怎么用红外测油仪
如何判断是否是真正的三波数测油仪呢?
红外测油仪实质就是根据特殊情况的需要,限定了波长范围的红外光谱仪。具有专业性强、稳定性好、快速、简便等特点。因此如何认识红外测油仪先要对红外光谱仪有所了解。
红外光谱仪的主要原理:由于物质在红外光照射下,只能吸收与其分子振动、转动频率相一致的红外光线,因此不同物质只能吸收一定波长的入射光而形成各自特征的红外光谱,而对一定波长红外线吸收的强弱则与物质的浓度有关。根据这一原理可进行物质定性、定量分析及复杂分子的结构研究。
真正意义上对光谱的研究是从英国科学家牛顿(Newton) 开始的。1666 年牛顿证明一束白光可分为一系列不同颜色的可见光,而这一系列的光投影到一个屏幕上出现了一条从紫色到红色的光带。牛顿导入“光谱”(spectrum)一词来描述这一现象。牛顿的研究是光谱科学开端的标志。
1881年Abney 和Festing 第一次将红外线用于分子结构的研究。他们Hilger光谱仪拍下了46个有机液体的从0.7到1.2微米区域的红外吸收光谱。由于这种仪器检测器的限制,所能够记录下的光谱波长范围十分有限。
1908 年Coblentz 制备和应用了用氯化钠晶体为棱镜的红外光谱议;1910 年Wood 和Trowbridge6 研制了小阶梯光栅红外光谱议;1918 年Sleator 和Randall 研制出高分辨仪器。 20 世纪40 年代开始研究双光束红外光谱议。1950 年由美国PE 公司开始商业化生产名为Perkin-Elmer 21 的双光束红外光谱议。与单光束光谱仪相比,双光束红外光谱议不需要由经过专门训练的光谱学家进行操作,能够很快的得到光谱图。Perkin-Elmer 21 的问世大大的促进了红外光谱仪的普及。
现代红外光谱议是以傅立叶变换为基础的仪器。该类仪器不用棱镜或者光栅分光,而是用干涉仪得到干涉图,采用傅立叶变换将以时间为变量的干涉图变换为以频率为变量的光谱图。傅立叶红外光谱仪的产生是一次革命性的飞跃。
大家对于红外光谱仪的发展已有所了解,那么现在了解一下三波数红外光谱法。
矿物油是由烷烃、环烷烃及芳香烃组成的混合物。早期的各种定量方法都是测量混合组分中部分化合物某一特性基团的特殊吸收(发射),进而推算混合组分总量;一旦具有该特性基团的化合物的相对含量发生变化,吸收系数必然相应变化,所以都存在“标准油”的选择问题,长期以来未能统一。
GB/T 16488-1996的颁布首选了三波长红外光谱法作为统一方法,同时兼顾国情,保留了非分散红外法。
下文主要摘自红外光度法测定水中矿物油的技术和应用 韩子兴,肖丽
1、 非分散红外法的原理及技术局限性
非分散红外法以石油类物质的CH3、 CH2在3.3~3.6 µm 的特征吸收作为测定油含量的基础。该法只利用了矿物油中CH3、 CH2两个特性基团的红外吸收进行测定,没有参考其中芳环的响应,存在“以偏概全”之不足。为考察应用中的局限性,用不同配比甚至极端比例的混合烃进行试验,结果见表1。
No 烃组成 烷烃%(V) 实测值mg/L 回收率%
1 10:0:0 100 156 142
2 7:3:0 100 137 125
3 6.5:2.5:1 90 136 124
4 9:10:1 95 123 112
5 3:7:0 100 122 111
6 9:2:1 91.7 116 105
7 5:3:1 88.9 110 100
8 4:2:1 85.7 109 99.1
9 7:0:3 70 105 95.5
10 0:10:0 100 104 94.5
11 1:2:1 75 86 78.2
12 1:8:4 69.2 79 71.8
13 0:7:3 70 78 70.9
14 3:0:7 30 52 47.3
15 0:3:7 30 36 32.7
16 0:0:10 0 10 9.1
表1
注:烃组成为正十六烷:姥鲛烷:甲苯(V/V);校准油配制值为110mg/L(5:3:1V/V)
由表1可见,非分散红外测油仪对标准油的依赖性确实太大,其所响应的只是烃组成中的CH3、 CH2。回收率对烷烃%(V)的相关性非常显著,P%=4.5+0.79*烷烃%(V),r=0.94;对芳环的响应则未给予应有的考虑,随着样品与校准油中芳烃含量差异的加大,误差也相应增大。
