光學(xué)分析法概論

1、第第2章章 光學(xué)分析法概論光學(xué)分析法概論光學(xué)分析法：根據(jù)物質(zhì)發(fā)射的電磁輻射或物光學(xué)分析法：根據(jù)物質(zhì)發(fā)射的電磁輻射或物質(zhì)與輻射的作用建立的分析方法。質(zhì)與輻射的作用建立的分析方法。三個(gè)主要過(guò)程三個(gè)主要過(guò)程 ：（1）提供能量（光源）提供能量（光源）（2）能量與物質(zhì)的作用）能量與物質(zhì)的作用（3）產(chǎn)生被測(cè)信號(hào)）產(chǎn)生被測(cè)信號(hào)檢測(cè)檢測(cè)產(chǎn)生信號(hào)產(chǎn)生信號(hào)一、一、 電磁輻射和電磁波譜電磁輻射和電磁波譜1、光的本質(zhì)：波粒二象性、光的本質(zhì)：波粒二象性參數(shù)：頻率（參數(shù)：頻率（）、波長(zhǎng)（）、波長(zhǎng)（）、速度（）、速度（c）、）、波數(shù)（波數(shù)（）、能量（）、能量（E）1 電磁輻射及其與物質(zhì)的相互作用電磁輻射及其與物質(zhì)的相互作用

2、關(guān)系：關(guān)系：C=2.9979251010cms-1/c/1hE h=6.626210-342、電磁波譜：將電磁波按波長(zhǎng)順序排列、電磁波譜：將電磁波按波長(zhǎng)順序排列波長(zhǎng)波長(zhǎng)nm10-3-21102.7104106.2108109頻率頻率Hz1020-1910171014.31012.81010.7109108波數(shù)波數(shù)cm-11010-9107104.3102.880.10.01波段波段-射線射線X-射線射線紫外紫外可見(jiàn)可見(jiàn)紅外紅外微波微波射頻射頻波譜波譜-射線射線光譜光譜X-射線射線波譜波譜紫外紫外光譜光譜可見(jiàn)可見(jiàn)光譜光譜紅外紅外光譜光譜順磁順磁共振共振核磁核磁共振共振躍遷躍遷方式方式核反應(yīng)核反應(yīng)

3、內(nèi)層電內(nèi)層電子躍遷子躍遷外層電子外層電子躍遷躍遷分子分子振動(dòng)振動(dòng)分子轉(zhuǎn)動(dòng)，分子轉(zhuǎn)動(dòng)，核自旋核自旋h+二、電磁輻射與物質(zhì)相互作用二、電磁輻射與物質(zhì)相互作用當(dāng)當(dāng)h照射某物質(zhì)時(shí)會(huì)發(fā)生相互作用。照射某物質(zhì)時(shí)會(huì)發(fā)生相互作用。h+*吸收吸收發(fā)射發(fā)射光、熱光、熱分子：分子：E總總=E電子電子+E振動(dòng)振動(dòng)+E轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)（涉及內(nèi)能（涉及內(nèi)能變化）。不涉及內(nèi)能變化的有：透射、折變化）。不涉及內(nèi)能變化的有：透射、折射、衍射、旋光等。射、衍射、旋光等。 物質(zhì)對(duì)光的吸收和發(fā)射是有選擇性的，量物質(zhì)對(duì)光的吸收和發(fā)射是有選擇性的，量子化的。子化的。原子：原子： E總總=E電子電子，同時(shí)也發(fā)生折射等現(xiàn)象，同時(shí)也發(fā)生折射等現(xiàn)象吸收

4、吸收E發(fā)射發(fā)射EE1E2hEEE12光光光光AA表示物質(zhì)對(duì)不同光的吸收程度表示物質(zhì)對(duì)不同光的吸收程度吸收曲線吸收曲線( (吸收光譜吸收光譜):): 以波長(zhǎng)以波長(zhǎng)（nmnm）為橫）為橫坐標(biāo)，以吸光度坐標(biāo)，以吸光度A A為縱坐標(biāo)所描繪的曲線。為縱坐標(biāo)所描繪的曲線。一、光譜法與非光譜法一、光譜法與非光譜法光譜：物質(zhì)與光相互作用時(shí)，記錄物質(zhì)光譜：物質(zhì)與光相互作用時(shí)，記錄物質(zhì)內(nèi)部能量變化與波長(zhǎng)的關(guān)系。分為吸收、內(nèi)部能量變化與波長(zhǎng)的關(guān)系。分為吸收、發(fā)射、散射光譜。發(fā)射、散射光譜。光譜分析法：利用物質(zhì)的光譜進(jìn)行定性、光譜分析法：利用物質(zhì)的光譜進(jìn)行定性、定量和結(jié)構(gòu)分析的方法。定量和結(jié)構(gòu)分析的方法。非光譜法：不

