第十章 光谱分析法
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第十章 红外光谱分析
第十章 红外吸收光谱分析
Infrared Absorption Spectrometry ，IR
2020/3/23
• 第一节 红外吸收光谱基本原理
一、红外光谱概述 二、红外吸收光谱产生条件 三、分子振动形式 四、红外光谱吸收强度
2020/3/23
一、红外光谱概述
红外吸收光谱（Infrared absorption spectroscopy, IR）又称为分子振动—转动光谱。
2020/3/23
1、红外光谱区域划分
习惯上按红外线波长，将红外光谱分成三个区域： （1）近红外区：0.78～2.5μm（12 820～4 000cm-1），主 要用于研究分子中的O—H、N—H、C—H键的振动倍频与组 频。 （2）中红外区：2.5～25μm（4 000～400cm-1），主要用 于研究大部分有机化合物的振动基频。 （3）远红外区：25～300μm（400～33cm-1），主要用于 研究分子的转动光谱及晶格的振动。
包含各种单键、双键和三键的伸缩振动及面内弯曲振动 特点：吸收峰稀疏、较强，易辨认 注：特征峰常出现在特征区 2. 指纹区： 指纹区： 1250~400cm-1的低频区，包含C—X（X：O，H， N）单键的伸缩振动及各种面内弯曲振动 特点：吸收峰密集、难辨认→指纹 注：相关峰常出现在指纹区
2020/3/23
2020/3/23
红外光谱的吸收带强度可用于定量分析，也是化合物定 性分析的重要依据。
2020/3/23
峰位、峰数、峰强 （1）峰位 化学键的力常数K越大，原子折合质量越小， 键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区（短波区）； 反之，出现在低波数区（长波区）。 （2）峰数 峰数与分子自由度有关。无瞬间偶基距变化 时，无红外吸收。
Infrared Absorption Spectrometry ，IR
2020/3/23
• 第一节 红外吸收光谱基本原理
一、红外光谱概述 二、红外吸收光谱产生条件 三、分子振动形式 四、红外光谱吸收强度
2020/3/23
一、红外光谱概述
红外吸收光谱（Infrared absorption spectroscopy, IR）又称为分子振动—转动光谱。
2020/3/23
1、红外光谱区域划分
习惯上按红外线波长，将红外光谱分成三个区域： （1）近红外区：0.78～2.5μm（12 820～4 000cm-1），主 要用于研究分子中的O—H、N—H、C—H键的振动倍频与组 频。 （2）中红外区：2.5～25μm（4 000～400cm-1），主要用 于研究大部分有机化合物的振动基频。 （3）远红外区：25～300μm（400～33cm-1），主要用于 研究分子的转动光谱及晶格的振动。
包含各种单键、双键和三键的伸缩振动及面内弯曲振动 特点：吸收峰稀疏、较强，易辨认 注：特征峰常出现在特征区 2. 指纹区： 指纹区： 1250~400cm-1的低频区，包含C—X（X：O，H， N）单键的伸缩振动及各种面内弯曲振动 特点：吸收峰密集、难辨认→指纹 注：相关峰常出现在指纹区
2020/3/23
2020/3/23
红外光谱的吸收带强度可用于定量分析，也是化合物定 性分析的重要依据。
2020/3/23
峰位、峰数、峰强 （1）峰位 化学键的力常数K越大，原子折合质量越小， 键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区（短波区）； 反之，出现在低波数区（长波区）。 （2）峰数 峰数与分子自由度有关。无瞬间偶基距变化 时，无红外吸收。
仪器分析-光谱分析法概论(第十章)
三个主要过程：（1）能源提供能量；（2）能量与被测物
质相互作用；（3）产生被检测信号。
第一节
电磁辐射及其物质的相互作用
一、电磁辐射和电磁波谱
1. 波动性（干涉、衍射、反射和折射） 用波长(nm)、波数(cm-1)和频率(Hz)表示。 =c/ = 1 / = /c
波长是在波的传播路线上具有相同振动相位的相邻两点间的线性距
光学分析法光谱分析法非光谱分析法原子光谱分析法分子光谱分析法原子吸收光谱原子发射光谱原子荧光光谱x射线荧光光谱折射法圆二色性法x射线衍射法干涉法旋光法紫外光谱法红外光谱法分子荧光光谱法分子磷光光谱法核磁共振波谱法光谱分析法吸收光谱法发射光谱法原子光谱法分子光谱法原子发射原子吸收原子荧光x射线荧光原子吸收紫外可见红外可见核磁共振紫外可见红外可见分子荧光分子磷光核磁共振化学发光原子发射原子荧光分子荧光分子磷光x射线荧光化学发光第三节光谱分析仪器光学分析法三个基本过程
原 子 发 射
原 子 吸 收
原 子 荧 光
X 射 线 荧 光
紫 外 可 见
红 外 可 见
分 子 荧 光
分 子 磷 光
核 磁 共 振
化 学 发 光
原子光谱法 光谱分析法 吸收光谱法 原 子 吸 收 紫 外 可 见 红 外 可 见 核 磁 共 振
分子光谱法
发射光谱法
原 子 发 射
原 子 荧 光
分 子 荧 光
离；波数是每厘米长度中波的数目； 频率是每秒内的波动次数。
※ 频率与波长成反比, 即波长越长, 频率越低, 波数越小
2. 微粒性（光电效应、光的吸收和发射） 用每个光子具有的能量E作为表征。 E = h =h c / = h c h (普朗克常数) ， h=6.6262×10-34J•s ※ 光量子的能量(E)与波长成反比, 而与频率（或波数） 成正比.
