现代分析测试课后思考题

现代分析测试课后思考题

现代分析测试技术课后思考题

序论思考题

1.现代分析测试技术的特点有哪些?

2.晶体的性质。

3.等轴晶系的晶⾯间距的计算。

4.核外电⼦运动状态描述。

5.举例说明泡利不相容原理、能量最低原理和洪德规则的应⽤。

6.晶体的对称特点。

7.晶⾯、晶棱、⾯⽹符号的计算及表⽰⽅法。

XRD思考题

8.X射线产⽣的原理是什么？

9.何谓连续X射线和特征X射线？试解释产⽣的原因。

10.连续X射线的短波限取决于什么？试说明。

11.X射线的强度变化与哪些因素有关？

12.X射线与物质相互作⽤有哪三种情形？

13.布拉格⽅程的推导和应⽤。

14.X射线分析有哪些应⽤？

15.获得晶体衍射花样的三种基本⽅法。各有什么应⽤？

16.解释相⼲散射、⾮相⼲散射。

17.X射线的本质。

30.荧光光谱仪由哪⼏部分构成？

答：激发光源、样品池、双单⾊器系统、检测器。

31.荧光光谱仪有什么特点？

答：有两个单⾊器，光源与检测器通常成直⾓。

32.荧光激发光谱和发射光谱有什么不同？

33.荧光光谱仪可⽤在哪些⽅⾯？

⽓相⾊谱思考题

34.简要说明⽓相⾊谱分析的基本原理

35.⽓相⾊谱仪的基本设备包括哪⼏部分?各有什么作⽤?

36.讨论⽓相⾊谱操作条件的选择，选择程序升温的优势。

37.常⽤载⽓有哪些? 如何选择和净化载⽓?

38.简述在⽓相⾊谱分析中,进样⼝的温度设置原则。

39.简述⾊谱定量分析中的内标法定义及内标物的选择原则。

40.⾊谱定性的依据是什么?主要有那些定性⽅法?

41.试述“相似相溶”原理应⽤于固定液选择的合理性及其存在的问题。

42.阐述⾊谱分析的过程及固定相、流动相的定义

43.阐述⽑细管⽓相⾊谱分析中为什么要设置分流⽐及设置原则

44.⾼效液相⾊谱法和⽓相⾊谱法的主要区别？

45.试阐述⾊谱分析法的特点及⽓相⾊谱、液相⾊谱各适⽤于分析什么物质。

46.简述⽓相⾊谱分析中的分配系数与分配⽐的区别。

热分析思考题

47.热重分析法的基本原理是什么？

48.影响热重（TG ）曲线的因素有哪些？

49.差热分析仪（DTA）的基本原理是什么？

60.⾼效液相⾊谱流动相在使⽤前要如何处理?

61.⾼效液相⾊谱的⽅法学考察主要包括什么？

紫外可见思考题

62.紫外-可见吸收光谱

63.吸收光谱的测量-----Lambert-Beer定律

64.紫外-可见光度计仪器组成

65.分析条件选择

-Vis-Nir分光光度法的应⽤

显微形貌分析思考题

67.透射电⼦显微镜（TEM）

68.扫描电⼦显微镜（SEM）

69.扫描探针显微镜（SPM）

思考题答案

1.现代分析测试技术的特点有哪些?

