仪器分析研究生复习提纲答案

研究生复习提纲1. 色谱法定性和定量的依据是什么？答.色谱定性的依据是保留值，定量的依据是m=fA色谱定性分析方法:1、用保留时间定性2、用峰高增加法定性3、与其他仪器连用定性（如：GC-MS）定量分析方法 :1、归一化法 2、外标法3、内标法用保留值定性的依据是：当固定相和操作条件严格固定不变时，任何一种物质都有确定不变的保留值，通过比较已知物和未知物的保留值，就可以确定色谱图中某一色谱峰代表什么物质。2. 什么叫程序升温？它有什么作用？答.程序升温色谱法，是指色谱柱的温度按照组分沸程设置的程序连续地随时间线性或非线性逐渐升高，使柱温与组分的沸点相互对应，以使低沸点组分和高沸点组分在色谱柱中都有适宜的保留、色谱峰分布均匀且峰形对称。程序升温具有改进分离、使峰变窄、检测限下降及省时等优点。对于沸点范围很宽的混合物，往往采用程序升温法进行分析。在气相色谱中多采用程序升温技术解决洗脱色谱的一般问题，而在液相色谱中多采用梯度洗脱技术解决这一问题。3. 什么叫梯度洗脱？它有什么优点？答：梯度洗脱就是在分离过程中，让流动相的组成、极性、pH等按照一定程序连续变化，使样品中各组分能在最佳的分配比下出峰，使保留时间短、拥挤不堪、甚至重叠的组分，或保留时间过长而峰形扁平的组分获得很好的分离，特别适合样品中组分的分配比值范围很宽的复杂样品的分析。梯度洗脱十分类似气相色谱的程序升温，两者的目的相同。不同的是程序升温是通过程序改变柱温，当流动相和固定相不变时，分配比的变化是通过温度变化引起的。而液相色谱是通过改变流动相组成、极性、PH来达到改变分配比的目的，一般柱温保持恒定。4. 为什么用分离度R作为色谱柱的总分离效能指标？答：塔板理论和速率理论都难以描述难分离物质对的实际分离程度，即柱效为多大时，相邻两组分能够被完全分离。难分离物质对的分离度大小受色谱分离过程中两种因素的综合影响：保留值之差色谱分离过程中的热力学因素；区域宽度色谱分离过程中的动力学因素。考虑色谱分离过程的热力学因素和动力学因素，引入分离度(R)来定量描述混合物中相邻两组分的实际分离程度。分离度R由三项的乘积决定。第一项为动力学因素项，表现在色谱峰的宽度，由色谱柱性能决定。第二项为热力学因素项，决定于色谱峰问的距离。第三项为分配比项，影响组分的保留时间。5. 根据速率理论，色谱柱的板高H由哪些因素决定？试给出最佳流动相流速U最佳和最小板高H最小的计算公式。答：H首先取决柱子填充均匀程度和固定相颗粒大小。气相载气流速、柱温和载气分子质量影响纵向扩散。液相固定相性质，组分在固定相和流动相的扩散系数影响传质阻力。因液相中纵向扩散很小，塔板高度H主要由传质阻力项决定，即流速越大，H越大。气相中纵向扩散明显，低流速时增大流速H降低，流速继续增大，传质阻力增大，H增大。计算公式： 6. 以固定相和流动相的极性及组分出峰顺序说明什么是正相色谱和反相色谱。答：在液一液分配色谱中，对于亲水性固定液，采用疏水性流动相，即流动相的极性小于固定液的极性，称为正相分配色谱(色谱柱称为正相柱)，适合极性化合物的分离，极性小的组分先流出，极性大的组分后流出。反之流动相的极性大于固定液的极性时，称为反相分配色谱(色谱柱称为反相柱)，适用于非极性化合物的分离，出峰顺序与正相分配色谱相反。7. 试比较高效液相色谱法与气相色谱法这两种分析法之间的异同，并做简要说明。