原子光谱与分子光谱
2-2 原子光谱和分子光谱
三、能级图
2.原子谱线：原子在不同能级之间跃迁产生 的谱线，即为原子谱线。
3.能级间的能量差： 当电子在某两个能级之间跃迁时，要吸收
或放出等于这两个能级之间能量差的能量( 电磁辐射)。
E h h c hc
例如：钠原子，核外电子组成为： （1S）2（2S）2（2P）6（3S）1
N , N 1, N 2, , 1 或0
22 2
2
• 即由N/2变化到0或1/2，相邻的S间相差为1。
当 S 为偶数时，S 值为零或正整数； 当 S 为奇数时，S 值为正半整数。
例：
N
S
1
1
2
2
1, 0
3
3,1
22
4
2,1, 0
电子组态
S
np1nd1
1，0
np2
1，0
ns2
0
ns2np1
由于振动光谱的波长在近、中红外波谱 区，故又称红外吸收光谱法。
(3)转动光谱：分子在转动能级间跃迁产 生转动光谱。
由于转动光谱的波长位于远红外区和微 波区，故又称远红外吸收光谱和微波。
(二)分子发光光谱
1.定义：分子由激发态回到基态或较低激发 态所释放出的光辐射所形成的光谱。发光 光谱为发光强度与波长间的关系曲线。
此时光谱项为：
32S1/2 表示n=3 L=0 S=1/2 M=2 J=1/2, ------基态光谱项
第一电子 32P3/2
n=3 L=1 S=1/2 J=3/2
激发态
32P1/2
n=3 L=1 S=-1/2 J=1/2
钠谱线：5889.96 Å，32S1/2----32P3/2，D2线
5895.93 Å，32S1/2----32P1/2，D1线
原子光谱与分子光谱的不同
原子光谱和分子光谱是两种不同的光谱技术，它们在光谱的生成、检测和应用方面有着显著的区别。
以下是它们的不同之处：1．光谱生成：原子光谱是由原子中的电子跃迁产生的，而分子光谱则是由分子中电子和原子核的跃迁产生的。
因此，原子光谱的波长范围比分子光谱更宽，且包含的波长数目也更多。
2．光谱特征：原子光谱的特征性不强，不同原子的光谱可能会有相似之处，这使得原子光谱在鉴别和解析方面存在一定的困难。
而分子光谱则具有相对较强的特征性，不同分子的光谱通常具有明显的差异，这使得分子光谱在鉴别和解析方面更为准确。
3．光谱复杂性：由于分子中存在多个原子和电子，因此分子光谱比原子光谱更加复杂。
在分子光谱中，除了电子跃迁外，还存在振动和转动等运动模式，这些运动模式会产生额外的光谱线，使得分子光谱的解析更加困难。
4．应用范围：原子光谱在化学、材料科学、生物学等领域都有广泛的应用，尤其是在研究化学键和分子结构方面具有很高的价值。
而分子光谱则更多地应用于化学反应动力学、大气化学、环境科学等领域，可以用来研究化学反应历程和大气污染等问题。
5．检测技术：原子光谱的检测通常需要使用高分辨率的光谱仪器和复杂的实验设备，如原子发射光谱仪和原子吸收光谱仪等。
而分子光谱则可以使用更简单的实验设备，如红外光谱仪和拉曼光谱仪等，这些设备可以方便地用于现场检测和实时监测。
综上所述，原子光谱和分子光谱在光谱的生成、特征、复杂性、应用范围和检测技术等方面都存在明显的差异。
在实际应用中，需要根据具体的研究目标和实验条件选择合适的光谱技术。
原子光谱是线光谱,分子光谱是带光谱的原因
原子光谱和分子光谱是光谱学中两种重要的光谱现象，它们在研究物质的结构和性质方面起着重要的作用。
其形成的原因有很多方面，需要对这两种光谱现象进行深入的探讨和分析。
一、原子光谱是线光谱的原因1. 原子内部结构的量子化原子的内部结构是由核和电子组成的，电子在原子的轨道上运动，每个轨道对应着一个特定的能量。
由于电子的运动受到量子力学的限制，电子只能在这些特定的能级上运动，不同能级之间的跃迁会释放出特定波长的光，形成线光谱。
2. 基态和激发态之间的跃迁当原子处于基态时，电子处于最低能级轨道上；而当原子受到激发时，电子会跃迁到较高能级的轨道上。
这种能级跃迁会导致释放出特定波长的光，形成线光谱。
3. 光谱线与原子结构的关系不同原子的内部结构和电子分布不同，因此它们放出的光谱线也是不同的，这为光谱学家提供了研究原子结构和性质的重要信息。
二、分子光谱是带光谱的原因1. 分子的振动和转动分子是由原子组成的，分子内部除了电子外还有振动和转动的运动。