答：（1）分析测试仪器系列化

化学成分分析、结构分析、谱学分析、显微分析、物化性能分析等等。

（2）分析测试仪器数字化

控制程序化，结果（数据、图像）数字化、分析计算⾃动化、操作界⾯化、简单化等。（3）分析测试仪器多功能化

如电⼦显微镜、扫描探针、X射线衍射仪等。

（4）分析测试速度⾼速化

如X射线衍射仪、红外光谱仪、DNA测序等

（5）分析测试试样超微量化

成分和结构的微区分析、⽣化分析等。

（6）分析测试仪器超⼩型化

过去的⼤型精密仪器，现在都可以放在办公桌上了，如激光拉曼光谱仪、光学吸收谱仪等等。

2.晶体的性质？

答：⾃限性（⾃范性）：晶体在⼀定条件下能⾃发形成⼏何多⾯体的形状。

结晶均⼀性：同⼀晶体的不同部分具有相同的性质。

各向异性：晶体性质随⽅位不同⽽有差异的特性。

对称性：晶体中的晶⾯晶棱、⾓顶、结点及物理化学性质等在不同⽅向作有规律地重复。

最⼩内能性：在相同热⼒学条件下，与同种成分的⾮晶体液体、⽓体相⽐，其内能最⼩。

稳定性。

3.等轴晶系的晶⾯间距的计算？

答：等轴晶系平⾏⾯⽹的⾯⽹间距d hkl与⾯⽹指数和晶格常数a、b、c有下列关系

等轴晶系：a = b = c，α=β=γ = 90 ；晶⾯符号的具体数值等于该晶⾯在结晶轴上所截截距系数的倒数⽐，表达为（h k l），

即⽶⽒符号；h : k : l =1/a:1/b:1/c

4.核外电⼦运动状态描述？

答：

①主量⼦数n 主量⼦数n 决定原⼦轨道的能量。

②⾓量⼦数l ⾓量⼦数决定原⼦轨道的形状。

③磁量⼦数m 磁量⼦数m 决定原⼦轨道在空间的取向。

④⾃旋量⼦数m s决定电⼦⾃旋⽅向

综上所述，n、l 、m 三个量⼦数可以确定⼀个原⼦轨道，⽽n、l 、m 、ms四个量⼦数可以确定电⼦的运动状态。

5.举例说明泡利不相容原理、能量最低原理和洪德规则的应⽤？

答：（1）泡利不相容原理：在⼀个原⼦中，不可能存在四个量⼦数完全相同的两个电⼦。由泡利不相容原理，可知⼀个原⼦

轨道最多只能容纳两个电⼦，⽽且这两个电⼦的⾃旋必须相反。

（2）能量最低原理：在不违背泡利不相容原理的前提下，核外电⼦总是尽可能排布在能量最低的轨道上，当能量最低的轨道

排满后，电⼦才依次排布在能量较⾼的轨道上。

（3）洪德规则：电⼦在简并轨道上排布时，总是以⾃旋相同的⽅式分占尽可能多的轨道。作为洪德规则的补充，简并轨道在

全充满、半充满和全空时是⽐较稳定的。

6.晶体的对称特点？

答：晶体的宏观对称要素有：对称⾯（P）、对称轴（Ln）、旋转反伸轴（Lin ）、对称中⼼（C）。

晶体上所有对称要素的组合称为对称型（点群），共有32个。在晶体的对称型中，根据有⽆⾼次轴和⾼次轴多少，把32个对

称型划分出三个晶族；⼜根据对称特点划分为7个晶系。

宏观对称的主要特征：有限图形的对称；对称要素的组合在空间相交于⼀点（没有平移操作）。

微观对称的主要特征：格⼦构造为⽆限图形的对称；对称要素的组合在空间呈周期性分布（有平移操作）。晶体内部构造中

除其外形上可能出现的对称要素外，还出现特有的与平移有关的微观对称要素：平移轴、滑移⾯（象移⾯）、螺旋轴

7.晶⾯、晶棱、⾯⽹符号的计算及表⽰⽅法？

答：晶⾯符号:

它是根据晶⾯与各结晶轴的交截关系，⽤简单的数字符号形式来表达它们在晶体上⽅位的⼀种晶体学符号。

晶⾯符号的具体数值等于该晶⾯在结晶轴上所截截距系数的倒数⽐，表达为（h k l）。由⽶勒发明，也称⽶⽒符号。

其中：h : k : l =1/p:1/q:1/r p = OX/a, q = OY/b,

r = OZ/c。如晶⾯符号为（321）。

晶棱符号：

晶棱符号只涉及⽅向, 不涉及具体位置。

为晶棱上某点在结晶轴上所截截距系数的⽐，表达为[u v w]。其中u:v:w = MR/a : MK/b : MF/c。如图晶棱符号为[123]。

⾯⽹符号采⽤⽶⽒符号，写成（hkl），是指⾯⽹在晶轴上的分数截距的倒数（等于在晶轴上

的截距系数的倒数

8.X 射线产⽣的原理是什么？

答：X 射线的产⽣主要与原⼦内部电⼦的激发有与跃迁有关。当原⼦受到电⼦的⾼速撞击时， 如果这些电⼦束的能量⾜够

⼤，它们就会将原⼦内层的电⼦打出去，这⼀过程成为激发。当内层电⼦被激发后，便在原有的位置上留下⼀个空⽳。外层⾼

能级上的电⼦必然会填补这个空⽳，这⼀过程成称为跃迁。跃迁的过程伴随着能量的释放，⽅式有多种。其中⼀种重要的形式

是以光⼦的形式辐射，这就是X 射线的发⽣。X 射线频率的计算公式：h ν=E2-E1；E1、E2为两个能级的能量。

9. 何谓连续X 射线和特征X 射线？试解释产⽣的原因？

答：何谓连续X 射线：正如太阳光包含有红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等许多不同波长的光⼀样，从X 射线管中发出的X 射线

