1、1 孙汉文编著.原子光谱分析，高等教育出版社，北京：2004.52 赵瑶兴、孙祥玉编著.有机分子结构光谱鉴定，科学出版社，北京：2003.33 常建华、董绮功编著.波谱原理及解析，科学出版社，2005.94 张华主编，彭勤纪、李亚明，张蓉 副主编.现代有机波谱分析，化工出版社，2005.85 武汉大学化学系编.仪器分析，高等教育出版社，2005.26 吴守国、袁倬斌编著. 电分析化学原理，中国科技大学出版社，合肥：2006.47 刘国诠、余兆楼编著. 色谱柱技术，化学工业出版社，北京：2001.78丁训民, 杨新菊, 王迅 ，表面物理与表面分析，复旦大学出版社 2004 9黄惠忠，论表面分析及
2、其在材料研究中的应用，科学技术文献出版社 200210约瑟夫王 著，朱永春、张玲 译，分析电化学，化学工业出版社，2009.1 1.4 仪器分析方法的主要评价指标仪器分析方法的主要评价指标一、精密度一、精密度二、准确度二、准确度三、选择性三、选择性四、标准曲线四、标准曲线五、灵敏度五、灵敏度六、检出限六、检出限最主要技术指标最主要技术指标一、精密度一、精密度1 1n nx xx x“相相对对偏偏差差”S Sn n1 1i i2 2i i 在在相同条件相同条件下用下用同一方法同一方法对对同一试样同一试样进行的多次进行的多次平行测定平行测定结结果之间的符合程度。果之间的符合程度。再现性再现性：不同
3、人员在不同实验室测定结果的精密度。：不同人员在不同实验室测定结果的精密度。重复性重复性：同一人员在相同条件下测定结果的精密度。：同一人员在相同条件下测定结果的精密度。精密度是测量中精密度是测量中随机误差随机误差的量度。的量度。1 10 00 0% %x xS SS S对对标标准准偏偏差差”R RS SD Dr r相“二、准确度二、准确度100%100%x xE Er r准确度是测量准确度是测量系统误差系统误差和和随机误差随机误差的综合量度。的综合量度。多次测定的平均值与真实值（或标准值）相符合的程度。多次测定的平均值与真实值（或标准值）相符合的程度。一种分析方法，具有一种分析方法，具有较好的精
4、密度较好的精密度而且而且消除了系统误差消除了系统误差后，后，才会有较高的准确度。才会有较高的准确度。三、选择性三、选择性 分析方法不受试样中基体共存物质干扰的程度。分析方法不受试样中基体共存物质干扰的程度。选择性越好，干扰越少。选择性越好，干扰越少。四、标准曲线四、标准曲线1. 线性范围线性范围待测物质的浓度或含量与仪器响应（测定）信号的关系曲线。待测物质的浓度或含量与仪器响应（测定）信号的关系曲线。2. 标准曲线的绘制标准曲线的绘制Microsoft Excel五、灵敏度五、灵敏度b bd dc c（或或d dm m）d dx x浓浓度度（质质量量）变变化化量量信信号号变变化化量量灵灵敏敏度
5、度 待测组分单位浓度待测组分单位浓度(或或质量质量)的变化所引起测定的变化所引起测定信号值的变化程度。信号值的变化程度。 即，标准曲线在线即，标准曲线在线性范围内的斜率。性范围内的斜率。六、检出限（与测定下限不同）六、检出限（与测定下限不同）某一分析方法在某一分析方法在给定的置信度给定的置信度能够被仪器检出待测物质的最低量。能够被仪器检出待测物质的最低量。浓度、质量或量浓度、质量或量相对检出限相对检出限绝对检出限绝对检出限b b3S3Sb bA AA AD D0 00 0L L0 00 0L LS S 3 3A AA A检出限是检出限是灵敏度和精密度灵敏度和精密度的的综合指标综合指标。灵敏度和
