吸收光谱
吸收光谱、发射光谱与散射光谱
吸收光谱、发射光谱与散射光谱
吸收光谱（Absorption spectrum）、发射光谱（Emission spectrum）和散射光谱（Scattering spectrum）是描述光与物质相互作用的三种不同类型的光谱。
吸收光谱是指物质吸收光的特性。
当光照射到物质上时，物质中的分子或原子可以吸收特定波长的光子能量，从而发生能级跃迁。
吸收光谱是通过测量物质在不同波长或频率下吸收光的强度变化来描述的。
吸收光谱可以提供关于物质分子结构、能级分布和电子转移等信息。
发射光谱是指物质在激发状态下发射光的特性。
当物质处于激发状态时，例如通过光激发或电激发，物质会从高能级跃迁到低能级，从而释放出辐射能量。
发射光谱是通过测量物质在不同波长或频率下发射光的强度变化来描述的。
发射光谱可以提供关于物质的能级结构、发光机制和激发态寿命等信息。
散射光谱是指当光与物质中的分子或微粒相互作用时发生散射现象。
散射是光在介质中遇到分子或微粒时发生的偏离原来传播方向的现象。
散射光谱描述了散射光在不同角度或波长下的强度变化。
散射光谱可以提供有关物质中分子或微粒的大小、形状和浓度等信息。
这些光谱类型可以用于研究和分析各种材料和物质。
它们提供了关于物质的结构、能级、能量转移和光学特性等重要信息，对于理解和应用光与物质相互作用的过程具有重要意义。
吸收光谱名词解释
吸收光谱名词解释吸收光谱是一种涉及光与物质之间相互作用的光学现象，它是通过把形成色谱来描述物质或物质组合的过程。
吸收光谱包括一系列以波长为单位的光谱，可以把物质组成成份及它们光谱特性进行描述。
吸收光谱主要是指由物质吸收的光，根据物质不同，它们对某些波长的光有不同的吸收特性，形成不同的吸收谱线，从而反映出物质结构或含量的信息。
在实际应用中， i它可以用来分析任何物质，只要知道它的吸收光谱谱线，就可以快速地判断出其各种组成成分。
吸收光谱可分为可见光谱、紫外光谱和近红外光谱三大类。
可见光谱指波长范围为380-760nm的光，它是物质吸收特性最为复杂而又最为重要的一类；紫外光谱指波长范围在100-380nm的光，它涉及到大多数有机分子吸收的特性；而近红外光谱则属于950-2500nm的特定波长范围，它的主要作用是用来分析有机物质的振动和旋转态。
另外，吸收光谱可以细分为原子吸收谱、分子吸收谱、光致发光谱以及核磁共振谱四大类。
原子吸收谱是指原子或衍生物（如分子或离子）在特定波长范围内吸收光的光谱特性，它们可以用来识别和测定某种特定元素；分子吸收谱是指有机分子吸收特定波长范围内的光，其特征可以揭示有机分子结构，从而被用来判断物质的组成成分；光致发光谱是指有机物吸收光之后会发出特定波长范围内的光，其特征可以揭示有机物结构；核磁共振谱指核磁共振技术可以用来检测物质结构的技术，它可以揭示物质的构造、结合性等特性。
总的来说，吸收光谱是一种重要的物理现象，它可以揭示物质的特性及它们之间的关系，而且还可应用于材料科学、天文学、化学分析及生物等多个领域。
它的研究和运用可以极大地推动科学技术的发展，为人类创造更多福祉。
除此之外，吸收光谱还可以帮助医学检测、环境检测和火灾检测等诸多应用。
它可以用来鉴定某种物质；在环境检测中，它可以用来测定大气层的成分，从而了解大气的变化情况；而在火灾检测中，它可以用来检测某种烟雾，从而发现可燃物的组成成分。
分子吸收光谱法
分子吸收光谱法
分子吸收光谱法是一种常用的分析方法，用于测定分子在特定波长范围内对光的吸收情况。
该方法利用分子在特定波长的光照射下，能够吸收光的能量，从而产生吸收峰。
分子吸收光谱法可用于研究物质的结构、测定物质的浓度以及研究反应动力学等。
常见的分子吸收光谱法包括紫外-可见吸
收光谱(UV-Vis)、红外吸收光谱(IR)和核磁共振光谱(NMR)等。
紫外-可见吸收光谱是最常用的分析方法之一，它通过测量分
子在紫外到可见光波长范围内吸收的光强来推断分子结构和浓度。
