光学分析法---分子光谱分析法
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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.
分子光谱分析法
第十二章 分子光谱分析法
第一节 紫外、可见吸收光谱法（UV、VIS）
紫外、可见光谱(UV、VIS)是电子光谱。 UV、VIS是物质在吸收10~800nm光波波长范围的 光子所引起分子中电子能级跃迁时产生的吸收光 谱。 波长<200nm的紫外光属于远紫外光，由于被空气 所吸收，故亦称真空紫外光。该波段的吸收光谱属 于真空紫外光谱。 一般紫外可见光谱的波长范围：200~800（1000） nm。紫外谱200～400，可见谱400～800 紫外可见吸收光谱分析法常称为紫外可见分光光度 法。
电磁波的范围
Hale Waihona Puke 分子光谱一、基本原理
1．有机、无机化合物的电子光谱 主要类型有： （1）含π、σ和n电子的吸收谱带 （2）含d和f电子的吸收谱带 （3）电荷转移吸收谱带
（1）含π、σ和n电子的吸收谱带
外层电子或价电子的跃迁产 生的光谱，价电子的形式有 五种： σ、 π、n、 σ*、 π* 有机化合物在紫外和可见光 区域内电子跃迁的方式一般 为σ-σ*、n-σ*、n-π*和π-π* 这4种类型 。 z 主要有四种跃迁所需能量 ΔΕ大小顺序为：n→π＊ < π→π＊ < n→σ＊ < σ → σ＊ 图12-1 有机分子电子(能级)跃迁类型
表12-1 一些化合物n-σ*跃迁所产生吸收的数据
吸收波长在200~700nm范 围。 绝大多数有机分子的吸收光 谱都是由n电子或π电子向π* 激发态跃迁产生的。 这两种跃迁都要求分子中存 在具有π轨道的不饱和基 团，这种不饱和的吸收中心 称做生色基团（简称生色 团）。 n-π*跃迁产生的光谱峰的摩 尔吸收系数一般较低，通常 在10~100范围内， 而π-π*跃迁的摩尔吸收系数 一般在1000~10000范围 内。
第一节 紫外、可见吸收光谱法（UV、VIS）
紫外、可见光谱(UV、VIS)是电子光谱。 UV、VIS是物质在吸收10~800nm光波波长范围的 光子所引起分子中电子能级跃迁时产生的吸收光 谱。 波长<200nm的紫外光属于远紫外光，由于被空气 所吸收，故亦称真空紫外光。该波段的吸收光谱属 于真空紫外光谱。 一般紫外可见光谱的波长范围：200~800（1000） nm。紫外谱200～400，可见谱400～800 紫外可见吸收光谱分析法常称为紫外可见分光光度 法。
电磁波的范围
Hale Waihona Puke 分子光谱一、基本原理
1．有机、无机化合物的电子光谱 主要类型有： （1）含π、σ和n电子的吸收谱带 （2）含d和f电子的吸收谱带 （3）电荷转移吸收谱带
（1）含π、σ和n电子的吸收谱带
外层电子或价电子的跃迁产 生的光谱，价电子的形式有 五种： σ、 π、n、 σ*、 π* 有机化合物在紫外和可见光 区域内电子跃迁的方式一般 为σ-σ*、n-σ*、n-π*和π-π* 这4种类型 。 z 主要有四种跃迁所需能量 ΔΕ大小顺序为：n→π＊ < π→π＊ < n→σ＊ < σ → σ＊ 图12-1 有机分子电子(能级)跃迁类型
表12-1 一些化合物n-σ*跃迁所产生吸收的数据
吸收波长在200~700nm范 围。 绝大多数有机分子的吸收光 谱都是由n电子或π电子向π* 激发态跃迁产生的。 这两种跃迁都要求分子中存 在具有π轨道的不饱和基 团，这种不饱和的吸收中心 称做生色基团（简称生色 团）。 n-π*跃迁产生的光谱峰的摩 尔吸收系数一般较低，通常 在10~100范围内， 而π-π*跃迁的摩尔吸收系数 一般在1000~10000范围 内。
第二章 光谱分析法导论
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分子发射
分子发射与分子外层的电子能级、振动能级和转动能 级相关。因此分子发射光谱较原子发射光谱复杂。 为了保持分子的形态，分子的激发不能采用电、热等 极端方式，而采用光激发或化学能激发。 分子发射的电磁辐射基本处于紫外、可见和红外光区 。因此分子主要发射紫外、可见电磁辐射，据此建立 了荧光光谱法、磷光光谱法和化学发光光谱法。 与分子吸收光谱一样，由于相邻两个转动能级之间的 能量差很小，因此由相邻两个转动能级跃迁回同一较 低能级的两个跃迁的能量差也很小，故发射过程所发 射的两个辐射的频率或波长很接近，通常的检测系统 很难分辨出来。而分子能量相近的振动能级又很多， 因此表观上分子发射表现为对特定波长段电磁辐射的27 发射，光谱上表现为连续光谱。
E=（n+1）hv
hv
E=nhv
能量降低
发射(Emission)
物质受到激发而跃迁
到激发态后，由激发态跃迁回到基态时以辐
射的方式释放能量。
能量：光、电、热、化学能等
M → M
M→ M+h
24
发射跃迁可以理解为吸收跃迁相反的过程。由于原子 、分子和离子的基态最稳定，，所以发射跃迁涉及的 是从较高能态向基态的跃迁。 可以通过实验得到发射强度对波长或频率的函数图， 即发射光谱图。 通常情况下，分子、原子和离子处于基态，因此要产 生发射，必须使分子、原子和离子处于激发态，这个 过程称为激发。 激发可以通过提供不同不同形式的能量来实现。包括 三种：1.热能。将试样置于高压交流火花、电弧、火 焰、高温炉体之中，物质以原子、离子形式存在，可 获取热能而处于激发态，并产生紫外、可见或红外辐 射；2.电磁辐射。即用光辐射作用于分子或原子，使 之产生吸收跃迁，并发射分子荧光、分子磷光或原子 荧光；3.化学能。即通过放热的化学反应是反应物或 产物获取化学能而被激发，并产生化学发光。
分子光谱法
2、
跃迁
处于成键轨道上的 电子跃迁到 反键轨道上，称
为
跃迁。
跃迁吸收峰的波长在20nm附近，其特征是吸 收强度大（ ＞104）。
不饱和有机物，如具有
或
、
等基
团的有机化合物都会产生
跃迁。
第八章 分子光谱法
3、
跃迁
含有杂原子的不饱和基团，如C=O、C=S、N=N等化
合物，其未成键轨道中的n电子吸收能量后，向 反
第八章 分子光谱法
三、分子吸收光谱的基本原理 由光吸收定律及光与物质的相互作用可知，任何一种 物质对不同波长的光的吸收程度都是不相同的。
以溶液为例，将各种不同波长的单色光依次通过一定 浓度和液层厚度的某有色溶液，测量每一波长下该有 色溶液对光的吸收程度（即吸光度），然后以波长为 横坐标，以吸光度为纵坐标作图，即可得一曲线。该 曲线称为吸收曲线或吸收光谱。
分子光谱法分为吸收光谱法（如红外吸收光谱法、紫 外及可见吸收光谱法等）、发射光谱法（如荧光光谱 法）及散射光谱法（如拉曼光谱）三种基本类型。
在一般情况下，分子处于基态，当光与物质发生相互作用时，分子 吸收光能，从低能级跃迁到高能级产生吸收光谱。若分子从高能级 回复到低能级则释放出光能，形成发射光谱。散射光谱是光被物质 散射时，分子内能级的跃迁改变散射光频率而产生的。
