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第二章光学分析法导论
第二章 光学分析法导论 §2.1 电磁辐射 一、电磁辐射的性质 电磁辐射具有波动性和粒子性。 ⒈波动性 电磁辐射是在空间传播着的交变电磁场,可以用频率(υ)、波长(λ)和波数(δ)等波参数表征。掌握频率、波长、波数的定义及之间的关系。 ⒉微粒性 普朗克方程 §2.1 电磁辐射 该方程将电磁辐射的波动性和微粒性联系起来。 二、电磁波谱 按照波长的大小顺序排列可得到电磁波谱,不同的波长属不同的波谱区,对应有不同的光子能量和不同的能级跃迁。 能用于光学分析的是中能辐射区,包括紫外区、可见光区和红外区。 §2.2 原子光谱和分子光谱 一、原子光谱 原子光谱产生于原子外层电子能级的跃迁 ⒈ 核外电子的运动状态 原子核外电子的运动状态可以用主量数n、角量子数l、磁量子数m和自旋量子数s来描述。 ⒉ 光谱项 原子的能量状态需要用n、L、S、J四个量子数为参数的光谱项来表征。 §2.2 原子光谱和分子光谱 原子能级光谱项用 表示 光谱支项用 表示 ⒊原子能级图 把原子可能存在的光谱项及能级跃迁用图解的方式表示出来就得到原子能级图。 谱线波长取决于两能级的能量差,不同能级之间跃迁产生的原子光谱是波长确定,相互分隔的谱线,所以原子光谱是线状光谱。 §2.2 原子光谱和分子光谱 ⒋光谱选择定则 只有符合光谱选择定则的跃迁才是允许的: ⒌原子光谱 ⑴原子发射光谱:处于激发态原子不稳定,当返回基态或较低能态时而发射出特征谱线。 ⑵原子吸收光谱:当光辐射通过基态原子蒸气时,原子蒸气选择性地吸收一定频率的光辐射,原子基态跃迁到较高能态。 ⑶原子荧光光谱:气态原子吸收光辐射后,由基态跃迁到激发态,再通过辐射跃回到基态或较低的能态产生的二次光辐射. §2.2 原子光谱和分子光谱 三、分子光谱 ⒈ 分子光谱 分子光谱产生于分子能级的跃迁,分子能级中的电子能级,分子的振动能级以及转动能级。 ⒉ 分子吸收光谱和分子发光光谱 ⑴ 分子吸收光谱:分子对辐射的选择性吸收由基态或较低能级跃迁到较高能级产生的分子光谱。如紫外——可见吸收光谱,红外吸收光谱。 §2.2 原子光谱和分子光谱 ⑵分子发光光谱 ⑶拉曼光谱:入射光子与溶液中试样分子间的非弹性碰撞,发生能量交换,产生与入射光频率不同的散射光。 步置作业:P15第1、2、5题 本章补充知识 光谱种类 (依外形分类): 线状光谱:由若干条强度不同的谱线和暗区相间而成的光谱。 带状光谱:由几个光带和暗区相间而成的光谱. 连续光谱:在一定范围内。各种波长的光都有,连续不断,无明显的谱线和谱带。 二00八年五月 化学与化学工程学院分析化学教研室制 化学与化学工程学院分析化学精品课程组制 第一章 绪论 化学与化学工程学院分析化学教研室制 第二章 光学分析法导论 ? 使学生通过学习理解一些学习光学分析法之前应具备的基础知识。 ?掌握原子光谱项、分子光谱能级跃迁图等重要概念。 教学目的 重点: 光的波粒二象性、原子光谱和分子光谱及能级跃迁图。 难点: 原子光谱项、分子能级跃行图。 重点与难点 ?电磁辐射 ?原子光谱和分子光谱 主要内容 根据物质发射的电磁辐射或电磁辐射与物质相互作用建立起来的一类分析方法,称为光学分析法(Optical Methods of Analysis) §2.1 电磁辐射 波 长 λ 5×10-3 ~0.1 0.1~10 10~200 200~400 名 称 γ射线 x射线 远紫外光 近紫外光 波 长 λ 400~750 750~1.0×106 1.0×106~1.0×109 1.0×109~1.0×1012 名 称 可见光 红外光 微波 无线电波 电磁波的种类 §2.1 电磁辐射 ? ?射 线 x射线 紫外光 红外光 微波 无线电波 10-2 nm 10 nm 102 nm 104 nm 0.1 cm 10cm 103 cm 105 cm 可 见 光 §2.1 电磁辐射 线光谱 带光谱 本章补充知识
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