仪器分析问答.docx
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仪器分析问答.docx
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仪器分析问答
简答部分
光谱部分
IR
1、分子吸收红外线能级跃迁,必须满足什么条件?
答:
(1)、光子的频率是化学键振动频率的整数倍
(2)、化学键振动过程中,△u≠0
2、傅里叶变换红外光谱仪优点?
答:
(1)扫描速度快在整个时间内同时测定所有波数的信息,一般在1秒钟时间内便可对全谱进行快速扫描,从而实现与色谱仪器联用提供必要条件。
(2)分辨率高傅里叶变换红外光谱仪的分辨率取决于干涉图形,仪器所能达到的光程差越大,则分辨率越高,一般可达0.1~0.005cm-1,从而大大提高了仪器的性能。
(3)灵敏度高由于干涉型仪器的输出能量大,可分析10-9~10-12g超微量样品。
(4)精密度高波数是红外谱图的一个重要参数,是红外定性分析的依据。
傅里叶变换红外光谱仪的波数精密度可准确测量到0.01cm-1。
(5)测定光谱范围宽测定光谱范围可达10~104cm-1。
UR
1、导致Lambert-beer定律偏离的原因?
答:
主要有化学因素和光学因素。
例如,由于分光光度计单色器分光能力的限制,入射光是非单色光;光学元件的性能缺陷,杂散光的影响,比色皿端面的不平行,造成光程不一致;溶液本身的化学物理因素发生变化,从而使吸光物质的存在形式发生变化,导致该物质的吸收曲线改变;吸光质点对光的散射作用,比色皿内外界面对光的反射作用及溶剂、酸度、温度的变化及溶液浓度过高等,都可导致光吸收定律的偏离。
化学因素跟光学因素。
光学因素主要有:
非单色光、杂散光、散色光及反射光、非平行光;化学因素:
只有在稀溶液时,beer定律才成立
2、什么是吸收曲线,制作吸收曲线的原因是什么?
答:
依次将各种波长的单色光通过某一有色溶液,测量每一波长下有色溶液对该波长光的吸收程度,即吸收度A,然后以波长为横坐标,吸收度为纵坐标作图,得到一条曲线,称为吸收曲线。
原因:
为了确定某物质对光的吸收特征。
(1)不同物质对光的吸收曲线形状不同,此特征可以作为物质定性分析的依据。
同时曲线上光吸收程度最大处所对应的波长称为最大吸收波长。
(2)在定量分析中,一般选择λmax为测量波长。
3、理想的标准曲线应过原点,为什么实际工作中不通过?
答:
①空白溶液的选择不当,②显色反应的灵敏度不够,③吸收池的光学性能不一致等。
4、在吸收光度分析中,为什么要控制溶液透光率在20%—65%?
若T超出上述范围,应采取何种措施?
答:
溶液的透光率很大或很小时所产生的相对误差都很大。
只有在T值在20%—65%或A值在0.2~0.7之间,浓度相对误差较小,是测量的适宜范围。
可通过调节溶液的浓度和吸收池的厚度来解决。
5、紫外光谱的作用有哪些?
答:
定量分析,定性分析。
①初步推断官能团②判断顺反异构③判断互变异构④判断同分异构
NMR
1、某个核的核磁共振条件必须满足哪个条件?
答:
(1)核具有自旋,即为磁性核。
(2)必需将磁核放在强磁场中,才能使核的能级差显示出来。
(3)照射频率必须等于核的进动频率,即满足ν0=ν。
2、选TMS作为标准物的优点有哪些?
答:
①12个化学环境相同的氢在NMR中给出一个尖锐的单峰,易辨认
②氢核外围的电子屏蔽作用较大,出现在高场,不会对其他化合物产生干扰
③沸点低,易溶于有机溶剂
④化学性质稳定,不与待测样品反应,且不发生缔合
MS
判断分子离子峰的基本原则是什么?
答:
(1)分子离子含奇数个电子,含C、H、O及不含或含偶数个氮的化合物,分子离子峰的质量数是偶数;含奇数个氮,分子离子峰的质量数是奇数。
这是因为在组成有机化合物的主要元素C、H、O、N与卤素等中,只有氮的化合物是奇数,而质量数是偶数,这个规律叫做氮(N)律。
凡不符合这一规律者,不是分子离子。
(2)最高质荷比离子与邻近离子之间的质量数差是否合理,如果最高质荷比离子与邻近离子相差4~14个质量单位,则该峰不是分子离子峰。
(3)与M±1峰相区别,某些化合物的质谱上分子离子峰很小或根本找不到,而M+1峰却强,M+1峰是由于分子离子在电离碰撞过程中捕获一个H而形成的,同样有些化合物如醛、醇或含氮的化合物易失去一个氢出现M-1峰。
(4)分子离子的稳定性规律。
分子离子的稳定性与分子结构密切相关。
色谱部分
色谱导论
1、什么是分离度?
