第七章 朱明華 儀器分析第三版 答案.ppt

第七章習(xí)題解答 1 試從電極頭溫度 弧焰溫度 穩(wěn)定性及主要用途比較三種常用光源 直流 交流電弧 高壓火花 的性能 2 攝譜儀由哪幾部分構(gòu)成 各組成部件的主要作用是什么 解 攝譜儀是用來(lái)觀察光源的光譜的儀器 主要由照明系統(tǒng) 準(zhǔn)光系統(tǒng) 色散系統(tǒng)及投影系統(tǒng)構(gòu)成 照明系統(tǒng)的作用是將光源產(chǎn)生的光均勻地照明于狹縫上 準(zhǔn)光系統(tǒng)的作用是將通過(guò)狹縫的光源輻射經(jīng)過(guò)準(zhǔn)光鏡變成平行光束照射在分光系統(tǒng) 色散系統(tǒng)上 色散系統(tǒng)為棱鏡或光柵 其作用是將光源產(chǎn)生的光分開 成為分立的譜線 投影系統(tǒng)的作用是將攝得的譜片進(jìn)行放大 并投影在屏上以便觀察 在定量分析時(shí)還需要有觀測(cè)譜線黑度的黑度計(jì)及測(cè)量譜線間距的比長(zhǎng)儀 3 簡(jiǎn)述ICP的形成原理及其特點(diǎn) 解 ICP是利用高頻加熱原理 當(dāng)在感應(yīng)線圈上施加高頻電場(chǎng)時(shí) 由于某種原因 如電火花等 在等離子體工作氣體中部分電離產(chǎn)生的帶電粒子在高頻交變電磁場(chǎng)的作用下做高速運(yùn)動(dòng) 碰撞氣體原子 使之迅速 大量電離 形成雪崩式放電 電離的氣體在垂直于磁場(chǎng)方向的截面上形成閉合環(huán)形的渦流 在感應(yīng)線圈內(nèi)形成相當(dāng)于變壓器的次級(jí)線圈并同相當(dāng)于初級(jí)線圈的感應(yīng)線圈耦合 這種高頻感應(yīng)電流產(chǎn)生的高溫又將氣體加熱 電離 并在管口形成一個(gè)火炬狀的穩(wěn)定的等離子體焰矩 其特點(diǎn)如下 1 工作溫度高 同時(shí)工作氣體為惰性氣體 因此原子化條件良好 有利于難熔化合物的分解及元素的激發(fā) 對(duì)大多數(shù)元素有很高的靈敏度 2 由于趨膚效應(yīng)的存在 穩(wěn)定性高 自吸現(xiàn)象小 測(cè)定的線性范圍寬 3 由于電子密度高 所以堿金屬的電離引起的干擾較小 4 ICP屬無(wú)極放電 不存在電極污染現(xiàn)象 5 ICP的載氣流速較低 有利于試樣在中央通道中充分激發(fā) 而且耗樣量也較少 6 采用惰性氣體作工作氣體 因而光譜背景干擾少 4 何謂元素的共振線 靈敏線 最后線 分析線 它們之間有何聯(lián)系 解 由激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷所發(fā)射的譜線稱為共振線 resonanceline 共振線具有最小的激發(fā)電位 因此最容易被激發(fā) 為該元素最強(qiáng)的譜線 靈敏線 sensitiveline 是元素激發(fā)電位低 強(qiáng)度較大的譜線 多是共振線 resonanceline 最后線 lastline 是指當(dāng)樣品中某元素的含量逐漸減少時(shí) 最后仍能觀察到的幾條譜線 它也是該元素的最靈敏線 進(jìn)行分析時(shí)所使用的譜線稱為分析線 analyticalline 由于共振線是最強(qiáng)的譜線 所以在沒(méi)有其它譜線干擾的情況下 通常選擇共振線作為分析線 5 光譜定性分析的基本原理是什么 進(jìn)行光譜定性分析時(shí)可以有哪幾種方法 說(shuō)明各個(gè)方法的基本原理和使用場(chǎng)合 解 由于各種元素的原子結(jié)構(gòu)不同 