1第十章红外吸收光谱法
(Infrared Absorption Spectroscopy, IR)
§10-1 红外吸收光谱分析概述
红外吸收光谱又称为分子振动转动光谱，
是由于分子振动能级的跃迁（同时伴随转动能级跃
迁）而产生的。红外光谱的两大应用
1.分子结构的基础研究
a.可测定分子键长、键角，以此推断出分子的立体构
型；
b.根据所得的力常数可以知道化学键的强弱；
c.由简正频率来计算热力学函数.
2.化学组成的分析
a.根据光谱中吸收峰的位置和形状来推断未知物结构；
b.依照特征吸收峰的强弱来测定混合物中各组分含量.
近红外（12820~4000）、中红外
（4000~400）、远红外（400~33）
中红外区是研究、应用得最多的区域
波数σ：波长的倒数，表示每厘米长光波中波的数目.
常用来表征红外光谱的参数.
σ/cm-1= 1/（λ/cm）= 104/（λ/μm）
例如：λ= 5μm的红外线，它的波数为：
σ= 104/5= 2000 cm-1红外分区所有的标准红外光谱图中都标有
波数和波长两种刻度
红外吸收光谱的产生条件
物质吸收电磁辐射应满足两个条件：
1.辐射应具有刚好能满足物质跃迁时所需
的能量；
2.辐射与物质之间有偶合作用coupling
（相互作用）。红外吸收光谱图：若用连续改变频率的红外光照
射某试样，根据该试样对不同频率的红外光的吸
收与否，使通过试样后的红外光在一些波长范围
内变弱（被吸收），在另一些范围内则较强（不
吸收）。再将分子吸收红外光的情况用仪器记
录，就得到该试样的红外吸收光谱图。
2§10-3 分子振动
一、振动模型：分子中的原子以平衡点为中心，
以非常小的振幅（与原子核之间的距离相比）作
周期性的振动，即所谓简谐振动.
这种分子振动的模型,
用经典的方法可以看
作是两端联接着的
刚性小球的体系。二、注意点：
1. 真实分子的振动能量的变化是量子化的；
2. 实际上，在一个分子中，基团与基团间，基团
中的化学键之间都相互有影响；
原子吸收光谱法
1、 原子吸收光谱的基本原理是什么，为什么采用锐线光源？
答：原子吸收法是基于物质所产生的原子蒸气对特征谱线的吸收作用来进行定量分析的一种方法。
任何元素的原子都是由原子核和绕核运动的电子组成，原子核外电子按其能量的高低分层分布而形成不同的能级，因此，一个原子核可以具有多种能级状态。
能量最低的能级状态称为基态能级（E0=0），其余能级称为激发态能级，而能最低的激发态则称为第一激发态。正常情况下，原子处于基态，核外电子在各自能量最低的轨道上运动。如果将一定外界能量如光能提供给该基态原子，当外界光能量E恰好等于该基态原子中基态和某一较高能级之间的能级差ΔE时，该原子将吸收这一特征波长的光，外层电子由基态跃迁到相应的激发态，而产生原子吸收光谱。
核外电子从基态跃迁至第一激发态所吸收的谱线称为共振吸收线，简称共振线。由于基态与第一激发态之间的能级差最小，电子跃迁几率最大，故共振吸收线最易产生。对多数元素来讲，它是所有吸收线中最灵敏的，在原子吸收光谱分析中通常以共振线为吸收线。 若测定溶液中某金属的量，需先将金属离子化合物在高温下解离成原子蒸气，两种形态间存在定量关系。光源发射出的特征波长光辐射通过原子蒸气时，原子中的外层电子吸收能量，使得特征谱线的光强度减弱。光强度的变化符合朗伯-比耳定律，在此基础上再进行定量分析。
与分子光谱的带状光谱不同，原子吸收光谱理论上是线状光谱，但由于自然宽度、多普勒宽度、压力变宽、自吸变宽、场致变宽等，使得谱线具有一定的宽度。从理论上来说，可以通过计算在吸收线轮廓内，吸收系数的积分称为积分吸收系数，简称为积分吸收，它表示吸收的全部能量。但实际上，测定该值需要分辨率非常高的色散仪器，很难实现。
1955年澳大利亚学者沃尔森(Walsh) 提出，在温度不太高的稳定火焰条件下，峰值吸收系数与火焰中被测元素的原子浓度也正比。因此，目前一般采用测量峰值吸收系数的方法代替测量积分吸收系数的方法。利用峰值吸收代替积分吸收需要特殊的锐线光源，发射出远小于吸收线半宽度的光源，并且中心线与吸收线中心频率一致。故原子吸收光谱法需要用锐线光源。