也不是单⼀波长（单⾊）的，⽽是包含有许多不同波长的X 射线。这些波长构成连续的光谱，且是从某⼀最⼩值开始的⼀系列

连续波长的幅射。它与可见光中的⽩光相似，故称⽩⾊X 射线或称连续X 射线。

连续X 射线产⽣的原因：连续X 射线光谱(或称⽩⾊X 射线)是由于快速移动的电⼦在靶⾯突然停⽌⽽产⽣的。每⼀个电⼦，由

于突然停下来的结果，它把它的动能的⼀部分变为热能，⼀部分变为⼀个或⼏个X 射线量⼦。由于电⼦的动能转变为X 射线能

量的有多有少，所放出的X 射线的频率有所不同。因此，由此产⽣的X 射线谱是连续的，但是有⼀个最短波长的极限，这相当

于某些电⼦把其全部的能量转变为X 射线能量时，频率最⼤的情况。 何谓特征X 射线：谱线的波长与管压和管流⽆关，它与

靶材有关，对给定的靶材，它们的这些谱线是特定的。因此，称之为特征X 射线或标识X 射线。产⽣特征X 射线的最低电压称

激发电压。

特征X 射线产⽣的原因：特征X 射线光谱产⽣的原因与连续光谱完全不同。由阴极飞驰来的电⼦，在其与阳极的原⼦相作⽤

时，把其能量传给这些原⼦中的电⼦，把这些电⼦激发到更⾼⼀级的能阶上；换句话说，就是把原⼦的内层电⼦打到外层或者

甚⾄把它打到原⼦外⾯，⽽使原⼦电离，从⽽在原⼦的内电⼦层中留有缺席的位置。

此时原⼦过渡到不稳定的受刺激的状态。原⼦停留在这样的受刺激状态的寿命不超过10-3秒，外层的电⼦⽴即落到内层填补空

位。当发⽣这种过渡时，原⼦的能量重新减少，多余的能量就作为X 射线量⼦发射出来X 射线的频率由下式决定：

hv =E2-E1

式中E1和E2为原⼦的正常状态能量和受刺激状态时的能量

由于各类原⼦的能阶有别，所以特征X 射线的波长随阳极的材料⽽异。特征X 射线的波长与阳极材料的原⼦序数的平⽅成反

⽐。

10. 连续X 射线的短波限取决于什么？试说明？

答：连续谱线中最短波长与X 射线管的电压有关。

在极限情况下，若电⼦将其能量完全转换为⼀个光⼦的能量，则此光⼦能量最⼤、波长最短、频率最⾼，因此连续谱有⼀个下

限波长λmin 。 λmin 与X 射线管⼯作电压关系可由下式推导：

电⼦动能=电⼦由阴极⾄阳极时电场所做的功=X 射线光⼦能量

即 所以 11. X 射线的强度变化与哪些因素有关？

min max 22λhc hv eV mv ===eV hc =min λ

答：连续X 射线的总强度取决于电压、电流、阳极靶原⼦序数

实验证明，连续X 射线的总强度与管电流i 、管电压V 、阳极靶的原⼦序数Z 存在如下关系：

12. X 射线与物质相互作⽤有哪三种情形？

答：X 射线与物质相互作⽤时，产⽣各种不同的和复杂的过程。就其能量转换⽽⾔，⼀束X 射线通过物质时，可分为三部分：

⼀部分被散射，⼀部分被吸收，⼀部分透过物质继续沿原来的⽅向传播。

13. 布拉格⽅程的推导和应⽤？

答：

公式推导：射线2⽐射线1多⾛了D-B-F 的距离，△=DB+BD=dsin θ+ dsin θ=2 dsin θ;X 射线在该⽅向上发⽣衍射的条件----X

射线通过⼲涉加强的条件是△为波长的整数倍，即△=n λ； 故有n λ=2 dsin θ。这就是著名布拉格⽅程。

应⽤：（1）已知晶体的d 值，通过测量θ，求特征X 射线的λ，并通过λ判断产⽣特征X 射线的元素。这主要应⽤于X 射线荧光

光谱仪和电⼦探针中。

