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光谱分析法简介 现代化学分析方法，也就是我们所说的“分析化学”，实际上分为两大板块：一是经典的分析方法也就是容量分析，另外一种是仪器分析，又包括了光谱分析和色谱分析两种。关于的知识，高中并不提及，但是对于高中化学奥林匹克竞赛的决赛阶段，是需要了解的一个知识点。虽然这个知识对大多数学生来说可能太遥远了，不过作为现代化学分析方法的支柱，尤其是现今所有的化学分析方法几乎都是由机器来完成的，所以一点都不了解“光谱分析”，可以说你就不懂化学分析。　　我并非化学分析专业出身，不过作为有机化学工作者，对于光谱分析方法以及色谱分析方法略知一二，这里仅仅做一个简要的介绍，尽量能让高中同学看懂一点，作为一个光谱分析的起步吧！这个是一个概论，以后我将光谱分析方法分别由：紫外，荧光，红外，原子吸收，核磁共振，质谱来做一个简单介绍。色谱分析方法分别分为经典液相色谱法，气相色谱以及高效液相色谱法来进行一个介绍。其中的光谱分析部分，我认为和物理有相当密切的联系，想copy一份给物理板块分享。一．原子核结构　　原子是非常微小的离子，半径为10^-8数量级，现代原子结构认为，原子是由原子核以及若干围绕原子核并且按照一定轨道运行的电子组成。核外电子的运动和分布比较复杂，从核物理的角度，可以简单概括以下的基本规律：1．对于中性原子来说，核外电子所带的负电荷（Negative Charge）数量等于原子核所带的正电荷（Positive Charge）数，也等于原子序数（Atomic Number）。如果碳原子数的序数为6，那么原子带有6个正电荷，核外有6个电子。2．核外电子围绕原子核沿着一定轨道不断运动，这些轨道分布在原子不同的壳层上，每一个壳层有议定书目的轨道，分别为L，M，N层。每层可以容纳2×n^2个电子，n代表层次，比如L＝2。但是实际观察到的每层电子数目不会超过32个。K层电子离核最近收到引力最强，其势能（Potential Energy）最低。欲往外层电子受到的原子核吸引力愈小，其势能愈高。3．原子在正常或者稳定状态时候，电子总是优先占据了势能更低的那层，那层填满再一次向外填充，原子这种状态称为：基态（Ground State）。当原子受到外界作用（比如射线照射hv），某一个或者某些电子可能获得能量，从比较低能级的那层跃迁到达较高能级的外层，即所谓的激发（Excitation），此时的原子处于激发态（Excited State）。激发态的原子是不稳定的，高能级轨道的某一个或者某些电子会很快向低能级轨道跃迁以填补所缺乏的电子。此时的原子从激发态回到基态，称为退激（De－excitation），电子的多余能量则以光子（Quantum）形式释放。二．电磁辐射　　光是一种电磁辐射（又称为电磁波），是一种以巨大速度通过空间而不需要任何物质作为传播媒介的光（量）子流，具有波粒二象性。光的波动性可以用波长，波数，频率作为表征。波长是波传播路线上具有相同振动相位的相邻两点之间的线性距离，通常用nm作为单位。波数，是每厘米长度当中波的数目，单位是cm^-1。频率是每秒当中的波动次数，单位Hz。真空当中有如下公式：频率＝光速/波长波数＝1/波长＝频率/光速　　光的微粒性可以用每个光子具有的能量E作为表征。光子能量和频率成正比，与波长成反比。有如下公式：　　能量＝h（普朗克常数）×频率＝h×光速/波长＝h×光速×波数　　从r射线一直到无线电波可以都算是电磁辐射，光只是电磁辐射的一部分，它们性质上是完全相同的，区别仅仅在于波长或者频率不同，即是光子具有能量不同。若是把电磁辐射按照波长顺序排列起来，可以得到如下列表： ? ?波长 ?能量 r射线： 0．0003nm ?4．1×106 X射线： 0．03nm ?410 紫外： 300nm ?4．1 可见： 300－30um ? 红外： 30um ?0 微波： 3mm ?4．1×10－4 无线电波： 30m 4．1×10－8 三。光学分析法分类原理 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?分析方法辐射的发射 ? ? ? 1。发射光谱法（可见，紫外，X射线）? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2。荧光光谱法? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 3。火焰光度法? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 4。放射化学法辐射的吸收 ? ? ? ? ? 1。比色法? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2。分光光度法? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 3。原子吸收法? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 4。核磁共振法? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 5。电子自旋共振法辐射的散射 ? ? ? ? ? 1。拉曼光谱法? ? ? ? ? ? ?