第八章 分子光谱法
二、分子吸收光谱中的跃迁类型 化合物分子中主要还有三种类型的价电子，即形成单 键的 电子、形成双键或三键的 电子及未成键的n电子 （也称为p电子）。根据分子轨道理论，分子中这三 种电子的成键和反键分子轨道能级高低顺序为：
分子中不同轨道的价电子具有不同的能量，处于较低能级 的价电子吸收一定能量后，可跃迁到较高能级。在紫外可见光区，吸收光谱主要由 跃迁产生。
光学分析法---分子光谱分析法光学分析法---概述
23
激光光源
激光光源具有单色性好，方向性强，高亮度及 相干性好等特点。可以大大提高光谱分析的灵 敏度和分辨率。常用的激光器有气体激光器、 固体激光器、染料激光器及半导体激光器。 作为一种新型光源应用于Raman光谱、荧光光 谱、发射光谱、Fourier变换红外光谱等领域。 气体激光器：如氦氖激光器(632.8nm)和氩离 子激光器(514.5nm,488.0nm) 固体激光器：红宝石（掺Cr3+的Al2O3）激光器 (694.3nm)和Nd:YAG(掺钕的钇铝石榴石)激光 器(1064nm)
26
棱镜单色器
棱镜单色器使用棱镜为分光元件。棱镜的作用是把 复合光分解为单色光。由于不同波长的光在同一介 质中具有不同的折射率，波长短的光折射率大，波 长长的光折射率小。因此，平行光经色散后按波长 顺序分解为不同波长的光，经聚焦后在焦面的不同 位置成像，得到按波长展开的光谱。 在400nm ~ 800nm波长范围内，玻璃棱镜比石英棱 镜的色散率大。使用玻璃棱镜更合适。但在200nm ~ 400nm的波长范围内，由于玻璃强烈地吸收紫外 光，无法采用，故只能采用石英棱镜。 由于介质材料的折射率n与入射光的波长有关，因 此棱镜给出的光谱与波长有关，是非均排光谱。
3
原子能级和分子能级
2p 分子的电子能级 2s 分子振动
1s
原子能级
分子能级
分子转动
4
光谱分析法分类
吸收光谱、发射光谱和荧光光谱 电磁波谱与跃迁能量 原子光谱和分子光谱 常用的光学分析法
5
发射光谱法和吸收光谱法
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。 M* M + hv 通过测量物质的发射光谱的波长和强度进行定性 和定量分析的方法叫做发射光谱分析法。 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。 M + hv M* 通过测量物质的吸收光谱的波长和强度进行定性 和定量分析的方法叫做吸收光谱分析法。
激光光源
激光光源具有单色性好，方向性强，高亮度及 相干性好等特点。可以大大提高光谱分析的灵 敏度和分辨率。常用的激光器有气体激光器、 固体激光器、染料激光器及半导体激光器。 作为一种新型光源应用于Raman光谱、荧光光 谱、发射光谱、Fourier变换红外光谱等领域。 气体激光器：如氦氖激光器(632.8nm)和氩离 子激光器(514.5nm,488.0nm) 固体激光器：红宝石（掺Cr3+的Al2O3）激光器 (694.3nm)和Nd:YAG(掺钕的钇铝石榴石)激光 器(1064nm)
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棱镜单色器
棱镜单色器使用棱镜为分光元件。棱镜的作用是把 复合光分解为单色光。由于不同波长的光在同一介 质中具有不同的折射率，波长短的光折射率大，波 长长的光折射率小。因此，平行光经色散后按波长 顺序分解为不同波长的光，经聚焦后在焦面的不同 位置成像，得到按波长展开的光谱。 在400nm ~ 800nm波长范围内，玻璃棱镜比石英棱 镜的色散率大。使用玻璃棱镜更合适。但在200nm ~ 400nm的波长范围内，由于玻璃强烈地吸收紫外 光，无法采用，故只能采用石英棱镜。 由于介质材料的折射率n与入射光的波长有关，因 此棱镜给出的光谱与波长有关，是非均排光谱。
3
原子能级和分子能级
2p 分子的电子能级 2s 分子振动
1s
原子能级
分子能级
分子转动
4
光谱分析法分类
吸收光谱、发射光谱和荧光光谱 电磁波谱与跃迁能量 原子光谱和分子光谱 常用的光学分析法
5
发射光谱法和吸收光谱法
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。 M* M + hv 通过测量物质的发射光谱的波长和强度进行定性 和定量分析的方法叫做发射光谱分析法。 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。 M + hv M* 通过测量物质的吸收光谱的波长和强度进行定性 和定量分析的方法叫做吸收光谱分析法。
光学分析法概论
极谱分析法 电化学分析法
非光谱分析法
仪器分析
分离分析法
方法
其他仪器 分析法
GC HPLC
薄层色谱分析法 纸色谱法
河南大学药学院2011-2012学年
质谱分析法 热分析法 放射化学分析法
河南大学药学院
第一章 光学分析法概论
• 光学分析法：是基于物质发射的电磁辐射或物
质与辐射相互作用后产生的辐射信号或发生的信 号变化来测定物质的性质、含量和结构的一类分 析方法。
3．光谱法与非光谱法的区别： ➢ 光谱法：内部能级发生变化
河南h大：学P药la学nk院常20数11（-2061.26学26年210-34 J.s 焦耳. 秒）
河南大学药学院
例：波长为200nm的光，一个光子的能量是
E h hc
E
6.6262
1034
3.0 1010 200 107
9.91019(J )
6.2eV
1eV 1.61019(J ) 河南大学药学院2011-2012学年
河南大学药学院 单色光、复合光、光的互补
单色光 复合光
光的互补
单一波长的光
由不同波长的光组合而成的光
若两种不同颜色的单色光按一定的强度比 例混合得到白光，那么就称这两种单色光 为互补色光，这种现象称为光的互补。
蓝绿
绿 黄绿 黄
绿蓝
橙
蓝 河南大学药学院2011-2012学年 紫 紫红
红
河南大学药学院
河南大学药学院
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
高能辐射区 γ射线 能量最高，来源于核能级跃迁
波长
χ射线 来自内层电子能级的跃迁
光学分析法
光学分析法是根据物质发射的电磁 辐射或电磁辐射与物质相互作用 而建立起来的一类分析化学方法。 这些电磁辐射包括从射线到无线电波 的所有电磁波谱范围(不只局限于光学 光谱区)。电磁辐射与物质相互作用的 方式有发射、吸收、反射、折射、散射、 干涉、衍射、偏振等。
1.红外光谱法 2.紫外-可见分光光度法 3.分子发光分析法 4.原子吸收光谱法 5.原子发射光谱法 6.核磁共振波谱法
(1)测定: 用四氯化碳做溶剂， 分别配制100ml/L 正十六烷100mg/L 姥鲛烷和400mg/L甲苯 溶液。 以四氯化碳作参比溶液，使用1cm 石英池，分别测量正十六烷、姥鲛烷和甲苯三种 溶液在2930cm-1 、 2960cm-1、3030cm-1处的吸光度A2930、A2960、A3030 三种物质的代用符号分别为：正十六烷-H、姥鲛烷-P 和甲苯-T。