1 原子吸收光谱
原子吸收光谱（Atomic Absorption Spectroscopy，AAS)，即原子吸收光谱法，是基于气态的基态原子外层电子对紫外光和可见光范围的相对应原子共振辐射线的吸收强度来定量被测元素含量为基础的分析方法，是一种测量特定气态原子对光辐射的吸收的方法。此法是20世纪50年代中期出现并在以后逐渐发展起来的一种新型的仪器分析方法，它在地质、冶金、机械、化工、农业、食品、轻工、生物医药、环境保护、材料科学等各个领域有广泛的应用。该法主要适用样品中微量及痕量组分分析。
查看精彩图册
目录
基本原理
原子吸收光谱分析
谱线轮廓
发展历史
特点
灵敏度高
精密度好
选择性好，方法简便
准确度高，分析速度快
应用广泛
原子吸收光谱分析的基本原理
原子吸收光谱的产生
原子吸收光谱的谱线轮廓
原子吸收光谱的测量
原子吸收分光光度计的组成
光源
原子化器
分光器
检测系统
干扰及其消除方法
物理干扰
化学干扰
电离干扰
光谱干扰
分子吸收干扰
原子吸收光谱应用
近年研究展望
展开
基本原理
原子吸收光谱分析
谱线轮廓
发展历史
特点
灵敏度高
精密度好 2 选择性好，方法简便
准确度高，分析速度快
应用广泛
原子吸收光谱分析的基本原理
原子吸收光谱的产生
原子吸收光谱的谱线轮廓
原子吸收光谱的测量
原子吸收分光光度计的组成
光源
原子化器
分光器
检测系统
干扰及其消除方法
物理干扰
化学干扰
电离干扰
光谱干扰
分子吸收干扰
原子吸收光谱应用
近年研究展望
展开
编辑本段基本原理
原子吸收光谱原理图
每一种元素的原子不仅可以发射一系列特征谱线，也可以吸收与发射线波长相同的特征谱线。当光源发射的某一特征波长的光通过原子蒸气时，即入射辐射的频率等于原子中的电子由基态跃迁到较高能态（一般情况下都是第一激发态）所需要的能量频率时，原子中的外层电子将选择性地吸收其同种元素所发射的特征谱线，使入射光减弱。特征谱线因吸收而减弱的程度称吸光度A，与被测元素的含量成正比：
第二部分：《仪器分析》（朱明华第四版）习题选解
第2章气相色谱分析
1．简要说明气相色谱分析的基本原理
答：借在两相间分配原理而使混合物中各组分分离。
气相色谱就是根据组分与固定相与流动相的亲和力不同而实现分离。组分在固定相与流动相之间不断进行溶解、挥发（气液色谱），或吸附、解吸过程而相互分离，然后进入检测器进行检测。
2．气相色谱仪的基本设备包括哪几部分?各有什么作用?
答：气路系统、进样系统、分离系统、温控系统以及检测和记录系统．
气相色谱仪具有一个让载气连续运行的管路密闭的气路系统． 进样系统包括进样装置和气化室．其作用是将液体或固体试样，在进入色谱柱前瞬间气化，然后快速定量地转入到色谱柱中．
8．为什么可用分离度R作为色谱柱的总分离效能指标?
答：分离度同时体现了选择性与柱效能，即热力学因素和动力学因素，将实现分离的可能性和现实性结合起来。
9．能否根据理论塔板数来判断分离的可能性?为什么?
答：不能，有效塔板数仅表示柱效能的高低，柱分离能力发挥程度的标志，而分离的可能性取决于组分在固定相和流动相之间分配系数的差异。
20.在一根2 m长的硅油柱上,分析一个混合物,得到以下数据:苯、甲苯、及乙苯的保留时间分别为1’20“, 2‘2”及3’1“；半峰宽为6.33’’,8.73’’, 12.3’’，求色谱柱对每种组分的理论塔板数及塔板高度。
解：苯： n=5.54(tR/Y1/2)2=5.54×(80/6.33)2=885 H=L/n=200/885=.23cm
甲苯： n=5.54 (tR/Y1/2)2=5.54×(122/8.73)2=1082 H=L/n=200/1082=.18cm
乙苯： n=5.54 (tR/Y1/2)2=5.54×(181/12.3)2=1200 H=L/n=200/1200=.17cm
21、在一根3m长的色谱柱上，分离一试样，得如下的色谱图及数据：（1）用组分2计算色谱柱的理论塔板数（2）求调整保留时间t’R(1) t’R(2)（3）若需达到分离度R=1.5，所需的最短柱长为几米？ （图删）