分子在特定波长下的吸收峰强度与分子中特定化学键的存在和浓度成正比。
红外吸收光谱利用物质在红外波长范围内对光的吸收，通过测量红外辐射穿过物质后的强度变化来推断物质的结构和化学键的存在。
红外吸收光谱可以用于鉴定物质的组成、研究其功能基团和判断化学反应的进行。
核磁共振光谱利用物质在磁场中核自旋的能级差别以及对外加射频辐射吸收和发射能量的差别，通过测量样品的核磁共振信号来推断物质的结构和化学环境。
核磁共振光谱可以用于确定分子的立体化学结构、鉴定物质的种类和测定分子的定量。
总之，分子吸收光谱法是一种重要的分析方法，可以用于研究物质的结构和性质，为许多领域的科学研究和实际应用提供有力支持。
吸收和发射光谱
吸收和发射光谱
吸收光谱和发射光谱是光谱学中的两种基本类型，它们都与物质对光的相互作用有关，通过分析这些光谱可以了解物质的性质和结构。
1.吸收光谱（Absorption Spectrum）吸收光谱是指当连续的
光源（如白炽灯发出的光）照射到物质上时，物质会选择性地吸收某些特定波长的光，使得在通过物质后的光谱中对应于这些特定波长的位置出现了暗线或暗带。
这些暗线代表了物质内部电子从一个能级跃迁至另一个能级所吸收的能量值，根据朗伯-比尔定律，吸收强度与物质浓度、光程长度以及吸收系数
成正比。
吸收光谱被广泛用于化学、物理、天文学等多个领
域，例如分析太阳光谱以确定太阳大气的组成成分。
2.发射光谱（Emission Spectrum）发射光谱则是在物质受到
激发后释放出能量的过程所产生的光谱。
当原子、离子或分子吸收能量后，其内部电子可能会跃迁到更高的能级，然后在返回较低能级的过程中释放能量，这种能量通常以光的形式表现出来，形成具有特定波长特征的亮线光谱。
这些亮线被称为发射线，每一条发射线对应于一种特定的能级跃迁。
荧光、磷光现象以及霓虹灯的颜色都是发射光谱的实例。
同样，天体物理
学中观测恒星等天体的光谱，可以通过分析其发射光谱来揭示天体的化学成分和物理状态。
吸收光谱的原理
吸收光谱的原理
吸收光谱是一种用来研究物质吸收光线的性质和规律的方法。
在物质吸收光线
的过程中，光的能量被物质吸收，使得物质的电子激发或跃迁，从而产生吸收光谱。
吸收光谱的原理是基于物质对特定波长的光线吸收的规律性，通过对吸收光谱的测定和分析，可以了解物质的结构、成分和性质，具有重要的科学研究和应用价值。
在吸收光谱的实验中，通常会使用光源、样品和检测器。
光源发出的光线经过
样品后，一部分光线被样品吸收，而另一部分光线则透过样品，最后被检测器检测到。
通过测量透射光强和入射光强的比值，可以得到样品对不同波长光线的吸收程度，从而得到吸收光谱。
吸收光谱的原理可以通过量子力学的理论来解释。
根据量子力学的理论，物质
的电子在不同能级之间跃迁时会吸收或发射特定波长的光线。
当光线的波长与物质的电子跃迁所需要的能量相匹配时，光线就会被物质吸收，从而产生吸收光谱。
因此，吸收光谱可以反映出物质内部的能级结构和电子跃迁的规律。
在实际应用中，吸收光谱广泛应用于化学、生物、医药、环境等领域。
例如，
通过测定物质的吸收光谱可以确定其成分和浓度，用于化学分析和质量控制；在生物医药领域，吸收光谱可用于药物的质量评价和药效学研究；在环境监测中，通过测定大气、水体和土壤中的吸收光谱可以了解污染物的分布和浓度。
总之，吸收光谱是一种重要的光谱分析方法，它的原理基于物质对特定波长光
线的吸收规律，通过测定和分析吸收光谱可以了解物质的结构、成分和性质，具有广泛的科学研究和应用价值。
在未来的研究和实践中，吸收光谱将继续发挥重要作用，为人类的科学探索和生产生活带来更多的成果和便利。
分子吸收光谱和原子吸收光谱的区别
分子吸收光谱和原子吸收光谱的区别
分子吸收光谱和原子吸收光谱是两种不同的光谱学方法，它们的应用和原理也有所不同。
首先，分子吸收光谱是一种用于分析分子结构和化学反应的技术，它基于分子在特定波长的光线中的吸收能力来确定它们的组成和结构。
