原子光谱吸收法分析化学中国科技大学ppt课件.ppt

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1、第11章原子光谱分析法AtomicSpectroscopicAnalysis11.1概述Anoverview11.2原子发射光谱分析Atomicemissionspectroscopicanalysis11.3原子吸收光谱分析Atomicabsorptionspectroscopicanalysis11.4原子荧光和磷光Atomicfluorescence&phosphorescenceSection1Anoverview1.电磁辐射与电磁波谱ElectromagneticradiationandElectromagneticspectrum

2、(1)Electromagneticradiation一种高速度通过空间传播的光量子流,它具有波粒二象性。EL=h=hc/=hcEL为能量，单位为J或ev，1ev=1.602×10-19J;h为普朗克常数6.626×10-34J.s-1；为频率，单位为Hz,即s-1；c为光速3×1010cm.s-1;为波长，单位nm或10-10m;为波数，单位cm-1。[例]某电子在两能级间跃迁的能量差为4.969×10-19J，求其波长为多少纳米？其波数为多少？[解]由ΔE=hν=hc/λ得,λ=hc/ΔE=6.626×10-34×3×1010

3、/4.969×10-19=4×10-5cm=400nmσ=1/λ=1/4×10-5cm=25000cm-1(2)Electromagneticspectrum电磁辐射按波长顺序排列称为电磁波谱。它反映了物质内能量的变化，任一波长光子的能量与物质内的原子或分子的能级变化（ΔE）相对应，它们之间的关系为：ΔE=E1-E2=EL=hν=hc/λ2.原子光谱与分子光谱AtomicspectrumandMolecularspectrum(1)Atomicspectrum原子核外电子在不同能级间跃迁而产生的光谱，它包括原子发射、原子吸收和原子荧光光谱等等

4、。(i)电子的运动状态Electron’sstateofmotion核外电子的运动状态，可用四个量子数来描述：Fourquantumnumbers主量子数n：表示电子层，决定电子的主要能量；1,2,3,…,n角量子数l：表示电子云的形状，决定了电子绕核运动的角动量；0,1,2,…,n-1(s,p,d,f…)磁量子数m：表示电子云在空间的伸展方向，决定了电子绕核运动的角动量沿磁场方向的分量；0,±1,±2,…±l自旋量子数s：表示电子的自旋，决定了自旋角动量沿磁场方向的分量。电子自旋在空间的取向只有两个，一个顺着磁场，一个反着磁场。s的取值±1

5、/2。(ii)原子的能态Atomicenergystates对具有多个价电子的原子，由于原子内各电子间存在相互作用，这时电子的运动状态须用主量子数n，总角量子数L，总自旋量子数S以及内量子数J来描述。主量子数n：电子层，1,2,3,…,n总角量子数L：l的矢量和；(2l+1)个值总自旋量子数S：s的矢量和；(2s+1)个值谱线多重度M：M=2s+1；内量子数J：J=L+S矢量和(iii)原子光谱项Atomicspectralterm任何一条原子光谱线都是原子的外层电子从一能级跃迁到另一个能级所产生的，在光谱学中常用光谱项表示原子所处的各种能级

6、状态，则一条谱线可用两个光谱项符号表示。[例]钠原子基态的电子运动状态钠原子的核外有11个电子，依据泡利不相容原理、能量最低原理和洪特规则可进行核外电子排布，核外电子构型为1s22s22p63s1。最外层电子为3s1，它的运动状态为：n=3,l=0,m=0,s=+1/2(或-1/2)。M=2s+1=2,J=1/2则钠原子基态的光谱项符号为32S1/2[例]钠原子第一激发态的电子构型1s22s22p63S03p13p轨道有一个电子则n=3，L=1，S=1/2，M=2，J=3/2，1/2所以钠原子第一激发态的光谱项符号为32P3/232P1/2[

7、例]Mg原子基态的电子构型为1s22s22p63s2n=3,l1=0,l2=0，L=0s1=+1/2,s2=-1/2,S=0,M=2S+1=1J=L+S=0则Mg原子基态的光谱项符号为31S0[例]Mg原子第一激发态的电子构型为1s22s22p63S13p1n=3,l1=0,l2=1,L=1s1=1/2,s2=1/2，S=0,1，M=1,3M=1时，J=1光谱项符号31P1M=3时，J=2，1，0光谱项符号33P233P133P0(iv)光谱选择定则Spectrumselectionrole并不是原子内所有能级之间的跃迁都是可以发生的，电子的

8、跃迁必须遵循一定的“选择定则”：主量子数n：在跃迁时不受限制；总角量子数L：ΔL=±1S,P,D,F….相邻；内量子数J：ΔJ=0，±1但当J=0时，ΔJ=0的跃迁