要用途比较三种常用光源（直流、交流电弧，高压火花）的性能。 光源 直流电弧
电极头温度 高
弧焰温度
稳定性
主要用途
不适宜用于高含量定量分析及低熔点元素分析，但可很好地应用于矿石等的定性、半定量及痕量元素的定量分析。
交流电弧 高压火花
低 较低
高于直流电弧
高，10000K 高
较高
常用于金属、合金中低含量元素的定量分析。
主要用于易熔金属合金试样的分析及高含量元素的定量分析及难激发元素的测定。
4000-7000K 较差
6. 矿物中微量Ag、Cu的发射光谱定性分析应采用的光源是 (2)
(1) ?CP光源； (2) 直流电弧光源； (3) 低压交流电弧光源； (4) 高压火花光源 7.在发射光谱分析中，具有低干扰、高精度、低检测限和大线性范围的光源是：D A.直流电弧 B.低压交流电弧 C.高压火花 D.电感耦合等离子体
8. 下面哪些激发光源中，要求把试样首先制成溶液，然后将试液雾化，以气溶胶的方式引入光源的激发区进行激发：A
A.等离子体激发光源 B.辉光放电 C.激光微探针 D.交流电弧
2
9. 下列哪一种说法是正确的：B
A.一个元素的“最后线”就是这个元素的“最灵敏线”
B. 一个元素的“最后线”，往往也是这个元素的“最灵敏线”，但不一定是“最强线” C. “最后线”就是这个元素的“最强线”
D. “最后线”就是这个元素的“最强线”，也就是“最灵敏线” 10. 绘出下列函数的一般图像，并说明其用途：
(1) S = f(H) S 为谱线的黑度, H 为曝光量。 (2) I = f(c) I 为谱线的强度，c 为分析物浓度。 (3) ?S = f(c) ?S 为分析线对黑度差，c 为分析物浓度。
(1) 如图。S-lgH 为乳剂特性曲线。曲线分曝光不足、过度和正常三部分。光谱定量 分析一般应在正常曝光部分工作。S-lgH曲线对于选择感光板、曝光时间、显影条件 及试样浓度等有重要参考价值。
(2) 如图。由于 lgI = blgc + lgA 得 lgI - lgc 光谱定量分析工作曲线。在一定浓度范围 内分析校准曲线为一直线，b 为斜率，在高浓度下，曲线弯曲；A随工作条件变化。 为了消除这些影响，采用内标校准曲线法。
(3) 如图。?S-lgc 为内标工作曲线。它是最基本的光谱定量分析方法，标准试样不少于 三个，该方法的优点是准确度较高。
11.影响谱线强度的因素是什么，哪些是主要因素。
?g1I?AhvN0ekT答： g 2 （原子线）
E
从上式可以看出，影响谱线强度(I)的因素有：
(1)激发电位(E)，I与E是负指数关系，E越大，I越小； (2)跃迁几率(A)，I与A成正比； (3)统计权重(g1/g2)，统计权重是与能级简并度有关的常数，I与g1/g2成正比； (4)激发温度(T)，T升高，I增大，但I与T关系往往是曲线关系，谱线各有其最合适的温度，在此温度时，I最大；(5)基态原子(N0)，I与N0成正比，由于N0是元素的浓度(C)决定的，所以在一定条件下，N0正比于浓度C，这是光谱定量分析的依据．
假如是离子线，其I除与上述因素有关外，还与元素的电离电位(V)有关． 12.光谱标样的制备要求有哪些？
答：（1）选择一套含量不同的分析试样，用不同的化学方法独立测定，以获得可靠数
3
据，作为原始标准。（2）用不含被测成分的同类物质作为基准物，加入一定量的欲测元素，配制成一系列含量范围的标准试样。（3）进行岩石、矿物分析时，如找不到不含欲测元素的空矿，可以用人工合成的方法制备基准物，然后加入待测元素，制成一套标准样品。
不论用哪种方法制备光谱标准样品，都必须满足以下条件： （1）标准样品化学成分应极为准确。 （2）标准样品中各成分分布极为均匀。
（3）标准样品的尺寸、形状、热处理过程、物理性能和制造方法应与待测样品相同。 （4）标准样品基体成分应与待测试样相同或尽可能接近。
（5）标准样品要有足够的稳定性，特别是待测元素的含量，应在长时期内保持不变。 13. 非色散型原子荧光光谱仪、原子发射光电直读光谱仪和原子吸收分光光度计的相同部件是 (4) (1) 光源 (2) 单色器 (3) 原子化器 (4) 检测器
光学分析法导论
2. 什么是光谱分析法，它包括哪些主要方法？
答：当物质高温产生辐射或当辐射能与物质作用时，物质内部能级之间发生量子化的跃迁，并测量由此而产生的发射，吸收或散射辐射的波长和强度，进行定性或定量分析，这类方法就是光谱分析法．
光谱分析法主要有原子吸收光谱法、原子发射光谱法、原子荧光法、紫外－可见分光光度法、红外光谱法、分子荧光法、X射线荧光法等．
3. 辐射光子能量与波长的关系怎样，按光子能量从高到低有哪些辐射类型？ 答：辐射光子能量与波长的关系为：E=hc/λ
按光子能量从高到低的顺序为：
γ射线，X射线，紫外，可见，红外，微波，无线电波
4. 电子光谱一般在什么波长区？振动光谱在什么波长区？转动光谱在什么波长区？ 答：电子光谱——紫外、可见区（Ee、Eυ、Er 均改变） 62~620nm
振动光谱——近红外区（Ev及Er改变） 620~24.8μm 转动光谱——远红外、微波区（仅Er改变） >24.8μm 5.原子光谱来源于A
A.原子的外层电子在不同能级之间的跃迁 B.原子核的转动
C.原子的次外层电子在不同能级之间的跃迁 D.原子外层电子的振动和转动
6. 任何一种分析仪器都可视作由以下四部分组成: 信号发生器、信号转换器(传感器)、读出装置、放大记录系统_.
7. 可以概述三种原子光谱(吸收、发射、荧光)产生机理的是 (3) (1) 能量使气态原子外层电子产生发射光谱 (2) 辐射能使气态基态原子外层电子产生跃迁 (3) 能量与气态原子外层电子相互作用 (4) 辐射能使原子内层电子产生跃迁
8. 在光学分析法中, 采用钨灯作光源的是 (3)
(1)原子光谱； (2)分子光谱； (3)可见分子光谱； (4)红外光谱
9. 以光栅作单色器的色散元件，若工艺精度好，光栅上单位距离的刻痕线数越多， 则： (1)
4
(1) 光栅色散率变大，分辨率增高； (2) 光栅色散率变大，分辨率降低 (3) 光栅色散率变小，分辨率降低； (4) 光栅色散率变小，分辨率增高 10.什么叫摄谱仪的线色散率、分辨率及集光本领？它们各与哪些主要因素有关。
答：线色散率是指在焦面上波长相差d?的二条谱线被分开的距离dl，用dl/d?表示。
fdld??? 棱镜摄谱仪：d?sin?d? 由此式看出，影响dl/dλ的因素有投影物镜焦距(f)，棱
角的角色散率，光轴与感光板的夹角等．暗箱物镜焦距越长，光轴与感光板夹角越小，棱镜角色散率越大，则线色散率越大。
mfdl? 光栅摄谱仪：d?dcos? 由此式看出，影响dl/dλ的因素有光谱级数(m)，投影物镜
焦距(f)，光栅常数(b)及光栅衍射角(θ)，而与波长几乎无关．
d越小，m越大，线色散率越大；而增大f和θ也能增大线色散率，但受到限制．增大f，光强会减弱，增大θ，像色散严重．
?分辨率指分开相邻谱线的能力．可用下式表示R =d?，式中?为两条谱线的平均波长；
d?为恰好能分辨两条谱线间的波长差．
dnd?式中m为棱镜数目，b为棱镜底边长度，dn／d?为棱镜材料的棱镜摄谱仪R =
色散率。可见，棱镜的数目越多及其底边越长，分辨率越大。已知dn／d?与棱镜材料和波
mb长有关，因此，摄谱仪的分辨率也与这些因素有关。对于同一棱镜，在短波长区有较大的分辨率。分辨率与棱镜顶角、暗箱物镜焦距及光轴与感光板的夹角无关，这是与线色散率不同的。棱镜的实际分辨率比理论分辨率稍差。
?光栅摄谱仪R＝d?＝Nm，光栅的理论分辨率与光栅的总刻线数和光谱的级次成正比．
集光本领表示摄谱仪光学系统传递辐射能的能力，常用入射于狭缝的光源亮度B为一单位时，在感光板上所得照度E来表示。
E?d??sin?()2f式中d/f为暗箱物镜的相对孔径，摄谱仪L =B4τ为入射光的辐射通量与经过一系列棱镜、透镜后透射光辐射通量之比。当棱镜数目增多，棱镜底边增大，或暗箱物
镜焦距增长时，均使透射比τ变小，而使集光本领减弱．
11. 非色散型原子荧光光谱仪、原子发射光电直读光谱仪和原子吸收分光光度计的相同部件是 (4)
(1) 光源 (2) 单色器 (3) 原子化器 (4) 检测器 12. 原子吸收光谱仪与原子发射光谱仪在结构上的不同之处是 (4)
(1)透镜 (2)单色器 (3)光电倍增管 (4)原子化器
原子吸收光谱法与原子荧光光谱法
1．试比较原子吸收分光光度法与紫外-可见分光光度法有哪些异同点？
答：相同点： 二者都为吸收光谱，吸收有选择性，主要测量溶液，定量公式：A=kc，仪
器结构具有相似性．
不同点 (1)
原子吸收 分子吸收 5
原子吸收光谱法
紫外――可见分光光度法
(2) (3) (4) (5) (6) (7)
线性光源
吸收线窄，光栅作色散元件
需要原子化装置 背景常有影响，光源应调制
定量分析 干扰较多，检出限较低
连续光源
吸收带宽，光栅或棱镜作色散元件
比色皿 无
定性分析、定量分析 干扰较少，检出限较低
2．试比较原子发射光谱法、原子吸收光谱法、原子荧光光谱法有哪些异同点？
答：相同点：属于原子光谱，对应于原子的外层电子的跃迁；是线光谱，用共振线灵敏度高，均可用于定量分析．
不同点
原子发射光谱法
原子吸收光谱
法
(1)原理
发射原子线和离子线
发射光谱
基态原子的吸
收 吸收光谱
(2)测量信号 (3)定量公式 (4)光源作用不同
发射谱线强度
I = aCb 使样品蒸发和激发
吸光度 A = KLC 线光源产生锐
线
(5)入射光路和检测
光路 (6)谱线数目
可用原子线和离子线(谱
线多)
(7)分析对象 (8)应用 (9)激发方式 (10)色散系统
多元素同时测定 可用作定性分析
光源 棱镜或光栅
单元素 定量分析 有原子化装置
光栅
单元素、多元素
定量分析 有原子化装置 可不需要色散装置(但有滤光装置)
(11)干扰 (11)干扰 (12)灵敏度 (13)精密度
受温度影响严重 受温度影响严重
高 稍差
温度影响较小 温度影响较小
中 适中
受散射影响严重 受散射影响严重
高 适中
原子线(少)
原子线(少)
直线
直线
直角 荧光强度 If = KC 连续光源或线光源 自由原子(光致发光)
发射光谱 原子荧光光谱法
3.原子吸收光谱是由下列那种粒子产生的？B
A.固体物质中原子的外层电子 B.气态物质中基态原子的外层电子 C.气态物质中激发态原子的外层电子 D.气态物质中基态原子的内层电子 4. 在原子吸收法中, 由于吸收线半宽度很窄, 因此测量积分吸收_ 有困难, 所以用测量峰
6
值吸收系数来代替.
