湖南大学高等分析化学思考题答案汇总

1 页 共 8 页 高等分析化学思考题（化学专业本科）2 第一章 分析化学相关文献 基本概念：一次文献、二次文献、技术标准、通讯作者、ISSN、DOI （1）为什么要费时费力地去了解文献的相关知识？ （2）SCI和SciFinder是一回事吗？为什么？ （3）说明如何获取一篇专利的原文。 （4）在尿样检验中，有什么手段可以降低假阳性出现的几率？ 1. 原始的创作，如期刊论文、技术报告、专利说明书？？？ 2. 将一级文献经过加工整理、简化组织成为系统的文献，便于查找一级文献，如书目、索引和文摘。 3. 对产品的质量、规格及检验方法等方面所做的技术规范。如化工产品的分析检验方法的各种标准。 4. 课题的总负责人，承担课题的经费，设计，文章的书写和把关。通讯作者也是文章和研究材料的联系人，担负着文章可靠性的责任。 5. ISSN国际标准连续出版物编号，其目的是使世界上每一种不同题名、不同版本的连续出版物都有一个国际性的唯一代码标识 6. 数字对象唯一标识符，它是一套识别数字资源的机制，涵括的对象有视频、报告或书籍等等。 1. 了解文献，从而快速查找有价值的文献； 方便自己写文献。 2. SCI是科学引文索引，内容涵盖所有自然科学，SciFinder Scholar是美国化学学会旗下的化学文摘服务社所出版的在线版数据库学术版，只有化学的内容。 3. 从各国专利管理机构获取；从各商业性数据库获取。 4. 控制时间，存放时间不能太长，从收集完毕到检测完毕不能超过2小时；不能掺杂质；要用干净的容器装；进行复检，比如镜检。 第二章 分析化学的一些发展趋势 2.1单分子分析 基本概念：消失波、TIRFM、TLM、AFM 1. 标准波在全内反射界面呈指数衰减由光密渗入光疏介质而形成消逝波。 2. 全内反射荧光显微镜，利用光线全反射后在介质另一面产生衰逝波的特性，激发荧光分子以观察荧光标定样品的极薄区域，紫外区观测的动态范围通常在200 nm以下。 3. 热透显微镜 热透显微镜采用波长不同的两种激光器。在激光束焦点附近如果有对光有吸收的物质存在就会吸收光而发热，激光焦点中心部位发热多而边缘发热少，周围的水会因为折射率不同起到凹透镜的所用，当另一束激光通过时，会因为凹透镜的作用而发散，据此进行物质探测。 4. 原子力显微镜，利用微小探针与待测物之间交互作用力，将激光束照射到微悬臂上,再进行反射及反馈来呈现待测物的表面形貌和物理特性。 （1）为什么要发展单分子分析方法？并举例具体说明。 探测并识别单个分子，揭示基团平均所覆盖的分子特性，实时监测分子运动，具
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灵敏度。 举例：1.单分子水平上的ELISA-超灵敏蛋白质监测技术 2.利用全内反射荧光显微术对细胞进行荧光成像。 （2）为什么全内反射技术可以用于单分子分析？如果棱镜、显微镜头等光学元件表面有缺陷，会造成什么问题？ 如果有缺陷，光会发生折射，散射，光线会透过光学元件，不利于激发产生荧光。 （3）一些贵金纳米颗粒（纳米簇除外）没有荧光，如何在单颗粒水平上观察其行为？ （4）如何观察myosin V（肌球蛋白V）的运动？ 用Au纳米颗粒标记后进行暗场成像。 2.2分析对象的识别 基本概念：分子识别、单克隆抗体、多克隆抗体、核酸适体 1. 分子识别是指分子选择性相互作用 2. 一种B淋巴细胞在一种抗原的刺激下产生的抗体 3. B淋巴细胞在多种抗原的刺激下产生的抗体 4. 具有高亲和力，可以高特异结合蛋白质或其他小分子物质的寡聚核苷酸片段。 （1）什么是超分子化学？ 处于近代化学、材料化学何生命科学交汇点的新兴学科。它的发展不仅与大环化学的发展密切相连，而且与分子自组装、分子器件和新兴有机材料的研究息息相关。 研究的内容主要有：分子识别、生物有机体系和生物无机体系的超分子反应性及传输，固态超分子化学，超分子化学中的物理方法，模板、自组装和自组织超分子技术。 （2）双抗夹心法检测目标物的时候，应该如何选用抗体？(或：描述ELISA的原理)画图 两种抗体与抗原的结合位点不同。 （3）核酸适配体作为分子识别探针，有哪些优点？ 制备方便、快速、成本低，亲和力可调，标记方便，化学稳定性好，无毒、不被机体排斥，在组织中渗透快 数量有限，易被酶水解？？？ （4）阅读文献（Using personal glucose meters and functional DNA sensors to quantify a variety of analytical targets, Nature Chemistry, 2011, 3, 697-703），指出其中用到了那些分子（或离子）识别的方法。 酶和底物的识别，核酸适配体，抗原抗体识别，分子信标 （5）人们为什么要发展长波长的荧光探针？ 减少光损失，消除背景荧光；提高信噪比；减少对生物组织的光损伤。 2.3高通量分析 基本概念：高通量分析 1、通过一次实验得到大量数据并从中得到有价值的信息的分析方法 （1）发展高通量分析方法的出发点？（为什么） 在单位时间内获得更多的数据；组学测序；新药研发。
3 页 共 8 页 （2）发展高通量分析方法，应从哪几个方面进行考虑？ 1、提高同一时刻处理样品的能力 2、缩短每个样品占用的时间 3、阵列化、自动化 （3）提高分析速度（通量）还哪些方法？ 1、提高同一时刻处理样品的能力 2、缩短每个样品占用的时间 3、阵列化、自动化 （4

）什么是高通量测序技术（High-throughput sequencing）？ 一次对几十万到几百万条核酸分子进行序列测定 （5）流式细胞仪中，如何使被测细胞形成快速、直线流动的单细胞队列？ 流体力学聚焦，用鞘液对样品溶液进行挤压，使其加速并排列成直线。 2.4微流控芯片 基本概念：微流控芯片 1、通过微机电加工技术把整个实验室的功能，包括采样、稀释、加试剂、反应、分离、检测等，集成的几平方厘米的芯片，又称为微全分析系统。 （1）为什么要推动化学分析设备的微型化与集成化？ 减少样品和试剂的用量，降低成本，加快分析的速度；具有广泛适用性，更加大众化，有巨大经济效益和社会效益。 （2）微流控分析芯片中，微结构的形成方法主要有哪些？ 经典光刻（干法，湿法）；模板浇注法；模板热压法；激光刻蚀法； （3）为什么会有纳流控、光流控、纸芯片这三个新的发展方向？ 在更小尺寸, 甚至几个纳米内监测流体和分子的行为；在微纳米尺度上，通过对流体的精密操控实现光学或光电子器件及系统的特殊功能；成本低廉、操作简单、不需要外援设备、可多元检测，有望成为最廉价的分析检测器件，从而利用低值科技原料得到高科技产品。 2.5活体实时原位分析 （1）生物体系对分析方法有哪些特殊要求 具有极小的空间尺度，能进入组织、细胞、甚至细胞器内进行检测； ? 有极高的灵敏度，能准确地测定极其少量的分析对象； ? 有极快的响应特性，能及时跟上生物信息的快速变化； ? 具有极高的选择性，能在复杂的生命体系中准确地识别出分析对象； ? 对生物体的扰动极小，最好是没有损伤，以获得真实的生命活动信息。 （2）人们为什么要发展长波长的荧光探针？ 减少光损失，消除背景荧光；提高信噪比；减少对生物组织的光损伤。 