仪器分析实验课后思考题答案.pdf

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仪器分析实验课后思考题答案
实验二 气相色谱定性和定量分析
1、 为什么可以利用色谱峰的保留值进行色谱定性分析？
因为在相同的色谱条件下， 同一物质具有相同的保留值， 当用已知物的保留时间与未知祖坟
的保留时间进行对照时，若两者的保留时间相同，则认为两者是相同的化合物。
2、 利用面积归一化法进行定量分析是，进样量是否需要非常准确，为什么？
因为归一化法的结果是一个比例

峰面积百分比 =该峰的峰面积 /所有峰面积和

可以把进样量（进样体积 *样品浓度）看作是 1（即 100% ），检测出的各个峰（主峰和杂质
峰）都是这个 1 的一部分，且各个峰面积百分比的和为 1。简单的用一个数学公式表示就是

各个峰面积分别为 A,B,C,D …… M.

各个峰面积和为 W=A+B+C+D+ …… +M

那么各峰面积百分比就是 A/W,B/W,C/W, …… ,M/W

A/W+B/W+C/W+……+M/W

=(A+B+C+D+……+M)/W

=W/W

=1

一个样品中各个峰彼此之间的比例是一定的，所以进样量的准确度要求不高。
实验三 聚乙烯和聚苯乙烯膜的红外光谱分析
1、 化合物的红外吸收光谱是怎样产生的？它能提供哪些信息？
当一束具有连续波长的红外光通过物质， 物质分子中某个基团的振动频率或转动频率和红外
光的频率一样时，分子就吸收能量由原来的基态振 (转)动能级跃迁到能量较高的振 (转)动能
级，分子吸收红外辐射后发生振动和转动能级的跃迁，该处波长的光就被物质吸收。所以，
红外光谱法实质上是一种根据分子内部原子间的相对振动和分子转动等信息来确定物质分
子结构和鉴别化合物的分析方法。位置、强度、峰形是 IR 的三要素。吸收峰的位置和形状
反应分子所带官能团， 可以推断化合物的化学结构； 吸收峰强度可以测定混合物各组分的含
量；应用红外光谱可以测定分子的键长、 健角，从而推断分子的立体构型， 判断化学键的强
弱等。
2、 红外光谱实验室为什么对温度和相对湿度要维持一定的指标？
一个很重要的原因是红外光谱仪器中有几个作用较大且比较贵重的光镜是用 KBr 做的，极
易受潮， 温度或湿度过高都会造成光镜的损坏， 一般温度不能超过 25 度,湿度最好在 45% 以
下，另外要补充的是只要是高精密的仪器， 对室内的温湿度都是有要求， 能起到保持仪器的
精密度、减缓仪器的老化的作用。
3、 如何进行红外吸收光谱的图谱解释？
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根据官能团的特征峰，与谱图进行一一对应。
实验四 电位法测天然水中微量的氟
1、 标准曲线法有何优点？
标准曲线法的优点是： 绘制好标准工作曲线后测定工作就变得相当简单， 可直接从标准工作
曲线上读出含量，因此特别适合于大量样品的分析。
2、 离子选择电极法测 F 浓度时，加入 TISAB 的组成和作用是什么？
首先说一下它的组成， TISAB 由氯化钠，柠檬酸钠，冰醋酸，和氢氧化钠等组成，其作用
有三，第一氯化钠能提高离子总强度， 第二，柠檬酸钠是为了掩蔽干扰离子，第三，冰醋酸，
氢氧化钠是为了行成缓冲溶液。总的作用就是为了减少测定的误差！
实验五 紫外分光光度法直接测定水中酚
1、 紫外分光光度法直接测定水样时有何优缺点？
优点是找到对的吸收波长时可快速侦测。
缺点是浓度不能太高(最好在 mM~ μM 之间 )，会有同吸收峰的物质所干扰，而无法得到正
确的数据
2、 紫外分光光度法的适用条件？
应用范围： ①定量分析， 广泛用于各种物料中微量、 超微量和常量的无机和有机物质的测定。
②定性和结构分析， 紫外吸收光谱还可用于推断空间阻碍效应、氢键的强度、互变异构、几
何异构现象等。 ③反应动力学研究， 即研究反应物浓度随时间而变化的函数关系， 测定反应
速度和反应级数，探讨反应机理。④研究溶液平衡，如测定络合物的组成，稳定常数、酸碱
离解常数等。
对溶剂的要求
含有杂原子的有机溶剂，通常均具有很强的末端吸收。因此， 当作溶剂使用时，它们的
使用范围均不能小于截止使用波长。例如甲醇、乙醇的截止使用波长为 205nm 。另外，当
溶剂不纯时，也可能增加干扰吸收。 因此，在测定供试品前， 应先检查所用的溶剂在供试品
所用的波长附近是否符合要求，即将溶剂置 1cm 石英吸收池中，以空气为空白（即空白光
路中不置任何物质）测定其吸收度。溶剂和吸收池的吸光度， 在 220 ～240nm 范围内不得超
过 ，在 241 ～250nm 范围内不得超过 ，在 251～300nm 范围内不得超过 ，在 300nm
以上时不得超过 。
测定法
测定时，除另有规定外，应以配制供试品溶液的同批溶剂为空白对照，采用 1cm 的石
英吸收池，在规定的吸收峰波长±2nm 以内测试几个点的吸收度， 或由仪器在规定波长附近
自动扫描测定， 以核对供试品的吸收峰波长位置是否正确， 除另有规定外， 吸收峰波长应在
该品种项下规定的波长± 2nm 以内，并以吸光度最大的波长作为测定波长。一般供试品溶液
的吸收度读数， 以在 ～ 之间的误差较小。 仪器的狭缝波带宽度应小于供试品吸收带的
半宽度，否则测得的吸收度会偏低； 狭缝宽度的选择，应以减小狭缝宽度时供试品的吸收度
不再增大为准， 由于吸收池和溶剂本身可能有空白吸收， 因此测定供试品的吸光度后应减去
空白读数， 或由仪器自动扣除空白读数后再计算含量。 当溶液的 pH 值对测定结果有影响时，
应将供试品溶液和对照品溶液的 pH 值调成一致。
（1） 鉴别和检查 分别按各品种项下的方法进行。
（2） 含量测定 一般有以下几种。
对照品比较法
按各品种项下的方法， 分别配制供试品溶液和对照品溶液， 对照品溶液中所含被测成分
的量应为供试品溶液中被测成分规定量的 100% ±10% ，所用溶剂也应完全一致，在规定的
波长测定供试品溶液和对照品溶液的吸光度后，按下式计算供试品中被测溶液的浓度∶
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CX=（AX/AR ）CR
式中 CX 为供试品溶液的浓度；
AX 为供试品溶液的吸收度；
AR 为对照品溶液的浓度；
CR 为对照品溶液的吸收度。
吸收系数法
按各品种项下的方法配制供试品溶液， 在规定的波长处测定其吸光度， 再以该品种在规
定条件下的吸收系数计算含量。用本法测定时，吸收系数通常应大于 100 ，并注意仪器的校
正和检定。
比色法
供试品溶液加入适量显色剂后测定吸光度以测定其含量的方法为比色法。
用比色法测定时，应取数份梯度量的对照品溶液，用溶剂补充至同一体积，显色后，以
相应试剂为空白， 在各品种规定的波长处测定各份溶液的吸光度， 以吸光度为纵坐标， 浓度
为横坐标绘制标准曲线， 再根据供试品的吸光度在标准曲线上查得其相应的浓度， 并求出其
含量。
也可取对照品溶液与供试品溶液同时操作， 显色后， 以相应的试剂为空白， 在各品种规
定的波长处测定对照品和供试品溶液的吸光度，按上述（ 1）法计算供试品溶液的浓度。
除另有规定外， 比色法所用空白系指用同体积溶剂代替对照品或供试品溶液， 然后依次
加入等量的相应试剂，并用同样方法处理制得。
实验六 用高效液相色谱法测定饮料中的咖啡因
1、 解释反相色谱（n-C18 ）测定饮料中咖啡因的分离原理。
反相柱 n-C18 ，是将非极性物质 n-C18 烷（正构烷烃）键合到硅胶基质上，分离过程中以极
性溶剂为流动相，实现弱极性化合物的分离。与其它组分（如：单丁酸、咖啡酸、蔗糖等）
相比，咖啡因是弱极性化合物。
2、 在本实验中，用峰高 H 为定量基础的校正曲线能否得到咖啡因的精确结果？
可以用峰高计算，但这种定量方法多在以前色谱工作站不普及而采用记录仪记录图谱的时
代，且前提是色谱峰型、柱效非常好，要求拖尾因子在 ～ 之间，否则误差会很大。
目前峰高计算方法已经基本不采用了， 我做了十年色谱还未使用过， 因为色谱工作站可以直
接告诉你峰面积！建议以峰面积计算。
3、 能否用离子交换柱测定咖啡因？为什么？
不行

