光谱分析原理及其方法.doc

光谱分析原理及其方法 摘要：在电磁辐射条件下，某种物质的某些粒子的能级发生改变，因而产生吸收、发射或散射辐射等行为，使电磁辐射的强度随波长而变化，从而能够定性、定量此种物质。根据物质的光谱来鉴别物质及确定它的化学组成和相对含量的方法叫光谱分析其优点是灵敏，迅速由于每种原子都有自己的特征谱线，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成这种方法叫做光谱分析做光谱分析时，可以利用发射光谱，也可以利用吸收光谱这种方法的优点是非常灵敏而且迅速某种元素在物质中的含量达10-10克，就可以从光谱中发现它的特征谱线，因而能够把它检查出来光谱分析在科学技术中有广泛的应用例如，在检查半导体材料硅和锗是不是达到了高纯度的要求时，就要用到光谱分析在历史上，光谱分析还帮助人们发现了许多新元素例如，铷和铯就是从光谱中看到了以前所不知道的特征谱线而被发现的光谱分析对于研究天体的化学组成也很有用十九世纪初，在研究太阳光谱时，发现它的连续光谱中有许多暗线。最初不知道这些暗线是怎样形成的，后来人们了解了吸收光谱的成因，才知道这是太阳内部发出的强光经过温度比较低的太阳大气层时产生的吸收光谱仔细分析这些暗线，把它跟各种原子的特征谱线对照，人们就知道了太阳大气层中含有氢、氦、氮、碳、氧、铁、镁、硅、钙、钠等几十种元素根据分析原理光谱分析可分为发射光谱分析与吸收光谱分析二种；根据被测成分的形态可分为原子光谱分析与分子光谱分析。光谱分析的被测成分是原子的称为原子光谱,被测成分是分子的则称为分子光谱。（.1紫外-可见分光光度法（——可见光区 320～2500nm，氢灯或氘灯——紫外光区 195－375nm，U3010（碘钨灯、氘灯）波长范围190-900nm。单色器：包括狭缝、准直镜、色散元件。吸收池：玻璃——由于吸收紫外UV光，仅适用于可见光区； 石英——适用于紫外和可见光区。检测器（将光信号转变为电信号的装置）：光电管；光电倍增管；二极管阵列检测器。记录装置：讯号处理和显示系统。紫外可见分光光度法 （Uv-Vis法）具有设备简单、适用性广、准确度和精密度高等特点。在有机化学、生物化学、食品检验、医疗卫生、环境保护、肿瘤诊断、生命科学等各个领域和科研生产工作中都已得到了广泛的应用。 1.1.1紫外-可见分光光度法原理 紫外可见分光光度法的定量分析基础是朗伯一比尔(Lambert—Beel-)定律。即物质在一定浓度的吸光度与它的吸收介质的厚度呈正比，其数学表示式如下： A=abc 式中：A—吸光度；a—摩尔吸光系数；b—吸收介质的厚度；c—吸光物质的浓 紫外--可见分光光度法：是根据物质分子对波长为200-760nm这一范围的电磁波的吸收特性所建立起来的一种定性、定量和结构分析方法。操作简单、准确度高、重现性好。波长长（频率小）的光线能量小，波长短（频率大）的光线能量大。分光光度测量是关于物质分子对不同波长和特定波长处的辐射吸收程度的测量。 1.1.3 紫外-可见分光光度法仪器与应用 紫外可见分光光度计是一类很重要的分析仪器,无论在物理学、化学、生物学、医学、材料学、环境科学等科学研究领域,还是在化工、医药、环境检测、冶金等现代生产与管理部门,紫外可见分光光度计督有广泛而重要的应用。紫外可见分光光度计有着较长的历史,其主要理论框架早已建立,制作技术相对成熟。但构成紫外可见分光光度计的光、机、电、算等任何一方面的新 技术都可能再推动紫外可见分光光度计整体性能的进步。在追求准确、快速、可靠的同时,小型化、智能化、在线化、网络化成为了现代紫外可见分光光度计新的增长点。紫外可见分光光度计作为一项产业,用户的需求是其发展的根本动力,面向客户、以人为本是设计和制造紫外可见分光光度计应该遵循的法则[2]。 应用范围包括：①定量分析，广泛用于各种物料中微量、超微量和常量的无机和有机物质的测定。②定性和结构分析，紫外吸收光谱还可用于推断空间阻碍效应、氢键的强度、互变异构、几何异构现象等。③反应动力学研究，即研究反应物浓度随时间而变化的函数关系，测定反应速度和反应级数，探讨反应机理。④研究溶液平衡，如测定络合物的组成，稳定常数、酸碱离解常数等。光谱?(Infrared Spectroscopy, IR) 的研究开始于20世纪初期，自1940年商品红外光谱仪问世以来，红外光谱在有机化学研究中得到广泛的应用。近几十年来一些新技术 （如发射光谱、光声光谱、色—红联用等） 的出现，使红外光谱技术得到更加蓬勃的发展。 .2.1红外光谱分析原理 组成：光源、单色器、样品池、检测器。光源：①能提供连续的辐射；②光强度足够大；③在整个光谱区内光谱强度不随波长有明显变化；④光谱范围宽；⑤使用寿命长，价格低。?钨灯——可见光区 320～2500nm，氢灯或氘灯——紫外光区 195－375nm，U3010（碘钨灯