光谱分析的定性原理和定量原理

一、光谱分析的定性原理

通过光谱的研究，人们可以得到原子、分子等的能级结构、电子的组态、分子的几何形状、化学键的性质、反应动力学等多方面物质结构的信息。与此同时，光谱学方法应用在获取物质组成方面的信息，为化学分析提供了多种重要的定性与定量的分析方法。光谱分析一般可依据物质与光的相互作用产生的光谱的特征来定性，不同光谱特征有很大差异。原子光谱由于属于线光谱，每种原子都有其独特的光谱，犹如人们的“指纹”一样各不相同。它们按一定规律形成若干光谱线系，原子光谱线系的性质与原子结构是紧密相联的，是研究原子结构的重要依据。每一种元素都有它特有的标识谱线，把某种物质所生成的明线光谱和已知元素的标识谱线进行比较就可以知道这些物质是由哪些元素组成的。因此，可直接依据其特征谱线波长来定性，如原子发射光谱即可依据某元素的特征波长判断是否为该元素，对于原子吸收光谱由于通常是单元素分析，且光源即为待测元素灯，因此，一般不采用原子吸收光谱来定性。而分子光谱属于连续光谱，一般根据其光谱的形状以及某些特征佂峰来定性，但由于分子光谱的形状除了与物质的分子本身结构有关，还受其它多个因素的影响，某些分子光谱，如紫外可见吸收光谱特征性不明显，单独用于定性往往有一定的困难。

二、光谱分析的定量原理

用光谱不仅能定性分析物质的化学成分，而且能确定元素含量的多少。光谱分析定量原理一般是依据光的强度与待测分析物质含量有确定的函数关系。由于某种特定光谱光是由某特定物质产生的，一般该物质含量越大，相应的光谱光的强度也越大，在目前大多数光谱仪器中，通常是控制仪器在一定的条件下，通过建立特定光谱光的强度与待测分析物质浓度的线性关系，即通常所说的建立仪器校准工作曲线，随后测定未知样品对应的光谱光的强度，根据工作曲线计算出样品中待测分析物质浓度。而不同仪器，上述光谱光的强度与待测分析物质浓度的线性关系不同。

对于原子发射光谱而言，各种元素某一特征谱线 (特定波长下的谱线) 的强度和在光源中进行激发时所形成的蒸气云中该元素的原子浓度间存在的固定关系，是光谱定量分析的基础。被分析元素在样品中的浓度越大，则辐射谱线的强度也越大，由谱线强度大小即可判断元素浓度高低。

类似地，吸收光谱一般都是基于符合朗伯-比耳定律来定量分析。即将光源辐射出的待测元素的特征光谱通过样品的蒸气中待测元素基态原子所吸收或溶液中待测物质分子吸收，由发射光谱被减弱的程度，进而求得样品中待测元素／物质的含量。