多种分子光谱介绍
生物分子的光谱学分析
生物分子的光谱学分析光谱学是一门研究物质在电磁波谱区吸收、发射、散射等现象的学科。
在生物科学领域，光谱学是一项重要的手段，可以帮助研究者了解生物分子的结构和功能。
本文将介绍几种常见的生物分子光谱学分析方法，包括红外光谱、拉曼光谱、荧光光谱和紫外光谱。
一、红外光谱红外光谱是研究物质分子振动和转动的光谱学方法。
红外光谱图能够反映出不同波数下样品分子中的振动和转动状态，从而确定分子结构和化学键的类型。
在生物分子研究中，红外光谱技术广泛应用于蛋白质、核酸、多糖和其他生物分子的研究。
通过红外光谱，可以确定生物分子的结构、构象和组成。
例如，红外光谱可用来确定蛋白质的二级结构，通过测量蛋白质的频率区域来捕捉螺旋、折叠和延伸构象所产生的光谱特征。
同时，红外光谱还可以用来检测分子内的氢键以及某些氨基酸的含量。
这些信息对于了解蛋白质的折叠、稳定性和功能至关重要。
二、拉曼光谱拉曼光谱是一种反映物质分子振动和转动信息的非破坏性光谱学方法。
拉曼光谱通过测量样品与激光光束相互作用的散射光谱来研究样品的分子结构与化学键的类型。
与红外光谱不同，拉曼光谱使用可见或近红外激光与样品相互作用，故有更好的空间分辨率和更小的选型效应。
在生物分子研究中，拉曼光谱可用来确定蛋白质、核酸和多糖的三维结构、二级结构及其组成成分。
最近，拉曼光谱已成为生物分子高效直观的表征方法之一。
拉曼光谱可以消除流的影响，即对生物分子进行研究时分子固定位置不变时的分子振动行为，这与其他方法不同。
此外，由于可见和近红外光是拉曼光谱的激发源，所以样品的浓度不影响其结果，这使得拉曼光谱成为一种理想的组成分析技术。
三、荧光光谱荧光光谱是生物分子的激发发射光谱，指的是在样品受到辐射时，样品吸收光能量并排放出发光，常被用于研究DNA、RNA、蛋白质和细胞等生物大分子的结构、功能和活性。
荧光光谱是一种比较灵敏的分析技术，荧光分子对光的响应很敏锐。
在荧光光谱中，荧光发生最强的波长，也就是荧光峰的位置和强度是研究者需要关注的重点。
分子发光光谱法
内转换
内转换：同多重度电子能级中，等能级间的无辐 射能级交换。 通过内转换和振动弛豫，高激发单重态的电子 跃回第一激发单重态的最低振动能级。
外转换 外转换：激发分子与溶剂或其他 分子之间产生相互作用而转移能 量的非辐射跃迁； 外转换使荧光或磷光减弱或“ 猝灭”。
系间跨越 系间跨越：不同多重态,有重叠的转动能级间的非 辐射跃迁。 改变电子自旋，禁阻跃迁，通过自旋—轨道 耦合进行。
荧光强度对温度变化敏感。
一般地，随温度降低，溶液中荧光物质的量子效率和荧光强
度将增大，并伴随光谱的蓝移。温度增加，碰撞频率增加， 使外转换的去激发几率增加。
(3) pH的影响
对酸碱化合物，溶液pH的影响较大，需要严格控制； 如苯胺：在pH 5-12溶液中，以分子形式存在，有荧光。
pH< 5时以苯胺阳离子形式存在，无荧光
ex em
（3）可变波长同步扫描荧光法：使两单色器在扫描过程中以 不同的速率同时进行扫描，即波长可变。
同步扫描荧光法的特点：
优点：
（1）使光谱简化； （2）使谱带窄化；
（3）减小光谱的重叠现象；
（4）减小散射光的影响。
例如：采用同步扫描技 术检测如图萘、蒽、菲 、芘混合物，可简化光 谱，减少光谱重叠，提 高分辨率。 缺点： 因为同步扫描荧光损失了 其它光谱带所含的信息， 对光谱学的研究不利。
比较法：
在线性范围内，测定标样和试样的荧光强度，直接
比较。
三、荧光分析法的应用
可采用直接测定法或间接测定（荧光猝灭）法
1、无机化合物的分析
与有机试剂配合物后测量；可测量约60多种元素。 铍、铝、硼、镓、硒、镁、稀土常采用荧光分析法； 氟、硫、铁、银、钴、镍采用荧光熄灭法测定； 铜、铍、铁、钴、锇及过氧化氢采用催化荧光法测定； 铬、铌、铀、碲采用低温荧光法测定； 铈、铕、锑、钒、铀采用固体荧光法测定
常见高分子红外光谱谱图解析