2 、三波长红外光谱法
2.1 三波长红外光谱法的技术路线
矿物油是多种烃的混合物,烃类又存在同系物,无法获得各结构单元、组成比例完全一样的标样,没有常规定量方法的计量关系可以利用。ISO组织用“毋需标准样品的红外光谱定量法”-官能团分析法[1,2]推出了全新的红外分光光度法[3]。
矿物油从化学结构上看主要含CH3、 CH2、芳环三种基团。其组成中的“任一化合物”均可由这三种基团“拼装”而成,因此可分别测定矿物油中的上述三种基团的量,全部基团累加后可得总量。
2.2 数学模型建立及其参数标定
溶液在某一波数处的吸收强度正比于其中某种基团的浓度,且吸收具有加和性[2]。各种基团有不同的吸收强度,所以基团累加时应以各类基团的吸光系数为权,吸光度为权重,加权累计[2]。CH2、 CH3、芳环的C-H键伸缩振动吸收分别在2930cm-1、2960 cm-1、3030cm-1处。由吸收的加和性可知,三波数处的吸光度A2930、A2960、A3030分别为三类基团吸收的分类汇总值,所以其原始数学模型为:
C=x* A2930+y* A2960+z* A3030 (1)
C为溶剂中矿物油的浓度,x、y、z 分别为CH2、 CH3、芳环的C-H键的吸光度系数。因脂烃基对芳环的吸收有叠加,尽管很小,但芳环的吸光度系数大[2],易引起大的误差,需引入校正系数F对A3030修正:
C=x* A2930+y* A2960+ z*( A3030- A2930/F) (2)
此即“三波长红外光谱法”的基本数学模型。
理论上,吸收系数为特定值,但随仪器精度、操作条件有差别,可借助模型化合物的纯物质标定本仪器的值[4]。分别配制富含CH2(如正十六烷)、 CH3(如姥鲛烷或异辛烷)、芳环(如甲苯或苯)基团的单一标准溶液以标定x,y,z:在3400-1~2400cm-1之间进行红外光谱扫描,模型化合物的红外光谱见图1。
图1
逐个量取3030 cm-1、2960 cm-1、2930 cm-1三处的吸光度,依次代入(2)式,得三联方程组,其中F为正十六烷的A2930/ A3030值。
对一特定仪器,在特定条件下,x、y、z、F保持稳定,Nicolet 750Ⅱ红外光谱仪的响应系数见表2。
表2 Nicolet 750 Ⅱ 红外光谱仪的响应系数
光源 溶剂 x y z f
近红外 CCL4 114.19 259.44 1582.5 82.5
中红外 CCL4 143.31 199.2 964.5 85.2
中红外 TTE 177.16 230.65 1015.1 78.0
2.3 系数验证及适应性检验
为验证校正系数,分别用国标样及自配B重油标样进行了回收率试验,结果见表3。
表3 国际样及B重油的测定结果
标样名称 标准值(mg/L) 测定值(mg/L) P% RE%
国际矿物油7330103 15.5±1.4 14.7 94.8 -5
国际矿物油7330401 20.4±2.4 19.5 95.6 -4
国际矿物油7330104 24.9±2.1 24.1 96.8 -3
B重油 10.0 9.95 99.5 -0.5%
试验结果表明,本校正系数的平均回收率为96.7%,相对误差在-0.5%~-5%之间,能满足实用测定要求。
三波长红外光谱法充分兼顾了链烷、环烷及芳香烷的共同影响,能适应各种组成比例混合烃的测定,避开了“标准油”问题,具有很大的优越性。其对烃组成比例变化的适应性验证见表4。
表4表明,三波长红外光谱法对各种烃类组成比例,甚至极端比例的样品均具有很好的响应,不需在每次测定样品前提取或配制“标准油”,充分显示出该法对样品中烃类组成变化所特有的适应性。
表4 烃组成变化对三波长法的影响(配制值105mg/L)
烃组成 9:2:1 4:2:1 1:2:4 1:8:4 9:10:1 10:0:0 0:10:0 0:0:10
实测值mg/L 113.4 111.6 104.9 113.2 115.2 110.7 109.4 99.3
回收率% 108 106.3 99.9 107.8 109.7 105.4 104.2 94.6
芳烃%(V) 8.3 14.3 57.1 30.8 5 0 0 100
注:烃组成为正十六烷:姥鲛烷:甲苯(V/V).
