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分子光譜
閱讀�6050�(shí)間:2018-06-23 10:14:36

分子從一種能�(tài)改變到另一種能�(tài)�(shí)的吸收或�(fā)射光譜(可包括從紫外到遠(yuǎn)紅外直至微波譜)。分子光譜與分子繞軸的轉(zhuǎn)�(dòng)、分子中原子在平衡位置的振動(dòng)和分子內(nèi)電子的躍遷相�(duì)�(yīng)�

�(jiǎn)�

在分子中,電子態(tài)的能量比振動(dòng)�(tài)的能量大50~100�,而振�(dòng)�(tài)的能量又比轉(zhuǎn)�(dòng)�(tài)的能量大50~100�。因此在分子的電子態(tài)之間的躍遷中,總是伴隨著振動(dòng)和轉(zhuǎn)�(dòng)躍遷�,因而許多光譜線就密集在一起而形成分子光�。因�,分子光譜又叫做帶狀光譜。分子光譜指,分子從一種能�(tài)改變到另一種能�(tài)�(shí)的吸收或�(fā)射光譜(可包括從紫外到遠(yuǎn)紅外直至微波譜)。分子光譜與分子繞軸的轉(zhuǎn)�(dòng)、分子中原子在平衡位置的振動(dòng)和分子內(nèi)電子的躍遷相�(duì)�(yīng)�

背景

  原子光譜的特征是線狀光譜,一�(gè)線系中各譜線間隔都較大,只在接近線系極限處越來越�,該處強(qiáng)度也較弱;若原子外層電子�(shù)目較�,譜線系也為�(shù)不多.分子光譜的一般分布與原子光譜不同,許多譜線形成一段一段的密集區(qū)域成為連續(xù)帶狀,稱為光譜帶.所以分子光譜的特征是帶光譜.它的波長分布范圍很�,可出現(xiàn)在遠(yuǎn)紅外區(qū)(波長是cm或mm�(shù)量級(jí))、近紅外區(qū)(波長是μm�(shù)量級(jí))、可見區(qū)和紫外區(qū)(波長約在10-1μm�(shù)量級(jí)).分子光譜一般具有如下規(guī)律:
  (1)由光譜線組成光譜��
  (2)幾�(gè)光譜帶組成一�(gè)光譜帶組�
  (3)幾�(gè)光譜帶組組成分子光譜�
  光學(xué)分析法可分為光譜法和非光譜法兩大�。光譜法是基于物�(zhì)與輻射能作用�(shí),測(cè)量由物質(zhì)�(nèi)部發(fā)生量子化的能�(jí)之間的躍遷產(chǎn)生的�(fā)�.吸收或者散射輻射的波長和強(qiáng)度�(jìn)行分析的方法�
  光譜法可以分為原子光譜法和分子光譜法�
  原子光譜法是由原子外層或�(nèi)層電子能及的變化�(chǎn)生的,他的表�(xiàn)形式為線光譜。屬于這類分析方法的有,原子發(fā)射光譜法(AES),原子吸收光譜法(AAS�,原子熒光光譜法(AFS)以及以X射線熒光光譜�(XFS)�
  分子光譜法是由分子中電子能級(jí),振�(dòng)和轉(zhuǎn)�(dòng)能級(jí)的變化產(chǎn)生的,表�(xiàn)為帶光譜。屬于這類分析方法的有,紫外可見分光光度法(UV-Vis),紅外光譜法(IR)分子熒光光譜法(MFS)和分子磷光光譜法(MPS),核磁共振與順磁共振波譜(N)等�
  非光譜法是基于物�(zhì)與輻射相互作用時(shí),測(cè)量輻射的某些性質(zhì),比如折�,散射,干涉,衍�,偏振,等的變化的分析方��

