文档介绍：1
§ 7-1 光学分析法概述
一、光学分析法:
基于电磁辐射能量与待测物质相互作用后所产生的辐射信号与物质组成及结构关系所建立起来的分析方法
光学分析法在物质组成研究、结构表征、基团识别、几何构型确定及表面分析、定量分析等方面具有其他方法不可取代的地位。
二、电磁辐射和电磁波谱
1、电磁辐射(电磁波,光) :以巨大速度通过空间、不需要任何物质作为传播媒介的一种能量
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2、电磁辐射的性质:具有波、粒二象性
(1)波动性
(2)粒子性
c:光速;λ:波长;ν:频率;E :能量; h:普朗克常数(×10-34 J · s)
3、电磁波谱:电磁辐射按波长的顺序排列
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γ射线→ X 射线→紫外光→可见光→红外光→微波→无线电波
射线
x射线
紫外光
红外光
微波
无线电波
可见光
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4、电磁辐射与物质的相互作用
(1)吸收
(2)发射
(3)散射:丁铎尔散射、拉曼散射
(4)折射和反射
(5)干涉和衍射
根据特征光谱的波长可进行定性分析;根据光谱峰的强弱与物质含量的关系进行定量分析。
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三、光学分析法分类
光谱法与非光谱法
1、光谱法:
利用物质与电磁辐射作用时,物质内部发生量子化能级跃迁而产生的吸收、发射或散射辐射等电磁辐射的强度随波长变化的定性、定量分析方法。
按能量交换方向分吸收光谱法
发射光谱法
按作用结果不同分原子光谱→线状光谱
分子光谱→带状光谱
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2、非光谱法:
利用物质与电磁辐射的相互作用测定电磁辐射的反射、折射、干涉、衍射和偏振等基本性质变化的分析方法,不涉及能级跃迁.
分类:折射法、旋光法、比浊法、χ射线衍射法
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光谱法:内部能级发生变化
原子吸收/发射光谱法:原子外层电子能级跃迁
分子吸收/发射光谱法:分子外层电子能级跃迁
非光谱法:内部能级不发生变化
仅测定电磁辐射性质改变
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根据待测物质的气态原子或离子受激发后所发射的特征光谱的波长及其强度来测定物质中元素组成和含量的分析方法。
一、定义
§ 7-2 原子发射光谱分析的基本原理
二、原子发射光谱的产生
在正常状态下,元素处于基态,元素在受到热(火焰)或电(电火花)激发时,由基态跃迁到激发态,返回到基态时,发射出特征光谱(线状光谱)。
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Absorption
Emission
hn
DE = hn = hc/l
E0, 基态
E1, 第一激发态
E2, 第二激发态
特征辐射
基态元素M
激发态M*
热能、电能
E
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原子发射光谱的波长取决于跃迁前后两能级的能量差,即
不同的元素其原子结构不同,原子的能级状态不同,电子在不同能级间跃迁所放出的能量不同,原子发射谱线的波长不同。
同一种元素有许多条发射谱线,最简单的H已发现谱线54条,Fe元素谱线4~5千条,每种元素有特征谱线——定性分析的依据
线光谱
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在激发光源中将被测物质蒸发,激发。
由激发态返回低能级态,辐射出不同特征波长的光,将被测定物质发射的复合光经分光装置色散成光谱。
3. 根据光谱的谱线位置进行光谱定性分析,据谱线强度进行光谱定量分析。
三、发射光谱分析的基本过程
§ 7-3 光谱分析仪器
原子发射光谱仪通常由三部分构成:
1、光源
2、分光系统(光谱仪)
3、观测系统