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1、仪器分析方法分类 ： 2. 电化学分析法 : 依据物质的电化学性质及其变化 4. 质谱法、热分析法、放射化学法等 非光谱法 （折射法，浊度法，旋光法） （不以光的波长为特征讯号） 光谱法 分子光谱法 UV/Vis,IR,MFS,MPS 原子光谱法 AAS,AES, AFS （ 以光的吸收、发射等作用而建立的分析方法，通过检测光谱的波长和强度来进行定性和定量的方法） 光学分析法 1. 光学分析法 : 基于电磁辐射与物质的相互作用 3. 色谱法 : 气相色谱法、液相色谱法 1 第三章 光谱分析法 （ Spectrum Analysis ） 2 本章提要 第一节 光谱分析法概论 第二节 紫外 /可见
2、光吸收光谱法 光谱分析法及其特点 电磁辐射的基本性质 电磁辐射的特性 光谱分析法的分类 分子光谱法 基本原理 紫外 /可见分光光度计构造 紫外 /可见分光光度计类型 3 第三节 分子发光光谱法 光致发光 分子荧光和磷光光谱基本原理 影响荧光强度的因素 分子荧光光谱仪 分子荧光光谱法的应用 磷光光谱法 化学发光法 4 本章提要 第一节 光谱分析法概论 5 是电磁辐 射按照波 长的有序 排列。 光谱 (spectrum)： 第一节 光谱分析法概论 6 一、 光谱分析法及其特点 光谱分析 (spectral analysis)： 对物质发射辐射能的能谱分析或对辐射能与物质相互作用引起的能谱改变的分析
3、 。 电磁辐射范围： 射线 （ 10-10m） 无线电波 （ 103m） 所有范围； 相互作用方式： 发射 、 吸收 、 反射 、 折射 、 散射 、 干涉、 衍射等； 应用： 光谱分析法在研究物质组成 、 结构表征 、 表面分析等方面具有其他方法不可区代的地位； 7 （ 1） 能源提供能量； （ 2） 能量与被测物之间的相互作用； （ 3） 产生信号 。 基本特点： （ 1） 所有光分析法均包含三个基本过程； （ 2） 选择性测量 ， 不涉及混合物分离 （ 不同于色谱分析 ） ； （ 3） 涉及大量光学元器件 。 三个基本过程： 一、 光谱分析法及其特点 8 二、电磁辐射的基本性质 电磁辐射
4、（电磁波）： 以接近光速（真空中为光速）传播的能量； c = =/ E = h = h c / c： 光速； ： 波长； ： 频率； ：波数 ； E ：能量； h：普朗克常数 电磁辐射具有波动性和微粒性 （波粒二象性）； 9 三、辐射能的特性： (1) 吸收 物质选择性吸收特定频率的辐射能，并从低能级跃迁到高能级； (2) 发射 将吸收的能量以光的形式释放出； (3) 散射 由传播介质的不均匀性引起的光线向四周射去 ； (4) 折射 折射是光在两种介质中的传播速度不同； (5) 反射 光射到不同的介质介面时，部分光自介面射回原介质中； (6) 干涉 干涉现象； (7) 衍射 光绕过物体而弯曲地
5、向他后面传播的现象； (8) 偏振 只在一个固定方向有振动的光 。 10 常用三种光分析法测量过程示意图 11 四、光谱分析分类 光谱分析法 原 子 发 射 原 子 吸 收 原 子 荧 光 X 射 线 荧 光 原 子 吸 收 紫 外 可 见 红 外 可 见 核 磁 共 振 紫 外 可 见 红 外 可 见 分 子 荧 光 分 子 磷 光 核 磁 共 振 化 学 发 光 原 子 发 射 原 子 荧 光 分 子 荧 光 分 子 磷 光 X 射 线 荧 光 化 学 发 光 吸收光谱法 发射光谱法 原子光谱法 分子光谱法 12 五、分子光谱法 物质分子内部运动形式及其对应能级 1. 电子相对于原子核的运
6、动 -电子能级 ; 单重态：激发态与基态中的电子自旋方向相反 . 三重态：激发态与基态中的电子自旋方向相同 . 2. 原子核在其平衡位置附近的相对振动 -振动能级 ; 3. 分子本身绕其重心的转动 -转动能级 . 13 分子的能级图与跃迁 Sn: 电子能级 Vn: 振动能级 Jn: 转动能级 分子的总能量 = E电子 + E振动 + E转动 14 分子光谱分析法的分类 分子光谱 分子吸收 分子发光 光致发光 其它发光形式 UV-Vis （紫外 -可见） IR（红外） 如：荧光和磷光 如：化学发光等 15 第二节 紫外 /可见光吸收光谱法 16 紫外 /可见光吸收光谱分析法 ： 利用溶液中分子吸
7、收紫外和可见光产生跃迁所记录的吸收光谱图，可进行化合物结构分析，根据最大吸收波长强度变化可进行定量分析。 属于分子吸收光谱法，分析波长范围一般为 200800nm。 历史悠久、应用广泛： 分析化学 药物分析 临床检验等 第二节 紫外 /可见光吸收光谱法 17 即光吸收基本定律 朗伯定律 :(1760) A=lg(I0/It)=k1b 当入射光的 、吸光物质的 c 一定时，溶液的吸光度 A与液层厚度 b成正比。 比尔定律 (1852) A=lg(I0/It)=k2c 当入射光的 、液层厚度 b 一定时，溶液的吸光度 A与吸光物质的 c成正比。 一、 基本原理 I0 It 入射光 透过光 18 朗