第三章 分析仪器的掌握 3.1光谱仪器 基本概念：单色器、全息光栅、闪耀光栅、闪耀角 截止滤光片、高阶衍射、光栅公式、光致发光、化学发光、CCD 1、单色器：将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出任意波长单色光的光学系统。 2、全息光栅：利用全息照相技术即利用光相干迭加原理，制作的光栅。 3、当光栅刻画成锯齿形的线槽断面时，光栅的光能量便集中在预定的方向上，
4 页 共 8 页 即某一光谱级上，从这个方向探测时，光谱强度最大，这种现象称为闪耀，这种光栅称为闪耀光栅。 4、闪耀角：光栅法线与槽面法线之间的夹角，在数值上等于槽面和光栅表面间的夹角。它是闪耀光栅的重要参数，可把辐射能从零级光谱处集中到所要求的波长范围。当入射角、衍射角和闪耀角相等

时，刻槽面衍射的光最强。 5、截止滤光片：能从复合光中滤掉全部长波或短波而仅保留所需波段范围的滤光片，包括短波截止滤光片和长波截止滤光片。 6、高阶衍射：由光栅公式d(sinα+sinθ)=nλ，当m1λ1=m2λ2，波长为λ1的第m1级衍射光谱和波长为λ2的m2级衍射光谱将重叠在同一位置上。这种现象称为高阶衍射。 7、光栅公式：d(sinα+sinθ)=nλ，其中α、θ分别为入射角和反射角，整数n为光谱级次，d为光栅常数。 8、光致发光：分子吸收了光能而被激发至较高能态，在返回基态时，发射出与吸收光波长相等或不等的辐射，这种现象称为光致发光。 9、化学发光：产物分子吸收了反应过程中释放的化学能而被激发，在返回基态时发出光辐射。 10、电荷耦合元件，可以称为CCD图像传感器。它是一种半导体器件，能够把光学影像转化为数字信号。 （1）理想的光源、波长选择器、检测器应该是怎样的光谱特性？ （2）典型的光谱仪都由哪几个部分组成？ 光源、试样架、波长选择器、检测器以及信号处理器或读出装置。 （3）哪些光源可以作为波长检测标准？ 采用线光源作为检测标准，如空心阴极灯、金属蒸汽灯(汞灯、钠蒸汽灯)、激光等。 （4）狭缝宽度和光谱带宽的关系 （5）可否利用荧光分光光度计实现分子吸收光谱的测量？为什么？ 因为荧光分光光度计与吸收光谱仪结构相同，唯一的区别就是光源到样品的入射角不同，在光源和样品之间加一个反光镜就可以将荧光分光光度计变成吸收光谱仪。 可以，二者光路图如下所示 （6）比较以下6种仪器的共同点和不同点：核磁共振仪、红外光谱仪、紫外可见分光光度计、X射线荧光仪、质谱仪、电子能谱仪 相同点：1、广义上都属于光学分析仪器 2、检测结构相似，都有光源、单色器、样品池、检测器、信号放大及读出装置； 3、用于物质的分析、使用都有局限性； 光源 样品
5 页 共 8 页 不同点：1、从光源上看，核磁共振仪采用无线电射频脉冲，波长长，发射的光子能量很小；红外光谱仪主要采用Nernst灯或者是硅碳棒，属于高波数激发光源；紫外可见分光光度计的光源一般采用位于可见光区的钨及碘钨灯，位于紫外区的氢灯和氘灯，可在160-2500nm内变化；X射线荧光仪采用X射线为激发光源，波长小而能量高；质谱仪根据其检测的物质不同采用不同的光源，如有机质谱仪使用电子轰击，而无机质谱仪采用电感耦合高频放电或激光等方式使物质离子化；电子能谱仪可采用紫外光或电子束(或X射线)进行激发。 2、从单色器上看，核磁共振仪使用了磁铁；红外和