(1)测定： 以四氯化碳作参比溶液，使用适当光程的比色皿， 即：1cm 石英比色皿测试样品范围为100~400mg/L、 4cm 石英比色皿测试样品范围0~100mg/L， 将萃取液和硅酸镁吸附后的滤出液倒入石英比色皿， 放入红外分光光度计的样品室， 测2930cm-1 、 2960cm-1、3030cm-1三个波长处的样品吸光度并计算总萃取 物和石油类的含量。 (2)空白试验： 以纯水代替试样，加入与测定时相同体积的试剂， 并使用相同光程的比色皿，按(1)中测定步骤进行空白试验。
用四氯化碳萃取水中油类物质，测定总萃取物， 然后将萃取液用硅酸镁吸附，经脱除动植物油后测定石 油类含量，总萃取物和石油类的含量均 以波长分别为2930cm-1,2960cm-1,3030cm-1谱带处的吸 光度A2930,A500ml 的细口瓶，瓶中加入处理好的活性碳和硅酸 镁各300g，加入2500ml要处理的四氯化碳，盖好盖后震荡 2min，静止30min 或1h将瓶中的四氯化碳倒入放在有120 目筛网的漏斗中，取样后在光谱仪上扫描，得到谱图合格 后即可放入干净的磨口瓶中保存备用。四氯化碳的谱图不 合格时，说明吸附剂已饱和，应停止使用，重新放入新的 吸附剂。 (2)萃取: 根据四氯化碳具有溶解油脂好，不溶于水的特性， 对水中的油份进行有效地萃取。将一定体积的水样倒入分 液漏斗中，加盐酸酸化至pH≤2，用20ml 四氯化碳洗涤采 样瓶后，移入分液漏斗中加约20g 氯化钠充分振荡2min。 经常开启活塞排气，静止分层后将萃取液经已放置10min 厚度无水硫酸钠的玻璃砂芯漏斗流入容量瓶内，用20ml 四氯化碳重复萃取一次，取适量的四氯化碳洗涤玻璃砂芯 漏斗，洗涤液一并流入容量瓶，加四氯化碳稀释至标线定 容，摇匀。
1.红外光谱法 2.紫外-可见分光光度法 3.分子发光分析法 4.原子吸收光谱法 5.原子发射光谱法 6.核磁共振波谱法
(1)测定: 用四氯化碳做溶剂， 分别配制100ml/L 正十六烷100mg/L 姥鲛烷和400mg/L甲苯 溶液。 以四氯化碳作参比溶液，使用1cm 石英池，分别测量正十六烷、姥鲛烷和甲苯三种 溶液在2930cm-1 、 2960cm-1、3030cm-1处的吸光度A2930、A2960、A3030 三种物质的代用符号分别为：正十六烷-H、姥鲛烷-P 和甲苯-T。
(1)测定： 以四氯化碳作参比溶液，使用适当光程的比色皿， 即：1cm 石英比色皿测试样品范围为100~400mg/L、 4cm 石英比色皿测试样品范围0~100mg/L， 将萃取液和硅酸镁吸附后的滤出液倒入石英比色皿， 放入红外分光光度计的样品室， 测2930cm-1 、 2960cm-1、3030cm-1三个波长处的样品吸光度并计算总萃取 物和石油类的含量。 (2)空白试验： 以纯水代替试样，加入与测定时相同体积的试剂， 并使用相同光程的比色皿，按(1)中测定步骤进行空白试验。
用四氯化碳萃取水中油类物质，测定总萃取物， 然后将萃取液用硅酸镁吸附，经脱除动植物油后测定石 油类含量，总萃取物和石油类的含量均 以波长分别为2930cm-1,2960cm-1,3030cm-1谱带处的吸 光度A2930,A500ml 的细口瓶，瓶中加入处理好的活性碳和硅酸 镁各300g，加入2500ml要处理的四氯化碳，盖好盖后震荡 2min，静止30min 或1h将瓶中的四氯化碳倒入放在有120 目筛网的漏斗中，取样后在光谱仪上扫描，得到谱图合格 后即可放入干净的磨口瓶中保存备用。四氯化碳的谱图不 合格时，说明吸附剂已饱和，应停止使用，重新放入新的 吸附剂。 (2)萃取: 根据四氯化碳具有溶解油脂好，不溶于水的特性， 对水中的油份进行有效地萃取。将一定体积的水样倒入分 液漏斗中，加盐酸酸化至pH≤2，用20ml 四氯化碳洗涤采 样瓶后，移入分液漏斗中加约20g 氯化钠充分振荡2min。 经常开启活塞排气，静止分层后将萃取液经已放置10min 厚度无水硫酸钠的玻璃砂芯漏斗流入容量瓶内，用20ml 四氯化碳重复萃取一次，取适量的四氯化碳洗涤玻璃砂芯 漏斗，洗涤液一并流入容量瓶，加四氯化碳稀释至标线定 容，摇匀。
仪器分析的分类
放射分析 联用技术 --指那些不以光的波长为特征、讯号，仅通过测量电磁辐射的某些基本性质（反射、折射等）的变化的分析方法。
通过检测光谱的波长和强度来进行分析。 精密度越好，检出限就越低。
其他分析法
化 学 分 析
分 析 化 学
仪 器 分 析
重量分析 滴定分析
酸碱滴定 配位滴定 氧化还原滴定
电化学分析 光化学分析 色谱分析 波谱分析
2.5 检出限
➢ 某一方法在给定的置信水平上可以检出被测物质的最小浓 度或最小质量，称为这种方法对该物质的检出限。
➢ 检出限表明被测物质的最小浓度或最小质量的响应信号可 以与空白信号相区别。用D来表示。
D 3sb S
➢ sb为空白信号的标准偏差，S是方法的灵敏度，也就是标 准曲线的斜率。
➢ 方法的灵敏度越高（工作曲线的斜率越大）。精密度越 好，检出限就越低。
法的灵敏度就越高。 紫外、红外、核磁、质谱
灵敏度也就是标准曲线的斜率。
0.05 0
0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3
准确度常用相对误差度量.
C
2.3 精密度
精密度是指使用同一方法，对同一试样进行多次测定 所得测定结果的一致程度。
精密度常用测定结果的标准偏差s或相对标准偏差sr量 度.
沉淀滴定
电导、电位、电解、库仑 极谱、伏安
发射、吸收，荧光、光度
气相、液相、离子、超临 界、薄层、毛细管电泳 紫外、红外、核磁、质谱
2.2 灵敏度
物质单位浓度或单位
S=dy/d质c或d量y/dm的变化引起响应信号
值变化的程度，称为方法 同一分析人员在同一条件下测定结果的精密度称为重复性；
精密度越好，检出限就越低。
通过检测光谱的波长和强度来进行分析。 精密度越好，检出限就越低。
其他分析法
化 学 分 析
分 析 化 学
仪 器 分 析
重量分析 滴定分析
酸碱滴定 配位滴定 氧化还原滴定
电化学分析 光化学分析 色谱分析 波谱分析
2.5 检出限
➢ 某一方法在给定的置信水平上可以检出被测物质的最小浓 度或最小质量，称为这种方法对该物质的检出限。
➢ 检出限表明被测物质的最小浓度或最小质量的响应信号可 以与空白信号相区别。用D来表示。
D 3sb S
➢ sb为空白信号的标准偏差，S是方法的灵敏度，也就是标 准曲线的斜率。
➢ 方法的灵敏度越高（工作曲线的斜率越大）。精密度越 好，检出限就越低。
法的灵敏度就越高。 紫外、红外、核磁、质谱
灵敏度也就是标准曲线的斜率。
0.05 0
0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3
准确度常用相对误差度量.
