光谱分析法在化学发展中的重要作用.docx

光谱分析法在化学发展中的重要作用 摘要：本文首先介绍了光谱分析法这一近几年新型分 析方法的具体概念及与其他分析方法相比的优点及局限性， 接下来介绍了光谱分析法在当今化学发展中具有的重要作 用。 关键字：光谱分析法，概念及优缺点，化学发展，重 要作用 1 光谱分析法概念及优缺点 采用光谱学的基本原理与实验的方法来确定物质的基 本结构与化学的组成成分的这一种分析方法我们习惯上称 之为光谱分析法。具有各种各样结构的物质都具有自身的 特征性光谱，光谱分析法就是采用特征光谱来研究物质的 结构或者测定化学主要组成成分的一种方法。光谱分析法 主要包括有原子发射光谱法、原子吸收光谱法、紫外和可 见吸收光谱法以及红外光谱法等等诸多类型。按照电磁辐 射的原理，光谱又可以分成分子光谱与原子光谱。光谱分 析的方法开创了化学与分析化学的新的纪元，很多化学元 素类型是凭借光谱分析的方法才被人们所发现的。该方法 已经广泛地被用于地质、冶金、石油、化工、农业、医药、 生物化学以及环境保护等等很多方面。光谱分析法也是近 几年来发展比较迅速的痕量分析的一种方法，该种方法具 有操作简单、快速、灵敏度高、精密度以及准确度好的特 点，而且线形的有效范围很宽，检出限比较低。光谱分析 法属于是一种经常被采用的具有灵敏、快速和准确优质特 点的近代仪器分析的方法。它与其他分析的方法相比较起 来有很多自身优点，分析的速度比较快，原子发射的光谱 运用在炼钢炉之前的分析，能够在一到两分钟内，同时分 析出二十几种元素的精确的分析结果；同时操作比较简单， 有些样品都不用经过任何类型的化学性的处理，就能够直 接对其进行光谱的分析，如果结合采用计算机技术的话， 有的时候只需要简单地按一下键盘就可以自动进行相关的 分析、数据性的处理以及打印出分析的精确结果。在采用 毒剂报警或者大气污染相关检测等等方面，运用分子光谱 法进行遥测，不需要采集样品，在短短的几秒钟时间内， 就可以发出警报或者检测出污染的严重程度；不需要纯样 品，只需要利用已知的谱图，就可以进行光谱的定性分析。 这是光谱分析法的一个非常突出的特点；能够同时测定出 多种元素或者化合物，省去了比较复杂的分离性操作的过 程；选择性比较好，能够测定出化学性质相似的元素与化 合物。比如测定铌、钽、锆、铪与混合性的稀土氧化物， 它们的光谱线能够分开然而不受任何干扰，已经成为了分 析这些种类化合物的非常得力的工具；灵敏度比较高，能 够利用光谱分析法进行痕量的分析。现在，它的相对灵敏 度能够达到千万分之一到十亿分之一；样品损坏比较少， 能够用在古物或者刑事侦察等等相关领域当中；伴随着新 的技术的广泛采用，进行定量分析的线性的范围变宽了， 这样就使得高低含量各异的元素能够同时进行测定。还能 够进行微区的分析。光谱定量的分析是建立于进行相对比 较的基础之上的，一定要有一整套标准的样品来作为基准， 并且要求的标准样品的组成与结构状态应该和被分析的样 品要基本上一致，这在很多情况下都是比较困难的。 2 2.1 方法论意义 光谱分析法属于是对物质进行全面认识的一种全新的 方法。在对物质进行光谱分析以前,人们主要是通过容量与 质量分析的方法来对物质进行分析。然而这两种方式在发 现稀有元素和对微量元素的含量进行有效分析等方面都显 得无能为力,化学如果想要发展的话,亟待需要进行研究手 段与方法的改革。1859 年,著名物理学家基尔霍夫与化学家 本生进行合作,建立起了第一台把光谱分析作为主要目的的 分光镜，这就宣告了光谱分析方法的最终诞生。从此以后, 初步上解决了对于化学物质进行细微的微观认识并且进行 精确研究的这一难题,从而开创了采用物理的方法来研究化 学相关内容的仪器分析的新的时期。 2.2 认识论意义 光谱分析法的最终出现体现了分析领域开始从单纯的 经验上升到理论层面的开始，并且以此开创了光谱学。在 这之后将近二百多年的时间内,人们对光谱进行深入研究的 目的仅仅局限在发现光谱的扩充谱图,但是很少涉及到光谱 和物体的结构之间的某些问题,所以能够认为这种对于光谱 的相关研究还仅仅处于经验的认识阶段。自从基尔霍夫和 本生发明了光谱分析的方法之后,这样就使得研究光谱的动 力已经不单单限于来发现新的光谱,并且更加重要的是能够 凭借分析光谱的方式来发现新的元素,从而使得光谱学从以 往比较盲目的经验认识水平逐渐上升到比较系统的理论层 面的研究,从而把认识的水平提高到了理性的新阶段。 2.3 辩证法意义 光谱分析的方法使得揭示物质相互之间的联系有了很 大的可能性。由于光谱分析的方法能够深入到物质的内部, 这直接反映出了原子结构、组成以及性质,而且准确度比较 高,适用的范围比较广。所以,在我们鉴别元素的时候,它大 多被用在发现新的元素。这样的话,随着新的元素的不断得 被发现从而为揭示出物质的联系提供了很大的可能性。在 光谱分析法被发现十年之后的 1869 年,门捷列夫可以提出 元素的周期律,制订出元素的周期表,这在某种意义上能够 说是得益于光谱分析法的广泛应用。光谱分析法使得经验 的研究与理论的研究实现相互联系。科学的发现一定要以 经验事实作为基本依据,但是单单依靠经验不能够达到科学 研究的更高的阶段,要凭借理论思维。光谱学起源于对于光 谱的经验进行广泛研究,基尔霍夫与本生归纳出了大量的实 验结果,把发现的光谱和分析的物质结构和性质相互联系, 这才创立了光谱分析的方法。除此之外,基尔霍夫侧重于对 理论进行研究,然而本生侧重于对于经验进行研究,两人之 间的合作本身就体现出了经验和理论间具有的必然联系,能 够说光谱分析的方法搭建起了联系经验和理论之间的桥梁。 光谱分析法同时也揭示出了微观世界和宏观世界的相互联 系。凭借对光谱进行分析,不单单能够从宏观的物质当中分 析出它所包含的微观方面的内容而且还能够把这种微观的 内容用宏观的形式来表现出来,反映出了宏观和微观物质相 互之间的统一性。光谱分析法很好地沟通了物理学、化学 以及天文学之间的相互联系。一方面,光谱分析的方法是由 物理学家基尔霍夫与化学家本生两人共同发明的,这也同时 说明物理学和化学两类学科相互之间具有着天然的密切联 系,值得两个学科的科学家们来共同配合进行研究。另一方 面,在地球上存在的物体与天空当中的物体都已经发现了光 谱,并且它们当中有很多都是相同的,这也就说明了地球和 天空的物体并没有本质上的区别。所以,研究地球的物体性 质的