紫外-可见吸收光谱 - 紫外-可见吸收光谱
2．生色团（发色团） 含有n→π*或π→π*的基团。 例:C＝C；C＝O；C＝S；—N＝N— 等
3．助色团 含非键电子的杂原子饱和基团。 例：—OH，—OR，—NH—，—NR2—，—X 4．红移（长移）、蓝移（短移）： 由于化合物结构变化（共轭、引入助色团）或采用不同溶
剂后： 吸收峰向长波方向移动，叫红移 吸收峰向短波方向移动，叫蓝移
第一节 紫外－可见吸收光谱
5．增色效应、减色效应 增色效应：使吸收强度增加的效应 减色效应：使吸收强度减弱的效应
6．吸收带 吸收光谱中吸收峰的位置称做吸收带 εmax>104 → 强带 εmax<102 → 弱带
第一节 紫外－可见吸收光谱
四、吸收带类型和影响因素
（一）吸收带类型 • 1．R带：由含杂原子的不饱和基团的n →π*跃迁产生(C
分子中价电子（外层电子）吸收紫外-可见光区的电磁 辐射发生电子能级跃迁
（吸收能量=两个跃迁能级之差）
第一节 紫外－可见吸收光谱
二、紫外-可见吸收光谱的电子跃迁类型
1.有机化合物紫外-可见吸收光谱的电子跃迁类型 从有机物化学键的性质来看，与紫外-可见吸收光谱有关的
电子主要有三种，即形成单键的σ 电子，形成双键π 电子以及 未参与成键的n电子。
水
243 nm 305 nm
迁移
长移 短移
第一节 紫外－可见吸收光谱
第一节 紫外－可见吸收光谱
4. 体系pH的影响
OH OH
O
H+
苯酚在不同pH时的紫外吸收光 谱
＝O；C＝N；-N＝N- )
• λmax≈ 300nm， max<100
• 溶剂极性↑，λmax↓ → 蓝移（短移） 2．K带：由共轭双键的π→ π*跃迁产生
光谱分析法概论定稿资料课件
光谱分析法的原理是建立在物质与电磁辐射相互作用的物理基础上的。当物质受到电磁辐射的激发时，会产生一 系列的光谱，如吸收光谱、发射光谱和散射光谱等。这些光谱的波长、强度和形状等特征与物质的结构和组成密 切相关。通过测量这些光谱的特征参数，可以推断出物质的成分和性质等信息。
光谱分析法的应用领域
• 总结词：光谱分析法的应用领域广泛，包括化学、物理、地质、环境科学、医学和生物学等领域，可用于研究 物质的组成、结构和性质等。
光谱分析法分类
原子光谱法
原子吸收光谱法（AAS）
利用原子吸收特定波长的光辐射，测量吸收线位置和强度，确定 元素种类和浓度。
原子发射光谱法（AES）
通过测量原子发射的特定波长的光辐射，确定元素种类和浓度。
原子荧光光谱法（AFS）
利用原子吸收特定波长的光辐射后，通过测量荧光辐射的波长和强 度，确定元素种类和浓度。
结合光学显微镜技术，实现对微观结 构和成分的高分辨率光谱分析。
人工智能与机器学习
利用人工智能和机器学习技术，实现 光谱数据的自动解析和模式识别。
提高光谱分析的精度和灵敏度
高精度光谱仪器的研制
研发更高精度的光谱仪器，提高光谱分析的分辨率和准确性。
化学计量学方法
利用化学计量学方法，优化光谱数据处理和分析过程，提高光谱分 析的灵敏度和可靠性。
品的完整性。
多元素同时分析
光谱分析法可以同时检测样品 中的多种元素，提高分析效率。
应用广泛
光谱分析法可以应用于各种领 域，如化学、生物学、医学、
环境监测等。
缺点
样品准备要求高
光谱分析法对样品的准备要求 较高，需要将样品进行均匀混
合、研磨等处理。
仪器成本高
光谱分析法需要使用高精度的 仪器，因此仪器成本较高。
光谱分析法的应用领域
• 总结词：光谱分析法的应用领域广泛，包括化学、物理、地质、环境科学、医学和生物学等领域，可用于研究 物质的组成、结构和性质等。
光谱分析法分类
原子光谱法
原子吸收光谱法（AAS）
利用原子吸收特定波长的光辐射，测量吸收线位置和强度，确定 元素种类和浓度。
原子发射光谱法（AES）
通过测量原子发射的特定波长的光辐射，确定元素种类和浓度。
原子荧光光谱法（AFS）
利用原子吸收特定波长的光辐射后，通过测量荧光辐射的波长和强 度，确定元素种类和浓度。
结合光学显微镜技术，实现对微观结 构和成分的高分辨率光谱分析。
人工智能与机器学习
利用人工智能和机器学习技术，实现 光谱数据的自动解析和模式识别。
提高光谱分析的精度和灵敏度
高精度光谱仪器的研制
研发更高精度的光谱仪器，提高光谱分析的分辨率和准确性。
化学计量学方法
利用化学计量学方法，优化光谱数据处理和分析过程，提高光谱分 析的灵敏度和可靠性。
品的完整性。
多元素同时分析
光谱分析法可以同时检测样品 中的多种元素，提高分析效率。
应用广泛
光谱分析法可以应用于各种领 域，如化学、生物学、医学、
环境监测等。
缺点
样品准备要求高
光谱分析法对样品的准备要求 较高，需要将样品进行均匀混
合、研磨等处理。
仪器成本高
光谱分析法需要使用高精度的 仪器，因此仪器成本较高。
第十章 红外光谱分析
例如： 例如：H2O
△µ≠0 偶极矩变化 吸收红外辐射，产生红外吸收光谱， 红外活性的分子。 吸收红外辐射，产生红外吸收光谱，是红外活性的分子。 红外辐射
第三节
分子振动方程式
一、双原子分子的振动——简谐振动 双原子分子的振动——简谐振动 ——
根据原子质量和相对原子质量之间的关系，上式可写成： 根据原子质量和相对原子质量之间的关系，上式可写成： 原子质量 之间的关系 NA ⌠= 2πC
1 2
k Μ
NA：阿伏加得罗常数， NA=6.022 ×1023 阿伏加得罗常数， M: 两个原子的折合相对原子质量； 两个原子的折合相对原子质量； M= M1·M2 M1+ M2 k Μ
⌠= 1303
二、影响基本振动频率因素
● ●
⌠= 1303
相对原子质量 化学键的力常数。 化学键的力常数
k Μ
⌠= 2062 cm-1 ⌠= 1683 cm-1 ⌠= 1190 cm-1
对于具有相似质量的原子基团， ⌠Κ 对于具有相似质量的原子基团，
键的力常数相近， 例： C-C、C-O、C-N键的力常数相近， 相对折合质量不同， 相对折合质量不同，MC-C < MC-N < MC-O C-C C-O C-N K K K M C-C M C-N M C-O σ= 1430 cm-1 σ= 1330 cm-1 σ= 1280 cm-1
原子的折合质量为： 解：C 原子和 H 原子的折合质量为： M= M1·M2 M 1+ M 2 5
0.923
=
12×1 × 12+ 1 =3030cm-1
= 0.923
⌠= 1303
例：
C C C