5. 原子吸收是如何进行测量的？为什么要使用锐线光源？
[答] 原子吸收是通过空心阴极灯发射的特征谱线经过试样原子蒸气后，辐射强度（吸
光度）的减弱来测量试样中待测组分的含量。
若发射线是一般光源来的辐射，虽经分光但对吸收线而言它不是单色光（即此时
的吸收属积分吸收），能满足比尔律的基本要求。只有从空心阴极灯来的锐线光源，相对于吸收线而言为单色光，当吸收线频率与发射线的中心频率相一致时，呈峰值吸收，即符合了比尔定律的基本要求，故要用锐线光源。
6 原子吸收光谱法对光源的要求是光源发射出的分析线，其中心频率与吸收线要一致且半宽度小于吸收线的半峰宽即锐线光源），辐射强度大，稳定性高，背景小；, 符合这种要求的光源目前有_空心阴极灯，高频无极放电灯_。
7. 在原子吸收分析的理论中, 用峰值吸收代替积分吸收的基本条件之一是 (1)
(1)光源发射线的半宽度要比吸收线的半宽度小得多 (2)光源发射线的半宽度要与吸收线的半宽度相当 (3)吸收线的半宽度要比光源发射线的半宽度小得多 (4)单色器能分辨出发射谱线, 即单色器必须有很高的分辨率
8. 原子吸收法测量时, 要求发射线与吸收线的中心波长( 频率 )一致,且发射线与吸收线相比, 谱线宽度要窄得多. 产生这种发射线的光源, 通常是空心阴极灯( 锐线光源 )。 9. 在原子吸收法中, 提高空心阴极灯的灯电流可增加发光强度,但若灯电流过大, 则.自吸随之增大, 同时会使发射线变宽。 10. 原子吸收分析中光源的作用是C
A.提供试样蒸发和激发所需的能量 B.产生紫外光 C.发射待测元素的特征谱线 D.产生足够浓度的散射光 11.空心阴极灯中对发射线宽度影响最大的因素是D
A.阴极材料 B.阳极材料 C.填充气体 D.灯电流
12. 原子吸收分光光度法所用仪器有哪几部分组成，每个主要部分的作用是什么？ 答：单光束原子吸收分光光度计由光源、原子化器、单色器和检测系统四部分组成。
光源：发射待测元素的特征谱线，供吸收测量用。
原子化器：将被测试样气化分解，产生气态的基态原子，以便吸收待测谱线。 分光系统(单色器)：将欲测的谱线发出并投射到检测器中，滤除其它非吸收谱线的干扰。
检测系统：使光信号转化为电信号，经过放大器放大，输入到读数装置中进行测量。(1)
光电元件――把来自分光系统的光吸收信号转变成便于放大、读数的电信号；(2)放大器――将电信号放大，并有效消除火焰中待测元素热激发自发发射的干扰；(3)读数装置――读出透光率或吸光度。
13. 单道单光束火焰原子吸收分光光度计主要有四大部件组成, 它们依次为光源(空心阴极灯)、原子化器、单色器和检测器(光电倍增管.
7
14. 原子吸收分析常用的火焰原子化器是由雾化器，预混合室，燃烧器组成的. 15. 非火焰原子吸收法的主要优点D
A.谱线干扰少 B.稳定性好 C.背景低 D.试样用量少
16. 原子吸收光谱分析过程中，被测元素的相对原子质量愈小，温度愈高，则谱线的热变将
是
(1)
(1) 愈严重 (2) 愈不严重 (3) 基本不变 (4) 不变
17. 原子吸收光谱仪与原子发射光谱仪在结构上的不同之处是 (4)
(1)透镜 (2)单色器 (3)光电倍增管 (4)原子化器
18．在原子吸收分析中为什么要使用空心阴极灯光源？为什么光源要进行调制？ 解：原子吸收光谱分析的光源应当符合以一基本条件：(1)谱线宽度“窄”(锐线)，有利于提高
灵敏度和工作曲线的线性；(2)发射线、吸收线中心频率完全一致；(3)谱线强度大、背景小，有利于提高信噪比，改善检出限；(3)稳定，有利于提高测量精密度；(4)灯的寿命长． 空心阴极灯：(1)阴极元素与被测元素完全一致，中心频率与吸收线频率完全相同．
(2)发射的谱线半宽度窄，是锐线光源。
产生锐线的原因：这与灯本身的构造和灯的工作参数有关系。从构造上说，它是低压的，
故压力变宽小；从工作条件方面，它的灯电流低，故阴极强度和原子溅射也低，故热变宽和自吸变宽较小。正是由于灯的压力变宽、热变宽和自吸变宽较小，致使灯发射的谱线半宽度很窄。
调制原因：为了消除热激发自发发射的干扰，对光源进行调制，使光源发射的信号成为
交变信号。因此在一定温度下热激发自发发射是一个恒定的直流量，就可以与空心阴极灯的发射相区别。光源调制方法：电调制――方波脉冲电源供电；机械调制。
19. 原子吸收光谱线为什么是有一定宽度的谱线而不是波长准确等于某一值的无限窄谱线，试分析分析谱线宽度变宽的原因。
答：（1）自然宽度 原子吸收线的自然宽度与激发态的平均寿命有关。激发态的原子寿命越
长，则吸收线的自然宽度越窄，其平均寿命约为10-8s数量级。一般来说，其自然宽度为10-5nm数量级．（2）多普勒变宽 它是由于原子无规则的热运动而产生的，故又称为热变宽。多普勒变宽随着原子与光源相对运动的方向而变化，基态原子向着光源运动时，它将吸收较长波长的光。反之，原子离开光源方向运动时，它将吸收较短波长的光。由于原子无规则的热运动将导致吸收线变宽，多普勒变宽的程度大约为10-4~10-3nm。原子
8
化温度越高，多普勒变宽越严重．（3）劳伦茨变宽 被测原子与其它原子或分子相互碰撞，使其基态能级稍有变化，从而导致吸收线变宽，又称为碰撞变宽。变宽程度约为10-4~10-3nm数量级．
20. 原子吸收光谱线的多普勒变宽是由下面那种原因产生的？A A.原子的热运动 B.原子与其他粒子的碰撞 C.原子与同类原子的碰撞 D.外部电场对原子的影响
21. 在火焰原子吸收分光光度法中, 化学计量火焰的特点是温度高，干扰小，背景低，稳定 ，适用于多种元素测定, 富燃火焰的特点是温度低，还原性强，背景高，干扰多，适用于难离解易氧化的金属元素的测定, 贫燃火焰的特点是温度低，氧化性强，有利于测定易解离易电离的元素_。
22. 原子吸收分光光度计的分光系统有一系列部件组成，其中关键的部件是 C
A.入射狭缝 B.平面反射镜 C. 色散元件 D.出射狭缝 23. 原子吸收分光光度法有哪些干扰，怎样减少或消除。 答：干扰有以下几种：
基体干扰和有机溶剂影响：盐效应和溶剂效应等（物理干扰），影响试样的转移。消除
方法：配制与待测试样基体相一致的标准溶液或稀释法；也可采用标准加入法。
化学干扰：指火焰中由于待测元素与试样中的共存元素或火焰成分发生反应，形成难挥
发或难分解的化合物而使被测元素的自由原子浓度降低而导致的干扰。常见的化学干扰可分为阳离子干扰和阴离子干扰。消除方法：采用温度较高的火焰可以消除或减轻形成难挥发化合物所造成的干扰，也可以用加入“释放剂”的办法消除干扰。
电离干扰：原子失去一个电子或几个电子后形成离子，同一元素的原子光谱与其离子光
谱是不相同的。所以中性原子所能吸收的共振谱线，并不被它的离子吸收。火焰中如果有显著数量的原子电离，将使测得的吸收值降低。消除方法：加入电离缓冲剂，抑制电离的干扰。
光谱干扰：由于原子吸收光谱较发射光谱简单，谱线少，因而谱线相互重叠的干扰少，
绝大多数元素的测定相互之间不会产生谱线重叠的光谱干扰，但仍有少数元素相互间会有某些谱线产生干扰。消除方法：改用其它吸收线作分析线。
背景干扰：背景干扰主要来自两个方面；一是火焰或石墨炉中固体或液体微粒及石墨炉
管壁对入射光的散射而使透射光减弱，这种背景称为光散射背景；另一来源是火焰气体和溶剂等分子或半分解产物的分子吸收所造成的背景干扰。消除方法：改用火焰(高温火焰)；采和长波分析格；分离和转化共存物；扣除方法（用测量背景吸收的非吸收线扣除背景，用其它元素的吸收线扣除背景，用氘灯背景校正法和塞曼效应背景校正法）。
9
24. 在原子吸收分析中, 如怀疑存在化学干扰, 例如采取下列一些补救措施,指出哪种措施是
不适当的 (4)
(1)加入释放剂 (2)加入保护剂 (3)提高火焰温度 (4)改变光谱通带
25. 在原子吸收法中, 原子化器的分子吸收属于 (3)
(1)光谱线重叠的干扰 (2)化学干扰 (3)背景干扰 (4)物理干扰 26. 为了消除火焰原子化器中待测元素的发射光谱干扰应采用下列哪种措施？(2)
(1) 直流放大 (2) 交流放大 (3) 扣除背景 (4) 减小灯电流 27. 在原子吸收分析中, 已知由于火焰发射背景信号很高, 因而采取了下面一些措施, 指出
哪种措施是不适当的 (3)
(1)减小光谱通带 (2)改变燃烧器高度 (3)加入有机试剂 (4)使用高功率的光源
28. 在原子吸收分析中, 过大的灯电流除了产生光谱干扰外, 还使发射共振线的谱线轮廓变
宽. 这种变宽属于 (4) (1)自然变宽 (2)压力变宽 (3)场致变宽 (4)多普勒变宽(热变宽) 29. 原子吸收分光光度法中的物理干扰可用下面的哪种方法消除？D
A.释放剂 B.保护剂 C.扣除背景 D.标准加入法 30. 原子吸收分光光度法中的背景干扰表现为哪种形式？C
A.火焰中被测元素发射的谱线 B.火焰中干扰元素发射的谱线 C.火焰中产生的分子吸收 D.光源产生的非共振线
31. 在原子吸收分析中, 如怀疑存在化学干扰, 例如采取下列一些补救措施,指出哪种措施
是不适当的 (4)
(1)加入释放剂 (2)加入保护剂 (3)提高火焰温度 (4)改变光谱通带 32. 原子吸收分析中, 有时浓度范围合适, 光源发射线强度也很高, 测量噪音也小,但测得的
校正曲线却向浓度轴弯曲, 除了其它因素外, 下列哪种情况最有可能是直接原因? (3)
(1)使用的是贫燃火焰 (2)溶液流速太大 (3)共振线附近有非吸收线发射 (4)试样中有干扰
33. 原子吸收光谱法测定背景干扰包括分子吸收和_光散射两部分, 石墨炉原子化器比火焰
