Transcript 第一章光学分析法导论
《谱学导论》课程 任课教师：孙国英 副教授 授课班级：090704 100704 分析方法的分类 光化学分析 酸碱 配位 沉淀 电化学分析 滴定分析 基础发展 色谱分析 氧化还原 重量分析 化学 分析 仪器 分析 分析化学 常量分析 化学 物理、数学 计算机、激光、功能材料 质谱分析 热分析 微量、痕量分析 光分析法的分类 分子光谱 紫外可见法 原子吸收法 原子光谱 红外法 光分析法 核磁法 原子发射法 荧光法 分子质谱法 仪器分析的特点 • • • • • 1. 灵敏度高，检出限低。 2. 选择性好。 3. 操作简便,分析速度快,易于实现自动化。 4. 相对误差一般较大。 5. 价格一般来说比较昂贵。 • 仪器分析的最主要的功能是人类五官感触的 延伸 • 人类智慧利用了光、电和磁的物理特性通过 物理和化学手段将微小的物理量放大，而获 得感知 • 小型化集成化（芯片）、多功能化（联用技 术）和高稳定、高灵敏度检测是仪器分析发 展的最高境界 仪器分析应用领域 社会：体育（兴奋剂）、生活产品质量（鱼新鲜度、食 品添加剂、农药残留量）、环境质量（污染实时检 测）、法庭化学（DNA技术，物证） 化学：新化合物的结构表征；分子层次上的分析方法； 生命科学：DNA测序；活体检测； 环境科学：环境监测；污染物分析； 材料科学：新材料，结构与性能； 药物：天然药物的有效成分与结构，构效关系研究； 外层空间探索：微型、高效、自动、智能化仪器研制。 第一章 光学分析法导论 Chapter One Guide of Optics Analytical Method 一. 电磁辐射的波粒二象性 1.电磁辐射的波动性 λ 散射 c 折射与反射 2.电磁辐射的粒子性 波 长— 频 波 率— υ 数— σ 衍射 干涉 光电效应 吸收 cm、µm、nm、 A Hz sec-1 cm-1 偏振 发射 3.普朗克(Planch)公式 E h hc λ E --光子的能量 J, 焦耳 υ ---光子的频率 Hz, 赫兹 ---光子的波长 cm C ---光速 2.99791010 cm.s-1 h ---Planch常数 6.625610-34 J.s 焦耳. 秒 电磁波谱 电磁辐射具有广泛的波长（频率，能量）分布，将电磁辐射 安其波长（频率，能量）顺序排列，即为电磁波谱。 二.电磁辐射与物质的相互作用及其光谱 1.物质的能态 原子、离子 分子 E E 1 E 0 hν hc λ 2.电磁辐射的吸收与发射 A. 原子光谱 E3 hc E 线光谱 hc E1 E 0 hν Line spectra 原子发射光谱 O Na 5890、5896 A 半宽度10-2~10-5 E2 E1 h i 原子吸收光谱 O E0 波长 A O A B. 分子光谱 带光谱 Band spectra 有机、无机分子 ΔE分子 ΔE电子 ΔE振动 ΔE转动 ΔE平动 h( ν电子 ν振动 ν转动 ν平动) E2 hc /( λ电子 λ振动 λ转动 λ平动) 分子发射光谱 半宽度20~100nm h i I E1 波长/nm A(T) 半宽度20~100nm 分子吸收光谱 E0 波长/nm C. 荧光发射 E3 光致发光 原子荧光----线光谱 分子荧光----带光谱 h E2 h i E1 E2 E0 h i E1 E0 h i 三.光学分析法 1.电磁波谱与现代仪器分析方法 波谱区 -射线 X-射线 远紫外光 近紫外光 可见光 波长 5~140 pm 103~10nm 10~200n m 200~400nm 400~750nm 跃迁类型 核能级 原子外层电子/分子成键电子 原子内层电子 莫斯鲍尔光谱法:-射线原子核 -射线吸收 远紫外光----真空紫外区。此部分光谱会被空气吸收 X-射线吸收光谱法: X-射线/放射源原子内层电子（n>10) X -射线吸收 X-荧光光谱法: X-射线原子内层电子 特征X -射线发射 原子光谱：原子发射光谱、原子吸收光谱、原子荧光光谱 分子光谱：紫外-可见吸收光谱、分子荧光/磷光光谱、化学发光 波谱区 近红外光 中红外光 远红外光 微波 射频 波长 0.75~2.5 m 2.5~50 m 50~1990 m 0.1~100c m 1~100 m 跃迁类型 分子转动 分子振动 电子、核自旋 近红外光谱区:配位化学的研究对象 红外吸收光谱法:红外光分子吸收 远红外光谱区 电子自旋共振波谱法:微波分子未成对电子吸收 2.光学分析法的分类 核磁共振波谱法:射频原子核自旋吸收 光 谱 法：以光的波长与强度为特征信号的仪器分析方法 吸收光谱法、发射光谱法、散射光谱法 非光谱法：以光辐射的某些性质变化特征信号的仪器分析方法 折射法、旋光法、圆二色法、比浊法、衍射法