光学、色谱分析化学问答题.doc

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1、1. 各类基本类型色谱的分离原理有何异同?1)分配色谱法:利用被分离组分在固定相或(和)流动相中的溶解度差别,即分配系数的差别而实现分离。包括气液分配色谱法和液液分配色谱法。(2)吸附色谱法:利用被分离组分对固定相表面吸附中心吸附能力的差别,即吸附系数的差别而实现分离。包括气固吸附色谱法和液固吸附色谱法。在硅胶液固吸附色谱中,极性强的组分吸附力强。常见化合物的吸附能力有下列顺序:烷烃烯烃卤代烃醚硝基化合物叔胺酯酮醛酰胺醇酚伯胺羧酸。(3)离子交换色谱法:利用被分离组分离子交换能力的差别即选择性系数的差别而实现分离。按可交换离子的电荷符号又可分为阳离子交换色谱法和阴离子交换色谱法。(4)分子排阻

2、色谱法:根据被分离组分分子的线团尺寸,即渗透系数的差别而进行分离。2. 说明保留因子的物理含义及与分配系数的关系。为什么保留因子 (或分配系数) 不等是分离的前提?分配系数K:在一定温度和压力下,达到分配平衡时,组分在固定相与流动相中的浓度之比。保留因子k:在一定温度和压力下,达到分配平衡时,组分在固定相和流动相中的质量之比。分配系数K,容量因子k与保留时间之间有如下关系:kK,tRk t0。上式说明容量因子的物理意义:表示一个组分在固定相中停留的时间(tR)是不保留组分保留时间(t0)的几倍。k0时,化合物全部存在于流动相中,在固定相中不保留,tR0;k越大,说明固定相对此组分的容量越大,出

3、柱慢,保留时间越长。色谱过程是组分的分子在流动相和固定相间多次分配的过程。若两组分的分配系数存在微小的差异,经过反复多次的分配平衡,使微小的差异积累起来,其结果就使分配系数小的组分被先洗脱,从而使两组分得到分离。色谱分离的前提是分配系数或保留因子不等。3. 气相色谱定量分析的依据是什么?为什么要引入定量校正因子?常用的定量方法有哪几种?各在何种情况下应用?答:气相色谱定量分析的依据:组分进入检测器的量(质量或浓度)与检测器的响应信号(峰面积或峰高)成正比。要引进定量校正因子的原因:检测器对相同质量的不同物质检测后,产生的峰面积不相等,不能直接用峰面积计算。常用的定量方法:(1)归一化法 当试样

4、中所有组分都能流出色谱柱并在色谱图上显示色谱法。(2)内标法 当试样有组分不能流出色谱柱或检测器无响应,或只需测定试样中一个或几个组分时,可采用内标法定量。(3)外标法 又称标准曲线法。将待测组分的标准品配成一系列不同浓度标准溶液,在选定的色谱条件下分离,测出峰面积,作峰面积和浓度的标准曲线。然后在相同色谱条件下,取同样量的试样进行分离,测出峰面积,在标准曲线上查出被测组分的含量。外标法操作和计算都简便,不必用校正因子。但进样量等操作条件要求稳定。适用于大批量试样分析。4. 简述高效液相色谱法和气相色谱法的主要异同点。解:二者都是根据样品组方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

5、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HPL分析,而不受沸点高、热稳定性差、相对分子量大的限制。1哪些因素会影响荧光波长和强度?温度 酸度 荧光熄灭剂 散射光2. 何谓荧光效率?具有哪些分子结构的物质有较高的

6、荧光效率?荧光物质的量子效率定义为出射荧光光子数和入射光光子数的比。长共轭结构 分子的刚性 取代基3. 红外吸收光谱法与紫外可见吸收光谱法有何不同?紫外-可见吸收光谱:让不同波长的光通过待测物,经待测物吸收后,测量其对不同波长光的吸收程度(吸光度A),以吸光度A为纵坐标,辐射波长为横坐标作图,得到该物质的吸收光谱或吸收曲线,即为紫外可见吸收光谱。红外光谱:又称为分子振动转动光谱,属分子吸收光谱。样品受到频率连续变化的红外光照射时,分子吸收其中一些频率的辐射,分子振动或转动引起偶极矩的净变化,使振-转能级从基态跃迁到激发态,相应于这些区域的透射光强减弱,记录百分透过率T%对波数或波长的曲线,即为

