仪器分析课后作业答案，仪器分析作业3答案

《仪器分析》

一、简单问题：

1 .电子跃迁有哪些类型？ 这些类型的转移分别在什么样的补偿范围内？

解：从化学键性质考虑，有机化合物分子紫外-可见吸收光谱中涉及的电子有形成单键的s电子、形成双键的p电子和称为未共价或非共价键的n电子。 电子跃迁发生在电子基态的分子轨道和反键轨道之间，或者基底原子的非键轨道和反键轨道之间。 基态电子吸收一定能量的光子后，分别发生ss*、s p*的p s*、n s*、p p*、np*等跃迁类型。 p p*，np*所需能量小，吸收波长多在紫外和可见光区，是紫外-可见光吸收光谱的主要跃迁类型。 4种主要迁移类型所需的能量DE的大小顺序为np*pp

一般来说，s s*跃迁波长在远紫外区，&lt； 200nm、p p*、n s*跃迁波长在远紫外到近紫外区，波长基本在150-250nm，n p*跃迁波长在近紫外区和可见光区，波长介于250nm-800nm之间。

2 .示例发色团和助色团，说明红移和紫移。 A )广义上，发色团是指分子内吸收光子发生电子跃迁的原子团，严格来说，它们的不饱和吸收中心才是真正的发色团，苯环等助色团是具有非键电子对的基团，本身不能吸收200 nm以上的光而且，关于其吸收强度增加红移和紫方偏移，在有机化合物中，由于取代基的变更或溶剂的变化，其吸收带的最大吸收波长max向长波方向移动的情况大多被称为红移、短波方向移动的情况

3 .简述气相色谱分析的基本原理

根据两相分配原理分离混合物中的各组分。 色谱根据成分、固定相和流动相亲和力的不同进行分离。 成分在固定相和流动相之间不断进行溶解、挥发或吸附、解吸过程相互分离，然后进入检测器进行检测。

4 .气相色谱仪的基本设备包括哪些部分？ 各自有什么作用？

气相色谱仪具有密闭连续流动载气管路的气体流路系统，包括试样注入装置和气化室。 起到在液体或固体样品进入色谱柱前瞬间气化，使其快速定量移动到色谱柱中的作用。

5 .以下参数变更时，(1)列长变短，(2)固定相发生变化，(3)流动相流速增加，(4)与减少相比，会发生分配系数的变化吗？ 为什么？

a )固定相的变化引起分配系数的变化。 因为分配系数只与成分的性质和固定相和流动相的性质有关。

因此，即使柱长变短，分配系数也不会发生变化

固定相变引起分配系数的变化

流动相流速的增加不会引起分配系数的变化

没有减少引起的分配系数的变化

6 .变更以下参数时，(1)柱长增加，(2)固定相量增加，(3)流动相流速减少，(4)比较增大时，会发生分配比的变化吗？ 为什么？

( k=K/b，且b=VM/VS，分配比除与成分、两相性质、柱温、柱压有关外，还与比较有关，但与流动相流速、柱长无关。

因此，(1)不变化，(2)增加，(3)不变化，(4)减少

7 .变更下述参数时，(1)增大分配比，(2)增加流动相速度，(3)减小时，(4)提高柱温会使色谱峰变窄吗？ 为什么？

a(1)保持时间变长，峰应变宽

)保持时间变短，峰值变形狭窄

)3)保留时间长，峰应变宽

)4)保持时间变短，峰值变形狭窄

8 .从分离原理、仪器结构及应用范围上简要比较气相色谱及液相色谱的异同。

解：两者都是基于样品成分与流动相和固定相的相互作用力之差进行分离的。

在仪器结构上，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。 另外，液相色谱中固定相的种类比气相色谱多，分离方式也多种多样。 色谱检测器主要采用热传导检测器、氢火焰检测器和火焰光度检测器等。 液相色谱中多采用紫外检测器、荧光检测器、电化学检测器等。 然而，两者均可与MS等联用。

两者均具有分离能力强、灵敏度高、分析速度快、操作方便等优点，但沸点过高或热稳定性差的物质很难用气相色谱分析。 如果试样能溶液化，就可以不受沸点高、热稳定性差、相对分子量大的限制用于HPLC分析。