6、精密度越高，检出限越低。灵敏度和精密度越高，检出限越低。空白信号平均值空白信号平均值空白信号标准偏差空白信号标准偏差检出限检出限1 1n nx xx x“相对偏差”S“相对偏差”Sn n1 1i i2 2i i9 9. .7 7。3 3范范围围内内的的概概率率为为9 9分分析析结结果果落落在在 估计值与总体参数在一定允许的误差范围以内，其相应的估计值与总体参数在一定允许的误差范围以内，其相应的概率有多大，这个相应的概率称作置信度。概率有多大，这个相应的概率称作置信度。 2 22 22 2u ux xe e2 21 1y y若若测测定定数数据据呈呈正正态态分分布布第第2章章 光分析法导论光分析法
7、导论光分析法光分析法 基于检测基于检测“能量与待测物质作用后能量与待测物质作用后”产生的光辐射信号或所产生的光辐射信号或所引起的变化的分析方法。引起的变化的分析方法。三个基本三个基本组成部分组成部分信号发生器：提供能量并与待测物质相互作用信号发生器：提供能量并与待测物质相互作用色散系统（光谱法）色散系统（光谱法）信号检测与处理系统。信号检测与处理系统。光分析仪器及光分析法的发展光分析仪器及光分析法的发展（1）检测的选择性和灵敏性）检测的选择性和灵敏性（3）应用范围不断扩大）应用范围不断扩大（2）检测信息量丰富，多组分同时检测）检测信息量丰富，多组分同时检测 激光诱导荧光光谱：可以检测单个分子。
8、激光诱导荧光光谱：可以检测单个分子。电荷耦合阵列检测器、光电二极管阵列检测器电荷耦合阵列检测器、光电二极管阵列检测器优越性：定性、定量、定结构、表面分析、几何模型确定。优越性：定性、定量、定结构、表面分析、几何模型确定。生命科学、医学、食品、化工、环境、商检、空间探索等领域。生命科学、医学、食品、化工、环境、商检、空间探索等领域。一、光与电磁辐射一、光与电磁辐射hchchvE波动性波动性波粒二象性波粒二象性粒子性粒子性波长波长（或波数（或波数）与频率）与频率光量子（光子）的能量光量子（光子）的能量 E E 光是一种电磁辐射，具有波粒二象性。光是一种电磁辐射，具有波粒二象性。能能谱谱波波谱谱光光
9、学学光光谱谱能谱能谱波谱波谱射线和射线和 X 射线。射线。波长波长 1 mm、能量小于、能量小于10-3 eV，波动性比较明显。，波动性比较明显。微波和无线电波微波和无线电波 波长很短（波长很短（ 10 nm）、能量大于）、能量大于102 eV，粒子性比较明显。，粒子性比较明显。 “波谱分析法波谱分析法” “能谱分析法能谱分析法”波长和能量介于能谱和波谱之间，可借助光学仪器获得。波长和能量介于能谱和波谱之间，可借助光学仪器获得。光学光谱光学光谱“光谱分析法光谱分析法”真空紫外、近紫外、可见光、近红外、远红外。真空紫外、近紫外、可见光、近红外、远红外。单色光单色光复合光复合光包含多种频率成分的光
10、。包含多种频率成分的光。单色光的单色性用光谱线的宽度（或半宽度）来表示。单色光的单色性用光谱线的宽度（或半宽度）来表示。 只包含一种频率成分的光。只包含一种频率成分的光。二、光与物质的相互作用二、光与物质的相互作用（1）光的吸收）光的吸收（2）光的发射）光的发射（3）光的透射）光的透射（4）光的散射）光的散射（5）光的折射）光的折射（6）光的干涉）光的干涉（7）光的衍射）光的衍射（8）光的偏振）光的偏振0 0I II IT T I II IlglgT T1 1lglgA A0 0透射率为透射光强度与入射光强度之比透射率为透射光强度与入射光强度之比吸光度为物质对光的吸收程度吸光度为物质对光的吸收
