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1现代分析测试技术绪论1、现代分析测试技术的特点有哪些?（1）分析测试对象发生了重大变化；（2）分析测试的深度、广度和难度加大；（3）分析测试所设计的专业面越来越广2晶体的性质自限性（自范性）；结晶均一性；各向异性；对称性；最小内能性；稳定性3等轴晶系的晶面间距的计算4核外电子运动状态描述①主量子数n：确定原子轨道能级的主要因素。主量子数n决定原子轨道的能量，它的取值为1、2、3…。n越大，电子离原子核的距离越远，电子的能量越高。②角量子数l：决定电子运动的角动量。角量子数决定原子轨道的形状，它的取值为0、1、2….n－1。在多电子原子中，当n相同而l不同时，电子的能量还有差别。又常将一个电子层分为几个亚层。当l＝0、1、2、3时，分别称为s、p、d、f亚层。在多电子原子中，也决定着原子轨道的能量。当n相同时，随l的增大，原子轨道的能量升高。③磁量子数m：决定电子云在空间的伸展方向表示同一亚层中原子轨道的数目。磁量子数m决定原子轨道在空间的取向。它的取值为±1、±2、±l，因此有2l+1种取向。n和l相同，但m不同的各原子轨道的能量相同，称为简并轨道或等价轨道。④自旋量子数ms：决定电子自旋方向。它的取值为+1/2和-1/2，常用箭号↑和↓表示电子的两种自旋方向。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（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电子跃迁、辐射跃迁、无辐射跃迁原子中电子受激向高能级跃迁或由高能级向低能级跃迁均称为电子跃迁或能级跃迁；跃迁过程中多余的能量即跃迁前后能量差以电磁辐射的方式放出，称之为辐射跃迁；若多余的能量转化为热能等形式，则称之为无辐射跃迁二．XRD1.X射线产生的原理是什么？通过高速运动的电子流轰击金属靶来获得的，使快速移动的电子（或离子）骤然停止其运动，则电子的动能可部分转变成X光能，即辐射出X-射线。2.何谓连续X射线和特征X射线？试解释产生的原因。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量于能量时，频率最大的情况。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射线谱线或标识X射线。（波长不变）2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于外面，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-E13.连续X射线的短波限取决于什么？试说明。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量于能量时，频率最大的情况。连续谱线中最短波长与X射线管的电压有关。4.X射线的强度变化与哪些因素有关？连续：管电流、管电压、阳极靶的原子序数;特征：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于序数的平方成反比5.X射线与物质相互作用有哪三种情形？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。6.布拉格方程的推导和应用。布拉格方程：2dsinθ=nλ它与光学反射定律一起合称为布拉格定律。或中2θ称为衍射角。设任意两面网的间距为d，相邻两原子O和B之间的光程差为：BD+BF=OB，sinθ+OBsinθ=2dsinθ,因为只有其光程差为波长的整数倍时，相邻面网的衍射线之间才能相互干涉而加强衍射成为衍射线，同产生衍射线的条件为：2dsinθ=nλ布拉格方程：2dsinθ=nλ7.X射线分析有哪些应用？物相分析；定量分析；点阵常数的精确测定；晶粒尺寸和点阵畸变的测定；应力的测定；单晶取向和多晶织构测定；薄膜分析8.获得晶体衍射花样的三种基本方法。各有什么应用？（1）劳埃法（劳厄法）：劳埃法是通过改变波长来获得衍射花样的。波长的变化主要是采用连续X射线，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9.解释相干散射、非相干散射。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射线光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。这种散射称相干散射或汤姆逊（Thomson）散射当入射X射线光子与原子中束缚较弱的电子（如外层电子）发生非弹性碰撞时，光子消耗一部分能量作为电子的动能，于是电子被撞出原子之外，同时发出波长变长、能量降低的非相干散射或康普顿（Compton）散射310.X射线的本质。X射线的电磁波性质，X射线的本质是一种电磁波，它具有波粒二象性。