这些振动和转动对应着不同的能级，因此分子光谱呈现出带状的特征。
2. 分子间相互作用的影响分子之间的相互作用会对分子的振动和转动产生影响，导致分子光谱的细微变化，因此分子光谱呈现出复杂的带状结构。
3. 分子结构的多样性不同的分子在结构上有所差异，因此它们的振动和转动特性也会有所不同，这导致了分子光谱的多样性和带状特征。
总结原子光谱和分子光谱是由于原子和分子内部结构的量子化特性、能级跃迁和分子振动转动等因素造成的。
这两种光谱现象对于研究物质的结构和性质具有重要意义，通过对其形成原因的深入研究，有助于深化对物质微观世界的认识，推动科学技术的发展。
4. 光谱分析的应用原子光谱和分子光谱的研究为光谱分析技术的发展提供了重要基础。
利用原子光谱和分子光谱的特性，科学家和工程师们可以从中获得大量有关物质结构和特性的信息，并应用于各个领域。
（1）材料分析领域在材料分析领域，原子光谱和分子光谱技术被广泛应用于金属材料、半导体材料、药品和食品等的成分分析。
光谱分析原理
02
原子光谱分析
原子吸收光谱法
原理
原子吸收光谱法是基于原子能级跃迁的原理，当原子吸收特 定波长的光时，会导致能级跃迁并产生光谱吸收线。通过测 量吸收光谱的强度和波长，可以确定被测元素的含量。
应用
原子吸收光谱法广泛应用于各种领域，如环境监测、食品分 析、地质调查等，用于检测样品中痕量或微量元素的含量。
总结词
光谱定量分析技术是通过测量样品在不同波长下的吸 光度或发射光谱强度，利用已知标准品的定量关系， 实现对样品中目标组分的定量分析。
详细描述
光谱定量分析技术包括紫外可见分光光度法、荧光光 谱法、原子吸收光谱法等多种方法。这种技术具有高 精度、高灵敏度、操作简便等优点，广泛应用于环境 监测、食品药品安全、临床医学等领域。
详细描述
拉曼光谱仪通过测量样品在拉曼散射光区的光谱，分析物质的组成和结构。拉曼散射是光与物质相互 作用时产生的散射现象，不同物质具有不同的拉曼散射光谱，因此可以通过测量拉曼散射光谱，确定 物质的成分和含量。
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光谱分析原理
目
CONTENCT
录
• 光谱分析简介 • 原子光谱分析 • 分子光谱分析 • 光谱分析技术 • 光谱分析仪器
01
光谱分析简介
定义与分类
定义
光谱分析是一种通过测量物质与辐射能相互作用产生的光谱来分 析物质成分和结构的方法。
分类
光谱分析可分为原子光谱和分子光谱两大类，根据光谱产生的机 制和特征，又可细分为吸收光谱、发射光谱、散射光谱等。
详细描述
原子荧光光谱仪通过将样品原子化，使待测元素原子吸 收特定波长的光源后跃迁至激发态，随后返回低能态时 释放出特定波长的荧光，测量荧基于分子吸收光谱原理，测量样品在紫外-可见光区的 吸光度，用于分析物质的浓度和结构。
原子光谱与分子光谱ppt课件
“雪亮工程"是以区（县）、乡（镇） 、村（ 社区） 三级综 治中心 为指挥 平台、 以综治 信息化 为支撑 、以网 格化管 理为基 础、以 公共安 全视频 监控联 网应用 为重点 的“群 众性治 安防控 工程” 。
一、 原子光谱
1.光谱项符号
原子外层有一个电子时，其能级可由四个量子数决定： 主量子数 n；角量子数 l；磁量子数 m；自旋量子数 s； 原子外层有多个电子时，其运动状态用总角量子数L；总 自旋量子数S；内量子数J 描述；
例：钠原子，一个外层电子， S =1/2；因此： M =2( S ) +1 = 2；双重线； 碱土金属：两个外层电子， 自旋方向相同时， S =1/2 + 1/2 =1， M = 3；三重线； 自旋方向相反时， S =1/2 － 1/2 =0， M = 1；单重线；
2024/7/28
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元素由基态到第一激发 态的跃迁最易发生，需要的 能量最低，产生的谱线也最 强，该谱线称为共振线 ，也 称为该元素的特征谱线；
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原子光谱项与分子的电子光谱项