原子化器的背景干扰更严重。
34．原子吸收分析的灵敏度定义为能产生1 %吸收（即0.0044吸光度）时，试样溶液中待
测元素的浓度（单位：?g/mL/1%或?g/g/1%）。若浓度为0.13?g·mL光谱仪上的测定吸光度为0.267。请计算该元素的测定灵敏度。 X 0.13 x 0.13解：依条件，有0.0044－1
的镁在某原子吸收
?0.267 x=2.14×10-3μg·mL-1
35. 怎样评价一台原子吸收分光光度计的质量优势？
10
答：进行微量和痕量组分分析时，分析的灵敏度和检出限是评价分析方法和仪器的重要指标．
(1)灵敏度：原子吸收光谱中，用1%吸收灵敏度．越小越好．特征浓度、特征质量。
c0?0.0044?cxA (μg·mL-1) cx――待测元素浓度；A――多次测量的吸光度。
(2)检出限：以特定的方法，以适当的置信水平被检出的最低浓度或最小量。 D=3δc/Am (D=3S0/S)
S0――空白溶液多次测定的标准偏差；S――灵敏度。 (3)精密度好．用相对标准偏差表示。
36. 原子吸收分光光度法定量分析什么情况下使用工作曲线法，什么情况下使用标准加入法。
答：工作曲线法：为保证测定的准确度，要注意以下几点：
①虽然原子吸收测定较原子发射法受试样组成的影响较小，但标准溶液的组成也应尽量与试样溶液接近，尤其是对于固体样品（如合金）中微量杂质的测定，应采用组成相近的标样经相同的溶样过程配制标准溶液。
②标准溶液的浓度范围应在浓度与吸光度的线性关系范围内，并使吸光度读数在0.1～0.7之间为宜。
③测定中应以空白溶液来校正吸光度零点，或从试样的吸光度中扣除空白溶液的吸光度。
④标准液做工作曲线的操作过程和测定的操作过程，应保持光源、喷雾、燃气与助燃气流量、单色器通带及检测器等操作条件恒定。
标准加入法当试样组成的影响较大，又没有合适的标样时，或个别样品的测定的情况下往往采用标准加入法，它有外推法和计算法。 37．试指出下列说法的错误：
（1）原子吸收测量时，采用调制光源也可以消除荧光干扰。 (2) 原子荧光是一种受激发射。
（3）原子化器温度越高，自由原子密度越大。
（4）用氘灯校正背景时，氘灯同时起着内标线的作用，可以校正附随物质的干扰效应。 答： (1)荧光产生是由于受光源来的光刺激产生的，从光源来的光成为调制信号，那么
由此引起的荧光也会成为调制信号，因此不能消除荧光干扰。
(2) 对于处于高能级i的粒子，如果有频率恰好等于(Ei-Ej)/h的光子接近它时，它受到这一外来光子的影响，而发射出一个与外来光子性质完全相同的光子，并跃迁到低能级j。这类跃迁过程为受激发射。受激发射产生的是与激发光同等性质的光．
气态原子吸收辐射能后跃迁至高能态，在很短时间内（约10-3s），部分将发生自发的辐射跃迁而返回低能态或基态，这种二次辐射即为原子荧光。原子荧光波长可以与辐射光的波长不同。
11
(3)原子化器温度越高，激发态原子密度越大，基态原子密度变小。对易电离的元素，温度高，容易电离。
(4)氘灯产生连续辐射，仅能校正背景，起不到内标线的作用。干扰线比氘灯谱带宽度窄得多，则吸收近似为0，不能校正． 38．原子荧光分光光度计的构造有何特点？为什么？
答：原子荧光分光光度计的基本构造与原子吸收仪器相似，但光源应置于与单色仪光轴相垂
直的位置，目的是为了消除透射光以荧光测量的干扰。
激发光源必须进行调制，消除原子化器中被测原子热激发自发发射的干扰。 光源强度大，检测器放大倍数高，以提高测定的灵敏度。
电分析导论
1.电化学分析法仅能用于无机离子的测定。 （N ） 2.下列哪种方法不属于电化学分析法？C
A.电位分析法； B.极谱分析法； C.电子能谱法； D.库仑滴定 3．决定电化学电池的阴、阳极和正、负极的根据各是什么？
答： 凡是电极反应是氧化反应的，称此电极为阳极；电极上发生的是还原反应的，称此
电极为阴极。
同时按物理学规定：电流的方向与电子流动的方向相反，电流总是从电位高的正极
流向电位低的负极。电极的正和负是由两电极的电极电位相比较，正者为正，负者为负。 4.按照IUPAC的规定，当一个电极与标准氢电极构成原电池时，如果这一电极的半电池反应为还原反应，则此电极的电极电位为正（＋）_。
5.通常，将发生氧化反应的电极写在电池左边，电池电动势等于E阴-E阳。 6.按规定，将电极电位高的电极写在电池右边，电池电动势等于E+－E-。
7．一电池由下列物质组成：银电极，未知Ag+溶液，盐桥，饱和KCl溶液，Hg2Cl2(s)，Hg(1)。 （1）写出其电池符号；
（2）哪一个电极是参比电极？哪一个电极是指示电极？ （3）盐桥起什么作用？该盐桥内应充以什么电解质？ 答：(1)Hg(l)｜Hg2Cl2(s), KCl(饱和)‖Ag+(x mol·L-1)｜Ag(s) (2)饱和甘汞电极为参比电极，银电极为指标电极 (3)盐桥的作用：接通电路，消除或减小液接电位；KNO3
（通常，盐桥内充饱和KCl溶液） 8.正确的饱和甘汞电极半电池组成为B
A.Hg│Hg2Cl2(1mol/L)│KCl(饱和) B. .Hg│Hg2Cl2(固)│KCl(饱和) C. .Hg│Hg2Cl2(固)│HCl(1mol/L) D. .Hg│HgCl2(固)│KCl(饱和) 9. 甘汞参比电极的电位随电极 内KCl溶液浓度的增加而产生什么变化?B A.增加 B.减小 C.不变 D.两者无直接关系
10.甘汞电极的内参比电极是Ag-AgCl电极，在25C，电位随内参比溶液的浓度增加而增加。
12
o
当内参比溶液的浓度一定时，电极电位固定。 11.饱和甘汞电极的电极电位随温度的增加而下降。
12．如果两种溶液组成相同，浓度不同，接触时，溶液中的离子由高浓度区向低浓度区扩散，由于正负离子迁移速率不同,平衡时溶液两边分别带有电荷，出现液界电位。 13.液接电位的产生是由于两相界面处存在着电阻层。 （N） 14．什么是参比电极？在电分析中，对参比电极通常有哪些要求？
答： 电极电势已知、恒定，且与被测溶液组成无关，则称之为参比电极。
（1）电极反应可逆，符合Nernst方程；（2）电势不随时间变化；（3）微小电流流过时，能迅速恢复原状；（4）温度影响小．虽无完全符合的，但一些可以基本满足要求．
对于参比电极应满足三个条件：可逆性，重现性和稳定性。
衡量可逆性的尺度是交换电流．如果电极有较大的交换电流，则使用时如有微量电流通过，其电极电位仍能保持恒定，所以参比电极都是难以极化的．
重现性是指当温度或浓度改变时，电极仍能按能斯特公式响应而无滞后现象，以及用标准方法制备的电极应具有相似的电位值．
稳定性是指在测量时随温度等环境因素影响较小．
15.参比电极的电极电位不随温度变化是其特性之一。 （N ）
16.Ag-AgCl参比电极的电位随电极内KCl溶液浓度的增加而增加。 （N ） 17.参比电极必须具备的条件是只对特定离子有响应。 (N) 18.参比电极的电极电位大小取决于内参比溶液。 (Y)
19．Ag-AgCl参比电极的电位随电极内KCl溶液浓度的增加而产生什么变化？A A．减小 B.增加 C.不变 D.两者无直接关系 20.Ag-AgCl参比电极的电极电位取决于电极内部溶液中的B
A.Ag的离子活度； B.Cl的离子活度； C. AgCl活度； D. .Ag和Cl活度 21. 在电位分析中, 溶液搅拌是为了加速溶液与电极表面的离子达到平衡; 而电解和库化分析中是为了减少浓差极化。 22.决定Ag-AgCl电极电位的是C
A.电极内溶液中的Ag活度 B.电极内溶液中的AgCl活度 C.电极内溶液中的Cl活度 D.电极膜 23.Hg电极是测量汞离子的专用电极。 （N ） 24．阐明并区分下列术语的含义
（1）指示电极 工作电极
（2）极化电极 去极化电极
答： (1)指标电极――指示电极用于测定过程中溶液主体浓度不发生变化的情况，即指
示电极用于指示被测离子的活（浓）度。
工作电极――工作电极用于测定过程中主体浓度会发生变化的情况。因此，在电位分析中的离子选择电极和极谱分析法中的滴汞电极应称为指示电极。在电解分析法和库
-+
+
-+
-
13
仑分析法中的铂电极，是被测离子起反应的电极，它能改变主体溶液的浓度，应称为工作电极。
(2)极化电极――当电极电位完全随外加电压的改变而改变时，或者当电极电位改变很大而电流改变很小，即di／dE值很小时，这种电极称为极化电极。
去极化电极――当电极电位的数值保持不变，即不随外加电压的改变而改变，或者当电极电位改变很小而电流改变很大，即di／dE值很大时，这种电极称为去极化电极．
25. 分解电压是指被电解的物质在两电极上产生迅速的，连续不断的电极反应所需的最小的外加电压。理论上它是电池的_反电动势, 实际上还需加上超电压和溶液的?R降_。 26.电解分析的理论基础表现为, 外加电压的量由_电解_方程来决定, 产生的量由_法拉第__定律来计算, 电解时间的长短与离子扩散有关, 它由_ Fick __定律来描述。 27. 电解分析的理论基础是 （4）
（1）电解方程式； （2）法拉第电解定律；
（3）Fick扩散定律； （4）（1）、(2）、（3）都是其基础
28. 随着电解的进行，阴极电位将不断变负；阳极电位将不断变正；要使电流保持恒定值，必须不断增大外加电压。
29. 电重量分析法可采用控制电位法和恒电流法, 它们为消除干扰而应用的方法是不同的, 前者为控制工作电极电位, 后者为加入去极剂。 30. 以镍电极为阴极, 电解NiSO4溶液, 阴极产物是Ni.
