分子光譜學(xué)精品課件

1、分子光譜學(xué)1第1頁，共38頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)50分，星期一光聲光譜法 (PAS) Photo Acoustic Spectroscopy拉曼光譜法 (RS) Raman Spectroscopy*核磁共振波譜法(NMR) Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy*質(zhì)譜法 (MS) Mass Spectroscopy 發(fā)展聯(lián)用技術(shù)是趨勢(shì)!分子磷光光譜法(MPS) Molecular Phosphorescence Spectroscopy2第2頁，共38頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)50分，星期一吸光光度法的基本原理 特點(diǎn) 靈敏度高：測(cè)定下限

2、可達(dá)10-510 -6molL-1, 10-4%10-5%準(zhǔn)確度能夠滿足微量組分的測(cè)定要求： 相對(duì)誤差25 （12）操作簡便快速應(yīng)用廣泛 吸光光度法是基于被測(cè)物質(zhì)的分子對(duì)光具有選擇性吸收的特性而建立起來的分析方法。3第3頁，共38頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)50分，星期一I0It光強(qiáng)的測(cè)量分光光度計(jì)分光光度法的應(yīng)用：定量測(cè)定與定性分析物質(zhì)對(duì)光有選擇性吸收 準(zhǔn)備知識(shí) 光強(qiáng)的減弱與物質(zhì)濃度的關(guān)系？朗伯-比爾定律測(cè)量光強(qiáng)度的減弱4第4頁，共38頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)50分，星期一光的基本性質(zhì) (電磁波的波粒二象性) c 真空中光速 2.99792458108m/s3.0 108m/s波

3、長，單位：m,cm,mm,m,nm, 1m=10-6m, 1nm=10-9m, 1=10-10m 頻率，單位：赫芝(周)Hz 次/秒 n 折射率，真空中為1光的傳播速度:波動(dòng)性5第5頁，共38頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)50分，星期一X磁場(chǎng)向量傳播方向YZx電場(chǎng)向量6第6頁，共38頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)50分，星期一h普朗克(Planck)常數(shù) 6.62610-34Js頻率E光量子具有的能量 單位：J(焦耳)，eV(電子伏特) 1eV=1.6021019 J微粒性光量子，具有能量。7第7頁，共38頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)50分，星期一結(jié)論:一定波長的光具有一定的能量，波長

4、越 長(頻率越低)，光量子的能量越低.單色光：具有相同能量(相同波長)的光.混合光：具有不同能量(不同波長)的光復(fù)合在 一起. 例如白光.波粒二象性真空中:8第8頁，共38頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)50分，星期一 電磁波譜及分析方法電磁波長(cm)10-810-1310-610-910-410-610-410-110-410-110-210210-510.1100100 104104104107nm104004007807803105名稱射線X射線紫外線可見光紅外線短波中波能量(eV)1041091021051102110-3110-610-310-6 能級(jí)躍遷原子核內(nèi)層電子外層價(jià)電子分

5、子軌道電子分子轉(zhuǎn)動(dòng)或振動(dòng)未成對(duì)電子的偶極矩原子核的偶極矩利用吸收的分析方法射線吸收法X射線吸收法原子吸收法紫外吸收法可見光分光光度法紅外吸收分析順磁共振核磁共振利用發(fā)射的分析方法活化分析X射線熒光發(fā)射X射線原子熒光分析火焰光度分析發(fā)射光譜分析熒光分析磷光分析拉曼分析利用相互作用的分析方法電子射線分析X射線衍射分析比濁法旋光光譜法圓偏光二向性法9第9頁，共38頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)50分，星期一光學(xué)光譜區(qū)遠(yuǎn)紫外近紫外可見近紅外中紅外 遠(yuǎn)紅外（真空紫外）10nm200nm200nm 380nm380nm 780nm780 nm 2.5 m2.5 m 50 m50 m 300 m10第10

