答:κ(或ε)是吸光物质在一定波长和溶剂中的特征常数,反映该吸光物质的灵敏度。其大小和产生吸收的物质的分子,原子结构,使用的溶剂,显色剂,温度及测定的波长等因素有关。κ值越大,表示该吸光物质对此波长光的吸收能力越强,显色反应越灵敏,在最大吸收波长处的摩尔吸光系数常以κmax表示;
4. 什么是吸收光谱曲线?什么是标准曲线?它们有何实际意义?利用标准曲线进行定量分析时可否使用透光度
T和浓度c为坐标?
答:以A(纵坐标)~λ(横坐标)作图为吸收光谱曲线,用途:①进行定性分析, ②为进行定量分析选择吸收波长, ④判断干扰情况; 以 A(纵坐标)~c(横坐标)作图可得标准曲线, 用于定量分析; 定量分析时不能使用T ~
c为坐标 , 因为二者无线性关系.5. 当研究一种新的显色剂时,必须做哪些实验条件的研究?为什么?
答:包括显色反应(灵敏度、选择性、对比度、稳定性试验)及显色条件(显色剂用量、酸度、显色温度、显色时间、干扰消除等试验)的选择。为确实保证选用此显色剂能得到一个灵敏度高、重现性好、准确度高的光度法. 6.分光光度计有哪些主要部件?它们各起什么作用?
答:光源:所需波长范围的足够强的连续光谱;单色器:将光源发出的连续光谱分解为单色光;吸收池:盛放吸收试液,透过所需光谱范围的光;检测系统:进行光电转换,给出所需结果(A,T,c)。
7. 测定金属钴中微量锰时在酸性液中用KIO3将锰氧化为高锰酸根离子后进行吸光度的测定。若用高锰酸钾配制标准系列,在测定标准系列及试液的吸光度时应选什么作参比溶液? 答:应选Co2+溶液作参比,可扣除金属钴的背景吸收。
8. 吸光度的测量条件如何选择?为什么?普通光度法与示差法有何异同?
答:入射光波长一般选择最大吸收时的波长,参比以消除干扰为目的,即“吸收最大,干扰最小”原则;读数范围A在0.1-0.65之间误差较小,A为0.434时最小。普通光度法的参比溶液为空白溶液,而示差法的参比溶液为标准溶液;普通光度法用来测定低含量组分,示差法既可测高含量组分也可用来测定痕量组分,且误差比普通光度法小,但是示差法需要使用档次较高的分光光度计。
9. 光度分析法误差的主要来源有哪些?如何减免这些误差?试根据误差分类分别加以讨论。
答:单色光的纯度,波长选择,参比溶液选择,吸光度读数范围,吸收池配对,仪器精度,操作等。参考§9—4吸光度测量条件的选择。
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10. 常见的电子跃迁有哪几种类型?
答:σ σ*,n σ* ,π π*, n π* ,d d * 等.
11. 在有机化合物的鉴定和结构判断上,紫外-可见吸收光谱提供信息具有什么特点? 答:主要用来鉴别有机化合物是否具有共扼双键。
十三章 分析化学中的分离和富集方法
思考题答案
1.如果试液中含有Fe3+、Al3+、Ca2+、Mg2+、Mn2+、Cr3+、Cu2+ 和Zn2+ 等离子,加入NH4Cl和氨水缓冲溶液,控制pH为9.0左右,哪些离子以什么形式存在于溶液中?哪些离子以什么形式存在于沉淀中?分离是否完全?
答:加入氨性缓冲溶液后, Ca2+ 和Mg2+ 以游离离子形式,Cu2+和Zn2+分别形成Cu(NH3)42+、Zn(NH3)42+存在于溶液中;Fe3+、Al3+、Mn2+、Cr3+ 等离子分别形成氢氧化物形式存在于沉淀中;分离基本完全。 2.为什么难溶化合物的悬浊液可用来控制溶液的pH值?试以MgO悬浊液为例说明之。 答:MgO在水中具有下列平衡:
MgO + H2O = Mg(OH)2 ≒ Mg2+ + 2OH- [Mg2+][ OH- ]2 = Ksp [ OH-] = (Ksp / [Mg2+] )1/2
[ OH-]与[Mg2+]的平方根成反比。当加MgO悬浊液于酸性溶液中,MgO溶解而使[Mg2+]达一定值时,溶液的pH就为一定的数值。例如[Mg2+] = 0.1mol·L-1时,
[ OH-] =(1.8 ×10-11/0.1)1/2 = 1.34 ×10-5(mol·L-1 ) pH ≈ 9.0
而且当[Mg2+]改变时,pH的改变极其缓慢。一般讲,利用MgO悬浊液可控制溶液pH为8.5~9.5。 3.形成鳌合物的有机沉淀剂和形成缔合物的有机沉淀剂分别具有什么特点?各举例说明之。
答:形成鳌合物的有机沉淀剂的特点:①常具有下列官能团:-COOH、-OH、=NOH、-SH、-SO3H等,这些官能团中的H+ 可被金属离子置换。同时在沉淀剂中还含有另一些官能团,其具有能与金属离子形成配位键的原