库仑分析法
问答题：
1.以电解法分析金属离子时,为什么要控制阴极的电位?
由于各种金属离子具有不同的分解电位，在电解分析时，金属离子又大部分在阴极上析出，因此需要控制阴极的电位，以便不同金属离子分别在不同的电位析出，从而实现分离的目的。
2. 库仑分析法的基本依据是什么？为什么说电流效率是库仑分析发关键问题？在库仑分析中用什么方法保证电流效率达到100%？
根据法拉第电解定律，在电极上发生反应的物质的质量与通过该体系的电量成正比，因此可以通过测量电解时通过的电量来计算反应物质的质量，这即为库仑分析法的基本原理。
由于在库仑分析法中是根据通过体系的电量与反应物质之间的定量关系来计算反应物质的质量的，因此必须保证电流效率100%地用于反应物的单纯电极反应。
可以通过控制电位库仑分析和恒电流库仑滴定两种方式保证电流效率达到100%。
14
3. 库仑分析要求100％的电流效率，请问在恒电位和恒电流两种方法中采用的措施是否相
同，是如何进行的？
恒电位法是恒定电位，但电量的测量要求使用库仑计或电积分仪等装置。
恒电流法是通入恒定的电流，采用加入辅助电解质，产生滴定剂的方法，电量的计
算采用i×t,但要求有准确确定终点的方法。 4. 电解分析和库仑分析在原理、装置上有何异同之处？
电解分析与库仑分析在原理、装置上有许多共同之处，都需要通过控制分解电压或阴极电位来实现不同金属离子的分离，库仑分析也属于电解分析的范畴。不同的是通常的电解分析是通过测量电解上析出的物质的质量来进行定量分析，而库仑分析是通过测量通过体系的电量来进行定量测定。
在测量装置上，二者也有共同之处，均需要有阴极电位控制装置，不同之处在于库仑分析中需要在电解回路中串联一个库仑计以测量通过体系的电量。 5.试比较电解分析和库仑分析的相似处和不同点。
答： 相同点：都是电解过程，不需要基准物质或标准溶液，可测定高含量组分．都可分
为控制电位和控制电流两种方法．
不同点：电解分析用于电重量分析或分离．库仑分析是依据法拉第定律，测定电解
过程中消耗的电量．可用于痕量组分的分析． 6. 试述库仑滴定的基本原理
库仑滴定是一种建立在控制电流电解基础之上的滴定分析方法。在电解过程中，于试液中加入某种特定物质，以一定强度的恒定电流进行电解，使之在工作电极上（阳极或阴极）电解产生一种试剂，此试剂与被测物质发生定量反应，当被测物质反应完全后，用适当的方法指示终点并立即停止电解。然后根据所消耗的电量按照法拉第定律计算出被测物质的质量：
m?QM96487n7. 在控制电位库仑分析法和恒电流库仑滴定中,是如何测定电量的?
在控制电位库仑分析法中,是用精密库仑计来测定电量的.
在恒电流库仑滴定中,由于电流是恒定的,因而通过精确测定电解进行的时间及电流强度,即可计算出电量.
15
计算题
8.在一硫酸铜溶液中,浸入两个铂片电极,接上电源,使之发生电解反应.这时在两铂片电极上各发生什么反应?写出反应式.若通过电解池的电流强度为24.75mA,通过电流时间为284.9s, 在阴极上应析出多少毫克铜?
m?解: 阴极: Cu + 2e = Cu↓
2+
MQMit ??96487nn96487 阳极: 4OH - 4e = 2H2O + O2↑
故: m = it ×MCu/(2 ×96487) = 2.322mg
9. 10.00mL浓度约为0.01mol.L-1的 HCl溶液,以电解产生的OH-滴定此溶液,用pH计指示滴定时pH的变化,当到达终点时,通过电流的时间为6.90min,滴定时电流强度为20mA,计算此HCl溶液的浓度.
-
m?-3
MQMit ??96487nn96487-5
解: m/M = 20 ×10 ×6.90 ×60/96487 = 8.58 ×10mol 故: CHCl = 8.58 ×10mol.L
伏安与极谱法
是非题：
1．极谱分析中，采用了两支性能不同的电极：极化电极和去极化电极。（Y） 2．极化电极的电极电位不随电极上通过的电流变化而变化。（N） 3．极谱分析是在溶液保持静止的情况下，进行的非完全的电解过程。（Y） 4．极谱分析的定量基础是“极限扩散电流”，定性的基础是“半波电位”。（ Y ） 选择题
11.极谱分析是特殊条件下进行的电解分析，其特殊性表现在C
A.使用了两支性能相反的电极，溶液静止 B.通过电解池的电流很小，加有大量电解质
C.试液浓度越小越好 D.A+C 12.严重限制经典极谱分析检测下限的因素是D
A.电解电流 B.扩散电流 C.极限电流 D.电容电流 13.下列伏安分析方法中，灵敏度最高的是C
A.经典极谱分析法 B.示波极谱分析法
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-3
-1
C.溶出伏安分析法 D.脉冲极谱法 简答题
14.极谱分析与普通电解分析有哪些相同和不同之处？ 答：相同点：
都是电解过程，需要外加电压才能进行．极谱分析是控制电极电位的电解分析过程． 不同点：
(1) 所用电极不同:极谱分析使用一个通常是面积很小的滴汞电极，另一个通常是面积
很大的饱和甘汞电极，而一般电解分析都使用二个面积大的电极。
(2) 电解条件的特殊性:极谱分析的溶液是静止的，以利产生浓差极化，且加入了大量的支持电解质，而电解分析是在搅拌的溶液中进行．
(3) 极谱分析是利用被测物质所产生的氧化还原电流的强度来进行定量．而电解分析是将被测离子还原为金属或氧化为金属氧化物，最后称重进行定量．
(4)极谱分析是一种微量成份的分析方法，而电解分析是一种常量成份的分析方法．
15．产生浓差极化的条件是什么？
解：使用小面积的极化电极如滴汞电极或微铂电极，溶液保持静止（不搅拌）
16．在极谱分析中所用的电极，为什么一个电极的面积应该很小，而参比电极则应具有大面
积？
解：一个电极的面积做得很小，是为了使其成为极化电极，电极上具有较高的电流密度，以
保证浓差极化。使用大面积汞池作参比电极，是为了使其去极化，即电极电位保持恒定，从而使极化电极的电位完全由外加电压所控制．
17．在极谱分析中，为什么要加入大量支持电解质？加入电解质后电解池的电阻将降低，但
电流不会增大，为什么？
解：加入支持电解质是为了消除迁移电流．由于极谱分析中使用滴汞电极，发生浓差极化后，
电流的大小只受待测离子扩散速度（浓度）的影响，所以加入支持电解后，不会引起电流的增大
18．当达到极限扩散电流区域后，继续增加外加电压，是否还引起滴汞电极电位的改变及参
加电极反应的物质在电极表面浓度的变化？
解：极谱分析中，由于滴汞电极的电位受外加电压所控制，所以当达到极限扩散电流区域后，
继续增加外加电压，会引起滴汞电极电位的改变．但由于滴汞电极表面待测离子浓度已经降低到很小，甚至为零，而溶液本体中待测离子尚来不及扩散至极化电极表面，所以
17
不会引起电极表面待测离子浓度的变化．
19. 极限扩散电流主要受哪些因素的影响？在进行定量分析时，怎样消除这些影响？ 解：影响极限扩散电流的主要因素有下面几项：
(1)滴汞电极毛细管特性的影响．汞的流速和汞滴滴下的时间都会影响扩散电流，即汞柱高度影响扩散电流．一般来说，汞柱高度每增加1cm，扩散电流大约增加2%．因此实验中应保持汞柱的高度不变．
(2) 溶液组分的影响．扩散电流随扩散系数的增加而增加，而溶液的组份不同，其粘
度也不同，并且粘度小，被测物质的扩散系数就越大．在分析中，试液和标准溶液组份力求一致．
(3)温度的影响．从扩散电流方程式可知，扩散电流与扩散系数D有关，而D受温度的影响较大．在严格的条件下，一般使用恒温装置．在实际分析中，试液和标准溶液的温度相近，故可以不考虑温度的影响．
20．残余电流产生的原因是什么？它对极谱分析有什么影响？
解：残余电流的产生主要有两个原因，一为溶液中存在微量的可以在电极上还原的杂质，二
为充电电流引起．它对极谱分析的影响主要是影响测定的灵敏度． 21. 什么叫底液？底液中的成分各起什么作用？
答：为了消除干扰和控制溶液条件而加入的各种试剂的混合溶液称为极谱分析的“底液”。
底液一般是由下列几种类型的物质组成：
①支持电解质（以消除迁移电流）；②极大抑制剂（以消除极大）；③除氧剂（以消除氧
波）；④其它有关试剂，如用以控制溶液酸度的试剂，改善波形的缓冲剂、络合剂等等。
22. 阐明半波电位的特性及其影响因素。 答：(1)半波电位的特性
①当温度和支持电解质浓度一定时，则半波电位数值一定，而与在电极上进行反应的离子浓度无关。在一定条件下，半波电位是最具特征的数值。
②半波电位的数值与所用仪器（如毛细管、检流计）的性能无关。 ③半波电位与共存的其它反应离子无关． (2)半波电位的影响因素
①支持电解质的种类；②溶液的酸度；③温度；④络合物的形成．
23. 说明极谱法中使用滴汞电极的优缺点。
18
答：极谱法中使用滴汞电极的优点：
① 汞滴的不断下滴，电极表面吸附杂质少，表面经常保持新鲜，测定的数据重现性好。 ② 氢在汞上的超电位比较大，滴汞电极的电位负到1.3 V（vs SCE）还不会有氢气析出，
这样在酸性溶液中也可进行极谱分析。
③许多金属可以和汞形成汞齐，降低了这些金属离子在滴汞电极上的还原电位，使之更
易电解析出。
④汞易提纯。能够得到高纯度的汞，是保证极谱法具有很好的重现性和准确度的重要条
件之一。
极谱法中使用滴汞电极的缺点： ①汞易挥发且有毒。
②汞能被氧化，滴汞电极不能用于比甘汞电极正的电位。 ③滴汞电极上的残余电流较大，限制了测定的灵敏度。 计算题
24.用下列数据计算试样中铅的质量浓度,以mg.L-1表示.
