级复合材料材料科学研究科学研究方法复习资料

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1、材料研究方法参考资料复合材料与工程考试形式笔试闭卷考试时间和地点时间：2015年1月4日10:20-12:00地点：第二公教A113题型与分数分布一．填空题二．简答题三、分析题21一、紫外光谱(UV):是由于有机分子在入射光的作用下，发生了价电子的跃迁，使分子中的价电子由基态E0跃迁到激发态E1。分子的结构不同，跃迁电子的能级差不同，从而分子UV吸收的λmax不同；另外，发生各种电子跃迁的机率也不同，反映在紫外吸收上为εmax不同。1.电子跃迁类型;所需的能量大小是不同的。各种跃迁所需能量△E的大小依次为：σ→σ*＞n→σ*≥π→π*＞n→π*（1）σ→σ*跃迁:σ

2、→σ*跃迁所需能量较大，相应波长小于200nm,属于远紫外区，因此也很少讨论。（2）n→σ*跃迁：饱和烃含氧、氮、卤素、硫等具有非成键电子(简称为n电子)的原子时，它们除了有σ→σ*跃迁外还有n→σ*跃迁。n→σ*跃迁能量较低，一般在200nm左右。原子半径较大的硫或碘的衍生物n电子的能级较高，n→σ*吸收光谱的λmax在近紫外区220-250nm附近。原子半径较小电负性较大氧或氯衍生物，n电子能级较低，吸收光谱λmax在远紫外区170-180nm附近。（3）π→π*跃迁:含孤立双键的π→π*跃迁的吸收谱带，一般<200nm。如有孤立双键的乙烯吸收光谱约在165nm

3、。分子中有两个或多个双键共轭，随共轭体系的增大而向长波方向移动，一般>200nm。π→π*的ε都在104以上。（4）n→π*跃迁:双键中含杂原子(O、N、S等)，则杂原子的非键电子有n→π*跃迁，如C=O、C=S、N=O等基团都可能发生这类跃迁。n轨道的能级最高,所以n→π*跃迁的吸收谱带波长最长。2紫外光谱的产生：a几乎所有的有机分子的紫外-可见吸收光谱是由于π→π*或n→π*跃迁所产生的；b含S、I等元素时的n→σ*；c电荷转移跃迁；d配位体场的d→d*跃迁产生。3.朗伯-比尔定律4.共轭体系与吸收峰波长的关系A共轭体系，如C=C—C=C中，每个双键的π轨道相互

4、作用，形成一套新的成键及反键轨道，该作用过程如图所示：B由图可知，丁二烯的成键轨道π2与反键轨道π*3间的能量差值要比乙烯的π→π*间的能量差要小得多。C故实现π2→π*3跃迁吸收的能量比π→π*跃迁要小，所以丁二烯吸收峰（λmax217nm）比乙烯吸收峰（λmax165nm）的波长要长。5.溶剂对紫外光谱的影响216.几个基本术语(2)助色团(3)红移与蓝移红移——由取代基或溶剂效应引起的λmax向长波方向移动的现象。（红移一般是由于共轭体系延长或增加了助色基引起。）蓝移(blueshift)——由取代基或溶剂效应引起的λmax向短波方向移动的现象。(4)增色效应

5、——使最大吸收强度(εmax)↑的效应。减色效应——使最大吸收强度(εmax)↓的效应。（5)末端吸收：在仪器极限处测出的吸收。(6)肩峰：吸收曲线在下降或上升处有停顿，或吸收稍微增加或降低的峰，是由于主峰内隐藏有其它峰。7.UV吸收带及其特征：（1）K吸收带：由共轭体系的π→π*跃迁产生的强吸收带，其εmax一般大于104。随着共轭体系的增长，K吸收带发生红移。 （2）R吸收带：由化合物的n→π*跃迁产生的吸收带，因非键轨道与π*轨道正交，故属于禁阻跃迁，其强度极弱，εmax通常在100以内，尚未发现超过1000的。 （3）B吸收带：芳香族化合物的特征吸收谱带，起

6、因于π→π*跃迁与苯环振动的重叠，其强度很弱，εmax约为200，λmax出现在230-270nm波长范围内。 （4）E吸收带：芳香族化合物起因于π→π*跃迁的较强的或强的吸收谱带。E带又分为E1带和E2带。E1带的εmax≧104，吸收峰在约180nm；E2带的εmax约为103，吸收峰在约200nm。8.常见类型有机化合物的紫外光谱21A烯烃：a非共轭烯烃：π→π*跃迁的吸收波长虽然比σ→σ*跃迁吸收波长长一些，但仍处于远紫外区。最简单的烯烃为乙烯，其π→π*跃迁的吸收带位于165nm,εmax约为10000。当连接在双键C源自上的H被含有α—H的烷基取代时，由

7、于C—Hσ轨道与π轨道相互作用而产生σ—π超共轭效应，所以吸收带红移。双键上每增加一个烷基，吸收峰位置约红移5nm。B．共轭烯烃B．羰基化合物C芳香族化合物9紫外线读图信息21习题：1.有机化合物分子的价电子跃迁有哪几种主要类型？试是说明在CH3Cl、CH3COCH3分子中有几种类型价电子？可能产生哪种电子跃迁？ 答：有机化合物中主要的价电子跃迁有四种形式σ→σ*，n→π* ，n→σ*，π→π* ； CH3Cl中有σ电子和n电子，可能产生σ→σ*，n→σ*的跃迁； CH3COCH3中有σ电子，π电子和n电子，可能产生σ→σ*，π→π*， n→σ*和n→π*跃迁。