事实证明,三波数红外光谱法是最能反应客观事实。无论实际水样中存在的矿质油是不是“标准油”,红外三波数法都能客观的检测出来。
现在回来文章的主题,真正的红外三波数测油仪是扫描2930cm-1、2960 cm-1、3030cm-1
三个波数,检测这三点的吸光度值,通过吸光度值来计算油的浓度。
不是真正三波数测油仪,只测一或两个点,然后根据这个点的吸光度值和“标准油”的组份比例来推到出的油的浓度。
区分真伪三波数测油仪:
1、是否做标准曲线。真正的三波数测油仪是不用做标准曲线的,因为三波数测油仪是分别测2930cm-1、2960 cm-1、3030cm-1的吸光度值。所以不用做标准曲线。
2、有的测油仪也声称不做标准曲线,做校正系数。其实是把标准曲线隐藏起来了,并不是真正意义上的三波数。实质还是非分散测油仪。
3、最有力的证据证明真正三波数测油仪的方法就是改变油中物质的成分比例,比如表1。然后测量,如果是三波数的就完全可以测出油的实际含量,如果不是三波数测出来的值就不准了。
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红外线和紫外线的运用
现如今,红外线和紫外线已逐渐深入生活。
例如红外线在家庭生活中已逐渐占据地位,所谓家电中红外线技术的应用,是指它通过特殊的设计将煤气燃烧所产生的热量转化为无焰燃烧红外线热所辐射传递,由于燃烧方式与传统机理上的革命,使红外线具有普通燃气灶所无可比拟的显著优势:高效节能,环保健康,洁净卫生,安全可靠。就像微波炉,微波炉又称微波烤箱,顾名思义,是一种利用微波辐射来加热食品的烤箱,在炉子的上方侧面装有磁电管,通电后产生微波,微波穿通食物,使食物内分子产生高温振荡、摩擦生热。微波炉比一般烤箱烹制更快捷,并带有温度调控系统和定时器。还有一种长波红外线,穿透皮肤的深度一般在0.05—1毫米,最多穿透3—5毫米,而短波红外线穿透力强,一般在1厘米。短波红外线如不加防护对人体的眼睛有伤害,可使晶体混浊,蛋白质变化。由于远红外线具有较好的热效应,会引起一系列的生理效应。如:1、改善人体微循环;2、提高免疫力,提高机体血液中吞噬细胞的吞噬功能,从而提高人体的免疫力和抗病能力;3、具有消炎、消肿的作用;4、有活血镇痛的作用;5、激活生物大分了的活性,活化组织细胞。就像现在市场上的中脉远弘保健内衣就是利用这个原理。
紫外线,实在光谱的紫端以外,它主要有化学作用和荧光作用,以及生理作用,在化学上它能起一些很专业的用,例如使颜料、涂料固化,还有光刻这都是利用紫外线来进行;在厨房、医院里,我们常常能够见到一种用来杀菌的灯,那就是利用紫外线的生理作用,紫外线的杀菌效果是非常强的,下图是紫外线对常见细菌病毒的杀菌效率(辐射强度:30000µW/cm2);
在商场中常见的验钞灯,则是利用紫外线能使荧光物质发光,在钱票或商标的某些位置用荧光物质印上标记,在紫外线下识别这些标记,这是一种很有效的防伪标志。在夏季的时候我们都会涂上防晒霜,可是防晒霜为什么有的需要在出门前十几分钟涂呢?为什么大家感觉防晒霜很油呢?那么我们说防晒有两种,一种是化学防晒,涂上防晒霜后,和皮肤和空气发生化学反应,形成一层膜,去将紫外线吸收,这种会对皮肤有所损伤,所以我们要选择物理防晒,可以即搽即出门,是通过反射紫外线达到防晒效果,而为什么要防晒呢?因为在夏季阳光中紫外线中的uvb增强,很容易造成肌肤老化,晒伤,从而无法还原
随着科学技术的发展,红外线和紫外线家会有越来越多的新功能被发现,将会有更多红外线和紫外线设备制造出来为人们造福。
鉴别方法:
加入高锰酸钾,能使之褪色的是甲苯和二甲苯,不能褪色的是苯;然后蒸馏,先蒸馏出来的是甲苯,后出来的是二甲苯。
原因:
1、苯环无碳碳双键,而是一种介于单键与双键的独特的键;不能使酸性高锰酸钾褪色。
2、甲苯沸点110.6℃,二甲苯沸点137~140℃。
扩展资料
1、苯参加的化学反应大致有3种:一种是其他基团和苯环上的氢原子之间发生的取代反应;一种是发生在苯环上的加成反应。
2、二甲苯广泛用于涂料、树脂、染料、油墨等行业做溶剂;用于医药、炸药、农药等行业做合成单体或溶剂;也可作为高辛烷值汽油组分,是有机化工的重要原料。还可以用于去除车身的沥青。医院病理科主要用于组织、切片的透明和脱蜡。
3、化学性质活泼,与苯相像。可进行氧化、磺化、硝化和歧化反应,以及侧链氯化反应。甲苯能被高锰酸钾氧化成苯甲酸。
参考资料来源:百度百科-苯
参考资料来源:百度百科-甲苯
参考资料来源:百度百科-二甲苯
等电点法。
紫外分光分析。
还有色谱分析。
等电点法和色谱分析都是提供一个分离的环境,需要已知氨基酸作对照。
关于紫外吸收,使用得并不广泛,特地查书,看到以下描述:
有机化合物在紫外区中有些没有吸收谱带,有的仅有较简单而宽阔的吸收光带;
另一方面,如果物质组成的变化不影响生色团及助色团,就不会显著得影响其吸收光谱,例如甲苯和乙苯的紫外吸收光谱实际上是相同的。