11、程度光的吸收光的吸收光与物质接触时，某些频率的光被选择性吸收并使其强度减弱。光与物质接触时，某些频率的光被选择性吸收并使其强度减弱。光可分为光可分为分子吸收分子吸收和和原子吸收原子吸收。光的吸收定律（光的吸收定律（朗伯比尔定律朗伯比尔定律）KcL0eII 或 KcLA 在一定浓度范围内，物质的吸光度在一定浓度范围内，物质的吸光度 A 与吸光样品的浓度与吸光样品的浓度 c 及厚及厚度度 L 的乘积成正比。的乘积成正比。吸收光谱法定量分析的基础与依据。吸收光谱法定量分析的基础与依据。 当受激物质从高能态回到低能态时，以光辐射的形式释放出当受激物质从高能态回到低能态时，以光辐射的形式释放出多余的能量
12、。多余的能量。光的发射光的发射原子发射、分子发射以及原子发射、分子发射以及 X 射线等。射线等。热能、电能或其他外界能量热能、电能或其他外界能量光的透射光的透射光通过透明介质时，光的光通过透明介质时，光的频率没有变化频率没有变化，只是，只是传播速度减慢。传播速度减慢。 仅引起微粒的价电子相对于原子核的振动，光能只是瞬间地仅引起微粒的价电子相对于原子核的振动，光能只是瞬间地被保留而无损失）被保留而无损失） 光的散射光的散射 光通过不均匀介质时，光通过不均匀介质时，一部分光一部分光改变了前进方向改变了前进方向，且方向的，且方向的改变在宏观上具有不确定性。改变在宏观上具有不确定性。 一般可分为丁铎尔
13、（一般可分为丁铎尔（Tyndall）散射和分子散射两类。）散射和分子散射两类。 丁铎尔散射丁铎尔散射：被照射粒子的直径等于或大于入射光的波长时：被照射粒子的直径等于或大于入射光的波长时所发生的散射，其特点是光的波长不发生改变。所发生的散射，其特点是光的波长不发生改变。 分子散射分子散射：当被照射试样粒子的直径小于入射光波长（通常：当被照射试样粒子的直径小于入射光波长（通常为分子）时所发生的散射。当光子与分子发生弹性碰撞时，所发为分子）时所发生的散射。当光子与分子发生弹性碰撞时，所发生的散射为瑞利散射；当光子与分子发生非弹性碰撞时，所发生生的散射为瑞利散射；当光子与分子发生非弹性碰撞时，所发生的
14、散射为拉曼（的散射为拉曼（Raman）散射。）散射。4 44 41 1v vI I正正比比散散射射光光频频率率的的四四次次方方成成理理论论上上，散散射射光光强强I I与与：光的折射光的折射 光从一种透明介质进光从一种透明介质进入另一种透明介质时，入另一种透明介质时，光光束束前进方向发生改变前进方向发生改变。 由光在不同介质中的传由光在不同介质中的传播速度不同而引起的。播速度不同而引起的。色散色散 物质对光的物质对光的折射率随光折射率随光频率的变化而变化频率的变化而变化。不同波长的光在棱镜中的色散不同波长的光在棱镜中的色散 光谱分析中广泛利用色散光谱分析中广泛利用色散现象来获得单色光。现象来获得
15、单色光。 光的干涉光的干涉 当当频率、振动（方向）、周相相同频率、振动（方向）、周相相同（或周相差保持恒定）的光（或周相差保持恒定）的光源所发射的相干光波互相叠加时，产生源所发射的相干光波互相叠加时，产生明暗相间明暗相间的条纹。的条纹。S1S2Sd 当光程差当光程差等于波长的整数倍等于波长的整数倍时：时：= K（K=0,1,2,），两），两束光波将相互加强到最大程度，在焦点上形成束光波将相互加强到最大程度，在焦点上形成明条纹明条纹。 当当等于半波长的奇数倍等于半波长的奇数倍时：时：= (2K+1)/2(K=0,1,2,)，两，两束光波将相互减弱到最大程度，在焦点上减弱形成束光波将相互减弱到最大