紫外课件使用的单色器一般由色散元件、准直镜和狭缝组成，红外光谱仪的单色器在样品池之后，紫外可见分光光度计的通常置于样品池之前；X射线荧光仪使用波长色散型的晶体分光或者能量分散型的高分辨率半导体探测器实现分光；质谱仪使用的质量分析器具有质量色散的作用；电子能谱仪中使用电子能量分析器作为单色器。 3、从样品池上看，核磁共振仪使用样品管，并与扫描线圈和接收线圈结合，并且样品管要在磁场中旋转；红外光谱仪使用可透过红外的材料制成窗片；紫外可见分光光度计使用比色皿；X射线荧光仪中根据样品的不同采用不同的制样方法，如固体样品使用压片法、熔融法；液体样品采用样品杯等；质谱仪可以直接进样或者通过接口进样；电子能谱仪的样品室可同时放置多个样品。 4、从检测器上看，核磁共振仪中有射频接收器；红外光谱仪中因红外光能量低，多采用热电偶、测热辐射计、热释电检测器和碲镉汞检测器等；紫外可见分光光度计采用光电池、光电管、光电二极管或光电倍增管(目前常用)；X射线荧光仪要将X射线荧光光量子转变为一定数量的电脉冲，主要有流气式正比检测器、闪烁检测器等；电子能谱仪的检测器多使用单通道电子倍增器。 5、除了以上关于上述仪器构造上的区别，它们的检测原理不同，获得的是样品不同方面的信息；以及在仪器的使用及维护等方面也不同。 （7）请比较以下5种仪器的共同点和不同点：荧光分光光度计、多个功能酶标仪、化学发光仪、荧光显微镜、流式细胞仪 （8）下图是什么？标出各部件的名称
6 页 共 8 页 3.2表面等离子体共振装置的搭建 基本概念：SPR （1）SPR原理和技术如何用于药物的高通量筛选？ SPR传感技术具有面标记、低耗量、分析速度快等优点可用于活性物质的快速筛选，大大加快了新药的筛选周期。通过监测化合物和靶标的亲和力作用大小来快速筛选先导化合物，即无需对样品标记衍生，也不会损坏样品。同时还可以动态进行药物作用机制研究，获得足够关于分子结合亲和力、动力学的相关数据，并给出结合位点的信息，为药物研究和创制奠定可靠的实验数据。最终，SPR可以免标记实时得到生物分子互相作用，不同药物或药物修饰结构与生物分子间的相互作用，分子互相作用及分离的速度，分子互相作用何时达到平衡、互相作用力的大小等重要信息。 （2）如何基于SPR原理和技术构建生物传感器？ 将一种具有特异识别属性的分子(配体)固定在传感芯片表面金属膜上，监控溶液中的被分析物与该配体的结合过程，在复合物形成或解离过程中，金属膜表面

的折射率发生变化，记录和处理这些信号可将整个反应显示出来。基于这种原理的检测仪器被称为SPR生物传感器(SPR Biosensor)。 第四章 分析质量控制 基本概念：标准物质、基准试剂、检出限、空白实验、检测下限、系统误差、重复性、加标回收率、校准曲线、干扰试验、灵敏度、信噪比 1、标准物质：具有一种或多种足够好地确立了的特性,用于校准仪器、评审测量方法或给材料赋值的材料或物质。 2、基准试剂：可直接配制标准溶液的化学物质，也可用于标定其他非基准物质的标准溶液，实验室暂无储备时，一般可由优级纯试剂担当。 基准物质应该符合以下要求： ①组成与它的化学式严格相符。 ②纯度足够高，级别一般在优级纯以上。 ③应该很稳定，可以长期保存。 ④参加反应时，按反应式定量地进行，不发生副反应。 ⑤有较大的分子量，在配制标准溶液时可以减少称量误差。 碳酸钠，邻苯二甲酸氢钾，氯化钠。 3、检出限：某特定分析方法在给定的置信度内可从试样中检出待测物的最小浓度或最小量。 4、空白实验：除了不加试样外，其他实验步骤和试样实验步骤完全一样的实验。空白实验的所得结果作为空白值，从样品的分析结果中扣除。这样可以消除由于试剂不纯或试剂干扰等所造成的系统误差。其是分析化学实验中常用的一种方法，它可以减小实验误差。（试剂空白 样品空白） 5、检测下限 6、系统误差：分析测试过程中的某些经常的且比较固定的原因造成的误差。具有单向性、恒定性、可测性。 7、重复性：检测试剂在允许的条件下，对各种样品进行多次重复检测时结果的