HPLCGC流动相1流动相可为离子型、极性、弱极性、非极性溶液，可与被分析样品产生相互作用，并能改善分离的选择性； 2液体流动相动力黏度为10-3 PaS，输送流动相压力高达220Mpa1气体流动相为惰性气体，不与被分析的样品发生相互作用；2气体流动相动力黏度为lO-5 Pas，输送流动相压力仅为0.10.5MPa固定相1分离机理：依据吸附、分配、筛 析、离子交换、亲和等多种原理进行 样品分离，可供选用的固定相种类 繁多； 2色谱柱：固定相粒度小，为5 10微米；填充柱内径为36 mm，柱 长1025 cm，柱效为103104；毛细管柱内径为0Ol003 mm，柱长510 m，柱效为104105；柱温为常温1分离机理：依据吸附、分配两种原理进行样品分离，可供选用的固定相种类较多； 2色谱柱：固定相粒度大，为0105 mm；填充柱内径为14 mm，柱长l4 m，柱效为102103 ；毛细管柱内径为0103 mm，柱长10100 m，柱效为103104；柱温为常温300检测器选择性检测器：UVD， PDAD，FD,ECD通用型：ELSD、RID选择性检测器：NPD，FPD，ECD通用型：TCD、FID（有机物）进样方式样品制成溶液样品学加热气化或裂解应用范围可分析低相对分子质量低沸点样品；高沸点、中分子、高分子有机化合物(包括非极性、极性)；离子型无机化合物；热不稳定，具有生物活性的生物分子可分析低相对分子质量、低沸点有机化合物；永久性气体；配合程序升温可分析高沸点有机化合物；配合裂解技术可分柝高聚物仪器组成高压输液系统、进样系统、分离系统和检测系统气路系统、进样系统、分离系统、温控系统、检测记录系统8. 什么是质谱？质谱图给出物质的哪些信息？答：以离子的质荷比(mz)大小依次排列的图或表称为质谱（MS）。根据质谱图中的分子离子峰(Mt)可以获得样品分子的相对分子质量信息；根据各离子峰(分子离子峰、同位素离子峰、碎片离子峰、亚稳离子峰、重排离子峰等)及其相对强度和氮数规则，可以确定化合物的分子式；根据各离子峰及物质化学键的断裂规律可以进行定性分析和结构分析；根据组分质谱峰的峰高与浓度间的线性关系可以进行定量分析。9. 质谱仪的基本构造及基本原理。答：质谱分析的基本原理质谱法是利用电磁学原理，将待测样品分子解离成具有不同质量的离子，然后按其质荷比(mz)的大小依次排列收集成质谱。根据质谱中的分子离子峰(Mt)可以获得样品分子的相对分子质量信息；根据各离子峰(分子离子峰、同位素离子峰、碎片离子峰、亚稳离子峰、重排离子峰等)及其相对强度和氮数规则，可以确定化合物的分子式；根据各离子峰及物质化学键的断裂规律可以进行定性分析和结构分析；根据组分质谱峰的峰高与浓度间的线性关系可以进行定量分析。质谱仪的主要组成部件进样系统、离子源、质量分析器、离子检测器、真空系统。10. 简述MS中离子源和质量分析器的类型。答：质谱仪的离子源主要类型：(1)化学电离源(CI)适用范围：容易挥发、受热不易分解的样品。例如，较长直链的醇类、酯类、胺类、氨基酸及缩酮类等。(2)电子轰击电离源(EI)适用范围：适用于容易挥发、对热稳定的样品。反之，不适用于热不稳定和难挥发化合物。(3)快原子轰击源(FAB)适用范围：挥发性极低、极性强的有机化合物、离子型化合物，遇热不稳定的、相对分子质量较大的极性化合物。例如，氨基酸、多肽、糖、低聚糖、金属配合物及相对分子质量较大的热不稳定的难挥发的有机化合物。(4)电喷雾电离源(ESI)适用范围：多肽、蛋白质、糖蛋白、核酸、配合物及其他多聚物的分析。 (5)大气压化学电离源(APCI)适用范围：主要应用于小分子分析，用选择性离子分子反应及单离子检测可提高定量分析的灵敏度和准确度。