≡ = −
红外吸收光谱分析
指纹区(1350 650 cm-1 ) ,较复杂。 C-H，N-H的变形振动； C-O，C-X的伸缩振动； C-C骨架振动等。精细结构的区分。 顺、反结构区分；
基团吸收带数据
Ｏ－Ｈ
３６３０
基团吸收
活 泼 氢
Ｎ－Ｈ Ｐ－Ｈ
３３５０ ２４００
伸 缩
带数据
能级跃迁类型
近红外 0.76~2.5
1358~400 0
OH、NH、CH及SH倍频 吸收区
中红外
2.5~25
4000~400
分子振动-转动 （基本振动区）
远红外 25~1000 400~10 纯转动
第二节 红外吸收基本理 论
一、红外光谱产生的条件
(1) 辐射能应具有能满足物质产生振动跃迁所 需的能量；
3、炔烃
炔烃的特征吸收主要是C≡C伸缩振 动（2250～2100cm-1) 和炔烃 C-H伸缩振动（3300cm-1附近)
4、芳烃
芳烃的特征吸收分散在3个小频区：
（1600～1450cm-1)为C=C骨架振动， （2000～1667cm-1) 区域出现C-H 面外弯曲振动的泛频峰，虽然强度很弱， 但吸收峰形状和数目与芳环的取代类型 有关。利用该区的吸收峰与900～ 650cm-1区域苯环的C-H面外弯曲振动， 可确定苯环的取代类型。
(3)1900 1200 cm-1 双键伸缩振动区
(4)1200 670 cm-1 X—Y伸缩， X—H变形振动区
1． X—H伸缩振动区（4000 2500 cm-1 ）
（1）—O—H 3650 3200 cm-1 确定 醇、酚、酸 在非极性溶剂中，浓度较小（稀溶液）时，峰形尖锐，强
吸收；当浓度较大时，发生缔合作用，峰形较宽。
基团吸收带数据
Ｏ－Ｈ
３６３０
基团吸收
活 泼 氢
Ｎ－Ｈ Ｐ－Ｈ
３３５０ ２４００
伸 缩
带数据
能级跃迁类型
近红外 0.76~2.5
1358~400 0
OH、NH、CH及SH倍频 吸收区
中红外
2.5~25
4000~400
分子振动-转动 （基本振动区）
远红外 25~1000 400~10 纯转动
第二节 红外吸收基本理 论
一、红外光谱产生的条件
(1) 辐射能应具有能满足物质产生振动跃迁所 需的能量；
3、炔烃
炔烃的特征吸收主要是C≡C伸缩振 动（2250～2100cm-1) 和炔烃 C-H伸缩振动（3300cm-1附近)
4、芳烃
芳烃的特征吸收分散在3个小频区：
（1600～1450cm-1)为C=C骨架振动， （2000～1667cm-1) 区域出现C-H 面外弯曲振动的泛频峰，虽然强度很弱， 但吸收峰形状和数目与芳环的取代类型 有关。利用该区的吸收峰与900～ 650cm-1区域苯环的C-H面外弯曲振动， 可确定苯环的取代类型。
(3)1900 1200 cm-1 双键伸缩振动区
(4)1200 670 cm-1 X—Y伸缩， X—H变形振动区
1． X—H伸缩振动区（4000 2500 cm-1 ）
（1）—O—H 3650 3200 cm-1 确定 醇、酚、酸 在非极性溶剂中，浓度较小（稀溶液）时，峰形尖锐，强
吸收；当浓度较大时，发生缔合作用，峰形较宽。
光谱分析法概论(共76张PPT)全
(1) 简并：振动形式不同，但振动频率相同，产生简并。
(2) 红外非活性振动：振动过程中分子偶极矩不发生变化。
（或说偶极矩变化为0），正负电荷重心重合 r = 0 因为µ= q·r = 0 ，Δµ= 0；红外线是个交替磁场，若
Δµ= 0，则不产生吸收。
(3) 仪器分辨率太弱。 (4) 峰太弱。
☆产生红外光谱两个必要条件：
苯环和发色团相连，使E2和B带均长移, ε大 E2，K 带合并，有的就称为K带
基本原理和基本概念
苯的乙醇溶液
基本原理和基本概念 (四)影响因素 溶剂效应 ① n→π* 极性 短移 π→π* 极性 长移 ②影响吸收强度
③影响精细结构：苯在乙醇中（极性） 精细结构消失
基本原理和基本概念
基本原理和基本概念
3080-3030 cm-1 re 平衡位置原子间距离 差频峰： ν1-ν2 亚甲基的伸缩振动形式示意图
即：不对称分子，Δµ大
质谱法
确定分子的原子组成、相对分子质量、分子
式和分子结构。经常与UV、IR及NMR等配合 运用。
光学分析仪器的基本组成
紫外光谱 Ultraviolet absorption spectra
3. n→π* :含有杂原子的不饱和基团，近紫外区， ε很小 例如：-C=O: ,-C≡N:
4. n→σ* :远紫外区，含有杂原子的饱和基团， 例如：-OH,-NH2,-X,-S
σ→σ*> n→σ*≥π→π*> n→π*
基本原理和基本概念
（二）紫外光谱中常用术语
生色团 — 结构中有π→π*或 n→π*的基团，
50 ~ 500 µm 远红外(far-infrared)
红外光区的划分与跃迁类型
注意波数和波长的换算关系
(2) 红外非活性振动：振动过程中分子偶极矩不发生变化。
（或说偶极矩变化为0），正负电荷重心重合 r = 0 因为µ= q·r = 0 ，Δµ= 0；红外线是个交替磁场，若
Δµ= 0，则不产生吸收。
(3) 仪器分辨率太弱。 (4) 峰太弱。
☆产生红外光谱两个必要条件：
苯环和发色团相连，使E2和B带均长移, ε大 E2，K 带合并，有的就称为K带
基本原理和基本概念
苯的乙醇溶液
基本原理和基本概念 (四)影响因素 溶剂效应 ① n→π* 极性 短移 π→π* 极性 长移 ②影响吸收强度
③影响精细结构：苯在乙醇中（极性） 精细结构消失
基本原理和基本概念
基本原理和基本概念
3080-3030 cm-1 re 平衡位置原子间距离 差频峰： ν1-ν2 亚甲基的伸缩振动形式示意图
即：不对称分子，Δµ大
质谱法
确定分子的原子组成、相对分子质量、分子
式和分子结构。经常与UV、IR及NMR等配合 运用。
光学分析仪器的基本组成
紫外光谱 Ultraviolet absorption spectra
3. n→π* :含有杂原子的不饱和基团，近紫外区， ε很小 例如：-C=O: ,-C≡N:
4. n→σ* :远紫外区，含有杂原子的饱和基团， 例如：-OH,-NH2,-X,-S
σ→σ*> n→σ*≥π→π*> n→π*
基本原理和基本概念
（二）紫外光谱中常用术语
生色团 — 结构中有π→π*或 n→π*的基团，
50 ~ 500 µm 远红外(far-infrared)
红外光区的划分与跃迁类型
注意波数和波长的换算关系
第10章红外吸收光谱
V
