第二章 光谱分析
第二章光谱分析
1 光谱分析法导论
了解电磁辐射的性质。掌握电磁辐射与物质相互作用的原理。了解光学分析仪器的大致构造。
2 原子光谱
了解原子光谱法的基础，元素光谱化学性质的规律性，明确原子化的方法及试样的引入，掌握原子吸收光谱，原子发射光谱，原子荧光光谱，X 射线光谱法的基本原理及分析中的干扰效应及抑制方法，了解原子吸收分析的实验技术及仪器基本结构。
3 分子光谱
掌握紫外一可见分子吸收光谱法，分子发光——荧光、磷光和化学发光，红外吸收光谱法，激光拉曼光谱法，核磁共振波谱法，质谱法的基本原理。掌握光吸收定律，化学位移和核磁共振谱, 简单自旋偶合和自旋分裂等概念。了解以上分析仪器的构造。能够应用以上分析方法解决一些实际问题。
4 表面分析方法
掌握电子能谱法，二次离子质谱法，电子显微镜和电子探针，扫描隧道显微镜和原子力显微镜的基本原理，了解其仪器结构。
第三章电分析
了解有关电池，电极反应，电池图解式的表示规则。明确标准电极电位与条件电位的概念，掌握奈斯特公式的应用。掌握电位分析法，伏安法和极谱法，电解和库仑分析法的基本原理。明确金属基指示电极，
膜电位与离子选择电极，物质的传递与扩散控制过程，扩散电流理论等的定义。了解离子选择电极的类型，离子选择电极的性能参数，离子选择电极的特点及应用，电解分析方法的应用。
第四章分离方法
掌握色谱法的基本理论塔板理论和速率理论。明确基线，峰高，保留值，分配比，区域宽度等基本术语的含义。掌握色谱分析定性及定量方法。掌握柱效、选择性、分离度的基本概念及影响因素。了解色谱仪的仪器构造，掌握气相色谱固定相，气相色谱分离条件及检测器的选择原则，了解气相色谱分析方法及应用。掌握高效液相色谱法的基本原理及分类，了解高效液相色谱仪的仪器构造，了解不同分离方法的应用对象。掌握毛细管电泳法的基本原理及基本概念，了解其仪器构造。了解超临界流体色谱和萃取原理。
第五章其他分析方法
了解热分析、流动注射分析的基本原理，了解其仪器构造及应用。
第四章 振动光谱
第四章振动光谱 一、教学目的 理解掌握震动光谱分析的基本理论，掌握红外光谱图的分析处理，了解红外光谱实验技术。 二、重点、难点 重点：震动光谱分析的基本理论，红外光谱图的分析处理。 难点：震动光谱分析的基本理论。 三、教学手段 多媒体教学 四、学时分配 4学时 引言： ●1900～1910年间，科布伦茨（W．W．C。blentz）首先用红外光测量了一些有 机物液体的吸收光谱而建立起一种新的分析方法——红外光谱法。他发现分子中的一定原子群可以吸收特定的频率，这些特定的频率犹如人类的指纹，可以用来辨认分子中特定原子群的存在。 ●它主要可以用作分子结构的基础研究和物质化学组成（物相）的分析（包括定性和 定量）。红外光谱法作分子结构的研究可以测定分子的键长、键角大小，并推断分子的立体构型，或根据所得的力常数，间接得知化学键的强弱，也可以从正则振动频率来计算热力学函数等。 ●不过红外光谱法更多的用途是根据谱的吸收频率的位置和形状来判定本知物，并按 其吸收的强度来测定它们的含量。因此红外光谱法在目前已成为十分方便而有效的分析方法之一。 ●红外光谱法应用得较多的是在有机化学领域，对无机化合物和矿物的红外鉴定开始 较晚。红外光谱法对测定矿物的结构或组分虽不如X射线衍射分析那么成熟，却也有其独特长处。 所谓振动光谱是指物质因受光的作用，引起分子或原子基团的振动，从而产生对光的吸收。如果将透过物质的光辐射用单色器加以色散，使波长授长短依次排列，同时测量在不同波长处的辐射强度，得到的是吸收光谱。如果用的光源是红外光波，即0.78～1000μm，就是红外吸收光谱。如果用的是强单色光，例如激光，产生的是激光拉曼光谱。本章主要介绍红外光谱的原理及其在无机非金属材料中的应用，对拉曼光谱只作简单的介绍。
原子吸收光谱分析的特点
原子吸收光谱分析的特点 原子吸收光谱分析能在短短的三十多年中迅速成为分析实验室的有力武器，由于它具有许多分析方法无可比拟的优点。 ⑴灵敏度高 采用火焰原子化方式，大多元素的灵敏度可达ppm级，少数元素可达ppb级，若用高温石墨炉原子化，其绝对灵敏度可达10-10-10-14g，因此，原子吸收光谱法极适用于痕量金属分析。 ⑵选择性好 由于原子吸收线比原子发射线少得多，因此，本法的光谱干扰少，加之采用单元素制成的空芯阴极灯作锐线光源，光源辐射的光谱较纯，对样品溶液中被测元素的共振线波长处不易产生背景发射干扰。 ⑶操作方便、快速 原子吸收光谱分析与分光光度分析极为类似，其仪器结构、原理也大致相同，因此对于长期从事化学分析的人使用原子吸收仪器极为方便，火焰原子吸收分析的速度也较快。 ⑷抗干扰能力强 从玻尔兹曼方程可知，火焰温度的波动对发射光谱的谱线强度影响很大，而对原子吸收分析的影响则要小的多。 ⑸准确度好 空芯阴极灯辐射出的特征谱线仅被其特定元素所吸收。所以，原子吸收分析的准确度较高，火焰原子吸收分析的相对误差一般为0.1/FONT〉0.5%。 ⑹测定元素多 原则上说，原子吸收可直接测定自然界中存在的所有金属元素，火焰原子化中，采用空气椧胰不鹧婵刹舛/FONT〉30多种元素，采用氧化亚氮椧胰不鹧婵刹舛/FONT〉70余种。 当然，原子吸收光谱分析也存在一些不足之处，原子吸收光谱法的光源是单元素空芯阴极灯，测定一种元素就必须选用该元素的空芯阴极灯，这一原因造成本法不适用于物质组成的定性分析，对于难熔元素的测定不能令人满意。另外原子吸收不能对共振线处于真空紫外区的元素进行直接测定。
第二章光谱分析法教案
