仪器分析作业 同济大学

发布 2022-07-18 02:20:28 阅读 7664

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。

答:基本原理:原子在两个能态之间的跃迁伴随着能量的发射和吸收,当原子受外界能量的激发时,可跃迁到不同的激发态,此过程产生的吸收谱线称为共振吸收线,而电子从激发态跃迁回基态时则发射同样频率的光,称为共振发射线,各种元素的原子机构和外层电子排布不同,不同元素的原子从基态激发至激发态时吸收的能量不同,因而产生的共振线不同且各有其特征,即为元素的特征曲线,原子吸收分光光度法的基本原理就是利用处于基态的待测原子蒸气对从光源辐射的共振线的吸收来进行分析的。

异同点:原子吸收光谱法(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;原子发射光谱法(aes)是根据处于激发态的待测元素原子回到基态时发射的特征谱线对待测元素进行分析的方法。aes 是基于原子的发射现象,而 aas 则是基于原子的吸收现象。

2 简述icp的形成原理及优缺点。

答:形成原理:利用高频加热原理,当在感应线圈上施加高频电场时,由于某种原因(如电火花等)在等离子体工作气体中部分电离产生的带电粒子在高频交变电磁场的作用下做高速运动,碰撞气体原子,使之迅速、大量电离,形成雪崩式放电,电离的气体在垂直于磁场方向的截面上形成闭合环形的涡流,在感应线圈内形成相当于变压器的次级线圈并同相当于初级线圈的感应线圈耦合,这种高频感应电流产生的高温又将气体加热、电离,并在管口形成一个火炬状的稳定的等离子体焰矩。

优缺点:1)工作温度高、同时工作气体为惰性气体,因此原子化条件良好,有利于难熔化合物的分解及元素的激发,对大多数元素有很高的灵敏度。

2)由于趋肤效应的存在,稳定性高,自吸现象小,测定的线性范围宽。

3)由于电子密度高,所以碱金属的电离引起的干扰较小。

4)icp属无极放电,不存在电极污染现象。

5)icp的载气流速较低,有利于试样在**通道中充分激发,而且耗样量也较少。

6)采用惰性气体作工作气体,因而光谱背景干扰少。

3 谱线变宽的原因有哪些?有何特点?

答:原因及特点:

1) 自然变宽△vn,在无外界影响下,谱线有一定的宽度,其约相当于10-5数量级;

2) 多普勒变宽△vd,这是由于原子在空间中作无规则热运动所导致的,又称为热变宽,与元素的相对分子质量、温度和谱线的频率有关;

3) 压力变宽△vl,原子相互碰撞使能量发生稍微变化,又叫共振变宽;

4) 自吸变宽,光源空心阴极灯发射的共振线被灯内同种基态原子所吸收产生自吸现象。灯电流越大,自吸现象越严重。

5) 场致变宽,外界电场、带电粒子、离子形成的电场及磁场的作用使谱线变宽的现象;影响较小;

在一般分析条件下以△vn为主。

4 简述空心阴极灯的工作原理及特点。

答:工作原理:

施加适当电压时,电子将从空心阴极内壁流向阳极, 与充入的惰性气体碰撞而使之电离,产生正电荷,其在电场作用下,向阴极内壁猛烈轰击,使阴极表面的金属原子溅射出来,溅射出来的金属原子再与电子、惰性气体原子及离子发生撞碰而被激发,于是阴极内辉光中便出现了阴极物质和内充惰性气体的光谱。因此用不同待测元素作阴极材料,可制成相应空心阴极灯。空心阴极灯的辐射强度与灯的工作电流有关,增大电流,可以增加发射强度。

特点:(1)只有一个操作参数;(2)发射的谱线稳定性好、强度高而宽度窄;(3)使用前需预热一段时间;

5 原子吸收的干扰有哪几种?怎么产生的?该怎么消除干扰?

答:6 简述紫外吸收光谱产生的原因。

答:分子内部的运动可分为价电子运动、分子内原子在平衡位置附近的振动和分子绕其重心的转动,因此分子具有电子能级、振动能级和转动能级。分子从外界吸收能量后,就能引起分子能级的跃迁,即从基态能级跃迁到激发态能级,分子吸收能量具有量子化的特征,即分子只能吸收等于两个能级之差的能量,故用紫外线照射分子,可使分子价电子跃迁而产生紫外吸收。

7 电子跃迁有哪几种类型?这些类型的跃迁各处于什么波长范围?

答: 8 何谓助色团及生色团?

答:助色团:指分子中本身不吸收辐射而能使分子中生色基团的吸收峰向长波长移动并增强其强度的基团,即一些自身含有n电子的基团,如羟基、胺基和卤素等。

生色团:指分子中含有的,能对光辐射产生吸收、具有跃迁的不饱和基团。某些有机化合物分子中存在含有不饱和键的基团,能够在紫外及可见光区域内(200~800nm)产生吸收,且吸收系数较大,这种吸收具有波长选择性,吸收某种波长(颜色)的光,而不吸收另外波长(颜色)的光,从而使物质显现颜色,称为生色团。

即为含有n→π*或π→π跃迁的基团,如双键,共轭二烯等。

9 有机化合物的紫外吸收光谱中有哪几种类型的吸收带,它们产生的原因是什么?

答:如果存在饱和基团,则有σ→σ跃迁吸收带,这是由于饱和基团存在基态和激发态的σ电子,这类跃迁的吸收带位于远紫外区。如果还存在杂原子基团,则有n →σ跃迁,这是由于电子由非键的n轨道向反键σ轨道跃迁的结果,这类跃迁位于远紫外到近紫外区,而且跃迁峰强度比较低。

如果存在不饱和c=c双键,则有π→πn →π跃迁,这类跃迁位于近紫外区,而且强度较高。如果分子中存在两个以上的双键共轭体系,则会有强的k吸收带存在,吸收峰位置位于近紫外到可见光区。

对于芳香族化合物,一般在185nm,204nm左右有两个强吸收带,分别成为e1, e2吸收带,如果存在生色团取代基与苯环共轭,则e2吸收带与生色团的k吸收带合并,并且发生红移,而且会在230-270nm处出现较弱的精细吸收带(b吸收带),这些都是芳香族化合物的特征吸收带。

10 某酮类化合物,当溶于极性溶剂中(如乙醇)时,溶剂对n→π*及π→π跃迁,各产生什么影响?

答:溶剂极性的不同也会引起某些化合物吸收光谱的红移和蓝移,这种作用称为溶剂效应。在π→π跃迁中,激发态极性大于基态,当使用极性大的溶剂时,由于溶剂与溶质相互作用,激发态π*比基态π的能量下降更多,因而激发态与基态之间的能量差减小,导致吸收谱带λmax红移。

而在n→π*跃迁中,基态n电子与极性溶剂形成氢键,降低了基态能量,使激发态与基态之间能量差变大,导致吸收带λmax向短波区移动(蓝移)。

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