C
2.3 精密度
精密度是指使用同一方法，对同一试样进行多次测定 所得测定结果的一致程度。
精密度常用测定结果的标准偏差s或相对标准偏差sr量 度.
沉淀滴定
电导、电位、电解、库仑 极谱、伏安
发射、吸收，荧光、光度
气相、液相、离子、超临 界、薄层、毛细管电泳 紫外、红外、核磁、质谱
2.2 灵敏度
物质单位浓度或单位
S=dy/d质c或d量y/dm的变化引起响应信号
值变化的程度，称为方法 同一分析人员在同一条件下测定结果的精密度称为重复性；
精密度越好，检出限就越低。
光学分析法概要
2023/11/10
5
4 光谱分析法分类 （1）根据作用质点的不同分为原子光谱法和分子光谱法
(a) 原子光谱法：由原子外层或内层电子能级变化产 生的光谱来进行分析的一类方法。原子光谱的表现 形式为线光谱。 (b) 分子光谱法：由分子中电子能级、振动和转动能 级的变化产生的光谱来进行分析的一类方法。表现 形式为带光谱。
时所辐射的谱线称为第一共振线，一般也是元素的最灵敏线。
灵敏线： 指各种元素谱线中强度比较大的谱线。通常是激发电位较低的谱线。一
般来说灵敏线多是一些共振线。
最后线：随元素含量降低谱线强度减弱，甚至消失 ，最后消失的谱线称为最后线。
例 溶液中Cd2+含量
谱线条数
10%
14
0.1%
10
0.01%
7
0.001%
2023/11/10
18
（1）结构 ICP由三部分组成： a.高频发生器和高频感应线圈； b.炬管和供气系统； c.雾化器及试样引入系统。
2023/11/10
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（2）原理：感应线圈与高频发生器接通， 产生高频电流，电流流过负载线圈，并 在炬管的轴线方向产生一个高频磁场。 用电火花引燃，管内气体电离，电离出 来的正离子和电子受高频磁场的作用而 被加速，与其它分子碰撞，产生碰撞电 离，电子和离子的数目急剧增加。此时， 在气体中形成能量很大的环形涡流（垂 直于管轴方向），这个几百安培的环形 涡流瞬间就将气体加热到近万度的高温。 然后试样气溶胶由喷嘴喷入等离子体中 进行蒸发、原子化和激发。
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二、光谱仪 (摄谱仪)
作用 将光源发射的电磁辐射经色散后，得到按波长顺序排列的光谱， 并对不同波长的辐射进行检测与记录。
笔记--光谱分析法
2.1.4.2 发射
2. 分子发射 与分子外层电子能级、 振动能级和转动能级相关。 激发不能采用电热等 极端形式，而采用光激发 或化学能激发。 基本上处于紫外、可 见和红外光区，因此, 分子 主要发射紫外、可见电磁 辐射，据此建立了荧光光 谱法、磷光光谱法和化学 发光法。
图2-8 分子发射示意图
2.1.4.2 发射
2.1.4.1 吸收
由于振动能级相同但转动能级不同的两个能级之 间的能量差很小，由同一能级跃迁到该振动能级相同 但转动能级不同的两个跃迁的能量差也很小，因此对 应的吸收频率或波长很接近，通常的检测系统很难分 辨出来，而分子能量相近的振动能级又很多，因此， 表观上分子吸收的量子特性表现不出来，而表现为对 特定波长段的电磁辐射的吸收，光谱上表现为连续光 谱。 分子的总能量Ｅ分子通常包括三个部分： Ｅ分子＝Ｅ电子＋Ｅ振动＋Ｅ转动
2.1.4.1 吸收
图2-3电子能级的吸收跃迁示意图
图2-4分子振动能级的吸收跃迁示意图
2.1.4.1 吸收
3. 磁场诱导吸收 将某些元素原子放入磁场，其电子和核受到强磁场的作用 后，它们具有磁性质的简并能级将发生分裂，并产生具有微小 能量差的不同量子化的能级，进而可以吸收低频率的电磁辐射。 以自旋量子数为1/2的常见原子核1H、13C、19F及31P等为 例，自旋量子数为1/2的能级实际上是磁量子数分别为+1/2和1/2但自旋量子数均为1/2的两个能级的简并能级，该两个能级 在通常情况下能量相同，只有在外磁场作用下，由于不同磁量 子数的能级在磁场中取向不同，因而与磁场的相互作用也不同， 最终导致能级的分裂。
4.1.4 原子吸收光谱法的特点
选择性好：谱线比原子发射少，谱线重叠概率小 。 灵敏度高：适用于微量和痕量的金属与类金属元素 定量分析。 精密度(RSD%)高：一般都能控制在5%左右。 操作方便和快速： 无需显色反应。 应用范围广。 局限性：不适用于多元素混合物的定性分析；对于 高熔点、形成氧化物、形成复合物或形成碳化物后 难以原子化元素的分析灵敏度低。
第四章 光谱分析法导论
I篇 光谱学分析方法
22:51
1
第四章 光谱分析法导论
Basic of Spectrometry analysis
光学分析法是根据物质发射的电磁辐射或电磁辐射 与物质相互作用而建立起来的一类分析化学方法。
这些电磁辐射包括从射线到无线电波的所有电磁波谱 范围，而不只局限于光学光谱区。电磁辐射与物质相互 作用的方式有发射、吸收、反射、折射、散射、干涉、 衍射、偏振等。
22:51
9
辐射的速度、频率和波长之间的关系
c =λ
注意： 辐射的频率只决定于辐射源，与介质无关 。 在真空中，辐射的传播速度与频率无关， 且有它们的最大值。
c 3×1010 cm·s-1
22:51
10
波数的定义
有时用波数来描述电磁辐射，波数的定 义是每厘米内该波的振动次数。
=104/λ(μm)=107/λ(nm)
22:51
40
2.光栅 光栅由玻璃片或金属片制成，其上准确地 刻有大量宽度和距离都相等的平行线条（刻 痕），可近似地将它看成一系列等宽度和等 距离的透光狭缝。
光栅光谱的产生是多狭缝干涉和单狭缝衍 射两者联合作用的结果。
22:51
41
22:51
42
右图为平面反射 光栅的一段垂直于刻线 的截面。
它的色散作用可用光 栅公式表示
核磁共振波谱法 质谱法
22:51
4
非光谱法是基于辐射能与物质相互作用时， 不包含物质能级之间的跃迁，电磁辐射只改 变了传播方向或某些物理性质，如折射、偏 振等。
X射线衍射、透射电镜、扫描电镜等。
22:51
5
第一节 电磁辐射的波动性
电磁辐射在传播时表现出波的性质，如反射、 折射、衍射、干涉和散射等。
22:51
1
第四章 光谱分析法导论
Basic of Spectrometry analysis
光学分析法是根据物质发射的电磁辐射或电磁辐射 与物质相互作用而建立起来的一类分析化学方法。
这些电磁辐射包括从射线到无线电波的所有电磁波谱 范围，而不只局限于光学光谱区。电磁辐射与物质相互 作用的方式有发射、吸收、反射、折射、散射、干涉、 衍射、偏振等。
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辐射的速度、频率和波长之间的关系
c =λ
注意： 辐射的频率只决定于辐射源，与介质无关 。 在真空中，辐射的传播速度与频率无关， 且有它们的最大值。
c 3×1010 cm·s-1
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波数的定义
有时用波数来描述电磁辐射，波数的定 义是每厘米内该波的振动次数。
=104/λ(μm)=107/λ(nm)
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2.光栅 光栅由玻璃片或金属片制成，其上准确地 刻有大量宽度和距离都相等的平行线条（刻 痕），可近似地将它看成一系列等宽度和等 距离的透光狭缝。
光栅光谱的产生是多狭缝干涉和单狭缝衍 射两者联合作用的结果。
