可见光范围内原子(离子)光谱谱线----氩 1090条

光是由光子流组成，光子的能量：
E=h=hc/
（Planck常数：h=6.626 × 10 -34 J × S ) 光的波长越短（频率越高），其能量越大。 白光(太阳光)：由各种单色光组成的复合光 单色光：单波长的光(由具有相同能量的光子组成) 可见光区：400-750 nm 紫外光区：近紫外区200 - 400 nm
生的吸收光谱在紫外—可见光区，称为紫外—可见光谱或分子的 电子光谱。
讨论：
（4）吸收光谱的波长分布是由产生谱带的跃迁能级间的 能量差所决定，反映了分子内部能级分布状况，是物质定性 的依据。 （5）吸收谱带强度与分子偶极矩变化、跃迁几率有关， 也提供分子结构的信息。通常将在最大吸收波长处测得的摩 尔吸光系数εmax也作为定性的依据。不同物质的λmax有时可能 相同，但εmax不一定相同； （6）吸收谱带强度与该物质分子吸收的光子数成正比， 这是定量分析的依据。
* σ σ* (150~210nm)
H
* n σ* (259nm)
HCI
H
（2）不饱和脂肪烃
• 这类化合物有孤立双键的烯烃(如乙烯)和共轭双键的烯
烃(如丁二烯)，它们含有π键电子，吸收能量后产生
π→π*跃迁。乙烯(孤立双键)的
m
a
为171nm(
x
＝
15530 L mol1 cm1 )；而丁二烯H(2C CH CH CH2 )
列吸收带，称为精细结构吸收带，亦称为B吸收带[从德文 Benzenoid(苯的)得名]，这是由于跃迁和苯环的振动的重叠引起的。B 吸收带的精细结构常用来辨认芳香族化合物。 苯环与生色团连结时，有B和K两种吸收带，有时还有R吸收带，其中 R吸收带的波长最长 。
生色团与助色团
生色团(Chromophore)： 最有用的紫外—可见光谱是由π→π＊和n→π＊跃迁产生

散射
③运动方向改变
Raman散射 ①非弹性碰撞
Stokes线λ散＜λ入
②有能量交换,光的频率改变
③运动方向改变
反Stokes线λ散＞λ入
散射光强 I ∝ 1/λ λ散-λ入 为拉曼位移，与分子的振动频率有关。
h
10
三、电磁辐射与物质的相互作用
4.折射和反射
反射：当光从介质1照射到与介质2时，一部分 光在界面上改变方向返回介质1的现象。
Planck常数：h = 6.626 × 10 -34 J . S 光速：c = 2.997925×1010cm/s
h
5
⒋波长越小、频率越大，能量越大。 ⒌单色光：
单波长的光（由具有相同能量的光子组成）
⒍能量常用单位：eV erg J ⒎能量换算关系：
1 e V 1 .6 1 0 1 9 J 1 .6 0 2 2 1 0 1 2 e r g
2.发射
2
样品
1
E 21h21hC / 21 E2h2hC/2
火焰或电弧
0
E1h1hC/1
λ2 λ1
λ21
λ
火焰、电弧激发的发射光谱示意图
2
I0
样品
I
E 21h21hC / 21 2hC/2
E1h1hC/1
光致发光示意图
λ2 λ1
λ21
h
9
三、电磁辐射与物质的相互作用
3.散射
Rayleigh散射①弹性碰撞 ②无能量交换，光的频率不变
λmax不变。而对于不同物质，它们的吸收曲线形 状和λmax不同。
h
15
h
16
③吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物质 定性分析的依据之一。

3．特征光谱：各种原子的发射光谱都是线状谱，说明原子只发 射_特__定__频__率___的光．不同原子发射的线状谱的亮线位置不同， 说明不同原子__发__光__频__率__是不一样的，因此这些_亮__线___称为原 子的特征谱线． 4．光谱分析 (1)定义：利用原子的_特__征__谱__线___来鉴别物质和确定物质的组成 成分，这种方法叫做光谱分析． (2)优点：灵敏度高．
波长为 λ2 的光对应的频率 ν2＝λc2＝14Rc
根据爱因斯坦的光电效应方程 Ekm＝hν－W0 知
Ekm1＝hν1－W0，Ekm2＝hν2－W0
又 Ekm1＝eU1，Ekm2＝eU2
可解得：h＝2e(UR1－c U2)，W0＝e(U1－2 3U2).
[答案]
2e(U1－U2) Rc
e(U1－3U2) 2
氢原子光谱的理解和应用 1．氢原子的光谱 从氢气放电管可以获得氢原子光谱，如图所示．
2．氢原子光谱的特点：在氢原子光谱图中的可见光区内，由右 向左，相邻谱线间的距离越来越小，表现出明显的规律性．
3．巴耳末公式 (1)巴耳末对氢原子光谱的谱线进行研究得到了下面的公式：1λ＝ R212－n12(n＝3，4，5…)，该公式称为巴耳末公式． (2)公式中只能取 n≥3 的整数，不能连续取值，波长是分立的值． 4．其他谱线：除了巴耳末系，氢原子光谱在红外和紫外光区的 其他谱线，也都满足与巴耳末公式类似的关系式．
3．光谱分析 (1)优点：灵敏度高，分析物质的最低量达 10－10 g. (2)应用 ①应用光谱分析发现新元素； ②鉴别物体的物质成分：研究太阳光谱时发现了太阳中存在钠、 镁、铜、锌、镍等金属元素； ③应用光谱分析鉴定食品优劣．
(多选)下列关于光谱和光谱分析的说法中，正确的是 () A．太阳光谱和白炽灯光谱都是线状谱 B．煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱都是线状谱 C．进行光谱分析时，可以用线状谱，不能用连续光谱 D．我们能通过月球反射的日光分析鉴别月球的物质成分 [解题探究] (1)光谱分析应当使用什么光谱线？ (2)能否利用反射光分析反射物的物质组成？