因为离子交换色谱（ ion exchange chromatography ，IEC）以离子交换树脂作为固定相，树脂
上具有固定离子基团及可交换的离子基团。当流动相带着组分电离生成的离子通过固定相
时，组分离子与树脂上可交换的离子基团进行可逆变换。 根据组分离子对树脂亲合力不同而
得到分离。

阳离子交换 :

阴离子交换 :

式中 －－ 表示在固定相上， Kxy 和 Kzm 是交换反应的平衡常数， Z+和 X-代表被分析的
组分离子。 M+和 Y- 表示树脂上可交换的离子团。

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离子交换反应的平衡常数分别为：

阳离子交换：

阴离子交换：

平衡常数 K 值越大，表示组分的离子与离子交换树脂的相互作用越强。由于不同的物质
在溶剂中离解后， 对离子交换中心具有不同的亲合力， 因此具有不同的平衡常数。 亲合力大
的，在柱中的停留时间长，具有高的保留值。

依据咖啡因的结构式 1,3,7-三甲基黄嘌呤或 3,7-二氢-1,3,7三甲基 -1H-嘌呤-2,6-二
酮，其解离常数很小，不符合离子交换色谱的要求。
实验七 X 射线衍射粉末法物相分析
讨论本实验所得数据与标准数据为什么存在细微差别？
样品颗粒大小对实验结果的影响为了比较充分地说明颗粒大小对测试结果的影响程度 ,我们
选取了来自内蒙古巴丹吉林沙漠表层矿物试样作为分析对象 .用日本理学