仪器分析答案_朱明华第四版_高教(7)

灵敏线(sensitive line) 是元素激发电位低、强度较大的谱线，多是共振线(resonance line)。 最后线(last line) 是指当样品中某元素的含量逐渐减少时，最后仍能观察到的几条谱线。它也是该元素的最灵敏线。

进行分析时所使用的谱线称为 分析线(analytical line)。

由于共振线是最强的谱线，所以在没有其它谱线干扰的情况下，通常选择共振线作为分析线。

5. 光谱定性分析的基本原理是什么？进行光谱定性分析时可以有哪几种方法？说明各个方法的基本原理和使用场合。

解：由于各种元素的原子结构不同，在光源的激发下，可以产生各自的特征谱线，其波长是由每种元素的原子性质决定的，具有特征性和唯一性，因此可以通过检查谱片上有无特征谱线的出现来确定该元素是否存在，这就是光谱定性分析的基础。 进行光谱定性分析有以下三种方法：

（1）比较法。将要检出元素的纯物质或纯化合物与试样并列摄谱于同一感光板上，在映谱仪上检查试样光谱与纯物质光谱。若两者谱线出现在同一波长位置上，即可说明某一元素的某条谱线存在。本方法简单易行，但只适用于试样中指定组分的定性。

（2）对于复杂组分及其光谱定性全分析，需要用铁的光谱进行比较。采用铁的光谱作为波长的标尺，来判断其他元素的谱线。

（3）当上述两种方法均无法确定未知试样中某些谱线属于何种元素时，可以采用波长比较法。即准确测出该谱线的波长，然后从元素的波长表中查出未知谱线相对应的元素进行定性。

6. 结合实验说明进行光谱定性分析的过程。

解：光谱定性分析包括试样处理、摄谱、检查谱线等几个基本过程。

7. 光谱定性分析摄谱时，为什么要使用哈特曼光阑？为什么要同时摄取铁光谱？

解：使用哈特曼光阑是为了在摄谱时避免由于感光板移动带来的机械误差，从而造成分析时摄取的铁谱与试样光谱的波长位置不一致。

摄取铁光谱是由于铁的光谱谱线较多，而且每条谱线的波长都已经精确测定，并载于谱线表内，因此可以用铁个谱线作为波长的标尺，进而确定其它元素的谱线位置。

8. 光谱定量分析的依据是什么？为什么要采用内标？简述内标法的原理。内标元素和分析线对应具备哪些条件？为什么？

解：在光谱定量分析中，元素谱线的强度I与该元素在试样中的浓度C呈下述关系： I= aCb 在一定条件下，a,b为常数，因此

log I = b logC +loga

亦即谱线强度的对数与浓度对数呈线性关系，这就是光谱定量分析的依据。

在光谱定量分析时，由于a,b随被测元素的含量及实验条件（如蒸发、激发条件，取样量，感光板特性及显影条件等）的变化而变化，而且这种变化往往很难避免，因此要根据谱线强度的绝对值进行定量常常难以得到准确结果。所以常采用内标法消除工作条件的变化对测定结果的影响。

用内标法进行测定时，是在被测元素的谱线中选择一条谱线作为分析线，在基体元素（或定量加入的其它元素）的谱线中选择一条与分析线均称的谱线作为内标线，组成分析线对，

利用分析线与内标线绝对强度的比值及相对强度来进行定量分析。这时存在如下的基本关系：

logR = log(I1/I2) = b1logC + logA 其中A=a1/I2

内标元素和分析线对应具备的条件

①内标元素与被测元素在光源作用下应有相近的蒸发性质；

②内标元素若是外加的，必须是试样中不含或含量极少可以忽略的。 ③分析线对选择需匹配；

两条原子线或两条离子线,两条谱线的强度不宜相差过大。 ④分析线对两条谱线的激发电位相近。

若内标元素与被测元素的电离电位相近，分析线对激发电位也相近，这样的分析线对称为“均匀线对”。

⑤分析线对波长应尽可能接近。

分析线对两条谱线应没有自吸或自吸很小，并不受其它谱线的干扰。 ⑥内标元素含量一定的。

9.何谓三标准试样法？

解：三标准试样法就是将三个或三个以上的标准试样和被分析试样于同一实验条件下，在同一感光板上进行 摄谱。由每个标准试样分析线对的黑度差与标准试样中欲测成分含量 c 的对数绘制工作曲线，然 后由被测试样光谱中测得的分析线 对的黑度差，从工作曲线中查出待测成分的含量。