该技术通常使用紫外-可见吸收光谱仪来测量样品在紫外-可见光段吸收光线的程度。
这种方法可以用于分析许多类型的分子，包括蛋白质、DNA和多种有机分子。
相比之下，原子吸收光谱是一种以原子在特定波长的光线中的吸收能力为基础的技术，它通常用于确定样品中特定金属离子的含量。
原子吸收光谱可以通过火焰、火花和电弧等不同的方法实现。
这种技术的原理是，当样品被加热到足够高的温度时，其中的金属离子会被激发并吸收特定波长的光线，从而产生吸收线。
因此，分子吸收光谱和原子吸收光谱之间的主要区别在于它们的应用范围和原理。
分子吸收光谱广泛应用于分析有机分子和生物分子，而原子吸收光谱则主要用于分析特定金属离子的含量。
此外，分子吸收光谱是基于分子结构和化学反应的吸收能力，而原子吸收光谱则是基于金属离子在高温下的激发和吸收光线的能力。
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吸收光谱和发射光谱
吸收光谱和发射光谱光谱是研究物质和能量之间相互作用的重要手段之一。
根据光与物质的相互作用过程不同，可以将光谱分为吸收光谱和发射光谱两种类型。
本文将分别介绍吸收光谱和发射光谱的特点及应用。
一、吸收光谱吸收光谱是指当物质受到光的照射时，会吸收特定波长的光而呈现出特定的吸收行为。
吸收光谱可以用来研究物质的分子组成、结构以及物质与光的相互作用规律。
1. 特点（1）具有连续性：吸收光谱在一定范围内连续变化，表现为强度的增加或减少。
（2）具有吸收峰：吸收光谱中存在着吸收峰，峰的位置对应着物质吸收的特定波长。
（3）依赖于物质性质：吸收光谱的特征与物质的分子组成、结构以及物质的状态（气体、液体、固体）等密切相关。
2. 应用（1）化学分析：通过测量物质吸收光谱，可以了解物质的组成、结构以及化学反应过程等。
（2）环境监测：利用吸收光谱可以检测大气中的污染物质，如臭氧、二氧化碳等。
（3）生物医学研究：通过吸收光谱可以研究生物分子的结构和功能，如蛋白质、核酸等。
二、发射光谱发射光谱是指物质受到能量激发后，发出特定波长的光。
发射光谱可以用来研究物质的能级结构、激发态的性质以及发光机理等。
1. 特点（1）具有离散性：发射光谱的波长呈现为一系列离散的峰。
（2）具有发射峰：发射光谱中存在着发射峰，峰的位置对应着物质发射的特定波长。
（3）依赖于激发条件：发射光谱的特征与物质的能级结构以及激发方式（热激发、电子激发等）密切相关。
2. 应用（1）光源：基于发射光谱的特点，可以制备各种光源，如荧光灯、激光、LED等。
（2）能级结构研究：通过测量物质的发射光谱，可以研究物质的能级结构和电子跃迁过程。
（3）材料分析：利用发射光谱可以分析材料的成分和结构，如金属元素分析、合金组成分析等。
总结：吸收光谱和发射光谱都是研究物质与光之间相互作用的重要工具。
吸收光谱反映了物质对特定波长光吸收的特性，可用于化学分析、环境监测和生物医学研究等领域。
而发射光谱则表征了物质受能量激发后所发出的特定波长光，可应用于光源制备、能级结构研究和材料分析等方面。
吸收光谱的作用
吸收光谱的作用
吸收光谱是一种重要的光谱技术，它在多个领域中都有广泛的应用。
以下是吸收光谱的主要作用：
1. 物质鉴定：吸收光谱可以用于确定物质的种类。
每种物质都有其独特的吸收光谱，因此可以通过测量物质的吸收光谱来确定其成分。
这种方法在化学分析、环境监测和生物医学研究中非常有用。
2. 浓度测定：吸收光谱还可以用于测量物质的浓度。
通过测量物质在特定波长下的吸光度，可以确定其浓度。
这种方法在化学分析、制药和食品工业中广泛使用。
3. 分子结构研究：吸收光谱可以提供关于分子结构的线索。
不同的分子结构会导致不同的吸收光谱，因此可以通过分析吸收光谱来研究分子的结构。
4. 反应动力学研究：吸收光谱可以用于研究化学反应的动力学过程。
通过测量反应过程中物质吸收光谱的变化，可以了解反应速率、反应机理和反应路径。
