仪器分析-习题解答

第二章 光学分析法导论(书后习题参考答案)

1. 已知1电子伏特=1. 602×10-19J，试计算下列辐射波长的频率（以兆赫为单位），波数（以cm-1为单位）及每个光子的能量（以电子伏特为单位）：（1）波长为900pm的单色X射线；（2）589.0nm的钠D线；（3）12.6μm的红外吸收峰；（4）波长为200cm的微波辐射。 解：已知1eV=1.602×10-19J, h=6.626×10-34J·s, c=3.0×108m·s-1 ①λ=900pm的X射线

v?c?3.0?10900?101900?10?108?12 ?1?3.333?1017Hz，即3.333×1011MHz

7

?????1.111?10cm-1

17 E?hv?6.626?10E??34?3.333?10?2.08?10?16J

3hv1.602?10?19 用eV表示，则

?2.08?10?16?191.602?10?1.378?10eV

②589.0nm的钠D线

v?c?3.0?108?9

?1589.0?101?5.093?1014Hz，即5.093×108MHz

4

????589.0?10?7?1.698?10cm-1

14 E?hv?6.626?10E??34?5.093?10?3.375?10?19J

hv1.602?10?19 用eV表示，则

?3.75?10?19?191.602?10?2.107eV

③12.6μm的红外吸收峰 v?c?3.0?1012.6?10112.6?10?48?6?1?2.381?1013Hz，即2.381×107MHz

2

?????7.937?10cm-1

13 E?hv?6.626?10E??34?2.381?10?1.578?10?20?19?20J

?2hv1.602?10?19 用eV表示，则

?1.578?101.602?10?9.850?10eV

④波长为200cm的微波辐射 v?c?3.0?10200?108?2??1.50?108Hz，即1.50×102MHz

??1??1200?5.00?10?3cm-1

8?26 E?hv?6.626?10E??34?1.50?10?9.939?10J

?7hv1.602?10?19用eV表示，则

?9.939?101.602?10?26?19?6.204?10eV

2. 一个体系包含三个能级，如果这三个能级的统计权重相同，体系在300K温度下达到平衡时，试计算在各能级上的相对分布（Ni/N）．能级的相对能量如下。

（1） 0eV，0.001eV，0.02eV； （2） 0eV，0.01eV，0.2eV;

（3） 0eV，0.1eV, 2eV。

解：已知T=300K, k=1.380×10-23J·K-1=8.614×10-5eV·K-1, kT=8.614×10-5×300=0.0258eV

NiN?giej?Ei/KT

?g0me?Em/KT

①E0=0eV, E1=0.001eV, E2=0.02eV

N0?11?e?E1/KT NN1?e?E2/kT?11?e?0.001/0.0258?e?0.02/0.0258?0.413

NN2?e1?e?E1/kT?E1/KT?e?E2/kT?e1?e?0.001/0.0258?0.001/0.0258?e?0.02/0.0258?0.397 ?0.397 N?e1?e?E2/kT?E1/KT?e?E2/kT?e1?e?0.02/0.0258?0.001/0.0258?e?0.02/0.0258

②E0=0eV, E1=0.01eV, E2=0.2eV N0?11?e?E1/KT NN1?e?E2/kT?11?e?0.01/0.0258?e?0.2/0.0258?0.596

NN2?e1?e?E1/kT?E1/KT?e?E2/kT?e1?e?0.01/0.0258?0.01/0.0258?e?0.2/0.0258?0.404

?4 N?e1?e?E2/kT?E1/KT?e?E2/kT?e1?e?0.2/0.0258?0.01/0.0258?e?2.56?10?0.2/0.0258

③E0=0eV, E1=01eV, E2=2eV N0?11?e?E1/KT NN1?e?E2/kT?11?e?0.1/0.0258?e?2/0.0258?0.980

NN2?e1?e?E1/kT?E1/KT?e?E2/kT?e1?e?0.1/0.0258?0.1/0.0258?e?2/0.0258?0.020

?34 N?e1?e?E2/kT?E1/KT?e?E2/kT?e1?e?2/0.0258?0.1/0.0258?e?2/0.0258?2.11?10

3. 简述下列术语的含义

电磁辐射 电磁波谱 发射光谱 吸收光谱 荧光光谱 原子光谱 分子光谱

自发发射 受激发射 受激吸收 电致发光 光致发光 化学发光 热发光

电磁辐射――电磁辐射是一种以巨大速度通过空间传播的光量子流，它即有波动性，又具有粒子性． 电磁波谱――将电磁辐射按波长顺序排列，便得到电子波谱．电子波谱无确定的上下限，实际上它包括了波

