波谱分析技术第一章

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1、波谱分析技术白立飞（36课时）专业必修课1结构分析方法物理常数测定波谱分析紫外可见吸收谱(Uv-visspectra)荧光磷光发射谱红外吸收谱(IRspectra)拉曼谱核磁共振谱(NMRspectra)顺磁共振谱(ESR/EPRspectra)质谱(MSspectra)元素分析2四谱简介Uv-visspectra价电子和分子轨道上的电子在不同能级上的跃迁引起应用:定性(鉴定共轭发色基团,提供结构骨架及构象等)定量不足:特征性不强,无法确定官能团3四谱简介IRspectra(InfraredRadiation)由分子振动引起(分子振动-转动光谱)应用:定性(鉴定特征官能团和化学键的类型)

2、定量应用范围广,可靠性强不足:不能给出详细的结构信息4四谱简介NMRspectra(nuclearmagneticresonance)定性(可给出详细的结构及官能团信息)定量5四谱简介Massspectra通过分子离子峰及各种碎片峰确定分子结构6四谱简介综合评价灵敏度:MS>Uv-vis>IR>1H-NMR>13C-NMR信息量:NMR>MS>IR(Uv-vis)难度:NMR>>MS>IR(Uv-vis)7四谱简介授课进度Uv-visspectra1.5weeksIR2weeksNMR4weeksMS2.5weeks综合解析1weeks8第一章紫外—可见吸收光谱Uv-visabsorpt

3、ionspectra分子吸收光谱，在电子能级间的跃迁（实际上是分子轨道上的电子在不同轨道之间跃迁），为电子光谱，但也叠加了振动和转动光谱——带状吸收。光谱名称波长范围远紫外光10~200nm近紫外光200~400nm可见光400~780nm9一.吸收光谱学基础知识1.电磁辐射的性质光的基本性质电磁波的波粒二象性真空中:10结论:一定波长的光具有一定的能量，波长越长(频率越低)，光量子的能量越低。单色光：具有相同能量(相同波长)的光。混合光：具有不同能量(不同波长)的光复合在一起。互补光：2种光按照一定的比例混合可以形成白光。11HEBEINORMALUNIVERSITY,Collegeo

4、fChemistry&MaterialScience/nm吸收光颜色物质颜色400-450紫黄绿450-480蓝黄480-490绿蓝橙490-500蓝绿红500-560绿红紫560-580黄绿紫580-610黄蓝610-650橙绿蓝650-780红蓝绿物质颜色与吸收光颜色关系12HEBEINORMALUNIVERSITY,CollegeofChemistry&MaterialScience颜色与光的关系：白光全吸收白光全透过吸收黄光132.电磁辐射的区域划分(资料来源：《大学化学手册》468页)宇宙射线：10-6-10-3A°Γ射线：10-3-10-2A°X射线：10-2-102A°远

5、紫外线：10-200nm近紫外线：200-400nm可见光：400-750nm近红外线：750-2500nm中红外线：2500-5000nm远红外线：5000-10000nm微波：0.1-100cm无线电波：1-1000m143.吸收光谱学远紫外光(10~200nm)：可被大气中的水气、氮、氧和二氧化碳等所吸收，只能在真空中研究，称为真空紫外光。近紫外：200-400nm可见光：人眼能感觉到的波长400-780nm的光。白光：由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫光按一定比例混合而成的复合光。15光谱的分类电磁辐射本质：原子光谱（线状光谱）分子光谱（带状光谱）辐射传递形式：发射，吸收，荧光，拉曼光

6、谱在分子中，除了电子相对于原子核的运动外，还有核间相对位移引起的振动和转动。这三种运动能量都是量子化的，并对应有一定能级。16分子运动与能级跃迁17△E电子△E振动△E转动处在同一电子能级的分子，可能因其振动能量不同，而处在不同的振动能级上当分子处在同一电子能级和同一振动能级时，它的能量还会因转动能量不同，而处在不同的转动能级上分子总能量E分子=E电子+E振动+E转动18通常，分子是处在基态振动能级上。当用紫外、可见光照射分子时，电子可以从基态激发到激发态的任一振动（或不同的转动）能级上。因此，电子能级跃迁产生的吸收光谱，包括了大量谱线，并由于这些谱线的重叠而成为连续的吸收带，这就是

7、为什么分子的紫外、可见光谱不是线光谱，而是带状光谱的原因。19朗伯－比尔定律当一束单色光通过透明介质时，光强度的降低同入射光光强，吸收介质的厚度及光路中吸光粒子的数目成正比。其中：I0－入射光强；I－透射光强；a－吸光系数；b－光程长度（cm）；c－被测物质浓度（g/L）；I/I0－透射比；令T＝I/I0，T％－百分透射比；1－T％－百分吸光率；lgI/I0＝A20当c用mol.L-1表示时，e－摩尔吸光系数，L.mol-1.cm-