- •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.
2.4.2. Абсорбционный спектральный анализ
Схема представлена на рисунке 2.4.б. Она отличается от схемы эмиссионного анализа (2.4.а) только в начальной части. Источником света служит нагретое твёрдое тело или другой источник сплошного излучения. Анализируемую пробу помещают между источником света и спектральным аппаратом. Спектр, характеризующий вещество, составляют те длины волн, интенсивность которых уменьшилась (светлые линии на тёмном фоне сплошного излучения). Спектр поглощения веществ удобно изображать графически, откладывая по оси абсцисс длину волны, а по оси ординат – интенсивность прошедшего через пробу света (рисунок 2.4.в). I – спектр источника сплошного света, II – спектр того же излучения после прохождения через пробу.
Спектры поглощения получают с помощью спектрофотометра, в состав которых входят: источники сплошного света, монохроматор, регистрирующее устройство. В остальном схема проведения абсорбционного и эмиссионного анализа совпадают.
2.5. Основные характеристики и области применения спектрального анализа
С помощью спектрального анализа можно определять и атомный, и молекулярный состав вещества. Спектральный анализ позволяет проводить качественное открытие отдельных компонентов анализируемой пробы, и количественное определение их концентраций. Вещества с очень близкими химическими свойствами, которые трудно или невозможно анализировать химическими методами, легко определятся спектральными.
Методы атомного спектрального анализа имеют более широкое практическое применение: чёрная и цветная металлургия, машиностроение, химия, биология, астрофизика. Область использования молекулярного спектрального анализа в основном охватывает анализ органических веществ, хотя можно исследовать и неорганические соединения. Молекулярный спектральный анализ применяют в химической, нефтеперерабатывающей, химико фармацевтической промышленности, медицине, химии, биологии.
Чувствительность спектрального анализа очень высока. Прямым анализом при определении большинства металлов и ряда других элементов сравнительно легко достигается чувствительность 10-3..10-4%, а для некоторых веществ даже 10-5..10-6%. Точность атомного спектрального анализа зависит главным образом от состава и структуры анализируемых объектов. При анализе образцов, близких по своей структуре и составу, можно легко достигнуть высокой точности. Ошибка в этом случае не превышает 1..3%. Относительная ошибка при атомном спектральном анализе практически не зависит от концентрации: она остаётся постоянной как при анализе малых примесей и добавок, так и при определении основных компонентов образца (в отличие от точности химических методов анализа, точность которых снижается при переходе к определению примесей).
Молекулярный спектральный анализ даёт более высокую точность, чем атомный. Скорость спектрального анализа значительно превышает скорость выполнения анализа другими методами. Это объясняется тем, что при спектральном анализе не требуется предварительного разделения пробы на отдельные компоненты.
Спектральный анализ является универсальным. С его помощью можно определять практически любые элементы и соединения в разнообразных твёрдых, жидких и газообразных аналитических объектах. Спектральный анализ имеет высокую избирательность: это означает, что почти любое вещество может быть качественно и количественно определено в сложной пробе.