第2章光谱分析简介.pptVIP

主讲：张敬华 ;光学分析法导论Introduction to Optical Analysis; ;光谱分析法的三个基本过程： （1）能源提供能量； （2）能量与被测物之间的相互作用； （3）产生信号。 基本特点： （1）所有光分析法均包含三个基本过程； （2）选择性测量，不涉及混合物分离（不同于色谱分析）； （3）涉及大量光学元器件。; ;2.电磁波谱;第二章 光谱分析法导论; ;2.2辐射的量子力学性质;2.物质的能态 根据量子理论，原子、离子和分子有确定的能量，它们仅能存在于一定的不连续的能态上。当物质改变其能态时，吸收或发射的能量应完全等于两能级间的能量差。 E1-E0=h v=h c/λ 原子或分子的最低能态称为基态，较高能态称为激态。 室温下，物质一般都处在他们的基态。;3.辐射的发射 发射：处于激发态的粒子将吸收的能量以光的形式释放出 粒子的受激途径： ⑴电子或其它粒子轰击--可得到X射线； ⑵高压交流火化、电弧、火焰等--紫外、可见或红外辐射； ⑶电磁辐射照射--荧光； ⑷化学反应热—化学发光；;光谱的类型(按外形分类)： 线光谱：一系列峰位确定的锐线组成，谱线宽度约10-5nm，由单个气态原子产生； 带光谱：许多量子化的振动能级叠加在分子的基态电子能级上，因谱线靠得太近仪器不能分辨而呈现带状； 连续光谱：在一定范围内，各种波长的光都有，连续不断，无明显的谱线和谱带。炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱都是连续光谱.例如电灯丝发出的光、炽热的钢水发出的光都形成连续光谱 。 一般情况下，随着温度的升高，最大辐射能向短波方向移动 ;;分子光谱和原子光谱： 原子光谱主要是由于核外电子能级发生变化而产生的辐射或吸收而产生的光谱。 分子光谱则是由于分子中电子能级及分子的振动、分子的转动能级的变化而产生的光谱;4.辐射的吸收 原子吸收 分子吸收 磁场的诱导吸收 弛豫过程;分子吸收光谱的产生 在分子中存在着电子的运动，以及组成分子的各原子间的振动和分子作为整体的转动。分子的总能量可以认为等于这三种运动能量之和。即： E分子= E电子+ E振动+ E转动;第二章 光谱分析法导论;由图可见，在每一个电子能级上有许多间距较小的振动能级，在每一个振动能级上又有许多间距更小的转动能级。由于这个原因，处在同一电子能级的分子，可能因振动能量不同而处于不同的能级上。同理，处于同一电子能级和同一振动能级上的分子，由于转动能量不同而处于不同的能级上。;当用光照射分子时，分子就要选择性的吸收某些波长（频率）的光而由较低的能级E跃迁到较高能级E‘上，所吸收的光的能量就等于两能级的能量之差： △E= E‘－E;光分析法;光谱分析法;2.3各种光分析法简介 a brief introduction of optical analysis ;3.原子荧光分析法;6. X射线荧光分析法 原子受高能辐射，其内层电子发生能级跃迁，发射出特征X射线（ X射线荧光），测定其强度可进行定量分析。 5. 化学发光分析法 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，依据其强度与待测物浓度之间的线性关系进行定量分析的方法。; 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 。;11.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构分析 。;2.4光学分析仪器;1.辐射源(光源) 要求:具有足够的输出功率,以便用以检测和测定.一般用稳压电源或采用双光束法,防止干扰. 常用光源: 连续光源: 氘灯—紫外区 钨灯—可见区 碳硅棒,能斯特灯—红外区 瑞线光源: 空心阴极灯—AAS 无极放电灯—AFS 激光—AES,拉曼 ;2.波长选择器 较窄的谱带可增加测定吸收系数的灵敏度,也是使S~C成线性的必要条件. (1)单色器:能从光源辐射的复合光中分出单色光的光学装置，其主要功能：产生光谱纯度高的光波且波长在紫外可见区域内任意可调。