如何提高分离度?
答:
分离度是指相邻两组分保留时间之差与两组分基线宽度平均值的比值,用R表示。
提高分离度:
根据公式R=2(tR1-tR2)/W1+W2可知:
①提高柱效使色谱峰变锐。
用较长的柱可以提高分离度,但延长了分离时间,将引起峰扩张,因此用提高分离度的方法可制备出一根性能优良的柱子,通过降低板高来提高分离度。
柱效大,选择性好,两组分容易分离,一般通过改变固定相和流动相性质和组成或降低柱温,可有效增大柱效值。
②增加两组份保留时间之差,即容量因子或分配系数之差。
容量因子k值增大时,对R有利。
当k>10时,k/(k+1)的改变不大,对R改进不明显,故k值最佳范围是1 对于GC,通过改变柱温,可选择合适的k值,以改进分离度。 而对于LC,只要改变流动相的组成,就能有效控制k值,从而改善分离度。 2、塔板理论的优、缺点? 答: 优: 解释流出曲线的形状、浓度极大点的位置及计算评价柱效等。 缺: ①塔板理论知识半经验性理论,它的某些假设不完全符合色谱的实际过程。 例如,纵向扩散是不能忽略的,色谱过程也不可能达到真正的平衡状态。 ②只能定性地给出塔板高度的概念,不能找出影响塔板高度的因素, ③不能解释峰形展宽(扩张)的原因。 (※尽量在答题的时候,分点答题,不要写在一起一堆,容易扣分) 经典色谱 1、TLC中影响Rf值的因素有哪些? 答: 一般有三点: (1)固定相所产生的影响: 不同厂家不同批号的股定向的有效表面积及各向异性上的差别是相当大的,因此要求在某一实验中应采用同一厂家同一批号的产品,对吸附剂而言,还需要注意颗粒大小、粒度范围、薄层厚度、减活情况等,它们通过分配系数不同而影响Rf值。 (2)流动相的影响: 采用单元溶剂系统可将流动相当影响降至最低程度。 (3)介质的影响: 包括实验室及展开箱内的温度、湿度、展开箱饱和与否、展开箱的形状大小等。 其它如展开距离的长短,点样量的多少,测量误差等都会影响Rf值的重现性。 这样答完全可以,下面的你可以参考一下: 影响Rf值最重要的因素是: 吸附剂的性质与展开剂的剂型和溶解能力,当应用同一种吸附剂和同一种展开系统时,被测物质的Rf值又受下列因素影响: 薄层厚度、展开距离、展开溶剂中展开剂蒸汽的饱和度、点样量、薄层含水量、展开方式、薄层板浸入展开剂中的深度以及起始线的位置 2、对离子交换色谱来说,哪几个参数是比较重要的? 答: ①流动相的离子强度 ②缓冲溶液的PH值: 对弱酸或弱碱的保留特别重要 ③温度影响比其他色谱要大些 3、色谱图上两峰间的距离大小的本质是什么? 峰的宽窄的本质是什么? 答: 两峰间的距离的大小取决于组分在两项间分配系数的差别,是有体系的热力学过程决定的 峰的宽窄取决于组分分子在柱内的扩散过程和在两相间达到分配平衡的速率大小,由色谱体系的动力学过程决定 4、要使峰对称可采取哪些措施? 答: ①减小样品量,使组分在两相中的浓度处于等温线的线性部分 ②使固定相部分失活,即用最少量的其他物质覆盖最活泼的活性中心 ③提高温度,有助于峰形改善,但往往对分离不离 5、吸附色谱与分配色谱有何相同与不同? 答: 相同点: 实验方法和操作基本相同 不同点: 吸附色谱 分配色谱 分离原理不同 根据吸附与解吸能力的差异 根据分配系数的差异 固定相不同 具有吸附活性的吸附颗粒 担体颗粒与固定液 分离对象不同 亲脂性组分的分离 强极性物质 6、柱色谱与薄层色谱的异同点是什么? 答: 相同点: 在分离机理、吸附剂和流动相的要求及选择、分离对象方面都相同 不同点: ①薄层色谱是一种敞开式的分离过程,分离受流动相蒸汽的影响;柱色谱是一种封闭式的分离过程,分离不受流动相蒸气的影响②上样量方面: 薄层色谱处理的样品量较小,用于分析目的;柱色谱处理较大量的样品,常用于制备目的 ③显色检测方面薄层色谱可通过显色和定位直接检测;柱色谱在柱上直接检测出组分比较困难,通常对洗脱液进行检测 GC 1、GC的特点、优点及适用范围? 