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1、第十八章原子结构第十八章原子结构第第3节氢原子光谱节氢原子光谱红外光谱在宝玉石检测中的应用红外光谱在宝玉石检测中的应用宝宝玉玉石石检检测测基基本本上上是是采采用用无无损损伤伤方方式式，随随着着宝宝玉玉石石工工艺的不断革新发展，人工优化改善充填技术日益提高艺的不断革新发展，人工优化改善充填技术日益提高在在宝宝玉玉石石检检测测中中任任何何检检测测手手段段的的应应用用，在在某某些些方方面面都都存在局限性，红外光谱也不例外存在局限性，红外光谱也不例外红红外外光光谱谱正正常常的的矿矿物物检检测测样样品品制制备备，是是先先将将矿矿物物研研磨磨成成粉粉末末状状，再再渗渗入入白白色色粉粉末末状状溴溴化化钾钾共
2、共同同研研磨磨，在在压压片片机机上上压压制制成成测测试试圆圆形形薄薄片片，然然而而宝宝玉玉石石饰饰品品不不可可能能研研磨磨制制备备，因而饰品需有一个以上或更多的抛光平面进行测试，因而饰品需有一个以上或更多的抛光平面进行测试，也也可可能能需需要要将将饰饰品品重重新新处处理理再再进进行行测测试试，这这就就是是红红外外光光谱测试的局限性谱测试的局限性 红红外外光光谱谱运运用用于于宝宝玉玉石石检检测测，用用其其所所长长，能能较较快快准准确确测测定定宝宝玉玉石石中中的的(OH)n、H2O、H3O、OH及及高高分分子子材材料料(硅硅基基聚聚合合物物、环环氧氧树树脂脂、塑塑料料)，确确定定宝宝玉玉石石名名称
3、称及及优化处理内涵优化处理内涵 合合成成宝宝玉玉石石虽虽与与天天然然宝宝玉玉石石在在物物理理化化学学性性质质上上基基本本相相同同，但但从从某某些些微微细细方方面面也也存存在在差差异异，这这在在红红外外光光谱谱上上有不同反应有不同反应 天天然然祖祖母母绿绿与与助助熔熔剂剂合合成成祖祖母母绿绿的的区区别别在在于于天天然然祖祖母母绿绿在在3 4003 800 cm 1有有一一强强吸吸收收峰峰，助助熔熔剂剂合合成成祖祖母母绿绿在在3 4003 800 cm1无无强强吸吸收收峰峰，这这与与天天然然祖祖母母绿绿中中含含有一定结晶水有一定结晶水(H2O)有关有关 红红外外光光谱谱对对检检测测聚聚合合物物充充
4、填填类类饰饰品品具具有有一一定定的的优优势势，如如天天然然翡翡翠翠经经酸酸蚀蚀后后聚聚合合物物充充填填处处理理，在在红红外外光光谱谱图图上上反反映映出出有有2 827、2 928、2 969 cm1 吸吸收收峰峰存存在在，是是高高分分子子材材料料充充填填所所致致，天天然然翡翡翠翠无无2 827、2 928、2 942、2 969 cm1吸收峰吸收峰 天天然然紫紫晶晶中中无无3 540 cm1吸吸收收峰峰，合合成成紫紫晶晶中中具具有有3 540 cm1吸收峰吸收峰1光谱光谱(1)用用光光栅栅或或棱棱镜镜可可以以把把光光按按波波长长展展开开，获获得得光光的的波波长长成成分分和和强强度度分分布布的的
5、记记录录这这称称作作_有有些些光光谱谱是是一一条条条条的的亮亮线线我我们们把把它它们们叫叫作作_，这这样样的的光光谱谱叫叫作作_有有的的光光谱谱是是连连在在一一起起的的光光带带我我们们把把它它叫叫作作_(2)各各种种原原子子的的发发射射光光谱谱都都是是_，说说明明原原子子只只发发出出几几种种特特定定频频率率的的光光每每种种原原子子都都有有自自己己的的特特征征谱谱线线，我我们们可可以以用用它它来来鉴鉴别别物物质质和和确确定定物物质质的的_，这这种种方方法称作法称作_光谱光谱谱线谱线线状谱线状谱连续谱连续谱线状谱线状谱组成成分组成成分光谱分析光谱分析 2氢原子光谱的实验规律氢原子光谱的实验规律氢氢