第二章光谱分析法导论 一.教学内容 1．电磁辐射及电磁波谱的概念、特性及相关物理量 2．物质与电磁辐射相互作用及相关的光谱学 3．光学分析法的分类及特点 4．光学分析法的基本仪器 二．重点与难点 1．电磁辐射与电磁波谱的特殊 2．各物理量的相互换算 3．物质与电磁辐射相互作用的机制 4．各种能级跃迁的概念及相应的光谱 三.教学要求 1．牢固掌握电磁辐射和电磁波谱的概念及性质 2．熟练掌握电磁辐射各种物理量之间的换算 3．清楚理解物质与电磁辐射相互作用所产生的各种光谱 4．清晰光学分析法分类的线索 5．了解光谱法的基本仪器部件 四．学时安排2学时 第一节光学分析法及其分类 光学分析法是根据物质发射的电磁辐射或电磁辐射与物质相互作用而建立起来的一类分析化学方法。 这些电磁辐射包括从 射线到无线电波的所有电磁波谱范围
(不只局限于光学光谱区)。电磁辐射与物质相互作用的方式有发射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射、偏振等。 光学分析法可分为光谱法和非光谱法两大类。 光谱法是基于物质与辐射能作用时，测量由物质内部发生量 子化的能级之间的跃迁而产生的发射、吸收或散射辐射的波长和强度进行分析的方法。 光谱法可分为原子光谱法和分子光谱法。 原子光谱法是由原子外层或内层电子能级的变化产生的，它的表现形式为线光谱。属于这类分析方法的有原子发射光谱法（AES）、原子吸收光谱法（A AS），原子荧光光谱法（A FS）以及X射线荧光光谱法（X FS）等。 分子光谱法是由分子中电子能级、振动和转动能级的变化产生的，表现形式为带光谱。属于这类分析方法的有紫外-可见分 光光度法（U V-Vi s），红外光谱法（IR），分子荧光光谱法（M F S）和分子磷光光谱法（M P S）等。 非光谱法是基于物质与辐射相互作用时，测量辐射的某些性质，如折射、散射、干涉、衍射、偏振等变化的分析方法。 本章主要介绍光谱法。 一、发射光谱法 物质通过电致激发、热致激发或光致激发等激发过程获得能量，变为激发态原子或分子M* ，当从激发态过渡到低能态或基态时产生发射光谱。 M* ?→M +hv 通过测量物质的发射光谱的波长和强度进行定性和定量分 析的方法叫做发射光谱分析法。 根据发射光谱所在的光谱区和激发方法不同，发射光谱法分为： 1.γ射线光谱法
光谱分析
美国在IGCP2264工程实施过程中，为了比较光谱分辨率和采样间隔对光谱特征的影响对26种样本采用5种分光计测试，并同时进行了EDS、SEM、XRD分析测试。最后建成了5个光谱库，这5种波谱测试采用的分光计参数见表1。 矿物的光谱特征受到多种因素的影响。Clark等指出，除了大气层中多种气体会对太阳光谱吸收外，矿物内电子吸收和振动吸收、有机质、水、粒度和其它混合物也会对矿物的光谱特征产生影响。另外，观测几何也会对光谱数据产生严重影响。 矿物光谱的影响因素： 1）电子吸收和振动吸收： A：电子吸收：同一离子在不同的矿物质中，由于晶体场的结构不同，能级的分化数量也随之变化。这种变化会使吸收产生显著的差异，使得我们能从光谱特征上识别矿物。 B：振动吸收：OH离子产生的第一共振发生在1.4μm，H-O-H与弯曲拉伸的OH产生的共振出现在1.9μm附近，因此当一个矿物在1.9μm附近出现吸收波段时，说明其中含有水。 如果一个矿物的光谱在1.4μm处发生共振，而在1.9μm附近没有共振，说明其中只含有氢氧基。 氢氧基仅仅有一种拉伸振动模式，它的波长位置依赖于它所依附的其它离子。 在含有OH的矿物质光谱中，金属与OH的弯曲拉伸振动和OH的拉伸振动所产生的复合振动发生在2.2～2.3μm附近。 2）粒度影响：颗粒大小对反射率的影响比较复杂。 3）影响矿物光谱特征的其它因素：当一种元素被另一种元素替代时，在吸收波段位置上会出现小偏离。当晶格中的元素被其它元素替代时，会扰乱晶格周期，使得自然晶体的晶格出现缺陷，从而产生离散的能量级。当电子在它们之间跃迁时，就会出现特殊的吸收而显示出某种颜色。
光谱分析法和化学分析法优缺点
一、分析的方法不同： 化学分析是指利用化学反应和它的计量关系来确定被测物质的组成和含量的一类分析方法。测定时需使用化学试剂、天平和一些玻璃器皿。 仪器分析（近代分析法或物理分析法）：是基于与物质的物理或物理化学性质而建立起来的分析方法。这类方法通常是测量光、电、磁、声、热等物理量而得到分析结果，而测量这些物理量，一般要使用比较复杂或特殊的仪器设备，故称为“仪器分析”。仪器分析除了可用于定性和定量分析外，还可用于结构、价态、状态分析，微区和薄层分析，微量及超痕量分析等，是分析化学发展的方向。 二、仪器分析（与化学分析比较）的特点： L级，甚至更低。适合于微量、痕量和超痕量成分的测定。μg、μ1. 灵敏度高，检出限量可降低。如样品用量由化学分析的mL、mg级降低到仪器分析的 2. 选择性好。很多的仪器分析方法可以通过选择或调整测定的条件，使共存的组分测 定时，相互间不产生干扰。 3. 操作简便，分析速度快，容易实现自动化。 仪器分析的特点（与化学分析比较） 4. 相对误差较大。化学分析一般可用于常量和高含量成分分析，准确度较高，误差小 于千分之几。多数仪器分析相对误差较大，一般为5%，不适用于常量和高含量成分分析。 5. 仪器分析需要价格比较昂贵的专用仪器。 三、仪器分析与分析化学的关系： 二者之间并不是孤立的，区别也不是绝对的严格的。a. 仪器分析方法是在化学分析的基础上发展起来的。许多仪器分析方法中的式样处理涉及到化学分析方法（试样的处理、分离及干扰的掩蔽等）；同时仪器分析方法大多都是相对的分析方法，要用标准溶液来校对，而标准溶液大多需要用化学分析方法来标定等。b. 随着科学技术的发展，化学分析方法也逐步实现仪器化和自动化以及使用复杂的仪器设备。 化学方法和仪器方法是相辅相成的。在使用时应根据具体情况，取长补短，互相配合。 四、学习掌握的目标不同： 化学分析主要的内容为：数据处理与误差分析、四大滴定分析法、重量分析法。学习化学分析要求掌握其基本的原理和测定方法，建立起严格的“量”的概念。能够运用化学平衡的理论和知识，处理和解决各种滴定分析法的基本问题，包括滴定曲线、滴定误差、滴定突跃和滴定终点的判断，掌握重量分析法分析化学中的数据处理与误差处理。正确掌握有关的科学实验技能，具备必要的分析问题和解决问题的能力。 仪器分析涉及的分析方法是根据物质的光、电、声、磁、热等物理和化学特性对物质的组成、结构、信息进行表征和测量，学习仪器分析要求掌握的现代分析技术，牢固掌握各类仪器分析方法的基本原理以及仪器的各重要组成部分，对各仪器分析方法的应用对象及分析过程要有基本的了解。可以根据样品性质、分析对象选择最为合适的分析仪器及分析方法。