16、程度，在焦点上减弱形成暗条纹暗条纹。光的衍射光的衍射光波光波绕过障碍物绕过障碍物而弯曲向后传而弯曲向后传播。衍射现象是干涉的结果。播。衍射现象是干涉的结果。光的偏振光的偏振 天然光通过某些物质时，变为天然光通过某些物质时，变为只在一个固定方向有振动的光只在一个固定方向有振动的光，即即平面偏振光平面偏振光。 平面偏振光可视为由周期、振幅都相同，而旋转方向相反的平面偏振光可视为由周期、振幅都相同，而旋转方向相反的左、右圆偏振光叠加而成。左、右圆偏振光叠加而成。 在整个传播过程中，左、右圆偏振光的振幅和速率相同，叠在整个传播过程中，左、右圆偏振光的振幅和速率相同，叠加而成的平面偏振光的振动方向始终不
17、变。加而成的平面偏振光的振动方向始终不变。旋光色散旋光色散 旋光产生的原因是入射光左、右圆偏振成分在介质中折射率旋光产生的原因是入射光左、右圆偏振成分在介质中折射率不同，不同，与与的函数关系为的函数关系为旋光色散旋光色散。 平面偏振光通过具有对称结构介质时，左、右圆偏振光在介平面偏振光通过具有对称结构介质时，左、右圆偏振光在介质中的传播速率和折射率相同，入射光的振动方向不变，此介质中的传播速率和折射率相同，入射光的振动方向不变，此介质为质为非旋光性物质非旋光性物质。 平面偏振光通过具有不平面偏振光通过具有不对称结构介质（晶体或手对称结构介质（晶体或手性化合物溶液）时，平面性化合物溶液）时，平面
18、圆偏振光在介质中的振动圆偏振光在介质中的振动方向发生改变，此介质为方向发生改变，此介质为旋光物质旋光物质，振动平面旋转，振动平面旋转的角度（的角度（）为）为旋光度旋光度。旋光色散曲线（旋光光谱）旋光色散曲线（旋光光谱） 同一种物质在不同波长（同一种物质在不同波长（）下的旋光度（）下的旋光度（），即），即-曲线。曲线。科顿效应曲线科顿效应曲线 如果化合物中存在不对如果化合物中存在不对称发色团，则在其吸收带称发色团，则在其吸收带附近形成有峰和谷的旋光附近形成有峰和谷的旋光色散谱线，即为科顿效应色散谱线，即为科顿效应曲线。曲线。 当旋光活性物质对左、右圆偏当旋光活性物质对左、右圆偏振光的吸收能力不同
19、时，左、右振光的吸收能力不同时，左、右圆偏振光的速率和振幅都不相同，圆偏振光的速率和振幅都不相同，此时由两者叠加产生椭圆偏振光，此时由两者叠加产生椭圆偏振光，这种现象为圆二色性。这种现象为圆二色性。圆二色性圆二色性二二色色谱谱（C CD D谱谱）。曲曲线线为为圆圆二二色色曲曲线线或或圆圆- -或或- -）表表示示圆圆二二色色性性，A A（）或或摩摩尔尔吸吸收收系系数数差差A AA A可可用用吸吸光光度度差差A A（D DL LD DL L光光分分析析法法光谱法光谱法非光谱法非光谱法产生物质：原子光谱、分子光谱和固体光谱产生物质：原子光谱、分子光谱和固体光谱光谱形式：光谱形式：发射光谱发射光谱、
20、吸收光谱吸收光谱和和散射光谱散射光谱光谱形状：线光谱、带光谱和连续光谱光谱形状：线光谱、带光谱和连续光谱折射法、干涉法、衍射法、折射法、干涉法、衍射法、旋光法和圆二色性法等旋光法和圆二色性法等一、光谱法一、光谱法 能源与物质相互作用；能源与物质相互作用； 引起原子、分子内部量子化能级之间跃迁；引起原子、分子内部量子化能级之间跃迁； 产生光产生光吸收、发射、散射吸收、发射、散射等；等； 检测波长与强度的变化。检测波长与强度的变化。1. 光谱产生的原理光谱产生的原理分子总能量零点能分子总能量零点能 平动能转动能振动能电子能平动能转动能振动能电子能 物质组成微粒的运动物质组成微粒的运动 分子整体的平