5. 生物医学应用：吸收光谱在生物医学领域也有广泛的应用。
例如，通过测量人体组织在不同波长下的吸收光谱，可以了解组织的生理和病理状态。
此外，吸收光谱还可以用于测量药物在体内的分布和浓度，以及用于疾病诊断和治疗。
总之，吸收光谱是一种重要的光谱技术，在多个领域中都有广泛的应用。
它不仅可
以用于物质鉴定和浓度测定，还可以用于分子结构研究、反应动力学研究和生物医学应用。
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电磁辐射与波谱学
物质的颜色与被吸收光的颜色互补
光与电磁波
超光 辐射 宇宙 线
13
紫 外 光
可见光 紫
390 422
光外辐射 橙
586 647
蓝
红外线
赫兹 长 电波 广播
30000 50000
波长 / nm 波长 10 2 nm 波数 10 5 cm - 1
10 4 nm 10 3 cm - 1
NH
3
20000
30000
40000 cm－1
[Co(NH3)5X]2+离子的 光谱
如MnO4 － 中的Mn(Ⅶ)比CrO42－ 中的Cr(Ⅵ)
的氧化性强, 跃迁能量低, 跃迁容易, 所以
MnO4－吸收500-560nm(绿色)的光, 呈现紫
红色；CrO42－吸收480－490nm(绿蓝色)的 光, 呈现橙色。
t2g*
ν1
eg* Δo t2g ν2 配体高能空轨道 e g*
t2g
t2g、eg*主要为金属离子轨道成份，而t2g*主要为配体轨道 例：[Co(CN)6]3-, M→L跃迁, ν1 = 49500cm-1
(三) 金属到金属的荷移(M→M’)
这种光谱出现在一种金属离子以不同价态同时存在于一个 体系的时候, 这时在不同价态之间常发生电荷的迁移。 Mm＋→Mn＋ (n＞m) 如, 普鲁氏蓝KFe(Ⅲ)[Fe(Ⅱ)(CN)6]的Fe(Ⅱ)→Fe(Ⅲ)的电荷迁 移, 钼蓝中的Mo(Ⅳ)→Mo(Ⅴ)的迁移。
光
电磁辐射（电磁波）各区段的术语示意图
过渡金属配合物电子运动所吸收的辐射能量
一般处于可见区或紫外区, 所以这种电子光谱通
常也称为可见光谱及紫外光谱当吸收的辐射落在
可见区时, 物质就显示出颜色。 物质所显示的颜色是它吸收最少的那一部分可见
光的颜色, 或者说是它的吸收色的补色。
下表和下图给列出可见光的吸收与物质颜色之间的对应关系。
China (20531060,20721061) and the National Basic Research 973 Programof China (Grant No. 2007CB936401 and 2006CB806200). • Supporting Information Available: Synthesis, charac-terization, binding analysis of MCy-1. This material isavailable free of charge via the Internet at .
• Our work aims to design and construct a new class of NIR probes with colorimetric assay to specifically detect the presence of Hg2+ over a wide range of other interfering cations. To achieve this goal, we report here the design and synthesis of a novel dye containg dithiadioxa-monoaza crown ether moiety (MCy-1) that can perform “naked-eye”detection of Hg2+ ion in the NIR region.