7 页 共 8 页 一致性，是评价试剂的一个重要指标。 8、加标回收率：为了检验分析结果的准确性，判断系统误差是否存在，在测定试样的同时，于同意试样的子样中加入一定量的标准物质进行测定，将其测定结果扣除试样的测定值，计算回收率。若无系统误差，则回收率=100%。 9、校准曲线：描述待测物质浓度或量与相应的测量仪器响应或其他指示量之间的定量关系，有标准曲线和工作曲线两种，可用于查样品浓度对应的指示量。 10、干扰实验：为了考查分析方法对干扰物的耐受力，在实验过程中向样品中加干扰物，检测待测物的信号。 11、灵敏度：指某方法对单位浓度或单位量待测物质变化所产生的响应量的变化程度， 12、电子设备或电子系统中信号与噪声的比例。（画图） （1）什么是分析质量控制？ （2）化学试剂的分类分级 1. 优级纯（GR） 一级 深绿色 精密分析实验； 2. 分析纯 (AR） 二级 金光红 分析实验； 3. 化学纯（CP） 三级 中蓝色

一般化学试剂； 4. 实验试剂（LR） 四级。 此外，还有光谱纯试剂等。 为什么要了解？ 因为化学试剂越纯，成本越高，了解之后可以根据实验需要确定试剂纯度，降低成本；了解实验中杂质对实验的影响。 （3）什么是信号漂移？什么是噪声？请画图说明 漂移（DIRFT）：是指基线随时间的增加朝单一方向的偏离。 噪音：定义为没有被测对象通过检测器时，检测器输出的信号变化，指与被测样品无关的检测器输出信号的随机扰动变化。噪声分为短噪声和长噪声两种形式。 （4）如何保证称量过程的准确度？ (1) 检查仪器自身的准确性或者对称量仪器进行正确的校准； (2) 操作人员正确操作 (3) 称量仪器要置于合适的的保存环境中 (4) 操作时的环境，如温度、湿度等要注意 称量方法要正确
8 页 共 8 页 （5）实验室环境对检测结果有什么影响？ 若实验室环境不适合仪器的放置，会影响实验仪器的灵敏度和精确度； 实验室环境，如温度、湿度可能会影响待测试剂，从而使待测物质变质或发生其他反应，从而使得检测结果不准确、不可靠，甚至会有完全错误的结论； 实验室环境不好，会影响检测人员的心理和生理状态，造成结果不准确。 （6）化学试剂的保存中应当注意到哪些问题？ （7）实验所用器皿的材质对检测结果有什么影响？ 玻璃器皿材质：杂质少，退火处理， 若器皿中成分有溶出问题，从而造成结果无法检测，或者测量不准甚至会得出完全错误的结论。 如果器皿的材质不适合于所使用的检测仪器或方法，比如在紫外-可见吸收中紫外区使用玻璃比色皿，会使检测结果不准确、不可靠。 （8）请简述移液器的工作原理。 真空抽吸原理 （9）移液器的准确度受哪些因素影响？ 仪器自身的准确性或者校准的准确度 操作人员是否正确操作，操作方法是否正确 移液器的保存环境以及操作时的环境，如温度、湿度 （10）如何检测移液器是否有漏气的问题 移夜器吸满液体，手垂直放置15s，检查吸嘴的尖头有无吸液，若有则漏气。 （11）比色皿的使用注意事项有哪些？如何判断石英比色皿的真伪？ 使用400-450nm波长的光，用紫外可见分光光度计测透过率，最大的是石英，几乎没有透过的是玻璃。 （12）如何准确测定吸收光谱、荧光光谱和pH值？ 用标准物质来检查仪器是否正确。或用标准光源（低压汞灯、低压钠灯） 如果仪器有偏差，要进行相关校正。 核查仪器的各个零件是否准确，例如石英比色皿的材质真伪鉴别，PH电极是否老化。 用基准试剂进行分析。