第六章 红外光谱法
1.下列羰基化合物中，C=O伸缩振动频率出现最高的是：（） （A）RCOF （B）RCOCl （C）RCOH （D）RCOR 2.在醇类化合物中，O-H伸缩振动频率随溶液C上升，向低波数方向移动的原因是（）（A）溶液极性增加（B）诱导效应增加（C）分子间氢键的增加（D）易产生振动偶合 3.一种氯苯的红外谱图在900cm-1~690cm-1间无吸收带，它的可能结构为：（） （A）对二氯苯（B）间三氯苯（C）六氯苯（D）四取代氯苯 4.CO2的平动、转动、振动的自由度分别为：（） （A）324 （B）234 （C）342 （D）423 5.乙炔分子的平动、转动、振动自由度为（） A. 2, 3, 3 B. 3, 2, 8 C. 3, 2, 7 D. 2, 3, 7 6.分子式为C7H11N2OSCl的不饱和度Ω为：（） （A）1 （B）2 （C）3 （D）4 7.下面四种气体无红外吸收光谱的为（） （A）H2O （B）CO2（C）HCl （D）N2 8. 红外光谱法中的红外吸收带的波长位置与吸收谱带的强度, 可以用来（） A. 鉴定未知物的结构组成或确定其化学基团及进行定量分析与纯度鉴定; B. 确定 配位数; C. 研究化学位移; D. 研究溶剂效应. 9. 下列哪种方法是由外层电子跃迁引起的？( ) A. 原子发射光谱和紫外吸收光谱 B. 原子发射光谱和核磁共振谱 C. 红外光谱和Raman光谱 D. 原子光谱和分子光谱 10. 同时具有红外活性和拉曼活性的是：( ) A. O2对称伸缩振动 B.CO2的不对称伸缩振动 C. H2O的弯曲振动 D. CS2的弯曲振动 11. 分子不具有红外活性的者,必须是：( ) Ａ：分子的偶极矩为零Ｂ：分子没有振动Ｃ：非极性分子Ｄ：分子振动时没有偶极矩变化Ｅ：双原子分子 12 .试比较以下五个化合物,羰基伸缩振动的红外吸收波数最大者是:( ) A: B: C: D: E: 13．以下五个化合物羰基伸缩振动的红外吸收波数最小的是：( ) A: B: C: D: E:
红外光谱特征峰解析常识
红外光谱特征峰解析常识 编写李炎平 红外特征光谱峰存在一定特征规律，正确的记录了化学结 构和特征，识记特征波谱峰有助于我们解析红外光谱。下面我将一些特征波谱峰简要罗列如下，如有疏漏之处还望批评指出。 ●羟基：特征峰范围（3650~3200）c mˉ1，一般在 3600cmˉ1处有较强峰。 ●羧基：特征峰范围（3500~2500）cmˉ1，一般峰波 数小于羟基。 ●饱和烷烃—C—H ：特征峰小于3000cmˉ1，一般在 (2950~2850)cm处，如有峰在（1390~1360）cmˉ1 处，则说明有— CH,如有峰在1450cmˉ1处，则说 3 明有— CH—， 2 ●不抱和烷烃：特征峰大于3000cmˉ1，对于烯烃 = C- _在3050 cmˉ1处和（1600~1330）cmˉ1 H C 处有峰，对于炔烃H ≡ -在（3360~3250）cmˉ1 C- C 处有峰，在（700~600）cmˉ1处有枪宽峰。 ●对于C C=:在（1700~1645）cmˉ1处有特征峰，不过不太明显，只具有指示作用。 ●对于- COC ,在（1900~1600）cm处有强峰。 -COOC CHO, - - - ●指纹区：- C N O C C , -C ,等，在 C, O C O - - - - - - - - - - - -
（1330~900）cm ˉ1处有中强峰， ● 对于)(2CH n :在（900~400）cm ˉ1处有中强或弱峰。 ● 对于醛类：特征范围为羰基峰+（2900~2700）cm ˉ1。 ● 对于----C O C :在（1300~900）cm ˉ1处有两强峰（可能有一个弱峰）。 ● 特征区范围（4400~1330）cm ˉ1，指纹区范围（1330~400）cm ˉ1。 ● 通常将中红外光谱区域划分为四个部分。 1）4000~2500cm-1，为含氢基团的伸缩振动区，通常称为“氢键区”。 2）2500~2000cm-1叁键和累积双键区。 3）2000~1500cm-1，双键区。 4）小于1500cm-1，单键区。
第2章 光谱分析法概论
