你知道紫外、紅外、原子吸收等光譜分析原理嗎？

一、什么是光譜分析法

1、光的性質

波動性與粒子性(物質發射或吸收電磁輻射，會發射能量躍遷)。

2、光譜

光譜是光的不同波長成分及強度分布按波長或波數次序排列的記錄。

3、光譜組成

線光譜：由處于氣相的單個原子發生能級躍遷所產生的單線；

帶狀光譜：由氣態自由基或小分子振動-轉動能級躍遷產生的光譜；

連續光譜：固體被加熱到熾熱狀態，無數原子和分子的運動或振動所產生的熱輻射，也稱黑體輻射。

4、光譜分析法

基于物質對不同波長光的吸收、發射等現象建立起來的一類光學分析法稱為光譜分析法。

5、光譜分析法分類

由原子的吸收或發射形成的光譜稱為原子光譜，為線光譜；由分子的吸收或發光形成的光譜稱為分子光譜，為帶狀光譜。

二、光譜分析原理

1、量子理論

物質粒子存在不連續的能量狀態，這些能量值是量子化的稱為能級。每種分子都具有特定的能級結構。處于于基態的分子受到光的能量激發時，可以選擇吸收特征值頻率能量躍遷到較高能級，即光致激發，所需能量即為兩個能級之間的能量差。

2、分子能級躍遷

光致激發時，分子總能量

E=E內能+E平動+E電子+E振動+E轉動

其中(1)E內能為分子固有內能，與光譜產生無關；

(2)E平動僅是溫度的函數，不產生光譜；

(3)E電子為分子的價電子能，與光譜的產生有關，相鄰價電子的能級間距為1~20eV，可給出物質化學性質等信息；

(4)E振動為分子的振動能，與光譜產生有關，相鄰兩個振動能級相距0.025~1eV，可給出價鍵特性等結構信息；

(5)E轉動為分子轉動能，與光譜產生有關，相鄰兩個轉動能級相距0.004~0.025eV，可給出分子大小、鍵長等特性信息。

因此分子躍遷時，分子能量變化⊿E=⊿E電子+⊿E振動+⊿E轉動

一個電子能級的躍遷往往疊加許多振動能級，一個振動能級躍遷又疊加許多轉動躍遷，因此形成帶狀光譜。

雙原子分子的三種能量躍遷示意圖如下

3、光譜的波長

分子吸收能量為兩能級的能量差

E為光子具有能量，v為光頻率，λ為波長，h為普朗克常量，c為真空中光速。

利用此式可計算出物質發生各類躍遷時的波長范圍。

4、物質對各種電磁波的吸收

當電磁輻射通過固體、液體或氣體時，具一定頻率的輻射將能量轉移給處于基態的原子、分子或離子，并躍遷至高能態，從而這些輻射被選擇性的吸收。

原子吸收：原子吸收光譜分析

分子吸收：紫外、紅外、拉曼

核吸收： 核磁共振