光谱分析法概论-

波谱分析 核磁共振
电磁辐射与物质的相互作用
物质内能不变化 透射、散射、反射、折射和衍射等物理现象 物质内能变化 对光的吸收、产生荧光、磷光和拉曼散射
吸收 发射 拉曼散射 折射和反射 干涉和衍射
§-2 光学分析法的分类
一、光谱法(Spectrometry)：
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
带光谱：分子被激发后而发射的光谱 连续光谱：固体加热至炽热会发射连续光谱，这类
反映价键特性等结 构信息。主要用于定 性，定量比UV/Vis 差。
△E 0.005-0.05ev （远红外区）
反映分子大小、键 长度、折合质量等分
子特性的信息。
理想分子光谱的示意图
A 紫外 可见
红外 远红外
电子跃迁
振动精细结构
振动跃迁 转动精细结构
微波 转动跃迁
200
2000
20000 波长(nm)
原子光谱和分子光谱特征
S3
h S2
S1
E3
A
E2
E1
S0
E0
纯电子能态间跃迁
S2
h
A
S1
线状光谱
S0 分子内电子跃迁
带状光谱
分子形成带状光谱的原因
1、能级之间的能量间距非常小，导致跃迁所产 生的谱线非常多，间距非常小，易于重叠。
2、色散元件难以将谱线完全分开
三、吸收光谱与发射光谱
吸收光谱法
第九章 光谱分析法概论
例光如学：分K析M法n（O4o溶p液tic选al择a吸na收ly了si白s)光：中基的于绿物色质(发50射0~的56电0n磁m辐)光射，或 与物绿质色与光辐互射补相的互紫作色用光后因产未生被的吸收辐而射透信过号溶或液发，生所的以信K号M变nO化4来 溶测液定呈物现质紫的色性。质、含量和结构的仪器分析方法。
v’3
J‘
v’2
J ‘ 电子
v1’
激发态
v’o
J
v3
v2
v1 v0
电子 能级
振动 能级
转动 能级
J 电子 J 基态
J
分子能级 能级差
反映的信息
电子能级 振动能级 转动能级
△E 1--20 ev
反映价电子能量状
（紫外可见波区） 况等信息可给出物质
的化学性质的信息。
(主要用于定量测定)
△E 0.05--1 ev （红外波区）
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
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
二、原子光谱和分子光谱
原子光谱
分子光谱
紫外可见
红外
电子能级的电子跃迁 电子能级的电子跃迁 振动能级的电子跃迁
300 400 500 600 700 800nm 可见光区
宇宙射线 γ射线 X射线 远紫外 红外
微波区 无线电波
10-6
10-3 10-1 101
103
105
109
1012
E
λ
<10nm >124ev
10nm－1mm 102ev－10－3ev
>1mm <10-3ev
能谱分析 X－衍射分析
光谱分析 紫外、可见 红外、原子吸收
当物质所吸收的电磁辐射能与该物质的原子核、原子 或分子的两个能级间跃迁所需的能量满足△E = hv的关系时， 将产生吸收光谱。
1) 红外吸收光谱：分子振动光谱，吸收光波长范围2.51000 m ,主要用于有机化合物结构鉴定。
2) 紫外吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收光波长范围200400 nm（近紫外区） ，可用于结构鉴定和定量分析。
h= 6.6262×10-3传4J.s播ec方向
计算1mol波长为200nm的光子的能量E
（J) E 6 .62 1 3 6 0 4 2 .2 9 2 9 0 1 1 7 7 0 0 1 0 0 9 6 .02 2 1 5 2 20 35 1 .9 7 1 8 50
电磁波谱
紫兰 绿黄橙 红
2. 分析化学分类
化学分析 化学分离：沉淀、萃取、蒸馏等分离方法； 定性方法：加入各种试剂，测量待测物的颜色、沸熔点、气 味、光学性质（拆射、反射、衍射等）以及在不同溶剂中的 溶解特性。 定量方法：重量法、容量法
仪器分析 化学分离：色谱技术和毛细管电泳技术开始取代沉淀、 萃取、 蒸馏等分离方法； 定性定量方法：利用物质原子、分子结构的特性， 光谱、波 谱、色谱。
4.种类
光谱分析法
原子光谱法（AAS） 分子光谱法（UV-Vis、IR） X射线光谱法 核磁共振波谱法
电位分析法 电导分析法 电解分析法 库仑分析法 极谱分析法
光学分析法
电化学分析法
非光谱分析法
仪器分析 方法
色谱分析法
其他仪器 分析法
气相色谱法 高效液相色谱法 薄层色谱分析法
纸色谱法
质Байду номын сангаас分析法 热分析法 放射化学分析法
与物§质作1电用 磁辐射及其与物质的相互作用
光的波动性 电场向量
λ（波长）-空间参Y数
c（光速）;
（频率）-时间参数
波数
＝1／λ= / c（波数）;
＝c／λ＝c
光的微粒性 Z
E = h = hc/λ= hc
X
h—Planck’s constant(普朗克常数)
磁c场=3向×1量010cm/sec
光谱分析法概论-
1. 分析化学是做什么的？（任务）
分析化学: 研究物质的化学组成和结构 1） What ? 定性分析(qualitative analysis): 目标物质的原 子、分子或功能基团组成信息； 2） How much ? 定量分析(quantitative analysis): 目标物质 的数量信息。
电子光谱 线状光谱
兼有振动精细结构的 兼有转动精细结构的
电子光谱
振动光谱
带状光谱
带状光谱
原子结构及跃迁
2S
3S
2P
1S
基态电子 激发态电子 原子核
Li原子示意图
电子能级间的跃迁,属电子光谱,线状光谱。
A
200 300 400 500 600 700 800 900 1000 nm
分子的能级及电子在能级间的跃迁
3) 可见吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收光波长范围400760 nm ，主要用于有色物质的定量分析。
4) 原子吸收光谱法
发射光谱法
物质通过电致激发、热致激发或光致激发等激 发过程获得能量，变为激发态原子或分子M* ，当 从激发态过渡到低能态或基态时产生发射光谱。
线光谱：是由气态或高温下物质在解离为原子或离 子时被激发后而发射的光谱