现代分析技术光分析法导论.ppt

主要参考文献： 第一章　绪论 1.4 仪器分析方法的主要评价指标 一、精密度 二、准确度 四、标准曲线 五、灵敏度 第2章 光分析法导论 2.2 光的性质及其与物质的相互作用 分子光谱 光的偏振 天然光通过某些物质时，变为只在一个固定方向有振动的光，即平面偏振光。 平面偏振光可视为由周期、振幅都相同，而旋转方向相反的左、右圆偏振光叠加而成。 在整个传播过程中，左、右圆偏振光的振幅和速率相同，叠加而成的平面偏振光的振动方向始终不变。 旋光色散 旋光产生的原因是入射光左、右圆偏振成分在介质中折射率不同，α与λ的函数关系为旋光色散。 平面偏振光通过具有对称结构介质时，左、右圆偏振光在介质中的传播速率和折射率相同，入射光的振动方向不变，此介质为非旋光性物质。 平面偏振光通过具有不对称结构介质（晶体或手性化合物溶液）时，平面圆偏振光在介质中的振动方向发生改变，此介质为旋光物质，振动平面旋转的角度（α）为旋光度。 旋光色散曲线（旋光光谱） 同一种物质在不同波长（λ）下的旋光度（α），即α-λ曲线。 科顿效应曲线 如果化合物中存在不对称发色团，则在其吸收带附近形成有峰和谷的旋光色散谱线，即为科顿效应曲线。 当旋光活性物质对左、右圆偏振光的吸收能力不同时，左、右圆偏振光的速率和振幅都不相同，此时由两者叠加产生椭圆偏振光，这种现象为圆二色性。 圆二色性 光分析法 2.3 光分析法的分类 光谱法 非光谱法 产生物质：原子光谱、分子光谱和固体光谱 光谱形式：发射光谱、吸收光谱和散射光谱 光谱形状：线光谱、带光谱和连续光谱 折射法、干涉法、衍射法、旋光法和圆二色性法等 一、光谱法 能源与物质相互作用； 引起原子、分子内部量子化能级之间跃迁； 产生光吸收、发射、散射等； 检测波长与强度的变化。 1. 光谱产生的原理 分子总能量＝零点能＋ 平动能＋转动能＋振动能＋电子能 物质组成微粒的运动 分子整体的平动，分子围绕其质量中心的转动，分子中原子间的相对运动（振动），分子中的电子相对原子核的运动。 E总＝E0 + E平 + E转 + E振 + E电 分子运动对其无影响 连续变化，不产生光谱 与光谱有关 吸收或发射光子的能量（量子化）： E光＝△E转 + △E振 + △E电 物质粒子产生能级跃迁时，只能吸收或发射与粒子运动相对应的特定频率（或波长）的光能，形成相应的特征光谱。 分子能级包括电子能级、振动能级和转动能级。每个电子能级上叠加了许多振动能级，每个振动能级叠加了许多转动能级。 　　电子能量为 1~20 eV，电子光谱在可见光或紫外光波段。 　　分子转动能量 0.05eV，相当于远红外光的能量，转动光谱在远红外波段。 　　分子振动能量为 0.05~1 eV，振动光谱位于中红外波段。 （ 1）原子光谱、分子光谱和固体光谱 原子光谱 稀薄气体原子之间的相互作用力较小，无振动和转动能级。 气态原子能级跃迁，发射或吸收一定频率，线状光谱（图）。 （ 1）原子光谱、分子光谱和固体光谱 气态或溶液中的分子能级跃迁，发射或吸收一定频率，带状光谱（图）。 （ 1）原子光谱、分子光谱和固体光谱 固体光谱 炽热的固体物质及复杂分子受激后，连续光谱（图）。 （ 2）吸收光谱、发射光谱和散射光谱 吸收光谱 物质受光辐射，分子、原子、强磁场中的自旋原子核，吸收特定的光子，由低能态（多为基态）跃迁到高能态（激发态）。 特征 可分为分子吸收光谱（紫外－可见吸收光谱、红外吸收光谱）、原子吸收光谱及核磁共振波谱。 在连续的亮背景上有暗线或暗区。 吸收光能的分子或原子处于高能态，回到基态或较低能态重新以光辐射形式释放出所吸收的能量。 发射光谱 特征 可分为原子（离子）发射光谱、分子发射光谱和 X 射线发射光谱。 在暗背景上有明亮的谱线或谱区。 散射光谱（瑞利散射和拉曼散射） 瑞利散射 物质受光辐射，发生弹性碰撞，散射光与入射光波长相同。 散射光谱（瑞利散射和拉曼散射） 拉曼散射 物质受光辐射，发生非弹性碰撞，有能量损失，散射光波长较入射光长。 基于原子、分子外层电子跃迁的光谱法 原子吸收光谱法 基于基态原子外层电子对其共振发射的吸收的定量分析方法，是应用广泛的低含量元素的定量测定方法，能测定60多种金属元素，检出限达 ng/mL。 原子发射光谱法 基于受激原子或离子外层电子发射特征光学光谱而回到较低能级的定量和定性分析方法，是多元素同时测定的有效方法，能测定约70种元素，检出限达 ng