在光源的激發(fā)下 可以產(chǎn)生各自的特征譜線 其波長(zhǎng)是由每種元素的原子性質(zhì)決定的 具有特征性和唯一性 因此可以通過(guò)檢查譜片上有無(wú)特征譜線的出現(xiàn)來(lái)確定該元素是否存在 這就是光譜定性分析的基礎(chǔ) 進(jìn)行光譜定性分析有以下三種方法 1 比較法 將要檢出元素的純物質(zhì)或純化合物與試樣并列攝譜于同一感光板上 在映譜儀上檢查試樣光譜與純物質(zhì)光譜 若兩者譜線出現(xiàn)在同一波長(zhǎng)位置上 即可說(shuō)明某一元素的某條譜線存在 本方法簡(jiǎn)單易行 但只適用于試樣中指定組分的定性 2 對(duì)于復(fù)雜組分及其光譜定性全分析 需要用鐵的光譜進(jìn)行比較 采用鐵的光譜作為波長(zhǎng)的標(biāo)尺 來(lái)判斷其他元素的譜線 3 當(dāng)上述兩種方法均無(wú)法確定未知試樣中某些譜線屬于何種元素時(shí) 可以采用波長(zhǎng)比較法 即準(zhǔn)確測(cè)出該譜線的波長(zhǎng) 然后從元素的波長(zhǎng)表中查出未知譜線相對(duì)應(yīng)的元素進(jìn)行定性 6 結(jié)合實(shí)驗(yàn)說(shuō)明進(jìn)行光譜定性分析的過(guò)程 解 光譜定性分析包括試樣處理 攝譜 檢查譜線等幾個(gè)基本過(guò)程 7 光譜定性分析攝譜時(shí) 為什么要使用哈特曼光闌 為什么要同時(shí)攝取鐵光譜 解 使用哈特曼光闌是為了在攝譜時(shí)避免由于感光板移動(dòng)帶來(lái)的機(jī)械誤差 從而造成分析時(shí)攝取的鐵譜與試樣光譜的波長(zhǎng)位置不一致 攝取鐵光譜是由于鐵的光譜譜線較多 而且每條譜線的波長(zhǎng)都已經(jīng)精確測(cè)定 并載于譜線表內(nèi) 因此可以用鐵個(gè)譜線作為波長(zhǎng)的標(biāo)尺 進(jìn)而確定其它元素的譜線位置 8 光譜定量分析的依據(jù)是什么 為什么要采用內(nèi)標(biāo) 簡(jiǎn)述內(nèi)標(biāo)法的原理 內(nèi)標(biāo)元素和分析線對(duì)應(yīng)具備哪些條件 為什么 解 在光譜定量分析中 元素譜線的強(qiáng)度I與該元素在試樣中的濃度C呈下述關(guān)系 I aCb在一定條件下 a b為常數(shù) 因此logI blogC loga亦即譜線強(qiáng)度的對(duì)數(shù)與濃度對(duì)數(shù)呈線性關(guān)系 這就是光譜定量分析的依據(jù) 在光譜定量分析時(shí) 由于a b隨被測(cè)元素的含量及實(shí)驗(yàn)條件 如蒸發(fā) 激發(fā)條件 取樣量 感光板特性及顯影條件等 的變化而變化 而且這種變化往往很難避免 因此要根據(jù)譜線強(qiáng)度的絕對(duì)值進(jìn)行定量常常難以得到準(zhǔn)確結(jié)果 所以常采用內(nèi)標(biāo)法消除工作條件的變化對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響 用內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行測(cè)定時(shí) 是在被測(cè)元素的譜線中選擇一條譜線作為分析線 在基體元素 或定量加入的其它元素 的譜線中選擇一條與分析線均稱的譜線作為內(nèi)標(biāo)線 組成分析線對(duì) 利用分析線與內(nèi)標(biāo)線絕對(duì)強(qiáng)度的比值及相對(duì)強(qiáng)度來(lái)進(jìn)行定量分析 