因此物质的紫外吸收光谱基本上是其分子中生色团及助色团的特性而不是它的整个分子的特性。所以物质的紫外光谱不能完全决定物质的结构,还必须与红外吸收光谱、核磁共振波谱、质谱以及其它化学的和物理化学的方法共同配合起来,才能得出可靠的结论。
二乙基胺和间甲基苯甲酸制成。
间甲苯甲酸与三氯化磷作用生成的间甲苯甲酰氯,再与二乙胺进行氨解生成
或将间甲苯甲酸用亚硫酰氯转化为间甲苯甲酰氯;再将制得的间甲苯甲酰氯与二乙胺反应制备N, N-二乙基间甲苯甲酰胺。
试剂:间甲苯甲酸、亚硫酰氯、乙醚、二乙胺、5%的NaOH、蒸馏水、10%的HCl、无水硫酸钠
器材:回流冷凝管、橡皮管、湿毛巾、三颈圆底烧瓶、烧杯、试管、滴管、干燥装置、减压蒸馏装置
称取2.8g间甲苯甲酸加入到500ml三颈圆底烧瓶中,再加入4.5ml亚硫酰氯,装上一只,其上端接一根橡皮管,橡皮管另一端用湿毛巾包住,放在下水道上面。三颈瓶的另一口上配一只恒压漏斗。缓慢加热反应物,直至无气体放出。反应物冷却后,加入120ml 乙醚。恒压漏斗中加入7ml的二乙胺的乙醚溶液。多次少量的加入二乙胺的乙醚溶液,同时注意沸腾情况,不可反应过剧,大约需20~25min. 加入过程中,需要注意絮状物质的生成情况。
加完二乙胺后,用少量水冲洗粘在冷凝管壁上的固体,溶液
中加入35ml 5%的NaOH溶液,然后分液,再用5%的NaOH
溶液洗涤一次醚层。然后把醚层用10%的HCl和水各洗涤一
次,用无水硫酸钠干燥。干燥后,蒸掉乙醚,在2.7x103Pa
压力下减压蒸馏,收集160~163℃馏分。
在生成酰氯过程中,气体出口可用一只湿抹布包住,不可与冷凝水的出口放在一起,否则会发生倒吸现象,导致实验失败,甚至出现危险。
二乙胺加入速度要控制,加入过快,会造成恒压漏斗的出口堵塞。
减压蒸馏时,要注意整个装置的安装、密封、操作等方面的技术要求。
反应过程密闭,全面通风。
空气中浓度超标时,必须佩戴自吸过滤式防毒面具(半面罩)。紧急事态抢救或撤离时,应该佩戴空气呼吸器。
戴化学安全防护眼镜。
穿防毒物渗透工作服。
戴橡胶耐油手套。
工作现场严禁吸烟。工作完毕,淋浴更衣。
【禁忌物】:强氧化剂、强还原剂、强酸、强碱。
我也上高中 今年高三````还没碰到做这种实验````
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2-2 气相色谱仪的基本设施包括哪几部分?各有什么作用?
答:气相色谱仪包括五个部分:
(1)载气系统,包括气源、气体净化、气体流速控制和测量;
作用:向分析系统提供流动相(载气),并保证其纯度,控制载气的流速与压力,以使其可正常工作。
(2)进样系统,包括进样器、气化室;
作用:试样注入进样器中,经气化室瞬间气化为气体,由不断通过的载气携带进入色谱柱。
(3)色谱柱和柱箱,包括温度控制装置;
作用:在色谱柱中充满固定相,当载气携组分流经时,由于不同组分与固定相吸附作用大小不同,其保留值不同,从而可将各组分在色谱柱中分离。温度控制装置用来控制色谱柱温度,以配合流速,组分性质等将组分更好分离。
(4)检测系统,包括检测器、检测器的电源及控温装置;
作用:调节温控装置控制温度,当各组分先后进入检测器时,检测器可将组分浓度或质量变化转化为电信号
(5)记录系统,包括放大器、记录仪,有的仪器还有数据处理装置;
作用:由于电信号会很小,所以经过放大器,将电信号放大并通过记录仪显示信号,记录数据。
2-20 在一根2m的长的硅油柱上,分析一个混合物,得下列数据:苯、甲苯及乙苯的保留值时间分别为1,20,,、2,2,,及3,1,,;半峰宽为5.2749999999999995px,7.2749999999999995px及10.225px,已知记录纸速为1200mm·h-1,求色谱柱对各种组分的理论塔板数及塔板高度。
解:记录纸速:F=1200mm·h-1= cm·s -1
统一tR与Y1/2的单位:tR1=80s×cm·s -1= cm
tR2=122s×cm·s -1=cm
tR3=181s×cm·s -1=cm
对组分苯:n1=5.54=5.54×≈885
H1===2.26mm
对组分甲苯:n2=5.54 =5.54×≈1082
H2===1.85mm
对组分乙苯:n3=5.54 =5.54×≈1206
H3===1.66mm
2-21 在一根3m长的色谱柱上,分离一试样,得如下的色谱图及数据:
(1)用组分2计算色谱柱的理论塔板数;
(2)求调整保留时间t’R1 及t’R2;
(3)若需达到分离度R=1.5,所需的最短柱长为几米?
解:(1)对组分2,tR2=17min,Y=1min ,tM=1min
∴ n2=16 =16×=4624
(2) t’R1= tR1-tM=14min-1min=13min
t’R2= tR2-tM=17min-1min=16min
(3) α= =
n有效=16R2 =16×1.52×=1024
H有效===0.732mm
∴Lmin= n有效·H有效=1024×0.732mm=0.75m
2-25丙烯和丁烯的混合物进入气相色谱柱得到如下数据:
计算:(1)丁烯在这个柱上的分配比是多少?