第2章 光谱分析法概论 根据物质发射的电磁辐射或物质与辐射的相互作用建立起来的一类仪器分析方法，统称 为光学分析法。 光是电磁辐射(又称电磁波)，是一种不需要任何物质作为传播媒介就可以以巨大速度通 过空间的光子流（量子流），具有波粒二象性（波动性与微粒性）。 光的波动性体现在反射、折射、干涉、衍射以及偏振等现象。波长λ 、波数σ 和频率υ 相互关系为：λν/c = 和c //1νλσ==，c =2.997925×1010cm/s 。 光的微粒性体现在吸收、发射、热辐射、光电效应、光压现象以及光化学作用等方面， 用每个光子具有的能量E 作为表征。光子的能量与频率成正比，与波长成反比，关系为： σλνhc hc h E ===/ 从γ 射线一直至无线电波都是电磁辐射，光是电磁辐射的一部分，若把电磁辐射按照波 长或频率的顺序排列起来，就可得到电磁波谱（electromagnetic spectrum ）。 波长在360～800nm 范围的光称为可见光，具有同一波长、同一能量的光称为单色光，由 不同波长的光组合成的称为复合光。 复合光在与物质相互作用时，表现为其中某些波长的光被物质所吸收，另一些波长的光 透过物质或被物质所反射，透过物质的光（或反射光）能被人眼观察到的即为物质所呈现的颜色。不同波长的光具有不同的颜色，物质的颜色由透射光（或发射光）的波长所决定。 当物质与辐射能相互作用时，其内部的电子、质子等粒子发生能级跃迁，对所产生的辐 射能强度随波长(或相应单位)变化作图，所得到的谱图称为光谱（也称波谱）。 利用物质的光谱进行定性、定量和结构分析的方法称为光谱分析法或光谱法。 以测量气态原子或离子外层或内层电子能级跃迁所产生的原子光谱为基础的成分分析方 法为原子光谱法， 由分子中电子能级（n ）、振动能级（v ）和转动能级（J ）的变化而产生的光谱为基础的 定性、定量和物质结构分析方法为分子光谱法。有紫外-可见分光光度法（UV-Vis ），红外吸收光谱法（IR ），分子荧光光谱法（MFS ）和分子磷光光谱法（MPS ）等。 物质吸收相应的辐射能而产生的光谱为吸收光谱。利用物质的吸收光谱进行定性、定量 及结构分析的方法称为吸收光谱法。 物质受激，跃迁到激发态M*后，由激发态回到基态时以辐射的方式释放能量，而产生 的光谱为发射光谱。物质发射的光谱有三种：线状光谱、带状光谱和连续光谱。 利用测量物质的发射光谱的波长和强度进行定性、定量的方法称为发射光谱法。 用于研究吸收、发射或荧光的电磁辐射强度和波长关系的仪器叫做光谱仪或分光光度计， 一般包括五个基本单元：光源、单色器、样品池、检测器和读出器。 单色器的主要作用是将来自光源的连续光谱（复合光）分解并分离出所需要的单色光（即 仅含特定波长的光）或有一定宽度的谱带，由入射狭缝和出射狭缝、准直镜、聚焦镜以及色散元件（如棱镜或光栅）等组成，分色散型和干涉型。 当一束波长为λ 的平行单色光（强度为I 0）通过任何均匀、非散射的固体、液体或气体 介质时，光的强度由I 0减弱为I t ，定义I t 与I 0的比值为透光率（transmittance ，0t I I T = ），其
第二章红外光谱习题
第二章红外光谱 一、判断题 [1] 红外光谱不仅包括振动能级的跃迁，也包括转动能级的跃迁，故又称为振转光谱。（√） [2] 同核双原子分子N≡N、Cl-Cl、H-H等无红外活性。（√） [3] 由于振动能级受分子中其他振动的影响，因此红外光谱中出现振动耦合谱带。（√） [4] 确定某一化合物骨架结构的合理方法是红外光谱分析法。（×） [5] 对称结构分子，如H2O分子，没有红外活性，水分子的H-O-H对称伸缩振动不产生吸收峰。（×） [6] 红外光谱图中，不同化合物中相同基因的特征频率峰总是在特定波长范围内出现，故可以根据红外光谱图中的特征频率峰来确定化合物中该基团的存在。（√） [7] 不考虑其他因素的影响，下列羰基化合物υc=0伸缩频率的大小顺序为：酰卤>酰胺>酸>醛>酯。（×） [8] 醛基中υC=H伸缩频率出现在2720cm-1。（√） [9] 红外光谱与紫外光谱仪在构造上的差别是检测器不同。（×） [10] 当分子受到红外光激发，其振动能级发生跃迁时，化学键越强吸收的光子数目越多。（×） [11] 游离有机酸C=O伸缩振动υc=0频率一般出现在1760cm-1，但形成多聚体时，吸收频率会向高波数移动。（×） [12] 醛、酮、羧酸等的羰基的伸缩振动在红外光谱中的吸收峰频率相同。（×） [13] 红外吸收峰的数目一般比理论振动数目少，原因之一是有些振动是非红外活性的。（√） [14] 红外光谱的特点是一方面官能团的特征吸收频率的位置基本上是固定的，另一方面它们又不是绝对不变的，其频率位移可以反映分子的结构特点。（√） [15] Fermi共振是一个基频振动与倍频(泛频)或组频之间产生耦合作用。（√） 二、选择题（单项选择） [1] 红外光可引起物质的能级跃迁是（C）。 A. 分子的电子能级的跃迁，振动能级的跃迁，转动能级的跃迁； B. 分子内层电子能级的跃迁； C. 分子振动能级及转动能级的跃迁； D. 分子转动能级的跃迁。 [2] H2O在红外光谱中出现的吸收峰数目为（A）。 A. 3 B. 4 C. 5 D. 2 [3] 在红外光谱中，C=O的伸缩振动吸收峰出现的波数(cm-1) 范围（A ）。 A. 1900~1650 B. 2400~2100 C. 1600~1500 D. 1000~650 [4] 在下列分子中，不能产生红外吸收的是（D ）。 A. CO B. H2O C. SO2 D. H2 [5] 下列化学键的伸缩振动所产生的吸收峰波数最大的是（D）。 A. C=O B. C-H C. C=C D. O-H [6] 表示红外分光光度法通常是（C）。 A. HPLC B. GC C. IR D. TLC [7] 羰基化合物①RCOR、②RCOCl、③RCOH、④RCOF中，C=O伸缩振动频率最高的是（D ）。 A. ① B. ② C. ③ D. ④ [8] 在醇类化合物中，O-H伸缩振动频率随溶液浓度增加而向低波数移动，原因是（B ）。
原子吸收光谱法的优缺点
