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1、幻灯片1第九章习题解答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一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Sf s*,s f p*,
2、p f s*,n f s*,p f p*,nf p*等跃迁 类型.p fp*,n fp*所需能量较小，吸收波长大多落在紫外和可见光区，是紫外一可见吸 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 f p*p f p* n f s* （a） （c）（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. 幻灯片810. 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
3、 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.幻灯片9第十二章质谱分析习题解答1. 以单聚焦质谱仪为例，说明组成仪器各个主要部分的作用及原理.解：（1）真空系统，质谱仪的离子源、质量分析器、检测器必须处于高真空状态。（2）进 样系统，将样品气化为蒸气送入质谱仪离子源中。样品在进样系统中被适当加热后转化为 即转化为气体。（3）离子源，被分析的气体或蒸气进入离子源后
4、通过电子轰击（电子轰击 离子源）、化学电离（化学电离源）场致电离（场致电离源）场解析电离（场解吸电离源） 或快离子轰击电离（快离子轰击电离源）等转化为碎片离子，然后进入（4）质量分析器， 自离子源产生的离子束在加速电极电场作用下被加速获得一定的动能，再进入垂直于离子 运动方向的均匀磁场中，由于受到磁场力的作用而改变运动方向作圆周运动，使不同质荷 比的离子顺序到达检测器产生检测信号而得到质谱图。（5）离子检测器，通常以电子倍增 管检测离子流。幻灯片102. 双聚焦质谱仪为什么能提高仪器的分辨率？解：在双聚焦质谱仪中，同时采用电场和磁场组成的质量分析器，因而不仅可以实现方向 聚焦，即将质荷比相同而
5、入射方向不同的离子聚焦，而且可以实现速度聚焦，即将质荷比 相同，而速度（能量）不同的离子聚焦。所以双聚焦质谱仪比单聚焦质谱仪（只能实现方 向聚焦）具有更高的分辨率。幻灯片113. 试述飞行时间质谱计的工作原理，它有什么特点？解：飞行时间质谱计的工作原理很简单，仪器如下图所示：P G、Gz”试禅入口抽真空,A 搂收晋.飞行时间质谱计由阴极了发射的氐孑，凌到电离室启上正电位的加撞，进入并 通过川而到达电子收集极玖 电子在运动过程中掩击虫中的气体 分子井使之电离。在栅极&上加上一个不大的负脉冲（一苕0V）, 把正离子引出电离室4 然后在栅极偽上施加直流负高压 F（-2.8kV）,使离子加速而获得动能
6、,Ul速度材飞越长度为兀的无 电场又无磁场的標務空间，最后到达离子按收器*同样，当脉冲电 压为一定值吋，离子向前运动的速度与离子的皿“有关，因此在 漂移空间里，离子是以各种不同的速度在运动着.质虽越小的离 子，就越先落刮接受器中。若忽略离子（质量为拆）的初姻能量*离子动能为：幻灯片12由此可写出离子速度:离子飞行畏度为l的漂移空间所需时间t=A,故可得V由此可见，在百工和卩等参数不变的条件下，离子由离子源到达 接受器的飞行时间护和质量的平方根成正比。幻灯片13飞行时间质谱计的特点为：（1）工作原理简单。质量分析器既不需要磁场，又不需要场，只需要直线漂移空间，因此，仪器的机械结构较简单，增长漂移
7、路程L就可以提高分辨本 领。（2）快速。在约20ms时间内，就可以记录质量为0一200a.m.u.的离子。（3）要在短时间内快速记录微弱的离子流，只能采用高灵敏、低噪音的宽频带电子倍增管，因 此仪器的电子部分要求高。（4）质量分析系统需处于脉冲工作状态，否则就无法确定离子的起始和到达时间，无法区分到达接受器的不同质量。幻灯片144. 比较电子轰击离子源、场致电离源及场解析电离源的特点。解：（1）电子轰击源，电子轰击的能量远高于普通化学键的键能，因此过剩的能量引起分 子多个键的断裂，产生许多碎片离子，因而能够提供分子结构的一些重要的官能团信息， 但对于相对分子质量较大、或极性大，难气化，热稳定性
8、差的有机化合物，在加热和电子 轰击下，分子易破碎，难以给出完整分子离子信息。（2）在场致电离源的质谱图上，分子 离子峰很清楚，但碎片峰则较弱，因而对于相对分子质量的测定有利，但缺乏分子结构信 息。（3）场解析电离源，电离原理与场致电离相同，解吸试样分子所需能量远低于气化所 需能量，因而有机化合物不会发生热分解，即使热稳定性差的试样仍能得到很好的分子离 子峰，分子中的C-C键一般不会断裂，因而很少生成碎片离子。总之，场致电离和场解析 电离源都是对电子轰击源的必要补充，使用复合离子源，则可同时获得完整分子和官能团 信息。幻灯片155. 试述化学电离源的工作原理.解：化学电离源内充满一定压强的反应气
9、体，如甲烷、异丁烷、氨气等，用高能量的电子 （100eV）轰击反应气体使之电离，电离后的反应分子再与试样分子碰撞发生分子离子反应 形成准分子离子QM+,和少数碎片离子。在CI谱图中，准分子离子峰往往是最强峰,便于从 QM+推断相对分子质量，碎片峰较少，谱图简单，易于解释。幻灯片166. 有机化合物在电子轰击离子源中有可能产生哪些类型的离子？从这些离子的质谱峰中 可以得到一些什么信息？解：（1）分子离子。从分子离子峰可以确定相对分子质量。（2）同位素离子峰。当有机化 合物中含有S,Cl,Br等元素时，在质谱图中会出现含有这些同位素的离子峰，同位素峰的 强度比与同位素的丰度比相当，因而可以也来判断
10、化合物中是否含有某些元素（通常采用 M+2/M强度比）。（3）碎片离子峰。根据碎片离子峰可以和阐明分子的结构。另外尚有重排 离子峰、两价离子峰、亚稳离子峰等都可以在确定化合物结构时得到应用。幻灯片177. 如何利用质谱信息来判断化合物的相对分子质量？判断分子式？解：利用分子离峰可以准确测定相对分子质量。高分辨质谱仪可以准确测定分子离子或碎片离子的质荷比，故可利用元素的精确质量及丰 度比计算元素组成。&色谱与质谱联用后有什么突出特点？解：质谱法具有灵敏度高、定性能力强等特点。但进样要纯，才能发挥其特长。另一方面, 进行定量分析又比较复杂。气相色谱法则具有分离效率高、定量分析简便的特点，但定性 能力却较差。因此这两种方法若能联用，可以相互取长补短，其优点是：气相色谱仪是质谱法的理想的“进样器”，试样经色谱分离后以纯物质形式进入质谱仪，就可充分发 挥质谱法的特长。（2）质谱仪是气相色谱法的理想的“检测器”色谱法所用的检测器
