2第二章光谱分析法导论4ppt课件

1、第二章 光谱分析法导论光学分析法：光学分析法： 基于电磁辐射能量与待测物质相互作用后所产生的基于电磁辐射能量与待测物质相互作用后所产生的辐射信号辐射信号 与物质组成及结构关系所建立起来的分与物质组成及结构关系所建立起来的分析方法；分为光谱法和非光谱法析方法；分为光谱法和非光谱法. 电磁辐射范围：射线无线电波所有范围；电磁辐射范围：射线无线电波所有范围；相互作用方式：相互作用方式： 发射、吸收、反射、折射、散射、干预、衍射等；发射、吸收、反射、折射、散射、干预、衍射等；应用领域：应用领域： 光谱分析法在研究物质组成、结构表征、表面分析光谱分析法在研究物质组成、结构表征、表面分析等方面具有其他方法

2、不可区代的地位；等方面具有其他方法不可区代的地位；第二章 光谱分析法导论第二章 光谱分析法导论1.电磁辐射：电磁辐射： 在空间高速传播的能量粒子光子流。在空间高速传播的能量粒子光子流。 真空中为光速真空中为光速 c = =/ E = h = h c /式中：式中： c：光速；：光速；：波长；：波长；：频率；：频率；：波数：波数 ； E ：能量；：能量； h：普朗克常数：普朗克常数 波长波长）：表示相邻两个光波各相应点间的直线距离）：表示相邻两个光波各相应点间的直线距离; 波数波数）：指在单位长度内波的数目。）：指在单位长度内波的数目。 频率频率）：指在）：指在1秒时间内经过某点的波数即每秒内振

3、动的次秒时间内经过某点的波数即每秒内振动的次数）。数）。 能量能量(E)：光子所具有的能量。：光子所具有的能量。 电磁辐射具有波动性和微粒性电磁辐射具有波动性和微粒性第二章 光谱分析法导论第二章 光谱分析法导论第二章 光谱分析法导论 (1) 散射 丁铎尔散射和分子散射； (2) 折射 折射是光在两种介质中的传播速度不同； (3) 反射 光的传播方向改变 (4) 干预 相干波的互相叠加 (5) 衍射 光绕过物体而弯曲地向他后面传播的现象； (6) 偏振 只在一个固定方向有振动的光称为平面偏光。E = h第二章 光谱分析法导论第二章 光谱分析法导论第二章 光谱分析法导论第二章 光谱分析法导论线光谱

4、线光谱带光谱带光谱第二章 光谱分析法导论分子中的这三种运动状态都对应有一定的能级。即在分子中存在着电子能级、振动能级和转动能级。这三种能级都是量子化的。其中电子能级的间距最大每个能级间的能量差叫间距或能级差），振动能级次之，转动能级的间距最小。 如果用 E电子， E振动以及E转动表示各能级差，那么： E电子 E振动E转动第二章 光谱分析法导论第二章 光谱分析法导论第二章 光谱分析法导论其光的频率为：=E/h或光的波长为：=hc/E由于分子选择性的吸收了某些波长的光，所以这些光的能量就会降低，将这些波长的光及其所吸收的能量按一定顺序排列起来，就得到了分子的吸收光谱。分子吸收光谱类型：远红外光谱、

5、红外光谱及紫外可见光谱三类。分子的转动能级跃迁，需吸收波长为远红外光，因而，形成的光谱称为转动光谱或远红外光谱。第二章 光谱分析法导论光分析法光谱分析法非光谱分析法原子光谱分析法分子光谱分析法原原子子吸吸收收光光谱谱原原子子发发射射光光谱谱原原子子荧荧光光光光谱谱X射射线线荧荧光光光光谱谱折射法圆二色性法X射线衍射法干涉法旋光法紫紫外外光光谱谱法法红红外外光光谱谱法法分分子子荧荧光光光光谱谱法法分分子子磷磷光光光光谱谱法法核核磁磁共共振振波波谱谱法法第二章 光谱分析法导论分类:光谱分析法吸收光谱法发射光谱法原子光谱法分子光谱法原子发射原子吸收原子荧光X射线荧光原子吸收紫外可见红外可见核磁共振紫

6、外可见红外可见分子荧光分子磷光核磁共振化学发光原子发射原子荧光分子荧光分子磷光X射线荧光化学发光第二章 光谱分析法导论1.1.原子发射光谱分析法原子发射光谱分析法 以火焰、电弧、等离子炬等作为光源，使气态原以火焰、电弧、等离子炬等作为光源，使气态原子的外层电子受激发射出特征光谱进行定量分析的子的外层电子受激发射出特征光谱进行定量分析的方法。方法。2.2.原子吸收光谱分析原子吸收光谱分析 利用特殊光源发射出待测元素的共振线，并将溶液利用特殊光源发射出待测元素的共振线，并将溶液中离子转变成气态原子后，测定气态原子对共振线中离子转变成气态原子后，测定气态原子对共振线吸收而进行的定量分析方法。吸收而进