h 2π
κ μ
当△V =1时，0→ 1振动能级的跃迁，称为基本振动频率 或基频吸收带。
由双原子分子振动方程式可以看出，折合质量和键力常 数是影响基本振动频率的直接因素。
K 越大，μ越小，化学键的振动频率越高，吸收峰将出
现在高波数区；反之，则出现在低波数区。
11
例1: 由表中查知 C=C 键的 k= 9.5 ～9.9 (N/cm) ,令其为9.6, 计
分子振动不会引起偶极矩的变化。 19
（2）物质与红外辐射间应能相互作用，这种相互作用 称为振动耦合。具有偶极矩变化的分子才有可能发生振 动耦合，吸收红外辐射。
电 场
无偶极矩变化
无红外吸收
磁
场
红外吸收
交变磁场 分子固有振动
偶极矩变化 （能级跃迁）
a
20
没有偶极矩变化的振动跃迁，无红外活性：
如：单原子分子、同核分子：He、Ne、N2、O2、Cl2、H2 等。 没有红外活性 。
如：对称性分子的非对称性振动，有偶极矩变化的振动跃迁， 有红外活性。
如：非对称分子，有偶极矩，红外活性。
电 场
无偶极矩变化
无红外吸收
磁
场
红外吸收
交变磁场
分子固有振动 a
偶极矩变化 （能级跃迁）
21
2、红外光谱的振动形式
一般把分子的振动形式分为两大类：化学键的伸缩 振动和弯曲振动。
伸缩振动：指成键原子沿着价键的方向来回地相对运动。
第十章 红外吸收光谱法
§10-1 §10-2 §10-3 §10-4 §10-5 §10-6 §10-7
试题
红外吸收光谱法的基本原理 经典红外谱带吸收范围 红外光谱解析实例 红外光谱仪 试样的处理 红外光谱法的应用 激光拉曼光谱法简介
《仪器分析》第十章光学分析法导论
λ1 λ2 λ3
θ1
b
等边型棱镜的色散
θ2
λ1
λ2
λ3
棱镜对相邻波长的光的色散能力可以用棱镜的角色散率 来衡量，即以折射角θ作为波长的函数而改变的速率：dθ/dλ
d d dn d dn d
dθ/dn是指θ棱镜材料折射率n的变化，dn/dλ代表折射率随着 波长的变化。前者取决于棱镜的几何形状，后者就是棱镜材 料的色散率。
子 子子 射
发
吸荧
线 荧
射 收光 光
原子光谱法
吸收光谱法
原紫红核 子外外磁 吸可可共 收见见振
光谱分析法
紫红分分核化 外外子子磁学 可可荧磷共发 见见光光振光
分子光谱法
发射光谱法
原原分分 X 化
子子子子 射 学
发
荧
荧
磷
线 荧
发
射光光光 光 光
电磁波谱区及常用光学分析方法
光谱区域 γ射线 X射线 光学区
ni=c/vi 因为光传播的速度与频率有关，而c是常数，因此折射率是随 着频率改变而改变的，即波长不同的光的折射率不同。
当光束从一种介质到另一种介质时，由于两个介质的 密度不同使得光束在二介质中的传播速度不同，并且方向 也发生改变的现象成为折射。折射由斯涅耳（Snell）定律 表示：
入射
反射
i1 r1 1
5、光学方析法的应用
光学分析法是仪器分析中种类最多的一大类分析方法， 目前已达几十种之多，应用范围十分广泛：工农业生产、 国防、医药卫生、生物、地质矿产、环境保护等各领域， 几乎所有需要分析测试的领域，都有可能用到光学分析方
6、光学分析仪器的组成
（1）光源 （2）波长选择器 （3）样品池 （4）检测器 （5）信号处理器及读出装置
原子发射光谱详解PPT课件
2020年9月28日
9
直流电弧特点：
优点：样品蒸发能力强（阳极斑）---进入电弧的待测物多--绝对灵敏度高---适于定性分析及低含量杂质的测定，以及部 分矿物、岩石等难熔样品及稀土难熔元素定量； 缺点： 1）电弧不稳----分析重现性差； 2）弧层厚，自吸严重； 3）安全性差； 4）电极头温度比较高 因此不宜用于定量分析及低熔点元素测定
过程：接触短路引燃（或高频引燃）；阴极发出电子流，冲击阳极，产生 高热，使试样蒸发，又与电子碰撞，电离成离子，再冲击阴极，引起二次电子 发射……电子再撞击阳极，产生高温阳极斑（4000 K）；产生的电弧温度： 4000~7000K，因此在分析间隙各种电子原子粒子相互碰撞，能量交换，引起试 样激发，发射出一定波长的谱线。
而对难熔盐分析的灵敏度略差于直流电弧。
2020年9月28日
12
高压火花：高频高压引燃并放电。
B
L
R1
220V
V~
D C
D
G 分析间隙
220V 10~25kV (B) C充电 击穿分析隙 G 放电;
回路 L-C-G 中高压高频振荡电流, G 放电中断； 下一回合充放电开始 火花不灭。 火花特点： 1）放电稳定，分析重现性好； 2）放电间隙长，电极温度（蒸发温度）低，检出现低，多适于分析易熔金
2. 历史：
• 1859年，基尔霍夫(Kirchhoff G R)、本生(Bunsen R W)
研
制第一台用于光谱分析的分光镜，实现了光谱检验；
• 随后30年——定性分析;
• 1930年以后，建立了光谱定量分析方法；
2020年9月28日
2
10.2 基本原理
一. 原子发射光谱的产生
第十章原子吸收光谱
原子吸收与分光光度法的比较
项目 原子吸收法 分光光度法
分析原理
相 同 能级
吸收原理
电子跃迁
吸收原理
电子跃迁
定量分析的依据
光谱
A=kbc
原子光谱
A=kNb(A=KC)
分子光谱
不 同
光源
单色器位置
锐线光源
原子化器和 检测器之间
连续光源
光源和吸收池 之间
光 谱 法
按能量交换方向分
按作用结果不同分
吸收光谱法 发射光谱法 原子光谱→线状光谱 分子光谱→带状光谱
电磁波谱区
波谱区
Γ射线区 X 射线区 远紫外区 近紫外区 可见光区 近红外区
波长范围
＜0.005nm 0.005-10nm 10-200nm 200-400nm 400-780nm 0.78-2.5µ m
试 样 预混合室 废液排放口
雾化器
非火焰原子化装置 （1）石墨炉原子化器 测定过程：①干燥阶段，②灰化阶段， ③原子化阶段，④烧净阶段
（2）氢化物原子化器
分光系统
组成： 分光系统：由色散元件、凹面镜和狭缝组成 作用： 将待测元素的共振线与邻近谱线分开 单色器的位置： 放在原子化器后的光路中
检测系统
10-2原子吸收光谱法的基本原理
共振线和吸收线: 共振线吸收线:
电子从基态跃迁到能量最低的激发态为共振跃迁, 所产生的谱线
共振线发射线:
当电子从第一激发态跃会基态时,则发射出同 样频率的谱线
特征谱线:
各种元素的原子结构和外层电子排步不同,不同元素 的原子从基态 第一激发态时,吸收和发射的能量 不同,其共振线不同,各有其特征性.