主要有以下优点： 1 选择性强。这是因为原子吸收带宽很窄的缘故。因此，测定比较快速简便，并有条件实现自动化操作。在发射光谱分析中，当共存元素的辐射线或分子辐射线不能和待测元素的辐射线相分离时，会引起表观强度的变化。 而对原子吸收光谱分析来说：谱线干扰的几率小，由于谱线仅发生在主线系，而且谱线很窄，线重叠几率较发射光谱要小得多，所以光谱干扰较小。即便是和邻近线分离得不完全，由于空心阴极灯不发射那种波长的辐射线，所以辐射线干扰少，容易克服。在大多数情况下，共存元素不对原子吸收光谱分析产生干扰。在石墨炉原子吸收法中，有时甚至可以用纯标准溶液制作的校正曲线来分析不同试样。 2、灵敏度高。原子吸收光谱分析法是目前最灵敏的方法之一。火焰原子吸收法的灵敏度是ppm到ppb级，石墨炉原子吸收法绝对灵敏度可达到10-10～10-14克。常规分析中大多数元素均能达到ppm数量级。如果采用特殊手段，例如预富集，还可进行ppb数量级浓度范围测定。由于该方法的灵敏度高，使分析手续简化可直接测定，缩短分析周期加快测量进程；由于灵敏度高，需要进样量少。无火焰原子吸收分析的试样用量仅需试液5～100l。固体直接进样石墨炉原子吸收法仅需～30mg，这对于试样来源困难的分析是极为有利的。譬如，测定小儿血清中的铅，取样只需10l即可。 3 分析范围广。发射光谱分析和元素的激发能有关，故对发射谱线处在短波区域的元素难以进行测定。另外，火焰发射光度分析仅能对元素的一部分加以测定。例如，钠只有1%左右的原子被激发，其余的原子则以非激发态存在。 在原子吸收光谱分析中，只要使化合物离解成原子就行了，不必激发，所以测定的是大部分原子。目前应用原子吸收光谱法可测定的元素达73种。就含量而言，既可测定低含量和主量元素，又可测定微量、痕量甚至超痕量元素；就元素的性质而言，既可测定金属元素、类金属元素，又可间接测定某些非金属元素，也可间接测定有机物；就样品的状态而言，既可测定液态样品，也可测定气态样品，甚至可以直接测定某些固态样品，这是其他分析技术所不能及的。 4、抗干扰能力强。第三组分的存在，等离子体温度的变动，对原子发射谱线强度影响比较严重。而原子吸收谱线的强度受温度影响相对说来要小得多。和发射光谱法不同，不是测定相对于背景的信号强度，所以背景影响小。在原子吸收光谱分析中，待测元素只需从它的化合物中离解出来，而不必激发，故化学干扰也比发射光谱法少得多。 5、精密度高。火焰原子吸收法的精密度较好。在日常的一般低含量测定中，精密度为1～3%。如果仪器性能好，采用高精度测量方法，精密度为<1%。无火焰原子吸收法较火焰法的精密度低，目前一般可控制在15%之内。
红外光谱的吸收
红外光谱的吸收
第六章红外吸收光谱法 基本要点： 1. 红外光谱分析基本原理； 2. 红外光谱与有机化合物结构； 3. 各类化合物的特征基团频率； 4. 红外光谱的应用; 5. 红外光谱仪. 学时安排：3学时 第一节概述 分子的振动能量比转动能量大，当发生振动能级跃迁时，不可避免地伴随有转动能级的跃迁，所以无法测量纯粹的振动光谱，而只能得到分子的振动-转动光谱，这种光谱称为红外吸收光谱。 红外吸收光谱也是一种分子吸收光谱。 当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩的净变化，产
生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁,使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱。记录红外光的百分透射比与波数或波长关系曲线，就得到红外光谱。 一、红外光区的划分 红外光谱在可见光区和微波光区之间，波长范围约为 0.75 ~ 1000μm，根据仪器技术和应用不同，习惯上又将红外光区分为三个区：近红外光区（0.75 ~ 2.5μm ），中红外光区（2.5 ~25μm ），远红外光区（25 ~ 1000μm ）。 近红外光区（0.75 ~ 2.5μm ） 近红外光区的吸收带主要是由低能电子跃迁、含氢原子团（如O—H、N—H、C—H）伸缩振动的倍频吸收等产生的。该区的光谱可用来研究稀土和其它过渡金属离子的化合物，并适用于水、醇、某些高分子化合物以及含氢原子团化合物的定量分析。中红外光区（2.5 ~ 25μm ） 绝大多数有机化合物和无机离子的基频吸收带出现在该 光区。由于基频振动是红外光谱中吸收最强的振动，所以该区最适于进行红外光谱的定性和定量分析。同时，由于中红外光谱仪最为成熟、简单，而且目前已积累了该区大量的数据资料，因此它是应用极为广泛的光谱区。通常，中红外光谱法又简称为红外光谱法。 远红外光区（25 ~ 1000μm ）该区的吸收带主要是由气体分子中的纯转动跃迁、 振动-转动跃迁、液体和固体中重原子的伸缩振动、某些变角振动、骨架振动以及晶体中的晶格振动所引起的。由于低频骨架振动能很灵敏地反映出结构变化，所以对异构体的研究特别方便。此外，还能用于金属有机化合物（包括络合物）、氢键、吸附现象的研究。但由于该光区能量弱，除非其它波长区间内没有合适的分析谱带，一般不在此范围内进行分析。 红外吸收光谱一般用T~ 曲线或T~ 波数曲线表示。纵坐标
光谱分析知识点
