紫外可见分光光度法
• 光学分析法
光学分析法—利用辐射与物质间相互作用进行定性、定量的分析方法。
光谱法 光学光谱:
原子吸收、紫外可见、荧光分析、原子发射等
光 学 其它光谱:核磁共振、顺磁共振、X射线荧光等
分析法
非光谱法:折射法、偏振法、旋光法、园二向色散法、X 射线衍射法等
• 电 磁 波
一. 电磁波
电磁波:实验证实,电磁波(电磁辐射)是一种以极高速度传播的光量子流。既具有粒子性,也具有波动性。
1. 波动性:其特征是每个光子具有一定的波长,可以用波的参数如 波长(ë)、频率(í) 、周期(T) 、及振幅(A)等来描述。
由于在真空中,所有电磁波均以同样的最大速度 “C ” 传播,各种辐射在真空中有固定的波长:
(1)
但电磁波在任何介质中的传播速度都比在真空中小,通常用真空中的 “” 值来标记各种不同的电磁波。
波长单位: 紫外可见区 常用 “nm”
红 外光 区 常用 “㎛”
微 波 区 常用 “cm”
2. 粒子性 电磁辐射与物质之间能量的转移用粒子性来解释
特征:辐射能是由一颗一颗不连续的粒子流传播的,这种粒子叫光量子,是量子化的(发射或被吸收)。
光量子的能量: E = h 式中:h — plank 常数,其值为 6.62610-34 J•S
光量子能量与波长的关系为: (2)
例如: 为200nm的光,一个光量子的能量是:
由于光量子能量小(10-19J),因此定义: 1eV(电子伏)= 1.602110-19 J
则 上例中
由(2)式 可知: E, E
即: 随着 ,辐射波动性变得较明显;
随着 ,辐射的粒子性表现的较明显。
二. 电磁波
电磁波谱:电磁辐射按波长顺序排列称为电磁波谱。
紫外可见分光光度法:是根据物质分子对紫外及可见光谱区光辐射的吸收特征和吸收程度进行定性、定量的分析方法。
• 分子吸收光谱
一. 分子吸收光谱的产生
(一)分子能级与电磁波谱
分子中包含有 原子和电子,分子、原子、电子都是运动着的物质,都具有能量,且 都是量子化的。在一定的条件下,分子处于一定的运动状态,物质分子内部运动状态有三种形式:
①电子运动:电子绕原子核作相对运动;
②原子运动:分子中原子或原子团在其平衡位置上作相对振动;
③分子转动:整个分子绕其重心作旋转运动。
所以:分子的能量总和为
E分子 = Ee +Ev +Ej +⋯ (E0 +E平) (3)
分子中各种不同运动状态都具有一定的能级。三种能级:电子能级 E(基态 E1 与激发态 E2)
振动能级 V= 0,1,2,3 ⋯
转动能级 J = 0,1,2,3 ⋯
当分子吸收一个具有一定能量的光量子时,就有较低的能级基态能级 E1 跃迁到较高的能级及激发态能级 E2 ,被吸收光子的能量必须与分子跃迁前后的能量差∆E 恰好相等,否则不能被吸收。
图1 双原子分子的三种能级跃迁示意图
对多数分子 对应光子波长 光 谱
∆E 约为1~20eV 1.25 ~ 0.06㎛ 紫外、可见区(电子)
∆E 约为0.5~1eV 25 ~ 1.25㎛ (中)红外区 (振动)
∆E约为10-4~0.05eV 1.25cm~ 25㎛ (远)红外区(转动)
分子的能级跃迁是分子总能量的改变。当发生电子能级跃迁时,则同时伴随有振动能级和转动能级的改变,即 “电子光谱”——均改变。
因此,分子的“电子光谱” 是由许多线光谱聚集在一起的带光谱组成的谱带,称为“带状光谱”。
由于各种物质分子结构不同 对不同能量的光子有选择性吸收 吸收光子后产生的吸收光谱不同 利用物质的光谱进行物质分析的依据。