光谱分析概论

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1、光学分析概论一、电磁辐射和电磁波谱二、光学分析法及其分类三、溶液中溶质分子对光的选择性吸收与吸收光谱四、光吸收基本定律五、光谱法仪器——分光光度计六、分光光度法的误差来源及条件选择一、电磁辐射和电磁波谱1．电磁辐射（电磁波，光）：以巨大速度通过空间、不需要任何物质作为传播媒介的一种能量2．电磁辐射的性质：具有波粒二象性波动性：粒子性：波长越长，能量越低；波长越短，能量越高。续前3．电磁波谱：电磁辐射按波长顺序排列，称~。γ射线→X射线→紫外光→可见光→红外光→微波→无线电波二、光学分析法及其分类（一）光学分析法依据物质发射的电磁辐射或物质与电磁辐射相互作用而建立起来

2、的各种分析法的统称~。（二）分类：1．光谱法：利用物质与电磁辐射作用时，物质内部发生量子化能级跃迁而产生的吸收、发射或散射辐射等电磁辐射的强度随波长变化的定性、定量分析方法按能量交换方向分吸收光谱法发射光谱法按作用结果不同分原子光谱→线状光谱分子光谱→带状光谱续前2．非光谱法：利用物质与电磁辐射的相互作用测定电磁辐射的反射、折射、干涉、衍射和偏振等基本性质变化的分析方法分类：折射法、旋光法、比浊法、χ射线衍射法3．光谱法与非光谱法的区别：光谱法：内部能级发生变化原子吸收/发射光谱法：原子外层电子能级跃迁分子吸收/发射光谱法：分子外层电子能级跃迁非光谱法：内部能级不发

3、生变化仅测定电磁辐射性质改变续前（三）发射光谱（四）吸收光谱例：γ-射线；x-射线；荧光例：原子吸收光谱，分子吸收光谱光学光谱区远紫外近紫外可见近红外中红外远红外（真空紫外）10nm~200nm200nm~380nm380nm~780nm780nm~2.5m2.5m~50m50m~300m三.溶液中溶质分子对光的选择性吸收与吸收曲线/nm颜色互补光400-450紫黄绿450-480蓝黄480-490绿蓝橙490-500蓝绿红500-560绿红紫560-580黄绿紫580-610黄蓝610-650橙绿蓝650-760红蓝绿不同颜色的可见光波长及其互补光例如

4、：CuSO4溶液吸收黄光透过蓝光白光→人眼CuSO4实验证明：CuSO4溶液浓度越高，对黄色光的吸收越多，表现为透过的蓝色越强，溶液的蓝色也越深。物质对光的选择性吸收及吸收曲线M+热M+荧光或磷光M+h→M*基态激发态E1（△E）E2E=E2-E1=h量子化；选择性吸收Cr2O72-、MnO4-的吸收光谱300400500600700/nm350525545Cr2O72-MnO4-1.00.80.60.40.2Absorbance350吸收曲线的讨论：①同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波长λmax②不同浓度的同一种物质，

5、其吸收曲线形状相似λmax不变。而对于不同物质，它们的吸收曲线形状和λmax则不同。③吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物质定性分析的依据之一。讨论：④不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度A有差异，在λmax处吸光度A的差异最大。此特性可作作为物质定量分析的依据。⑤在λmax处吸光度随浓度变化的幅度最大，所以测定最灵敏。吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据。苯和甲苯在环己烷中的吸收光谱苯(254nm)甲苯(262nm)A230250270五.光吸收基本定律:Lambert-Beer定律A=lg(I0/It)=kbcItI0bdxII-dIs朗伯定

6、律(1760)A=lg(I0/It)=k1b比尔定律(1852)A=lg(I0/It)=k2c吸光度介质厚度(cm)朗伯定律比尔定律T－透光率（透射比）（Transmittance）A=lg(I0/It)=lg(1/T)=-lgT=kbc吸光度A、透射比T与浓度c的关系ATcA=kbc5.1K吸光系数Absorptivitya的单位:L·g-1·cm-1当c的单位用g·L-1表示时，用a表示，A＝abc的单位:L·mol-1·cm-1当c的单位用mol·L-1表示时，用表示.－摩尔吸光系数MolarAbsorptivityA＝bc吸光度与光程的关系A=bc

7、光源检测器0.00吸光度检测器b样品光源0.22吸光度光源检测器0.44吸光度b样品b样品吸光度与浓度的关系A=bc吸光度0.00光源检测器吸光度0.22光源检测器b吸光度0.42光源检测器b5.2朗伯-比尔定律的适用条件(1)入射光为平行单色光且垂直照射。(2)吸光物质为均匀非散射体系。(3)吸光质点之间无相互作用。(4)辐射与物质之间的作用仅限于光吸收，无荧光和光化学现象发生。5.3引起偏离朗伯比尔定律的原因（一）物理因素单色光不纯非平行入射光引起的偏离介质不均匀－反射、散射等（二）化学因素1.浓度过高引起的偏移2.化学反应引起的偏离吸光物质的离解、缔合、