:
①一维表示标记为 A 或 B , 用 E、 T、 U 和 W 分别标记二、 三、 四、 五维不可约表示 。 π 2 ②对于绕主轴 Cn转动 ,对称的一维表示用 A 标记 , 反对称的用 B 标记 。
n
③如果有对称中心 ,则用“u ” 或“g ” 标记反演是对称或反对称的 。 ④如果有水平镜面 σh ,则用“′ ” 或“″ ” 表示对于 σh的反映为对称或反对称的。 ⑤如果上述标记还不足以区分全部表示时 ,再加上下标 1, 2, …。对于一维表示 A 或 B ,下 标 1 和 2 分别标记对垂直于主轴的 C2轴是对称的或反对称的 ; 如果没有 C2轴 ,则标记对垂直镜 π 2p 面的反映是对称的或是反对称的。对于二维表示 ,下标 1和 2标记绕主轴 Cn转动 角度中 p的
类似 ,双原子分子的光谱支项为 : 2S + 1 Λ + S,Λ + S - 1, …,Λ2 ( 7) Λ S Ω ,Ω = 如果分子有对称中心 ,分子谱项右下角也会有宇称符号 g 与 u。此外 , 对于 Σ谱项 (Λ = 0 ) , 右上角若有 + 、- 号 ,则代表其对包含键轴的平面的对称性 。 对于线性分子的电子光谱项 ,可根据该分子的最高占据轨道 ( HOMO )的电子排布来定 。线 p 性分子的基态光谱项见表 2。同原子体系一样 ,在分子中也存在互补定理 ,即开壳层组态 (λ) 与 p- 1 ( p为该壳层容纳的最大电子数 )具有相同的谱项 。 它的互补组态 (λ)
描述原子中单个电子的运动状态可以采用 n、 l、 m、 m s这 4 个量子数 。原则上讲 ,无论是原子 体系还是分子体系 ,其整体状态均取决于原子核外所有电子的运动状态 。在每一个原子中 ,由主 [1] 量子数 n、 角量子数 l描述的原子中的电子排布方式称为组态 ,例如基态碳原子的电子组态为 2 2 2 σg ) 2 ( 1 σu ) 2 1 s 2 s 2p 。电子组态也可以用于表示分子的电子排布 , 例如 L i2的电子组态为 ( 1
原子光谱和分子光谱的原理和功能
文章标题：探索原子光谱和分子光谱的原理和功能一、引言原子光谱和分子光谱是化学分析和材料研究中的重要技术手段，它们通过研究物质与电磁波的相互作用来解析样品的成分和结构，为我们提供了丰富的信息。
本文将深入探讨原子光谱和分子光谱的原理和功能，帮助我们全面了解这两种光谱技术在化学和材料科学领域的重要性。
二、原子光谱的原理和功能1. 原子光谱的基本原理原子光谱是研究原子吸收、发射或散射电磁辐射的技术，其基本原理包括玻尔理论、能级结构和谱线特性。
在原子光谱中，我们常常能观察到离散的谱线，这些谱线对应着原子内部的能级跃迁，通过测量这些特征谱线的强度和位置，我们可以推断出样品中的元素种类和浓度。
2. 原子光谱的功能和应用原子光谱在化学分析中有着广泛的应用，比如火焰原子吸收光谱（FAAS）、原子荧光光谱（AAS）、电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）等技术可以用于分析样品中的元素成分及其含量。
原子光谱还可以用于研究原子的电子结构和性质，为我们理解物质的微观结构提供了重要的信息。
三、分子光谱的原理和功能1. 分子光谱的基本原理分子光谱是研究分子与电磁波相互作用的技术，其基本原理包括分子振动、转动和电子能级结构等。
在分子光谱中，我们可以观察到吸收、发射或散射的谱线，这些谱线的位置和强度与分子内部的振动、转动和电子跃迁等过程有关。
2. 分子光谱的功能和应用分子光谱在化学和材料科学中有着重要的应用价值，比如红外光谱（IR）、拉曼光谱、紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）等技术可以用于分析样品中的化学键、功能团及其结构。
分子光谱还可以用于研究分子的结构和性质，为我们理解化学反应和材料性能提供了重要的信息。
四、总结与展望原子光谱和分子光谱作为重要的光谱分析技术，在化学和材料科学领域发挥着重要作用。
通过深入了解其原理和功能，我们可以更好地应用这些技术解决实际问题，推动科学研究和技术发展。
