第九章光谱法概论

分析方法化学分析法仪器分析法(Chemicalanalysis)(Instrumentalanalysis)化学定性分析化学定量分析重量分析法容量分析法光学分析法(Opticalanalysis)色谱分析法（Chromatography)质谱法(Massspectrometry)电化学分析法(Electrochemistry)光学分析法概论1801年紫外光(Ultraviolet)1800年红外光(Infrared)1672年光谱(Spectrum)光学分析法(Opticalanalysis)

基于物质发射的电磁辐射或物质与辐射相互作用后产生的辐射信号或发生的信号变化来测定物质的性质、含量和结构的一类仪器分析方法。光学分析法的应用

2.环境和大气研究

主要是原子光谱的应用，也有分子光谱。3.药物分析

鉴别、检查、含量测定。1.结构鉴定

专属性强;样品用量少;不改变混合体系的组成就能快速分析。第一节电磁辐射及其与物质的相互作用第二节光学分析法的分类第三节光谱分析仪器第一节电磁辐射及其与物质的相互作用

一、电磁辐射的性质1.波动性2.微粒性1.波动性用波长(nm)、波数(cm-1)和频率(Hz)表示=c/=1/

=

/c光的速度c=2.997925×1010cm/s(真空中)2.微粒性用每个光子具有的能量E作为表征E=h=hc/=hch(普朗克常数,Plankconstant)h=6.6262×10-34J•s例如：计算1mol(6.022171023个)波长为200nm的光子的能量E

物质与辐射能作用时内部发生能级跃迁→光谱光谱分析法(Spectroscopicanalysis)光学分析法

物质与辐射能作用时不发生能级跃迁非光谱法二、电磁辐射与物质的相互作用(一)物质内部发生能级跃迁

吸收(Absorption)

辐射能量恰好满足物质两能级间跃迁所需的能量。

X+h→X

发射(Emission)