例如，食品中农药残留的定性和定量分析；药物在生物体内代谢过程的动力学研究等。质谱仪质量分析器类型主要有：磁偏转、四极杆、离子阱、飞行时间、离子回旋共振等。11. 质谱分析的主要特点和主要的应用。答：质谱仪具有以下特点和应用：(1)高灵敏度；(2)快速，几分钟就可以完成测定；(3)能同时提供样品组分的相对分子质量和结构信息；(4)可用于定性、定量分析；(5)能有效地与各种色谱、光谱联用，如GCMS，HPLCMS，TLCMS，CEMS，ICPMS，HPLCICPMS，ZEMS等，可用于复杂体系及痕量组分的分析研究。以上特点是其他分析方法难以达到的。12. 光谱分析法是如何分类的？答：光谱的分类：按照产生光谱的物质类型的不同，可以分为原子光谱、分子光谱、固体光谱；按照产生的光谱的方式不同，可以分为发射光谱、吸收光谱和散射光谱；按光谱的性质和形状，又可分为线光谱、带光谱和连续光谱。光谱法的分类：主要有原子光谱法和分子光谱法。原子光谱法有原子发射光谱法、原子吸收光谱法、原子荧光光谱法及X射线荧光光谱法等。分子光谱法有紫外一可见吸收光谱法、红外吸收光谱法、分子荧光光谱法及分子磷光光谱。13. 原子光谱与分子光谱，吸收光谱与发射光谱有什么不同？答：原子光谱是一条条彼此分立的线光谱。产生原子光谱的是处于稀薄气体状态的原子(相互之间作用力小)，由于原子没有振动和转动能级，因此原子光谱的产生主要是电子能级跃迁所致。分子光谱是一定频率范围的电磁辐射组成的带状光谱。产生分子光谱的是处于气态或溶液中的分子，分子光谱分三个层次：转动光谱、振动光谱、电子光谱。当物质受到光辐射作用时，物质中的分子或原子以及强磁场中的原子核吸收了特定的光子之后，由低能态(一般为基态)被激发跃迁到高能态(激发态)，此时如将吸收的光辐射记录下来，得到的就是吸收光谱。按其产生的本质可分为：分子吸收光谱(包括紫外与可见吸收光谱，红外吸收光谱)、原子吸收光谱及核磁共振波谱等。吸收了光能处于高能态的分子或原子，其寿命很短，当它们回到基态或较低能态时，有时以热的形式释放出所吸收的能量，由于这种热量很小，一般不易觉察出来；有时重新以光辐射形式释放出来，由此获得的光谱就是发射光谱。发射光谱按其产生的本质，通常分为：原子(离子)发射光谱、分子发射光谱和X射线发射光谱。发射光谱的特征是在暗背景上有明亮的谱线或谱区，吸收光谱的特征则是在连续的亮背景上有暗线或暗区。14. 与火焰原子化相比，石墨炉原子化有哪些优缺点？答：与火焰原子化器相比，石墨炉原子化器的原子化效率高，气相中基态原子浓度比火焰原子化器高数百倍，且基态原子在光路中的停留时间更长，因而灵敏度高得多，特别适用于低含量样品分析，取样量少，能直接分析液体和固体样品。但石墨炉原子化器操作条件不易控制，背景吸收较大，重现性、准确性均不如火焰原子化器，且设备复杂，费用较高。15. 原子吸收光谱为什么必须用锐线光源？最常使用的锐线光源是哪种？答：原子吸收分析中，必须以峰值吸收代替积分吸收，即要求产生的谱线为锐线。锐线光源的电流较小，阴极温度不高，所以多普勒变宽小，自吸现象少；灯内充人低压惰性气体，洛伦兹变宽可以忽略，因而锐线光源能产生半宽度很窄的特征谱线。原子吸收中多以空心阴极灯为光源。16. 为什么分子的紫外可见吸收光谱呈现具有较宽波长范围的吸收带？答：因为在电子能级发生跃迁的同时，振动能级也发生了改变，有时转动能级也会发生改变，也就是说在紫外光谱中电子能级发生跃迁的同时，也必定伴随着振一转能级的变化，所以分子光谱远比原子光谱(线光谱)复杂，形成带状光谱。紫外光谱曲线上的吸收峰都是宽峰，这是由于电子跃迁与振转次能级的变化相叠加所致。