答: 特点: 高选择性、高灵敏度、高分离效能、快速和应用范围广等。 优点: 既能对混合物进行分离,又可对各被分离组分进行定性和定量分析。 适用范围: 主要用于分析色谱柱温度下有一定蒸气压,且热稳定性好的样品。 可直接分析气体和易挥发的有机物。 2、GC中对固定液的要求? 答: (1)在操作温度下蒸气压低,热稳定性好,与被分析物质或载气不产生不可逆反应。 (2)在操作温度下呈液态,粘度越低越好。 (3)能牢固地附着在担体上,并形成均匀和结构稳定的薄层。 (4)被分离的物质必须在其中有一定的溶解度。 (5)对沸点相近而类型不同的物质有分离能力即对被分离的物质具有选择性。 3、固定液选择的原则? 答: 依据: 使最难分离的物质达到要求的分离度,同时又有适宜的分析时间 (1)对于非极性组分,一般选非极性固定液。 在这类固定液上,组分基本按沸点顺序出柱。 低沸点的先出柱,高沸点的后出柱。 (2)对于中等极性的组分,一般选用中等极性固定液、这类固定液分子中含有极性和非极性基团。 与组分分子间作用力为色散力与诱导力,没有特殊的选择性,基本按沸点顺序出柱。 但对沸点相同的极性和非极性组分,则诱导力起主要作用,非极性组分先出柱。 (3)对于强极性组分,选用强极性固定液。 这类固定液分子中含有强极性基团,组分与固定液分子间作用力主要为定向力,而诱导力与色散力处于次要地位。 样品中各组分按极性顺序出柱。 非极性与弱极性组分先出柱,极性组分后出柱。 (4)对于能形成氢键的组分,如醇、酚、胺和水等的分离一般可选用极性或氢键型固定液。 样品中各组分流出顺序按与固定液分子间形成氢键的能力大小,不易形成氢键的先流出,易形成氢键的后流出。 (5)当选择的固定液分子所具有的化学官能团与组分分子的官能团相同时,则相互作用力最强,选择性高。 (6)按主要差别选择。 如果样品中各组分之间以沸点差别为主时,选用非极性固定液;以极性差别为主时,可选用极性固定液。 (7)使用混合固定液。 (8)按指定固定液进行选择。 4、内标法中,对内标物有什么要求? 答: 纯度较高;不是试样中的组分;在色谱中与各组分完全分离(RS≥1.5),但其保留时间与被测组分的保留时间不要相差太大,应尽量靠近;从样品前处理考虑,内标物与被测组分的物理化学性质最好相似,以保证有相近的提取率。 5、怎样评价色谱柱效能(GC中)? 答: 按照塔板理论,塔板数n越大,H越小,组分被分配的次数就越多,柱效能就越高 另外,由于死时间(死体积)的影响。 应用有效理论塔板数和有效理论高度来评价气相色谱柱效,还同时说明对什么物质而言 6、分离度R为什么可作为衡量两组份分离情况的指标? 答: 因为它综合考虑了保留值的差值和峰宽两个方面 7、VanDeemter方程对我们选择哪些实验条件有指导意义? 答: 可知道我们对担体粒度和填充均匀程度、载气种类、载气流速、柱内径、柱压力、柱固定液的种类、用量等实验条件的选择。 8、 (1)GC中检测器的原理与特点? (2)热导检测器的基本结构? (3)氢焰离子化检测器的原理? 答: (2) 9、什么是归一化法,采用该法的条件是什么? 答: 将试样中所有组分含量之和定为1,即100%,计算被测组分含量的定量方法。 是一种气相色谱定量方法。 采用该法的条件: 试样所有的组分都能流出色谱柱,且在色谱图上显示相应的色谱峰,同时已知各组分的校正因子f HPLC 1、化学键合相的优点是什么? 答: 化学键合相克服了固定相易流失的缺点,并且遇强酸不分解,在各种溶剂中稳定性好,使用寿命长,可选用的流动相范围广,对热稳定,键合在担体表面上的有机基团可根据试样的类型而改变,从而提高分离选择性。 1无固定液流失,增加了色谱柱的稳定性和使用寿命 2化学性能稳定,在PH2—8的溶液中不变质 3传质过程快,柱效高 4载样量大 ⑤适于作梯度洗脱 2、流动相选择的一般要求是什么? 