6、原原子子光光谱谱的的一一组组谱谱线线(巴巴耳耳末末系系)的的波波长长用用一一个个公公式式表表达达：_式式子子中中n只只能能取取_，n_，R为一个常数为一个常数3经典理论的困难经典理论的困难卢卢瑟瑟福福的的核核式式结结构构很很好好地地解解释释了了粒粒子子散散射射实实验验，但但与与经经典典理理论论相相矛矛盾盾既既无无法法解解释释_又又无无法法解解释释_，这这样样必必须须要要引引入入新新观观点点整数整数3,4,5，原子的稳定性原子的稳定性原子光谱的分立特征原子光谱的分立特征1 光谱光谱1光谱光谱 用用光光栅栅或或棱棱镜镜可可以以把把光光波波按按波波长长展展开开，获获得得光光的的波波长长(频频率率)成
7、成分分和和强强度度分分布布的的记记录录，即即光光谱谱，用用摄摄谱谱仪仪可可以以得到光谱的照片得到光谱的照片物质的光谱按其产生方式不同可分为两大类：物质的光谱按其产生方式不同可分为两大类： (1)发发射射光光谱谱物物体体直直接接发发出出的的光光通通过过分分光光后后产产生生的的光谱它可分为连续光谱和明线光谱光谱它可分为连续光谱和明线光谱(线状光谱线状光谱) 连续光谱连续光谱由连续分布的一切波长的光由连续分布的一切波长的光(一切单一切单色光色光)组成的光谱炽热的固体、液体和高压气体的发射组成的光谱炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续光谱，如电灯丝发出的光、炽热的钢水发出的光谱是连续光谱，如电灯
8、丝发出的光、炽热的钢水发出的光都形成连续光谱光都形成连续光谱明明线线光光谱谱只只含含有有一一系系列列分分立立的的亮亮线线的的光光谱谱它它是是由由游游离离状状态态的的原原子子发发射射的的，因因此此也也叫叫原原子子光光谱谱稀稀薄薄气气体体或或金金属属的的蒸蒸气气的的发发射射光光谱谱是是明明线线光光谱谱实实验验证证明明，每每种种元元素素的的原原子子都都有有一一定定特特征征的的明明线线光光谱谱可可以以使使用用光光谱谱管管观观察察稀稀薄薄气气体体发发光光时时的的明明线线光光谱谱不不同同元元素素的的原原子子产产生生的的明明线线光光谱是不同的，但同种元素原子产生的明线光谱是相同谱是不同的，但同种元素原子产生
9、的明线光谱是相同的的，这这意意味味着着，某某种种物物质质的的原原子子可可从从其其明明线线光光谱谱加加以以鉴鉴别别因因此此称称某某种种元元素素原原子子的的明明线线光光谱谱的的谱谱线线为为这这种种元元素素原原子子的的特特征谱线征谱线 (2)吸吸收收光光谱谱高高温温物物体体发发出出的的白白光光通通过过温温度度较较低低的的物物质质时时，某某些些波波长长的的光光被被该该物物质质吸吸收收后后产产生生的的光光谱谱这这种种光光谱谱的的特特点点是是在在连连续续光光谱谱的的背背景景上上由由若若干干条条暗暗线线组组成成的的例例如如太太阳阳光光谱谱就就是是太太阳阳内内部部发发出出的的强强光光经经温温度度较较低低的的太
10、太阳阳大大气气层层时时产产生生的的吸吸收收光光谱谱实实验验表表明明，各各种种原原子子的的吸吸收收光光谱谱中中的的每每一条暗线都跟该原子的明线光谱中的一条明线一条暗线都跟该原子的明线光谱中的一条明线相对应即某种原子发出的光与吸收的光的频率是特定的，相对应即某种原子发出的光与吸收的光的频率是特定的，因此吸收光谱中的暗线也是该元素原子的特征谱线因此吸收光谱中的暗线也是该元素原子的特征谱线 2光谱分析光谱分析 由于每种原子都有自己的特征谱线，因此可以根据光由于每种原子都有自己的特征谱线，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成，这种方法叫作光谱分谱来鉴别物质和确定它的化学组成，这种方法叫作光谱分析
11、析 做光谱分析时，可以利用明线光谱，也可利用吸收光做光谱分析时，可以利用明线光谱，也可利用吸收光谱这种方法的优点是非常灵敏而且迅速某种元素在谱这种方法的优点是非常灵敏而且迅速某种元素在物质中含量达物质中含量达1010 g，就可以从光谱中发现它的特征谱，就可以从光谱中发现它的特征谱线并将其检查出来光谱分析在科学技术中有广泛的应线并将其检查出来光谱分析在科学技术中有广泛的应用：用：检查物体的纯度；检查物体的纯度；鉴别和发现元素；鉴别和发现元素；天文学天文学上光谱的红移表明恒星的远离等上光谱的红移表明恒星的远离等2 氢原子光谱氢原子光谱 2经典理论的困难经典理论的困难 (1)经典物理学无法解释原子的
