《波谱分析课件》word版

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1、第一章电磁辐射与谱学基础概述由于量子学和电子及光学技术，计算机技术的发展，电磁学得到了较快的发展，并逐渐成为人类认识分子的最主要的手段之一。光谱学研究主要分子的能级的跃迁，引起分子中的在跃迁中对光的作用，或者通过对电子、中子等粒子的碰撞发生的能级能量交换。1.1电磁辐射基础1、光学的能量基本原理A、光的特性是光波动性和光的粒子性。B、光的传播可以依靠振动的电场和电磁波场来传播。具有波动性在空间传播。光的传播可以用波的性质来解释。C、光的能量的传播是通过高速传播的能量光子流。在空间的传播和发射的是不连续的量子流。•光的传播中这种能量的最小单位即为“光子”每个光子的能量（

2、EL）与其频率（υ）和波长（λ)的关系为：•EL=hυ=hc/λ=hcυ•h为普朗克常数。•C为光速。•υ光的频率•υ为波数1.2光谱法的分类•1.电磁辐射能波谱学涉及到的电磁辐射与物质量子化的能态间的相互作用。理论基础是量子化的能量从辐射场向物质转移。2、在辐射电场与物质分子间相互作用，引起分子吸收辐射能，导致分子振动能级或电子能级的改变，辐射场与分子体系间相互作用，引起分子吸收辐射能，导致分子中电子自旋能级，核自旋能级的改变。•根据分子体系中吸收电磁波的能量总等于体系中的两个允许状态的能级的能量差。等于每一个光子的能量。•ΔE=E1-E2=hυ•与每一个光的频率或

3、波长有关。所以每一个分子或者原子振动的类型与光的频率或波长有关。3、光谱的分类（1）根据波长不同分类：波长范围电磁辐射光区能级跃迁类型10-4～10-2nmγ射线区核内部能级跃迁10-2～10nmX射线区核内层电子能级跃迁100～400nm紫外光区外层电子能级跃迁400～800nm可见光区2.5～25μm红外光区分子振动-转动能级跃迁0.1～50cm微波区分子转动能级跃迁50～500cm射频区核自旋能级跃迁(2)根据辐射能量的转换方向（能级跃迁方向）A、吸收光谱具有连续光谱的光源照射品，其吸收或分子选择吸收某些具有适宜能量的光子后，由基态跃迁至激发态，在相应的波长位置

4、出现线或者吸收带，所涉及的光谱称为吸收光谱。主要包括原子吸收光谱和分子吸收光谱。分子吸收光谱包括紫外，红外光谱。原子光谱包括原子吸收光谱。B、发射光谱原子或分子受到辐射激发后，电子由激发态回至基态所产生的光谱为发射光谱。分类为原子光谱和分子光谱。原子光谱包括原子发射光谱法。分子光谱包括分子荧光和磷光光谱法。（3）质谱法根据分子离子和碎片离子依照质核比(m/z)的大小依次排列所成的质量谱。根据质谱的分析来确认分子的原子组成，分子量，分子式和分子结构的一种方法。第二章红外分光光度法第一节概述红外分光光度法：利用物质对红外光区电磁辐射的选择性吸收的特性来进行结构分析、定性和

5、定量的分析方法，又称红外吸收光谱法一、红外光的区划二、红外吸收过程三、红外光谱的作用四、红外光谱的表示方法五、IR与UV的区别一、红外光的区划红外线：波长在0.76~500μm(1000μm)范围内的电磁波近红外区：0.76~2.5μm—OH和—NH倍频吸收区中红外区：2.5~25μm振动、伴随转动光谱远红外区：25~500μm纯转动光谱二、红外吸收过程UV——分子外层价电子能级的跃迁（电子光谱）IR——分子振动和转动能级的跃迁（振转光谱）三、红外光谱的作用1．可以确定化合物的类别（芳香类）2．确定官能团：ü例：—CO—，—C＝C—，—C≡C—3．推测分子结构（简单化

6、合物）4．定量分析(较少用到)四、红外光谱的表示方法五、IR与UV的区别IRUV起源分子振动能级伴随转动能级跃迁分子外层价电子能级跃迁适用所有红外吸收的有机化合物具n-π*跃迁有机化合物具π-π*跃迁有机化合物特征性特征性强简单、特征性不强用途鉴定化合物类别定量鉴定官能团推测有机化合物结构共轭骨架推测结构（解谱分析）第二节红外分光光度法基本原理红外分光光度法——研究物质结构与红外光谱之间关系红外光谱——由吸收峰位置和吸收峰强度共同描述一、红外吸收光谱的产生二、振动形式三、振动的自由度四、特征峰与相关峰五、吸收峰位置六、吸收峰强度一、红外吸收光谱的产生1．振动能级v红外

7、光谱主要由分子的振动能级跃迁产生v分子的振动能级差远大于转动能级差v分子发生振动能级跃迁必然同时伴随转动能级跃迁（一）吸收峰的位置（峰位）即振动能级跃迁所吸收的红外线的波长或波数1．基本振动频率3．基频峰与泛频峰1）基频峰：分子吸收一定频率红外线，振动能级从态跃迁至第一振动激发态产生的吸收峰（即V=0→1产生的峰）Ø基频峰的峰位等于分子的振动频率基频峰强度大——红外主要吸收峰2、红外光谱产生条件：Ø分子吸收红外辐射的频率恰等于分子振动频率整数倍Ø分子在振、转过程中的净偶极矩的变化不为0，即分子产生红外活性振动v红外活性振动：分子振动产生偶极矩的变化，