即它既具波动性，又具有粒子性E=hν=hc/λ,p=h/λX荧光1.X射线荧光产生的原理。当X射线管产生的X射线（一次X射线）照射到物质上时，照射物质的一次X射线能量将物质中原子内层电子逐出。这样，原子就变成激发态。内层上产生的空位被外层电子填补后，原子便从激发态恢复到稳定态，同时辐射出X射线，这就是特征X射线，也称为二次X射线或X射线荧光。2.XRF定性分析及定量分析的基本原理。定性分析原理：每一种元素都有其特定波长（或能量）的特征X射线。通过测定试样中特征X射线的波长（或能量），便可确定试样中存在何种元素，即为X射线荧光光谱定性分析。定量分析原理：元素特征X射线的强度与该元素在试样中的原子数量（即含量）成比例。因此，通过测量试样中某元素特征X射线的强度，采用适当的方法进行校准与校正，便可求出该元素在试样中的百分含量，即为X射线荧光光谱定量分析。3.常见用于成分分析的方法有哪些?各有什么优缺点?原子吸收光谱，原子发射光谱，X射线荧光光谱，电子探针分析，电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）4.X射线荧光光谱仪中的分光晶体的作用。分光晶体起着像可见光情况下衍射光栅的作用，将光束汇集到检测器上。5.X射线荧光光谱不能测定哪些元素？为什么？除非具有可以检测原子序数小到5的特殊装置，一般不适合于原子序数小于11的元素。6.试从基本原理和用途出发，阐述X射线荧光光谱分析与X射线衍射分析的联系和区别。分子荧光1.荧光是怎样产生的？产生荧光的条件是什么？待测元素的原子蒸气吸收辐射激发后，在很短的时间内（10-8s），部分将发生辐射跃迁至基态，这种二次辐射即为荧光，根据其波长可进行定性，根据谱线强度进行定量。当分子处于单重激发态的最低振动能级时，去活化过程的一种形式是以１０－９～１０－６秒左右的短时间内发射一个光子返回基态，这一过程称为荧光发射。条件：1)物质分子必须具有能吸收一定频率紫外光的特定结构；2)物质分子在吸收了特征频率的辐射之后，必须具有较高的荧光效率，荧光效率与物质的分子结构和所处的环境条件有关。2.一般在什么方向上检测荧光强度，为什么？荧光的测量通常在与激发光成直角的方向进行。为了消除入射光和散射光的影响3.荧光分光光度计为什么需要两个单色器？其作用如何？激发滤光片放在光源和样品池之间，其作用：让所选择的激发光透过并照射于被测试样上。荧光滤光片放在试样池和检测器之间，其作用：把激发光所发生的容器表面的散射光、瑞利散射光、拉曼散射光以及溶液中杂质荧光滤去，让荧光物质发出的荧光通过而照射到检测器上。4.荧光光谱的特征是什么？（1）荧光光谱（fluorescencespectrum)：固定激发光波长和强度,让物质发射的荧光通过单色分光,以测定不同波长的荧光强度,以IF—λ荧光作图，便可得到荧光物质的荧光光谱。（2）荧光物质的激发光谱与紫外吸收光谱形状相似5.分子处于受激态后，在去活化过程中有哪些方式？去活化过程：是指分子中处于激发态的电子以辐射跃迁方式或无辐射跃迁方式放出多余的能量。辐射跃迁主要是荧光和磷光发射；无辐射跃迁是指主要以热的形式失去多余能量，如振动弛豫、内转换、系间窜越、磷光发射、猝灭等。6.那些分子结构的物质能够发生荧光？影响荧光强弱的因素有哪些？1）具有共轭双键体系的分子a含有低能π→π*跃迁能级的芳香环或杂环化合物；b含有脂肪族和脂肪族羰基结构或高共轭双键结构的化合物；42）具有刚性平面结构的分子。刚性的不饱和的平面结构具有较高的荧光效率，分子刚性及平面性越大，荧光效率越高，并使荧光波长长移。影响荧光强度的外界因素：）激发光源、温度、溶液的pH、溶剂、内滤、散射光的影响（瑞得散射与拉曼散射）、荧光熄灭剂的影响、）表面活性剂的影响、）取代基对分子发射荧光的影响、荧光光谱法的灵敏度一般要比吸收光谱法的灵敏度高，试解释其原因三、液相色谱1、简述高效液相色谱法和气相色谱法的主要区别？HPLCGC1、几乎可以分析各种化合物只能分析挥发性物质，约20%的化合物2、可用于热不稳定物质的分析不能用于热不稳定物质的分析3、柱效不会很高可得到很高的柱效4、流动相有毒，费用较高流动相为气体，无毒、易处理5、仪器制造难度较大仪器制造难度较小2、液相色谱仪主要由哪几部分组成，其主要功能是什么？(1)高压输液泵：(2)进样装置：六通阀；(3)高效分离柱：(4)液相色谱检测器：a.紫外检测器；b.光电二极管阵列检测器；c.示差折光检测器；d.荧光检测器e.电化学检测器f.质谱仪；(5)附属部件：脱气装置，自动进样装置，梯度洗脱装置，柱温箱，衍生系统，馏分收集装置以及数据处理等装置3、高效液相色谱法的主要特点和优点是什么？1）分离度高：分离效率远大于其他分离技术如蒸馏、萃取、离心等方法；2）应用范围广：几乎可以用于所有化合物的分析；3）分析速度快；4）样品用量小；5）灵敏度高；6）分离和测定一次完成（和光度法、电化学检测）；7）易于自动化，可在工业流程中使用4、高效液相色谱对流动相有什么基本要求?（1）与色谱柱不发生不可逆化学变化，即保留柱效或