6、頁，共38頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)50分，星期一物質(zhì)對(duì)光的吸收與發(fā)射 1. 電子相對(duì)于原子核的運(yùn)動(dòng)-電子能級(jí); 單重態(tài)：激發(fā)態(tài)與基態(tài)中的電子自旋方向相反. 三重態(tài)：激發(fā)態(tài)與基態(tài)中的電子自旋方向相同. 2. 原子核在其平衡位置附近的相對(duì)振動(dòng) -振動(dòng)能級(jí); 3. 分子本身繞其重心的轉(zhuǎn)動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí).物質(zhì)分子內(nèi)部3 種運(yùn)動(dòng)形式及其對(duì)應(yīng)能級(jí)：11第11頁，共38頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)50分，星期一S2分子吸光與發(fā)光示意圖Ee振動(dòng)能級(jí)v3v2v1轉(zhuǎn)動(dòng)r3r2r1S1S0 紫外熒光磷光T2T1可見EvEr紅外單重態(tài) 三重態(tài)系間竄躍12第12頁，共38頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)50分，

7、星期一光譜種類原子光譜：吸收、發(fā)射、熒光線狀光譜黑體輻射：白熾燈、液、固灼熱發(fā)光連續(xù)光譜分子光譜：紫外、可見、紅外等吸收光譜帶狀光譜I13第13頁，共38頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)50分，星期一/nm顏色互補(bǔ)光400 450紫黃綠450 480藍(lán)黃480 490綠藍(lán)橙490 500藍(lán)綠紅500 560綠紅紫560 580黃綠紫580 610黃藍(lán)610 650橙綠藍(lán)650 760紅 分子對(duì)光的吸收與吸收光譜不同顏色的可見光波長及其互補(bǔ)光藍(lán)綠14第14頁，共38頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)50分，星期一熔融石英晶體石英玻璃NaCl170nm3.6m *200600nm 2m 3.5m*3

8、60nm2.5m*200nm15mKClKBrCsI200nm18m*230nm25m 230nm50m一些材料的有效透明區(qū)15第15頁，共38頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)50分，星期一光吸收基本定律:朗伯-比爾定律朗伯定律:(1760) A=lg(I0/It)=k1b 當(dāng)入射光的 ,吸光物質(zhì)的c 一定時(shí),溶液的吸光度A與液層厚度b成正比.比爾定律(1852) A=lg(I0/It)=k2c 當(dāng)入射光的 ,液層厚度b 一定時(shí),溶液的吸光度A與吸光物質(zhì)的c成正比.16第16頁，共38頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)50分，星期一朗伯-比爾定律意義:當(dāng)一束平行單色光通過均勻、透明的吸光介質(zhì)時(shí)，

9、其吸光度與吸光質(zhì)點(diǎn)的濃度和吸收層厚度的乘積成正比.A=lg(I0/It)=kbc17第17頁，共38頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)50分，星期一透光率(透射比）T（Transmittance）A = lg(I0/It) = lg(1/T) = lgT = Kbc吸光度A (Absorbance）I0It入射光透過光18第18頁，共38頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)50分，星期一吸光度A、透射比T與濃度c 的關(guān)系A(chǔ)T (%)cA=kbc1.00.80.60.40.2100 80 60 40 2019第19頁，共38頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)50分，星期一K 吸光系數(shù) Absorptiv

10、ity a 的單位: Lg-1cm-1當(dāng)c的單位用gL-1表示時(shí)，用a 表示， Aa b c 的單位: Lmol-1cm-1當(dāng)c的單位用molL-1表示時(shí)，用 表示. 摩爾吸光系數(shù) Molar Absorptivity A b c 當(dāng)c的單位用g100mL-1表示時(shí)，用 表示, A bc， 叫做比吸光系數(shù).20第20頁，共38頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)50分，星期一吸光度與光程的關(guān)系 A = abc 0.10b0.202b0.00光源檢測(cè)器顯示器參比21第21頁，共38頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)50分，星期一吸光度與濃度的關(guān)系 A = abc0.10c0.202c0.00光源檢測(cè)器