溶液
在-0.65V测得电流/mA
25.0mL 0.040mol.L-1KNO3稀释至50.0mL
25.0mL 0.040mol.L-1KNO3加10.0mL试样溶液,稀释至50.0mL
25.0mL 0.040molo.L-1 KNO3加10.0mL试样,加5.0mL 1.7 ×10-3 mol.L-1 Pb2+, 稀释至50.0mL 解: 设试样中铅的摩尔浓度为CPb, 则:
i1 = 58.9-12.4= 46.5 = KCPb ×10.0/50.0
i2 = 81.5-12.4 = 69.1 = K (CPb ×10.0 + 5.0 ×1.7 ×10-3)/50.0 i2/i1 = 69.1/46.5 = (CPb ×10.0 + 5.0 ×1.7 ×10-3)/(CPb ×10.0) 得:CPb = 0.00175
质量浓度为 CPb × MPb ×1000 = 0.00175 ×207.2 ×1000=362.3mg.L-1
25.作一种未知浓度的铅溶液的极谱图，其扩散电流为6.00?A。加入10mL 0.0020mol·L-1 Pb2+
溶液到50mL上述溶液中去，再作出的极谱图其扩散电流为18?A，计算未知溶液内铅
12.4 58.9 81.3
19
的浓度。
?ix?kcx?Vxcx?V0c0?i?k?Vx?V0 代入已知数据，得 解：??6.0?kcx??50cx?10?0.0020018.0?k?50?10 ? 求得cx= 1.54×10-4mol·L-1
气相色谱
一、判断
1. 英国学者马丁因对色谱法做出的突出贡献而获得诺贝尔奖 （Y）
2. 气相色谱分离的机理是基于组分在两相间反复多次的吸附与脱附，气固色谱分离是基于组分在两相间反复多次的分配。 （N）
3. 可作为气固色谱固定相的担体必须是能耐压的球型实心物质。 （N）
4. 气液色谱固定液通常是在使用温度下具有较高热稳定性的大分子有机化合物。 （Y） 8. 载气流速对柱效有影响可以由塔板理论很容易得出。 （N）
7. 根据速率理论，毛细管色谱柱高柱效的原因之一是由于涡流扩散项A=0 （Y） 8. 载气流速对柱效的影响可以很明显由速率理论方程得出。 （Y）
9. 氢气具有较大的热导系数，作为气相色谱的载气，具有较高的检测灵敏度，但其分子质量较小也使速率理论中的分子扩散项增大，使柱效降低。 （Y）
10. 采用相对分子质量大的气体作为载气，有利于降低分子扩散，提高柱效，但热导检测器灵敏度较低。 （Y）
11. FID检测器对所有的化合物均有响应，故属于广谱型检测器。 （N） 二、填空
1. 气相色谱法的主要不足之处是定性能力弱、不适合高沸点或热不稳定物质。
2. 气相色谱分析的基本过程是往气化室进样，被气化的试样经色谱柱分离后，各组分依次流经检测器，它将各组分的物理或化学性质的变化转换成电信号变化输给记录装置，记录成色谱图。
3. 气相色谱的核心部件是色谱柱，该部件决定了色谱分离性能的高低。 4. 气相色谱的主要部件包括载气系统、进样系统、色谱柱、检测器。
5. 用气相色谱分离极性组分，宜选用极性固定液，极性越小的组分，越先出峰。
6. 气固色谱固定相由担体和固定液两部分构成，其选择性高低主要取决于固定液的性质 7. 热导检测器属于典型的浓度型检测器；FID（氢火焰检测器）检测器属于质量型检测器。 8. 在各种气相色谱检测器中，热导检测器为广谱型；电子俘获检测器为选择型。
9. 热导检测器的桥路电流I越大，钨丝与池体之间的温差越大，有利于热传导，检测器灵敏度越高，但稳定性下降，基线不稳。
10. 热导检测器的池体温度不能低于色谱柱温度，以防止试样组分在检测器中冷凝。
11. 载气与试样的热导系数相差越大，检测器灵敏度越高。在常见气体中，H2气的热导系数最大，传热好，作为载气使用时具有较高的检测灵敏度。
20
12. 氢火焰离子化检测器是典型的质量型检测器，对有机化合物具有很高的灵敏度，但对无机气体、水、CCl4等物质灵敏度低或不响应。
13. 在气相色谱定量分析中, 若试样中所有组分在色谱柱中能全部分离且均可获得相应的色谱流出曲线, 并需测定每一组分, 则可采用的定量方法为_归一化。 三、选择
1. 下列哪项不是气相色谱的部件？C
A. 色谱柱； B. 检测器； C. 单色器； D.载气系统 2. 气相色谱的主要部件包括Ｂ
A. 载气系统、分光系统、色谱柱、检测器 B. 载气系统、进样系统、色谱柱、检测器 C. 载气系统、原子化装置、色谱柱、检测器 D. 载气系统、光源、色谱柱、检测器 3. 决定色谱仪性能的核心部件是Ｃ
A. 载气系统； B.进样系统； C.色谱柱； D.温度控制系统 4. 降低载气流速，柱效提高，表明Ａ
A.传质阻力项是影响柱效的主要因素； B.分子扩散项是影响柱效的主要因素； C. 涡流扩散项是影响柱效的主要因素； D. 降低载气流速是提高柱效的唯一途径。 5.可作为气固色谱固定相的是Ａ
A.活性炭、活性氧化铝、硅胶； B. 分子筛、高分子多孔微球、碳酸钙；
C.玻璃微球、高分子多孔微球、硅藻土； D. 玻璃微球.、硅藻土、离子交换树脂； 6.气液色谱的固定液是Ａ
A.具有不同极性的有机化合物； B. 具有不同极性的无机化合物； C.有机离子交换树脂； D. 硅胶 7. 分离无机气体混合物常用的固定相是Ａ
A.分子筛； B.活性炭； C.硅藻土； D.玻璃微球 8. 固定液选择的基本原则是Ｄ
A.“最大相似性”原则； B.“同离子效应”原则； C.“拉平效应”原则； D.“相似相溶”原则 9. 有关热导检测器的描述正确的是Ａ
A.热导检测器是典型的浓度型检测器； B.热导检测器是典型的质量型检测器； C.热导检测器是典型的选择性检测器； D.热导检测器对某些气体不响应。
10. 农药中常含有S、P元素，气相色谱法测定蔬菜中农药残留量时，一般采用下列哪种检测器？Ｃ
A.FID检测器； B.热导检测器； C.电子俘获检测器； D.紫外检测器 11. 对所有物质均有响应的气相色谱检测器是Ｂ
A.FID检测器； B.热导检测器； C.电导检测器； D.紫外检测器 12. 有关热导检测器的描述正确的是Ａ
A.桥路电流增加，电阻丝与池体间温度差变大，灵敏度提高； B.桥路电流增加，电阻丝与池体间温度差变小，灵敏度降低； C.热导检测器的灵敏度与桥路电流无关；
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D. 热导检测器的灵敏度取决于试样组分的分子量大小
13. 某人用气相色谱测定一有机试样，该试样为纯物质，但用归一化法测定的结果却为含量60％，其最可能的原因为：Ｂ
A.计算错误； B.试样分解为多个峰； C.固定液流失； D.检测器损坏 14. 某人用气相色谱测定一混合试样，但用归一化法测定的结果为含量100％，其最可能的原因为：Ｂ
A.计算错误 B.柱效太低或柱温太高；C.试样不稳定；D.检测器仅对某一种组分有响应 四、简答题
1. 简要说明气相色谱分析的基本原理
2. 气相色谱仪的基本设备包括那些部分？各有什么作用？ 3．试述热导池及氢焰离子化检测器的原理？
答：热导池检测器是利用组分蒸气与载气导热系数不同来测定各组分的．
氢焰离子化检测器是利用有机物在氢气――空气火焰中产生离子化反应而生成许多离子对，在加有电压的两极间形成离子流．
4．气相色谱法有哪些常用的定性分析方法和定量分析方法？ 答：常用的定性分析方法：绝对保留值法，相对保留值法，
加入已知物峰高增加法，保留指数定性．
常用的定量分析方法：归一化法，内标法，外标法．
色谱导论
一、判断
1. 色谱分离的最早应用是英国学者马丁用来分离叶绿素 （N） 2. 色谱法与其他分析法之间最大的不同是色谱法的灵敏度高 （N） 3. 组分分配系数越大，表示其保留时间越长。 （Y）
4. 组分在流动相和固定相两相间分配系数的不同及两相间相对运动构成了色谱分离的基
础。（Y）
5. 在色谱分离过程中，单位柱长内，组分在两相间的分配次数越多，分离效果越好。 （N） 6. 色谱柱理论塔板数n 与保留时间tR 的平方成反比，组分的保留时间越长，色谱柱理论塔板数n越大，分离效率越高。 （N）
7. 色谱的塔板理论提出了衡量色谱柱效能的指标，速率理论则指出影响柱效的因素。 （Y） 8. 根据速率理论，提高柱效的途径由降低固定相粒度、增加固定液液膜厚度。 （N） 9. 柱效随载气的流速的增加而增加。 (N)
10. 速率理论方程式的一阶导数等于零时的流速为最佳流速。 （Y） 11. 塔板理论给出了影响柱效的因素及提高柱效的途径。 （N） 12. 检测器性能好坏将对组分分离度产生直接影响 (N)
13. 控制载气流速是调节分离度的重要手段，降低载气流速，柱效增加，当载气流速降到最
小时，柱效最高，但分析时间较长。 (N) 14. 当用苯测定某分离柱的柱效能时，结果表明该柱有很高的柱效，用其分离混合醇试样时，
一定能分离完全。 (N)
15. 当用一支极性色谱柱分离某烃类混合物时，经多次重复分析，所得色谱图上均显示只有
3个色谱峰，结论是该试样只含有3个组分。 （N）
16. 色谱归一化法只能适用于检测器对所有组分均有响应的情况。 （Y） 17. 采用色谱归一化法定量的前提条件是试样中所有组分全部出峰。 （Y）