原子状态和原子能态 ☆与原子光谱对应的是原子所处的能级，而原子的能级与原子 与原子光谱对应的是原子所处的能级， 原子所处的能级 的整体运动状态有关，如何描述原子的运动状态呢？ 原子的运动状态呢 的整体运动状态有关，如何描述原子的运动状态呢？ ●对于单电子原子，核外只有一个电子，原子的运动状态就是 对于单电子原子，核外只有一个电子， 电子的运动状态，描述电子运动状态的量子数就是描述原子运 电子的运动状态， 动状态的量子数。 l， s， j， m， 动状态的量子数。即，L = l，S = s，J = j，mJ = mj，mL = m， 角 数、 mS = ms；L，S，J， mJ，mL mS 别为 数、总 数、总 数、 数 数。 ●对于多电子原子，可近似地认为原子中的电子处于各自的轨 对于多电子原子， 道运动（ 描述）和自旋运动（ 描述）状态， 道运动（用n，l，m描述）和自旋运动（用s和ms描述）状态， 整个原子的运动状态应是各个电子所处的轨道和自旋运动状态 的总和。但绝不是对描述电子运动的量子数的简单加和， 的总和。但绝不是对描述电子运动的量子数的简单加和，而需 对各电子的轨道运动和自旋运动的角动量进行矢量加和， 对各电子的轨道运动和自旋运动的角动量进行矢量加和，得出 一套描述整个原子运动状态（原子的能态）的量子数。 一套描述整个原子运动状态（原子的能态）的量子数。
表2.6.1 氢原子的(2p)1微观状态和微观能态
电子的微观状态 原子的能态
无外加磁场 不考虑l-s耦合 考虑l-s耦合 在外加磁场 考虑l-s耦合
l 1 1 1 1 1 1
m +1 +1 -1 -1 0 0
ms +1/2 -1/2 +1/2 -1/2 +1/2 -1/2
J=3/2(2P3/2) l=1(2P) J=1/2(2P1/2)

7w 21 10wh 7 3 31 23 12 14:00 7wH* 7wH* 2h 3h 38 4 180 18:00 8 10 4 6 68 65 230 2.30E+06 E 120 5 3h 10 220 7.00E+06 E 15* 15* 15* 5 13 87 50w 42 56 31 3w 83 50w 37:00:00 8 10 2h 3h* 3h* 17 8:00 15wh
I I I I I II I I I I I I I II I I I I I I II I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I
383.156 383.23157 383.273 383.35067 383.36959 383.4514 383.47262 383.60642 383.63 383.673 383.673 383.742 383.802 383.88162 384.06678 384.12736 384.193 384.20101 384.363 384.378 384.56125 384.89757 384.93649 384.95334 385.0017 385.02443 385.09 385.196 385.22118 385.256 385.256 385.256 385.26276 385.31719 385.42156 385.48 385.52855 385.55674 385.62709 385.675 385.76244 385.889 385.959 386.00893 386.01299 386.186 386.226 386.226 386.25418 386.323 386.368
下能级能量 上能级能量 (eV) (eV) 4.105515 7.3667593 3.0106275 6.26832991 11.09763941 14.3552364 11.07492299 14.3324342 3.84462236 7.1013639 0.98287741 4.23907327 3.44884093 6.704815 11.07492299 14.3307283 11.05616583 14.3115455 3.01329984 6.26832991 11.04152993 14.2965061 4.18603657 7.4397326 3.07899823 6.33059648 3.43483022 6.686159 6.28193525 9.53177713 3.42162176 6.6709339 2.70791525 5.95653792 3.88753929 7.136156 2.54426768 5.79260011 [7024.759] [7028.007] 2.54460567 5.79260011 2.54463926 5.79260011 2.54410012 5.79067037 2.54460567 5.79067037 2.54463926 5.79067037 4.446416 7.6916703 2.70791525 5.95302351 2.98716592 6.23199859 2.54383612 5.78860229 2.96741994 6.211865 2.54426768 5.78860229 2.54460567 5.78860229 3.08689203 6.33059648 2.54383612 5.7873809 2.54383612 5.78723064 2.54426768 5.78723064 0.96097008 4.20272341 2.70791525 5.94808623 2.70878627 5.94808623 3.07899823 6.31703609 11.05616583 14.2939826 3.84701379 7.0846791 11.07635269 14.3136732 3.8495542 7.086257 3.84701379 7.083523 3.87826471 7.1145651 3.44990005 6.6861469 1.00367492 4.23907327 4.4490806 7.68411

