波谱分析-第一章概述、第二章[1]...

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1、( Spectrum Analysis ) 36学时学时 (1-9周周) 每周每周4学时【学时【13(5S313)、32(5S313)】 第十周考试（闭卷）第十周考试（闭卷） 总成绩总成绩 = 平时成绩平时成绩30% + 期末成绩期末成绩70%主要参考书：主要参考书：1.波谱分析教程波谱分析教程(第二版第二版)，邓芹英等编著，邓芹英等编著， 科学出版社科学出版社2.有机波谱分析有机波谱分析，孟令芝等编著，孟令芝等编著， 武汉大学出版社武汉大学出版社3.波学导论波学导论，范康年主编，高等教育出版社，范康年主编，高等教育出版社4.有机化合物结构鉴定与有机波谱学有机化合物结构鉴定与有机波谱学， 宁永

2、成编著，科学出版社宁永成编著，科学出版社5.有机化合物的波谱分析有机化合物的波谱分析，姚新生等编，姚新生等编， 人民卫生出版社人民卫生出版社6.波谱学原理及解析波谱学原理及解析，常建华等主编，常建华等主编， 科学出版社科学出版社 第一章第一章 绪论绪论 第二章第二章 紫外光谱（紫外光谱（UV） 第三章第三章 红外光谱（红外光谱（IR） 第四章第四章 核磁共振波谱核磁共振波谱 （1HNMR、13CNMR） 第五章第五章 质谱（质谱（MS） 第六章第六章 多谱综合解析多谱综合解析第一章第一章 绪论绪论 二、波谱分析过程二、波谱分析过程 波谱分析主要是以波谱分析主要是以光学理论光学理论为基础，为基础

3、，以以物质与光相互作用为条件物质与光相互作用为条件，建立，建立物质分物质分子结构与电磁辐射子结构与电磁辐射之间的相互关系，从之间的相互关系，从而进行物质分子几何异构、立体异构、而进行物质分子几何异构、立体异构、构象异构和分子结构分析及鉴定的方法。构象异构和分子结构分析及鉴定的方法。 有机分子有机分子 电磁波电磁波选择性吸收选择性吸收光光( (波波) )谱谱仪器仪器记录记录1. 电磁波电磁波电磁波是电磁波是能量能量的一种表现形式。的一种表现形式。 光是一种电磁波，具有波粒二相性。 可用可用波长波长( )、频率频率(v )和和波数波数( )来描述。来描述。cvcv式中：c 为光速，其量值 = 31

4、010cm.s-1 为频率，单位为 Hz 为波长 (cm)， 也用nm作单位 (1nm=10-7 cm)1cm长度中波的数目，单位cm-1v_ 微粒性：可用光量子的微粒性：可用光量子的能量能量来描述：来描述： hcEhv式中： E为光量子能量，单位为 Jh 为Planck 常数，其量值为6.6310-34J s-1 波动性：波动性： 2. 有机分子有机分子分子内部的微观运动：分子内部的微观运动： 价电子运动价电子运动、 分子内原子在其平衡位置附近的分子内原子在其平衡位置附近的振动振动、 分子本身绕其重心的分子本身绕其重心的转动转动 磁性核的磁性核的自旋自旋等等分子的总能量由以下几种能量组成：分

5、子的总能量由以下几种能量组成：E总总 = Ee + Ev + Er + Ep 电子能电子能 振动能振动能 转动能转动能 自旋能自旋能 这些能量都是这些能量都是量子化量子化的（即能量变化的（即能量变化不连不连续续），），每个分子中只能存在每个分子中只能存在一定数量一定数量的电的电子跃迁、振动、转动、自旋子跃迁、振动、转动、自旋能级能级。电子能级的能级差：电子能级的能级差：120 eV；振动能级的能级差：约为振动能级的能级差：约为0.051 eV；转动能级的能级差：约为转动能级的能级差：约为0.0050.05 eV；自旋能级的能级差：更小。自旋能级的能级差：更小。E电子跃迁E转E振E振E振E转E转

6、3. 光光(波波)谱的产生谱的产生用电磁波用电磁波照射照射有机分子时，分子便会有机分子时，分子便会吸收吸收那那些与些与分子内的能级差分子内的能级差相当相当的电磁波，引起分的电磁波，引起分子转动、振动或电子运动能级子转动、振动或电子运动能级跃迁跃迁，即分子，即分子可可地吸收电磁波使分子内能提高。地吸收电磁波使分子内能提高。即即 被吸收的电磁波频率（或波长）被吸收的电磁波频率（或波长） 取决于高低能级的能级差。取决于高低能级的能级差。只有辐射光的能量正好只有辐射光的能量正好等于两个能级之差时辐等于两个能级之差时辐射能才能被吸收。射能才能被吸收。hchEEE12无线电波无线电波微波微波远红外光远红外