物质受到激发而跃迁到激发态后，由激发态回到基态时以辐射的方式释放能量。

X→X

X→

X+h散射(S耽ca叛tt子er施in抢g)光子配与物羡质分突子之击间发台生碰显撞，秆使光路子的挤运动副方向搏发生围改变讯而向猜不同灾角度踪蝶散射尾。瑞利伍散射光子帜与物锡质分破子发长生弹笔性碰妙撞，出不发滚生能谁量交希换，崭仅光秆子运裳动方愧向发鸡生改直变。(波长=入射请光波伸长)拉曼饱散射光子群和介寄质分疏子发竟生非弹载性碰撞巨，光蛛子运鸭动方达向和技能量茄均发孔生改汪变。(波长≠入射敞光波迹长)折射汪和反搞射当光惯从介炒质1照射产到介恼质2界面丹时，萍一部克分光厌返回惩介质1，称猫为光课的反射，另旺一部助分光寸则改免变方惊向，碧以一栽定折灭射角束度进杠入介浪质2，称始为光站的折射。干涉薪和衍奔射在一荐定条龙件下飞光波答会相墓互作义用。句当叠蚁加时播，将杯产生遥一个垦其强斩度视复各波口的相轻位而共定的减加强戏或减肌弱的采合成剥波，绸称为干涉。光驳波绕课过障栽碍物汗或通村过狭灯缝时鼻，以贵约18谋0的角齐度向悟外辐策射，续波前携进的信方向衡发生摄弯曲诱，称站为衍射。(二)不发寇生能公级跃汉迁第二册节钢光学勺分析析法的可分类一、戚按照玩电磁冻辐射为与物碰质的隶相互奏作用寒分类1.光谱南法物质劲内部遮发生能级丈跃迁，记称录由沉能级虑跃迁羡所产挨生的疫辐射骗能强赛度随黄波长锻的变凳化，镇所得贩的图寸谱称苗为光谱，利史用光菠谱进子行定耕性定槐量和舞结构畜分析仇，包陵括吸收乳光谱区法，发射崇光谱紧法和散射注光谱踪蝶法。吸收苍光谱(a判bs该or你pt吹io斗n钢sp唐ec适tr周um致)11(n敏m)吸光度(A蚕)123456…n带状晨光谱nm光谱惹的不苦同形转式线状围光谱连续慎光谱桨：由反炽热截的固项体或英液体向发射尝。太阳范连续扣光谱2.非光针谱法不涉纳及物摄质内竿部能识级的剪跃迁礼，仅扰通过共测量虑电磁必辐射水的某脉些基狭本性陈质(反射悼、折绩射、铁干涉碍、衍千射和气偏振)的变场化,主要顷有折扰射法芒，旋税光法阴，浊碎度法冤，X-射线丝式衍射阵法和击圆二职色法识等。利用X-射线梦能够士绕过幅障碍辩物而苏弯曲黄地向敲后面限传播栗的现暴象，倘是测描定晶梅体结乏构的吼重要这手段嘉。DN笋A晶体斯的X射线赢衍射网照片(b橡y御Ro饲sa设li揭nd衰F亿ra贞nk忧li胀n)X-射线穿衍射缓法(X脾-r源ay倘d寇if阔fr卧ac踪蝶ti经on征a激na声ly那si茎s,愤X斧RD简)二、毒按照似作用碗物不环同分贞类1.原子柏光谱船法(a惜to蝴mi肃c买sp蜻ec艘tr双os年co别py输)以测波量气静态原子或离子外层正或内蹦层电去子能退级跃锋迁所或产生猪的原约子光甜谱为僻基础浸的分源析方株法，演为线状搅光谱。2.分子凶光谱铅法(m锐ol汤ec头ul粥ar悠s折pe娱ct烦ro幼sc县op饱y)由分子中电详子能潮级、岭振动飘和转陪动能妹级的饺变化尺产生当，为带光盖谱。三、伯按辐曲射能粮转换惰方向遵分类1.原子砌吸收迈光谱主法(第十介三章)原子涉外层任电子渐跃迁伸的两吵个能谁级之炕间的疾能量扶差可确芒定试键样的焰元素帜组成乔和含宗量，搞但不柜能给矮出分朗子结伯构的且信息(一)吸收街光谱寇法定义掘：物与质吸收相应确的辐呆射能壁而产撇生的存光谱魔。(1扑)紫外-可见姐分光快光度尤法(第十战章)价电鼻子能很级跃他迁而糠产生鸣，伴此随振殊动能絮级等寨跃迁液，带怠状光叼谱。嫩电子每能级揪间隔1～僵20赠eV，波姐长20园0～己76栏0n骆m。2.分子绝吸收偿光谱扑法(2戒)红外衔分光妨光度暂法(第十谣二章)属于羞分子帖振-转光膛谱，怕能量割差为0.激05～1e露V，波谈长12堂50～25宴00欠0n衰m。(3啦)核磁叹共振栗波谱叼法(第十吸四章)是原逮子核璃自旋台能级倒跃迁河，激豆发波愿长是兰在60都cm探～3守00腾m的电啦磁波励。(4唤)拉曼独光谱闯法利用盒拉曼仪散射体获得遵结果膀。(二)发射克光谱饶法定义赴：原潜子或涉分子木受激衰发后上，电豆子由钞激发凶态回素至基园态所史产生洁的光桌谱为窝发射惩光谱译。1．原底子发磁射光饶谱法气态刘金属照原子霸与高警能量遭粒子(电子跟、原昆子或果分子)碰撞波而激鸟发，葱发射短出的特征己线状浇光谱。2．原中子荧筛光光亡谱法气态定金属撒原子并受电退磁辐蕉射(一次匠辐射)激发波后，上发射晃的二次善辐射。3.分子丈荧光(第十园二章)和磷亩光光雾谱法物质级分子凝受辐屑射激良发后槐其外盈层电挖子由获基态袖跃迁钟到激蚕发态大，当匪它们泽返回贤基态箭时，野以辐愉射的惯形式决释放冠出能盟量。4.化学种发光娃分析在一兆些特贫殊的尺化学回反应花中，彻由于闷吸收允了反施应所墨释放昨出的飘化学涂能而聋处于疮电子照激发领态的完反应孔中间象体或膊反应今产物溜，由茧激发盾态回垦到基眨态时摊所产卧生的让一种恨光辐税射。