分子光谱学精品课件

1、分子光谱学1第1页，共38页，2022年，5月20日，9点50分，星期一光声光谱法 (PAS) Photo Acoustic Spectroscopy拉曼光谱法 (RS) Raman Spectroscopy*核磁共振波谱法(NMR) Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy*质谱法 (MS) Mass Spectroscopy 发展联用技术是趋势!分子磷光光谱法(MPS) Molecular Phosphorescence Spectroscopy2第2页，共38页，2022年，5月20日，9点50分，星期一吸光光度法的基本原理 特点 灵敏度高：测定下限

2、可达10-510 -6molL-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25 （12）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。3第3页，共38页，2022年，5月20日，9点50分，星期一I0It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第4页，共38页，2022年，5月20日，9点50分，星期一光的基本性质 (电磁波的波粒二象性) c 真空中光速 2.99792458108m/s3.0 108m/s波

3、长，单位：m,cm,mm,m,nm, 1m=10-6m, 1nm=10-9m, 1=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5第5页，共38页，2022年，5月20日，9点50分，星期一X磁场向量传播方向YZx电场向量6第6页，共38页，2022年，5月20日，9点50分，星期一h普朗克(Planck)常数 6.62610-34Js频率E光量子具有的能量 单位：J(焦耳)，eV(电子伏特) 1eV=1.6021019 J微粒性光量子，具有能量。7第7页，共38页，2022年，5月20日，9点50分，星期一结论:一定波长的光具有一定的能量，波长

4、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第8页，共38页，2022年，5月20日，9点50分，星期一 电磁波谱及分析方法电磁波长(cm)10-810-1310-610-910-410-610-410-110-410-110-210210-510.1100100 104104104107nm104004007807803105名称射线X射线紫外线可见光红外线短波中波能量(eV)1041091021051102110-3110-610-310-6 能级跃迁原子核内层电子外层价电子分

5、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射线衍射分析比浊法旋光光谱法圆偏光二向性法9第9页，共38页，2022年，5月20日，9点50分，星期一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）10nm200nm200nm 380nm380nm 780nm780 nm 2.5 m2.5 m 50 m50 m 300 m10第10

6、页，共38页，2022年，5月20日，9点50分，星期一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第11页，共38页，2022年，5月20日，9点50分，星期一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EvEr红外单重态 三重态系间窜跃12第12页，共38页，2022年，5月20日，9点50分，

7、星期一光谱种类原子光谱：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第13页，共38页，2022年，5月20日，9点50分，星期一/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见光波长及其互补光蓝绿14第14页，共38页，2022年，5月20日，9点50分，星期一熔融石英晶体石英玻璃NaCl170nm3.6m *200600nm 2m 3.5m*3

8、60nm2.5m*200nm15mKClKBrCsI200nm18m*230nm25m 230nm50m一些材料的有效透明区15第15页，共38页，2022年，5月20日，9点50分，星期一光吸收基本定律: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b 一定时,溶液的吸光度A与吸光物质的c成正比.16第16页，共38页，2022年，5月20日，9点50分，星期一朗伯-比尔定律意义:当一束平行单色光通过均匀、透明的吸光介质时，

9、其吸光度与吸光质点的浓度和吸收层厚度的乘积成正比.A=lg(I0/It)=kbc17第17页，共38页，2022年，5月20日，9点50分，星期一透光率(透射比）T（Transmittance）A = lg(I0/It) = lg(1/T) = lgT = Kbc吸光度A (Absorbance）I0It入射光透过光18第18页，共38页，2022年，5月20日，9点50分，星期一吸光度A、透射比T与浓度c 的关系AT (%)cA=kbc1.00.80.60.40.2100 80 60 40 2019第19页，共38页，2022年，5月20日，9点50分，星期一K 吸光系数 Absorptiv

10、ity a 的单位: Lg-1cm-1当c的单位用gL-1表示时，用a 表示， Aa b c 的单位: Lmol-1cm-1当c的单位用molL-1表示时，用 表示. 摩尔吸光系数 Molar Absorptivity A b c 当c的单位用g100mL-1表示时，用 表示, A bc， 叫做比吸光系数.20第20页，共38页，2022年，5月20日，9点50分，星期一吸光度与光程的关系 A = abc 0.10b0.202b0.00光源检测器显示器参比21第21页，共38页，2022年，5月20日，9点50分，星期一吸光度与浓度的关系 A = abc0.10c0.202c0.00光源检测器