答: 在HPLC中,对流动相的要求是: (1)与固定相不互溶。 (2)不与固定相发生化学反应。 (3)对样品要有适当的溶解度。 (4)必须与检测器相适应。 (5)溶剂的粘度要小。 1化学惰性好 2选用的溶剂性能应与所使用的检测其相匹配 3对样品要有适当的溶解度 4选择的溶剂应具有低粘度和适当低的沸点 5尽力避免使用具有显著毒性的溶剂 3、容积选择性参数有哪些,溶剂分类有什么应用意义? 答: 参数有: Xe质子接受体Xd质子给予体Xn强偶极矩 应用意义: 同一组溶剂在分离中具有相似的选择性,不同组别的溶剂,其选择性差别较大。 采用不同组别的溶剂,可显著提高溶剂的选择性 4、梯度洗脱适于什么样的样品,有何优缺点? 答: 适用范围: 特别适合于极性范围很宽的混合物分离。 优点: ①缩短总分析时间; ②提高分离度,是使k值相差103~104的样品组分,在合理分析速度下得到适当分离度的唯一方法; ③改善峰形,提高峰的对称性,减少峰的区域宽度,使微量组分易被检出,降低最小检出量,提高检测灵敏度。 缺点: 常常会引起基线漂移,且梯度洗脱的重现性较差等。 5、如何选择HPLC的实验条件以增加柱效,试用VanDeemte方程说明? 答: 在高效液相中: H=A+Cmu+Csmu,即HPLC色谱柱的理论塔板高度,主要由涡流扩散项、流动相传质阻抗相和静态流动相传质阻抗项构成 故HPLC中增加柱效的方法为: ①采用小粒度、窄分布的球形固定相,首选化学键和相②采用低粘度流动相,低流量③柱温以25—30℃为宜,太低使流动相粘度增加,温度高则容易产生气泡 6、什么是内、外标法,其优、缺点是什么? 答: 以试样的对照品作标准物质,与标准物质对比求算试样含量的方法称为外标法。 外标法的优点是不需要知道校正因子,只要被测组分出峰、无干扰、保留时间适宜,即可进行定量分析。 缺点是进样量必须准确,否则定量误差大。 将一定量的内标物加入到样品中,再经色谱分析,根据样品的重量和内标物重量以及待测组分峰面积和内标物的峰面积,就可求出待测组分的含量。 内标法的优点是可抵消仪器稳定性差,进样量不够准确等原因带来的定量分析误差。 缺点是样品配制比较麻烦,不易寻找内标物。 7、什么样的物质才是超临界流体? 超临界流体(色谱)有何优缺点? 答: 只要是温度超过临界温度,压力超过临界压力的物质都是超临界流体,是一种特殊物理状态,其物理性质介于气体和液体之间。 SFC优点: ①作为它的流动相的超临界流体具有溶解和传递高沸点有机物的特异能力。 ②SFC有比LC更高的分离效率,色谱柱效是HPLC的5倍,,峰宽比GC窄 ③使用温度较低,可用于GC不能分析和测定的热不稳定和高分子量化合物 ④可和大多数通用性、选择性的GC、HPLC检测器相匹配 8、HPLC与GC有何异同点? 答: GC HPLC 相同点 1、柱效 均具有较高的柱效 2、灵敏度 均具有较高的灵敏度 3、分析速度 均具有较快的分析速度 不同点 1、流动相 气体,可压缩,扩散系数大,粘度小 液体,不可压缩,扩散系数小,粘度大 2、流动相产生 高压钢瓶 高压输液泵 3、与组分关系 惰性气体 液体,与组分有作用力 4、分析对象 20-30%气体和低沸点的化合物,易挥发,热稳定 70-80%有机,无机物,只要能配成溶液 5、压力测试 压力传感器 压力表 6、进样位置 柱上直接进样(柱口,分流/不分流),t0小 进样阀,t0大 7、柱形 U形,随意,螺旋形 直形 8、柱长 >1m,2-100m 10-30cm 相同点: 基本理论一致,定性定量原理一致,均可用于计算机控制色谱条件及在线检测 不同点: ①流动相不同 ②固定相不同 ③使用范围不同
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