（2）已知⼊射X 射线的波长，通过测量θ，求⾯⽹间距。并通过⾯⽹间距，测定晶体结构或进⾏物相分析。

14.X 射线分析有哪些应⽤？

答： 物相分析；定量分析；晶胞参数的精确测定；晶粒尺⼨和点阵畸变的测定；介孔材料、长周期材料的低⾓度区衍射；薄

膜的物相鉴定及取向测定；薄膜的反射率、厚度、密度及界⾯粗糙度测定。

15.获得晶体衍射花样的三种基本⽅法。各有什么应⽤？

答：（1）劳埃法（劳厄法）。劳埃法也称固定单晶法。⽤连续X 射线谱作为⼊射光源，单晶固定不动，⼊射线与各衍射⾯的

夹⾓也固定不动，靠衍射⾯选择不同波长的X 射线来满⾜布拉格⽅程。产⽣的衍射线表⽰了各衍射⾯的⽅位，固此法能够反映

晶体的取向和对称性。 劳埃法主要⽤于分析晶体的对称性和进⾏晶体定向。

（2）旋转晶体法。旋转单晶法是⽤单⾊X 射线照射单晶体，并且使晶体不断地旋转。即固定X 射线的波长，不断改变θ⾓，

使某些⾯⽹在⼀定的⾓度时，能满⾜布拉格⽅程，⽽产⽣衍射。旋转晶体法主要⽤于研究晶体结构 。

（3）粉末法。粉末法是通过单⾊X 射线照射多晶体样品，⼊射X 射线波长固定。通过⽆数取向不同的晶粒来获得满⾜布拉格

⽅程的θ⾓。

当波长⼀定的X 射线照射多晶体样品时，但由于样品中有⽆数个晶体，且每个晶体的取向是不同，总可以找到⼀些颗粒中的某

个⾯⽹，它与X 射线的夹⾓恰好满⾜布拉格⽅程，⽽产⽣衍射。

粉末法是X 射线衍射分析中最常⽤的⽅法。主要⽤于物相分析，点阵参数的测定等。

16.解释相⼲散射、⾮相⼲散射？

答：当⼊射X 射线光⼦与原⼦中束缚较紧的电⼦发⽣弹性碰撞时，X 射线电⼦的能量不⾜以使电⼦摆脱束缚，电⼦的散射线波

长与⼊射线波长相同，有确定的相位关系。这种散射称为

m iZV k I 1

相⼲散射。

当⼊射X射线光⼦与原⼦中束缚较弱的电⼦发⽣⾮弹性碰撞时，X射线光⼦将⼀部分能量传给电⼦，使之脱离原有的原⼦⽽成

为反冲电⼦，同时光⼦本⾝也改变了传播⽅向，发⽣散射，且能量减⼩，也就是说，散射X射线的波长变长了。对于这种X射

线散射，由于散射X射线与⼊射X射线的波长不同，不能产⽣⼲涉效应，故称为⾮相⼲散射。

17.X射线的本质？

答：X射线的本质是⼀种电磁波，具有波粒⼆象性，既具有波动性，⼜具有粒⼦性，在X射线衍射分析中应⽤的主要是它的波

动性，反应在传播过程中发⽣⼲涉，衍射作⽤，⽽在与物质相互作⽤，进⾏能量交换时，则表现出它的离⼦性。

主要有哪种索引?

答：1.字顺索引即为名称索引，是按物质的英⽂名称或矿物学名称的字母顺序排列的，每种物质的名称后⾯列出其化学分⼦

式，三根最强的d值和相对强度数据，以及该物质对应的JCPDS卡⽚的顺序号

2.数字索引（哈那⽡特索引）是鉴定未知相时主要使⽤的索引，它按衍射花样的三条最强线d值排列，1972年以后出版的书还

列出了另外五条较强的线，即为⼋强线排列，每种物质的三强线或⼋强线在索引中重复三次或⼋次，即每⼀强线都作为第⼀根

线排列⼀次。

3.芬克索引它是主要为强度失真和具有择优取向的衍射花样设计的，它也是按⼋强线排列

19.简述粉晶X射线物相定性分析原理？

答:晶体的Ｘ射线衍射图像实质上是晶体微观结构的⼀种精细复杂的变换，每种晶体的结构与其Ｘ射线衍射图之间都有着⼀⼀

对应的关系，其特征X射线衍射图谱不会因为它种物质混聚在⼀起⽽产⽣变化，这就是Ｘ射线衍射物相分析⽅法的依据。

20.X射线的本质和特点?