D 7.162 10 0
仪器分析_红外光谱法
C
C
C
C
C
C
2220 cm-1
1667 cm-1
1430 cm-1
2 原子的折合质量 反映了基团质量特性，折合
质量越小，则基频峰波数越大。
39
C
C
C
N
C
O
1430 cm-1
1330 cm-1
1280 cm-1
利用实验得到的化学键力常数和计算式，可以 估算各种类型基团的基频吸收峰的波数。
由于各种有机化合物的结构不同。它 们的原子质量和化学健力常数各不相同， 红外吸收频率也不相同，因此，不同有 机化合物的红外光谱具有高度特征性。
（转动自由度）
29
2、振动自由度
设分子原子数目为 N 个，在空间确定一个原子的 位置，需要3个坐标（ x, y, z ），所以，N 个原子需要 3N个坐标或自由度，分子中N 个原子自由度总数：
3 N = 平动自由度 + 振动自由度 + 转动自由度
振动自由度数目： 振动自由度 = 3 N — 平动自由度— 转动自由度 显然，分子整体可以分别沿 x, y, z 三个方向移动， 所以，分子平动自由度为 3；
27
二、分子的振动自由度与红外吸收的理论峰数
理论上讲，分子的每一种振动形式都会产生一 个基频吸收峰，即对于一个多原子分子：
基频吸收峰的数目 = 分子所有的振动形式的数目
（振动自由度）
28
1、分子的运动形式
A 分子中各原子在其平衡位置附近的振动（振动自由度）
B 分子作整体的平动 （平动自由度）
C 分子围绕 x, y, z 轴的转动
第十章 红外吸收光谱分析 (红外吸收光谱法)
Infrared Spectrometry (IR)
第十章 原子吸收光谱法
20
二、原子化系统
作用是将试样中待测元素转变成原子蒸气。 1.火焰原子化法 （1）雾化器：作用是将试样溶液雾化。当助
燃气高速通过时，在毛细管外壁与喷嘴口构 成的环形间隙中，形成负压区，将试样溶液 吸入，并被高速气流分散成气溶胶，在出口 与撞击球碰撞，进一步分散成微米级的细雾。 （2）混合室：作用是将未被细微化的较大雾 滴在混合室内凝结为液珠，沿室壁流入泄漏 管排走；并让气溶胶在室内与燃气充分混匀。
第十章 原子吸收光谱法
§10-1 §10-2 §10-3 §10-4 §10-5 §10-6
试题
概述 原子吸收法的基本原理 原子吸收分光光度计 定量分析方法 干扰及其抑制方法 灵敏度与检出限
1
§10-1 概述
一、 原子吸收光谱法
原子吸收光谱是利用待测元素的原子蒸 气中基态原子对特征电磁辐射(共振线)的吸 收来测定的。
式中ν0为谱线中心频率；M 为吸光原子的相对 原子质量；T 为绝对温度。 ΔνD约10-3数量
级，是谱线变宽的主要原因。 3.碰撞变宽（压力变宽） 由于原子相互碰撞使能量发生轻微变化。
劳伦兹变宽ΔνL :待测原子和其他原子碰撞引
起的谱线变宽。
ΔνL约10-3数量级，是碰撞变宽的主要因素。
10
赫鲁兹马克变宽ΔνH :同种原子碰撞引起的
29
二、标准加入法
取若干份体积相同的试液（cX），依次按比 例加入不同量的待测物的标准溶液（cO）， 定容后浓度依次为：cX、cX+cO、cX+2cO、 cX+3cO、cX+4cO，分别测得吸光度为：A0、 A1、A2、A3、A4。以A对浓度c做图得一直 线，图中cX点即待测溶液浓度。
30
注意： 1.本法只能消除基体效应带来的干扰，不能消
二、原子化系统
作用是将试样中待测元素转变成原子蒸气。 1.火焰原子化法 （1）雾化器：作用是将试样溶液雾化。当助
燃气高速通过时，在毛细管外壁与喷嘴口构 成的环形间隙中，形成负压区，将试样溶液 吸入，并被高速气流分散成气溶胶，在出口 与撞击球碰撞，进一步分散成微米级的细雾。 （2）混合室：作用是将未被细微化的较大雾 滴在混合室内凝结为液珠，沿室壁流入泄漏 管排走；并让气溶胶在室内与燃气充分混匀。
第十章 原子吸收光谱法
§10-1 §10-2 §10-3 §10-4 §10-5 §10-6
试题
概述 原子吸收法的基本原理 原子吸收分光光度计 定量分析方法 干扰及其抑制方法 灵敏度与检出限
1
§10-1 概述
一、 原子吸收光谱法
原子吸收光谱是利用待测元素的原子蒸 气中基态原子对特征电磁辐射(共振线)的吸 收来测定的。
式中ν0为谱线中心频率；M 为吸光原子的相对 原子质量；T 为绝对温度。 ΔνD约10-3数量
级，是谱线变宽的主要原因。 3.碰撞变宽（压力变宽） 由于原子相互碰撞使能量发生轻微变化。
劳伦兹变宽ΔνL :待测原子和其他原子碰撞引
起的谱线变宽。
ΔνL约10-3数量级，是碰撞变宽的主要因素。
10
赫鲁兹马克变宽ΔνH :同种原子碰撞引起的
29
二、标准加入法
取若干份体积相同的试液（cX），依次按比 例加入不同量的待测物的标准溶液（cO）， 定容后浓度依次为：cX、cX+cO、cX+2cO、 cX+3cO、cX+4cO，分别测得吸光度为：A0、 A1、A2、A3、A4。以A对浓度c做图得一直 线，图中cX点即待测溶液浓度。
30
注意： 1.本法只能消除基体效应带来的干扰，不能消
光谱分析法ppt
27
近红外光谱分析技术在润滑油分 析中的应用
采用近红外分析方法代替传统分析方法测 定润滑油基础油的化学族组成，重现性好， 分析速度快，结果准确，且不消耗有机溶 剂，对基础油生产的质量控制和润滑油的 研制调配有实际指导意义。还可以采用PLS 校正方法建立了近红外光谱一粘度指数校 正模型，代替传统方法进行润滑油基础油 粘度指数的测定。
14
近红外光谱分析原理
近红外光谱主要是由于分子振动的非谐振 性使分子振动从基态向高能级跃迁时产生 的，记录的主要是含氢基团X-H（X=C、N、 O）振动的倍频和合频吸收。不同基团（如 甲基、亚甲基、苯环等）或同一基团在不 同化学环境中的近红外吸收波长与强度都 有明显差别，NIR光谱具有丰富的结构和组 成信息，非常适合用于碳氢有（紫外、可见吸光光 度法）一样，红外光谱定量分析时根据物 质组分的吸收峰强度来进行的。它的依据 是朗伯－比尔定律。各种气体、液体和固 态物质，均可用红外光谱法进行定量分析。 目前有光栅色散型红外光谱仪和傅立叶变 换红外光谱仪两种。
红外可见光谱法
光楔
色散型红外光谱仪：从光源发出的红外辐射，分成二束， 一束进试样池，一束进参比池，先经斩光器周期地切割 进入单色器，即试样光束和参比光束交替进入单色器的 色散光栅，若某波数的单色光不被试样吸收，二束光的 强度相等，检测器不产生信号；若有吸收，在检测器上 产生一定频率的信号。经放大器放大，进入带动记录笔 和光楔的机械装置。光楔的作用是进行补偿，即减弱参 比光强，使与试样光强相等，致二束光重新处于平衡。 试样对各不同波数红外辐射吸收有多有少，则光楔相应 按比例移动补偿。因而光楔改变相当于试样的透射比， 以纵坐标被记录在纸上，单色光的波数连续改变，并与 记录纸移动同步，这是横坐标。最后得到透视比对波数 （波长）的红外光谱吸收曲线（光谱图）。