长或能量的无限范围．

发射光谱――原来处于激发态的粒子回到低能级或基态时，往往会发射电磁辐射，这样产生的光谱为发射光

谱．

吸收光谱――物质对辐射选择性吸收而得到的原子或分子光谱称为吸收光谱．

荧光光谱――在某些情形下，激发态原子或分子可能先通过无辐射跃迁过渡到较低激发态，然后再以辐射跃

迁的形式过渡到基态，或者直接以辐射跃迁的形式过渡到基态。通过这种方式获得的光谱，称为荧光光谱．

原子光谱――由原子能级之间跃迁产生的光谱称为原子光谱． 分子光谱――由分子能级跃迁产生的光谱称为分子光谱．

自发发射――处于两个能级Ei、Ej(Ei>Ej)上的粒子浓度分别为Ni、Nj．当i能级上的一个粒子跃迁到j能级时，

就自发发射一个能量为Ei-Ej的光子，这类跃迁称为自发发射．

受激发射――对于处于高能级i的粒子，如果有频率恰好等于(Ei-Ej)/h的光子接近它时，它受到这一外来光子

的影响，而发射出一个与外来光子性质完全相同的光子，并跃迁到低能级j．这类跃迁过程为受激发射．

受激吸收――频率为(Ei-Ej)/h的辐射照射时，粒子从能级j跃迁到能级i，使得辐射强度降低，这种现象称为

受激吸收．

电致发光――电场引起的碰撞激发，是指被电场加速的带电粒子碰撞而受到激发，从而发射出电磁辐射．这

一过程称为电致发光．

光致发光――电磁辐射吸收激发，是指吸收电磁辐射而引起的激发，从而发射出电磁辐射，这一过程称为光

致发光．

化学发光――在一些特殊的化学反应体系中，有关分子吸收反应所释放的化学能而处于激发态，回到基态时

产生光辐射。这样获得的光谱称为化学发光光谱．

热发光――物体加热到一定温度也会发射出电磁辐射，称为热发光．

4. 什么是光谱分析法，它包括哪些主要方法？

答：当物质高温产生辐射或当辐射能与物质作用时，物质内部能级之间发生量子化的跃迁，并测量由此而产

生的发射，吸收或散射辐射的波长和强度，进行定性或定量分析，这类方法就是光谱分析法．

光谱分析法主要有原子吸收光谱法、原子发射光谱法、原子荧光法、紫外－可见分光光度法、红外光谱法、分子荧光法、X射线荧光法等．

5. 辐射光子能量与波长的关系怎样，按光子能量从高到低有哪些辐射类型？ 答：辐射光子能量与波长的关系为：E=hc/λ

按光子能量从高到低的顺序为：

γ射线，X射线，紫外，可见，红外，微波，无线电波

6. 电子光谱一般在什么波长区？振动光谱在什么波长区？转动光谱在什么波长区？ 答：电子光谱——紫外、可见区（Ee、Eυ、Er 均改变） 62~620nm

振动光谱——近红外区（Ev及Er改变） 620~24.8μm 转动光谱——远红外、微波区（仅Er改变） >24.8μm

第三章 紫外及可见吸收光谱法

(书后习题参考答案)

1.已知某Fe(Ⅲ)络合物，其中铁浓度为0.5μg·mL-1，当吸收池厚度为lcm时，百分透光率为80%。试计算：（1）溶液的吸光度；（2）该络合物的表观摩尔吸光系数；（3）溶液浓度增大一倍时的百分透光率；（4）使（3）的百分透光率保持为80%不变时吸收池的厚度。 解：已知b=1cm, T=80%, c=0.5μg·mL

c?0.5?1055.85?6-1

则

?10?8.9525?103?6mol·L-1

(1)A= –lgT= –lg0.80=0.0969 (2)由A=εbc得到：

??Abc?0.09691?8.9525?10?6

?1.08?104L·mol-1·cm-1

(3)c2=2c, A2=2A=0.1938 即–lgT2=0. …… 此处隐藏：2520字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……