21、动，分子围绕其质量中心的分子整体的平动，分子围绕其质量中心的转动转动，分子中原子间，分子中原子间的相对运动（的相对运动（振动振动），分子中的电子相对原子核的运动。），分子中的电子相对原子核的运动。E总总E0 + E平平 + E转转 + E振振 + E电电 分子运动对其无影响分子运动对其无影响连续变化，不产生光谱连续变化，不产生光谱与光谱有关与光谱有关吸收或发射光子的能量（量子化）：吸收或发射光子的能量（量子化）：hchchvEE光光E转转 + E振振 + E电电 物质粒子产生能级跃迁时，只能物质粒子产生能级跃迁时，只能吸收或发射与粒子运动相对应的特吸收或发射与粒子运动相对应的特定频率（或波长）
22、的光能，形成相定频率（或波长）的光能，形成相应的特征光谱。应的特征光谱。 分子能级包括分子能级包括电子能级电子能级、振动能级振动能级和和转动能级转动能级。每个电子能级。每个电子能级上叠加了许多振动能级，每个振动能级叠加了许多转动能级。上叠加了许多振动能级，每个振动能级叠加了许多转动能级。电子能量电子能量为为 120 eV，电子光谱在，电子光谱在可见光或紫外光波段可见光或紫外光波段。分子分子转动能量转动能量 0.05eV，相当于远红外光的能量，转动光，相当于远红外光的能量，转动光谱在远红外波段。谱在远红外波段。分子分子振动能量振动能量为为 0.051 eV，振动光谱位于，振动光谱位于中红外波段中
23、红外波段。（ 1）原子光谱、分子光谱和固体光谱）原子光谱、分子光谱和固体光谱原原子子光光谱谱稀薄气体原子之间的相互作用力较小，无振动和转动能级。稀薄气体原子之间的相互作用力较小，无振动和转动能级。气态原子能级跃迁，发射或吸收一定频率，气态原子能级跃迁，发射或吸收一定频率，线状光谱（图）线状光谱（图）。（ 1）原子光谱、分子光谱和固体光谱）原子光谱、分子光谱和固体光谱分分子子光光谱谱气态或溶液中的分子能级跃迁，发射或吸收一定频气态或溶液中的分子能级跃迁，发射或吸收一定频率，率，带状光谱（图）。带状光谱（图）。（ 1）原子光谱、分子光谱和固体光谱）原子光谱、分子光谱和固体光谱固固体体光光谱谱炽热的
24、固体物质及复杂分子受激后，炽热的固体物质及复杂分子受激后，连续光谱（图）连续光谱（图）。（ 2）吸收光谱、发射光谱和散射光谱）吸收光谱、发射光谱和散射光谱吸收光谱吸收光谱物质受光辐射，分子、原子、强磁场中的自旋原子核，吸收特物质受光辐射，分子、原子、强磁场中的自旋原子核，吸收特定的光子，由低能态（多为基态）跃迁到高能态（激发态）。定的光子，由低能态（多为基态）跃迁到高能态（激发态）。特征特征 可分为分子吸收光谱（紫外可见吸收光谱、红外吸收光可分为分子吸收光谱（紫外可见吸收光谱、红外吸收光谱）、原子吸收光谱及核磁共振波谱。谱）、原子吸收光谱及核磁共振波谱。在连续的亮背景上有暗线或暗区。在连续的亮
25、背景上有暗线或暗区。吸收光能的分子或原子处于高能态，回到基态或较低能态重新吸收光能的分子或原子处于高能态，回到基态或较低能态重新以光辐射形式释放出所吸收的能量。以光辐射形式释放出所吸收的能量。发射光谱发射光谱特征特征可分为原子（离子）发射光谱、分子发射光谱和可分为原子（离子）发射光谱、分子发射光谱和 X 射线发射光谱。射线发射光谱。在暗背景上有明亮的谱线或谱区。在暗背景上有明亮的谱线或谱区。散射光谱（瑞利散射和拉曼散射）散射光谱（瑞利散射和拉曼散射）瑞瑞利利散散射射物质受光辐射，发生弹性碰撞，散射光与入射光波长相同。物质受光辐射，发生弹性碰撞，散射光与入射光波长相同。散射光谱（瑞利散射和拉曼散
