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光谱分析 1. 吸收光谱的分类及其基本原理 2. 紫外光谱 3. 紫外光谱的应用 武汉科技大学材料与冶金学院 张海军教授 一、吸收光谱分类及基本原理 光谱分析 光谱分析技术都依赖于样品对电磁辐射的吸收或发 射。光谱实验通常是测定两个参数： 样品所吸收或发射的电磁辐射的频率; 样品所吸收或发射的电磁辐射的强度。 对于材料结构与组成的定性和定量分析方法来说，主 要考虑吸收光谱。 一、吸收光谱分类及基本原理 表1 电磁波的区域 100nm 200nm 400nm 800nm 20μm 500μm X射线 远紫外 近紫外 可见光 近红外 远红外 无线电 紫外光的波长较短(一般指100～400nm)，能量较高，当 它照射到分子上时，会引起分子中价电子能级的跃迁。 红外光的波长较长(一般指2.5～25μm)，能量稍低，它 只能引起分子中成键原子的振动和转动能级的跃迁。 核磁共振波的能量更低(一般指60～250MHz ，波长约 10cm)。它产生的是原子核自旋能级的跃迁。 一、吸收光谱分类及基本原理 由于分子吸收辐射光的能量是量子化的， 只有当光子的能量恰好等于两个能级之间的能量差或 其整数倍时，才能被分子吸收。 因此对某一分子来说，它只能吸收某一特定频率的辐 射能量。 一、吸收光谱分类及基本原理 1）紫外光谱 如果吸收的能量引起分子中价电子跃迁而产生的吸 收光谱； 2 ）红外光谱 引起分子中成键原子振动能级的跃迁而产生的光 谱； 3 ）核磁共振谱 引起分子中核自旋能级跃迁而产生的光谱。 紫外光谱、红外光谱、核磁共振谱等都是吸收光谱。 广义的吸收光谱还包括拉曼光谱和原子吸收光谱。 二、紫外光谱 （UV, ultraviolet absorption spectrum) 紫外光谱是电子吸收光谱，通常所说的紫外光谱的波长 范围是200~400nm ，常用的紫外光谱仪的测试范围可 扩展到可见光区域，包括400~800nm 的波长区域。所 以一般紫外分光光度计的波长范围有： 200~800nm或 200~1000nm两种。 当分子或原子吸收光子后，外层电子由基态跃迁到激发 态，不同结构的分子，其电子的跃迁方式是不同的，而 且吸收光的波长范围不同，吸光的几率也不同，从而可 根据波长范围、吸光度鉴别不同物质结构方面的差异。 2.1 概述 紫外光谱提供的信息 由于紫外光谱是分子中电子吸收的变化而产生的，并 与共轭体系的π电子跃迁有关，这意味这一光谱可提供 化合物中多重键和芳香共轭性方面的有关信息， 并包括那些能使化合物分子中某些多重键体系共轭性 得以扩展的氧、氮、硫原子上非键合电子的信息。 对某些添加剂 （如加稳定剂、增塑剂）或杂质（如残 留单体、催化剂）的测定是一种比较有效的方法。 另外由于紫外区的吸收率高（比红外区大一个数量 级）且可用较厚的样品，所以能分析微量化合物。 2.1 概述 紫外光谱提供的信息 2.5 4 ) . ). Ag u. 2.0 AuCl4- , 0.82 mM u Ag/Au=1/9 a