2P1/2 2P1/2
组P1/2 2P3/2
d1
2D3/2 2D5/2
f1
2F5/2 2F7/2
(4)满电子层的光谱项
例：p6 组态
mL=∑mi =0 mS=∑(ms)i =0
Lmax =(mL)max =0 Smax =(mS)max =0
L=0, S=0, J=0: 1S0
（电子组态）
n,L,S,J,mL,ms
（原子能态）
L-S偶合法: 适用于轻原子体系(又称自旋-轨道偶合， 或 Russell-Saunders[R-S]偶合) ∑l→L ∑s→S ∑(L,S)→ J
j-j偶合法: 适用于重原子体系 ∑(l,s)→j ∑( j,j)→J
L-S偶合方案：矢量进动图
s1s2 S
ss态：l1
l2
0,
s1
s2
1 2
,
S
1, 0;
L 0;
3S1, 1S0
pp态:l1
l2
1,
s1
s2
1 2
,
S
1, 0;
L 2,1,0;
所以，光谱项为：3D, 1D; 3P, 1P; 3S, 1S
L 2, S 1时，J 3, 2,1,光谱支项：3D3,2,1
（5）等价电子组态
具有完全相同的主量子数和角量子数的组态，如：np2
原子光谱中的任何一条谱线都可以写成两项之差，每一
项与一能级对应，其大小相当于该能级的能量除以hc，通
常称这些项为光谱项。
原子光谱
氢原子光谱可对 氢原子结构进行解释
原子光谱
氢原子光谱可对 氢原子结构进行解释
原子光谱项——描述原子的整体运动状态
原子的光谱（光谱实验）是与原子所处的能级有关， 而原子的能级与原子的整体运动状态有关。

棱镜分光系统
光栅分光系统
检测器——将原子的发射光谱记录或检测出来，以进行定性或定量分析。 将原子的发射光谱记录或检测出来，以进行定性或定量分析。 检测器 将原子的发射光谱记录或检测出来 摄谱法检测器 —— 感光板 谱线黑度 S：谱线透光率倒数的对数 1 I S = lg = lg 0 T I
AB CD
原子发射光谱仪
基本结构由三部分组成：激发源；单色器；检测器。 基本结构由三部分组成：激发源；单色器；检测器。
激发源——可为试样蒸发、原子化和激发提供所需的能量，从而产生发 可为试样蒸发、原子化和激发提供所需的能量， 激发源 可为试样蒸发 射光谱，其性能影响着谱线的数目和强度。 射光谱，其性能影响着谱线的数目和强度。
如果给予原子足够大的能量， 如果给予原子足够大的能量， 则可以使其外层电子脱离原 子核的束缚而逸出时原子成为带正电荷的离子， 子核的束缚而逸出时原子成为带正电荷的离子，这个过程 电离” 一级电离， 叫“电离”,如，一级电离，二级电离
电离能（电离电位） 使原子电离所需要的最低能量。 电离能（电离电位）——使原子电离所需要的最低能量。 使原子电离所需要的最低能量 离子发射光谱——离子与原子一样，在得到足够能量时，其 离子与原子一样，在得到足够能量时， 离子发射光谱 离子与原子一样 外层电子同样可以被激发到更高的能级上去， 外层电子同样可以被激发到更高的能级上去，在跃迁时也会 产生发射光谱。 产生发射光谱。 离子外层电子受激发后所产生的谱线为“离子线” 离子外层电子受激发后所产生的谱线为“离子线”，以符号 等表示， Ca(Ⅱ)396 nm表示钙的一级电离 396. Ⅱ、Ⅲ等表示，如Ca(Ⅱ)396.9nm表示钙的一级电离 离子比原子少了一个或几个电子， 离子比原子少了一个或几个电子，故同一元素的原子光谱与 离子光谱有所不同； 离子光谱有所不同； 一般在光谱分析激发源的激发下，所产生的光谱中既有原子光谱 一般在光谱分析激发源的激发下，所产生的光谱中既有原子光谱 又有离子光谱. 又有离子光谱. 离子光谱