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右图为平面反射 光栅的一段垂直于刻线 的截面。
它的色散作用可用光 栅公式表示
核磁共振波谱法 质谱法
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非光谱法是基于辐射能与物质相互作用时， 不包含物质能级之间的跃迁，电磁辐射只改 变了传播方向或某些物理性质，如折射、偏 振等。
X射线衍射、透射电镜、扫描电镜等。
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第一节 电磁辐射的波动性
电磁辐射在传播时表现出波的性质，如反射、 折射、衍射、干涉和散射等。
分析化学课程学习指导
分析化学课程学习指导一、分析化学十分注重对学生进行“量”的概念的培养。
初学完无机化学的学生在学习分析化学课程时，对分析化学处理复杂体系化学平衡的方法不易接受。
其主要的问题是，分析化学在处理复杂体系的化学平衡时采用了不同于无机化学的方法。
分析化学在处理复杂体系化学平衡时，根据平衡体系精确的化学计量关系，得到精确的计算式，然后根据实际情况，在允许的误差范围内对精确式作近似处理。
这个过程体现了分析化学对“量”与“误差”的把握。
通过比较不难发现，当近似到一定的程度时，无论是用无机化学的方法，还是分析化学的方法，所得到的结果是一样的。
分析化学在定量处理复杂平衡体系时，援引了A.Ringbom的副反应系数求条件常数的方法，使化学平衡的处理有了统一的思路，有利于学生建立起完整、系统的平衡概念和处理方法。
副反应系数是分析化学处理复杂体系化学平衡的重要知识点。
学生在掌握这一知识点时，应注意所讨论体系的主、副反应，进而找出副反应对主反应的影响。
二、容量分析的体系沿用四类滴定分章讲述，即先介绍平衡，再讲滴定曲线、指示剂、误差应用。
学生在学习时应注意掌握各种化学平衡与滴定分析方法之间的内在联系和处理问题的方法。
三、分析化学作为化学的一个分支学科，一方面，其理论与实验技术的发展离不开化学其他分支学科的发展；另一方面，分析化学的发展对化学其他分支学科的发展也起着重要作用。
在学习本课程时，要注意分析化学原理和方法与化学其他分支学科的内在的联系。
四、分析化学原理与方法的建立有赖于物理学、数学、电子学、信息科学及生物学等学科的发展。
分析化学的应用也广泛涉及生命科学、环境科学、材料科学、医学、地质、地理等学科。
在学习本课程时，学生应掌握必要的无机化学、普通物理、高等数学的知识。
建议学生在修完相应的课程后，再选修本课程。
在了解分析化学原理与方法的应用时，要注意结合应用对象的性能特征加以理解。
例如，分析生物样品中的无机元素和生物有机分子将采用完全不同的样品处理方法。
光谱分析法专业知识
（3）激光
激光旳强度非常高，方向性和单色性 好，它作为一种新型光源在Raman光谱、 荧光光谱、发射光谱、fourier变换红外 光谱等领域极受注重。
40
常用旳激光器有： 主要波长为693.4 nm 旳红宝石激光器 主要波长为632.8 nm旳He-Ne激光器 主要波长为514.5nm、488.0nm旳Ar离 子器。
在合适旳条件下，峰值与被分析物浓度
成线性关系，可用于定量分析。 因为化学发光反应类型不同，发射光谱
范围为400 - 1400nm。
20
二、吸收光谱法
当物质所吸收旳电磁辐射能与该物 质旳原子核、原子或分子旳两个能级间
跃迁所需旳能量满足△E = hv旳关系时，
将产生吸收光谱。
M + hv M*
吸收光谱法可分为：
光谱来测定物质旳成份和构造。
24
5. 顺磁共振波谱法 在强磁场作用下电子旳自旋磁矩与 外磁场相互作用分裂为磁量子数Ms值 不同旳磁能级，磁能级之间旳跃迁吸 收或发射微波区旳电磁辐射。在这种 吸收光谱中不同化合物旳耦合常数不 同，可用来进行定性分析。根据耦合 常数，可用来帮助结构旳拟定。
25
6. 核磁共振波谱法
然后回到基态旳过程中发射出比入射 波长更长旳荧光。测量荧光旳强度进 行分析旳措施称为荧光分析法。波长 在光学光谱区。
18
❖6. 分子磷光分析法
物质吸收光能后，基态分子中旳一种 电子被激发跃迁至第一激发单重态轨道， 由第一激发单重态旳最低能级，经系统间 交叉跃迁至第一激发三重态（系间窜跃）， 并经过振动弛豫至最低振动能级，所以， 由此激发态跃迁回至基态时，便发射磷光。
这种散射光旳频率（νm）与入射光旳频 率不同，称为Raman位移。Raman位移旳大小与 分子旳振动和转动旳能级有关，利用Raman位 移研究物质构造旳措施称为Raman光谱法。
激光旳强度非常高，方向性和单色性 好，它作为一种新型光源在Raman光谱、 荧光光谱、发射光谱、fourier变换红外 光谱等领域极受注重。
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常用旳激光器有： 主要波长为693.4 nm 旳红宝石激光器 主要波长为632.8 nm旳He-Ne激光器 主要波长为514.5nm、488.0nm旳Ar离 子器。
在合适旳条件下，峰值与被分析物浓度
成线性关系，可用于定量分析。 因为化学发光反应类型不同，发射光谱
范围为400 - 1400nm。
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二、吸收光谱法
当物质所吸收旳电磁辐射能与该物 质旳原子核、原子或分子旳两个能级间
跃迁所需旳能量满足△E = hv旳关系时，
将产生吸收光谱。
M + hv M*
吸收光谱法可分为：
光谱来测定物质旳成份和构造。
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5. 顺磁共振波谱法 在强磁场作用下电子旳自旋磁矩与 外磁场相互作用分裂为磁量子数Ms值 不同旳磁能级，磁能级之间旳跃迁吸 收或发射微波区旳电磁辐射。在这种 吸收光谱中不同化合物旳耦合常数不 同，可用来进行定性分析。根据耦合 常数，可用来帮助结构旳拟定。
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6. 核磁共振波谱法
然后回到基态旳过程中发射出比入射 波长更长旳荧光。测量荧光旳强度进 行分析旳措施称为荧光分析法。波长 在光学光谱区。
18
❖6. 分子磷光分析法
物质吸收光能后，基态分子中旳一种 电子被激发跃迁至第一激发单重态轨道， 由第一激发单重态旳最低能级，经系统间 交叉跃迁至第一激发三重态（系间窜跃）， 并经过振动弛豫至最低振动能级，所以， 由此激发态跃迁回至基态时，便发射磷光。
这种散射光旳频率（νm）与入射光旳频 率不同，称为Raman位移。Raman位移旳大小与 分子旳振动和转动旳能级有关，利用Raman位 移研究物质构造旳措施称为Raman光谱法。
仪器分析-第2章 光学分析法导论
·用远红外光照射有机分子，分子在转动能级间跃迁 产生转动光谱。其波长位于远红外和微波区，亦称远红 外吸收光谱和微波。
·电子能级变化时，必然伴随着振动能级的变化，振 动能级的变化又伴随转动能级的变化，因此，分子光谱 不是线状光谱，而是带状光谱。
λ =1 / σ
c：光速 (2.9979×1010 cm ·s-1)；λ：波长(cm)； ν：频率(Hz或s-1)；σ：波数(cm-1) ； E ：能量(ev或J)； h：普朗克常数6.6256 ×10-34J ·s或４.136 ×10-15ev.s
二、电磁波谱
电磁辐射按照波长(或频率、波数、能量)大小的顺序排列.