26、射）散射光谱（瑞利散射和拉曼散射）拉拉曼曼散散射射 物质受光辐射，发生非弹性碰撞，有能量损失，散射光物质受光辐射，发生非弹性碰撞，有能量损失，散射光波长较入射光长。波长较入射光长。基于原子、分子外层电子跃迁的光谱法基于原子、分子外层电子跃迁的光谱法原子吸收光谱法原子吸收光谱法 基于基态原子外层电子对其共振发射的吸收的定量分析方法，基于基态原子外层电子对其共振发射的吸收的定量分析方法，是应用广泛的低含量元素的定量测定方法，能测定是应用广泛的低含量元素的定量测定方法，能测定60多种金属多种金属元素，检出限达元素，检出限达 ng/mL。原子发射光谱法原子发射光谱法 基于受激原子或离子外层电子发射特征
27、光学光谱而回到较低基于受激原子或离子外层电子发射特征光学光谱而回到较低能级的定量和定性分析方法，是多元素同时测定的有效方法，能级的定量和定性分析方法，是多元素同时测定的有效方法，能测定约能测定约70种元素，检出限达种元素，检出限达 ng/mL。原子荧光光谱法原子荧光光谱法 气态自由原子吸收特征波长的辐射后，原子外层电子从基态气态自由原子吸收特征波长的辐射后，原子外层电子从基态或低能态跃迁到高能态，约或低能态跃迁到高能态，约10-8s后，又跃迁至基态或低能态，后，又跃迁至基态或低能态，同时发射出同时发射出与原激发波长相同或不同的辐射与原激发波长相同或不同的辐射，即为原子荧光。，即为原子荧光。原子
28、荧光光谱法较原子吸收更灵敏，但应用对象要窄。原子荧光光谱法较原子吸收更灵敏，但应用对象要窄。紫外紫外-可见吸收光谱法可见吸收光谱法 利用分子吸收紫外利用分子吸收紫外-可见光，产生分子外层电子能级跃迁所形可见光，产生分子外层电子能级跃迁所形成的吸收光谱。测定对象通常是具有共轭双键结构的有机化合成的吸收光谱。测定对象通常是具有共轭双键结构的有机化合物。物。 UV253.7分子荧光光谱法和分子磷光光谱法分子荧光光谱法和分子磷光光谱法第二激发单重态第二激发单重态第一激发单重态第一激发单重态第一激发三重态第一激发三重态分子荧光光谱法和分子磷光光谱法分子荧光光谱法和分子磷光光谱法 当分子吸收电磁辐射后激发
29、至激发单重态，并通过当分子吸收电磁辐射后激发至激发单重态，并通过内转移内转移和和振动弛豫振动弛豫等非辐射弛豫释放部分能量而到达第一激发等非辐射弛豫释放部分能量而到达第一激发单重态单重态的的最低能层，然后通过发光的形式跃迁返回到基态，所发射的光最低能层，然后通过发光的形式跃迁返回到基态，所发射的光为为分子荧光分子荧光。 当分子吸收电磁辐射后激发至激发单重态，并通过当分子吸收电磁辐射后激发至激发单重态，并通过内转移内转移、振动弛豫振动弛豫和和系间窜越系间窜越等非辐射弛豫释放部分能量而到达第一激等非辐射弛豫释放部分能量而到达第一激发发三重态三重态的最低能层，然后通过发光的形式跃迁返回到基态，的最低能
30、层，然后通过发光的形式跃迁返回到基态，所发射的光为所发射的光为分子磷光分子磷光。 分子荧光光谱法和分子磷光光谱法常用于物质的高灵敏定量分子荧光光谱法和分子磷光光谱法常用于物质的高灵敏定量分析，其应用对象范围较紫外分析，其应用对象范围较紫外-可见吸收光谱法窄，分子磷光光可见吸收光谱法窄，分子磷光光谱法应用范围较分子荧光光谱法窄。谱法应用范围较分子荧光光谱法窄。化学发光分析法化学发光分析法 通过化学反应提供激发能，使该化学反应的一种反应产物的通过化学反应提供激发能，使该化学反应的一种反应产物的分子被激发，形成激发态分子，激发态分子跃迁回到基态时，分子被激发，形成激发态分子，激发态分子跃迁回到基态时
