
- •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.
D зависит только от числа поглощающих частиц на пути светового пучка и от их свойств.
Действительно, если Сl, которое пропорционально числу частиц постоянно, то D тоже постоянно. При переходе к другому веществу меняются свойства любой молекулы, и это соответствует другому коэффициенту ε.
2. Интенсивность проходящего через образец света зависит от числа поглощающих частиц.
Концентрацию вещества в абсорбционной спектроскопии обычно измеряют в молях на литр (молярная концентрация), а толщину поглощающего слоя в см., тогда ε – называют молярным коэффициентом поглощения. Его величина постоянна для любой полосы поглощения и зависит только от свойств вещества.
5.1. Качественный молекулярный анализ
Для проведения качественного анализа по спектрам поглощения нужно уметь определять длину волны максимум полос поглощения.
Определение длины волны делают, пользуясь шкалой спектрофотометра. Предварительно шкалу градуируют.
Градуировка:
После получения спектра известного вещества необходимо определить, каким значениям шкалы развертки спектра соответствуют максимум полос. Сопоставляют получаемый спектр известного вещества с его спектром из атласов. Находят одну и ту же полосу в обоих спектрах. На полученном спектре подписывают длину волны тех полос, которые служат для градуировки, и находят деления шкалы, соответствующие максимуму любой полосы.
Затем строят градуировочный график. По оси абсцисс - деления шкалы, а по оси ординат - длину волны.
Затем получают спектр неизвестного вещества и находят значения шкалы, соответствующие максимумом аналитических полос поглощения в его спектре. С помощью графика находят их длину волн.
Идентификация молекулярных полос.
Это достаточно сложная задача. Большая ширина полос приводит к тому, что наложение полос поглощения различных веществ наблюдается очень часто.
При идентификации полосы основное суждение о ее принадлежности делают по длине волны. Существенную помощь при ее идентификации оказывает форма полосы и присутствие в спектре вещества других полос. Сравнение проводят по атласам.
Появление абсорбционной полосы в спектре связано или с определенным строением молекулы как единого целого или с наличием в ней определенных групп атомов, поглощение света которыми мало зависит от строения остальной молекулы. Так при идентификации полос их относят либо к определенному веществу, либо к определенной группе атомов, которая имеется в молекулах одного или многих веществ в пробе.
Обычно задачей качественного молекулярного анализа является определение строения вещества. Определение молекулярной структуры неорганических веществ довольно просто. Сделав элементарный качественный и количественный анализ вещества и зная его химические свойства, можно сразу написать его структурную формулу.
Если возможно существование нескольких изомерных форм, то сделать выбор между ними можно по спектрам в ИК и УФ областях. Предварительно находят литературы положение полос для всех возможных структур. Идентифицируя их в спектре исследуемого вещества, делают выбор между возможными изомерными формами.
Часто решается задача открытия в пробе определенных или случайных примесей. Если основное вещество известно или идентифицировано по спектру, то для облечения идентификации полос других веществ и примесей надо исключить из спектра полосы уже известного соединения. Это удобно сделать с помощью 2- х лучевого прибора, помещая в канале сравнения кювету с этим веществом. Правильно выбрав толщину слоя (напр. с помощью кюветы переменной толщины) можно полностью исключить его полосы. После того, как выявлен спектр примеси в нем идентифицируют полосы открываемых веществ.