仪器分析光谱分析部分一

包括紫外和红外以及Raman的一些知识点总结，主要是概念性的东西。仪器分析光谱分析法概论，尹华版本对着PPT做的。光学分析法是基于检测能量作用于物质后产生的电磁辐射或引起的变化，从而获得物质的性质、含量和结构等信息的一类分析方法。

光谱分析

• 光谱法仪器
  • 光源
    • 连续光源
      • 紫外光源
        • 氢灯、氘灯
      • 可见光源
        • 钨丝灯、氙灯
      • 红外光源
        • 能斯特灯、硅碳棒
    • 线光源
      • 金属蒸汽灯
        • 汞灯、钠灯
      • 空心阴极灯
      • 激光
  • 单色器
    • 将复合光分解成单色光或有一定宽度的谱带
  • 样品容器
    • 紫外光区——石英
    • 可见光区——硅酸盐玻璃
    • 红外光区——NaCl、NaBr
  • 检测器
    • 光检测器
      • 硒光电池
      • 光电管光电倍增管
      • 硅二极管阵列检测器
      • 半导体检测器
      • 感光板
    • 热检测器
      • 真空热电偶
      • 热释电检测器
    • 电荷转移器件
  • 读出器件
• 紫外-可见分光光度法
  • 紫外-可见吸收光谱
    • 形成
      • 分子外层电子能级的跃迁，位于紫外-可见光区内
    • 有机化合物能级
    • 常用术语
      • 红移、蓝移
        • 吸收峰向长、短波方向移动
      • 生色团
        • 能产生π-π*或n-π*跃迁的，能在紫外光区产生吸收的基团（双键）
      • 助色团
        • 含非键电子对的杂原子饱和基团
    • 影响因素
      • 共轭效应
      • 立体化学效应
      • 溶剂影响
      • PH影响
  • 朗伯-比尔定律
    • 基础知识
      • 入射光强=吸收光强+透射光强+反射光强
      • 透射比T=透射/入射
      • 吸光度A=lg 1/T =lg(入射/透射）
    • 定律A=kcl
      • k—与溶液性质、温度及入射光波长有关
      • k—比例系数、吸光系数、摩尔吸光系数
      • 溶液吸光度具有加和性
    • 偏离定律的因素
      • 溶液浓度—该定律对稀溶液才成立
      • 严格来讲要求是单色光
  • 紫外-可见分光光度计
    • 结构
      • 光源→单色器→吸收池→检测器→信号指示系统
      • 类型
        • 单光束
          • 经单色器分光后的一束光轮流经过参比、样品溶液
        • 双光束
          • 单色器分光后由反射镜分解为两束等强度的光，分别通过参比、样品溶液
          • 优点：由于两束光分别同时通过吸收池，能自动消除光源强度变化引起的误差
        • 双波长
          • 同一个光源发出的光被两个单色器分成两束波长不等的光
  • 分析条件选择
    • 吸光度A=0.434时吸光度测量误差最小——△c/c有最小
    • 参比溶液
      • 溶剂参比、试剂参比、试样参比、平行操作溶液参比
  • 应用
    • 定性分析
    • 结构分析
      • 判别顺反异构体
      • 判别互变异构体
    • 定量分析
      • 单组分定量分析
        • 校准曲线法
        • 标准对比法
      • 多组分定量分析
        • 溶液吸光度具加和性
      • 双波长法/等吸收点法
        • 吸收光谱相互重叠的两种组分共存时适用
    • 酸碱离解常数的测定
• 红外和Raman光谱法
  • 红外光谱法
    • 产生条件
      • 辐射光子具有的能量和发生振动能级跃迁所需能量相等
      • 辐射与物质间有耦合作用
    • 分子振动
      • 双原子分子振动频率
        • 
      • 多原子分子振动形式
        • 伸缩振动
        • 变形振动
    • 自由度
      • n原子分子，3个平动自由度
      • 直线型分子——2个转动自由度；非直线性分子——3个转动自由度
      • 振动自由度=3n-5或3n-6
    • 红外光区划分
      • 近红外区
      • 中红外区(主要）
        • 基团频率区/官能团区/特征区
          • 常用于鉴定官能团
        • 指纹区
          • 作为化合物存在某种基团的旁证
      • 远红外区
    • 影响基团频率的因素
      • 电子效应
      • 共轭效应
      • 振动耦合
      • 费米共振
      • 空间效应
      • 分子对称性
    • 红外光谱仪
      • 色散型红外光谱仪
        • 光源（惰性气体）
          • 能斯特灯
          • 硅碳棒
        • 吸收池
          • NaCl、NaBr
        • 单色器
          • 色散元件：闪耀光栅
          • 准直镜
          • 狭缝
        • 检测器
          • 高真空热电偶
          • 热释电检测器
          • 碲镉汞检测器
        • 记录系统
      • 傅里叶变换红外光谱仪
        • 特点
          • 没使用狭缝
          • 没有色散元件
        • 结构
          • 光源
            • 硅碳棒
            • 高压汞灯
          • 迈克尔干涉仪
          • 检测器
          • 计算机和记录仪
    • 应用
      • 定性分析
        • 已知物的鉴定
        • 未知物结构的测定
      • 定量分析
        • 依据物质组分的吸收峰强度来进行的，理论基础是朗伯-比尔定律
    • 技术进展
      • 近红外光谱（NIR）
        • 无损分析技术，无需预处理样品
      • 远红外光谱
  • 激光Raman光谱法
    • 原理
      • Raman散射——与入射光频率不同的散射光
      • Raman散射——光子与物质分子产生非弹性碰撞，产生能量交换，使得光子能量有减少或增加
      • 光子能量减少→频率较低——Stokes线
      • 光子能量增加→频率较高——反Stokes线
      • 两者关于入射光频率对称分布
    • Raman位移
      • Raman散射光频率和入射光频率之差
      • 与入射光频率无关，与分子振动和转动能级有关
    • Raman活性和红外活性比较
      • 具对称中心的分子，红外和Raman活性相互排除
      • 不具对称中心的分子，红外和Raman活性并存
      • 少数分子都是非活性的
    • 特点
      • Raman光谱可在水溶液中测定，因为H2O的Raman光谱很弱
      • 有一个新的参数——去偏振度