7、光红外光红外光可见光可见光紫外紫外自旋自旋转转振振电电-EmEmEmE 25025eV05. 0005. 02525. 1eV105. 025. 106. 0eV201通过测量被吸收的通过测量被吸收的电磁波的频率电磁波的频率（或波长）（或波长） 和和强度强度，可以得到被测物质的特征波谱。，可以得到被测物质的特征波谱。特征波谱的特征波谱的频率（或波长）频率（或波长）反应了被测物质反应了被测物质 的结构特征，被用来作的结构特征，被用来作定性分析定性分析。波谱的波谱的强度强度则与被测物质的含量有关，可用则与被测物质的含量有关，可用 来作来作定量分析定量分析。利用物质对电磁波的选择性吸收对其进行分利用

8、物质对电磁波的选择性吸收对其进行分 析的方法统称为波（光）谱分析。析的方法统称为波（光）谱分析。2.1 概述概述2.2 紫外光谱基本原理紫外光谱基本原理2.3 紫外光谱仪紫外光谱仪2.4 各类化合物的紫外光谱各类化合物的紫外光谱2.5 紫外光谱的应用紫外光谱的应用2.1 概述概述1、紫外、紫外(可见可见)光谱：是由光谱：是由吸收能量激发吸收能量激发价价 电子电子或或外层电子外层电子跃迁而产跃迁而产 生的，又称为电子光谱。生的，又称为电子光谱。波长范围：波长范围：10800nm可见光区（可见光区（400800nm）近紫外区（近紫外区（200400nm）远紫外区（远紫外区（10200nm）有色物质

9、的吸收区有色物质的吸收区芳香族或具有共轭芳香族或具有共轭体系的物质吸收区体系的物质吸收区真空紫外光谱真空紫外光谱2、紫外光谱的特征、紫外光谱的特征（1）吸收谱带很）吸收谱带很少少；（2）吸收谱带）吸收谱带宽宽。A 提供的信息少。提供的信息少。原因原因：（2）紫外光谱并不是一个纯电子光谱，而是）紫外光谱并不是一个纯电子光谱，而是 电子电子-振动振动-转动光谱。即转动光谱。即价电子能级跃迁价电子能级跃迁 的同时伴着振动能级和转动能级的跃迁的同时伴着振动能级和转动能级的跃迁。 谱带宽谱带宽 （1）有机化合物中）有机化合物中价电子能级跃迁的种类很少价电子能级跃迁的种类很少， 而且有一部分跃迁所需能量太

10、大，吸收而且有一部分跃迁所需能量太大，吸收 波长位于远紫外，不能为一般的紫外光波长位于远紫外，不能为一般的紫外光 谱仪所检测。谱仪所检测。谱带少谱带少3、紫外光谱的特点：、紫外光谱的特点：仪器价格较低，操作简便，仪器价格较低，操作简便， 应用广泛。应用广泛。4、紫外光谱的应用：、紫外光谱的应用： 有机化合物有机化合物共轭共轭发色基团的鉴定、成分分析、发色基团的鉴定、成分分析、 平衡常数测定、相对分子质量测定、互变异平衡常数测定、相对分子质量测定、互变异 构体测定、氢键强度测定等。构体测定、氢键强度测定等。因此，电子能级跃迁产生的吸收光谱，包因此，电子能级跃迁产生的吸收光谱，包括了大量谱线，并由

11、于最小谱线的波长差括了大量谱线，并由于最小谱线的波长差别很小，低分辨率的仪器难以逐条分辨，别很小，低分辨率的仪器难以逐条分辨，重叠而成为连续的吸光谱（即带状光谱）。重叠而成为连续的吸光谱（即带状光谱）。2.2 紫外光谱基本原理紫外光谱基本原理1、紫外光谱的产生、紫外光谱的产生当以一定波长范围的连续光（如当以一定波长范围的连续光（如200400nm）照射样品时，如果某些波长的）照射样品时，如果某些波长的光能量光能量正好等于被测样品的正好等于被测样品的价电子能级价电子能级跃迁所需能量跃迁所需能量，即，即就被吸收，使就被吸收，使透射光强度透射光强度发生改变，于发生改变，于是产生了以吸收谱线组成的是产