7、红外光谱。区别-起源不同1.紫外吸收光谱由电子能级跃迁引起紫外线波长短、频率高、光子能量大,能引起分子外层电子的能级跃迁。电子跃迁虽然伴随着振动及转动能级跃迁,但因后者能级差小,常被紫外曲线所淹没。除某些化合物蒸气(如苯等)的紫外吸收光谱会显现振动能级跃起迁外,一般不显现。因此,紫外吸收光谱属电子光谱。光谱简单。2.中红外吸收光谱由振转能级跃迁引起? 红外线的波长比紫外线长,光子能量比紫外线小得多,只能收起分子的振动能级并伴随转动能级的跃迁,因而中红外光谱是振动转动光谱,光谱复杂。4. 简述红外吸收光谱产生的条件。当一定频率的红外光照射物质时,如果分子中某一基团的振动频率正好与其相同,物质就能

8、吸收这一频率的红外光从低能跃迁到较高的能级,产生红外光吸收光谱,即V光V分。 红外吸收光谱产生的第二个条件是外界的电磁辐射(红外光)与分子之间必须有偶合作用。外界的辐射必须把它携带的能量转移给物质分子,才能引起分子能级的跃迁,而这种能量的转移是通过分子振动时偶极矩的变化实现的。如果振动时分子的偶极矩没有变化,光的能量无法转移给分子,红外吸收光谱就不能产生,这种振动称为非红外活性的。当分子中的原子在其平衡位置附近振动时,电荷量q并不变化,但正负电荷中心的距离r则不断变化,偶极矩u也发生相应的变化。对称分子的正负电荷中心重叠r为0,当对称分子作为称振动时,正负电荷中心始终重叠,u不发生变化。因此是

9、非外活性,如N2、O2等。应该注意,对称分子在不对称振动时,会产生瞬间偶极矩,因此是红外活性的。例如CO2是一个三个原子组成的线性分子,有四种不同的振动方式:1)对称的伸缩振动2)反对称伸缩振动 3)面内弯曲振动 4)面外弯曲振动。 CO2是一个对称分子,正负电荷中心重叠,偶极矩u0。在振动反式1)中,正负电荷中心始终重叠,u0,为非红外活性;在振动方式2)、3)和4)中都能产生瞬间偶极矩,u0,因此是红外活性的,能在红外吸收光谱图中产生吸收峰。但3)、4)的振动频率相同,两种振动发生简并。所以,CO2虽然有四种振动形式,但在红外光谱图上只出现两个吸收峰。它们是2349cm-1的不对称伸缩振动

10、和667cm-1的弯曲振动吸收。 物质分子吸收外界辐射能量从较低能级跃迁到较高能级时,还受到能级跃迁选律的限制,即分子并不能从低能级跃迁到任意一个较高的能级。通常振动量子数相差1的两个能级间跃迁几率量大。在常温下,大部分分子处于振动基态(u0),吸取相应能量的红外光后,跃迁到第一激发态(v1)。由这种振动能级跃迁产生的吸收频率叫基频,是红外吸收光谱中最重要的吸收峰。分子吸收较高频率的红外光,从振动基态直接跃迁到第二或第三激发态的情况以很小的几率出现。这种跃迁产生的吸收频率叫做倍频。还有一种情况是某一频率的红外光,它能量恰好等于两种振动能级跃迁所需能量之和。它也能被分子吸收,同时用于两种能级跃迁

11、,产生的吸收峰称作组合频。在红外光谱中,倍频都是一些很弱的吸收峰。但当它们在适合条件下与某基频吸收发生共振偶合时,强度会增大。5.原子吸收分光光度计主要由哪几部分组成?各部分的功能是什么?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。6.从原理和仪器上比较原子吸收分光光法与紫外吸收分光光度法的异同点。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:原子吸收光谱法 紫外可见分光光度法(1) 原子吸收 分子吸收(2) 线性光源 连续光源 (3) 吸收线窄,光栅作色散元件 吸收带宽,光栅或棱镜作色散元件 (4) 需要原子化装置(吸收池不同) 无(5) 背景常有影响,光源应调制(6) 定量分析 定性分析、定量分析(7) 干扰较多,检出限较低干扰较少,检出限较低

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