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光谱分析原理探索物质与光的奇妙互动揭示分子世界的奥秘
课程概述课程目标掌握光谱分析基本原理学习内容各类光谱技术与应用考核方式
第一章：光谱分析基础光谱的定义物质与电磁波相互作用产生的能量分布光谱分析的重要性现代分析化学的核心技术光谱分析的应用领域医药、环境、材料、食品等
电磁波谱1电磁波的性质具有波粒二象性2波长、频率和能量的关系E=hν=hc/λ3各种电磁波的类型射线、紫外、可见、红外、微波、无线电波
光与物质的相互作用吸收物质吸收特定波长的光发射激发态物质释放能量发光散射光在物质中改变传播方向
量子力学基础波尔原子模型电子在特定轨道运动能级和跃迁电子在不同能级间跃迁选择定则跃迁必须遵循特定规则
光谱仪器的基本组成1光源提供稳定的辐射源2单色器分离不同波长的光3样品室放置被分析物质4检测器将光信号转换为电信号5数据处理系统分析和展示结果
第二章：原子光谱原子光谱的特点线状谱特征性强波长固定原子光谱的类型原子发射光谱原子吸收光谱原子荧光光谱
原子发射光谱原理高温激发原子产生特征辐射特点多元素同时分析灵敏度高应用元素组成分析微量元素测定
原子吸收光谱原理基态原子吸收特定波长光特点选择性好，干扰少应用微量金属元素分析
原子荧光光谱原理原子吸收光能后再发射特征光特点灵敏度高，线性范围宽应用痕量元素和超痕量元素分析
火焰原子化技术原理高温火焰使化合物分解为原子温度一般2000-3000°C优缺点优点：操作简便，稳定缺点：原子化效率低应用范围易原子化元素分析高浓度样品测定
电热原子化技术原理电热方式加热样品至高温原子化优缺点优点：灵敏度高缺点：干扰大应用范围微量元素分析固体样品直接分析
等离子体光谱6000K等离子体温度超高温使元素完全离解70+可检测元素周期表中绝大多数元素ppt检出限痕量到超痕量水平
第三章：分子光谱分子光谱的特点带状谱分子光谱的类型紫外-可见光谱荧光光谱激发态到基态的能量释放红外光谱分子振动与转动
紫外-可见光谱原理分子中电子跃迁吸收紫外或可见光仪器结构光源、单色器、样品池、检测器应用定性定量分析结构确证
分子吸收光谱的定量分析浓度吸光度Lambert-Beer定律：A=εbc吸光度与浓度成正比
荧光光谱光吸收分子吸收特定波长光内转换非辐射能量损失荧光发射返回基态发射光子
红外光谱原理分子振动吸收红外光波数范围：400-4000cm-1振动模式伸缩振动弯曲振动扭转振动特征吸收峰官能团特征吸收结构指纹区
傅里叶变换红外光谱（FTIR）原理迈克尔逊干涉仪和数学变换优势信噪比高，分辨率好应用有机物结构鉴定
近红外光谱原理分子基频振动的倍频和合频特点穿透性强，无损检测应用在线分析，食品品质控制
拉曼光谱原理光与分子非弹性散射基于极化率变化与红外光谱的比较互补信息选择规则不同应用无机物分析晶体结构研究
第四章：X射线光谱X射线的产生高能电子轰击金属靶连续X射线制动辐射特征X射线内层电子跃迁与物质相互作用散射、吸收、荧光4
X射线荧光光谱（XRF）激发X射线激发样品电子跃迁内层电子被打出荧光发射外层电子填充空位发射特征X射线
X射线衍射（XRD）原理X射线在晶体中衍射布拉格方程2dsinθ=nλ应用晶体结构分析物相鉴定
第五章：核磁共振光谱（NMR）核磁共振现象外磁场中核自旋能级分裂化学位移不同环境质子共振频率不同自旋-自旋耦合相邻核自旋相互作用
NMR仪器结构磁体系统提供强大稳定磁场射频系统产生射频脉冲检测系统接收核磁共振信号
1HNMR谱图解析化学位移δ值表示，单位ppm峰面积积分反映质子数量比例峰形分析分裂反映邻近质子数
13CNMR谱图解析化学位移范围0-220ppm不同化学环境碳原子位移特征偶合常数碳-氢偶合常数有特征值通常做去偶实验应用实例结构确证有机化合物碳骨架分析
二维NMR技术1COSY相邻质子相关谱2HSQC氢碳单键相关3HMBC氢碳远程相关
第六章：质谱分析质谱原理产生、分离和检测带电离子质荷比区分不同质量离子基本结构离子源、质量分析器、检测器
离子化技术离子化方式决定碎片模式不同技术适用于不同样品类型
质量分析器四极杆稳定性路径筛选离子飞行时间轻重离子飞行时间不同磁场扇形磁场偏转离子离子阱俘获并逐次释放离子
质谱图解析1分子离子峰物质分子量信息2同位素峰元素组成信息3碎片离子峰结构片段信息4数据库比对与标准谱图比较鉴定
联用技术GC-MS气相色谱-质谱联用LC-MS液相色谱-质谱联用ICP-MS电感耦合等离子体-质谱联用
第七章：色谱-光谱联用技术联用技术的优势分离与鉴定结合灵敏度与选择性提高常见联用技术类型GC-MSLC-MSGC-IR应用领域复杂样品分析环境监测
GC-MS联用分离GC分离混合物离子化MS产生特征碎片检测质谱仪检测分析鉴定保留时间和质谱图对比
LC-MS联用原理液相分离后
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