這時(shí)存在如下的基本關(guān)系 logR log I1 I2 b1logC logA其中A a1 I2 內(nèi)標(biāo)元素和分析線對(duì)應(yīng)具備的條件 內(nèi)標(biāo)元素與被測(cè)元素在光源作用下應(yīng)有相近的蒸發(fā)性質(zhì) 內(nèi)標(biāo)元素若是外加的 必須是試樣中不含或含量極少可以忽略的 分析線對(duì)選擇需匹配 兩條原子線或兩條離子線 兩條譜線的強(qiáng)度不宜相差過(guò)大 分析線對(duì)兩條譜線的激發(fā)電位相近 若內(nèi)標(biāo)元素與被測(cè)元素的電離電位相近 分析線對(duì)激發(fā)電位也相近 這樣的分析線對(duì)稱為 均勻線對(duì) 分析線對(duì)波長(zhǎng)應(yīng)盡可能接近 分析線對(duì)兩條譜線應(yīng)沒(méi)有自吸或自吸很小 并不受其它譜線的干擾 內(nèi)標(biāo)元素含量一定的 9 何謂三標(biāo)準(zhǔn)試樣法 解 三標(biāo)準(zhǔn)試樣法就是將三個(gè)或三個(gè)以上的標(biāo)準(zhǔn)試樣和被分析試樣于同一實(shí)驗(yàn)條件下 在同一感光板上進(jìn)行攝譜 由每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)試樣分析線對(duì)的黑度差與標(biāo)準(zhǔn)試樣中欲測(cè)成分含量c的對(duì)數(shù)繪制工作曲線 然后由被測(cè)試樣光譜中測(cè)得的分析線對(duì)的黑度差 從工作曲線中查出待測(cè)成分的含量 10 試述光譜半定量分析的基本原理 如何進(jìn)行 解 光譜半定量分析主要有三種方法 譜線呈現(xiàn)法 當(dāng)分析元素含量降低時(shí) 該元素的譜線數(shù)目也會(huì)逐漸減少 可以根據(jù)一定實(shí)驗(yàn)條件下出現(xiàn)特征譜線的數(shù)目來(lái)進(jìn)行半定量分析 譜線強(qiáng)度比較法 可以將被測(cè)元素配制成不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)系列 然后分別與試樣同時(shí)攝譜 并控制相同的攝譜條件 通過(guò)比較被測(cè)元素的靈敏線與標(biāo)準(zhǔn)試樣中該元素的相應(yīng)譜線的黑度 用目視進(jìn)行比較 進(jìn)行半定量分析 均稱線對(duì)法選擇基體元素或樣品中組成恒定的某元素的一些譜線做為待測(cè)元素分析線的均稱線對(duì) 激發(fā)電位相近的譜線 通過(guò)二者的比較來(lái)判斷待測(cè)成分的近似含量 11 某合金中Pb的光譜定量測(cè)定 以Mg作為內(nèi)標(biāo) 實(shí)驗(yàn)測(cè)得數(shù)據(jù)如下 根據(jù)以上數(shù)據(jù) 1 繪制工作曲線 2 求溶液A B C的質(zhì)量濃度 解 以DS SPb SMg對(duì)logC作圖 即得如下的工作曲線 根據(jù)圖中查出的相應(yīng)logC數(shù)據(jù) 即可求得A B C濃度分別為0 236 0 331 0 396m mL 1 12 用內(nèi)標(biāo)法測(cè)定試樣中鎂的含量 用蒸餾水溶解MgCl2以配制標(biāo)準(zhǔn)鎂溶液系列 在每一標(biāo)準(zhǔn)溶液和待測(cè)溶液中均含有25 0ng mL 1的鉬 鉬溶液用溶解鉬酸銨而得 測(cè)定時(shí)吸取50mL的溶液于銅電極上 溶液蒸發(fā)至干