18. 色谱外标法的准确性较高，但前提是仪器稳定性高和操作重复性好。 （Y）
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二、选择
1. 色谱法不具备下列那种特性？Ｄ
A. 分析速度快； B. 灵敏度高； C. 适用于混合物分析； D.组分快速定性 2. 色谱法的最主要特点是Ｂ
A. 高灵敏度、能直接定性定量、分析速度快、应用广； B. 高效分离、灵敏度高、分析速度快、应用广； C. 高效分离、易自动化、分析速度快、应用广； D. 高效分离、灵敏度高、但分析速度慢 3. 色谱法的主要不足之处是：Ｄ
A. 分析速度太慢； B. 分析对象有限； C. 灵敏度较低； D. 定性困难 4. 下列描述正确的是哪一个？Ｂ
A. 分配系数与载气流速有关； B.分配系数与固定液有关； C. 分配系数大表示保留时间短； D.分配系数大表示灵敏度高 5. 容量因子k与分配系数K之间的关系为Ａ
A. k=K/β B. k=β/K C. k=K?β D. k=1/K 6. 容量因子k与保留时间之间的关系为：Ａ
A. k=t’R B. k=tR/t’R C. k=tR?t’R D. k=t’R－tR 7. 塔板理论中，理论塔板数与色谱参数间的正确关系是Ｂ
A. n=5.45(tR/Y1/2)1/2 B. n=5.45(tR/Y1/2)2 C. n=16(tR/Y1/2)2 D. n=16(tR/Y1/2)1/2 8. 下列哪种途径不可能提高柱效Ｄ
A.降低担体粒度 B. 减小固定液液膜厚度； C. 调节载气流速； D.将试样进行预分离 9.有关色谱的塔板理论与速率理论的正确描述是Ａ
A. 塔板理论给出了衡量柱效能的指标，速率理论指明了影响柱效能的因素 B. 塔板理论指明了影响柱效能的因素，速率理论给出了衡量柱效能的指标 C. 速率理论是塔板理论的发展
D. 速率理论是在塔板理论的基础上，引入了各种校正因子 10.正确的塔板理论公式为Ａ
A. n=16(tR/Y)2 B. n=5.45(tR/Y)2 C. n=16(Y/ tR)2 D. n=5.45(Y/ tR)2 11.有效塔板计算式是用（ ）替代了理论塔板数计算式中的tR Ｃ A.死时间； B.保留时间； C.调整保留时间； D.相对保留值 12. 速率理论方程式H=A +B/u + Cu 中三项按顺序分别称为：Ｃ
A.传质阻力项、分子扩散项、涡流扩散项 B. 分子扩散项、传质阻力项、涡流扩散项 C. 涡流扩散项、分子扩散项、传质阻力项 D. 传质阻力项、涡流扩散项、分子扩散项
13. 速率理论方程式H=A +B/u + Cu，与组分分子在色谱柱中通过的路径有关的项是 Ｃ
A. 传质阻力项； B. 分子扩散项； C. 涡流扩散项； D.径向扩散项
14. 速率理论方程式中，受分离温度影响较大，且随分离温度增加而降低的项式 Ｃ
A.涡流扩散项； B.分子扩散项； C.传质阻力项； D.载气阻力项 15.载气相对分子质量的大小对哪两项有直接影响？B
A. 涡流扩散项和分子扩散项； B. 分子扩散项和热导检测器的灵敏度； C.保留时间与分离度； D.色谱峰宽与柱效 16.下列有关分离度的描述哪一种是正确的 B
A.柱效高，分离度一定高；
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B.分离度与两相邻色谱峰的保留时间差和峰宽有关； C.分离度高低取决于色谱峰的保留时间的大小； D.分离度高低取决于色谱峰半峰宽的大小
17. 对某一组分来说，在一定的柱长下，色谱峰的宽与窄主要决定组分在色谱柱中的 C
A.保留值； B.分配系数； C.运动情况； D.理论塔板数 18. 增加气相色谱分离室的温度，可能出现下列哪种结果？B
A.保留时间缩短，色谱峰变低，变宽，峰面积保持一定； B. 保留时间缩短，色谱峰变高，变窄，峰面积保持一定； C. 保留时间缩短，色谱峰变高，变窄，峰面积变小； D. 保留时间缩短，色谱峰变高，变窄，峰面积变大。 19. 增加气相色谱载气流速，可能出现下列哪种结果？B
A.保留时间缩短，色谱峰变低，变宽，峰面积保持一定； B. 保留时间缩短，色谱峰变高，变窄，峰面积保持一定； C. 保留时间缩短，色谱峰变高，变窄，峰面积变小； D. 保留时间缩短，色谱峰变高，变窄，峰面积变大。
20. 为了提高A、B二组分的分离度，可采用增加柱长的方法。若分离度增加一倍，柱长应
为原来的 B
A.两倍； B.四倍； C.六倍； D.八倍 21. 与分离度直接有关的两个参数是 A
A.色谱峰宽与保留值差； B.保留时间与峰面积； C.相对保留值与载气流速； D.调整保留时间与载气流速 22. 下列有关分离度的描述中，正确的是 C
A.由分离度计算式来看，分离度与载气流速无关； B.分离度取决于相对保留值，与峰宽无关 C.色谱峰宽与保留值差决定了分离度大小 D.高柱效一定具有高分离度
23. 下述不符合色谱中对担体的要求的是 A
A.表面应是化学活性的； B.多孔性； C.热稳定性好； D.粒度均匀而细小
24. 适用于试样中所有组分全出峰和不需要所有组分全出峰的两种色谱定量方法分别是 C
A.标准曲线法和归一化法； B.内标法和归一化法； C.归一化法和内标法； D.内标法和标准曲线法 25. 某试样中含有不挥发组分，不能采用下列哪种定量方法？ D
A.内标标准曲线法 B.内标法 C.外标法 D.归一化法 三、填空
1. 相对保留值只与柱温和固定相性质有关，与其他色谱操作条件无关，它表示了固定相对
这两种组分的选择差异。
2. 分配系数K是组分在两相间的浓度比，而容量因子k是平衡时组分在各相中总的质量比；
容量因子k与分配系数K的关系是. k=K/β
3. 在色谱分析中，从进样开始到柱后某组分出现浓度最大值所需要的时间称为保留时间，
用tR表示
4. 各个色谱峰的半峰宽反映了各组分在色谱柱中的运动情况，它由色谱过程中的热力学因
素控制。
5. 色谱峰的保留值反映了组分在色谱柱中的分配情况，它由色谱过程中的热力学因素控制。 6. 色谱峰的峰宽反映了组分在色谱柱中的运动情况，它由色谱过程中的动力学因素控制。
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7. 速率理论的三项分别称为：涡流扩散项、分子扩散项和传质阻力项
8. 根据速率理论，载气流速增加，传质阻力项变大，使柱效降低，分子扩散项变小，使柱
效增加，涡流扩散项与流速无关。
9. 当载气线速越小,范氏方程中的分子扩散项越大，用相对分子质量小的气体作载气有利。 10. 可以作为担体使用的物质应满足以下条件： (1)比表面积大；（2）化学惰性；（3）高的热稳定性和机械强度；（4）颗粒大小均匀、适度 11. 色谱定量方法有：归一化法、内标法、外标法。
12. 当组分中含有检测器不响应的组分时，不能用归一化方法定量。 四、问答
1．色谱法有哪些类型？其分离的基本原理是什么？ 答：气体为流动相的色谱称为气相色谱（GC），根据固定相是固体吸附剂还是固定液（附着
在惰性载体上的一薄层有机化合物液体），又可分为气固色谱（GSC）和气液色谱（GLC）．液体为流动相的色谱称液相色谱（LC）。同理，液相色谱亦可分为液固色谱（LSC）和液液色谱（LLC）．超临界流体为流动相的色谱称为超临界流体色谱（SFC）。随着色谱工作的发展，通过化学反应将固定液键合到载体表面，这种化学键合固定相的色谱又称化学键合相色谱（CBPC）。
2. 在采用低固定液含量柱, 高载气线速下进行快速色谱分析时, 选用哪一种气体作载气，可
以改善气相传质阻力？为什么？
[答] 选用相对分子质量！小的气体，如：氢（氦），可以改善气相传质阻力。 3．色谱定量分析时，为什么要引入定量校正因子？
答：由于组分的峰面积与其重量或百分含量不成正比，也就是说，在同一类型的检测器上，
重量或浓度相同的不同物质，在同一条件下，产生的信号是不一样的（得到的色谱峰面积却常常不同）；在不同类型的检测器上，同一种物质产生的信号也是不一样的．因此，为使产生的响应信号（测出的峰面积）能定量代表物质的含量，就要对峰面积进行校正，即在定量计算时要引入校正因子。 4. 试述塔板理论和速率理论的要点？
答： 塔板理论反色谱柱看作一个蒸馏塔，借用蒸馏塔中“塔板”的概念来描述组分在两相
间的分配行为．它的贡献在于解释色谱流出曲线的形状，推导出色谱流出曲线方程，及理论塔板数的计算公式，并成功地解释了流出曲线的形状及浓度极大值的位置，还提出了计算和评价柱效的参数。
速率理论提出，色谱峰受涡流扩散、分子扩散、气液两相间的传质阻力等因素控制，从动力学基础上较好解释影响板高的各种因素，对选择合适的操作条件具有指导意义．根据三个扩散方程对塔板高度H的影响，导出速率理论方程或称Van Deemter方程式：
H=A + B/u + Cu
式中u为流动相的线速度；A，B，C为常数，分别代表涡流扩散项系数、分子扩散项
系数、传质阻力项系数。
液相色谱答案
1. 从分离原理，仪器构造及应用范围上简要比较气相色谱及液相色谱的异同点. 解: 二者都是根据样品组分与流动相和固定相相互作用力的差别进行分离的.
