《光学分析法导论》PPT课件.ppt

第二章 光学分析法导论 电磁辐射 原子光谱 分子光谱 光学分析法——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的一类分析方法 主要应用在物质组成和结构的研究，基团的识别，几何构型的确定，表面分析；定量分析等方面 § 2~1 电磁辐射 一、电磁辐射的性质 ? 波动性—用频率、波长、波数表示 频率?—每秒钟内电磁场振荡的次数：Hz 波长?—电磁波相邻两个波峰或波谷间的距离：cm.?m.nm 波数?—1 cm内波的振动次数—cm-1 ? =1/ ? 波速?—电磁波传播的速度，真空中等于光速 c= ?? =3×1010cm·s-1 二、电磁波谱 把电磁辐射按波长大小顺序排列就得到电磁波谱 § 2~2 原子光谱和分子光谱 一、原子光谱 （一）光谱项 1. 外层为一个价电子，其能级可由四个量子数表示：主量子数n，角量子数l,磁量子数m,自旋量子数 ms 2. 外层为多个价电子，电子运动状态需用 主量子数n；总角量子数L；总自旋量子数S；内量子数J来描述。 （1）n—主量子数 与描述核外电子运动状态的主量子数意义相同，决定能量状态的主要参数 n =1, 2 ,3 ,… （2）L—总角量子数 L=∑li ，l=0,1,2,… L=|l1+l2|，|l1+l2-1|，… |l1-l2| 由两个角量子数l1和l2之和变到它们之差,间隔为1的所有数值 例:价电子组态为np1nd1的原子.l1=1,l2=2;L可取3,2,1 C:基态电子结构1s22s22p2,未满外层电子是2p2, l1=l2=1,L可取2,1,0 L的取值可为0,1,2,3,…,通常用大写字母S P D F …表示 （3）S—总自旋量子数 S=∑ msi S=∑ms，i ms=±1/2 若原子有N个电子,S可取下列数值 N/2,N/2-1,N/2-2, ‥‥‥1/2,0 价电子为偶数时：S=0，1，2，‥‥‥S 价电子为奇数时：S=1/2，3/2，‥‥‥S 例:Na价电子组态3s1,一个价电子,电子自旋取 1/2; S也为1/2 Zn激发态 4s14p1,二个价电子,电子自旋取±1/2; S为1,0 （4）J—内量子数 取决于总角量子数和总自旋量子数，为它们的矢量和J=L+S J=（L+S）,（L+S-1）,（L+S-2）,…︱L-S︱ L≥S，J 从 L+S 到 L-S 共有（2S+1）个 L＜S，J 从 S+L 到 S-L共有（2L+1）个例:L=2, S=1 J 可取3,2,1 三个数值 L=0, S=1/2 J 可取1/2 一个数值 每个量子数的取值分别为： n =1，2，3 ，…； L=∑li ，l=0，1，2，…； L=|l1+l2|，|l1-l2-1|，… |l1-l2| S=∑ms，i ms=±1/2； 价电子为偶数时：S=0，1，2，…S； 价电子为奇数时：S=1/2，3/2，…S J=（L+S），（L+S-1），（L+S-2），…（L-S）。 L≥S，J 从 L+S 到 L-S 共有（2S+1）个。 L＜S，J 从 S+L 到 S-L共有（2L+1）个 (5) 光谱项与光谱支项 当n, L, S三个量子数确定之后，原子能级就基本确定了 用n L S三个量子数描述原子能级的光谱项 n2S+1L L与S相互作用，可产生2S+1个能级稍微不同的分裂，是产生光谱多重线的原因。 M=2S+1叫做谱线的多重性 习惯上将多重性为1、2、3的光谱项分别称为单重态、双重态、三重态。 例： Na价电子组态3s1,一个价电子,电子自旋取 1/2; S=1/2。M=2S+1=2，产生双重线,L=0光谱项 n2S+1L为32S Zn激发态 4s14p1,二个价电子,电子自旋取±1/2; S=1 M=3 三重线 L=1 光谱项 为43P S=0 M=1 单重线 L=1 光谱项 为41P L≥S时，2S+1就是内量子数，同一光谱项中包含的J值不同。把J值不同的光谱项称为光谱支项; 用 n2S+1LJ 在磁场作用下,同一光谱支项会分裂成2J+1个不同的支能级;外磁场消失,分裂能级亦消失. 2J+1为能级的简并度或统计权重g Ca原子的基态与激发态的光谱项 (二)、能级图 把原子中可能存在的光谱项---能级及能级跃迁用平面图解的形式表示出来, 称为能级图。见钠原子的能级图。 钠原子： 基态 3s1