5、以光的波長(zhǎng)為特征訊號(hào)，僅通過(guò)非光譜法：不以光的波長(zhǎng)為特征訊號(hào)，僅通過(guò)測(cè)量電磁輻射的某些物理性質(zhì)（反射、折射、測(cè)量電磁輻射的某些物理性質(zhì)（反射、折射、干涉、衍射和偏振）的變化的分析方法。干涉、衍射和偏振）的變化的分析方法。2 光學(xué)分析法分類光學(xué)分析法分類光學(xué)分光學(xué)分析法析法光的發(fā)射光的發(fā)射 熒光、發(fā)射光譜法，火焰熒光、發(fā)射光譜法，火焰光度法，放射化學(xué)法光度法，放射化學(xué)法光的散射光的散射 拉曼光譜法，散射濁度法拉曼光譜法，散射濁度法光的折射光的折射 折射法，干涉法折射法，干涉法光的旋轉(zhuǎn)光的旋轉(zhuǎn) 旋光法旋光法,偏振法偏振法,圓二向色性法圓二向色性法光的衍射光的衍射 X射線衍射法射線衍射法,電子衍射法

6、電子衍射法光的吸收光的吸收 比色法、分光光度法、比色法、分光光度法、 原子吸收法、核磁共振（原子吸收法、核磁共振（NMR）等）等光光譜譜法法非非光光譜譜法法二、原子光譜法和分子光譜法二、原子光譜法和分子光譜法原子光譜法：以測(cè)量氣態(tài)原子或離子外層電原子光譜法：以測(cè)量氣態(tài)原子或離子外層電子能級(jí)躍遷所產(chǎn)生的原子光譜。子能級(jí)躍遷所產(chǎn)生的原子光譜。主要原子吸收和原子發(fā)射光譜，呈線狀光譜。主要原子吸收和原子發(fā)射光譜，呈線狀光譜。 1 2 3A 1 2 3分子光譜法：以測(cè)量分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)、分子振分子光譜法：以測(cè)量分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)、分子振動(dòng)能級(jí)和分子電子能級(jí)躍遷所產(chǎn)生的分子光動(dòng)能級(jí)和分子電子能級(jí)躍遷所產(chǎn)生的分子光譜

7、為基礎(chǔ)的定性、定量和物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析方法。譜為基礎(chǔ)的定性、定量和物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析方法。紅外光譜、紫外可見(jiàn)光譜、熒光光譜。是紅外光譜、紫外可見(jiàn)光譜、熒光光譜。是帶狀光譜。帶狀光譜。A三、吸收光譜法與發(fā)射光譜法三、吸收光譜法與發(fā)射光譜法吸收光譜：物質(zhì)吸收相應(yīng)輻射而產(chǎn)生的光譜。吸收光譜：物質(zhì)吸收相應(yīng)輻射而產(chǎn)生的光譜。其產(chǎn)生的必要條件是所提供的輻射能量恰好滿其產(chǎn)生的必要條件是所提供的輻射能量恰好滿足該吸收物質(zhì)兩能級(jí)間躍遷所需的能量。足該吸收物質(zhì)兩能級(jí)間躍遷所需的能量。吸收光譜法：利用物質(zhì)的吸收光譜進(jìn)行定性定吸收光譜法：利用物質(zhì)的吸收光譜進(jìn)行定性定量及結(jié)構(gòu)分析的方法稱為吸收光譜法。量及結(jié)構(gòu)分析的方法稱為吸收光譜

8、法。A發(fā)射光譜：物質(zhì)受到輻射能、熱能、電能發(fā)射光譜：物質(zhì)受到輻射能、熱能、電能或化學(xué)能的激發(fā)而產(chǎn)生的光譜，有線狀和或化學(xué)能的激發(fā)而產(chǎn)生的光譜，有線狀和連續(xù)光譜。連續(xù)光譜。發(fā)射光譜法：利用物質(zhì)的發(fā)射光譜進(jìn)行定性定發(fā)射光譜法：利用物質(zhì)的發(fā)射光譜進(jìn)行定性定量的方法稱發(fā)射光譜法。量的方法稱發(fā)射光譜法。質(zhì)譜：以分子離子和碎片離子按其質(zhì)荷比質(zhì)譜：以分子離子和碎片離子按其質(zhì)荷比（m/z）大小依次進(jìn)行排列所成的質(zhì)量譜。）大小依次進(jìn)行排列所成的質(zhì)量譜。四、質(zhì)譜法四、質(zhì)譜法質(zhì)譜法：根據(jù)質(zhì)譜的分析，來(lái)確定分子的原子質(zhì)譜法：根據(jù)質(zhì)譜的分析，來(lái)確定分子的原子組成、分子量、分子式和分子結(jié)構(gòu)的方法。組成、分子量、分子式和分子結(jié)構(gòu)的方法。通常把紫外（通常把紫外（UV）、紅外（）、紅外（IR）、核磁共振）、核磁共振（NMR）、質(zhì)譜（）、質(zhì)譜（MS）稱為四大譜、四大光）稱為四大譜、四大光 譜法、四大光譜法。譜法、四大光譜法。3 光譜分析儀器光譜分析儀器1、光源：可見(jiàn)（鎢燈）、紫外（氘燈、氫、光源：可見(jiàn)（鎢燈）、紫外（氘燈、氫燈）、紅外（硅碳棒）燈）、紅外（硅碳棒）2、分光系統(tǒng)：濾光器、棱鏡、光柵、分光系