质谱纳是分域子离管子和驼碎片少离子编依其晒质荷宴比(m名/z训)大小薯依次键进行奴排列仓所成各的质蜘量谱(m锦as巷s研sp卸ec假tr印um树)。根壳据质怎谱的炎分析贴，来夏确定担分子怨的原匹子组宿成、蛙分子喜量、穷分子方式和辆分子慈结构案的方织法称扯为质壁谱法。四、绞质谱爹法(第十尚五章)光学狐分析脏法光谱舒分析鸡法非光速谱分绢析法原子光谱分析法分子光谱分析法原子吸收光谱原子发射光谱原子荧光光谱X射线荧光光谱折射法圆二色性法X射线衍射法干涉法旋光法紫外光谱法红外光谱法分子荧光光谱法分子磷光光谱法核磁共振波谱法光谱分析法吸收光谱法发射光谱法原子光谱法分子光谱法原子发射原子吸收原子荧光X射线荧光原子吸收紫外可见红外可见核磁共振紫外可见红外可见分子荧光分子磷光核磁共振化学发光原子发射原子荧光分子荧光分子磷光X射线荧光化学发光第三仆节念光谱浆分析愧仪器Ro多be即rt绘W冠il斜he影lm芝B酱un屈se绪n(1轻81管1-仿18园99南)本生览灯(1厨85扛3年):钾盐篇紫色刊，钠着盐黄际色，盖钡盐光黄绿澡色……18及60年是在月狄克傲海姆爸矿泉勇水中侍发现谈了新洋元素纵铯18之61年革在丝式云母籍矿中赞发现傍了新烈元素幻玉铷……第一扩台光点谱分下析仪(1盲85末9)能源汤提供沾能量能量蔽与被喷测物灶之间寇相互字作用产生蛮信号辐射心源(光源So槐ur哀ce污)单色津器(M例on栋oc掏hr志om开at烛or宿)样品状池辐射硬检测恭器(D肆et课ec蛙to慨r)讯号冲处理此及显直示器分光腹光度里计(s换pe瓶ct辣ro母ph量ot荷om指et泼er舰)光学胞分析咐法三河个基眨本过抗程:分光光度计组成图1.光源依据方法不同锐，采戚用不附同的孔光源分：火名焰、孩灯、福激光掉、电细火花翠、电摧弧等务；依据宣光源性质不同堤，分储为：连续逮光源在较阶大范殖围提盼供连鸣续波奖长的夜光源贫，氢屈灯、弃氘灯冠、钨兼丝灯壁等；线光觉源提供记特定款波长加的光总源，斧金属鱼蒸气奋灯(汞灯攻、钠俊蒸气拦灯)、空援心阴盛极灯兴、激膛光等型。一、蛾基本巧元件2.单色瞒器(1惊)进口况狭缝过；(2译)准直俊装置(透镜食或反罗射镜)：使还辐射刷束成纽奉为平洋行光梅线；(3言)色散传装置洗：棱镜森、光挡栅3.试样午装置——光源剂与试短样相终互作情用的茅场所(1根)吸收宿池:比色猎皿(如紫丸外-可见统分光架光度籍法)、塌透桌明片(如红布外分用光光肾度法)等(2奸)特殊琴装置:雾化民器(如原廉子吸玩收分讯光光炭度法)等4.检测万器(1调)光检进测器硒光由电池零、光连电二卷极管秩、光纽奉电倍陵增管霉、硅叼二极阴管阵养列检配测器苦、半液导体廉检测队器等(2住)热检找测器真空眯热电吓偶检穗测器缝、热扔释电吸检测粥器等5.信号鼓与数挺据处矮理系轿统集成虽、自协动、袋智能二、辨仪器柴相关蛮术语1.光谱绿范围(s太pe服ct馅ra征l为ra窝ng纵e)仪器尖能测怎量光驶谱的础波长注范围洁。2.工作很范围(w路or翅ki舅ng臭r别an滔ge杏)仪器略能按狭规定术的准时确度厅和精摇密度场进行蛇测量红的吸远光度争或强含度范荡围。3.厚度(t并hi草ck挺ne堤ss李)样品厅池的趁两个培平行再且透蚊光的艇内表虚平面慎之间绒的距秤离。4.光路坦长度(o陈pt新ic吗al吵p累at艇h台le键ng鞭th卵)光通见过吸羡收池遭内物尿质的叼入射到面和道出射侮面之惕间的我路程竖。当摇垂直泄入射吐时，胞应与院厚度油相同先。5.仪器宽的准务确度(a熟cc等ur甜ac将y)在不睬考虑里随机勒误差汇的情民况下缠，仪隙器给使出的姿读数咐与被呈测量偏的真播值相象一致越的能哥力。鸣考察迅系统炸误差惨。6.仪器昼的重胜复性(r眯ep帐ea萝ta逗bi况li货ty析)在不副考虑茄系统考误差属的情妖况下昼，仪窃器对息某一织测量扭值能销给出欧相一州致读牧数的夹能力(短时符间内)。7.仪器劈燕的稳时定性(s混ta冈bi别li线ty志)在一南段时缝间内爹，仪每器保亦持其剖精密霸度的财能力断。8.仪器球的可随靠性(r虚el销ia吩bi爽li余ty期)仪器讨保持像其所隆有性酸能(准确酸度、丈精密屯度和乒稳定趁性)的能铁力。第四瓶节资光谱摇分析绘法发尝展概希况和增主要老文献一、敏光谱鸣分析岂法发卖展概紫况20世纪40年代寄中期殿，光跌电倍敬增管轿的出缠现20世纪50年代隔，原子子物胖理的贺发展20世纪60年代灭，等雹离子必体、遗傅立河叶变窝换与弯激光吹技术峰的引蛾入20世纪70年代训，激舌光、落微电洪子学剥、微融波、翻半导共体、须自动猎化、歼化学倡计量棒学等琴科学裕技术董和各辫种新邪材料何的应孩用二、炸目前诵的研削究热小点1.采用挑新光论源，详提高努灵敏零度级联己光源皱：电团感耦妇合等奴离子趴体-辉光引放电吩；激楚光蒸固发-微波艺等离左子体2.联用虹技术电感恶耦合扎高频奶等离距子体IC毫P-质谱激光挣质谱愧：灵钳敏度屡达10-2拴0g3.新材馒料光导职纤维锄传导循，损贿耗少财；抗废干扰戚能力销强4.交叉电致谦发光