近红外光谱分析技术在润滑油分 析中的应用
采用近红外分析方法代替传统分析方法测 定润滑油基础油的化学族组成，重现性好， 分析速度快，结果准确，且不消耗有机溶 剂，对基础油生产的质量控制和润滑油的 研制调配有实际指导意义。还可以采用PLS 校正方法建立了近红外光谱一粘度指数校 正模型，代替传统方法进行润滑油基础油 粘度指数的测定。
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近红外光谱分析原理
近红外光谱主要是由于分子振动的非谐振 性使分子振动从基态向高能级跃迁时产生 的，记录的主要是含氢基团X-H（X=C、N、 O）振动的倍频和合频吸收。不同基团（如 甲基、亚甲基、苯环等）或同一基团在不 同化学环境中的近红外吸收波长与强度都 有明显差别，NIR光谱具有丰富的结构和组 成信息，非常适合用于碳氢有（紫外、可见吸光光 度法）一样，红外光谱定量分析时根据物 质组分的吸收峰强度来进行的。它的依据 是朗伯－比尔定律。各种气体、液体和固 态物质，均可用红外光谱法进行定量分析。 目前有光栅色散型红外光谱仪和傅立叶变 换红外光谱仪两种。
红外可见光谱法
光楔
色散型红外光谱仪：从光源发出的红外辐射，分成二束， 一束进试样池，一束进参比池，先经斩光器周期地切割 进入单色器，即试样光束和参比光束交替进入单色器的 色散光栅，若某波数的单色光不被试样吸收，二束光的 强度相等，检测器不产生信号；若有吸收，在检测器上 产生一定频率的信号。经放大器放大，进入带动记录笔 和光楔的机械装置。光楔的作用是进行补偿，即减弱参 比光强，使与试样光强相等，致二束光重新处于平衡。 试样对各不同波数红外辐射吸收有多有少，则光楔相应 按比例移动补偿。因而光楔改变相当于试样的透射比， 以纵坐标被记录在纸上，单色光的波数连续改变，并与 记录纸移动同步，这是横坐标。最后得到透视比对波数 （波长）的红外光谱吸收曲线（光谱图）。
仪器分析[第十章原子吸收光谱分析法]山东大学期末考试知识点复习
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第十章原子吸收光谱分析法1．共振线与元素的特征谱线基态→第一激发态，吸收一定频率的辐射能量，产生共振吸收线(简称共振线)；吸收光谱。
激发态→基态，发射出一定频率的辐射，产生共振吸收线(也简称共振线)；发射光谱。
元素的特征谱线：(1)各种元素的原子结构和外层电子排布不同，基态→第一激发态：跃迁吸收能量不同——具有特征性。
(2)各种元素的基态→第一激发态，最易发生，吸收最强，最灵敏线。
特征谱线。
(3)利用特征谱线可以进行定量分析。
2．吸收峰形状原子结构较分子结构简单，理论上应产生线状光谱吸收线。
实际上用特征吸收频率左右围的辐射光照射时，获得一峰形吸收(具有一定宽度)。
由 It =Ie-Kvb透射光强度It 和吸收系数及辐射频率有关。
以Kv与v作图得图10一1所示的具有一定宽度的吸收峰。
3．表征吸收线轮廓(峰)的参数(峰值频率)：最大吸收系数对应的频率或波长；中心频率v中心波长：最大吸收系数对应的频率或波长λ(单位为nm)；半宽度：△v0B4．吸收峰变宽原因(1)自然宽度在没有外界影响下，谱线仍具有一定的宽度称为自然宽度。
它与激发态原子的平均寿命有关，平均寿命越长，谱线宽度越窄。
不同谱线有不同的自然宽度，多数情况下约为10-5nm数量级。
多普勒效应：一个运动着的原子发出的光， (2)多普勒变宽(温度变宽)△v如果运动方向离开观察者(接受器)，则在观察者看来，其频率较静止原子所发的频率低，反之，高。
(3)劳伦兹变宽，赫鲁兹马克变宽(碰撞变宽)△v由于原子相互碰撞使能L量发生稍微变化。
劳伦兹变宽：待测原子和其他原子碰撞。
赫鲁兹马克变宽：同种原子碰撞。
(4)自吸变宽空心阴极灯光源发射的共振线被灯同种基态原子所吸收产生自吸现象，灯电流越大，自吸现象越严重，造成谱线变宽。
(5)场致变宽场致变宽是指外界电场、带电粒子、离子形成的电场及磁场的作用使谱线变宽的现象，但一般影响较小。
为主。
在一般分析条件下△V5．积分吸收与峰值吸收光谱通带0．2 nm，而原子吸收线的半宽度10-3nm，如图10—2所示。
红外吸收光谱分析法
第十章 红外吸收光谱
分析法
infrared absorption spectroscopy，IR
第二节 红外光谱与分子结构 infrared spectroscopy and molecular structure
一、红外光谱的基团频率 group frequency in IR 二、分子结构与吸收峰 molecular structure and absorption peaks 三、影响峰位移的因素 factors influenced peak shift 四、不饱和度 degree of unsaturation
3000 cm-1 以下
—C—H
2890 cm-1 弱吸收
（3）不饱和碳原子上的=C—H（ C—H ）
苯环上的C—H 3030 cm-1 =C—H 3010 2260 cm-1
3000 cm-1 以上
C—H 3300 cm-1
2021/9/16
2． 叁键(C C)伸缩振动区
（2500 1900 cm-1 ）
—CH2—CO—CH2— 1715 cm-1 酮
—CH2—CO—O—
1735 cm-1 酯
—CH2—CO—NH— 1680 cm-1 酰胺
2021/9/16
红外光谱信息区
常见的有机化合物基团频率出现的范围：4000 670 cm-1 依据基团的振动形式，分为四个区： (1)4000 2500 cm-1 X—H伸缩振动区（X=O，N，C，S） (2)2500 1900 cm-1 三键，累积双键伸缩振动区
2021/9/16
一、红外吸收光谱的特征性
group frequency in IR
与一定结构单元相联系的、在一定范围内出现
分析法
infrared absorption spectroscopy，IR
第二节 红外光谱与分子结构 infrared spectroscopy and molecular structure
一、红外光谱的基团频率 group frequency in IR 二、分子结构与吸收峰 molecular structure and absorption peaks 三、影响峰位移的因素 factors influenced peak shift 四、不饱和度 degree of unsaturation
3000 cm-1 以下
—C—H
2890 cm-1 弱吸收
（3）不饱和碳原子上的=C—H（ C—H ）
苯环上的C—H 3030 cm-1 =C—H 3010 2260 cm-1
3000 cm-1 以上
C—H 3300 cm-1
