文档介绍：光化学分析技术
阿贝折射仪测定乙醇的含量分光光度计测定磷的含量分光光度计测定铁的含量
凡是基于检测能量作用于待测物质后产生的辐射讯号或所引起的变化的分析方法均可称为光化学分析法。光化学分析法愈来愈广泛应用于物理,化学和生物等各个学科领域,特别在物质组成和机构的研究、基团的识别、几何构型的确定以及表面分析等方面,更具有其优越性。
光化学分析法的分类
光化学分析法可以分为非光谱法与光谱法两大类。非光谱法是指那些不以光的波长为特征讯号,仅通过测量电磁辐射的某些基本性质(反射、折射、干涉、衍射和偏振)等的变化的分析方法。这类方法主要有折射法、比浊法,旋光法、衍射法等。光谱法主要是基于光的吸收、发射、拉曼散射等作用而建立的分析方法,它通过检测光谱的波长和强度来进行定性和定量分析。
光谱法
光谱法可分为3种基本类型:吸收光谱法、发射光谱法和散射光谱法。
吸收光谱法:
吸收光谱是物质吸收相应的辐射能而产生的光谱。其产生的必要条件是:所提供的辐射能恰好满足该吸收物质两能级间跃迁所需的能量。具有较大能量的射线可被原子核吸收;X射线可被原子内层电子吸收;紫外和可见光可被原子和分子的外层电子吸收;红外线可产生分子的振动光谱;微波和射频可产生转动光谱。所以,根据物质对不同波长的辐射能的吸收,可以建立各种光谱法,。
方法名称辐射能作用物质检测信号
莫斯鲍尔光谱法射线原子核吸收后的射线
X射线吸收光谱 X射线 Z>10的重元素吸收后的X射线
放射性同位素原子的内层电子
原子吸收光谱法紫外、可见光气态原子外层的电子吸收后的紫外、可见光
紫外、可见分光光度法紫外、可见光分子外层的电子吸收后的紫外、可见光
--15mm的红外光分子振动吸收后的红外光
核磁共振波谱法 —100MHz的射频原子核磁共振磁量子吸收
有机化合物分子的质子
电磁自旋共振波谱法 10000MHz—800000MHz的微波未成对的电子吸收
激光吸收光谱法激光分子(溶液) 吸收
激光光声光谱法激光分子(气体) 声压
分子(固体)
分子(液体)
激光热透镜光谱法激光分子(溶液) 吸收
上述吸收光谱的形成过程,可用下式表达:
辐射能的吸收
辐射能以光的形式发射
或热能辐射能以热能的形式释放
式中:X表示基态粒子; 表示激发态粒子; 表示辐射能。
发射光谱:
发射光谱可分为两大类。
光致发光。被测粒子吸收辐射能后被激发,当跃迁回到低能态或基态时,便产生发射光谱。以此建立的光谱方法有:荧光(包括X荧光、原子荧光、分子荧光)光谱法、磷光光度法等。分子荧光和磷光的主要区别是荧光寿命较磷光短。
非电磁辐射能激发发光。主要用电弧、电火花及高压放电装置等电能及火焰热能激发粒子,产生光谱。这一过程可用下式表示:
。
方法名称辐射能(或能源) 作用物质检测讯号
原子发射光谱法院电能火焰气态原子外层电子紫外、可见光
X荧光光谱法 X射线(—) 原子内层电子的逐出,外层特征X射线
级电子跃入空位(电子跃迁)
原子荧光光谱法高强度紫外、可见光气态原子外层电子跃迁原子荧光
荧光光度法紫外、可见光分子荧光(紫外、可见光)
磷光光度法紫外、可见光分子磷光(紫外、可见光)
化学发光法化学能分子可见光
散射光谱法:
主要是以拉曼散射为基础的拉曼散射光谱法。目前,用激光作光源的拉曼散射光谱具有所需试样量少,分辨能力强及可观察受激拉曼散射等优点。因此,激光拉曼光谱已成为化学研究中的有力手段。
非光谱法
1)折射法:
基测量物质折射率的方法称为折射法。折射法可用于纯化合物的定性分析及纯度测定,并可用于二元混合物的定量分析,还可得到物质的基本性质和结构的某些信息。
2)旋光法:
溶液的旋光性与分子的非对称结构有密切的关系,因此,旋光法可作为鉴定物质化学结构的一种手段。它对于研究某些天然产物及配合物的立体化学问题,更有特殊的效果。此外,它还可用于物质纯度的测定,例如糖量计就专用于测定具有旋光性的物质的糖含量。
3)比浊法:
比浊法是测量光线通过胶体溶液或悬浮液后的散射光强度来进行量分析的方法。它主要用于测定和及其他胶体溶液的浓度。
4)衍射法:
基于光的衍射现象而建立的方法有X射线衍射法和电子衍射法(透射电子显微镜)。
1、 X射线衍射法。以X射线照射晶体时,由于晶体的点阵常数与Z射线的波长是同一个数量级(约10-8),故可产生衍射现象。因为晶胞的形状和大小决定X射线衍射的方向,各衍射花样的强度决定于晶胞中原子的分布,所以各种晶体具有不同的衍射图,可