文档介绍：第一章光谱分析第一节光谱分析法及其分类?光谱分析方法: 是基于电磁辐射与材料相互作用产生的特征光谱波长与强度进行材料分析的方法。?按辐射与物质相互作用性质分为: 吸收光谱分析、发射光谱分析法、散射光谱分析法。?按发生作用的物质微粒不同可分为: 原子光谱和分子光谱等。原子光谱: 由原子外层或内层电子能级的变化产生, 为线光谱。分析方法的有原子发射光谱法(AES )、原子吸收光谱法( AAS )、原子荧光谱法( AFS )以及 X射线荧光光谱法( XFS )等。分子光谱: 由分子中电子能级、振动和转动能级的变化产生,为带光谱。分析方法的有紫外- 可见分光光度法( UV-Vis )、红外光谱法( IR )、拉曼光谱法() 分子荧光光谱法( MFS )和分子磷光光谱法( MPS )等。吸收光谱或发射光谱按波长分为: 红外光谱、可见光谱、紫外光谱、 X射线光谱等。表6-1 吸收与发射光谱分类定性、定量分析紫外、可见光分子能级分子分子磷光光谱定性、定量分析紫外、可见光分子能级分子分子荧光光谱定性、定量分析紫外、可见光价电子能原子( 外层电子) 原子荧光光谱元素的定性、定量分析紫外、可见光价电子能原子( 外层电子) 原子发射光谱元素的定性、定量分析二次 X 射线电子能级原子中电子 X 射线荧光光谱定性、定量分析γ射线原子核能级原子核γ射线光谱发射光谱结构鉴定,分子的动态效应、氢键的形成、互变异构反应射频原子核磁能级原子核核磁共振波谱定性分析、结构分析微波电子自旋能级原子顺磁共振波谱定性鉴定、结构分析、定量分析红外线分子振动能级分子(振动) 红外吸收光谱物质定性、结构分析、定量分析紫外、可见光分子电子能级分子( 外层电子) 紫外、可见吸收光谱元素的定量分析紫外、可见光价电子能级原子( 外层电子) 原子吸收光谱分析原子的氧化态、化学键、核周围电子云分布及核有效磁场γ射线原子核能级原子核莫斯堡尔谱吸收光谱应用吸收或发射辐射种类能级跃迁类型作用物质光谱(分类)名称第二节第二节原子、分子结构与光谱原子、分子结构与光谱一、一、原子能态与光谱原子能态与光谱(一)原子能态及其表征(一)原子能态及其表征 1 ?电子的运动状态可用四个量子数来描述: 主量子数 n、角量子数 l、磁量子数 m、自旋磁量子数 m s。?四个量子数也相应表征了电子的能量状态。?四个量子数的取值是: n = 1 ,2,…,n; l = 0 ,1,2,…,( n-1 ),相应的符号为 s,p,d,f,…; m = 0 ,±1,±2,…,±l; m s = ± 1/2 。图 1-1 原子的电子能级示意图 。考虑这些复杂作用时,量子理论将其分解为: 轨道- 轨道相互作用、自旋- 自旋相互作用、自旋- 轨道相互作用。轨道-轨道、自旋-自旋作用合称剩余相互作用。通过对各角动量进行加和组合(称为耦合)获得表征原子整体运动状态与能量的原子量子数。多电子原子情况 : L-S耦合与 J-J耦合。 J-J耦合: 是指剩余相互作用小于自旋-轨道相互作用时,先考虑后者的耦合,这种耦合作用适用于重元素。 L-S耦合: 是指剩余相互作用大于自旋-轨道相互作用时,先考虑前者的耦合,这种耦合方式适用于轻元素和中等元素(Z<40)。 L-S耦合可记为: (s 1,s 2,…)( l 1,l 2,…)=( S,L)= J 将各电子自旋角动量( Ps 1, Ps 2,…) 与各电子轨道角动量( Pl 1, Pl 1,…) 分别加和(矢量和),获得原子的总自旋角动量 P S和总轨道角动量 P L ,然后再由 P S与P L 合成总(自旋- 轨道)角动量 P J (即 P J=P S+P L)。按L-S 耦合,得到 S、L、J、M J等表征原子运动状态的原子量子数。 L-S耦合 S 称总自旋量子数,表征 P S的大小。 L 称总(轨道)角量子数,表征 P L的大小。 J 称内量子数(或总量子数),表征 P J的大小, J 为正整数或半整数,取值为: L+S,L+S-1, L+S-2,…,│L-S│, 若L≥S,则 J有2S +1 个值; 若L<S,则 J有2L +1 个值。 M J 称总磁量子数,表征 P J沿外磁场方向分量大小, M J取值为: 0,±1,±2,…,±J(当 J为整数时)或± 1/2 ,± 3/2 ,…,±J(当 J为半整数时)。用n、S、L、J、M J等量子数表征原子能态, 原子能级由符号表示,称为光谱项。符号中,对应 L=0,1,2,3,4,…,常用字母 S、P、D、F、G等表示。 M表示光谱项多重性,即表示 n与L一定的光谱项可产生