(2)丙烯和丁烯的分离度是多少?
解:(1)对丁烯 tR2=4.8min ,tM=0.5min
∴分配比 k===8.6
(2)R==≈1.44
2-26 某一气相色谱柱,速率方程式中A,B和C的值分别是3.75px,9px2·s-1和
4.3×10-2s,计算最佳流速和最小塔板高度。
解:最佳流速 u最佳===2.89 cm2·s-1
最小塔板高度 H最小=A+2 =3.75px+2 cm=99.75px
2-30 有一试样含甲酸、乙酸、丙酸及不少水、苯等物质,称取此试样1.055g。以环己酮作内标,称取0.1907g环己酮,加到试样中,混合均匀后吸取此试液3uL进样,得到色谱图。从色谱图上测得的各组分峰面积及已知的S’值如下表所示:
求甲酸、乙酸、丙酸的质量分数。
解:甲酸:f’甲酸==
∴W甲酸= ••f’甲酸×100%= ×××100%=7.71%
乙酸:f’乙酸= =
∴W乙酸= •• f’乙酸×100%= ×××100%=17.56%
丙酸:f’丙酸= =
∴W丙酸=•• f’丙酸×100%=×××100%=6.14%
第三章 高效液相色谱分析
3-1 从分离原理、仪器构造及应用范围上简要比较气相色谱及液相色谱的异同点。
答:(1)分离原理:①相同点:气相色谱和液相色谱都是使混合物中各组分在两相间进行分配。当流动相中所含混合物经过固定相时,会与固定相发生作用。由于各组分性质与结构上的差异,不同组分在固定相中滞留时间不同,从而先后以不同的次序从固定相中流出来;②异同点:气相色谱的流动相为气体,液相色谱的流动相为液体。
(2)仪器构造:①相同点:气相色谱和液相色谱都具有压力表,进样器,色谱柱及检测器;②异同点:液相色谱仪有高压泵和梯度洗提装置。注液器中贮存的液体经过滤后由高压泵输送到色谱柱入口,而梯度洗提装置则通过不断改变流动相强度,调整混合样品各组分k值,使所有谱带都以最佳平均k值通过色谱柱。
(3)应用范围:①相同点:气相色谱和液相色谱都适用于沸点较低或热稳定性好的物质;②异同点:而沸点太高物质或热稳定性差的物质难用气相色谱法进行分析,而液相色谱法则可以。
3-4液相色谱法有几种类型?它们的保留机理是什么?在这些类型的应用中,最适宜分离的物质是什么?
答:液相色谱法的类型有:液—液分配色谱法、化学键合色谱法、液—固色谱法、离子交换色谱法、离子对色谱法、空间排阻色谱法等。
其中,(1)液—液分配色谱法保留机理是:试样组分在固定相和流动相之间的相对溶解度存在差异,因而溶质在两相间进行分配。分配系数越大,保留值越大;适用于分离相对分子质量为200到2000的试样,不同官能团的化合物及同系物等。
(2)化学键合色谱法保留机理和最适宜分离的物质与液—液分配色谱法相同。
(3)液—固色谱法保留机理是:根据物质吸附作用不同来进行分离,作用机制是溶质分子和溶剂分子对吸附剂活性表面的竞争吸附。如果溶剂分子吸附性更强,则被吸附的溶质分子相应的减少;适用于分离相对分子质量中等的油溶性试样,对具有不同官能团的化合物和异构体有较高的选择性。
(4)离子交换色谱法保留机理是:基于离子交换树脂上可电离的离子与流动相具有相同电荷的溶质离子进行可逆交换,依据这些离子对交换剂具有不同亲和力而将它们分离;适用于凡是在溶剂中能够电离的物质
(5)离子对色谱法保留机理是:将一种(或多种)与溶质分子电荷相反的离子加到流动相中,使其与溶质离子结合形成疏水型离子化合物,从而控制溶质离子的保留行为;适用于各种强极性的有机酸,有机碱的分离分析。
(6)空间排阻色谱法保留机理是:类似于分子筛作用,溶质在两相之间按分子大小进行分离,分子太大的不能今年、进入胶孔受排阻,保留值小;小的分子可以进入所有胶孔并渗透到颗粒中,保留值大;适用于分子量大的化合物(如高分子聚合物)和溶于水或非水溶剂,分子大小有差别的试样。
3-5 在液—液分配色谱中,为什么可分为正相色谱及反相色谱?
答:在液—液分配色谱法中,一般为了避免固定液的流失,对于亲水性固定液常采用疏水性流动相,即流动相的极性小于固定相的极性,这种情况称为正相液—液分配色谱法;反之,若流动相极性大于固定相的极性,则称为反相液—液分配色谱法。正相色谱和反相色谱的出峰顺序彼此正好相反。
3-8 何为梯度洗提?它与气相色谱中的程序升温有何异同之处?
