分析化学(仪器分析)--光学分析法导论.ppt

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1、第二章光学分析法导论1.光学分析及其特点2.电磁辐射的性质3.电磁波谱第一节电磁辐射定义：基于电磁辐射能量与待测物质相互作用后所产生的辐射信号与物质组成、结构的关系所建立起来的分析方法。电磁辐射范围：射线至无线电波所有范围。相互作用方式：发射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射等。应用：在物质组成、结构表征、表面分析研究等方面具有不可取代的地位。1.光学分析及其特点(1)能源提供电磁辐射能量；(2)能量与被测物之间发生相互作用；(3)产生信号。光学分析法的三个基本过程：所有光学分析法均包含三个基本

2、过程。选择性测量，混合物无需分离即可分析（不同于色谱分析）。涉及大量光学元器件。光学分析法基本特点：电磁辐射：以接近光速传播的能量，如微波、可见光、红外光、紫外光、X射线等。电磁辐射具有波粒二象性。波动性：按照经典物理学的观点，电磁辐射是在空间传播着的交变电磁场，称之为电磁波；微粒性：根据量子理论，电磁辐射是在空间高速运动的一个个光量子或光子流。2.电磁辐射的基本性质频率(ν)：1s内电磁场振荡的次数，单位为Hz或s-1，与传播介质无关，是不变的特征量。波长(λ)：电磁波相邻两个同相位点之间的距离，

3、常用的单位有cm、nm，与传播介质有关。波数(σ)：1cm内波的数目，单位为cm-1。电磁波可用频率、波长和波数等波参数来表征：波动性之波参数：用每个光子的能量用E来表征，单位为eV或J。h:普朗克常数，6.63×10-34J·sC:光速，2.9979×108m/s光能量与频率成正比，与波长成反比。微粒性之单光子能：高能辐射区中能辐射区低能辐射区3.电磁波谱广州交通电台–FM106.1?单位？波长？家用微波炉的微波频率、波长?第二章光学分析法导论1.原子光谱2.分子光谱第二节原子光谱和分子光谱原子

4、外层有一个电子时，其能级可由四个量子数决定：主量子数n、角量子数l、磁量子数m、自旋量子数s。原子外层有多个电子时，其运动状态用主量子数n、总角量子数L、总自旋量子数S、内量子数J描述。1.1光谱项1.原子光谱元素的光谱线系常用能级图来表示。最上面的是光谱项符号；最下面的横线表示基态；上面的表示激发态；可产生的跃迁用线连接。1.2能级图总角量子数的变化ΔL=±1；总自旋量子数的变化ΔS=0，即不同多重性状态之间的跃迁被禁阻；内量子数的变化ΔJ=0、±1；但是当J=0时，ΔJ=0的跃迁被禁阻。根据量子

5、力学原理，电子跃迁不能在任意两个能级之间进行，必须遵循一定的“选择定则”：1.3电子能级跃迁的选择定则元素由基态到第一激发态的跃迁最易发生，需要能量最低，产生的谱线最强，该谱线称为共振线，也称为该元素的特征谱线。1.4共振线基态第一激发态1.5原子光谱图原子光谱图原子光谱为线状光谱分子光谱为带状光谱分子光谱图2.分子光谱分子中原子的核能：En分子的平移能：Et电子运动能：Ee原子间相对振动能：Ev分子转动能：Er基团间的内旋能：Ei在一般化学反应中，En不变；Et、Ei较小；E=Ee+Ev+Er2.

6、1分子中的能量双原子分子能级图：紫外-可见吸收光谱：由纯电子跃迁引起。红外吸收光谱：是由于分子中基团的振动和转动能级跃迁引起，也称振转光谱。荧光光谱：是在紫外或可见光照射下，电子跃迁至单重激发态，并以无辐射弛豫方式回到第一单重激发态的最低振动能级，再跃回基态或基态中的其他振动能级所发出的光。2.2跃迁类型与分子光谱章节重点：能量、波长、频率、波数的定义及相互关系、计算；原子光谱共振线及特征谱线的定义；分子光谱的分类及对应跃迁类型。