常见高分子红外光谱谱图解析1. 红外光谱的基本原理1）红外光谱的产生能量变化ννhch==E-E=∆E12ννh∆E=对于线性谐振子μκπνc21=2）偶极矩的变化3）分子的振动模式多原子分子振动伸缩振动对称伸缩不对称伸缩变形振动AX2：剪式面外摇摆、面外扭摆、面内摇摆AX3：对称变形、反对称变形. 不同类型分子的振动线型XY2：对称伸缩不对称伸缩弯曲弯曲型XY2：不对称伸缩对称伸缩面内弯曲（剪式）面内摇摆面外摇摆卷曲平面型XY3：对称伸缩不对称伸缩面内弯曲面外弯曲角锥型XY3：对称弯曲不对称弯曲面内摇摆4）聚合物红外光谱的特点1、组成吸收带2、构象吸收带3、立构规整性吸收带4、构象规整性吸收带5、结晶吸收带2 聚合物的红外谱图1）聚乙烯各种类型的聚乙烯红外光谱非常相似。
在结晶聚乙烯中，720 cm-1的吸收峰常分裂为双峰。
要用红外光谱区别不同类型的聚乙烯，需要用较厚的薄膜测绘红外光谱。
这些光谱之间的差别反映了聚乙烯结构与线性—CH2—链之间的差别，主要表现在1000-870㎝-1之间的不饱和基团吸收不同，甲基浓度不同以及在800-700㎝-1之间支化吸收带不同。
低压聚乙烯（热压薄膜）中压聚乙烯（热压薄膜）高压聚乙烯（热压薄膜）2.聚丙烯无规聚丙烯等规聚丙烯的红外光谱中，在1250-830 cm－1区域出现一系列尖锐的中等强度吸收带（1165、998、895、840 cm－1）。
这些吸收与聚合物的化学结构和晶型无关，只与其分子链的螺旋状排列有关。
3.聚异丁烯CH3H2C CnCH3丁二烯聚合可以生成多种结构不同的异构体。
H2 CHCHC CH2C CCH2H2CC CCH2H2CH 1，2- 顺式1，4- 反式1，4-990、910 cm－1 775、741、690 cm－1 970 cm－1 1，2-聚丁二烯顺式1，4-聚丁二烯用于橡胶的顺式1，4-丁二烯的光谱中，730 cm－1的宽强吸收很特征，但反式1，4-和1，2-结构的吸收虽弱但仍很明显。
分子吸收光谱法
分子吸收光谱法
分子吸收光谱法是一种常用的分析方法，用于测定分子在特定波长范围内对光的吸收情况。
该方法利用分子在特定波长的光照射下，能够吸收光的能量，从而产生吸收峰。
分子吸收光谱法可用于研究物质的结构、测定物质的浓度以及研究反应动力学等。
常见的分子吸收光谱法包括紫外-可见吸
收光谱(UV-Vis)、红外吸收光谱(IR)和核磁共振光谱(NMR)等。
紫外-可见吸收光谱是最常用的分析方法之一，它通过测量分
子在紫外到可见光波长范围内吸收的光强来推断分子结构和浓度。
分子在特定波长下的吸收峰强度与分子中特定化学键的存在和浓度成正比。
红外吸收光谱利用物质在红外波长范围内对光的吸收，通过测量红外辐射穿过物质后的强度变化来推断物质的结构和化学键的存在。
红外吸收光谱可以用于鉴定物质的组成、研究其功能基团和判断化学反应的进行。
核磁共振光谱利用物质在磁场中核自旋的能级差别以及对外加射频辐射吸收和发射能量的差别，通过测量样品的核磁共振信号来推断物质的结构和化学环境。
核磁共振光谱可以用于确定分子的立体化学结构、鉴定物质的种类和测定分子的定量。
总之，分子吸收光谱法是一种重要的分析方法，可以用于研究物质的结构和性质，为许多领域的科学研究和实际应用提供有力支持。
多原子分子的结构及振动光谱
多原子分子的结构及振动光谱
多原子分子是由两个或更多原子结合而成的分子，其分子中心通常不是原子的位置所在。
由于原子之间存在化学键的相互作用，结构和振动状态可以给出分子的一些信息，如分子的几何结构、化学键的类型和长度等。
在分子的振动光谱中，我们可以观察到分子的振动模式，可分为拉伸振动和弯曲振动两类。
拉伸振动是指分子中一些化学键的伸缩运动，常用来描述键的类型和长度；弯曲振动是指分子中原子围绕某个共振轴的弯曲运动，常用来描述分子的几何构型。
此外，多原子分子的振动光谱还包含了谐振子和旋转能级。
谐振子是指分子中化学键的微小振动，其能量按照谐振子模型分布在一系列离散的能级上；旋转能级是指分子整体绕某个轴线的旋转运动，其对分子整体结构的影响可以在振动光谱中得到体现。
总的来说，多原子分子的结构和振动光谱提供了我们理解分子的基本属性和相互作用的重要工具。
分子荧光光谱法
荧光光谱 磷光光谱
辐射跃迁只使激发态分子衰变到基态的不同振动 能级，然后通过振动松弛进一步损失能量。
图2 萘的激发光谱I、荧光II和 磷光光谱III
