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14562023-09-09
其实光谱的研究有哪些的问题并不复杂,但是又很多的朋友都不太了解光谱的冷知识,因此呢,今天小编就来为大家分享光谱的研究有哪些的一些知识,希望可以帮助到大家,下面我们一起来看看这个问题的分析吧!
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根据研究光谱方法的不同,习惯上把光谱学区分为发射光谱学、吸收光谱学与散射光谱学。这些不同种类的光谱学,从不同方面提供物质微观结构知识及不同的化学分析方法。
发射光谱可以区分为三种不同类别的光谱:线状光谱、带状光谱和连续光谱。线状光谱主要产生于原子,带状光谱主要产生于分子,连续光谱则主要产生于白炽的固体或气体放电。
现在观测到的原子发射的光谱线已有百万条了。每种原子都有其独特的光谱,犹如人的指纹一样是各不相同的。根据光谱学的理论,每种原子都有其自身的一系列分立的能态,每一能态都有一定的能量。
我们把氢原子光谱的最小能量定为最低能量,这个能态称为基态,相应的能级称为基能级。当原子以某种方法从基态被提升到较高的能态上时,原子的内部能量增加了,原子就会把这种多余的能量以光的形式发射出来,于是产生了原子的发射光谱,反之就产生吸收光谱。这种原子能态的变化不是连续的,而是量子性的,我们称之为原子能级之间的跃迁。
在分子的发射光谱中,研究的主要内容是二原子分子的发射光谱。在分子中,电子态的能量比振动态的能量大50~100倍,而振动态的能量比转动态的能量大50~100倍。因此在分子的电子态之间的跃迁中,总是伴随着振动跃迁和转动跃迁的,因而许多光谱线就密集在一起而形成带状光谱。
从发射光谱的研究中可以得到原子与分子的能级结构的知识,包括有关重要常数的测量。并且原子发射光谱广泛地应用于化学分析中。
当一束具有连续波长的光通过一种物质时,光束中的某些成分便会有所减弱,当经过物质而被吸收的光束由光谱仪展成光谱时,就得到该物质的吸收光谱。几乎所有物质都有其独特的吸收光谱。原子的吸收光谱所给出的有关能级结构的知识同发射光谱所给出的是互为补充的。
一般来说,吸收光谱学所研究的是物质吸收了那些波长的光,吸收的程度如何,为什么会有吸收等问题。研究的对象基本上为分子。
吸收光谱的光谱范围是很广阔的,大约从10nm(纳米)到1000(微米)。在200nm到800nm的光谱范围内,可以观测到固体、液体和溶液的吸收,这些吸收有的是连续的,称为一般吸收光谱;有的显示出一个或多个吸收带,称为选择吸收光谱。所有这些光谱都主要是由于分子的电子态的变化而产生的,也与分子转动和振动状态有关。
选择吸收光谱在有机化学中有广泛的应用,包括对化合物的鉴定、化学过程的控制、分子结构的确定、定性和定量化学分析等。
分子的红外吸收光谱一般是研究分子的振动光谱与转动光谱的,其中分子振动光谱一直是主要的研究课题。
分子振动光谱的研究表明,许多振动频率基本上是分子内部的某些很小的原子团的振动频率,并且这些频率就是这些原子团的特征,而不管分子的其余的成分如何。这很像可见光区域色基的吸收光谱,这一事实在分子红外吸收光谱的应用中是很重要的。多年来都用来研究多原子分子结构、分子的定量及定性分析等。
在散射光谱学中,喇曼光谱学是最为普遍的光谱学技术。当光通过物质时,除了光的透射和光的吸收外,还观测到光的散射。在散射光中除了包括原来的入射光的频率外(瑞利散射和廷德耳散射),还包括一些新的频率。这种产生新频率的散射称为喇曼散射,其光谱称为喇曼光谱。
拉曼散射的强度是极小的,大约为瑞利散射的千分之一。拉曼频率及强度、偏振等标志着散射物质的性质。从这些资料可以导出物质结构及物质组成成分的知识。这就是拉曼光谱具有广泛应用的原因。
拉曼光谱图的分析通常包括以下几个步骤:
1.观察谱图:首先,观察拉曼光谱图的整体形状和特征,并注意各峰的强度、位置以及形状。
2.确定基频峰:拉曼光谱的基频峰通常位于低频端,代表分子中的振动基态能级。通过比对谱图与相关参考资料,确定基频峰的位置。
3.分析峰的位置与强度:通过分析其他峰的位置和强度,可以推测分子中不同化学键或官能团的存在。根据拉曼光谱的选择规则,对特定化学键或官能团的拉曼活性进行研究。
4.谱带的宽度和形状:了解谱带的宽度和形状可以提供关于分子自旋、内部振动构型和溶剂等信息。
5.利用谱图进行定量分析:利用拉曼光谱的强度与分子浓度的关系,可以进行定量分析,如浓度测定和相对定量分析等。
6.利用拉曼光谱进行结构鉴定:通过与库中已知化合物的光谱进行比对,可以确定未知化合物的结构。
总体来说,拉曼光谱图的分析需要结合化学和光谱学知识,以及各种参考文献和数据库中的各种信息。
要正确理解和分析光谱曲线图,可以按照以下步骤进行:1.确定谱线类型:首先要确定光谱图是哪种类型,如可见光谱、紫外-可见光谱、红外光谱等。这有助于确定所观察到的光谱范围。2.观察峰的位置和强度:在曲线图上观察到的峰表示不同波长或频率上的光强度。首先注意峰的位置,即波峰的位置。然后观察峰的高度或强度,这对于了解在不同波长或频率处光的强度变化非常重要。3.确定特征峰和波谷:在曲线图上,有时会出现一些明显的峰或谷。这些特征峰可以用来识别不同的物质或反应。通过检测这些特征峰的位置和强度,可以确定样品的组成或化学反应的发生。4.分析边缘特征:光谱曲线的边缘特征也很重要。例如,在吸收光谱中,边缘特征可能包括吸收峰的形状、斜率和吸收带随波长的变化等。这些特征可以提供关于样品或反应的更多信息。5.比较和解释:最后,要将所观察到的光谱曲线与已知的标准曲线进行比较,并根据实验目的和背景知识来解释光谱曲线。这可能需要进行进一步的分析和研究。需要注意的是,对于不熟悉光谱学的人来说,解释光谱曲线可能需要进行更深入的学习和研究。
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