17. ICP如何形成？有何分析特征？答：当原子受到外来能量如光、电、热的作用时，原子中的最外层电子就被激发而从基态跃迁到激发态，处于激发态的原子或离子是很不稳定的，在极短的时间内(一般为lO-1010-8s)，电子就要从激发态跃迁回基态或能量较低的激发态。此时，电子以电磁辐射的形式将多余的能量释放出来，称为原子发射。由于核外电子能级是量子化的，当核外电子由激发态返回低能态时，所发射的光子的能量即为跃迁前后两个能级差，它决定了光子的频率或波长。每一种原子中的电子能级很多，原子激发以后将有各种跃迁情况出现，因此元素可能产生的发射谱线是相当众多和复杂的，由于每一种元素都有其特有的电子构型，即特定的能级层次，所以各元素的原子只能发射出它特有的那些波长的光，经过分光系统得到各元素发射的互不相同的光谱，即各种元素的特征光谱。18. 毛细管电泳是一种什么样的液相分离技术？主要原理？答：毛细管电泳是一种以毛细管为分离通道，以高压电场产生驱动力的液相分离分析技术。毛细管电泳指一系列以内径10-200um的毛细管柱为分离通道，以高压直流电为分离动力对大分子和小分子等进行高效分离和检测的有关技术的统称。19. 用分光光度法测定含有两种配合物X与Y的溶液的吸光度，获得表中数据，计算未知溶液中X和Y的浓度。假设吸收池长为1cm。溶液浓度C （moll-1）吸光度A1(1=285nm)吸光度A2(2=365nm)X5.010-40.0530.430Y1.010-30.9500.050X+Y未知0.6400.37020. 什么情况下采用标准加入分析法？请描述主要的操作步骤和方法。答：标准加入法和标准曲线法为原子吸收光谱法的分析方法。分析时在无合适内标元素时，可采用标准加入法定量。取若干份试液，依次按比例加入不同量的待测物的标准溶液，调整体积相同，则浓度依次为在相同条件下测定分析线对的相对强度RX， R1，R2，R3，R4，R5。以R对加入的标准溶液的浓度C作图得一直线，图中CX点即待测试样溶液浓度。21. 样品预处理过程中，哪些主要步骤对仪器分析结果影响比较大？质谱 （MS）：防止固体小颗粒堵塞进阳管道和喷嘴，获得最佳的分析结果高效液相色谱样品预处理常用的方法：高速离心、过滤、超滤，去除微粒 过滤膜/过滤装置，高速离心 大于：10,000g，选择性沉淀22. 红外吸收光谱的基本原理？简述中红外光谱和近红外光谱的主要功能应用。答：红外吸收光谱的基本原理：利用物质分子对红外辐射的吸收，并由其振动及转动运动引起偶极矩的净变化产生振动和转动能级由基态跃迁到激发态，获得分子振动和转动能级变化的振动一转动光谱，即红外吸收光谱。除对称分子外，几乎所有具有不同结构的化合物都有相应的特征红外吸收光谱。它反映了分子中各基团的振动特征。因此可用以确定化学基团和鉴定未知物结构。同时，物质对红外辐射的吸收符合朗伯-比尔定律，故可用于定量分析。波长靠近可见光的部分（0.7525微米)称为近红外区，该区的光谱可用来研究稀土和其他过渡金属离子的化合物，并适用于水、醇、某些高分子化合物以及含氢原子团化合物的定量分析。中红外光区波长范围2550微米，绝大多数有机化合物和无机离子的基频吸收带都在此区。由于基频振动是分子中吸收最强的振动，所以该区最适于进行化合物的定性和定量分析。同时，由于中红外光谱仪最为成熟、简单，而且目前已积累了该区大量的标准谱图数据，因此它是应用极为广泛的光谱区。通常的红外光谱即是指中红外区的光谱。23. 对于金属元素分析的样品，比较常规的前处理方法和步骤。干法灰化湿法消化