分類

  利用分子能級(jí)之間躍遷方向,可以將分子光譜分為�(fā)射光譜和吸收光譜�
  �(fā)射光�
  �(fā)射光譜是指樣品本身產(chǎn)生的光譜被檢�(cè)器接收。樣品本身被激�(fā),然后回到基�(tài),發(fā)射出特征光譜。發(fā)射光譜一般沒有光�,如果有光源那也是作為波長確�(rèn)之用。在�(cè)定時(shí)該光源也肯定處于�(guān)閉狀�(tài)�
  吸收光譜
  吸收光譜是光源發(fā)射的光譜被樣品吸收了一部分,剩下的那部分光譜被檢測(cè)器接收。吸收光譜都有光�,測(cè)定時(shí)光源始終工作,并且光源、樣�、檢�(cè)器在一直線�。如果不在一直線上,則可能是熒光光譜�
  利用不同分子能級(jí)之間的躍�,可將分子光譜分為純�(zhuǎn)�(dòng)光譜、振�(dòng)-�(zhuǎn)�(dòng)光譜帶和電子光譜��
  分子的純�(zhuǎn)�(dòng)光譜由分子轉(zhuǎn)�(dòng)能級(jí)之間的躍遷產(chǎn)�,分布在�(yuǎn)紅外波段,通常主要觀�(cè)吸收光譜;振�(dòng)-�(zhuǎn)�(dòng)光譜帶由不同振動(dòng)能級(jí)上的各轉(zhuǎn)�(dòng)能級(jí)之間躍遷�(chǎn)�,是一些密集的譜線,分布在近紅外波段,通常也主要觀�(cè)吸收光譜;電子光譜帶由不同電子態(tài)上不同振�(dòng)和不同轉(zhuǎn)�(dòng)能級(jí)之間的躍遷產(chǎn)�,可分成許多�,分布在可見或紫外波�,可觀�(cè)�(fā)射光�。非極性分子由于不存在電偶極矩,沒有轉(zhuǎn)�(dòng)光譜和振�(dòng)-�(zhuǎn)�(dòng)光譜�,只有極性分子才有這類光譜帶�
  分子能級(jí)
  �(jù)�(shí)�(yàn)觀�,分子光譜是由遠(yuǎn)紅外光譜、近紅外光譜、可見光和紫外光譜交織在一起的光譜.而遠(yuǎn)紅外光譜是由于分子轉(zhuǎn)�(dòng)能級(jí)[3]的變化引起的;近紅外光譜是分子既有振�(dòng)能級(jí)又有�(zhuǎn)�(dòng)能級(jí)改變�(shí)�(chǎn)生的;而可見光和紫外光譜是分子既有電子能級(jí)又有振動(dòng)和轉(zhuǎn)�(dòng)能級(jí)變化�(shí)�(chǎn)生的.所以分子內(nèi)部既有分子轉(zhuǎn)�(dòng),又有分子的振動(dòng),還有分子中電子的運(yùn)�(dòng)�
  分子的轉(zhuǎn)�(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)�(dòng)光譜
  在輻射過程中,分子的電子狀�(tài)和振�(dòng)狀�(tài)都沒有改�,則輻射僅由分子�(zhuǎn)�(dòng)狀�(tài)的改變引起.由于△E�(zhuǎn)最小,相應(yīng)光子的能量很�,所�(chǎn)生的光譜一般在�(yuǎn)紅外區(qū)域.
  分子的振�(dòng)能級(jí)和振�(dòng)光譜
  在此仍以雙原子分子為例,假定分子輻射�(shí),分子的電子狀�(tài)和轉(zhuǎn)�(dòng)狀�(tài)都不改變,則輻射由分子的振動(dòng)狀�(tài)的改變而引起.
  純振�(dòng)光譜
  純振�(dòng)光譜是同一電子�(tài)�,不同振�(dòng)能級(jí)間躍遷所�(chǎn)生的光譜�
  分子的振�(zhuǎn)光譜
  �(dāng)分子的振�(dòng)狀�(tài)�(fā)生變化時(shí),轉(zhuǎn)�(dòng)狀�(tài)也常常發(fā)生變�,這時(shí)�(fā)射的光譜稱為振轉(zhuǎn)光譜�
  分子中電子能�(jí)躍遷�(chǎn)生的光譜
  分子的電子狀�(tài)分子的內(nèi)層電子在各原子核周圍組成封閉的電子層,與原子未結(jié)合成分子的情況一�.但分子的外層電子則處于它們的�(lián)合電�(chǎng)中運(yùn)�(dòng),分子的電子�(tài)決定于這些外層電子�
  分子的電子—振�(dòng)—轉(zhuǎn)�(dòng)光譜分子中電子狀�(tài)�(fā)生變化所�(chǎn)生的光譜稱為分子的電子光譜.由于電子能級(jí)變化�(shí),振�(dòng)、轉(zhuǎn)�(dòng)狀�(tài)都要�(fā)生變�,因此稱電子光譜為電子—振�(dòng)—轉(zhuǎn)�(dòng)光譜�
  Raman效應(yīng)
  1928�,原蘇聯(lián)科學(xué)家�.И.MaидeлbщTaM(曼迭利斯塔紐)和T·C·Лaилсσeрг(蘭德斯別�)及印度科�(xué)家Raman和Krishnan在印度分別獨(dú)立發(fā)�(xiàn),當(dāng)用強(qiáng)的單色光源照射某物質(zhì)樣品�(shí),由于分子的散射,在垂直入射光方向觀察到散射光中具有三種不同頻率的光從樣品中�(fā)射出來.其中一條譜線的頻率與入射光頻率ν0相同;另兩條譜線則對(duì)稱地分布在�0兩側(cè),頻率為ν0±Δν,Δν的大小由樣品分子的轉(zhuǎn)�(dòng)或振�(dòng)光譜性質(zhì)決定.此種現(xiàn)象被稱為Raman效應(yīng).由于散射光的頻率等于入射光頻率與Δν組合的�(shù)值,所以也稱其為組合散�.

作用

  分子光譜是提供分子內(nèi)部信息的主要途徑,根�(jù)分子光譜可以確定分子的轉(zhuǎn)�(dòng)慣量、分子的鍵長和鍵�(qiáng)度以及分子離解能等許多性質(zhì),從而可推測(cè)分子的結(jié)�(gòu)�
  分子光譜�(xué)曾對(duì)物質(zhì)�(jié)�(gòu)的了解和量子力學(xué)的發(fā)展起了關(guān)鍵性作�;而現(xiàn)在,分子光譜�(xué)的成果對(duì)天體物理�(xué)、等離子體和激光物理學(xué)有著極重要的意義。光譜學(xué)在應(yīng)用領(lǐng)域中的迅速發(fā)�,對(duì)�(yī)�(xué)、環(huán)�、化工和能源研究等都有顯著的影響� 特別是電子和激光光譜學(xué)技�(shù)大大挖掘了光譜學(xué)的分析潛��

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