分子光谱学基础

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1、分子光谱学*者为四大波谱*紫外可见分光光度法(UV/Vis)UltraViolet/VisibleSpectrophotometry*红外吸收光谱法(IR)InfraredSpectroscopy分子荧光光谱法(MFS)MolecularFluorescenceSpectroscopy1光声光谱法(PAS)PhotoAcousticSpectroscopy拉曼光谱法(RS)RamanSpectroscopy*核磁共振波谱法(NMR)NuclearMagneticResonanceSpectrosc

2、opy*质谱法(MS)MassSpectroscopy发展联用技术是趋势!分子磷光光谱法(MPS)MolecularPhosphorescenceSpectroscopy2吸光光度法的基本原理特点灵敏度高：测定下限可达10-5～10-6mol·L-1,10-4%～10-5%准确度能够满足微量组分的测定要求：相对误差2～5％（1～2％）操作简便快速应用广泛吸光光度法是基于被测物质的分子对光具有选择性吸收的特性而建立起来的分析方法。3I0It光强的测量—分光光度计分光光度法的应用：定量测定与定性分析物

3、质对光有选择性吸收—准备知识光强的减弱与物质浓度的关系？—朗伯-比尔定律测量光强度的减弱4光的基本性质(电磁波的波粒二象性)c－真空中光速2.99792458×108m/s~3.0×108m/s－波长，单位：m,cm,mm,m,nm,Å1m=10-6m,1nm=10-9m,1Å=10-10m－频率，单位：赫芝(周)Hz次/秒n－折射率，真空中为1光的传播速度:波动性5X磁场向量传播方向YZx电场向量6h－普朗克(Planck)常数6.626×10-34J·s－频率E－光量子具有的能量单位

4、：J(焦耳)，eV(电子伏特)1eV=1.602×10－19J微粒性光量子，具有能量。7结论:一定波长的光具有一定的能量，波长越长(频率越低)，光量子的能量越低.单色光：具有相同能量(相同波长)的光.混合光：具有不同能量(不同波长)的光复合在一起.例如白光.波粒二象性真空中:8电磁波谱及分析方法电磁波长(cm)10-8~10-1310-6~10-910-4~10-610-410-1~10-410-1~10-2102Å10-5~10.1~100100~104104104~107nm10~400400

5、~780780~3×105名称γ射线X射线紫外线可见光红外线短波中波能量(eV)104~109102~1051~102110-3~110-6~10-3~10-6能级跃迁原子核内层电子外层价电子分子轨道电子分子转动或振动未成对电子的偶极矩原子核的偶极矩利用吸收的分析方法γ射线吸收法X射线吸收法原子吸收法紫外吸收法可见光分光光度法红外吸收分析顺磁共振核磁共振利用发射的分析方法活化分析X射线荧光发射X射线原子荧光分析火焰光度分析发射光谱分析荧光分析磷光分析拉曼分析利用相互作用的分析方法电子射线分析X射线

6、衍射分析比浊法旋光光谱法圆偏光二向性法9光学光谱区远紫外近紫外可见近红外中红外远红外（真空紫外）10nm~200nm200nm~380nm380nm~780nm780nm~2.5m2.5m~50m50m~300m10物质对光的吸收与发射1.电子相对于原子核的运动--电子能级;单重态：激发态与基态中的电子自旋方向相反.三重态：激发态与基态中的电子自旋方向相同.2.原子核在其平衡位置附近的相对振动--振动能级;3.分子本身绕其重心的转动--转动能级.物质分子内部3种运动形式及其对应能级：11

7、S2分子吸光与发光示意图Ee振动能级v3v2v1转动r3r2r1S1S0紫外荧光磷光T2T1可见EvEr红外单重态三重态系间窜跃12光谱种类原子光谱：吸收、发射、荧光线状光谱黑体辐射：白炽灯、液、固灼热发光连续光谱分子光谱：紫外、可见、红外等吸收光谱带状光谱I13/nm颜色互补光400～450紫黄绿450～480蓝黄480～490绿蓝橙490～500蓝绿红500～560绿红紫560～580黄绿紫580～610黄蓝610～650橙绿蓝650～760红分子对光的吸收与吸收光谱不同颜色的可

8、见光波长及其互补光蓝绿14熔融石英晶体石英玻璃NaCl170nm~3.6m*200~600nm2m~3.5m*360nm~2.5m*200nm~15mKClKBrCsI200nm~18m*230nm~25m230nm~50m一些材料的有效透明区15光吸收基本定律:朗伯-比尔定律朗伯定律:(1760)A=lg(I0/It)=k1b当入射光的,吸光物质的c一定时,溶液的吸光度A与液层厚度b成正比.比尔定律(1852)A=lg(I0/It)=k2c当入射光的,液层厚度