光谱分析法概述
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红外吸收光谱分析法
一、红外吸收光谱分析法概述
红外吸收光谱分析法是一种利用物质的红外光吸收能力来探测它们的物质组成的技术。
它特别适用于有机化合物和无机化合物的光谱分析。
通过分析红外吸收光谱,可以检测物质中的有机键、C-H键、C-O键或N-H 键的存在和位置,从而鉴定出物质的化学结构和性质。
红外光吸收法的原理是,物质中的分子、晶体或其他结构会在不同的波长处吸收光,产生光谱,这些吸收光谱是物质的独特特征,反映出物质的特性。
根据这种特性,分析用不同波长的光照射样品,并从所得到的光谱中提取出电子激发、分子振动等信息,从而得到物质的结构和性质。
二、红外吸收光谱分析法基本原理
红外吸收光谱分析法的原理是,当物质受到红外幅射的照射时,它的分子会产生振动和旋转,这些振动和旋转的能量会转化为更高能量的电子跃迁。
这些电子跃迁会引起物质材料吸收一些具有特定波长的红外光,从而产生在不同波长的吸收光谱,通过分析这些吸收光谱,就可以求取物质分子的结构和性质。
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。
简述光谱分析法的基本原理及应用1. 光谱分析法的基本原理光谱分析法是一种利用物质与光的相互作用关系进行分析的方法。
它基于光的波长、频率和强度等特性,通过测量光在物质中的吸收、散射、发射等现象,来推测物质的组成和性质。
光谱分析法的基本原理可以归纳为以下几点:1.1 离散能级原理原子或分子的能级是离散的,当它们受到光的激发时,电子会从低能级跃迁到高能级,吸收了与跃迁能量相等的光的波长或频率。
这种能级跃迁导致了物质对特定波长或频率的光的吸收现象。
1.2 荧光原理某些物质在受到激发后会发出比激发光波长更长的荧光。
这是因为它们的能级结构使得电子从高能级跃迁到低能级时,释放出了能量,产生了荧光现象。
通过测量荧光的强度和波长,可以得到物质的信息。
1.3 散射原理当光通过物质时,会与物质的粒子发生散射现象。
散射光中包含有关物质的信息,通过测量散射光的波长、强度等参数,可以推断物质的成分、粒径等特性。
2. 光谱分析法的应用光谱分析法广泛应用于各个领域,包括但不限于以下几个方面:2.1 化学分析光谱法在化学分析中的应用是最为广泛的。
例如,红外光谱法可以用于物质的结构鉴定、分子振动信息的获取;紫外-可见吸收光谱法可以用于测定物质的浓度、反应动力学等;拉曼光谱法可以分析物质的化学键信息等。
2.2 材料科学光谱分析法在材料科学中也具有重要的应用价值。
例如,X射线衍射技术可以用于材料的晶体结构表征;质谱法可以用于分析材料中的元素含量及其分布情况;光电子能谱技术可以研究材料表面的电子状态等。
2.3 生物医学光谱分析法在生物医学领域的应用也非常丰富。
例如,核磁共振技术(NMR)可以用于研究生物大分子的结构和功能;荧光光谱和红外光谱可以用于检测和鉴定生物标志物;激光诱导击穿光谱(LIBS)可以用于体内光学诊断等。
2.4 环境监测光谱分析法在环境监测中也发挥着重要作用。
例如,光谱法可以用于水质监测,测定水样中的污染物浓度;大气光谱法可以用于探测大气中的悬浮颗粒物和气体成分。