未来，随着光谱技术的不断创新和发展，相信原子光谱和分子光谱将会在更多的领域展现出强大的应用潜力，为人类社会的发展做出更大的贡献。
原子光谱与分子光谱
原子光谱和分子光谱
原子光谱反映原子或离子的性质而与原 子或离子来源的分子状态无关。确定试 样物质的元素组成和含量。不能给出物 质分子结构的信息。
原子光谱为线状光谱
原子光谱和分子光谱
一、原子光谱
（一）核外电子运动状态
原子核外电子的运动状态可以用主量子数、角量子数、磁量 子数、自旋量子数来描述。
1、n决定电子的能量和电子离核的远近。
取值：K、L、M、N。。。。
2、L决定角动量的大小及电子轨道的形状。
符号: s, p, d, f
L=0,1,2,3…..,(n-1)
3、磁量子数m决定磁场中电子轨道在空间的伸展的方向。
4、自旋量子数ms决定电子自旋的方向，顺磁场和逆磁场
ms=1/2,-1/2
原子光谱和分子光谱
➢拉曼光谱法 (RS) Raman Spectroscopy
➢*核磁共振波谱法(NMR) Nuclear Magnetic Resonance
Spectroscopy ➢*质谱法 (MS)
Mass Spectroscopy
联用技术发展很电子相对于原子核的运动--电子能级; （△E=1～２０ｅＶ,紫外、可见、近红外） 2.原子核在其平衡位置附近的相对振动--振动能级;
第二节 原子光谱和分子光谱
（二）光谱项 原子的能量状态需要用光谱项来表征。
N2s+1LJ 其中n为主量子数，L为总角量子数
L=∑Li S为总自旋量子数，S=Σms , I J内量子数，是由于轨道运动和自旋运动的相互作 用，即轨道磁距与自旋磁距的相互影响而得出的。
第二节 原子光谱和分子光谱
J=L+S
➢*红外吸收光谱法(IR) Infrared Spectroscopy
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。
- 1 -。
仪器分析习题
习题二1. 原子光谱与分子光谱、吸收光谱与发射光谱有什么不同？1. 答：气态原子发生能级跃迁时，能发射或吸收一定频率（波长）的电磁辐射，经过光谱仪所得到的一条条分立的线状光谱，称为原子光谱。
产生原子光谱的是处于稀薄气体状态的原子（相互之间作用力小），主要是由电子能级跃迁所致，是一条条彼此分立的线状光谱。
处于气态或溶液中的分子，当发生能级跃迁时，所发射或吸收的是一定频率范围的电磁辐射组成的带状光谱，称为分子光谱。
分子光谱负载分子能级的信息，而分子能级包括电子能级、振动能级、转动能级，这些能级都是量子化的，分子光谱有三个层次。
当物质受到光辐射作用时，物质中的分子或原子以及强磁场中的原子核吸收了特定的光子后，由低能态（一般基态）被激发跃迁到高能态（激发态），此时将吸收的光辐射记录下来就是吸收光谱。
从高能态回到基态或较低能态，重新以光辐射形式释放出来而获得的光谱就是发射光谱。
2．什么是复合光和单色光？光谱分析中如何获得单色光？2. 答：物质发出的包含多种频率成分的光，称取复合光。
只包含一种频率成分的光叫单色光，光谱分析中利用色散原理来获得单色光。
3．光谱分析法是如何分类的？3. 答：按照产生光谱的物质类型的不同，可以分为原子光谱、分子光谱、固体光谱；按照产生光谱的方式不同，可以分为发射光谱、吸收光谱和散射光谱；按照光谱的性质和形状，又可分为线光谱、带光谱和连续光谱。
习题四1．影响原子吸收谱线宽度的因素有哪些？其中最主要的因素是什么？1. 答：影响原子吸收谱线宽度的因素有自然宽度Δf N、多普勒变宽和压力变宽。
其中最主要的是多普勒变宽和洛伦兹变宽。
2．原子吸收光谱法，采用极大吸收进行定量的条件和依据是什么？2. 答：原子吸收光谱法，采用极大吸收进行定量的条件：①光源发射线的半宽度应小于吸收线半宽度；②通过原子蒸气的发射线中心频率恰好与吸收线的中心频率ν0相重合。
定量的依据：A=Kc3．原子吸收光谱仪主要由哪几部分组成？各有何作用？3. 答：原子吸收光谱仪主要由光源、原子化器、分光系统、检测系统四大部分组成。
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?电子光L谱分子在电子能级间?同跃时迁伴随振动能级和转动能?级
?