原子发射光谱分析 1、原子发射光谱分析的基本原理（依据） 2、ICP光源形成的原理及特点（习题2） ：ICP是利用高频加热原理。 当在感应线圈上施加高频电场时，由于某种原因（如电火花等）在等离子体工作气体中部分电离产生的带电粒子在高频交变电磁场的作用下做高速运动，碰撞气体原子，使之迅速、大量电离，形成雪崩式放电，电离的气体在垂直于磁场方向的截面上形成闭合环形的涡流，在感应线圈内形成相当于变压器的次级线圈并同相当于初级线圈的感应线圈耦合，这种高频感应电流产生的高温又将气体加热、电离，并在管口形成一个火炬状的稳定的等离子体焰矩。 其特点如下： 工作温度高、同时工作气体为惰性气体，因此原子化条件良好，有利于难熔化合物的分解及元素的激发，对大多数元素有很高的灵敏度。 （2）由于趋肤效应的存在，稳定性高，自吸现象小，测定的线性范围宽。（3）由于电子密度高，所以碱金属的电离引起的干扰较小。 （4）ICP属无极放电，不存在电极污染现象。 （5）ICP的载气流速较低，有利于试样在中央通道中充分激发，而且耗样量也较少。 （6）采用惰性气体作工作气体，因而光谱背景干扰少。 3、掌握特征谱线、共振线、灵敏线、最后线、分析线的含义及其它们之间的内 在联系。（习题3） 4、：由激发态向基态跃迁所发射的谱线称为共振线(resonance line)。共振线 具有最小的激发电位，因此最容易被激发，为该元素最强的谱线。 5、灵敏线(sensitive line) 是元素激发电位低、强度较大的谱线，多是共振 线(resonance line)。 最后线(last line) 是指当样品中某元素的含量逐渐减少时，最后仍能观察到的几条谱线。它也是该元素的最灵敏线。 进行分析时所使用的谱线称为分析线(analytical line)。 由于共振线是最强的谱线，所以在没有其它谱线干扰的情况下，通常选择共振线作为分析线。 发射光谱定性分析的基本原理和常用方法。（习题5 由于各种元素的原子结构不同，在光源的激发下，可以产生各自的特征谱线，其波长是由每种元素的原子性质决定的，具有特征性和唯一性，因此可以通过检查谱片上有无特征谱线的出现来确定该元素是否存在，这就是光谱定性分析的基础。 进行光谱定性分析有以下三种方法： （1）比较法。将要检出元素的纯物质或纯化合物与试样并列摄谱于同一感光板上，在映谱仪上检查试样光谱与纯物质光谱。若两者谱线出现在同一波长位置上，即可说明某一元素的某条谱线存在。本方法简单易行，但只适用于试样中指定组分的定性。
仪器分析总习题集与参考答案解析
1、试述“仪器分析”是怎样的一类分析方法？有何特点？大致分哪几类？具体应用最广的 是哪两类？ 2、光谱法的仪器通常由哪几部分组成？它们的作用是什么？ 光谱法的仪器由光源、单色器、样品容器、检测器和读出器件五部分组成。作用略。 3、请按照能量递增和波长递增的顺序，分别排列下列电磁辐射区：红外线，无线电波，可 见光，紫外光，X射线，微波。 能量递增顺序：无线电波、微波、红外线、可见光、紫外光、X射线。 波长递增顺序：X射线、紫外光、可见光、红外线、微波、无线电波。 4、解释名词电磁辐射电磁波谱发射光谱吸收光谱荧光光谱原子光谱 分子光谱特征谱线 电磁辐射――电磁辐射是一种以巨大速度通过空间传播的光量子流，它即有波动性，又具有粒子性． 电磁波谱――将电磁辐射按波长顺序排列，便得到电子波谱．电子波谱无确定的上下限，实际上它包括了波长或能量的无限围． 发射光谱――原来处于激发态的粒子回到低能级或基态时，往往会发射电磁辐射，这样产生的光谱为发射光谱． 吸收光谱――物质对辐射选择性吸收而得到的原子或分子光谱称为吸收光谱． 荧光光谱――在某些情形下，激发态原子或分子可能先通过无辐射跃迁过渡到较低激发态，然后再以辐射跃迁的形式过渡到基态，或者直接以辐射跃迁的形式过渡到基态。通过这种方式获得的光谱，称为荧光光谱． 原子光谱――由原子能级之间跃迁产生的光谱称为原子光谱． 分子光谱――由分子能级跃迁产生的光谱称为分子光谱． 特征谱线――由于不同元素的原子结构不同（核外电子能级不同），其共振线也因此各有其特征。元素的共振线，亦称为特征谱线。 5、解释名词：灵敏线共振线第一共振线 共振线――由任何激发态跃迁到基态的谱线称为共振线． 主共振线――由第一激发态回到基态所产生的谱线；通常是最灵敏线、最后线 灵敏线――元素的灵敏线一般是指强度较大的谱线，通常具有较低的激发电位和较大的跃迁几率。 AAS 解释下列名词：多普勒变宽、谱线轮廓、光谱通带、释放剂、峰值吸收积分吸收锐线光源多普勒变宽――又称为热变宽，它是发射原子热运动的结果，主要是发射体朝向或背向观察器运动时，观测器所接收到的频率变高或变低，于是出现谱线变宽。 谱线轮廓――是谱线强度随波长（或频率）分布的曲线。 光谱通带――仪器出射狭缝所能通过的谱线宽度。 释放剂――当欲测元素和干扰元素在火焰中形成稳定的化合物时，加入另一种物质，使与干扰元素化合，生成更稳定或更难挥发的化合物，从而使待测元素从干扰元素的化合物中释放出来，这种加入的物质称为释放剂。
第二章 红外光谱习题教学提纲
第二章红外光谱习题
第二章红外光谱 一、判断题 [1]红外光谱不仅包括振动能级的跃迁，也包括转动能级的跃迁，故又称为振 转光谱。（√） [2]同核双原子分子N≡N、Cl-Cl、H-H等无红外活性。（√） [3]由于振动能级受分子中其他振动的影响，因此红外光谱中出现振动耦合谱 带。（√） [4]确定某一化合物骨架结构的合理方法是红外光谱分析法。（×） [5]对称结构分子，如H2O分子，没有红外活性，水分子的H-O-H对称伸缩振 动不产生吸收峰。（×） [6]红外光谱图中，不同化合物中相同基因的特征频率峰总是在特定波长范围 内出现，故可以根据红外光谱图中的特征频率峰来确定化合物中该基团的存在。（√） [7]不考虑其他因素的影响，下列羰基化合物υc=0伸缩频率的大小顺序为：酰 卤>酰胺>酸>醛>酯。（×） [8]醛基中υC=H伸缩频率出现在2720cm-1。（√） [9]红外光谱与紫外光谱仪在构造上的差别是检测器不同。（×） [10]当分子受到红外光激发，其振动能级发生跃迁时，化学键越强吸收的光子 数目越多。（×） [11]游离有机酸C=O伸缩振动υc=0频率一般出现在1760cm-1，但形成多聚体 时，吸收频率会向高波数移动。（×） [12]醛、酮、羧酸等的羰基的伸缩振动在红外光谱中的吸收峰频率相同。（×） [13]红外吸收峰的数目一般比理论振动数目少，原因之一是有些振动是非红外 活性的。（√） [14]红外光谱的特点是一方面官能团的特征吸收频率的位置基本上是固定的， 另一方面它们又不是绝对不变的，其频率位移可以反映分子的结构特点。 （√） [15]F ermi共振是一个基频振动与倍频(泛频)或组频之间产生耦合作用。（√） 二、选择题（单项选择） [1]红外光可引起物质的能级跃迁是（ C）。 A. 分子的电子能级的跃迁，振动能级的跃迁，转动能级的跃迁； B. 分子内层电子能级的跃迁； C. 分子振动能级及转动能级的跃迁； D. 分子转动能级的跃迁。