从仪器构造上看，液相色谱需要增加高压泵以提高流动相的流动速度，克服阻力，同时液相色谱所采用的固定相种类要比气相色谱丰富的多，分离方式也比较多样。气相色谱的检测器主要采用热导检测器，氢焰检测器和火焰光度检测器等。而液相色谱则多使用紫外检测器，荧光检测器及电化学检测器等。但是二者均可与MS等联用.
二者均具分离能力高，灵敏度高，分析速度快，操作方便等优点，但沸点太高的物质或
25
热稳定性差的物质难以用气相色谱进行分析。而只要试样能够制成溶液，既可用于HPLC分析，而不受沸点高，热稳定性差，相对分子量大的限制。
2. 液相色谱有几种类型？它们的保留机理是什么？在这些类型的应用中,最适宜分离的物质是什么？
解:液相色谱有以下几种类型：液-液分配色谱；液-固吸附色谱；化学键合色谱；离子交换色谱；离子对色谱；空间排阻色谱等。
其中：液-液分配色谱的保留机理是通过组分在固定相和流动相间的多次分配进行分离的。可以分离各种无机，有机化合物。
液-固吸附色谱是通过组分在两相间的多次吸附与解吸平衡实现分离的。最适宜分离的物质为中等相对分子质量的油溶性试样，凡是能够用薄层色谱分离的物质均可用此法分离。
化学键合色谱中由于键合基团不能全部覆盖具有吸附能力的载体，所以同时遵循吸附和分配的机理，最适宜分离的物质为与液-液色谱相同。
离子交换色谱和离子色谱是通过组分与固定相间亲合力差别而实现分离的。各种离子及在溶液中能够离解的物质均可实现分离，包括无机化合物，有机物及生物分子，如氨基酸，核酸及蛋白质等。
在离子对色谱色谱中，样品组分进入色谱柱后，组分的离子与对离子相互作用生成中性化合物，从而被固定相分配或吸附进而实现分离的。各种有机酸碱特别是核酸，核苷，生物碱等的分离是离子对色谱的特点。
空间排阻色谱是利用凝胶固定相的孔径与被分离组分分子间的相对大小关系而分离、分析的方法。最适宜分离的物质是：高分子
另外尚有手性色谱，胶束色谱，环糊精色谱及亲合色谱等机理。 3. 在液相色谱中，色谱柱能在室温下工作，不需恒温的原因是什么？
[答] 由于组分在液-液两相的分配系数随温度的变化较小，因此液相色谱柱不需恒温。 4. 液相色谱中影响色谱峰扩展的因素有哪些？与气相色谱比较，有哪些主要不同之处？ 解: 液相色谱中引起色谱峰扩展的主要因素为涡流扩散，流动的流动相传质，滞留的流动相传质以及柱外效应.
在气相色谱中径向扩散往往比较显著，而液相色谱中径向扩散的影响较弱，往往可以忽略。另外，在液相色谱中还存在比较显著的滞留流动相传质及柱外效应。 5．提高液相色谱中柱效的最有效途径是什么？
液相色谱中提高柱效的途径主要有：减小粒度; 选择薄壳形担体; 选用低粘度的流动相; 适当提高柱温。其中,减小粒度是最有效的途径. 6. 何谓反相液相色谱？何谓正相液相色谱？
在液相分配色谱中，当流动相的极性小于固定液的极性时，称为正相液-液色谱法，若流动相的极性大于固定液的极性时，称为反相液-液色谱法。由于反相液-液色谱的出峰顺序正好与正相液-液色谱相反，故可如此分类。 7.何谓化学键合固定相？它有什么突出的优点
解：利用化学反应将固定液的官能团键合在载体表面形成的固定相称为化学键合固定相。 优点：
固定相表面没有液坑,比一般液体固定相传质快的多。 无固定相流失,增加了色谱柱的稳定性及寿命。
可以键合不同的官能团，能灵活地改变选择性，可应用与多种色谱类型及样品的分析。 有利于梯度洗提,也有利于配用灵敏的检测器和馏分的收集。
8. 何谓化学抑制型离子色谱及非抑制型离子色谱 试述它们的基本原理.
解：在离子色谱中检测器为电导检测器，以电解质溶液作为流动相，为了消除强电解质背景
26
对电导检测器的干扰，通常除了分析柱外，还增加一根抑制柱，这种双柱型离子色谱法称为化学抑制型离子色谱法。但是如果选用低电导的流动相(如1×10-4~ 5 ×10-4M的苯甲酸盐或邻苯二甲酸盐)，则由于背景电导较低，不干扰样品的检测，这时候不必加抑制柱，只使用分析柱，称为非抑制型离子色谱法。
例如为了分离阴离子，常使用NaOH溶液为流动相，钠离子的干扰非常严重，这时可在分析柱后加一根抑制柱，其中装填高容量H+型阳离子交换树脂，通过离子交换，使NaOH转化为电导值很小的H2O，从而消除了背景电导的影响。 9．什么叫梯度洗脱？它与气相色谱中的程序升温有何异同？
解：在一个分析周期内，按一定程序不断改变流动相的组成或浓度配比，称为梯度洗提．是改进液相色谱分离的重要手段．
梯度洗提与气相色谱中的程序升温类似，但是前者连续改变的是流动相的极性、pH或离子强度，而后者改变的温度．程序升温也是改进气相色谱分离的重要手段． 10. 指出下列各种色谱法，最适宜分离的物质。 （l）气液色谱；(2) 正相色谱；（3）反相色谱；（4）离子交换色谱;（5）凝胶色谱；(6）气固色谱；(7）液固色谱。
11. 高效液相色谱进样技术与气相色谱进样技术有和不同之处？
解：在液相色谱中为了承受高压，常常采用停流进样与高压定量进样阀进样的方式。 12. 以液相色谱进行制备有什么优点
解：以液相色谱进行制备时，分离条件温和，分离检测中不会导致试样被破坏，且易于回收原物。
13. 在毛细管中实现电泳分离有什么优点
解：毛细管由于散热效率很高，可以减少因焦耳热效应造成的区带展宽，因而可以采用较高的电压，克服了传统电泳技术的局限，极大地提高分离效率，而且分离时间缩短，试样分析范围宽，检测限低。对于大分子的分离往往比色谱方法具有更高的柱效。 14.试述CZE, CGE,MECC的基本原理.