答:所谓梯度洗提,就是载液中含有两种(或多种)不同极性的溶剂,在分离过程中按一定的程序连续变化改变载液中溶剂的配比极性,通过载液中极性的变化来改变被分离组分的分离因素从而使流动相的强度、极性、PH值或离子强度相应的变化以提高分离效果。
它的作用相当于气相色谱中的程序升温,不同的是,k值的变化是通过流动相的极性、PH值或离子强度的改变来实现的。而气相色谱的程序升温是按预定的加热速度随时间作线性或非线性的增加,是连续改变温度;相同的是它们的作用都是通过改变被分离组分的分离因素,提高分离效果。
第八章 原子吸收光谱分析
8-2 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?
答:所谓锐线光源就是能发射出谱线半宽度很窄的发射线的光源;在原子吸收光谱分析中,由于原子吸收线的半宽度很小,要测量这样一条半宽度很小的吸收线的积分吸收值,就需要有分辨率高达五十万的单色器。这在目前的技术情况下还很难做到。使用锐光源,可以通过计算峰值吸收系数代替积分吸收。
8-6 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?
答:石墨炉原子化法的工作原理为:它是利用电流直接加热石墨炉以达到高温(2000~3000℃)使被测元素原子化的方法。它在原子化过程中采用直接进样和程序升温排除干扰并且使被测元素原子化。
与火焰原子化相比:优点:(1)最大优点是注入的试样几乎可以完全原子化。特别是对于易形成耐熔氧化物的元素,由于没有大量氧存在,并由石墨提供了大量碳,所以能够得到较好的原子化效率。
(2)原子在光路中的停留时间长,绝对灵敏度高。而火焰原子化法基态原子在光路中停留时间短,部分基态原子在火焰冷区域会重新结合成单氧化物,单氢氧化物和双金属氧化物。
(3)用样量少,可直接分析固态样品,如塑料,纤维。而火焰原子化法则需要试样为液态或气态,使其与燃气一起喷出。
(4)对均匀的悬浮物及乳浊液也可分析。
(5)由于试样完全蒸发,几乎不存在基体效应。因为在程序升温过程中,在较高的温度下使有机物或沸点低的无机物灰化以排除,减少基体组分对待测元素的干扰。而火焰原子化法则无法直接消减其它元素的干扰,只能在试样中加入其它试剂以抑制干扰。
(6)可直接分析共振线位于远紫外区的非金属元素。
(7)具有较高且可调的原子化温度,最高可达3400℃。
缺点:(1)共存化合物的干扰比火焰原子化法大。当共存分子产生的背景吸收较大时,要调节灰化温度及时间,使背景分子吸收不与原子吸收重叠,并使用背景校正方法来校正之。
(2)由于取样量少,进样量及注入管内位置变动都会引起偏差,因而重现性要比火焰法差。
8-7 说明在原子吸收分析中产生背景吸收的原因及影响,如何减免这一类影响?
答:(1)火焰成分对光的吸收。由于火焰中OH、CH、CO等分子或基团吸收光源辐射的结果。波长越短,火焰成分的吸收越严重;一般可通过零点的调节来消除。
(2)金属的卤化物、氧化物、氢氧化物以及部分硫酸盐和磷酸盐分子对光的吸收。在低温火焰中,影响较显著。在高温火焰中,由于分子分解而变的不明显。碱土金属的氧化物和氢氧化物分子在它们发射谱线的同一光谱区中呈现明显吸收;可用高温火焰来减少吸收。
(3)固体微粒对光的散射。当进行低含量或痕量分析时,大量基体成分进入原子化器,这些基体成分在原子化过程中形成烟雾或固体微粒在光路中阻挡光束而发生的散射现象,此时将引致假吸收;分离基体成分以减少影响。
8-10 要保证或提高原子吸收分析的灵敏度和准确度,应注意切哪些问题?怎样选择原子吸收光谱分析的最佳条件?
