《光谱概论紫外》PPT课件

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1、第二章光学分析法概论第一节电磁辐射及其与物质的相互作用一、电磁辐射和电磁波谱1．电磁辐射（电磁波，光）：以巨大速度通过空间、不需要任何物质作为传播媒介的一种能量2．电磁辐射的性质：具有波、粒二向性波动性：粒子性：依据物质发射的电磁辐射或物质与电磁辐射相互作用而建立起来的各种分析法的统称光学分析法13．电磁波谱：电磁辐射按波长顺序排列波长范围波谱区名称跃迁类型光谱类型0.0005~0.1nmγ射线原子核反应莫斯鲍尔谱0.1~10nmx射线内层电子x射线电子能谱10~200nm远紫外外层电子真空紫外吸收光谱200~400nm近紫外外层电子紫外可见吸收光

2、谱400~760nm可见外层电子0.76~2.5μm近红外分子振动红外吸收光谱、拉曼光谱2.5~50μm中红外分子振动、转动50~1000μm远红外分子振动、转动0.1~100cm微波分子转动电子自旋电子自旋共振1~1000m无线电波原子核自旋核磁共振2二、电磁辐射与物质的相互作用涉及物质内能变化：吸收、发射、荧光、磷光、拉曼散射不涉及物质内能变化：透射、折射、衍射、非拉曼散射、旋光3吸收：原子、分子或离子吸收光子的能量（等于基态和激发态差），从基态跃迁到激发态的过程发射：物质从激发态跃迁回基态，并以光的形式释放出能量的过程散射：光通过介质时会发生

3、发生散射。散射中多数是光子与介质之间发生弹性碰撞所致。碰撞过程没有能量交换，光频率不变，但光子的运动方向改变拉曼散射：光子与介质分子之间发生了非弹性碰撞，碰撞时光子不仅改变了运动方向，而且还有能量交换，光频率发生改变折射和反射：光从介质1照射到与介质2的界面时，一部分光改变方向返回介质1称为反射；另一部分光改变方向进入介质2称为折射干涉和衍射：在一定条件下光波会相互叠加，产生一个加强或减弱的合成波，称为干涉。光波绕过障碍物或通过狭缝时，前进的方向发生弯曲，称为衍射。4第二节光学分析法的分类一、光谱法与非光谱法光谱法：利用物质与电磁辐射作用时，物质内

4、部发生量子化能级跃迁而产生的吸收、发射或散射辐射等电磁辐射的强度随波长变化进行分析的方法非光谱法：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进行分析的方法光谱法与非光谱法的区别：光谱法：内部能级发生变化原子吸收/发射光谱法：原子外层电子能级跃迁分子吸收/发射光谱法：分子外层电子能级跃迁非光谱法：内部能级不发生变化仅测定电磁辐射性质改变，如折射法、旋光法、比浊法、χ射线衍射法5二、原子光谱法和分子光谱法原子光谱是气态原子或离子外层或内层电子能级跃迁而产生的，为线光谱。原子光谱法可以确定试样物质的元素组成和含量

5、。6分子光谱是由分子中电子能级、振动能级和转动能级的变化而产生的，表现为带光谱。分子光谱法可用于试样物质的定性、定量和结构分析。7发射光谱吸收光谱例：原子发射光谱法、原子荧光光谱法例：原子吸收光谱法，红外吸收光谱法三、吸收光谱法和发射光谱法8一、电子跃迁类型第三章紫外-可见分光光度法第一节基本原理（一）光谱的产生分子具有三种不同能级：电子能级、振动能级和转动能级三种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量分子的内能：电子能量Ee、振动能量Ev、转动能量Er即E＝Ee+Ev+ErΔΕe>ΔΕv>ΔΕr（1）转动能级间的能量差ΔEr：0.005～0.05

6、0eV，跃迁产生吸收光谱位于远红外区。（2）振动能级的能量差ΔEv约为：0.05～１eV，跃迁产生的吸收光谱位于红外区（3）电子能级的能量差ΔEe较大1～20eV。电子跃迁产生的吸收光谱在紫外—可见光区910物质分子的价电子有电子、电子、n电子,以甲醛分子为例:C=OHH：A原子轨道πB原子轨道A原子轨道σB原子轨道分子的外层电子（价电子）跃迁而产生的光谱位于紫外-可见光区，称为紫外-可见吸收光谱。价电子的跃迁还伴随着振动、转动能级的变化，所以紫外-可见吸收光谱为带状光谱。σ*π*（二）常见电子跃迁类型11E电子跃迁的类型不同，实现跃迁所需的能

7、量不同，跃迁能量越大，则吸收光的波长越短。各种跃迁所需的能量跃迁顺序为：σ→σ*>n→σ*≈π→π*>n→π*分子中价电子跃迁类型π*πσ*σn121.σ→σ＊跃迁所需能量最大，σ电子只有吸收远紫外光的能量才能发生跃迁。饱和烷烃的分子吸收光谱出现在远紫外区(吸收波长λ<200nm，只能被真空紫外分光光度计检测到)。如甲烷的λ为125nm,乙烷λmax为135nm。2.n→σ＊跃迁所需能量较大。吸收波长为150～250nm，大部分在远紫外区，近紫外区仍不易观察到。含非键电子的饱和烃衍生物(含N、O、S和卤素等杂原子)均呈现n→σ*跃迁。如一氯甲烷、甲

8、醇、三甲基胺n→σ*跃迁的λ分别为173nm、183nm和227nm。133.π→π＊跃迁所需能量较小，吸收波长处于远紫外