11、显示器参比22第22页，共38页，2022年，5月20日，9点50分，星期一吸光度与波长的关系 A = abc0.00红0.10红0.00光源检测器显示器参比蓝绿光红光23第23页，共38页，2022年，5月20日，9点50分，星期一朗伯-比尔定律的适用条件1. 单色光 应选用max处或肩峰处测定.3. 稀溶液 浓度增大，分子之间作用增强.2. 吸光质点形式不变 离解、络合、缔合会破坏线性关系, 应控制条件(酸度、浓度、介质等).24第24页，共38页，2022年，5月20日，9点50分，星期一溶液浓度的测定A b c工作曲线法(校准曲线)朗伯-比尔定律的分析应用 0 1.0 2.0 3.0

12、4.0 c(mg/mL)A。 。 。 。*0.800.600.400.200.00Axcx25第25页，共38页，2022年，5月20日，9点50分，星期一吸光度的加和性与吸光度的测量 A = A1 + A2 + +An 用参比溶液调T=100%（A=0），再测样品溶液的吸光度，即消除了吸收池对光的吸收、反射，溶剂、试剂对光的吸收等。26第26页，共38页，2022年，5月20日，9点50分，星期一分光光度计的主要部件光源：发出所需波长范围内的连续光谱，有足够 的光强度,稳定。/nm钨灯（热辐射光源）4006008001000氙灯（气体放电光源）氢灯强度27第27页，共38页，2022年，5月

13、20日，9点50分，星期一氙灯氢灯钨灯28第28页，共38页，2022年，5月20日，9点50分，星期一单色器：将光源发出的连续光谱分解为单色光的 装置。 棱镜：依据不同波长光通过棱镜时折射率不同.玻璃3503200nm, 石英1854000 nm入射狭缝准直透镜棱镜聚焦透镜出射狭缝白光红紫12800 600 50040029第29页，共38页，2022年，5月20日，9点50分，星期一光栅：在镀铝的玻璃表面刻有数量很大的等宽度等间距条痕(600、1200、2400条/mm )。 利用光通过光栅时发生衍射和干涉现象而分光。波长范围宽, 色散均匀,分辨性能好, 使用方便.平面透射光栅反射光栅（广

14、泛使用）光栅衍射示意图M1M2出射狭缝光屏透镜平面透射光栅30第30页，共38页，2022年，5月20日，9点50分，星期一吸收池(比色皿)：用于盛待测及参比溶液。 可见光区：光学玻璃池 紫外区：石英池检流计（指示器）： 低档仪器：刻度显示 中高档仪器：数字显示，自动扫描记录检测器：利用光电效应，将光能转换成 电流讯号。 光电池，光电管，光电倍增管31第31页，共38页，2022年，5月20日，9点50分，星期一硒光电池（Barrier-layer photocell）适用于300-800 nm, 在500-600 nm范围最灵敏。Se阴极Au，Ag半导体h阳极32第32页，共38页，2022

15、年，5月20日，9点50分，星期一光电管(Phototube)h（片）红敏管 625-1000 nm蓝敏管 200-625 nm33第33页，共38页，2022年，5月20日，9点50分，星期一光电倍增管(Photomultiplier Tube, PMT)1个光子可产生106107个电子160-700 nm34第34页，共38页，2022年，5月20日，9点50分，星期一吸光光度法仪器主要差异比较可见光（380780nm）紫外光（200380nm)中红外（2.550 m )光源钨灯碘钨灯3202500氢灯氘灯180375硅碳棒（红外线）吸收池材料玻璃（3503200）石英（1854000） NaCl晶体35第35页，共38页，2022年，5月20日，9点50分，星期一1. 单光束分光光度计可变波长单光束紫外-可见分光光度计示意图分光光度计的基本类型36第36页，共38页，2022年，5月20日，9点50分，星期一2. 双光束分光光度计参比池检测器滤光片或单色器放大器样品池光源 hv光子检测器反光镜反光镜透明部分扇形镜 正面图扇形镜反光镜栅镜双光束型可以消除光源强