答：本质：X射线的本质是⼀种电磁波，具有波粒⼆象性，既具有波动性，⼜具有粒⼦性，在X射线衍射分析中应⽤的主要是

它的波动性，反应在传播过程中发⽣⼲涉，衍射作⽤，⽽在与物质相互作⽤，进⾏能量交换时，则表现出它的离⼦性。

特点：当⾼速电⼦束轰击⾦属靶时会产⽣两种不同的X射线。⼀种是连续X射线，另⼀种是特征X射线。它们的性质不同、产

⽣的机理不同，⽤途也不同。

21. 特征X射线荧光是如何产⽣的？

答：原⼦中的内层(如K层)电⼦被X射线辐射电离后在K层产⽣⼀个空位。外层(如L层)电⼦填充K层空⽳时，会释放出⼀定的能

量，当该能量以X射线辐射释放出来时就可以发射特征X射线荧光。（俄歇效应与X射线荧光效应是两种相互竞争的过程。对

于原⼦序数较⼩的元素，俄歇电⼦产⽣的⼏率⾼。但随着原⼦序数的增加，产⽣X射线荧光的⼏率逐渐增加，重元素主要以发

射X射线荧光为主。）

22.X射线荧光光谱仪的结构与主要类型？

答：光源（X射线光管）、分光晶体、探测器、控制系统、数据处理系统。

24.简述X射线荧光光谱定性和定量分析的依据？

答：定性分析：根据扫描测量的谱图进⾏谱峰的检索并与标准谱的⽐对确定样品的元素(或化合物)组成。

定量分析：通过将测得的特征X射线荧光光谱强度转换成浓度的过程。

25. X射线荧光光谱法的主要特点？

答：优势：1.对于原⼦序数≥4的元素，可进⾏材料元素组成的定性鉴别，当浓度⼤于⼏个ppm时，鉴别只需⼏分钟

2.是可供选择的定量分析⽅法之⼀

3.不论在各种固体和液体的材料和混合物中元素的形态或氧化状态如何，均可进元素的定量测定

4.可测定各种基体上薄膜的厚度

26.荧光及磷光的产⽣机理？

答：⾸先是分⼦能级的跃迁，在每个电⼦能级上都存在振动、转动能级；电⼦接收特定频率的辐射，由基态激发到激发态，电

⼦处于激发态是不稳定的状态，返回基态时通过辐射跃迁（发光），和⽆辐射跃迁等⽅式失去能量；由第⼀单重态的最低振动

能级跃迁到基态的，约10-7～10 -9 s,所辐射跃迁⽽发出的光称为荧光。由第⼀激发三重态的最低振动能级跃迁到基态的，约

10-4～10s，所辐射跃迁⽽发出的光称为磷光。

27.哪些物质可以发射荧光？

答：1.跃迁类型具有 π→π*和n →π*跃迁结构的分⼦才能吸收紫外可见光，产⽣荧光；具有π—π*跃迁的量⼦效率⽐n—π*跃迁

的要⼤得多（前者ε⼤、寿命短）

2.共轭效应具有共轭体系的芳环或杂环化合物， 电⼦共轭程度越⼤，越易产⽣荧光; 环越多，共轭程度越⼤，产⽣荧光波长越

长（红移），发射的荧光强度越强

3.刚性平⾯结构具有强荧光的分⼦多数有刚性平⾯结构，可以减少分⼦的振动，使分⼦与溶剂或其它溶质分⼦的相互作⽤减

少，也减少了碰撞去活的可能性，荧光强度⼤。

4.取代基效应取代基对荧光物质的荧光特征和强度也有很⼤影响。分成三类：

（1）增强荧光的取代基——有 -OH、-OR、 -NH2、-NHR、-NR2等给电⼦基团（2）减弱荧光的取代基——-COOH 、 -NO2

、-COOR 、-NO、-SH 吸电⼦基团, 使荧光波长短移，荧光强度减弱

（3）影响不明显的取代基—— -NH3+、-R、- SO3H等

5.⼤多数⽆机盐类⾦属离⼦，不能产⽣荧光，但某些螯合物都能产⽣很强的荧光，可⽤于痕量⾦属离⼦的测定

不少有机配体是弱荧光体或不发荧光，但与Mn+形成螯合物后变为平⾯构型，就会使荧光加强或产⽣荧光

28.影响荧光发射的因素有哪些？

答：1.溶剂的影响除⼀般溶剂效应外，溶剂的极性、氢键、配位键的形成都将使化合物的荧光发⽣变化；

2.温度的影响荧光强度对温度变化敏感，温度增加，外转换去活的⼏率增加。

3.溶液p H 对酸碱化合物，溶液pH的影响较⼤，需要严格控制；

4.内滤光作⽤和⾃吸现象内滤光作⽤：溶液中含有能吸收激发光或荧光物质发射的荧光，如⾊胺酸中的重铬酸钾；⾃吸现象：

化合物的荧光发射光谱的短波长端与其吸收光谱的长波长端重叠，产⽣⾃吸收；如蒽化合物

5. 荧光猝灭——荧光物质与溶剂或其它物质之间发⽣化学反应，或发⽣碰撞后使荧光强度下降或荧光效率 f 下降称为荧光猝

灭。使荧光强度降低的物质称为荧光猝灭剂；氧分⼦及产⽣重原⼦效应的溴化物、碘化物等都是常见的荧光猝灭剂

29.荧光光谱仪可测哪些发光信息？

答：

30.荧光光谱仪由哪⼏部分构成？

答：激发光源、样品池、双单⾊器系统、检测器。

31.荧光光谱仪有什么特点？

答：有两个单⾊器，光源与检测器通常成直⾓。

32.荧光激发光谱和发射光谱有什么不同？

答：

33.荧光光谱仪可⽤在哪些⽅⾯？

答：(1)⽆机化合物的分析

与有机试剂配合物后测量；可测量约60多种元素。

铍、铝、硼、镓、硒、镁、稀⼟常采⽤荧光分析法；

氟、硫、铁、银、钴、镍采⽤荧光熄灭法测定；

铜、铍、铁、钴、锇及过氧化氢采⽤催化荧光法测定；

铬、铌、铀、碲采⽤低温荧光法测定；

铈、铕、锑、钒、铀采⽤固体荧光法测定

(2)⽣物与有机化合物的分析

34．简要说明⽓相⾊谱分析的基本原理？

答：当流动相中携带的混合物流经固定相时，与固定相发⽣相互作⽤。由于混合物中各组分在性质上和结构上的差异，与固定

相之间产⽣的作⽤⼒的⼤⼩、强弱不同，随着流动相的移动，混合物在两相间经过反复多次的分配平衡，使得各组分被固定相

保留的时间不同，从⽽按⼀定次序由固定相中流出。与适当的柱后检测⽅法相结合，实现混合物中各组分的分离与检测。

35.⽓相⾊谱仪的基本设备包括哪⼏部分?各有什么作⽤?