第2章 光谱分析法导论
第2章光谱分析法导论 2.1 内容提要 2.1.1 基本概念 光分析法—以物质的光学性质为基础建立的分析方法，称为光学分析法，简称光分析法。 光谱分析法—以测量光与物质相互作用，引起原子、分子内部量子化能级之间跃迁产生的发射、吸收、散射等波长与强度的变化关系为基础的光分析法，称为光谱分析法。 非光谱分析法—利用光与物质作用时所产生的折射、干涉、衍射和偏振等基本性质的变化来达到分析测定目的的光分析法，主要有折射法、干涉法、衍射法、旋光法和圆二色性法等。 光发射—受激粒子由高能态跃迁回到低能态（包括基态）时，以光辐射形式释放多于能量的现象。 光吸收—当光与物质接触时，某些频率的光被选择性的吸收并使其强度减弱，这种现象被称为物质对光的吸收。 光散射—光通过不均匀介质时，如果有一部分光沿着其他方向传播，这种现象称为光的散射。 光折射—当光从一种透明介质进入另一种透明介质时，光束的前进方向发生改变的现象，称为光的折射。 光衍射—光波绕过障碍物而弯曲向后传播的现象，称为光的衍射。 光偏振—天然光通过某些物质后，变为只在一个固定方向有振动的光，称为平面偏振光，这种现象称为偏振。 光的旋光色散—平面偏振光进入旋光活性物质时，使得构成偏振光的左、右两圆偏振光的传播速度变得不一样，这种现象称为旋光色散。 光的圆二色性—偏振光与物质相互作用后，由于对左、右圆偏振光的吸收情况不同导致两圆偏振光的振幅和能量也不相同，并形成一个沿着椭圆运动的椭圆偏振光，这种现象称为圆二色性。 光的波粒二象性—指光既有波动性又有粒子性。 吸收光谱—物质的粒子吸收某特定的光子后，由低能级跃迁到较高能级，当把物质对光的吸收情况按照波长的次序排列记录下来，就得到
第六章 红外吸收光谱法
第六章红外吸收光谱法 一选择题 1分子光谱是由于___B___而产生的。 A 电子的发射 B 电子相对于原子核的运动以及核间相对位移引起的振动和转动 C 质子的运动 D 离子的运动 2溶剂对电子光谱的影响较为复杂，改变溶剂的极性，__B_____。 A 不会引起吸收带形状的变化 B 会使吸收带的最大吸收波长发生变化 C 精细结构并不消失 D 对测定影响不大 3红外光谱法中的红外吸收带的波长位置与吸收谱带的强度，可以用来_____A__。 A 鉴定未知物的结构组成或确定其化学基团及进行定量分析与纯度鉴定 B 确定配位数 C 研究化学位移 D 研究溶剂效应 4红外光谱的谱带较多，能较方便地对单组分或多组分进行定量分析，但红外光谱法的灵敏度较低，尚不适于____B___的测定。 A 常量组分 B 微量组分 C 气体试样 D 固体和液体试样 5 在有机化合物的红外吸收光谱分析中，出现在4000~1350cm-1频率范围的吸收峰可用于鉴定官能团，这一段频率范围称为_____A_。 A．指纹区，B．基团频率区，C．基频区，D．和频区。 6光学分析法主要根据物质发射、吸收电磁辐射以及物质与电磁辐射的相互作用来进行分析的。电磁辐射（电磁波）按其波长可分为不同区域，其中中红外区
波长为B______。 A 12820~4000cm-1 B 4000~200 cm-1 C 200~33 cm-1 D 33~10 cm-1 7 下列羰基化合物中C＝O伸缩振动频率最高的是：C A RCOR’ B RCOCl C RCOF D RCOBr 8. 红外光谱法中的红外吸收带的波长位置与吸收谱带的强度，可以用来____A___。 A. 鉴定未知物的结构组成或确定其化学基团及进行定量分析与纯度鉴定; B. 确定配位数; C. 研究化学位移; D. 研究溶剂效应. 二填空题 1 共轭效应使共轭体具有共面性，且使电子云密度平均化，造成双键略有伸长，单键略有缩短。因此，双键的红外吸收频率往___低_____波数方向移动。 2 在化合物R—C—H与R—C—F中，前者的C=O的伸缩振动产生的吸收峰的波数比后者的____低____；而在化合物R—C—R与R—C—NH2中，前者的C=O 的伸缩振动产生的吸收峰的波数比后者的______高__。 3在有机化合物中，常常因取代基的变更或溶剂的改变，使其吸收带的最大吸收波长发生移动，向长波方向移动称为___红（长）移______，向短波方向移动称为_____蓝（短）移______。 4 红外光谱是由于分子振动能级的跃迁而产生，当用红外光照射分子时，要使分子产生红外吸收，则要满足两个条件：(1)_____红外光辐射的频率与分子中某基团的震动频率相同 (2)_在震动的过程中，分子必须有偶极矩的改变 5红外光谱的强度与_______分子或基团的极性强弱______________成正比。
光谱分析技术及应用