如： 钠原子的光谱项符号 32S1/2；
表示钠原子的电子处于n=3，M =2(S = 1/2)，L =0，
J = 1/2 的能级状态（基态能级）；
接下一页
电子的多重态
h +
单重态 （自旋配对）
电子跃迁
激发单重态 （自旋 配对）
h +
单重态
电子跃迁 和 自旋翻转
（自旋配对）
三重态 （自旋 平行）
返回
3. △J = 0、±1 但当J=0时，△J =0跃迁是禁戒的。 4. △S = 0 即单重态只跃迁到单重态，三重态只跃迁到三重
态。不同多重态之间的跃迁是禁阻的。
符合以上条件的跃迁，跃迁概率大，谱线较强．不符合 光谱选择定则的跃迁叫禁戒跃迁，禁阻跃迁强度很弱。 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。
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
分子光谱法
发射光谱法
原原分分 X 化
子
子
·电子能级变化时，必然伴随着振动能级的变化，振 动能级的变化又伴随转动能级的变化，因此，分子光谱 不是线状光谱，而是带状光谱。
λ =1 / σ
c：光速 (2.9979×1010 cm ·s-1)；λ：波长(cm)； ν：频率(Hz或s-1)；σ：波数(cm-1) ； E ：能量(ev或J)； h：普朗克常数6.6256 ×10-34J ·s或４.136 ×10-15ev.s
二、电磁波谱
电磁辐射按照波长(或频率、波数、能量)大小的顺序排列.
如： 钠原子的光谱项符号 32S1/2；
表示钠原子的电子处于n=3，M =2(S = 1/2)，L =0，
J = 1/2 的能级状态（基态能级）；
接下一页
电子的多重态
h +
单重态 （自旋配对）
电子跃迁
激发单重态 （自旋 配对）
h +
单重态
电子跃迁 和 自旋翻转
（自旋配对）
三重态 （自旋 平行）
返回
3. △J = 0、±1 但当J=0时，△J =0跃迁是禁戒的。 4. △S = 0 即单重态只跃迁到单重态，三重态只跃迁到三重
态。不同多重态之间的跃迁是禁阻的。
符合以上条件的跃迁，跃迁概率大，谱线较强．不符合 光谱选择定则的跃迁叫禁戒跃迁，禁阻跃迁强度很弱。 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。
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
分子光谱法
发射光谱法
原原分分 X 化
子
子
第四章 分子光谱法
紫外可见吸收光谱 分子荧光和磷光光谱 化学发光光谱
一、概述
分子和原子一样，也有它的特征分子能级， 分子和原子一样 ，也有它的特征分子能级 ， 分子内 部的运动可分为价电子运动、 部的运动可分为价电子运动、 分子内原子在平衡位置附 近的振动和分子绕其重心的转动。 近的振动和分子绕其重心的转动。因此分子具有电子能 振动能级和转动能级。 级、振动能级和转动能级。 分子从外界吸收能量后，就能引起分子能级的跃迁， 分子从外界吸收能量后，就能引起分子能级的跃迁， 即从基态跃迁到激发态， 即从基态跃迁到激发态，分子吸收能量同样具有量子化的 特征，即分子只能吸收等于二个能级之差的能量，符合： 特征，即分子只能吸收等于二个能级之差的能量，符合： ⊿E＝E2－E1＝hν=hc/λ ＝ 由于三种能级跃迁所需能量不同， 由于三种能级跃迁所需能量不同，所以需要不同波长 的电磁辐射使它们跃迁， 的电磁辐射使它们跃迁，即在不同的光学区域出现吸收或 发射谱带。 发射谱带。
第一节
紫外－ 紫外－可见吸收光谱法
一、紫外可见吸收光谱
紫外可见吸收光谱法是研究分子吸收190紫外可见吸收光谱法是研究分子吸收 750nm波长范围内的吸收光谱 。 紫外可见吸收 波长范围内的吸收光谱。 波长范围内的吸收光谱 光谱主要产生于分子中价电子在电子能级间的跃 是研究物质电子光谱的分析方法， 迁，是研究物质电子光谱的分析方法，通过测定 分子对紫外可见光的吸收， 分子对紫外可见光的吸收，可以鉴定和测定大量 的无机化合物和有机化合物。 的无机化合物和有机化合物。
2. 分子磷光：处于最低单重激发态的分子以无辐 分子磷光： 射弛豫方式进入第一最低三重激发态， 射弛豫方式进入第一最低三重激发态，再由三重 激发态跃迁回到基态而发出的光。 激发态跃迁回到基态而发出的光。 分子荧光和磷光同属光致发光， 分子荧光和磷光同属光致发光，磷光发射则 在超过10-5s后发生，并且在激发的电磁辐射停止 后发生， 在超过 后发生 照射后，仍能持续数分钟至数小时。 照射后，仍能持续数分钟至数小时。 3. 化学发光：是化学反应物或反应产物受反应释 化学发光： 放的化学能激发而产生的光辐射。 放的化学能激发而产生的光辐射。
一、概述
分子和原子一样，也有它的特征分子能级， 分子和原子一样 ，也有它的特征分子能级 ， 分子内 部的运动可分为价电子运动、 部的运动可分为价电子运动、 分子内原子在平衡位置附 近的振动和分子绕其重心的转动。 近的振动和分子绕其重心的转动。因此分子具有电子能 振动能级和转动能级。 级、振动能级和转动能级。 分子从外界吸收能量后，就能引起分子能级的跃迁， 分子从外界吸收能量后，就能引起分子能级的跃迁， 即从基态跃迁到激发态， 即从基态跃迁到激发态，分子吸收能量同样具有量子化的 特征，即分子只能吸收等于二个能级之差的能量，符合： 特征，即分子只能吸收等于二个能级之差的能量，符合： ⊿E＝E2－E1＝hν=hc/λ ＝ 由于三种能级跃迁所需能量不同， 由于三种能级跃迁所需能量不同，所以需要不同波长 的电磁辐射使它们跃迁， 的电磁辐射使它们跃迁，即在不同的光学区域出现吸收或 发射谱带。 发射谱带。
第一节
紫外－ 紫外－可见吸收光谱法
一、紫外可见吸收光谱
紫外可见吸收光谱法是研究分子吸收190紫外可见吸收光谱法是研究分子吸收 750nm波长范围内的吸收光谱 。 紫外可见吸收 波长范围内的吸收光谱。 波长范围内的吸收光谱 光谱主要产生于分子中价电子在电子能级间的跃 是研究物质电子光谱的分析方法， 迁，是研究物质电子光谱的分析方法，通过测定 分子对紫外可见光的吸收， 分子对紫外可见光的吸收，可以鉴定和测定大量 的无机化合物和有机化合物。 的无机化合物和有机化合物。