答：载⽓系统：包括⽓源、净化⼲燥管和载⽓流速控制；

常⽤的载⽓有--氢⽓、氮⽓、氦⽓；

进样系统：进样装置：进样器+⽓化室；将液体试样瞬间⽓化的装置。⽆催化作⽤。

分离系统：⾊谱柱：⾊谱仪的核⼼部件。

柱材质--不锈钢管或玻璃管，内径3-6毫⽶。长度可根据需要确定。

柱填料--粒度为60-80或80-100⽬的⾊谱固定相。根据需要确定。

柱制备对柱效有较⼤影响，填料装填太紧，柱前压⼒⼤，流速慢或将柱堵死，反之空隙体积⼤，柱效低。

检测系统：⾊谱仪的眼睛，通常由检测元件、放⼤器、显⽰记录三部分组成；

被⾊谱柱分离后的组分依次进⼊检测器，按其浓度或质量随时间的变化，转化成相应电信号，经放⼤后记录和显⽰，给出⾊谱

图

控制系统：温度是⾊谱分离条件的重要选择参数；

⽓化室、分离室、检测器三部分在⾊谱仪操作时均需控制温度；

⽓化室--保证液体试样瞬间⽓化；

检测器--保证被分离后的组分通过时不在此冷凝；

36.讨论⽓相⾊谱操作条件的选择，选择程序升温的优势。

答：(1) 固定相的选择

⽓－液⾊谱，应根据“相似相溶”的原则

(2)柱长和柱内径的选择

增加柱长对提⾼分离度有利（分离度R正⽐于柱长L2），但组分的保留时间tR↑，且柱阻⼒↑，不便操作。

柱长的选⽤原则是在能满⾜分离⽬的的前提下，尽可能选⽤较短的柱，有利于缩短分析时间。

填充⾊谱柱的柱长通常为1~3⽶。

可根据要求的分离度通过计算确定合适的柱长或实验确定。

柱内径⼀般为3~4厘⽶。

(3)柱温的确定

⾸先应使柱温控制在固定液的最⾼使⽤温度（超过该温度固定液易流失）和最低使⽤温度（低于此温度固定液以固体形式存

在）范围之内。

柱温升⾼，分离度下降，⾊谱峰变窄变⾼。

柱温↓，分离度↑，分析时间↑。

柱温⼀般选择在接近或略低于组分平均沸点时的温度。

组分复杂，沸程宽的试样，采⽤程序升温。

当试样复杂时，分离室温度需要按⼀定程序控制温度变化，各组分在最佳温度下分离

37.常⽤载⽓有哪些 ? 如何选择和净化载⽓ ?

答：氢⽓、氮⽓、氦⽓；

载⽓种类的选择应考虑三个⽅⾯：载⽓对柱效的影响、检测器要求及载⽓性质。

在载⽓选择时，还应综合考虑载⽓的安全性、经济性及来源是否⼴泛等因素。

净化⼲燥管：去除载⽓中的⽔、有机物等杂质（依次通过分⼦筛、活性炭等）；

38.简述在⽓相⾊谱分析中,进样⼝的温度设置原则。

答：⾊谱仪进样⼝下端有⼀⽓化器，液体试样进样后，在此瞬间⽓化；

⽓化温度⼀般较柱温⾼30~70°C

防⽌⽓化温度太⾼造成试样分解

39.简述⾊谱定量分析中的内标法定义及内标物的选择原则。

答：当只需测定试样中某⼏种组分,⽽且试样中所有组分不能全部出峰时,可采⽤此法。

内标法是将⼀定量的纯物质作为内标物，加⼊到准确称取的试样中，根据被测物和内标物的质量及其在⾊谱图上相应的峰⾯积

⽐，求出某组分的含量。

内标物要满⾜以下要求：

（a）试样中不含有该物质；

（b）与被测组分性质⽐较接近；

（c）不与试样发⽣化学反应；

（d）出峰位置应位于被测组分附近，且⽆组分峰影响。

40.⾊谱定性的依据是什么?主要有那些定性⽅法?

