02第二章光学的分析法导论.pptVIP

§2—1 光学分析方法的发展 利用待测定组分所显示出的吸收光谱或发射光谱进行分析，包括原子光谱和分子光谱。 光学分析法： 1．比色法 ☆ 比色分析法有着很长的历史； ☆ 吸收光度分析法提供了非化学计量法 的一个很好例子。 2．红外光谱法 ☆ 辐射能吸收用作一种分析工具的最大 进展也许是在红外光谱领域； ☆ 红外光谱的兴起靠的是发展热电堆以 及辐射计、放大器和记录器方面所取 得的进展； ☆ 红外光谱主要是作为一种定性工具使用； ☆ 红外光谱（IR）是给出丰富的结构信息 的重要方法之一，能在较宽的温度范围 内快速记录固态、液态、溶液和蒸气相 的图谱。 3．荧光分析 ☆ 第一次记录荧光现象的是16世纪西班 牙的内科医生和植物学家 N.Monardes； ☆ 20世纪以来，荧光现象被研究得更多 了； ☆ 荧光分析方法的发展，与仪器应用的 发展是分不开的。 4．原子吸收光度法 ☆ 20世纪50年代初发展出了原子吸收光 度法，这是吸收光度法的又一次重大 突破； ☆ 作为原子吸收法的一个关键性问题是 如何使待分析物质充分原子化，并形 成稳定的原子蒸气； ☆ 作为原子吸收法的另一个关键问题是 光源设计； ☆ 原子吸收光度法发展极快，只在十几 年中就得到普及。 5．发射光谱 ☆ 发射光谱的发展比其它任何领域都要 迅速； ☆ 1929年以后，产生了两种操作法，使 火焰光谱的应用得到了扩展。 ☆ 主要由中性原子的谱线组成的电弧光 谱和由离子的谱线组成的火花光谱很 久以来就是分析工作的实用光谱； §2—2 电磁辐射和电磁波谱 一、电磁辐射的基本性质： ◆一般情况下，物质的光性质都是由电场 矢量E决定的。 ◆光是一种电磁辐射， 是一种横波，它由两 个相位相同的向量组 成的，其中一个是电 场矢量E，另一个是 磁场矢量H。 ◆光具有波粒二象性。 ★光的波动性由波长λ、波数σ和 频率γ表示： n—折射率 C真＝2.9976×1010cm/s ★光的微粒性可用能量E、质量m和 动量mC描述： ?E=hγ h=6.6256×10-34J.S 二、电磁波谱： ◆将电磁辐射按波长或频率、能量顺序排列， 就得到电磁波谱，或称光谱。 ◆波长在100?～300μm范围内的光谱称光学 光谱区。 光谱在仪器分析中的应用 §2—3 光与物质的作用 原子、离子或分子的常规状态，其能量最低，此时这些粒子所处的状态称为基态。 基态： 粒子获得能量，由低能态或基态过渡到较高能态，称为激发。 激发： 粒子在不同能态之间的运动称跃迁。 跃迁： 一、粒子的几种状态： 二、光与物质的作用： 因物质的原子、离子或分子由较高能态向较低能态或基态的跃迁而产生的光谱，称为发射光谱。 发射光谱： 因物质的原子、离子或分子对辐射的选择性吸收而得到的光谱，称为吸收光谱。 吸收光谱： 物质吸收辐射能后处于较高能态的粒子，以辐射跃迁的形式过渡到基态所产生的光谱，即称为荧光光谱。（磷光光谱、延迟荧光） 荧光光谱： §2—4 原子光谱和分子光谱 一、原子光谱： 1. 光谱项： 主量子数，它是价电子所处的电子层数。 总角量子数，它是价电子角动量的矢量和： L值 0 1 2 3…… 符号 S P D F…… 总自旋量子数，它是价电子自旋角动量的矢量和。当价电子数为偶数时，S=0，1，2，3，……；当价电子数为奇数时， 内量子数，又称为光谱支项，J=L+S。 原子光谱线可用参与跃迁的两个光谱项来表示，能量低的光谱项写在前面。例如钠双线可表示为： Na：588.996nm 589.593nm 价电子在能级间跃迁产生的线状光谱 2. 跃迁规则： ① Δn＝0和整数； ③ ΔS＝0，即ΔM=0，多重性相同才能跃迁； ④ ΔJ=0，?1，但当J=0时，ΔJ=0的跃迁是 禁止的。 ② ΔL= ?1； 3. 谱线的多重性： 在原子中，由于L与S之间的电磁相互作用，可以产生2S＋1个能级稍微有所不同的分裂，因而产生光谱多重线，称为谱线的多重性，以M（M=2S＋1）表示。 M=1、2、3，分别称为单重线、双重线、 三重线。 二、分子光谱： 分子光谱比原子光谱要复杂得多，这是因为分子中除了电子能级外，每一个电子能级还包含几个振动能级，同时，每个振动能级又有许多转动能级。这样，一个分子所具有的可能的能级数目要比原子能级数目多得多，因而产生的光谱为一带状的复杂光谱。 ●根据物质同辐射能作用的性质不同，光学分 析法基本上可以分为光谱法和非光谱法。 §