9 .什么是梯度洗脱？ 与气相色谱中的程序升温有什么区别？

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，称为梯度洗脱，是改进液相色谱分离的重要手段。

梯度洗脱与气相色谱过程升温相似，但前者连续改变流动相极性、pH值或离子强度，后者改变温度。

程序升温也是改善色谱分离的重要手段。

10 .简述原子吸收分光光度法的基本原理，从原理上比较发射光谱法和原子吸收光谱法的优缺点。

解： AAS是基于物质产生的原子蒸气对特定谱线的吸收作用进行定量分析的方法。

AES基于原子的释放现象，AAS基于原子的吸收现象。 两者是相同的光学分析方法。

原子吸收法选择性高，干扰少，容易克服。

因为原来的吸收线比放射线的数量少得多，所以像这样谱线重叠的概率小得多。 另外，空心阴极灯通常不放射相邻波长的放射线路径，因此其他放射线干扰小。

原子的吸收具有更高的灵敏度。

在原子吸收光谱法的实验条件下，原子蒸气中基态的原子数比激发态的原子数多得多，所以测量的几乎都是原子。

原子吸收光谱法比发射法具有更好的信噪比

这是因为激发态原子数的温度系数明显大于基态原子。

二、分析问题：

1 .有机化合物的紫外吸收光谱有哪些类型的吸收带？ 他们出生的理由是什么？ 有什么特点？

解：首先在有机化合物的吸收光谱中，当饱和基团存在时，存在s s*跃迁吸收带。 这是因为饱和基团中存在基态和激发态的s电子，这种跃迁的吸收带位于远紫外区。 当杂原子基团存在时，存在n s*跃迁。 这是电子从非键n轨道跃迁到反键的s轨道的结果，这种跃迁位于远紫外区到近紫外区，且跃迁峰的强度较低，当不饱和C=C双键存在时，存在p p*，n p*跃迁，这些跃迁位于近紫外区且强度较低

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，但当发色团的取代基存在且与苯环共轭时，E2吸收带与发色团的k带合并发生红移，不耐230-270nm的微细吸收带

2 .以塔板高度h为指标，研究气相色谱操作条件的选择。

解：提示：主要从速度理论( van Deemer equation )进行说明，同时考虑流速的影响，选择最佳载气流速. P13-24。

选择流动相的最佳流速。

流速较小时，可以选择分子质量相对较大的载气柱温度不高于固定液的最高使用温度，以免引起固定液的挥发溢出。 在尽可能好地分离最难分离的成分的基础上，采用尽可能低的温度，但以保留时间合适、峰形不拖尾为限。

固定液用量：载体表面积越大，越能提高固定液用量，允许的注入量也越多，但为了改善液体的传递性，固定液膜必须变薄。

对承载体的要求：承载体表面积大，表面和孔径均匀。 要求粒度均匀细小

进样速度快，进样量少，一般液体样品0.1~5uL，气体样品0.1~10mL。

(7)气化温度：气化温度高于柱温30-70。

3 .液相色谱有几种类型？ 它们的保持机制是什么？ 在这些类型的应用中，最适合分离的物质是什么？

解：液相色谱有以下类型： 液-液分配色谱； 液-固吸附色谱； 化学键色谱法； 离子交换色谱； 离子对色谱； 空间阻断色谱等。

其中： 液-液分配色谱保留机理通过组分在固定相和流动相之间的多次分配来分离。 可分离各种无机、有机化合物。

液-固吸附色谱通过组分在两相之间的多次吸附和解吸平衡进行分离。 最适合分离的物质为中相对分子质量的油溶性样品，凡是可用薄层色谱分离的物质均可采用该方法分离。

化学键色谱不能覆盖所有键合基团具有吸附能力的载体，根据吸附和分配机理，分离的最佳物质与液-液相色谱相同。

离子交换色谱和离子色谱可通过组分与固定相的亲和力差异进行分离，并与无机化合物、有机物、氨基酸、核酸、蛋白质等生物分子等各种离子在溶液中解离。

在离子色谱中，试样成分进入色谱柱后，成分的离子和反离子相互作用生成中性化合物，其被分配或吸附在固定相中进行分离。 各种有机酸碱基，特别是核酸、核苷、生物碱等的分离是离子色谱的特点。

空间排阻色谱是利用凝胶固定相孔径与分离组分分子的相对大小关系进行分离分析的一种方法。 最适合分离的物质如下

此外还有手性色谱、胶束、环糊精、亲和色谱等机制。

三.计算问题

1 .用2 m长色谱柱分析混合物，苯、甲苯、乙苯保留时间分别为1’20“、2’2”和3’1“； 已知半高宽为0.211cm、0.291cm、0.409cm，记录纸速度为1200mm.h-1，求出柱对各成分的理论塔板数及塔板数。

解：用记录纸上的距离表示3个成分的保持值，如下。

苯：[/60]=2.67cm

甲苯： (2 2/60 )2=4.07cm

乙苯： (3 1/60 ) )2=6.03cm

因此，理论塔板数及塔板高度分别如下。

甲苯和乙苯分别为1083.7、0.18cm； 1204.2，0.17厘米

2 .在一定色谱条件下，对只含二氯乙烷、二溴乙烷和四乙氧基铅三种成分的样品进行了分析，结果如下。 采用归一化法对二氯乙烷四乙基铅的质量修正因子1.00 1.65 1.75峰面积1.50 1.01 2.82求出各组分的含量。

解： wi=(fi ) AI )/) fi ) AI )代入表中数据进行计算，为二氯乙烷) 18.5%； 二溴乙烷20.6%； 四乙基铅： 60.9%