- •Часть 1. Тема 1: Основные положения спектроскопии
- •1.1. Основные квантовые законы (постулаты Бора)
- •1.2. Уровни энергии и переходы между ними.
- •1.2.1. Спектр атома водорода
- •1.3. Спектры поглощения, испускания и рассеивания
- •1.3.1. Оптическое возбуждение
- •1.3.2. Комбинационное рассеивание
- •1.3.3. Электрические способы возбуждения
- •1.4. Деление спектроскопии по свойствам излучения
- •1.4.1. Предмет и задачи спектроскопии
- •1.4.2. Деление спектроскопии по свойствам электромагнитного излучения
- •1.5. Деление спектроскопии по свойствам атомных систем
- •1.6. Типы уровней атомов и молекул
- •Тема 2: Спектроскопические методы анализа
- •2.1. Классификация типов спектрального анализа.
- •2.2. Деление спектроскопии по методам: некоторые особенности проведения анализа
- •2.3. Деление спектрального анализа по решаемым задачам: некоторые особенности проведения
- •2.3.1. Элементный спектральный анализ
- •2.3.2. Изотопный спектральный анализ.
- •2.3.3. Молекулярный спектральный анализ
- •Абсорбционный анализ по спектрам поглощения
- •Эмиссионный молекулярный спектральный анализ
- •2.3.4. Анализ структурных элементов сложных молекулярных соединений
- •1. Структурный анализ в уф и видимой областях
- •2. Спектральный структурный анализ в ик области
- •3. Структурный анализ по спектрам комбинационного рассеивания
- •2.4. Общие схемы проведения спектрального анализа
- •2 .4.1. Эмиссионный спектральный анализ
- •2.4.2. Абсорбционный спектральный анализ
- •2.5. Основные характеристики и области применения спектрального анализа
- •Часть 2: Атомная спектроскопия. Тема 3. Уровни энергии и спектры атома водорода и водородоподобных ионов.
- •3.1. Квантовые числа одноэлектронного атома и степень вырождения его уровней.
- •3.2. Невырожденные и вырожденные уровни энергии. Вырождение уровней одноэлектронного атома.
- •3.3. Правила отбора для одноэлектронных атомов.
- •3.4. Тонкая структура уровней энергии и спектральных линий.
- •3.5. Зависимость спектров одноэлектронных атомов от заряда и массы ядра.
- •3.6. Характеристика стационарных состояний одноэлектронного атома.
- •Тема 4. Электронные оболочки атомов и периодическая система элементов.
- •4.1. Квантовые числа электронов в сложном атоме и принцип Паули.
- •4.2. Электронные слои и оболочки и их заполнение.
- •4.3. Зависимость энергии электронов от орбитального кв. Числа.
- •4.4. Свойства элементов с заполненными и незаполненными оболочками.
- •4.5. Типы спектров различных элементов.
- •Тема 5: Основы общей систематики сложных спектров.
- •5.1. Сложение орбитальных и спиновых моментов и типы связи.
- •5.2. Общая характеристика нормальной связи.
- •Тема 6: Рентгеновские спектры.
- •6.1 Общая характеристика рентгеновских спектров поглощения и испускания.
- •6.2. Внутренняя конверсия рентгеновского излучения.
- •Тема 7: Явление Зеемана и магнитный резонанс.
- •7.1. Расщепление уровней энергии в магнитном поле.
- •7.2. Общая картина зеемановского расщепления спектральных линий.
- •Тема 8. Явление Штарка.
- •8.1. Общая характеристика явления Штарка.
- •8.2. Явление Штарка для атомов в общем случае.
- •Часть 4. Молекулярный спектральный анализ Тема 9: ик-спектрометрия и уф-спектрофотометрия
- •9.1. Строение молекулы
- •9.2. Молекулярные спектры
- •9.3. Вращательные спектры
- •9.4 Колебательные спектры
- •9.5 Электронные спектры
- •9.6 Аппаратура ик-спектроскопии.
- •2) Кюветное отделение.
- •3) Фотометр
- •4) Монохроматор
- •9.7 Аппаратура уф – спектроскопии
- •4)Кюветное отделение
- •Тема 10. Качественный и количественный молекулярный анализ.
- •D зависит только от числа поглощающих частиц на пути светового пучка и от их свойств.
- •5.1. Качественный молекулярный анализ
- •5.2. Количественный молекулярный анализ
- •3 Эмиссионный спектральный анализ.
Эмиссионный молекулярный спектральный анализ
а) Анализ по спектрам комбинационного рассеивания (комбинационный анализ).
Исследуемое вещество в виде раствора помещают в специальную кювету и освещают светом ртутных ламп. Возникающее в веществе комбинационное свечение анализируется при помощи спектрального прибора. Спектр комбинационного рассеивания обычно наблюдается от голубой (4358Å), иногда зелёной (5461Å) и редко от жёлтых линий (5770Å) ртутного спектра. Положение комбинационных линий относительно возбуждающей ртутной линии, их интенсивности, полуширины характеризуют спектр комбинационного рассеивания данной молекулы. По таким спектрам можно проводить качественный и количественный анализы молекулярных соединений, если из заранее проведённых опытов их комбинационные спектры известны.
б) Люминисцентный анализ.
Основан на исследовании излучения флуоресценции и фосфоресценции твёрдых и жидких проб при воздействии на них УФ-излучения. Широко распространён анализ на основе фотофлуоресценции. В этом случае проба освещается УФ-излучением ртутной лампы через чёрное стекло. Этот фильтр пропускает невидимое излучение яркой ртутной линии 3650Å и устраняет видимой свет лампы. Под действием УФ-лучей проба начинает светиться характерным светом. Цвет свечения и его интенсивность являются аналитическими признаками, позволяющими производить качественные и количественные анализы.
Явление флуоресценции характеризуется следующими свойствами: под действием коротковолнового излучения возбуждаются электронные оболочки люминесцентных молекул в веществе пробы. Возбуждённые молекулы начинают излучать свет, максимум спектра которого сдвинут в сторону длинных волн по отношению к максимума спектра поглощения. Из-за этого λ’s спектра люминесценции больше, чем λ возбуждающего света. Однако часть энергии поглощённой молекулы при некоторых условиях может до излучения распределиться по другим степеням свободы молекулы. При этом происходит тушение флуоресценции. Оно особенно сильно тушится при больших концентрациях люминесцирующего вещества в растворе. Люминесцирующий анализ по спектрам флуоресценции имеет очень высокую чувствительность. Например, атомы урана обнаруживаются в концентрациях до 10-8 %, в то время как эмиссионный анализ обнаруживает только 10-4 %. Однако столь высокая чувствительность приводит к серьёзным трудностям: достаточно незначительной примеси вещества, способного люминесцировать, чтобы его свечение обнаружилось в спектре и исказило результаты визуального определения, тогда анализ проводится без спектрального разложения.
2.3.4. Анализ структурных элементов сложных молекулярных соединений
Сущность метода заключается в использовании специфического взаимодействия между падающем на молекулу светом и отдельными частями молекулы. Кванты света воздействуют на всю молекулу, но не все части молекулы одинаково отзываются на это воздействие. Отдельные части молекулы отличатся друг от друга силой связи и массой входящей в них атомов, поэтому какая-то часть молекулы отвечает на данное воздействие с большей интенсивностью, чем другие. Из спектра поглощения молекулы или комбинационного рассеивания наблюдаются частоты, характерные для определённых групп атомов. Структурный анализ производится на основе наблюдения и регистрации спектров поглощения в УФ, видимой и ИК-областях, а так же спектров комбинационного рассеивания и люминесценции.