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子官能团,即在一分子有机沉淀剂中具有不止一个可键合的原子。因而这种沉淀剂能与金属离子形成具有五元环或六元环的鳌合物或内络盐。②这些鳌合物或内络盐不带电荷,含有较多的憎水性基团,因而难溶于水。③所形成鳌合物的溶解性大小及其选择性与沉淀剂本身的结构有关。例如8-强基喹啉与Mg2+的作用可表示为:
形成缔合物沉淀所用的有机沉淀剂的特点:①在水溶液中离解成带正电荷或带负电荷的大体积离子。沉淀剂离子与带不同电荷的金属离子或金属配离子缔合,成为不带电荷的难溶于水的中性分子而沉淀。②沉淀剂能与何种金属离子形成沉淀决定于沉淀剂分子中的官能团。例如:
(C6H5)4As+ + MnO4- = (C6H5)4 As MnO4↓
4.举例说明各种形式共沉淀分离的作用原理,并比较他们的优缺点。 答:利用共沉淀进行分离富集,主要有下列三种情况:
①利用吸附作用进行共沉淀分离:例如微量的稀土离子,用草酸难于使它沉淀完全。若预先加入Ca2+,再用草酸作沉淀剂,则利用生成的CaC2O4作载体,可将稀土离子的草酸盐吸附而共同沉淀下来。
其中所用载体都是表面积很大的非晶型沉淀,由于表面积大,与溶液中微量组分接触机会多,容易吸附;由于非晶型沉淀聚集速度快,因而富集效率高;但选择性不高。
② 利用生成混晶进行共沉淀分离:两种金属离子生成沉淀时,如果他们的晶格相同,就可能生成混晶而共同析出。例如痕量Ra2+,可用BaSO4作载体,生成RaSO4-BaSO4的混晶共沉淀而得以富集。
这种方法选择性较好。
③ 利用有机共沉淀剂进行共沉淀分离:该共沉淀富集作用是由于形成固溶体。例如在含有痕量Zn2+的微酸性溶液中,加入硫氰酸铵和甲基紫,则Zn (SCN)42- 配阴离子与甲基紫阳离子生成难溶的沉淀,而甲基紫阳离子与SCN- 离子所生成的化合物也难溶于水,是共沉淀剂,就与前者形成固溶体一起沉淀下来。
该法选择性较好;有利于痕量组分的富集;剩余沉淀剂易灼烧除去,不影响后续分析。
5.分别说明“分配系数”和“分配比”的物理意义。在溶剂萃取分离中为什么须引入“分配比”这一参数? 答:分配系数是指溶质A在两种互不混溶的水和有机溶剂中进行分配过程的平衡常数。分配比是指存在于两相中的溶质的总浓度之比。在萃取分离中引入分配比是由于溶质A在一相或两相中,常常会离解、聚合或与其他组分发生化学反应,情况比较复杂,不能简单地用分配系数来说明整个萃取过程的平衡问题。另一方面,分析工
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作者主要关心的是存在于两相中的溶质的总量,所以要引入分配比。
6.在溶剂萃取分离中萃取剂起什么作用?今欲从HCl溶液中分别萃取下列各种组分,应分别采用何种萃取剂?(1)Hg2+;(2)Ga3+;(3)Al3+;(4)Th4+。
答:萃取剂的作用就是使被萃取物质与试剂结合成不带电荷的、难溶于水而易溶于有机溶剂的分子。 ⑴萃取Hg2+时,先加入二硫腙使之形成难溶于水的鳌合物,再用四氯化碳萃取。 ⑵萃取Ga3+时,先加入8-羟基喹啉使之形成难溶于水的鳌合物,再用氯仿萃取。 ⑶萃取Al3+时,先加入8-羟基喹啉使之形成难溶于水的鳌合物,再用氯仿萃取。
⑷萃取Th4+时,先加入乙酰基丙酮使之形成难溶于水的鳌合物,再用CHCl3、CCl4、苯、或二甲苯萃取。也可用乙酰基丙酮萃取。
7.根据形成内络盐萃取体系的平衡过程,试讨论萃取条件的选择问题。
答:形成内络盐的萃取体系中所用萃取剂如以HR表示,他们与金属离子螯合和萃取过程可简单表示如下: HR ≒ H+ + R-
萃取剂HR易离解,它与金属离子所形成的螯合物MeRn愈稳定;螯合物的分配系数愈大,而萃取剂的分配系数愈小,则萃取愈容易进行,萃取效率愈高。对于不同的金属离子由于所生成螯合物的稳定性不同,螯合物在两相中的分配系数不同,因而选择和控制适当的萃取条件,包括萃取剂的种类、溶剂的种类、溶液的酸度等,就可使不同的金属离子得以萃取分离。
8.色谱分析法有各种分支,你知道的有哪几种?他们的共同特点是什么?
答:色谱分析法主要包括:柱层析、纸层析和薄层层析、气相色谱法、高效液相色谱法。
所有色谱分离法都有如下共同点:① 基本原理相同。分离效率高,都是通过连续的萃取分离(或吸附、解析)实现性质非常相近的物质的分离;② 操作方法相同。均是将样品先置好,然后利用溶剂(展开剂)流动,逐步将样品中各种组分分离开来,最后再用某种分析方法进行检测。 9.试举例说明纸色谱和薄层色谱的作用原理。
答:纸色谱法是一种在滤纸上进行的层析分离法。载体为滤纸,固定相为吸附在纸上的水或其他溶剂,流动相又称展开剂。样品点于原点,展开剂在其上流过,经过一段时间的作用后,样品中的各组分就随展开剂迁移不同的
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