31、，通过发光的形式释放能量。通过发光的形式释放能量。 化学发光分析法的应用对象范围较紫外化学发光分析法的应用对象范围较紫外-可见吸收光谱和荧光可见吸收光谱和荧光光谱法都要窄。光谱法都要窄。基于分子转动、振动能级跃迁的光谱法基于分子转动、振动能级跃迁的光谱法红外吸收光谱法红外吸收光谱法 吸收发生时，不存在电子能级之间的跃迁，只存在振动能级吸收发生时，不存在电子能级之间的跃迁，只存在振动能级和转动能级之间的跃迁。和转动能级之间的跃迁。 分子外层电子发生能级间的跃迁，也涉及分子的振动和转动分子外层电子发生能级间的跃迁，也涉及分子的振动和转动能级，但分子的振动和转动对跃迁能量的贡献较小，在相应的能级，但
32、分子的振动和转动对跃迁能量的贡献较小，在相应的分子光谱中，分子振动和转动的能级不能突显出来。分子光谱中，分子振动和转动的能级不能突显出来。基于原子内层电子能级跃迁的光谱法基于原子内层电子能级跃迁的光谱法 基于高能电子的减速运动或原子内层电子跃迁所产生的短波基于高能电子的减速运动或原子内层电子跃迁所产生的短波电磁辐射所建立的分析方法，包括电磁辐射所建立的分析方法，包括 X射线荧光法、射线荧光法、X射线吸收法射线吸收法和和X射线衍射法。射线衍射法。基于原子核能级跃迁的光谱法基于原子核能级跃迁的光谱法 即核磁共振波谱法。即核磁共振波谱法。 在强磁场作用下，核自旋磁矩与外磁场相互作用分裂为能量在强磁场
33、作用下，核自旋磁矩与外磁场相互作用分裂为能量不同的核磁能级，核磁能级之间的跃迁吸收或发射射频区的电不同的核磁能级，核磁能级之间的跃迁吸收或发射射频区的电磁波。磁波。 适用于有机化合物的结构鉴定，以及分子的动态效应、氢键适用于有机化合物的结构鉴定，以及分子的动态效应、氢键的形成、互变异构反应等化学研究。的形成、互变异构反应等化学研究。基于基于Raman散射的光谱法散射的光谱法 一定频率的单色光照射到透明物质上，光子与物质分子发生一定频率的单色光照射到透明物质上，光子与物质分子发生能量交换而产生散射现象，光子的运动方向和能量发生改变，能量交换而产生散射现象，光子的运动方向和能量发生改变，即为即为R
34、aman散射。散射。 其散射光的频率与入射光的频率不同，产生其散射光的频率与入射光的频率不同，产生Raman位移。位移。Raman 位移的大小与分子的振动和转动能级有关，利用位移的大小与分子的振动和转动能级有关，利用Raman 位移研究物质结构的方法为位移研究物质结构的方法为Raman 光谱法。光谱法。二、非光谱法二、非光谱法 不涉及能级跃迁，不以波长为特征信号，通常测量电磁辐射不涉及能级跃迁，不以波长为特征信号，通常测量电磁辐射某些基本性质（反射、折射、干涉、衍射和偏振等）变化。某些基本性质（反射、折射、干涉、衍射和偏振等）变化。主要有折射法、干涉法、衍射法、旋光法和圆二色性法等。主要有折射