11、顯示器參比22第22頁，共38頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)50分，星期一吸光度與波長的關(guān)系 A = abc0.00紅0.10紅0.00光源檢測(cè)器顯示器參比藍(lán)綠光紅光23第23頁，共38頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)50分，星期一朗伯-比爾定律的適用條件1. 單色光 應(yīng)選用max處或肩峰處測(cè)定.3. 稀溶液 濃度增大，分子之間作用增強(qiáng).2. 吸光質(zhì)點(diǎn)形式不變 離解、絡(luò)合、締合會(huì)破壞線性關(guān)系, 應(yīng)控制條件(酸度、濃度、介質(zhì)等).24第24頁，共38頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)50分，星期一溶液濃度的測(cè)定A b c工作曲線法(校準(zhǔn)曲線)朗伯-比爾定律的分析應(yīng)用 0 1.0 2.0 3.0

12、4.0 c(mg/mL)A。 。 。 。*0.800.600.400.200.00Axcx25第25頁，共38頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)50分，星期一吸光度的加和性與吸光度的測(cè)量 A = A1 + A2 + +An 用參比溶液調(diào)T=100%（A=0），再測(cè)樣品溶液的吸光度，即消除了吸收池對(duì)光的吸收、反射，溶劑、試劑對(duì)光的吸收等。26第26頁，共38頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)50分，星期一分光光度計(jì)的主要部件光源：發(fā)出所需波長范圍內(nèi)的連續(xù)光譜，有足夠 的光強(qiáng)度,穩(wěn)定。/nm鎢燈（熱輻射光源）4006008001000氙燈（氣體放電光源）氫燈強(qiáng)度27第27頁，共38頁，2022年，5月

13、20日，9點(diǎn)50分，星期一氙燈氫燈鎢燈28第28頁，共38頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)50分，星期一單色器：將光源發(fā)出的連續(xù)光譜分解為單色光的 裝置。 棱鏡：依據(jù)不同波長光通過棱鏡時(shí)折射率不同.玻璃3503200nm, 石英1854000 nm入射狹縫準(zhǔn)直透鏡棱鏡聚焦透鏡出射狹縫白光紅紫12800 600 50040029第29頁，共38頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)50分，星期一光柵：在鍍鋁的玻璃表面刻有數(shù)量很大的等寬度等間距條痕(600、1200、2400條/mm )。 利用光通過光柵時(shí)發(fā)生衍射和干涉現(xiàn)象而分光。波長范圍寬, 色散均勻,分辨性能好, 使用方便.平面透射光柵反射光柵（廣

14、泛使用）光柵衍射示意圖M1M2出射狹縫光屏透鏡平面透射光柵30第30頁，共38頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)50分，星期一吸收池(比色皿)：用于盛待測(cè)及參比溶液。 可見光區(qū)：光學(xué)玻璃池 紫外區(qū)：石英池檢流計(jì)（指示器）： 低檔儀器：刻度顯示 中高檔儀器：數(shù)字顯示，自動(dòng)掃描記錄檢測(cè)器：利用光電效應(yīng)，將光能轉(zhuǎn)換成 電流訊號(hào)。 光電池，光電管，光電倍增管31第31頁，共38頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)50分，星期一硒光電池（Barrier-layer photocell）適用于300-800 nm, 在500-600 nm范圍最靈敏。Se陰極Au，Ag半導(dǎo)體h陽極32第32頁，共38頁，2022

15、年，5月20日，9點(diǎn)50分，星期一光電管(Phototube)h（片）紅敏管 625-1000 nm藍(lán)敏管 200-625 nm33第33頁，共38頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)50分，星期一光電倍增管(Photomultiplier Tube, PMT)1個(gè)光子可產(chǎn)生106107個(gè)電子160-700 nm34第34頁，共38頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)50分，星期一吸光光度法儀器主要差異比較可見光（380780nm）紫外光（200380nm)中紅外（2.550 m )光源鎢燈碘鎢燈3202500氫燈氘燈180375硅碳棒（紅外線）吸收池材料玻璃（3503200）石英（1854000） NaCl晶體35第35頁，共38頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)50分，星期一1. 單光束分光光度計(jì)可變波長單光束紫外-可見分光光度計(jì)示意圖分光光度計(jì)的基本類型36第36頁，共38頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)50分，星期一2. 雙光束分光光度計(jì)參比池檢測(cè)器濾光片或單色器放大器樣品池光源 hv光子檢測(cè)器反光鏡反光鏡透明部分扇形鏡 正面圖扇形鏡反光鏡柵鏡雙光束型可以消除光源強(qiáng)