答：1.利⽤纯物质定性的⽅法

利⽤保留值定性：通过对⽐试样中具有与纯物质相同保留值的⾊谱峰，来确定试样中是否含有该物质及在⾊谱图中的位置。不

适⽤于不同仪器上获得的数据之间的对⽐。

利⽤加⼊法定性：将纯物质加⼊到试样中，观察各组分⾊谱峰的相对变化。

2.利⽤⽂献保留值定性

利⽤相对保留值r21定性

相对保留值r21仅与柱温和固定液性质有关。在⾊谱⼿册中都列有各种物质在不同固定液上的保留数据，可以⽤来进⾏定性鉴

定。

41.试述“相似相溶”原理应⽤于固定液选择的合理性及其存在的问题。

答：①分离⾮极性组分时，通常选⽤⾮极性固定相。各组分按沸点顺序出峰，低沸点组分先出峰。

②分离极性组分时，⼀般选⽤极性固定液。各组分按极性⼤⼩顺序流出⾊谱柱，极性⼩的先出峰。

42.阐述⾊谱分析的过程及固定相、流动相的定义？

答：试样混合物的分离过程就是试样中各组分在称之为⾊谱分离柱中的两相间不断进⾏着的分配过程。

其中的⼀相固定不动，称为固定相；

另⼀相是携带试样混合物流过此固定相的流体（⽓体或液体），称为流动相。

43.阐述⽑细管⽓相⾊谱分析中为什么要设置分流⽐及设置原则？

答：⽑细管柱内径很细，因⽽带来三个问题：

（1）允许通过的载⽓流量很⼩。

（2）柱容量很⼩，允许的进样量⼩。需采⽤分流技术，

（3）分流后，柱后流出的试样组分量少、流速慢。解决⽅法：灵敏度⾼的氢焰检测器，采⽤尾吹技术。

分流⽐：放空的试样量与进⼊⽑细管柱的试样量之⽐。⼀般在50：1到500：1之间调节。

44.⾼效液相⾊谱法和⽓相⾊谱法的主要区别？

45.试阐述⾊谱分析法的特点及⽓相⾊谱、液相⾊谱各适⽤于分析什么物质。

答：

46.简述⽓相⾊谱分析中的分配系数与分配⽐的区别。

答：分配系数：组分在固定相和流动相间发⽣的吸附、脱附，或溶解、挥发的过程叫做分配过程。在⼀定温度下，组分在两相

间分配达到平衡时的浓度（单位：g / ml ）⽐，称为分配系数，⽤K 表⽰，即： 分配系数是⾊谱分离的依据。 分配系数 K 的

讨论---

⼀定温度下，组分的分配系数K 越⼤，出峰越慢；

试样⼀定时，K 主要取决于固定相性质；

每个组份在各种固定相上的分配系数K 不同；

选择适宜的固定相可改善分离效果；

试样中的各组分具有不同的K 值是分离的基础；

某组分的K = 0时，即不被固定相保留，最先流出。

分配⽐：在实际⼯作中，也常⽤分配⽐来表征⾊谱分配平衡过程。分配⽐是指，在⼀定温度下，组分在两相间分配达到平衡时

的质量⽐：

分配⽐也称： 容量因⼦(capacity factor)；容量⽐(capacity factor)；

1. 分配系数与分配⽐都是与组分及固定相的热⼒学性质有关的常数，随分离柱温度、柱压的改变⽽变化。

组分在流动相中的浓度组分在固定相中的浓度=K M s

组分在流动相中的质量组分在固定相中的质量m m k ==

2.分配系数与分配⽐都是衡量⾊谱柱对组分保留能⼒的参数，数值越⼤，该组分的保留时间越长。

3. 分配⽐可以由实验测得。

47.热重分析法的基本原理是什么？

答：热重法是在程序控制温度下，测量物质的质量与温度的关系的⼀种热分析技术热重法⼀般有两种类型，⼀种是等温热重

法，即在恒定温度下测定物质的质量与时间的变化关系；另⼀种是⾮等温热重法，即在恒定温度下测定物质的质量与温度的变

化关系。

48.影响热重（TG ）曲线的因素有哪些？

答：仪器因素：1.基线漂移的影响2.挥发物的冷凝3.坩埚与试样的反应及坩埚的⼏何特性4.温度标定问题

实验因素：1.升温速率的影响2.⽓氛的影响3.试样⽤量、粒度和装填情况的影响4.试样反应。

49.差热分析仪（DTA）的基本原理是什么？

答：

50.差热（DTA）曲线的影因素有哪些？

答: 内因：试样本⾝的性质（热特性）

外因：

①仪器结构：加热炉形状、尺⼨；坩埚材料、形状；热电偶位置、性能。

②操作条件：加热速度；样品粒度、⽤量；压⼒、⽓氛。

（1）升温速率影响峰形（⾯积）与峰位升温速率越⼤，峰形越尖，峰⾼也增加，峰顶温度也越⾼。