紫 紫 蓝 480 红 红 绿蓝 490 650 蓝绿 橙 黄 绿 500 598 黄 绿
780
380
435
580
560
5.2. 配合物的电子吸收光谱的4种类型
(1) 由d-d跃迁产生的配位场光谱(同一原子内部的跃迁)；
(2) 异号离子光谱 外界抗衡离子的吸收光谱。如[Cu(NH3)4](NO3)2中NO3-的吸收。 (3) 配位体至金属离子或金属离子至配位体的电荷迁移光谱； 生色主要原因 (4) 配位体内部的电子跃迁（化学键引起的电子跃迁）。
(二) 金属对配体的荷移(氧化迁移) (M→L)
这类光谱发生在金属很容易被氧化, 配体又容易被还原
的配合物中：
δ－ Mn＋ ——Lb－ M(n＋δ)＋——L(b＋δ)－
要实现这种跃迁, 一般是配体必须具有低能量的空轨道,
而金属离子最高占有轨道的能量应高于配体最高占有轨道的 能量。 这种跃迁一般发生在从以金属特征为主的成键分子轨 道到以配体特征为主的反键*分子轨道之间的跃迁： (金属) *(配位体)
第八章
配位物的电子光谱
2013-4-27
1. 关于光谱学的一些基本概念 1）颜色的来源 颜色是物质对电磁辐射的特征吸收或反射造成的结果。因 此讨论配合物的颜色就是讨论配合物的电子吸收光谱。
2）吸收光谱与发射光谱
用仪器测得的物质吸收的电磁辐射某些波长所构成的吸 收带谱称为吸收光谱(absorption spectrum)。如通常 带颜色物质吸收部分可见光所形成的光谱。
二、异号离子光谱
可分为三种情况： 1、在紫外区有吸收，如NO3-，NO2-； 2、在可见区有吸收，如CrO42-、MnO4-； 3、无吸收，如Cl-、SO42-、ClO4-。 由于ClO4-既无吸收，配位能力又差。因此测定水合离子的 光谱时，为防止水解现象，常加入HClO4。
三、配体内部的电子光谱
method for the detection of Hg2+ that is easier and
more convenient for application.
• Acknowledgment. This work was supported
by theNational Nature Science Foundation of
配合物的电子吸收光谱有两个特点：
(1) 电子吸收光谱通常是带状光谱。
(2) 过渡金属配合物在可见区多有吸收（多显色），
但吸收强度小，通常ε < 102(由于宇称禁阻)。在近紫 外和紫外区，常有强度很大的配体内部吸收带或电荷 迁移吸收带，ε = 104~ 105.
5.2.1. 电荷迁移光谱、异号离子光谱及配体光谱
配位体如水和有机分子等在紫外区经常出现吸收谱带。形成配
合物后, 这些谱带仍保留在配合物光谱中, 但从原来的位置稍微有
一点移动。 ① n→* 处于非键轨道的孤对电子到最低未占据的空轨道ζ*反键 轨道的跃迁。水、醇、胺、卤化物等配体常发生这类跃迁。 ② n→* 处于非键轨道的孤对电子到最低未占据空轨道*反键 分子轨道的跃迁, 常出现在含羰基的醛和酮类分子中。 ③ →* 处于最高占据轨道分子轨道的电子向最低未占据 的空轨道*反键分子轨道跃迁, 这类跃迁经常出现在含双键、
叁键的有机分子中。
配体分子, 可以具有上述一种, 也可同时具有两种跃迁方式, 但同配位场光谱相比, 一是大都出现在紫外区, 一是吸收强度大;
Abstract
A visible near-infrared chemosensor (MCy-1) for mercury ions was successfully devised and characterized. A large red-shift (122 nm) of the absorption maximum of MCy-1 was observed. An important feature for the new chemosensor is its high selectivity towards mercury ions overthe other competitive species, making the “naked-eye” detection of mercury ions possible.
817nm
695nm
Conclusion
• In conclusion, we have successfully devised a novel NIR probe (MCy-1) towards Hg2+ ions. A large red-shift (122 nm) of the absorption maximum of MCy-1 was observed upon titration with Hg2+ ions followed by a solution color change from blue to colorless, making the “naked-eye”detection of Hg2+ ions possible. Importantly, the selectivity of this system for Hg2+ over other metal ions is extremely high. This assay offers a
(一) 、电荷迁移光谱 1、L→M的跃迁
金属离子越容易被还原, 或金属的氧化性越 强和配体越容易被氧化或配体的还原性越 强, 则这种跃迁的能量越低, 跃迁越容易, 产生的荷移光谱的波长越长, 观察到的颜色
越深。
如在 O2－ 、SCN － 、F － 、Cl － 、Br － 、
I－所形成的配合物中, 碘化物颜色最深；
物质发射出来的某些波长所构成的光谱，称为发射光谱(emission spectrum)。例如霓虹灯发光气体(稀有气体)发出的特征光所构成的 光谱。吸收光谱包括可见、紫外、红外、原子吸收光谱；发射光谱有 原子发射光谱和分子发射光谱（如荧光光谱）两类。
3）分子吸收光谱 分子在吸收光子时，通常除了激发电子外，还伴随有振动 能级的改变，致使分子的电子吸收光谱含有振动光谱的精 细结构，或表现为带状光谱, 产生吸收带的机理见下图所示：