2. 分子磷光：处于最低单重激发态的分子以无辐 分子磷光： 射弛豫方式进入第一最低三重激发态， 射弛豫方式进入第一最低三重激发态，再由三重 激发态跃迁回到基态而发出的光。 激发态跃迁回到基态而发出的光。 分子荧光和磷光同属光致发光， 分子荧光和磷光同属光致发光，磷光发射则 在超过10-5s后发生，并且在激发的电磁辐射停止 后发生， 在超过 后发生 照射后，仍能持续数分钟至数小时。 照射后，仍能持续数分钟至数小时。 3. 化学发光：是化学反应物或反应产物受反应释 化学发光： 放的化学能激发而产生的光辐射。 放的化学能激发而产生的光辐射。
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由于振动弛豫和内转换过程极为迅速(10-12s)， 因此，激发后的分子很快回到电子第一激发 单重态S1的最低振动能级．所以高于第一激 发态的荧光发射十分少见．
荧光发射
对大多数分子而言，当分子处于第一激发 单重态S1的最低振动能级时，分子返回基 态的过程比振动弛豫和内转换过程慢得 多．分子可能通过发射光子跃迁回
双光束分光光度计可很好地消除由于光 源强度变化对吸光度测量的影响，
双波长紫外可见分光光度计
双波长分光光度计中， 两个波长的吸光度几乎 同时测量，可测定背景 很强的混浊样品
多通道紫外可见分光光度计
使用光二极管阵列检测器，包含几百或上千个 检测元件同时测量不同波长处的光强，可的吸 收光谱。光谱信噪比优于传统扫描型仪器。
* n吸收带（弱） * 吸收带（强） 分子中电子离域程度高，结构刚性，取代基 为给电子取代基一般可以提高分子的发射。
结构刚性效应
取代基效应
有机化合物的外层轨道
紫外可见分光光度法
紫外吸收光谱法主要用于有机化合物的定性分 析和定量分析（通常是对纯物质的测定，如对 样品进行色谱分离之后检测；也可以用多波长 法进行两个或三个组分的检测）
激发态分子经过系间跨跃到达激发三重态后， 并经过迅速的振动弛豫到达第一激发三重态(T1) 的最低振动能级上，从T1态分子经发射光子返 回基态．此过程称为磷光发射。
磷光发射是不同多重态之间的跃迁．(即T1-S0) 故属于“禁阻”跃迁，因此磷光的寿命比荧光 要长得多，约为10-3到10s。所以，将激发光从 磷光样品移走后，还常可观察到后发光现象， 而荧光发射却观察不到该现象。
特别是用于动态分析，在线分析，过程分析
有机化合物的定性分析
生色团的分析：紫外吸收光谱相同，不 能保证是同一化合物
有机物分子结构研究：推断分子包含的 官能团；同分异构体的区分；
纯度检查：用以判断弱吸收物质中的强 吸收物质，有高的灵敏度
光度法定量分析
原理：朗伯比尔定律A=bc 试验条件选择：波长，狭缝宽度，吸光
系间跃迁是不同多重态之间的一种无辐射跃 迁．该过程是激发态电子改变其自旋态，分子 的多重性发生变化的结果．当两种能态的振动 能级重叠时，这种跃迁的概率增大．
S1-T1跃迁就是系间跨跃的例子，即单重态到三 重态的跃迁．即较低单重态振动能级与较高的 三重态振动能级重叠．这种跃迁是“禁阻” 的．
磷光发射
到荧基光态发射S0。的各振动能级上．这个过程称为 A3所表示的波长即荧光发射．荧光发射过
程约为10-8s．
外转换
激发态分子与溶剂和其他溶质分子间的 相互作用及能量转移等过程称为外转 换．
外转换过程是荧光或磷光的竞争过程， 因此该过程使发光强度减弱或消失，这 种现象称为“猝灭”或“熄灭”．
系间跨越
振动弛豫过程的发生极为迅速，大约为 10-12s．以各振动能级间的小箭头表示振 动弛豫．
内转换
当S2的较低振动能级与S1的较高振动能级的 能 能量级相以当无或辐重 射叠 方时 式， 过分 渡子 到有S1可的能能从量S相2等的的振振动 动能级上．这个过程称为内转换．
内转换发生的时间约在10-12s．内转换过程 同样也发生在激发三重态的电子能级间．
A bc lg T lg It
I0
分子发光分析
分子发光的基本过程 分子发光分析的分类
分子荧光分析 分子磷光分析简介 化学发光简介
分子的去激发过程
单重态和三重态 振动松弛 内转换 荧光发射 外转换 系间跨越 磷光发射
发光过程的能量变化
振动松弛（振动弛豫）
在凝聚相体系中，被激发到激发态(如S1 和S2)的分子能通过与溶剂分子的碰撞迅 速以热的形式把多余的振动能量传递给周 围的分子，而自身返回该电子能级的最低 振动能级，这个过程称为振动弛豫．
某些无机和有机化合物可发生很强的电荷转移 跃迁
电荷转移跃迁
外来辐射照射到某些无机或有机化合物 时，可能发生一个电子从体系的一部分 转移到另一部分，产生吸收带，即电荷 转移跃迁。
有机化合物的分子光谱
跃迁通常发生在、n、*、*轨道间。常见的吸 收谱带主要是：
n *吸收带（弱） n *吸收带（弱） *吸收带（强） 以、*间的跃迁最强。特别是含有共轭双键或离 域电子的有机化合物有较强的紫外吸收。 常见的发射谱带主要是
分子光谱伴随着分子在不同能级之间的跃迁而 产生，由于不同的分子其能级也不同，不同分 子的分子光谱也不相同。
在紫外可见光谱区域，分子光谱的产生主要与 分子在外层电子能级跃迁有关。
有机化合物的外层电子的能级可分为、、n、 *、*等几种，跃迁通常发生在、n、*、* 轨道间。以、*间的跃迁最强。
无机离子（主要是过渡金属离子）的外层d或f 简并轨道在配体场中分裂后的能级之间的跃迁 可产生弱的跃迁。
紫外可见分光光度计的基本部件与可见分光光 度计类似，主要区别是光源（紫外区光源为氘 灯）和样品池（紫外区使用石英材料）不同。
根据仪器结构的不同，可将紫外可见分光光度 计分为：单光束紫外可见分光光度计，双光束 紫外可见分光光度计，双波长紫外可见分光光 度计，多通道紫外可见分光光度计。
双光束紫外可见分光光度计
度值，显色剂（如果需要的话，要求选 择性好，灵敏度高），显色反应条件 （溶液pH, 显色剂量，时间，温度，稳 定性，掩蔽）
分光光度法的灵敏度
灵敏度值标准曲线的斜率，即A=bc中的 系数b，在分光光度法中主要由决定， 及待测物质或显色剂的本身特性决定
