10.2 光谱分析法的分类（讲义）-《分析化学》同步教学（暨南大学版）

光谱分析法的分类 学习目标： 1.掌握光谱分析法的分类。 2.熟悉各种光学分析法的分析原理。 光谱分析法是主要根据物质发射，吸收电磁辐射以及物质与电磁辐射的相互作用来进行分析的一类重要的仪器分析法。 光谱分析法是基于物质对光的吸收或激发后光的发射所建立起来的一类方法，比如紫外-可见分光光度法，红外及拉曼光谱法，原子发射与原子吸收光谱法，原子和分子荧光光谱法，核磁共振波谱法，质谱法等。 一、紫外-可见分光光度法 紫外-可见光区一般指波长200nm至760nm范国内的电磁波。根据物质分子对此光区电磁波的吸收特性进行定性和定量分析的方法称为紫外-可见分光光度法。紫外分光光度法使用的辐射波长范围是200~400nm，主要是引起分子中的外层价电子的能级跃迁。分子吸收此区域的紫外线后，在发生价电子能级跃迁的同时，也伴随着分子的振动和转动能级的跃迁，故形成带状紫外吸收光谱。据此可进行某些类型的有机物的定性、定量和结构分析：可见分光光度法使用的辐射波长范围是400~760nm，具有长共轭结构的有机物或有色无机物吸收一定波长的可见光后，发生价电子能级跃迁，并伴随振动和转动能级的跃迁，其吸收光谱也是带状光谱。通常紫外分光先度计都有可见光波段，因此常将两者一起称为紫外-可见分光光度法。 二、红外光谱法 红外光谱是由于样品分子吸收电磁辐射导致振动-转动能级的跃迁而形成的分子吸收光谱，中红外区使用的辐射波长是2.5~50μm。分子吸收红外辐射必须满足两个条件；即只有当电磁辐射的能量与分子的振-转能级之间的跃迁所需要的能量相当时，分子才吸收这部分辐射；其二是被红外辐射作用的分子必须要有偶极矩的变化，也就是只有发生偶极据变化的振动，才能引起红外吸收谱带，这种振动才是红外活性的。 三、拉曼光谱法 拉曼光谱，是一种散射光谱。拉曼光谱分析法是基于印度科学家C.V.拉曼（Raman）所发现的拉曼散射效应，对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息，并应用于分子结构研究的一种分析方法。最常用的红外及拉曼光谱区域波长是2.5~25μm。（中红外区） 四、原子吸收光谱法 原子吸收光谱，又称原子分光光度法，是基于待测元素的基态原子蒸汽对其特征谱线的吸收，由特征谱线的特征性和谱线被减弱的程度对待测元素进行定性定量分析的一种仪器分析的方法。 五、原子发射光谱法 简称AES。又称光发射谱法或光谱分析，是一种测定物质元素的组成和含量的分析技术。是根据待测物质在高温下，分解形成的原子或离子所发射的特征光谱的波长及其强度来对各种元素进行定性和定量分析的方法。 光的本质 学习目标： 1. 熟悉光的本质及吸收光谱的产生。 2. 了解补色光的概念。 1.光的波粒二象性 从本质上讲，光是一种电磁辐射，又称电磁波，具有波动性和粒子性，即波粒二象性。所有电磁辐射在真空中的传播速度c约为2.9979×1010cm/s。不同电磁辐射之间的差别仅在于波长不同。 可见光是人眼睛能感觉到的光，其波长大约在400～760nm之间。可见光区以外的电磁辐射。人的眼睛察觉不到，例如近紫外光，其波长大约在200～400nm之间。 若把电磁辐射按照波长顺序排列起来，就称为电磁波谱，如下表所示。 电磁辐射区段 波长范围 电磁辐射区段 波长范围 γ射线 10-3～0.1 nm 近红外辐射 0.76～2.5 μm X射线 0.1～10 nm 中红外辐射 2.5～50 μm 远紫外辐射 10～200 nm 远红外辐射 50～1000 μm 紫外辐射 200～400 nm 微波区 1 mm～1 m 可见光区 400～760 nm 无线电波区 1～1000 m 2.物质对光的选择性吸收 电磁辐射的波长越长，频率越低，能量越小；反之，波长越短，频率越高，能量越大。物质的结构不同，与电磁辐射发生相互作用所需要的能量也不同。只有当电磁辐射的能量与物质结构发生改变所需要的能量相等时，电磁辐射与物质之间才能发生相互作用，也就是说，物质对光具有选择性吸收。 3.补色光 在可见光区，波长不同的光具有不同的颜色，但波长相近的光，其颜色并没有明显的差别，不同颜色之间是逐渐过渡的。各种颜色光的近似波长范围，如下表所示。 光的颜色 波长范围（nm） 光的颜色 波长范围（nm） 红色 760～650 青色 500～480 橙色 650～610 蓝色 480～450 黄色 610～560 紫色 450～400 绿色 560～500 近紫外 400～200 单一波长的光称为单色光，如果两种适当颜色的单色光按一定强度比例混合，可以得到白光，则这两种单色光互称补色光。 溶液呈现不同的颜色，是由于溶液中的溶质选择性地