光谱分析技术及应用 一、光谱分析的分类 1、原子吸收光谱法——也叫湿法分析。它是以待测元素的特征光波，通过样品的蒸发，被蒸发中的待测元素的基态原子所吸收，由辐射强度的减弱程度，来测定该元素的存在与否和含量多少；通常是采用火焰或无火焰（也叫等离子）方法，把被测元素转化为基态原子。根据吸收光波能量的多少测定元素的含量。 通常原子吸收光谱法是进行仪器定量分析的湿法分析。 2、原子发射光谱法——利用外部能量激发光子发光产生光谱。 看谱分析法就是原始的、也是最经典的利用原子发射光谱的分析方法。看谱分析法在我国工业生产上的使用是在上世纪50年代，58年北京永定机械厂制造了第一台仿苏联技术的看谱仪，随后天津光学仪器厂成为我国大量生产棱镜分光的看谱镜基地。 上世纪80年代起，德国、英国、美国等国家，开始研制采用CCD （Charge Coupled Device电荷耦合器件）技术作为光谱接收器件的直读式定量光谱仪，德国以实验室用大型直读定量光谱仪为主；英国阿朗公司、美国尼通公司以便携式金属分析仪为主打市场。近年来，德国、芬兰等国家研制生产便携式、直读定量光谱仪，分析精度在一定条件下可以替代实验室直读式定量光谱仪。 二、看谱分析的特点 1、操作简便，分析速度快。 2、适合现场操作。
3、无损检测（现场操作情况下无须破坏样品）。 4、检测成本低。是便携式金属分析仪的1/30左右，是便携式直读定量光谱仪的1/40。 5、有一定的灵敏度和准确度。 三、看谱分析的方法： 定性分析方法，所谓定性就是判定分析的元素是否存在的分析。严格的讲定性分析是根据某元素的特征灵敏线的出现与否，来确定该元素是否存在的分析方法。 那么，什么叫灵敏线呢？ 某元素在某几个区域出现的几条与其它元素不同的特征线；或称“在较低含量情况下出现的谱线”，或者说是在某一范围内出现的谱线，叫做灵敏线。 半定量方法就是近似的估计元素含量的方法。 利用谱线进行比较，即通过 亮度比较含量，就是与铁基线进 行比较，含量与亮度的对数成正 比关系。（用来进行比较的铁基线 的亮度应不变。）lgI（谱线强度） 四、看谱分析的一般步骤 1、分析前的准备
实用文档之紫外-可见光谱法优缺点
实用文档之"紫外-可见光谱分析仪的优点：" 1.操作简单方便，不需要复杂的程序，可直接取待测样品置于比色皿中，并且能对待测液体或溶液进行直接测定，检测成本低。 2.分析速度快，一般样品可在1-2 min内完成，比较适用于现场分析或快速分析。 3.检测过程中不破坏样品，可称为无损检测，并可对改样品进行多次重复测量实验且重现性好。 4.检测范围广，根据物质分子对波长为200-760nm这一范围的电磁波的吸收特性所建立起来的一种定性、定量和结构分析方法。 5.稳定性好，抗干扰能力强，易实现在线分析及监测，适合于生产过程和恶劣环境下的样品分析。 6.电子光谱的强度较大，灵敏度高，一般可达4 10-—8 10-g/ml主要用于微量分析。 7.准确度较高，浓度测量相对误差仅有1%左右。 8.分辨率高，在定量分析上，不仅可以进行单一组分的测定，而且还可以对多种混合物同时进行测定。 9.分析结果的准确性是建立在化学分析标样的基础上，因此分析的结果真实可靠。
紫外-可见光谱分析仪的缺点： 1.紫外-可见光谱仪仅适用于微量分析，对于高浓度（一般是指浓度>0.01mol/L）物质，物质的吸光度和浓度之间的关系发生偏离，因此朗伯比尔定律不适用。 2.影响比尔定律偏离的因素较多，如非单色光，杂散光，噪声，化学因素等。且影响光学系统参数等外部或内部因素较多，误差难以很好的修正，对检测结果的准确度影响较大。 3. 不是原始方法，是一种间接测定物质浓度的方式，不能作为仲裁分析方法，检测结果不能做为国家认证依据。 4. 受各企业产品相对垄断的因素，仪器购买和维护成本都比较高，性价比较低。 5. 需要大量代表性样品进行化学分析建模，并建立相应化学体系复杂，实验过程较为复杂，工作量大，并且对于显色剂的选择难度较大，已知文献中并无相关研究。
紫外-可见光谱法优缺点之欧阳家百创编
紫外-可见光谱分析仪的优点： 1. 欧阳家百（2021.03.07） 2.操作简单方便，不需要复杂的程序，可直接取待测样品置于比 色皿中，并且能对待测液体或溶液进行直接测定，检测成本低。 3.分析速度快，一般样品可在1-2 min内完成，比较适用于现场分 析或快速分析。 4.检测过程中不破坏样品，可称为无损检测，并可对改样品进行 多次重复测量实验且重现性好。 5.检测范围广，根据物质分子对波长为200-760nm这一范围的电 磁波的吸收特性所建立起来的一种定性、定量和结构分析方法。 6.稳定性好，抗干扰能力强，易实现在线分析及监测，适合于生 产过程和恶劣环境下的样品分析。 7.电子光谱的强度较大，灵敏度高，一般可达—g/ml主要 用于微量分析。 8.准确度较高，浓度测量相对误差仅有1%左右。 9.分辨率高，在定量分析上，不仅可以进行单一组分的测定，而 且还可以对多种混合物同时进行测定。 10.分析结果的准确性是建立在化学分析标样的基础上，因此分 析的结果真实可靠。
紫外-可见光谱分析仪的缺点： 1.紫外-可见光谱仪仅适用于微量分析，对于高浓度（一般是指浓 度>0.01mol/L）物质，物质的吸光度和浓度之间的关系发生偏离，因此朗伯比尔定律不适用。 2.影响比尔定律偏离的因素较多，如非单色光，杂散光，噪声， 化学因素等。且影响光学系统参数等外部或内部因素较多，误差难以很好的修正，对检测结果的准确度影响较大。 3. 不是原始方法，是一种间接测定物质浓度的方式，不能作为仲裁分析方法，检测结果不能做为国家认证依据。 4. 受各企业产品相对垄断的因素，仪器购买和维护成本都比较高，性价比较低。 5. 需要大量代表性样品进行化学分析建模，并建立相应化学体系复杂，实验过程较为复杂，工作量大，并且对于显色剂的选择难度较大，已知文献中并无相关研究。 6. 需要大量样品检测实验，且配制样品过程中容易带来人为因素的误差，建模成本较高，测试成本较大。 7. 模型需要不断更新，在仪器发生变化或者标准样品发生变化时，模型也要变化，适应性较差。