（2）样品样品粒度100⽬～300⽬。

粒度⼩：表⾯积⼤，反应速度快；可改善导热条件；但影响⽓体扩散。

粒度⼤：受热不均，峰温偏⾼，T范围⼤。

对易分解产⽣⽓体的样品，粒度应⼤些。

样品⽤量⼤，热传导迟缓，热效应产⽣的时间延长，温度范围扩⼤，差热峰越宽，越圆滑。样品量越⼤，易使相邻两峰重叠，

降低分辨⼒。

⼀般⽤量最多⾄毫克。

（3）压⼒、⽓氛

⽓氛和压⼒可以影响样品化学反应和物理变化的平衡温度、峰形，必须根据样品的性质选择适当的⽓氛和压⼒。

压⼒增加，试样分解、扩散速度降低，反应T偏⾼。

易氧化的样品，可通⼊N2、Ne等惰性⽓体

51.差热分析法的应⽤有哪些⽅⾯？

答：在热分析中，DTA分析是使⽤较早、应⽤较⼴和研究得较多的⼀种⽅法，其主要应⽤可归纳成以下⼏个⽅⾯：

（1）研究结晶转变、⼆级转变。

（2）追踪熔融、蒸发等相变过程。

（3）⽤于分解、氧化还原、固相反应等的研究。

（4）可⽤于部分化合物的鉴定。

52.差⽰扫描量热法的应⽤有哪些⽅⾯？

答：（1）样品焓变（△H）的测定

若已知仪器常数K，按测定K时相同的条件测定样品DSC曲线上峰⾯积S

按照式△H＝K·S可求得样品的焓变。

（2）样品纯度测定

利⽤Vant Hoff⽅程进⾏纯度测定。

式中T s为样品的瞬时温度（K），T0是纯物质的熔点（K），R是⽓体常数，△H f是摩尔熔融热焓， x是杂质的摩尔数，F是

总样品在T s熔化的分数

（3）结晶性⾼聚物结晶度测定

聚合物熔融热与其结晶度成正⽐，结晶度越⾼，熔融热越⼤。如果已知某聚合物百分之百结晶时的熔融热为△Hf*，那么部分

结晶聚合物的结晶度θ可按下式计算：θ= (△Hf/ △Hf*) ×100 %

式中，△Hf为测定的样品熔融热。

（4）样品⽐热容的测定

若DSC采⽤线性程序升温，升（降）温过程中，升（降）温速率（dT/dt）为定值，样品的

热流率（dH/dt）是连续测定的，所测定的热流率与样品瞬间⽐热成正⽐，有：

式中，m为样品的质量；Cp为样品的定压⽐热容。

此式即为DSC测定样品Cp之依据。

53.热重分析法的应⽤有哪些⽅⾯？请举例说明。（⾄少举5例）

答：热重法的重要特点是定量性强，能准确地测量物质的质量变化及变化的速率，可以说，只要物质受热时发⽣重量的变化，

就可以⽤热重法来研究其变化过程。⽬前，热重法已在下述⽅⾯得到应⽤：

⽆机物、有机物及聚合物的热分解；（2）⾦属在⾼温下受各种⽓体的腐蚀过程；（3）固态反应；（4）矿物的煅烧和冶炼；

（5）液体的蒸馏和汽化；（6）煤、⽯油和⽊材的热解过程；（7）含湿量、挥发物及灰分含量的测定；（8）升华过程；

（9）脱⽔和吸湿；（10）爆炸材料的研究；（11）反应动⼒学的研究；（12）发现新化合物；（13）吸附和解吸；（14）

催化活度的测定；（15）表⾯积的测定；（16）氧化稳定性和还原稳定性的研究；（17）反应机制的研究。

54.检测质量的变化最常⽤的办法就是⽤热天平，通常测量有哪两种⽅法？

答：

55.解释：热分析、热重分析、差热分析、微商热重法、差⽰扫描量热法

答：

56.简述⾼效液相⾊谱法和⽓相⾊谱法的主要区别？

57.液相⾊谱仪主要由哪⼏部分组成，其主要功能是什么？

58.⾼效液相⾊谱法的主要特点和优点是什么？

59.⾼效液相⾊谱对流动相有什么基本要求?

60.⾼效液相⾊谱流动相在使⽤前要如何处理?

61.⾼效液相⾊谱的⽅法学考察主要包括什么？

62.紫外-可见吸收光谱

63.吸收光谱的测量-----Lambert-Beer定律

64.紫外-可见光度计仪器组成

65.分析条件选择

-Vis-Nir分光光度法的应⽤

67.透射电⼦显微镜（TEM），扫描电⼦显微镜（SEM），扫描探针显微镜（SPM）？

答：透射电镜：分辨率⾼，可观察样品内部结构以及晶体结构。但制样相对⽐较⿇烦。

扫描电镜：观察表⾯，景深⼤，扫描范围⼴，并且可以从不同的⾓度观察样品表⾯。

扫描探针显微镜：分辨率⾼，可获得物体表⾯的三维形貌，完全得到的是样品表⾯单层原⼦的形貌信息。对表⾯的纵向起伏⾮

常敏感。