答:为保证或提高原子吸收分析的灵敏度和准确度,就要恰当的选择原子吸收分光光度的分析条件,包括分析线的选择、空心阴极灯电流、火焰、燃烧器高度、狭缝宽度以及光源工作条件、供气速度、燃气与助燃气流量比等实验条件。
最佳条件的选择:(1)分析线:一般选择待测元素的共振线,但测定高浓度样品时,可选次灵敏线。若火焰稳定性差时,需选用次灵敏线,对于微量元素,必须选用最强吸收线。
(2)通带:无邻近干扰线时选择较大通带,0.4nm;有邻近干扰线时选择较小通带,0.2nm。
(3)空心阴极灯电流:在保证有稳定和足够的辐射光通量下,应选择较低灯电流。
(4)火焰:对于易生成难解离化合物元素,应选择温度高的乙炔—空气,以至乙炔—氧化亚氮火焰;反之,对于易电离元素,高温火焰常引起严重的电离干扰,是不宜选用的。可归纳如下:测定Se、As用空气—氢火焰;测定Ca、Mg、Fe、Cu、Zn用空气—乙炔火焰;测定Al、Si、Cr、Mo、W用空气—乙炔,乙炔—氧化亚氮火焰。
(5)燃烧器高度:调节燃烧器高度,使空心阴极灯火焰通过自由原子浓度最大的火焰区。测定高浓度样品时,可旋转燃烧器角度,以保证灵敏度。
8-14 用原子吸收光谱法分析尿试样中铜的含量,分析线324.8nm。测得数据如下表所示,计算试样中铜的质量浓度(ug·mL-1)。
解:设试样铜的质量浓度为Cx ug·mL-1
由标准加入法得图:
由图量得 Cx=3.6ug·mL-1
8-15 用原子吸收法测锑,用铅作内标。取5.00mL未知锑溶液,加入2.00mL4.13ug·mL-1的铅溶液并稀释至 10.0 mL,测得ASb/APb =0.808。另取相同浓度的锑和铅溶掖,
ASb/APb =1.31,计算未知液中锑的质量浓度。
解:设未知液中锑的质量浓度为Cx ug·mL-1
第一次:CSb1= = CPb1= =0.826 ug·mL-1
ASb1= KSb ·CSb1 APb1= KPb· CPb1
∴ = = = 0.808
∴ Cx=1.335 ①
第二次:CSb2 = CPb2
ASb2= KSb ·CSb2APb2= KPb· CPb2
∴ ==1.31
∴ =1.31 ②
联立 ①② 得 Cx=1.335×=1.019 ug·mL-1
第九章 紫外吸收光谱分析
9-2 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:电子跃迁类型有:σ—σ*、∏—∏*、n—σ*、n—∏*,电荷迁移跃迁和配位场跃迁。
其中:σ—σ*:处于真空紫外区,10~200nm
∏—∏*:处于近紫外区,200~380nm
n—σ*:处于远紫外区和近紫外区,10~380nm
n—∏*:处于近紫外区,200~380nm
电荷迁移跃迁:处于远紫外区和近紫外区,10~380nm
配位场跃迁:处于可见光区,380~800nm
9-7 异丙叉丙酮有两种异构体:CH3—C(CH3)==CH—CO—CH3及CH2==C(CH3)—CH2—CO—CH3。它们的紫外吸收光谱为:(a)最大吸收波长在235nm处,ε=12000L·mol-1·cm-1(b)220nm以后没有强吸收。如何根据这两个光谱来判别上述异构体?试说明理由。
答:(a)是CH3—C(CH3)==CH—CO—CH3;(b)是CH2==C(CH3)—CH2—CO—CH3
由于(a)的最大吸收波长比(b)长,故体系能量较低,由于前一个异构体中C=C键和C=O键形成共轭结构,可形成比后一个异构体更低的能量体系结构,
所以(a)为CH3—C(CH3)==CH—CO—CH3
9-10 紫外及可见光分光光度计与可见光分光光度计比较,有什么不同之处?为什么?
答:不同之处:(1)光源:有钨丝灯及氢灯(或氘灯)两种,可见光区(360~1000nm)使用钨灯丝,紫外光区则用氢灯或氘灯。
(2)由于玻璃要吸收紫外线,所以单色器要用石英棱镜(或光栅),溶液的吸收池也用石英制成。
(3)检测器使用两只光电管,一个是氮化铯光电管,用于625~1000nm波长范围,另一个是锑铯光电管,用于200~625nm波长范围,光电倍增管亦为常用的检测器,其灵敏度比一般的光电管高2个数量级。
第十章 红外吸收光谱分析
10-l产生红外吸收的条件是什么?是否所有的分子振动都会产生红外吸收光谱?为什
么?
答:红外光谱是由于分子振动能级的跃迁(同时伴随转动能级跃迁)而产生的。
产生红外吸收应具备的两个条件:(1)辐射应具有刚好能满足物质跃迁时所需的能量。(2)辐射与物质之间有偶合作用。
并不是所有的分子振动都会产生红外吸收光谱。因为产生红外吸收光谱必须满足上述两个条件。红外辐射具有合适的能量,能导致振动跃迁的产生。当一定频率的红外光照射分子时,如果分子中某个基团的振动频率和外界红外辐射的频率一致,就满足第一个条件;为满足第二个条件,分子必须有偶极矩的改变,只有发生偶极矩的变化的振动才能引起可观测的红外吸收谱带。当这两个条件都满足了,才会产生红外吸收光谱。
10-4 红外光谱定性分析的基本依据是什么?简要叙述红外定性分析的过程。
答:红外光谱定性分析是依据每一化合物都具有特异的红外吸收光谱,其谱带的位置、数目、形状、和强度均随化合物及其聚焦态的不同而不同。大致可分为官能团定性和结构分析定性两方面。官能团定性是根据化合物的红外光谱的特征基团频率来检测物质含有哪些基团,从而确定有关化合物类别。结构分析则要化合物的红外光谱并结合其他实验资料来推断有关化合物的化学结构。
分析过程:(1)试样的分离和精制:如分馏、萃取、重结晶、层析等方法提纯试样。
(2)了解与试样性质有关的其他方面资料。
(3)谱图的解析。
(4)和标准谱图进行对照。
(5)计算机红外光谱谱库及其检索系统。
10-5 影响基团频率的因素有哪些?