由于吸光度A不受光源强度的影响，分光 光度法的灵敏度与光源强度无关，但光 源强度可以影响灵敏度检测的准确性和 稳定性。
分子光谱分析
分子光谱概述
原子光谱和分子光谱 分子光谱的产生 分子吸收分析----紫外可见分光光度法 分子发光分析
原子能级和分子能级
2p 分子的电子能级
2s
1s 原子能级
分子振动
分子能级
分子转动
原子光谱和分子光谱
237.8nm
238.3nm
原子光谱是线状光谱 分子光谱是带状光谱
分子光谱的产生
荧光发射
对大多数分子而言，当分子处于第一激发 单重态S1的最低振动能级时，分子返回基 态的过程比振动弛豫和内转换过程慢得 多．分子可能通过发射光子跃迁回
双光束分光光度计可很好地消除由于光 源强度变化对吸光度测量的影响，
双波长紫外可见分光光度计
双波长分光光度计中， 两个波长的吸光度几乎 同时测量，可测定背景 很强的混浊样品
多通道紫外可见分光光度计
使用光二极管阵列检测器，包含几百或上千个 检测元件同时测量不同波长处的光强，可的吸 收光谱。光谱信噪比优于传统扫描型仪器。
* n吸收带（弱） * 吸收带（强） 分子中电子离域程度高，结构刚性，取代基 为给电子取代基一般可以提高分子的发射。
结构刚性效应
取代基效应
有机化合物的外层轨道
紫外可见分光光度法
紫外吸收光谱法主要用于有机化合物的定性分 析和定量分析（通常是对纯物质的测定，如对 样品进行色谱分离之后检测；也可以用多波长 法进行两个或三个组分的检测）
激发态分子经过系间跨跃到达激发三重态后， 并经过迅速的振动弛豫到达第一激发三重态(T1) 的最低振动能级上，从T1态分子经发射光子返 回基态．此过程称为磷光发射。
磷光发射是不同多重态之间的跃迁．(即T1-S0) 故属于“禁阻”跃迁，因此磷光的寿命比荧光 要长得多，约为10-3到10s。所以，将激发光从 磷光样品移走后，还常可观察到后发光现象， 而荧光发射却观察不到该现象。
特别是用于动态分析，在线分析，过程分析
有机化合物的定性分析
生色团的分析：紫外吸收光谱相同，不 能保证是同一化合物
有机物分子结构研究：推断分子包含的 官能团；同分异构体的区分；
纯度检查：用以判断弱吸收物质中的强 吸收物质，有高的灵敏度
光度法定量分析
原理：朗伯比尔定律A=bc 试验条件选择：波长，狭缝宽度，吸光
系间跃迁是不同多重态之间的一种无辐射跃 迁．该过程是激发态电子改变其自旋态，分子 的多重性发生变化的结果．当两种能态的振动 能级重叠时，这种跃迁的概率增大．
S1-T1跃迁就是系间跨跃的例子，即单重态到三 重态的跃迁．即较低单重态振动能级与较高的 三重态振动能级重叠．这种跃迁是“禁阻” 的．
磷光发射
到荧基光态发射S0。的各振动能级上．这个过程称为 A3所表示的波长即荧光发射．荧光发射过
程约为10-8s．
外转换
激发态分子与溶剂和其他溶质分子间的 相互作用及能量转移等过程称为外转 换．
外转换过程是荧光或磷光的竞争过程， 因此该过程使发光强度减弱或消失，这 种现象称为“猝灭”或“熄灭”．
系间跨越
振动弛豫过程的发生极为迅速，大约为 10-12s．以各振动能级间的小箭头表示振 动弛豫．
内转换
当S2的较低振动能级与S1的较高振动能级的 能 能量级相以当无或辐重 射叠 方时 式， 过分 渡子 到有S1可的能能从量S相2等的的振振动 动能级上．这个过程称为内转换．
内转换发生的时间约在10-12s．内转换过程 同样也发生在激发三重态的电子能级间．
A bc lg T lg It
I0
分子发光分析
分子发光的基本过程 分子发光分析的分类
分子荧光分析 分子磷光分析简介 化学发光简介
分子的去激发过程
单重态和三重态 振动松弛 内转换 荧光发射 外转换 系间跨越 磷光发射
发光过程的能量变化
振动松弛（振动弛豫）
在凝聚相体系中，被激发到激发态(如S1 和S2)的分子能通过与溶剂分子的碰撞迅 速以热的形式把多余的振动能量传递给周 围的分子，而自身返回该电子能级的最低 振动能级，这个过程称为振动弛豫．
某些无机和有机化合物可发生很强的电荷转移 跃迁
电荷转移跃迁
外来辐射照射到某些无机或有机化合物 时，可能发生一个电子从体系的一部分 转移到另一部分，产生吸收带，即电荷 转移跃迁。
有机化合物的分子光谱
跃迁通常发生在、n、*、*轨道间。常见的吸 收谱带主要是：
n *吸收带（弱） n *吸收带（弱） *吸收带（强） 以、*间的跃迁最强。特别是含有共轭双键或离 域电子的有机化合物有较强的紫外吸收。 常见的发射谱带主要是
分子光谱伴随着分子在不同能级之间的跃迁而 产生，由于不同的分子其能级也不同，不同分 子的分子光谱也不相同。
在紫外可见光谱区域，分子光谱的产生主要与 分子在外层电子能级跃迁有关。
有机化合物的外层电子的能级可分为、、n、 *、*等几种，跃迁通常发生在、n、*、* 轨道间。以、*间的跃迁最强。
无机离子（主要是过渡金属离子）的外层d或f 简并轨道在配体场中分裂后的能级之间的跃迁 可产生弱的跃迁。
紫外可见分光光度计的基本部件与可见分光光 度计类似，主要区别是光源（紫外区光源为氘 灯）和样品池（紫外区使用石英材料）不同。
根据仪器结构的不同，可将紫外可见分光光度 计分为：单光束紫外可见分光光度计，双光束 紫外可见分光光度计，双波长紫外可见分光光 度计，多通道紫外可见分光光度计。
双光束紫外可见分光光度计
度值，显色剂（如果需要的话，要求选 择性好，灵敏度高），显色反应条件 （溶液pH, 显色剂量，时间，温度，稳 定性，掩蔽）
分光光度法的灵敏度
灵敏度值标准曲线的斜率，即A=bc中的 系数b，在分光光度法中主要由决定， 及待测物质或显色剂的本身特性决定
由于吸光度A不受光源强度的影响，分光 光度法的灵敏度与光源强度无关，但光 源强度可以影响灵敏度检测的准确性和 稳定性。
分子光谱分析
分子光谱概述
原子光谱和分子光谱 分子光谱的产生 分子吸收分析----紫外可见分光光度法 分子发光分析
原子能级和分子能级
2p 分子的电子能级
2s
1s 原子能级
分子振动
分子能级
分子转动
原子光谱和分子光谱
237.8nm
238.3nm
原子光谱是线状光谱 分子光谱是带状光谱
分子光谱的产生