8、伯 -比尔定律 意义 : 当一束平行单色光通过均匀、透明的吸光介质时，其吸光度与吸光质点的浓度和吸收层厚度的乘积成正比。 A=lg(I0/It)=kbc 一、 基本原理 19 透光率（透射比） T（ Transmittance） t0=ITIA = lg(I0/It) = lg(1/T) = -lgT = kbc 吸光度 A （ Absorbance） -= 1 0 = 1 0K b c AT一、 基本原理 20 吸光度 A、 透射比 T 与 浓度 c 的关系 A T (%)c A=kbc 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 - k b cT = 1 0100 80 60 40 20 一、
9、 基本原理 21 k 吸光系数 （ Absorptivity） （ 1）当 c的单位用 gL-1表示时，用 a 表示， A a b c a 的单位 : Lg-1cm-1 的单位 : Lmol-1cm-1 （ 2）当 c的单位用 molL-1表示时，用 表示， A b c （ 3） 当 c的单位用 g100mL-1表示时，用 表示 , A bc， 叫做比吸光系数。 1%1cmE1%1cmE1%1cmE一、 基本原理 22 吸光度与光程的关系 A = abc 0.10 b 0.20 2b 0.00 光源 检测器 显示器 参 比 一、 基本原理 23 吸光度与浓度的关系 A = abc 0.10 c
10、 0.20 2c 0.00 光源 检测器 显示器 参 比 一、 基本原理 24 吸光度与波长的关系 A = abc 0.00 红 0.10 红 0.00 光源 检测器 显示器 参 比 蓝绿光 红光 一、 基本原理 25 溶液浓度的测定 A b c 工作曲线法 (校准曲线 ) 朗伯 -比尔定律的分析应用 0 1.0 2.0 3.0 4.0 c(mg/mL) A * 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 Ax cx 一、 基本原理 26 朗伯 -比尔定律的适用条件 1. 单色光 应选用 max处或 肩峰处 测定。 3. 稀溶液 浓度增大，分子之间作用增强。 2. 吸光质点形式不变 离解
11、、络合、缔合会破坏线性关系 , 应控制条件 (酸度、浓度、介质等 )。 一、 基本原理 27 吸光度的加和性与吸光度的测量 A = A1 + A2 + +An 用参比溶液调 T=100%（ A=0），再测样品溶液的吸光度，即消除了吸收池对光的吸收、反射，溶剂、试剂对光的吸收等。 001 2 2 1= lg = lg = - = lgII IA A A A AI I I 参参比 液比试 试液一、 基本原理 28 二、紫外 /可见分光光度计主要部件 光源 单色器 吸收池 检测系统 分光光度计的基本组成 习惯上将工作波段在 200nm800nm的分光光度计称为紫外 -可见分光光度计。 优点： 通过色
12、散原件（棱镜或光栅）得到一束近似的单色光。 波长可调 , 故选择性好 , 准确度高。 29 /nm 钨灯（热辐射光源） 400 600 800 1000 氙灯 氢灯 强度 光源 （ 发出所需波长范围内的连续光谱） 可见光区： 钨灯，卤钨灯 (320 2500nm) 紫外区： 氢灯 (180375nm) 氙灯、汞灯 ： 紫外、可见光区均可用作光源 要求 ： 有足够的光强度，稳定。 二、紫外 /可见分光光度计主要部件 30 氙灯 氢灯 钨灯 31 单色器 （将光源发出的连续光谱分解为单色光的装置） 棱镜 ： 依据不同波长光通过棱镜时折射率不同。 玻璃 350 3200nm, 石英 185 4000
13、 nm 入射狭缝 准直透镜 棱镜 聚焦透镜 出射狭缝 白光 1 2 800 600 500 400 二、紫外 /可见分光光度计主要部件 32 光栅 ： （ 利用光通过光栅时发生 衍射 和 干涉 现象而分光的装置 ） 光栅衍射示意图 光屏 透镜 平面透射光栅 M1 M2 出射狭缝 在镀铝的玻璃表面刻有数量很大的 等宽度等间距 条痕 (600、 1200、 2400条/mm )。 优点： 波长范围宽，色散均匀，分辨性能好，使用方便。 二、紫外 /可见分光光度计主要部件 33 检流计 （指示器）： 低档仪器：刻度显示 中高档仪器：数字显示，自动扫描记录 检测器 ：利用光电效应，将光能转换成电流讯号。
14、如： 光电池，光电管，光电倍增管 吸收池 （比色皿）：用于盛待测及参比溶液。 二、紫外 /可见分光光度计主要部件 34 1. 单光束分光光度计 可变波长单光束紫外 -可见分光光度计示意图 三、紫外 /可见分光光度计的基本类型 35 2. 双光束分光光度计 参比池 检测器 滤光片或 单色器 放大器 样品池 光源 hv 光子检测器 反光镜 反光镜 透明部分 扇形镜 正面图 扇形镜 反光镜 栅镜 双光束型可以消除光源强度变化的影响。 可变波长双光束紫外 -可见分光光度计示意图 36 第三节 分子发光光谱法 37 分子发光 光致发光 化学发光 生物发光 光致发光（ Photoluminescence） : 物质当受到光的照射吸收了某种波长的光后，会发射出波长相同或比吸收波长更长的光，这种现象称为光致发光。 Photoluminescence M