2021/9/16
2． 叁键(C C)伸缩振动区
（2500 1900 cm-1 ）
—CH2—CO—CH2— 1715 cm-1 酮
—CH2—CO—O—
1735 cm-1 酯
—CH2—CO—NH— 1680 cm-1 酰胺
2021/9/16
红外光谱信息区
常见的有机化合物基团频率出现的范围：4000 670 cm-1 依据基团的振动形式，分为四个区： (1)4000 2500 cm-1 X—H伸缩振动区（X=O，N，C，S） (2)2500 1900 cm-1 三键，累积双键伸缩振动区
2021/9/16
一、红外吸收光谱的特征性
group frequency in IR
与一定结构单元相联系的、在一定范围内出现
材料分析测试第十章紫外可见吸收光谱法
(a)吸光度对波长的关系图
(b)百分透光率对波长的关系图
1.吸收峰 ；2.谷；3.肩峰；4.末端吸收
吸收曲线的吸收高峰（称最大吸收峰）所对应的波长称
为最大吸收波长，常用max表示
整理ppt
34
2. 无机固体光学吸收谱的类型
无机固体（含矿物）的光学吸收光谱（紫外-可见-近红外 吸收光谱），主要分为三种类型，它们分别用三种理论来 解释：晶体场光谱（晶体场理论）、电荷转移光谱（分子 轨道理论）和吸收边（能带理论）。
摩尔吸收系数（）比较小，即吸收峰强度
比较小，很少在近紫外区观察到。
整理ppt
5
一些化合物n-*跃迁所产生吸收的数据
化合物 H2O
max/nm max
样品为气态
167 1480
CH3OH CH3Cl
184 150 max最大吸收波长 173 200
CH3I
258
(CH3)2S(乙醇溶液) 229
365 max最大摩尔吸收系数 140
利用吸收光谱的这一性质，可用来判断化合物的跃迁类型及谱带的归属。
整理ppt
12
共扼效应对max的影响
共扼烯烃及其衍生物的-*跃迁均为强吸收带，104，这
类吸收带称为K带。
在分子轨道理论中，电子被认为是通过共扼而进一步离 域化的，这种离域效应降低了*轨道的能级，光谱吸收峰
移向长波方向，即红移。
，-不饱和醛、酮中羰基双键和碳-碳双键-共扼也有类
实线-苯
虚线-甲苯
苯及其衍生物的长波区谱带(B带) 为一组尖锐吸收蜂，这是振动跃 迁叠加在电子跃迁上的结果。
苯和甲苯的紫外光谱图 (在环己烷中)
极性溶剂可以减少或消除这种精 细结构。
第十章 红外吸收光谱分析
五、红外光谱法的应用
紫外、可见吸收光谱常用于研究不饱和有机 物，特别是具有共轭体系的有机化合物，而红 外光谱法主要研究在振动中伴随有偶极矩变化 的化合物。因此，除了单原子和同核分子如Ne、 He、O2、H2等之外，几乎所有的有机化合物在 红外光谱区均有吸收。
红外吸收带的波数位置、波峰的数目以及吸收谱 带的强度反映了分子结构上的特点，可以用来鉴 定未知物的结构组成或确定其化学基团；
基团键角发生周期变化而键长不变的振动称为变形振动， 用符号表示。 变形振动又分为面内变形和面外变形振动。 面内变形振动又分为剪式（以表示）和平面摇摆振 动（以表示）。 面外变形振动又分为非平面摇摆（以表示）和扭 曲振动（以表示）。
⒊基本振动的理论数
简正振动的数目称为振动自由度，每个振动自由度 相当于红外光谱图上一个基频吸收带。
四、吸收谱带的强度
红外吸收谱带的强度取决于分子振动时偶极 矩的变化，而偶极矩与分子结构的对称性有关。 振动的对称性越高，振动中分子偶极矩变化 越小，谱带强度也就越弱。一般地，极性较强的 基团（如C=0，C-X等）振动，吸收强度较大； 极性较弱的基团（如C=C、C-C、N=N等）振动， 吸收较弱。
红外光谱的吸收强度一般定性地用很强（vs）、
在1800 cm-1 （1300 cm-1 ）~600 cm-1 区域内，
除单键的伸缩振动外，还有因变形振动产生的 谱带。这种振动与整个分子的结构有关。
指纹区对于指认结构类似的化合物很有帮助，
而且可以作为化合物存在某种基团的旁证。
基团频率区可分为三个区域：
（1）4000 ~2500 cm-1 X-H伸缩振动区 X可以是O、N、C或S等原子。 O-H基的伸缩振动出现在3650 ~3200 cm-1 范 围内，它可以作为判断有无醇类、酚类和有机 酸类的重要依据。
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第一节 光谱分析法的概论
图 邻菲啰啉亚铁溶液吸收曲线 可以利用吸收光谱曲线作为物质定性分析的依据。
第二节 紫外—可见分光光度法
4.紫外-可见吸收光谱 （1）紫外-可见吸收光谱的产生
* *
△E n
图 电子能级及电子跃迁示意图 σ→σ*>n→σ*>π→π*>n→π*
第二节 紫外—可见分光光度法
（2）变形振动：基团键角发生周期性变化，但键长不变的振 动。又称弯曲振动或变角振动。变形振动又分为面内变形和 面外变形振动。
第三节 红外吸收光谱法简介
伸缩振动 亚甲基：
变形振动 亚甲基:
第三节 红外吸收光谱法简介
3. 红外光谱的表示方法
红外吸收光谱一般用T - 曲线或T - （波数）曲线表示。
第二节 紫外—可见分光光度法
2.物质颜色的产生 物质所显示的颜色是吸收光的互补色。
第二节 紫外—可见分光光度法
3.物质的吸收光谱曲线 如果测量某种物质对不同波长单色光的吸收程度，以波长为 横坐标，以吸光度为纵坐标作图，画出曲线，此曲线即称为 该物质的光吸收曲线（或吸收光谱曲线），它能清楚地描述 物质对不同波长光的吸收程度。光的吸收程度。
无机及分析化学 第十章 光谱分析法
知识目标
1.掌握朗伯比尔定律； 2.掌握红外吸收光谱法的定性分析方法及其应用； 3.学会使用紫外-可见分光光度计和红外光谱仪； 4.了解可见-紫外分光光度法的应用。
第一节 光谱分析法的概论
一、光学分析法 光学分析法是一类重要的仪器分析方法，它主要根据物质 发射、吸收电磁辐射以及与电磁辐射相互作用来进行分析 的方法。 基于测量物质的光谱而建立起来的分析方法称为光谱分析 法，它是光学分析法的一类。
表10-1 电磁辐射区域及各区域对应的波谱或光谱技术
波长范围 5×10-3～0.14 nm
频率/MHz 6×1014～2×1012
电磁辐射区域 γ 射线区
能级跃迁类型 核内部能级跃迁
10-2～10nm 10～200nm 200～400nm 400～780nm 0.75～2.5m 2.5～50m
3×1014～3×1010 3×1010～1.5×109 1.5×109～7.5×108 7.5×108～4.0×108 4.0×108～1.2×108 1.2×108～6.0×106
K值决定于c，b所用的单位。
c的单位
K
名称
符号
mol/L L/（mol•cm） 摩尔吸光系数
ε
g/L
L/（g•cm） 质量吸光系数
a
第二节 紫外—可见分光光度法