7、行的定量分析方法。第二章 光谱分析法导论 气态原子吸收特征波长的辐射后，外层电子从基态或低能态跃迁到高能态，在10-8s后跃回基态或低能态时，发射出与吸收波长相同或不同的荧光辐射，在与光源成90度的方向上，测定荧光强度进行定量分析的方法。 4.分子荧光分析法 某些物质被紫外光照射激发后，在回到基态的过程中发射出比原激发波长更长的荧光，通过测量荧光强度进行定量分析的方法。 第二章 光谱分析法导论6. X6. X射线荧光分析法射线荧光分析法 原子受高能辐射，其内层电子发生能级跃原子受高能辐射，其内层电子发生能级跃迁，发射出特征迁，发射出特征X X射线（射线（ X X射线荧光），测定其强度射线荧光）

8、，测定其强度可进行定量分析。可进行定量分析。5. 5. 化学发光分析法化学发光分析法 利用化学反应提供能量，使待测分子被激利用化学反应提供能量，使待测分子被激发，返回基态时发出一定波长的光，依据其强度与发，返回基态时发出一定波长的光，依据其强度与待测物浓度之间的线性关系进行定量分析的方法。待测物浓度之间的线性关系进行定量分析的方法。5. 5. 分子磷光分析法分子磷光分析法 处于第一最低单重激发态分子以无辐射弛处于第一最低单重激发态分子以无辐射弛豫方式进入第一三重激发态，再跃迁返回基态发出豫方式进入第一三重激发态，再跃迁返回基态发出磷光。测定磷光强度进行定量分析的方法。磷光。测定磷光强度进行定量

9、分析的方法。第二章 光谱分析法导论 利用溶液中分子吸收紫外和可见光产生跃迁所记录的吸收光谱图，可进行化合物结构分析，根据最大吸收波长强度变化可进行定量分析。 6.红外吸收光谱分析法 利用分子中基团吸收红外光产生的振动-转动吸收光谱进行定量和有机化合物结构分析的方法。 7.核磁共振波谱分析法 在外磁场的作用下，核自旋磁矩与磁场相互作用而裂分为能量不同的核磁能级，吸收射频辐射后产生能级跃迁，根据吸收光谱可进行有机化合物结构分析 。 8. 紫外吸收光谱分析法紫外吸收光谱分析法第二章 光谱分析法导论11.11.顺磁共振波谱分析法顺磁共振波谱分析法 在外磁场的作用下，电子的自旋磁矩与磁在外磁场的作用下，

10、电子的自旋磁矩与磁场相互作用而裂分为磁量子数不同的磁能级，吸收场相互作用而裂分为磁量子数不同的磁能级，吸收微波辐射后产生能级跃迁，根据吸收光谱可进行结微波辐射后产生能级跃迁，根据吸收光谱可进行结构分析构分析 。 12. 12.旋光法旋光法 溶液的旋光性与分子的非对称结构有密溶液的旋光性与分子的非对称结构有密切关系，可利用旋光法研究某些天然产物及配合物的切关系，可利用旋光法研究某些天然产物及配合物的立体化学问题，旋光计测定糖的含量。立体化学问题，旋光计测定糖的含量。 8. 8.衍射法衍射法 X X射线衍射：研究晶体结构，不同晶体具有射线衍射：研究晶体结构，不同晶体具有不同衍射图。不同衍射图。 电

11、子衍射：电子衍射是透射电子显微镜的基电子衍射：电子衍射是透射电子显微镜的基础，研究物质的内部组织结构。础，研究物质的内部组织结构。第二章 光谱分析法导论第二章 光谱分析法导论滤光片的选择原则:滤光片所能透过的最大光是待测物质吸收的最大光.(待测液的颜色和滤光片的颜色互为补色)入射狭缝入射狭缝 准直透准直透镜镜棱棱镜镜聚焦透聚焦透镜镜出射狭缝出射狭缝白光白光红红紫紫1 12 2800 600 500400光的选择性吸收与物质颜色的关系：1可见光的颜色和互补色：在可见光范围内，不同波长的光的颜色是不同的。平常所见的白光日光、白炽灯光等是一种复合光，它是由各种颜色的光按一定比例混合而得的。利用棱镜等

12、分光器可将它分解成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等不同颜色的单色光。 白光除了可由所有波长的可见光复合得到外，还可由适当的两种颜色的光按一定比例复合得到。能复合成白光的两种颜色的光叫互补色光。紫黄绿蓝黄绿蓝橙蓝绿红绿红紫黄绿紫黄蓝橙绿蓝红蓝绿完全吸收完全吸收完全透过完全透过吸收黄色光吸收黄色光光谱示意光谱示意表观现象示意表观现象示意复合光复合光物质颜物质颜色色吸收光吸收光物质颜物质颜色色吸收光吸收光颜色颜色波长范围波长范围nmnm）颜色颜色波长范围波长范围(nm)(nm)黄绿黄绿紫紫400400450450紫紫绿绿560560580580黄黄蓝蓝450450480480蓝蓝黄黄580580600600橙橙绿蓝绿蓝480480490490绿蓝绿蓝橙橙