现代科学分析方法重点及及解答

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1、现代科学分析方法重点及及解答1.紫外光谱，荧光光谱在材料研究中的应用（1）分子内的电子跃迁有哪几种，吸收最强的跃迁是什么跃迁？形成单键的σ电子；形成双键的π电子；未成对的孤对电子n电子。成键轨道σ、π；反键轨道σ*、π*；非键轨道n。1）、σ-σ*跃迁它需要的能量较高，一般发生在真空紫外光区。在200nm左右，其特征是摩尔吸光系数大，为强吸收带。2）、n-σ*跃迁实现这类跃迁所需要的能量较高，其吸收光谱落于远紫外光区和近紫外光区3）、π→π*跃迁π电子跃迁到反键π*轨道所产生的跃迁，这类跃迁所需能量比σ→σ*跃迁 小，若无共轭，与n→σ*跃迁差不多。2

2、00nm左右，吸收强度大，强吸收。4）、n→π*跃迁n电子跃迁到反键π*轨道所产生的跃迁，这类跃迁所需能量较小，吸收峰在200~400nm左右，吸收强度小，弱吸收吸收最强的跃迁是：π→π*跃迁（2）紫外可见吸收光谱在胶体的研究中有重要作用，请举出三个例子来说明，并结合散射现象来讨论二氧化钛胶体和粉末漫反射光谱的差异。举例：1）、胶体的稳定性，尤其是稀释后的稳定性；2）、胶粒对可见光的散射；3）、测定消光（包括吸收、散射、漫反射等对光强度造成的损失）稀释条件下，胶粒尺寸小于光波长的1/20，瑞利散射可忽略。4）、估算晶粒的大小。5）、尺寸效应，会发生吸收

3、边的蓝移或是红移，可以用来像是CdS和CdSe的量子点。差异：当测定二氧化钛的溶胶时，按晶粒尺寸的不同，分为两种情况：1）当d＜λ/20时，瑞利散射可以忽略。2）当d＞λ/20时，散射就会十分明显，这样获得是一个消光光谱，而不是吸收光谱，无法测得λonset。用粉末漫反射光谱可以克服上述缺点，得到一个较好的吸收光谱。（3）什么是荧光、磷光、光致发光和化学发光？对应的英文名称分别是什么？荧光(Fluorescence)：从激发态的最低振动能级返回到基态，不通过内部转换而是光辐射失活，则称为荧光。由于一部分能量通过振动能级变化以热能形式放出，所以发射光的波

4、长比吸收光的波长长。磷光(Phosphorescence)：在不同多重态之间发生的无辐射跃迁过程称为系间窜跃。由从激发态的多重态经过振动弛豫到低振动能级，再返回到基态的光辐射跃迁称为磷光。光致发光(Photoluminescence,PL)：是物质吸收光能后发射冷光的现象，称为光致发光。化学发光(Chemiluminescence)：利用化学能源如化学反应得到激发态分子，它在跃迁到基态时产生的发光现象称为化学发光。1.拉曼光谱分析与材料分析2.拉曼光谱与红外光谱的本质区别是什么？本质区别：红外光谱的产生是由于吸收光的能量，引起分子中偶极矩改变的振动；拉

5、曼光谱的产生是由于单色光照射后产生光的综合散射效应，引起分子中极化率改变的振动。红外光谱是吸收光谱，拉曼光谱是散射光谱。（2）为什么拉曼光谱技术通常只检测stocks线？反stocks线可以提供什么信息？根据波尔兹曼定律，在室温下，分子绝大多数处于振动能级基态，由于振动能级间距还是比较大的，因此，所以斯托克斯线的强度远远强于反斯托克斯线。随温度升高，反斯托克斯线的强度增加。拉曼光谱仪一般记录的都只是斯托克斯线。（3）与红外光谱相比，拉曼光谱的优越性有哪些？（1）它适于分子骨架的测定，提供快速、简单、可重复、且更重要的是无损伤的定性定量分析，它无需样品准

6、备，样品可直接通过光纤探头或者通过玻璃、石英、和光纤测量。（2）不受水的干扰。（3）拉曼一次可以同时覆盖50－4000波数的区间，可对有机物及无机物进行分析。（4）拉曼光谱的谐波和合频带都不是非常强，一般都比红外光谱简单，重叠带很少见到。（5）拉曼光谱使用激光作为光源使其相当易于探测微量样品，如表面、薄膜、粉末、溶液、气体和许多其他类型的样品。（6）共振拉曼效应可以用来有选择性地增强大生物分子特个发色基团的振动，这些发色基团的拉曼光强能被选择性地增强103到104倍。核磁共振与材料分析1.核磁共振产生的基本条件是什么？为什么12C没有核磁共振信号？核磁

7、共振发生的基本条件：磁性核（I≠0）静磁场与原子核能级裂分匹配的射频12C核自旋量子数I=02.解释化学位移的含义和表示方法。一般地，把分子中同类磁核，因化学环境不同而产生的共振频率的变化量，称为化学位移。观测核与标样共振频率之差:δ=[(νs-νR)/νR]×1061.在1H-NMR谱中，化学位移较大的磁核之间的偶合的一般规则是什么？由于相邻原子核之间的偶合而产生的谱带裂分数遵循2nI+1规律。对于1H，13C等原子核，I=1/2，则变成n+1规律。如果观测的质子相邻几组化学等价的原子核n1,n2,n3,…，且J相等,则该质子裂分成（n1+n2+n3

8、+…,）+1重峰。在裂分的多重峰中，各峰的相对强度之比等于二项式(a+b)n展开式各项系数之比