华中师范大学等六校合编《分析化学》(第4版)(下册)配套题库-课后习题-光学分析法导论【圣才出品】

第三章光学分析法导论

1．解释下列名词

（1）原子光谱和分子光谱；

（2）发射光谱和吸收光谱；

（3）线光谱和带光谱；

（4）光谱项和光谱支项；

（5）统计权重和简并度；

（6）禁戒跃迁和亚稳态；

（7）单重态和多重态；

（8）原子发射光谱和原子荧光光谱；

（9）荧光、磷光和化学发光；

（10）Raman光谱。

答：（1）由原子的外层电子能级跃迁产生的光谱称为原子光谱；由分子的各能级跃迁产生的光谱称为分子光谱。

（2）当原子受到外界能量的作用时，激发到较高能级上处于激发态。但激发态的原子很不稳定，一般在10－8s内返回到基态或较低能态而发射出的特征谱线形成的光谱称为原子发射光谱；当基态原子蒸气选择性地吸收一定频率的光辐射后跃迁到较高能级，这种选择性吸收产生的原子特征的光谱称为原子吸收光谱。

（3）从谱线上看时线状的，谱峰很锐，很尖，谱宽大概3～10nm，主要是原子受激辐射的谱线称为线光谱。带状的，谱峰较宽，像山峰一样，谱宽从几十纳米到几百纳米都有，主要是分子受激辐射的谱线称为带光谱。

（4）用n、L、S、J四个量子数来表示的能量状态称为光谱项，符号为n2S＋1L；把J 值不同的光谱项称为光谱支项，符号为n2S＋1L J。

（5）由能级简并引起的概率权重称为统计权重；在磁场作用下，同一光谱支项会分裂称2J＋1个不同的支能级，2J＋1称为能级的简并度。

（6）不符合光谱选择定则的跃迁称为禁戒跃迁；若两光谱项之间为禁戒跃迁，处于较高能级的原子具有较长的寿命，原子的这种状态称为亚稳态。

（7）单重态电子两两成对，单电子数为零；多重态是有两个电子自旋平行。

（8）利用物质在热激发或电激发下，每种元素的原子或离子发射特征光谱来判断物质的组成，而进行元素的定性与定量分析的方法称为原子发射光谱；原子荧光光谱法是测量待测元素的原子蒸气在一定波长的辐射能激发下发射的荧光强度进行定量分析的方法。

（9）光照射到某些原子时，光的能量使原子核周围的一些电子由原来的轨道跃迁到了能量更高的轨道，第一激发单线态是不稳定的，当电子由第一激发单线态恢复到基态时，能量会以光的形式释放，产生的光称为荧光；如果受激发分子的电子在激发态发生自旋反转，当它所处单重态的较低振动能级与激发三重态的较高能级重叠时，就会发生系间窜跃，到达激发三重态，经过振动驰豫达到最低振动能级，然后以辐射形式发射光子跃迁到基态的任一振动能级上，这时发射的光子称为磷光；物质在进行化学反应过程中伴随的一种光辐射现象称为化学发光。

（10）入射光子与溶液中试样分子间的非弹性碰撞引起的能量交换而产生的与入射光频率不同的散射光形成的光谱称为拉曼光谱。

2．计算

（1）670.7nm Li线的频率；

（2）3300cm－1谱线的波长；（3）钠588.99nm共振线的激发能。

解：（1）

10

141

3.010

4.4710

670.7

c

v s λ

-

⨯

===⨯；

（2）

113030

3300

nm λ

σ

===；

（3）

1510

4.13610 3.010 2.107

588.99

hc

E eV

λ

-

⨯⨯⨯

===。

3．下列各类型跃迁所涉及的能量（eV）和波长（nm）范围各是多少？

（1）原子内层电子跃迁；

（2）原子外层电子跃迁；

（3）分子的电子跃迁；

（4）分子振动能级的跃迁；

（5）分子转动能级的跃迁。

答：（1）原子内层电子的能量范围为1.26×106～1.2×102eV；波长范围为10－3～10nm；

（2）原子外层电子跃迁的能量范围为6～1.7eV；波长范围为200～750nm；

（3）分子的电子跃迁的能量范围为6～1.7eV；波长范围为200～750nm；

（4）分子振动能级的跃迁的能量范围为1.7～0.02eV；波长范围为0.75～50μm；

（5）分子转动能级的跃迁的能量范围为2×10－2～4×10－7eV；波长范围为50～1000μm。

4．写出Mg原子基态和第一电子激发态的光谱项。

解：Mg原子光谱项分别为：基态S13；第一电子激发态P13和P33。

5．阐述为什么原子光谱为线光谱，分子光谱为带光谱。如果说原子光谱谱线的强度分布也是峰状的，是否正确，为什么？

答：（1）原子光谱为线光谱，分子光谱为带光谱是因为原子光谱来自原子能级的跃迁，对于同一原子，所需的能量是固定的，谱线只有几条，即为线光谱；而分子光谱来自分子的能级跃迁，分子除了本身的能级外，还有转动和振动能级，所需的能量是连续的，所以为带光谱。

（2）原子光谱谱线的强度分布也是峰状的，在理想状态下，这是对的，因为光谱按照参与光谱形成的物质结构按照产生机理可以分为发射光谱和吸收光谱。一般指的是发射光谱，是指谱线锐利的发射光谱，由于其为线状光谱，射光谱线的峰顶窄到可以忽略不计。但由于多普勒效应会使谱线仍有一定宽度。