答:引起基团频率位移因素大致可分为两类,即外部因素和内部因素。
[1]外部因素:试样、测定条件的不同鸡茸积极性的影响等外部因素都会引起频率位移。
[2]内部因素:(1)电效应:①诱导效应:由于取代基具有不同电负性,通过静电诱导作用,引起分子中电子分布的变化,从而引起键力常数的变化,改变了基团特征频率;②共轭效应:形成多重∏电子在一定程度上可以移动。共轭效应使共轭体系中电子云密度平均化,力常数减小,振动频率降低;③偶极场效应。
(2)氢键:羰基和羟基之间容易形成氢键,使羰基频率降低。
(3)共振的耦合:适当结合的两个振动基团若后来振动频率相近,它们之间可能会产生相互作用而使谱峰裂为两个,一个高于正常频率,一个低于正常频率。
(4)费米共振:当一振动的倍频与另一振动的基频接近时,由于产生相互作用而产生很强吸收峰或发生裂分。
(5)立体阻障:由于立体阻障,基团间共轭受到限制,基频升高。
(6)环的张力:四元环张力最大,基频最大。
10-11 某化合物在3640~43500px-1区间的红外光谱如图10-20所示。该化合物应是六氯苯(I),苯(II)或4-叔丁基甲苯(III)中的哪一个?说明理由。
答:是4-叔丁基甲苯(III)
因为其光谱在α=2900 cm-1附近有强烈吸收,而饱和C-H键在2960~71250px-1 有强烈吸收,而只有(III)具有饱和C-H键。
一、波长不同
1、红外线:波长在1mm到760纳米(nm)之间。
2、紫外线:波长为 10~400纳米 辐射的总称。
二、发现历史不同
1、红外线:公元1800年英国科学家"威廉·赫歇尔"发现太阳光中的红光外侧所围绕著一种用肉眼无法看见的光源。
2、紫外线:1801 年德国物理学家里特发现:在日光光谱的紫端外侧一段能够使含有溴化银的照相底片感光,从而发现了紫外线的存在。
三、对人体的伤害不同
1、红外线:较强的红外线可造成皮肤伤害,其情况与烫伤相似,最初是灼痛,然后是造成烧伤。红外线对眼的伤害有几种不同情况,波长为7500~13000埃的红外线对眼角膜的透过率较高,可造成眼底视网膜的伤害。
尤其是11000埃附近的红外线,可使眼的前部介质(角膜晶体等)不受损害而直接造成眼底视网膜烧伤。波长19000埃以上的红外线,几乎全部被角膜吸收,会造成角膜烧伤(混浊、白斑)。波长大于 14000埃的红外线的能量绝大部分被角膜和眼内液所吸收,透不到虹膜。
2、紫外线:紫外线照射时,眼睛受伤的程度和时间成正比,与照射源的距离平方成反比,并和光线的投射角度有关。
紫外线强烈作用于皮肤时,可发生光照性皮炎,皮肤上出现红斑、痒、水疱、水肿、眼痛、流泪等;严重的还可引起皮肤癌。
紫外线作用于中枢神经系统,可出现头痛、头晕、体温升高等。作用于眼部,可引起结膜炎、角膜炎,称为光照性眼炎,还有可能诱发白内障,在焊接过程中产生的紫外线会使焊工患上电光性眼炎(可以治愈)。
以上内容参考:百度百科——红外线、百度百科——紫外线
不是单纯的光直射这么简单,只要有合适的光(包括可见的和不可见的)就行。
纯净的光触媒只能吸收紫外光,能吸收400nm以下的紫外光,可吸收可见光甚至远红外光的光触媒必然螯合了其他活性催化材料。在自然环境下,紫外光占有比例较低,不足自然光的10%,因而纯净的纳米二氧化钛基本没有光触媒的功效。
所以,为使二氧化钛可以吸收可见光,甚至吸收远红外光,必须采用特殊材料的配制掺杂技术。
纯净光触媒在光照射下,除了能发生光催化反应外,还会发生光化学活性反应,这种光化学活性反应是由光触媒内在晶格缺陷引起的,这种反应会释放新生态氧[O],新生态氧通过物质迁移,与光触媒本身及家具表面材料进行反应,会导致物质有机聚合物氧化、降解,最终造成涂膜的粉化和失光。
所以,必须要对光触媒进行特殊工艺的无机包覆,从根本上解决光触媒的光化学活性反应问题。
扩展资料:
性能:
一、全面性
光触媒可以有效地降解甲醛、苯、甲苯、二甲苯、氨、TVOC等污染物,并具有高效广泛的消毒性能,能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理。
二、持续性
在环境污染不严重的条件下,只要不磨损、不剥落,光触媒本身不会发生变化和损耗,在光的照射下可以持续不断的净化污染物,具有时间持久、持续作用的优点。
但如果环境污染比较严重时,一些硫酸根和硝酸根离子会影响光触媒的寿命和效果,会出现失活现象,可以通过相关技术工艺恢复活性。
参考资料来源:百度百科-光触媒