?
产生的光谱带光谱/紫外-可见吸收光谱
分子吸收光????振谱动光L谱分红子外在吸振收动光能谱级间?同跃时迁伴随转动能级?的产跃生迁的光谱
? ?
转动光L谱分子在转动能级间跃迁产生远的红光外谱吸收光谱和微
??
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? 2、原子吸收光谱：基态原子选择性吸 收光辐射而产生的吸收光谱（用于定量 分析）
? 3、原子荧光光谱：光致发光而产生的 发射光谱
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二、分子光谱
?分子光谱（带光谱）： 基于分子中电子能级、振-
转能级跃迁而产生的光谱。
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一、 原子光谱
原子光谱：基于原子外层 电子能级的跃迁而产生 的光谱（线光谱）
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原子光谱
? 1、原子发射光谱：基态原子受外界能量 激发而发射出特征光谱（用于定性、定 量分析）。
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第二章 光分析导论
an introduction to optical analysis
一、原子光谱 atom spectrum 二、分子光谱 molecular spectrum
第二节 原子光谱与分子光谱
atom spectrum and molecular spectrum
atom spectrum and molecular spectrum
第三节 光谱法仪器与光学器件
instruments for spectrometry and optical 我们让你更放心！
结束
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为什么分子光谱为带状光谱？
解释：分子在电子能级间跃迁的同时 ，伴随着振动能级和转动能级的跃 迁，由于△EV很小，△Er更小，因 此，电子光谱中谱线间的波长差别 甚微，用一般的单色器很难将相邻 的谱线分开，其光谱的特征是在一 定波长范围内按一定强度分布的谱 带（带光谱）。
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分子光谱（带状光谱）
原子光谱为线状光谱，
分子光谱为带状光谱；
为什么分子光谱为带状光谱？
原子光谱图
分子光谱图
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（一）分子的能级与跃迁
（3）化学发光光谱：化学反应物或反应产物受反应释放的 化学能激发而产生的光辐射。（用于化学发光光谱分析法 ：发光总强度与分析物浓度成正比。 )
光致发光示意图.swf
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内容选择：
第一节 概述 第二节 原子光谱与分子光谱
1.分子的能量
E=Ee+ Ev + Er + En + Et + Ei
分子中原子的核能： En
分子的平移能：Et
电子运动能： Ee
原子间相对振动能： Ev
在分一子般转化动学能反：应E中r ， En不变； Et 、 Ei较小；
基团间的内旋能： E=Ee+ Ev + Er
Ei
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2、分子发光光谱
（1）分子荧光光谱：光致发光，用于分子荧光光谱分析法（ MFS） 定性：荧光光谱 定量：对于一给定的物质，当激发光波长和强度一定时 ，发射荧光的强度与物质浓度成正比。
（2）分子磷光光谱：光致发光，用于分子磷光光谱分析（ MPS） 在一定条件下，发射磷光的强度与物质浓度成正比。 荧光与磷光的比较：二者均为光致发光，但发光机理不同 荧光：入射光停止照射，荧光几乎立即停止； 磷光：入射光停止照射，磷光还可持续～ 10秒。
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2. 分子的能级 ：电子能级、振动能级、转动能级
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（二）分子吸收光谱和分子发光光谱
1、分子吸收光谱：分子对辐射能的选择吸收 由基态或较低能级跃迁到较高能级产生的分 子光谱。