35、法、干涉法、衍射法、旋光法和圆二色性法等。折射法折射法 基于测量物质折射率的方法，可用于纯化合物的定性及纯度基于测量物质折射率的方法，可用于纯化合物的定性及纯度测定，可用作二元混合物的定量分析，还可得到物质的基本性质测定，可用作二元混合物的定量分析，还可得到物质的基本性质和结构的某些信息。和结构的某些信息。 测定时，不要求测出折射率的绝对值，仅需与标准气体或溶测定时，不要求测出折射率的绝对值，仅需与标准气体或溶剂进行比较，测出折射率的差值即可。剂进行比较，测出折射率的差值即可。 目前，已有携带式瑞利干涉仪可供实际工作应用。折射法已目前，已有携带式瑞利干涉仪可供实际工作应用。折射法已应用于水、胶
36、体溶液、发酵液、牛奶以及血浆、血液中二氧化碳，应用于水、胶体溶液、发酵液、牛奶以及血浆、血液中二氧化碳，酶的活性和重水浓度等的测定。酶的活性和重水浓度等的测定。旋光法旋光法 利用溶液的旋光性与分子非对称结构的密切关系，可用作鉴利用溶液的旋光性与分子非对称结构的密切关系，可用作鉴定物质化学结构的一种手段，可用于研究某些天然产物及络合物定物质化学结构的一种手段，可用于研究某些天然产物及络合物的立体化学问题，还可用于物质纯度的鉴定（如的立体化学问题，还可用于物质纯度的鉴定（如“糖量计糖量计”专用专用于测定具有旋光性的糖含量）。于测定具有旋光性的糖含量）。比浊法比浊法 测量光线通过胶体溶液或悬浮液后的
37、散射光强度来进行定量测量光线通过胶体溶液或悬浮液后的散射光强度来进行定量分析。主要用于测定分析。主要用于测定BaSO4、AgCl 及其他胶体溶液的浓度。及其他胶体溶液的浓度。衍射法衍射法 包括包括X 射线衍射法、电子衍射法（透射电子显微镜）和各种射线衍射法、电子衍射法（透射电子显微镜）和各种电子能谱法。电子能谱法。X 射线衍射法射线衍射法 晶体的形状和大小决定晶体的形状和大小决定X 射线衍射的方向，衍射强度决定于射线衍射的方向，衍射强度决定于晶胞中原子的分布，不同的晶体具有不同的衍射图，据此可确定晶胞中原子的分布，不同的晶体具有不同的衍射图，据此可确定晶体化合物的结构。晶体化合物的结构。 以以
38、 X 射线照射晶体时，由于晶体的点阵常数与射线照射晶体时，由于晶体的点阵常数与X 射线的波射线的波长为同一数量级（约长为同一数量级（约10-8cm），故可产生衍射现象。），故可产生衍射现象。（n n为为衍衍射射级级）2 2d ds si in nn ng gg g）方方程程系系符符合合布布拉拉格格（B Br ra a角角与与晶晶格格间间距距d d的的关关X X射射线线的的波波长长、衍衍射射电子衍射法电子衍射法 电子衍射的衍射角小，一般为电子衍射的衍射角小，一般为；形成衍射图的时；形成衍射图的时间短，仅需几秒钟。但电子束的穿透能力小，只适用于研究薄晶间短，仅需几秒钟。但电子束的穿透能力小，只适用
39、于研究薄晶体。体。电子衍射原理是透射电子显微技术的基础，透射电子显微术电子衍射原理是透射电子显微技术的基础，透射电子显微术已成为研究物质表面形貌和内部组织结构的强有力工具，它兼有已成为研究物质表面形貌和内部组织结构的强有力工具，它兼有显微观察和结构分析的性能。显微观察和结构分析的性能。遵遵循循B Br ra ag gg g方方程程。所所产产生生的的衍衍射射现现象象，亦亦电电子子束束与与晶晶体体物物质质作作用用c cm m。1 10 03 3. .7 70 0长长为为5 5. .3 36 61 10 00 0k kV V，电电子子束束波波般般为为5 50 0透透射射电电镜镜的的加加速速电电压压一一加加速速电电压压。e e为为电电子子电电荷荷量量；V V为为电电子子质质量量；h h为为普普朗朗克克常常数数；m m为为e e) )V V2 2m m( (h h电电子子束束波波长长：1 10 0