10. 试述光谱半定量分析的基本原理，如何进行？ 解：光谱半定量分析主要有三种方法．

（１）谱线呈现法，当分析元素含量降低时，该元素的谱线数目也会逐渐减少，可以根据一定实验条件下出现特征谱线的数目来进行半定量分析．

（２）谱线强度比较法．可以将被测元素配制成不同浓度的标准系列，然后分别与试样同时摄谱，并控制相同的摄谱条件，通过比较被测元素的灵敏线与标准试样中该元素的相应谱线的黑度，用目视进行比较，进行半定量分析．

（３）均称线对法选择基体元素或样品中组成恒定的某元素的一些谱线做为待测元素分析线的均称线对(激发电位相近的谱线)，通过二者的比较来判断待测成分的近似含量。

11.某合金中Pb的光谱定量测定,以Mg作为内标,实验测得数据如下: 黑度计读数 溶液 Mg Pb Pb的质量浓度/(mg.mL-1) 1 2 3 4 5 A B C 7.3 8.7 7.3 10.3 11.6 8.8 9.2 10.7 17.5 18.5 11.0 12.0 10.4 15.5 9.2 10.7 0.151 0.201 0.301 0.402 0.502

根据以上数据,(1)绘制工作曲线,(2)求溶液A, B, C的质量浓度. 解: 以DS=SPb-SMg 对logC作图,即得如下的工作曲线.

12108logCA=-0.627logC?=-0.480

6logC0.236, 0.331, 0.396m.mL-1 ?=-0.402根据图中查出的相应logC数据,即可求得A,B,C浓度分别为4 12. 用内标法测定试样中镁的含量.用蒸馏水溶解MgCl2以配制标准镁溶液系列.在每一标准2溶液和待测溶液中均含有25.0ng.mL-1的钼.钼溶液用溶解钼酸铵而得.测定时吸取50mL的

0溶液于铜电极上,溶液蒸发至干后摄谱,测量279.8nm处镁谱线强度和281.6nm处钼谱线强度,

-2得到下列数据.试据此确定试液中镁的浓度. rMg ?S相对强度 -0.8-rMg 0.7-0.6相对强度-0.5- 0.4-0.3LogCng.mL-1 279.8nm 281.6nm 1.05 10.5 100.5 0.67 3.4 18 1.8 1.6 1.5 ng.mL-1 279.8nm 281.6nm 1.7 1.9 1.8 1050 115 10500 739 分析试样 2.5

解:根据绘内标法制标准曲线的要求,将上页表格做相应的变换如下:

logrMg 0.0212 1.02 2.00 Log(IMg/IMo) -0.43 0.33 1.1 logrMg 3.02 4.02 试样 Log(IMg/IMo) 1.8 2.6 0.14

以log(IMg/IMo)对logrMg作图即得如下页所示的工作曲线.

3.02.52.01.51.00.50.0log?-0.5xlog(IMg/IMo)=0.768 3412

?Mg从图中查得,logr=0.768, 故试液中镁的浓度为5.9ng.mL-1

第八章习题解答(原子吸收)

1.简述原子吸收分光光度法的基本原理，并从原理上比较发射光谱法和原子吸收光谱法的异同点及优缺点．

解：AAS是基于物质所产生的原子蒸气对特定谱线的吸收作用来进行定量分析的方法． AES是基于原子的发射现象，而AAS则是基于原子的吸收现象．二者同属于光学分析方法． 原子吸收法的选择性高，干扰较少且易于克服。