12、稳定性经典物理学无法解释原子的稳定性 按照经典物理学，核外电子在原子核的库仑引力作按照经典物理学，核外电子在原子核的库仑引力作用下，以一定的速度绕核转动，电子做变加速运动，用下，以一定的速度绕核转动，电子做变加速运动，它产生的电磁场就在变化，而变化的电磁场会激发电它产生的电磁场就在变化，而变化的电磁场会激发电磁波，即电子不断把自己绕核转动的能量以电磁波的磁波，即电子不断把自己绕核转动的能量以电磁波的形式辐射出去因此电子绕核转动使系统不稳定，电形式辐射出去因此电子绕核转动使系统不稳定，电子会失去能量，轨道半径逐渐变小，最后落在原子核子会失去能量，轨道半径逐渐变小，最后落在原子核上但是事实不是这样
13、，原子是个很稳定的系统上但是事实不是这样，原子是个很稳定的系统 (2)经典物理学无法解释原子光谱的分立特征经典物理学无法解释原子光谱的分立特征 根据经典电磁理论，电子辐射的电磁波的频率就根据经典电磁理论，电子辐射的电磁波的频率就是它绕核转动的频率电子越转能量越小，它离原子是它绕核转动的频率电子越转能量越小，它离原子核就越来越近，转得也就越来越快，这个变化是连续核就越来越近，转得也就越来越快，这个变化是连续的，也就是说，我们应该看到原子辐射出各种频率的，也就是说，我们应该看到原子辐射出各种频率(波长波长)的光，即原子的光谱应该总是连续的，而实际的光，即原子的光谱应该总是连续的，而实际上我们看到的
14、是分立的线状谱上我们看到的是分立的线状谱 例例1(双双选选)关关于于原原子子光光谱谱，下下列列说说法法中中正正确确的的是是()A原子光谱是连续谱原子光谱是连续谱B由由于于原原子子都都是是由由原原子子核核和和电电子子组组成成的的，所所以以各各种原子的原子光谱是相同的种原子的原子光谱是相同的C各各种种原原子子的的原原子子结结构构不不同同，所所以以各各种种原原子子的的原原子光谱也不相同子光谱也不相同D可以通过光谱分析，鉴别物质中含有哪些元素可以通过光谱分析，鉴别物质中含有哪些元素 分分析析：原原子子光光谱谱是是线线状状谱谱，是是不不连连续续的的原原子子都都是是由由原原子子核核和和电电子子组组成成的的
15、，但但不不同同原原子子的的光光谱谱都都有有各各自自的的特特征征谱谱线线，原原子子光光谱谱是是不不相相同同的的鉴鉴别别物物质质可可以以利利用用明线光谱和暗线谱明线光谱和暗线谱 解解析析：A.原原子子光光谱谱是是由由不不连连续续的的亮亮线线组组成成的的，是是线状谱，不是连续谱故线状谱，不是连续谱故A错误；错误；B、C.原原子子都都是是由由原原子子核核和和电电子子组组成成的的，但但不不同同原原子子的的原原子子结结构构不不同同，而而各各种种原原子子的的原原子子光光谱谱都都有有各各自自的的特特征征谱谱线线，所所以以不不同同原原子子的的原原子子光光谱谱是是不不相相同同的的故故B错错误误，C正确；正确； D
16、明明线线光光谱谱和和暗暗线线谱谱特特征征谱谱线线与与原原子子的的结结构构有有关关，可以利用明线光谱和暗线谱鉴别物质故可以利用明线光谱和暗线谱鉴别物质故D正确正确 答案：答案：CD 名名师师点点评评：此此题题考考查查对对原原子子光光谱谱特特征征的的掌掌握握情情况况可以结合钠、氢等原子光谱来记住原子光谱的特征可以结合钠、氢等原子光谱来记住原子光谱的特征变变 式式迁迁 移移 下列物质产生的光谱是线状谱的是下列物质产生的光谱是线状谱的是() A炽热的钢水炽热的钢水 B发亮的白炽灯发亮的白炽灯 C炽热的高压气体炽热的高压气体 D固体或液体汽化成稀薄气体后发光固体或液体汽化成稀薄气体后发光解析：解析：炽热的固体、液体和高压气体产生的光谱是连续谱炽热的固体、液体和高压气体产生的光谱是连续谱答案：答案：D