例：用邻菲啰啉法测定铁，已知显色的试液中含Fe2+浓 度为50ug/100mL，比色皿的厚度为２cm，在波长510nm 处测得吸光度为0.198,计算摩尔吸光系数。已知
双
2220-2230
第一节 光谱分析法的概论
二、电磁辐射与波粒二象性 1．电磁辐射与波粒二象性 光是一种电磁波，具有波动性和微粒性。
E h hc
E:能量 eV h:普朗克常数 6.626×10-34J.s ν:频率 Hz c:光速 3×10-10m.s-1 光的能量与相应的波长成反比，与频率成正比。
第一节 光谱分析法的概论
n
A A1 A2 A3 An Ai i1
第二节 紫外—可见分光光度法
5.朗伯-比耳定律的偏离现象
(1)由于入射光不是单色光 而引起的偏离
(2)溶液的化学因素引起的 偏离
(3)比尔定律的局限性引起 的偏离
浓度小于0.01mol/L
第二节 紫外—可见分光光度法
可见分光光度计400～780nm 紫外-可见分光光度计200～780nm 一、仪器的基本组成
M(Fe)=55.85
解：
50106 1000
c(Fe2 )
100 8.95106 (mol / L)
55.85
A / bc 0.198 1.1104[L /(mol cm)]
2 8.95 10 6
第二节 紫外—可见分光光度法
4.吸光度的加和性 多组分体系中，在某一波长下，如果各种对光有吸收的 物质之间没有相互作用，则体系在该波长的总吸光度等 于各组分吸光度的和，即吸光度具有加和性。
第三节 红外吸收光谱法简介
二、基本原理 1.产生红外吸收的条件 分子吸收辐射产生振转跃迁必须满足两个条件：
条件一：辐射光子的能量应与振动跃迁所需能量相等。 条件二：物质分子在振动过程中应有偶极矩的变化。
第三节 红外吸收光谱法简介
2.分子振动
（1）伸缩振动：原子沿键轴方向伸缩，键长变化但键角不变 的振动。它又可以分为对称伸缩振动（ s）和不对称伸缩振 动（ as ）。
tr
A: 吸光度
第二节 紫外—可见分光光度法
2.朗伯-比尔定律 朗伯定律: 当一束平行的单色光垂直照射到一定浓度的均
匀透明溶液时
A lg 0 kb tr
b：溶液液层厚度，或称光程长度 k: 比例系数
第二节 紫外—可见分光光度法
比尔定律
当一束平行的单色光垂直照射到同种物质不同浓度、
相同液层厚度的均匀透明溶液时
第二节 紫外—可见分光光度法
2.单色器 将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出任一波长单 色光的光学系统。 ①狭缝：入射狭缝，出射狭缝 ②色散元件：将复合光分解成单色光 棱镜或光栅 ③透镜系统
第二节 紫外—可见分光光度法
3.吸收池：比色皿 样品室放置各种类型的吸收池和相应的池架附件。吸收池主 要有石英池和玻璃池两种。 在紫外区须采用石英池，可见区一般用玻璃池。
当物质吸收的光能与该物质两个能级间跃迁所需要的 能量满足△E=hν的关系时，将产生吸收光谱。 吸收光谱法主要包括原子吸收光谱法和分子吸收光谱 法。
第二节 紫外—可见分光光度法
2. 物质颜色的产生 具有单一波长的光为单色光。 含有多种波长的光称为复合光。日光、白炽灯光。 如果把适当不同颜色的两种光按照一定强度比例混合，也可 以成为白光，这两种颜色的光称为互补光。
第三节 红外吸收光谱法简介
5.红外吸收光谱的分区 红外谱图有两个重要区域。 4000～1330 cm-1的高波数段官能团区（或特征区） 1330～670 cm-1以下的低波数段指纹区。
第三节 红外吸收光谱法简介
常见化合物基团频率出现的范围：4000 670 cm-1 依据基团的振动形式，分为四个区： (1)4000 2500 cm-1 X—H伸缩振动区（X=O，N，C，S） (2)2500 1900 cm-1 三键，累积双键伸缩振动区
N-H 3500~3100
胺、酰胺等，可干扰 O-H 峰
饱和（3000 以下）与不饱和（3000 以上）
饱和-C-H
-CH3(2960，2870)
（3000-2800） -CH2(2930，2850)
C-H
3000 左右
不饱和=C-H 末端=CH（3085） （3010~3040）
不饱和C-H 较弱（2890）、较强（3300） (2890~3300)
第二节 紫外—可见分光光度法
应用光吸收定律必须满足3个条件： 一是入射光必须为单色光， 二是被测样品必须是均匀介质， 三是在吸收过程中，吸光物质之间不发生相互作用。
第二节 紫外—可见分光光度法
3.吸光系数K
K的大小取决于吸光物质的性质、入射光波长、溶液温度 和溶剂性质等，与溶液浓度的大小和液层厚度无关。
第二节 紫外—可见分光光度法
③芳香化合物 芳香族化合物一般都有E1带、E2带和B 带三个吸收峰。苯的紫外吸收光谱是由 π→π*跃迁组成的三个谱带（见图），即 E1、E2具有精细结构的B吸收带。当苯环 上引入取代基时，E2和B一般产生红移且 强度加强。
第二节 紫外—可见分光光度法
三、光的吸收定律
当一束平行的单色光照射均匀的有色溶液时，光的一部分
被吸收，一部分透过溶液。如果入射光的强度为Φ0，吸收 光的强度为Φa，透过光的强度为Φtr 。
则 透过光的强度Φtr与入射光的强度Φo之比称为透射比，
用τ表示。
τ ＝ Φtr/Φ0
第二节 紫外—可见分光光度法
物质对光的吸收程度可用吸光度A表示，吸光度与光强度 、透射比之间的关系为
A lg 0 lg 1 lg
ArC-H 比饱和 C-H 峰弱，但峰
(3030)
形却更尖锐
叁键及累积双键区（2500~1900cm-1）
叁
CC，CN，C=C=C，C=C=O 等
键 RCCH
2100-2140
及 RCCR’ 2196-2260
R=R’则无红外吸收
累
2240-2260
分子中有 N，H，C，峰
积 CN
（非共轭） 强且锐；
(2)常见有机化合物紫外吸收光谱 ①饱和烃 在紫外光谱分析中常用作溶剂使用，如：己烷、环己 烷、庚烷等。
第二节 紫外—可见分光光度法
②不饱和脂肪烃 如含有C=C、C≡C或C≡N键的分子能发生π→π*电子跃 迁，其特征是吸收峰强度大。 孤立的π→π*跃迁一般在200nm左右。 具有共轭双键的化合物，随着共轭体系的增长，π→π* 跃迁需要的能量更小，吸收带向长波方向移动，吸收 强度也有所增加。
第二节 紫外—可见分光光度法
4.检测器 利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可测的电信号，常 用的有光电池、光电管或光电倍增管。
5.信号处理及显示系统 检流计、数字显示、微机进行仪器自动控制和结果处理。
第二节 紫外—可见分光光度法
四、紫外-可见吸收光谱法的应用 1.定性分析
紫外-可见分光光度法可用于有机化合物的鉴定、结构推断 和纯度检验。定性鉴定可采用光谱比较法。 2.定量分析
光源
单色器 吸收池
检测器
显示
第二节 紫外—可见分光光度法