由于原于的吸收线比发射线的数目少得多，这样谱线重叠 的几率小得多。而且空心阴极灯一般并不发射那些邻近波长的辐射线经，因此其它辐射线干扰较小。 原子吸收具有更高的灵敏度。

在原子吸收法的实验条件下，原子蒸气中基态 原于数比激发态原子数多得多，所以测定的是大部分原 子。

原子吸收法 比发射法具有更佳的信噪比

这是由于激发态原子数的温度系数显著大于基态原子。

2．何谓锐线光源？在原子吸收光谱分析中为什么要用锐线光源？

解：锐线光源是发射线半宽度远小于吸收线半宽度的光源，如空心阴极灯。在使用锐线光源

时，光源发射线半宽度很小，并且发射线与吸收线的中心频率一致。这时发射线的轮廓可看作一个很窄的矩形，即峰值吸收系数K? 在此轮廓内不随频率而改变，吸收只限于发射线轮廓内。这样，求出一定的峰值吸收系数即可测出一定的原子浓度。

3．在原子吸收光度计中为什么不采用连续光源（如钨丝灯或氘灯），而在分光光度计中则需要采用连续光源？ 解：虽然原子吸收光谱中积分吸收与样品浓度呈线性关系，但由于原子吸收线的半宽度很小，如果采用连续光源，要测定半宽度很小的吸收线的积分吸收值就需要分辨率非常高的单色器，目前的技术条件尚达不到，因此只能借助锐线光源，利用峰值吸收来代替．

而分光光度计测定的是分子光谱，分子光谱属于带状光谱，具有较大的半宽度，使用普通的棱镜或光栅就可以达到要求．而且使用连续光源还可以进行光谱全扫描，可以用同一个光源对多种化合物进行测定．

4．原子吸收分析中，若产生下述情况而引致误差，应采用什么措施来减免之？ （１）光源强度变化引起基线漂移，

（２）火焰发射的辐射进入检测器（发射背景），

（３）待测元素吸收线和试样中共存元素的吸收线重叠．

解：(1)选择适宜的灯电流，并保持灯电流稳定，使用前应该经过预热．

(2)可以采用仪器调制方式来减免，必要时可适当增加灯电流提高光源发射强度来改善信噪比．

(3)可以选用其它谱线作为分析线．如果没有合适的分析线，则需要分离干扰元素．

5．原子吸收分析中，若采用火焰原子化法，是否火焰温度愈高，测定灵敏度就愈高？为什么？

解:不是.因为随着火焰温度升高,激发态原子增加,电离度增大,基态原子减少.所以如果太高,反而可能会导致测定灵敏度降低.尤其是对于易挥发和电离电位较低的元素,应使用低温火焰.

6．石墨炉原子化法的工作原理是什么？与火焰原子化法相比较，有什么优缺点？为什么？ 解:石墨炉原子化器是将一个石墨管固定在两个电极之间而制成的,在惰性气体保护下以大电流通过石墨管,将石墨管加热至高温而使样品原子化.

与火焰原子化相比,在石墨炉原子化器中,试样几乎可以全部原子化,因而测定灵敏度高.对于易形成难熔氧化物的元素,以及试样含量很低或试样量很少时非常适用.

缺点:共存化合物的干扰大,由于取样量少,所以进样量及注入管内位置的变动会引起误差,因而重现性较差.

7．说明在原子吸收分析中产生背景吸收的原因及影响，如何避免这一类影响？

解:背景吸收是由于原子化器中的气态分子对光的吸收或高浓度盐的固体微粒对光的散射而引起的,它们属于一种宽频带吸收.而且这种影响一般随着波长的减短而增大,同时随着基体元素浓度的增加而增大,并与火焰条件有关.可以针对不同情况采取不同的措施,例如火焰成分中OH,CH,CO等对光的吸收主要影响信号的稳定性，可以通过零点调节来消除，由于这种吸收随波长的减小而增加，所以当测定吸收波长位于远紫外区的元素时，可以选用空气－H2,Ar-H2火焰．对于火焰中金属盐或氧化物、氢氧化物引起的吸收通常利用高温火焰就可消除。

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