毛细管区带电泳(CZE)是在指外加电场的作用下，溶质在毛细管内的背景电解质溶液中以一定速度迁移而形成一个一个独立的溶质带的电泳模式，其分离基础是淌度的差别。因为中性物质的淌度差为零，所以不能分离中性物质。带电粒子的迁移速度为电泳速度与电渗流的矢量和。在缓冲溶液中带正电的粒子由于迁移方向与电渗流相同，流动速度最快，最先流出，负电荷粒子的运动方向与电渗流相反，最后流出，中性粒子的电泳速度与电渗流相同，因而迁移速度介于二者之间。这样各种粒子因差速迁移而达到区带分离，这就是CZE的分离原理。
毛细管凝胶电泳(CGE) 是毛细管内填充凝胶或其他筛分介质，如交联或非交联的聚丙烯酰胺。荷质比相等，但分子的大小不同的分子，在电场力的推动下在凝胶聚合物构成的网状介质中电泳，其运动受到网状结构的阻碍。大小不同的分子经过网状结构时受到的阻力不同，大分子受到的阻力大，在毛细管中迁移的速度慢；小分子受到的阻力小，在毛细管中迁移的速度快，从而使它们得以分离，这就是CGE的分离原理。
胶束电动色谱 (MECC)是以胶束为假固定相的一种电动色谱，是电泳技术与色谱技术的结合。多数MECC在毛细管中完成，故又称为胶束电动毛细管色谱。MECC是在电泳缓冲液中加入表面活性剂，当溶液中表面活性剂浓度超过临界胶束浓度时，表面活性剂分子之间的疏水基因聚集在一起形成胶束(假固定相)，溶质不仅可以由于淌度差异而分离，同时又可基于在水相和胶束相之间的分配系数不同而得到分离，这样一般毛细管电泳中不能分离的中性化合物，在MECC中可以分离。
Ch5.UV作业
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1.试简述产生吸收光谱的原因． 解：分子具有不同的特征能级，当分子从外界吸收能量后，就会发生相应的能级跃迁．同原子一样，分子吸收能量具有量子化特征．记录分子对电磁辐射的吸收程度与波长的关系就可以得到吸收光谱．
2.电子跃迁有哪几种类型？这些类型的跃迁各处于什么补偿范围？
解：从化学键的性质考虑，与有机化合物分子的紫外－可见吸收光谱有关的电子为：形成单键的s电子，形成双键的p电子以及未共享的或称为非键的n电子．电子跃迁发生在电子基态分子轨道和反键轨道之间或基态原子的非键轨道和反键轨道之间．处于基态的电子吸收了一定的能量的光子之后，可分别发生s→s*,s →p*,p → s*,n →s*,p →p*,n→p*等跃迁类型．p →p*,n →p*所需能量较小，吸收波长大多落在紫外和可见光区，是紫外－可见吸收光谱的主要跃迁类型．四种主要跃迁类型所需能量DE大小顺序为：n →p*
一般s →s*跃迁波长处于远紫外区，＜200nm,p →p*,n →s*跃迁位于远紫外到近紫外区，波长大致在150－250nm之间，n →p*跃迁波长近紫外区及可见光区，波长位于250nm－800nm之间．
3. 何谓助色团及生色团？试举例说明．
解：能够使化合物分子的吸收峰波长向长波长方向移动的杂原子基团称为助色团，例如CH4的吸收峰波长位于远紫外区，小于150nm但是当分子中引入-OH后，甲醇的正己烷溶液吸收波长位移至177nm，-OH起到助色团的作用． 当在饱和碳氢化合物中引入含有p键的不饱和基团时，会使这些化合物的最大吸收波长位移至紫外及可见光区，这种不饱和基团成为生色团．例如，CH2CH2的最大吸收波长位于171nm处，而乙烷则位于远紫外区．
4.有机化合物的紫外吸收光谱中有哪几种类型的吸收带？它们产生的原因是什么？有什么特点？
解：首先有机化合物吸收光谱中，如果存在饱和基团，则有s →s*跃迁吸收带，这是由于饱和基团存在基态和激发态的 s电子，这类跃迁的吸收带位于远紫外区．如果还存在杂原子基团，则有n →s*跃迁，这是由于电子由非键的n轨道向反键s轨道跃迁的结果，这类跃迁位于远紫外到近紫外区，而且跃迁峰强度比较低．如果存在不饱和C=C双键，则有p →p*,n →p*跃迁，这类跃迁位于近紫外区，而且强度较高．如果分子中存在两个以上的双键共轭体系，则会有强的K吸收带存在，吸收峰位置位于近紫外到可见光区．
对于芳香族化合物，一般在185nm,204nm左右有两个强吸收带，分别成为E1, E2吸收带，如果存在生色团取代基与苯环共轭，则E2吸收带与生色团的K带合并，并且发生红移，而且会在230-270nm处出现较弱的精细吸收带（B带）．这些都是芳香族化合物的特征吸收带．
5. 在有机化合物的鉴定及结构推测上，紫外吸收光谱所提供的信息具有什么特点？
解：紫外吸收光谱提供的信息基本上是关于分子中生色团和助色团的信息，而不能提供整个分子的信息，即紫外光谱可以提供一些官能团的重要信息，所以只凭紫外光谱数据尚不能完全确定物质的分子结构，还必须与其它方法配合起来． 6. 距离说明紫外吸收光谱在分析上有哪些应用．
解：（１）紫外光谱可以用于有机化合物的定性分析，通过测定物质的最大吸收波长和吸光系数，或者将未知化合物的紫外吸收光谱与标准谱图对照，可以确定化合物的存在．
（２）可以用来推断有机化合物的结构，例如确定1,2-二苯乙烯的顺反异构体．
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HCCHHCCHtrans-?max=295nm?max=27000cis-?max=280nm?max=10500
（３）进行化合物纯度的检查，例如可利用甲醇溶液吸收光谱中在256nm处是否存在苯的B吸收带来确定是否含有微量杂质苯．
（４）进行有机化合物、配合物或部分无机化合物的定量测定，这是紫外吸收光谱
的最重要的用途之一。其原理为利用物质的吸光度与浓度之间的线性关系来进行定量测定。 ７.异丙叉丙酮有两种异构体：CH3-C(CH3)=CH-CO-CH3及CH2=C(CH3)-CH2-CO-CH3．它们的紫外吸收光谱为: (a)最大吸收波长在235nm处，εmax=12000L. mol-1. cm-1;(b)220nm以后没有强吸收．如何根据这两个光谱来判断上述异构体？试说明理由．
解： (a)为a,b-不饱和酮，即第一种异构体，因为该分子中存在两个双键的pp共轭体系，吸收峰波长较长，而(b)在220nm以后无强吸收，说明分子中无K吸收带．故为第二中异构体．
８．下列两对异构体，能否用紫外光谱加以区别？
（１）
（２）
CH=CHCOCH3CH=CHCOCH3
解；可以，（１）中第一个化合物含有三个共轭双键，最大吸收波长比第二种化合物要长，强度也较高．同理（２）中第二个化合物含有三个共轭双键．
9. 试估计下列化合物中哪一种化合物的λmax最大，哪一种化合物的λmax最小，为什么？.
OHCH3CH3OOO(a)解：（b) > (a) >? (c)
(b)(c)
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(b) 中有两个共轭双键，存在K吸收带，(a)中有两个双键，而 (c )中只有一个双键． 10. 紫外及可见分光光度计与可见分光光度计比较，有什么不同之处？为什么？
解：首先光源不同，紫外用氢灯或氘灯，而可见用钨灯，因为二者发出的光的波长范围不同．
从单色器来说，如果用棱镜做单色器，则紫外必须使用石英棱镜，可见则石英棱镜或玻璃棱镜均可使用，而光栅则二者均可使用，这主要是由于玻璃能吸收紫外光的缘故． 从吸收池来看，紫外只能使用石英吸收池，而可见则玻璃、石英均可使用，原因同上。
从检测器来看，可见区一般使用氧化铯光电管，它适用的波长范围为625-1000nm，紫外用锑铯光电管，其波长范围为200-625nm.
Ch6. IR习题与解答
1. 产生红外吸收的条件是什么?是否所有的分子振动都会产生红外吸收光谱?为什么?
解: 条件:激发能与分子的振动能级差相匹配,同时有偶极矩的变化.
并非所有的分子振动都会产生红外吸收光谱,具有红外吸收活性,只有发生偶极矩的变化时才会产生红外光谱.
2.以亚甲基为例说明分子的基本振动模式. 解:( 1) 对称与反对称伸缩振动:
HC?asHHC?sH
(2) 面内弯曲振动:
HC(剪式, ??HHC(摇摆,?? H(3)面外弯曲振动:
HCHHC(摇摆,??H(扭曲,?)
3. 何谓基团频率? 它有什么重要用途?
解:与一定结构单元相联系的振动频率称为基团频率,基团频率大多集中在4000-1350 cm-1，称为基团频率区，基团频率可用于鉴定官能团．
4.红外光谱定性分析的基本依据是什么？简要叙述红外定性分析的过程．
解：基本依据：红外对有机化合物的定性具有鲜明的特征性，因为每一化合物都有特征的红外光谱，光谱带的数目、位置、形状、强度均随化合物及其聚集态的不同而不同。定性分析的过程如下：
(1) 试样的分离和精制；(2)了解试样有关的资料；(3)谱图解析；(4)与标准谱图对照;(5)联机检索
5.影响基团频率的因素有哪些?
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解:有内因和外因两个方面.
内因: (1)电效应,包括诱导、共扼、偶极场效应；（2）氢键；（3）振动耦合；（4）费米共振；（5）立体障碍；（6）环张力。
外因：试样状态，测试条件，溶剂效应，制样方法等。 6. 何谓指纹区？它有什么特点和用途？
解：在IR光谱中，频率位于1350-650cm-1的低频区称为指纹区．指纹区的主要价值在于表示整个分子的特征，因而适用于与标准谱图或已知物谱图的对照，以得出未知物与已知物是否相同的准确结论，任何两个化合物的指纹区特征都是不相同的． 7. 将800nm换算为（１）波数；（２）mm单位．
解: 107?1?/cm??107/800?12500 ?/nm ?/?m?800/103?0.8
8.根据下列力常数k数据，计算各化学键的振动频率（cm-1). (1)乙烷C-H键，k=5.1N.cm-1； (2)乙炔C-H键，k=5.9N.cm-1; (3)乙烷C-C键，k=4.5N.cm-1; (4)苯C-C键，k=7.6N.cm-1;
(5)CH3CN中的C≡N键， k=17.5N.cm-1 (6)甲醛 C-O键，k=12.3N.cm-1;
由所得计算值，你认为可以说明一些什么问题？ 解：（１）ethane C-H bond: /2N1kA ??2?cM
M1M2/2 M?,N1A/2?c?4.12M1?M2
6.023?10235.1?105
???3061cm?1102?3.14159?2.998?100.9237
(2) Acetylene C-H bond
同上，M=12x1/(12+1)=0.9237, σ=3292cm-1. (3)Ethane C-C bond.
M=6, σ=1128cm-1 (4)Benzene C-C bond s =1466cm-1
(5) CH3CN, C≡N, σ = 2144cm-1
(6) Formaldehyde C-O bond, σ = 1745 cm-1
从以上数据可以看出，由于H的相对分子质量较小，所以C-H键均出现在高频区，而由同类原子组成的化学键，力常数越大，频率越高，同一类化合键振动频率相近，但在不同化合物中会有所区别．
9.氯仿（CHCl3)的红外光谱说明C-H伸缩振动频率为3100cm-1,对于氘代氯仿（C2HCl3)，其C-2H振动频率是否会改变？如果变化的话，是向高波数还是低波数位移？为什么？ 解：由于1H,2H的相对原子质量不同，所以其伸缩振动频率会发生变化．
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CHCl3中，M=12x1/(12+1)=0.9237 C2HCl3中.M=12x2/(12+2)=1.714,
由于σ与M平方根成反比，故氘代氯仿中，C-2H键振动频率会向低波数位移．
OHO10.
和是同分异构体，如何应用红外光谱检测它们？
解：后者分子中存在-C=O，在1600cm-1会有一强吸收带，而前者则无此特征峰．
11．某化合物在3640-1740cm-1区间，IR光谱如下图所示．该化合物应是氯苯(I), 苯(II), 或4－叔丁基甲苯（Ⅲ）中的哪一个？说明理由．
解：应为III, 因为IR中在1740-2000cm之间存在一个双峰，强度较弱，为对位双取代苯的特征谱带，而在2500-3640cm-1之间的两个中强峰，则为CH3-对称与不对称伸缩振动的特征谱带．
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