10.5: Емісійна спектроскопія

Last updated

Oct 25, 2022
Save as PDF
- 10.4: Атомно-абсорбційна спектроскопія
- 10.6: Фотолюмінесцентна спектроскопія

$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$

$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

Аналіт в збудженому стані володіє енергією, Е ₂, тобто більшою, ніж його енергія, коли вона знаходиться в стані нижчої енергії, Е ₁. Коли аналіт повертається до свого нижчого енергетичного стану - процес, який ми називаємо розслабленням - надлишковою енергією, $\Delta E$

$\Delta E=E_{2}-E_{1} \nonumber$

звільняється. На малюнку 10.1.4 показана спрощена картина цього процесу.

Кількість часу, який аналіт, A, проводить у збудженому стані - те, що ми називаємо життям збудженого стану - короткий, як правило, 10 ^—5 —10 ^—9 с для електронного збудженого стану та 10—15 с для вібраційного збудженого стану. Релаксація збудженого стану аналіта, А *, відбувається за допомогою декількох механізмів, включаючи зіткнення з іншими видами в зразку, фотохімічні реакції та випромінювання фотонів. У першому процесі, який ми називаємо вібраційною релаксацією або невипромінювальною релаксацією, надлишкова енергія виділяється у вигляді тепла.

$A^{*} \longrightarrow A+\text { heat } \nonumber$

Релаксація фотохімічною реакцією може включати просте розкладання

$A^{*} \longrightarrow X+Y \nonumber$

або реакція між A * та іншим видом

$A^{*}+Z \longrightarrow X+Y \nonumber$

В обох випадках надлишкова енергія витрачається в хімічній реакції або виділяється у вигляді тепла.

У третьому механізмі надлишкова енергія виділяється у вигляді фотона електромагнітного випромінювання.

$A^{*} \longrightarrow A+h \nu \nonumber$

Вивільнення фотона після теплового збудження називається випромінюванням, а після поглинання фотона називається фотолюмінесценцією. При хемілюмінесценції і біолюмінесценції збудження відбувається відповідно хімічною або біохімічною реакцією. Спектроскопічні методи, засновані на фотолюмінесценції, є предметом наступного розділу, а атомна емісія розглядається в розділі 10.7.