光谱分析法导论教学ppt课件

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1、2.光学分析法导论电磁辐射原子光谱分子光谱光学分析法——根据物质发射的电磁辐射或电磁辐射与物质相互作用建立的一类分析方法主要应用在物质组成和结构的研究，基团的识别，几何构型的确定，表面分析；定量分析等方面2.1光学分析法及其分类2.1.1发射光谱法2.1.2吸收光谱法(主要内容)2.1.3散射光谱法(涉及少)2.2电磁辐射的基本性质2.2.1、电磁辐射的性质波动性—用频率、波长、波数表示频率—每秒钟内电磁场振荡的次数：Hz波长—电磁波相邻两个波峰或波谷间的距离：cm.m.nm波数—1cm内波的振动次数—cm-1=1/波速

2、—电磁波传播的速度，真空中等于光速c==3×1010cm·s-1微粒性光是由光量子或光子流所组成，光子能量与光波频率之间的关系为：E=h=hc/=hc越长，E越小，、越低2.2.2、电磁波谱把电磁辐射按波长大小顺序排列就得到电磁波谱0.005nm10nm200nm400nm780nm0.1cm100cm104cmX射线区远紫外近紫外可见光红外微波区无线电波长短波长长能量大光谱分析法能量小粒子性波动性2.3原子光谱和分子光谱2.3.1、原子光谱2.3.1.1光谱项1.外层为一个价电子，其能级可由四个量子数表示：主量子数n

3、，角量子数l,磁量子数m,自旋量子数ms2.外层为多个价电子，电子运动状态需用主量子数n；总角量子数L；总自旋量子数S；内量子数J来描述。钠原子：基态3s1第一激发态3p132S1/232P1/232P3/2Na588.99nm32S1/2--------32P1/2589.59nm32S1/2--------32P3/2产生D双线Ca原子的基态与激发态的光谱项nLSJ光谱项光谱支项多重性简并度4s2基态400041s41s0单1激发态(4s1,4p1)410141p41p1单3243p25143p43p1三3043p01(l1=0,l

4、2=1L=1;ms=+1/2,-1/2,S=0,1;J=L+S到L-S)2.3.1.2、能级图把原子中可能存在的光谱项---能级及能级跃迁用平面图解的形式表示出来,称为能级图。见钠原子的能级图。基态原子吸收热、电、光能激发态原子发射特征谱线基态或较低能态气态原子发生能级跃迁时，能发射或吸收一定频率的电磁辐射，经过光谱仪得到的一条条分立的线状光谱—原子光谱1.原子发射光谱2.原子吸收光谱基态原子选择吸收一定频率的光激发态原子气态原子吸收光激发态原子原子荧光基态或较低能态3.原子荧光光谱2.3.1.3共振线电子在激发态和基态之间跃迁产生的谱

5、线称为共振线。其中第一激发态与基态之间跃迁产生的谱线称为第一共振线，也称为主共振线。共振线强度最大，常用做分析线。2.3.2、分子光谱光谱产生的原理分子平动—整个分子的平动，不产生光谱；连续分子转动—分子围绕质量中心的转动分子振动—整个分子内原子之间的相对运动电子运动—分子中电子相对运动可能引起偶极矩的变化——产生光谱的条件每一种运动形式都有一定的能量，用E转、E振、E电表示每一种能量都是量子化的，是不连续的图1.能级跃迁示意图电子基态第一电子激发态转动能极跃迁振动能级跃迁电子能级跃迁电子能级上有许多振动能级，而振动能级上有许多能量不同

6、的转动能级通常情况下，物质的分子处于基态，各种能级都处于基态，当它受到光照或其它能量激发时，引起分子能级的跃迁：基态→激发态，按波长大小排列起来称为吸收光谱激发态→基态以光辐射形式释放出来，把释放的光辐射按波长排列下来称为发射光谱吸收或发射的光子的能量E光=h=E2-E1=E=E转+E振+E电E转﹤E振﹤E电气态原子纯电子能级跃迁线状光谱气态或溶液中分子电子、振动、转动能级跃迁带状光谱原子光谱分子光谱2.4.3、光谱及光谱分析法的分类1.原子光谱和分子光谱原子发射光谱基态原子热能、电能、光能激发态原子发射特征谱线较低能态

7、原子吸收光谱基态原子选择吸收一定频率的光较高能极原子荧光光谱原子光谱：分子光谱分子吸收光谱分子转动能级跃迁产生的光谱为转动光谱——所需能量最小0.05ev，微波或远红外照射分子振动能级跃迁产生的光谱为转动光谱，又叫红外吸收光谱*——所需能量0.05~1ev，用红外光照射。——振-转光谱。电子能级跃迁产生的光谱为电子光谱，又叫紫外可见吸收光谱*——所需能量1~20ev，用紫外、可见光照射。——电-振-转光谱。分子发光光谱光谱法吸收光谱法发射光谱法分子吸收光谱法原子吸收光谱法分子发光分析法原子发射光谱法原子荧光光谱法火焰光度分析法吸收光谱和

8、发射光谱