荧光与分子结构的关系
具有大的共轭π键的结构 化合物
ϕF
λex/nm
λem/nm
含有π→π＊跃迁能级的芳 苯
0.11
205
278
香族化合物的荧光最强芳环 蒽
0.29
286
321
越大其荧光峰越移向长波长 萘
0.46
365
400
方向，且荧光长度往往比较
丁省
0.60
390
480
强。
戊省
0.52
580
640
取代基的影响
给电子基团，如-0H、-OR、 -NH2、-CN、-NR2等，使 荧光增强。
分子荧光光谱法
molecular fluorescence analysis
CONTENTS
01 概述/ 02 荧பைடு நூலகம்分析基本原理/ 03 荧光分析仪器 /
04 检测结果与分析/ 05 对比与发展 /
Part 01
概述
overview
原子光谱法 分子光谱法
主要研究内容
The Main Contents Of The Research
系间窜越 isc
03 不同多重态的两个电子态间的非辐射跃迁过 程（例如S1---T1，T1---S0）
内转换
振动弛豫
S2
系间跨越
S1
能
量
1h和13c nmr光谱以及质谱
1H和13C NMR光谱以及质谱是化学中常用的分析工具，可以揭示化合物的分子结构和组成，以下是它们的简单介绍：
1. 1H NMR光谱：将一种获得氢气的分子放置在具有外部磁场的NMR仪器内，可以得到1H NMR光谱图，这种光谱适用于分析含氢分子的化合物。
1H NMR光谱可以展示分子中氢原子的化学位移、相互作用和数量，从而确定分子中的官能团、化学环境以及连通性等信息。
2. 13C NMR光谱：13C NMR光谱的原理与1H NMR类似，但是区别在于它是用于分析含有碳的化合物。
因为相对而言，13C同位素在自然界存在的比例较小，因此13C NMR光谱的下降灵敏度较低。
不过，13C NMR光谱通常被用于得到官能团，环境的信息，再结合1H NMR可以得到更全面的信息。
3. 质谱：质谱是一种化学分析技术，可以用于确定化合物分子的分子量和其分子结构。
在质谱分析中，化合物被离子化并将离子分子质量放入一个质谱器内。
该质谱器测量出离子的质量和相对丰度，进而通过对其进行分析，可以揭示出化合物分子的分子量、结构和组成。
以上是化学分析中常用的1H和13C NMR光谱以及质谱的
简单介绍，它们可以被广泛应用于化学、药学、生物和环境科学等领域的研究中。
左旋多巴红外光谱
左旋多巴是一种多巴胺前体，在临床上被用作抗帕金森病药物。
在红外光谱中，左旋多巴主要表现出以下几个特征峰：
1.酚羟基伸缩振动峰：左旋多巴分子中有两个酚羟基，因此红外光谱中会出现两个酚羟基伸缩振动峰。
这些峰通常位于1200-1300 cm-1范围内。
2.芳香环伸缩振动峰：左旋多巴分子中含有苯环和苯甲酸环，因此红外光谱中会出现芳香环伸缩振动峰。
这些峰通常位于1500-1650 cm-1范围内。
3.羰基伸缩振动峰：左旋多巴分子中含有羰基，因此红外光谱中会出现羰基伸缩振动峰。
这些峰通常位于1750-1850 cm-1范围内。
4.甲基和亚甲基伸缩振动峰：左旋多巴分子中含有多个甲基和亚甲基，因此红外光谱中会出现多个甲基和亚甲基伸缩振动峰。
这些峰通常位于2800-3000 cm-1范围内。
物理实验技术中的分子光谱与激光光谱分析
物理实验技术中的分子光谱与激光光谱分析分子光谱与激光光谱分析在物理实验技术中起着重要的作用。
光谱分析是一种研究物质的光学性质的方法，它可以通过分析物质与光的相互作用来获取物质的结构和性质信息。
在分子光谱中，我们主要关注分子的能级结构和振动、转动等运动方式，而在激光光谱分析中，激光的特性被用于激发样品并测量其响应信号，以获得更加精确的光谱信息。
物理实验技术中的分子光谱分析主要包括吸收光谱、荧光光谱和拉曼光谱等。
吸收光谱是最常用的一种光谱分析方法，它用于测量样品吸收和透射光的强度变化。
在吸收光谱中，通过测量不同波长下样品对光的吸收程度，我们可以得到样品的吸收光谱图像。
吸收光谱可以用于研究样品的组成、结构和浓度等信息。
与吸收光谱相比，荧光光谱具有更高的灵敏度和选择性。
荧光光谱分析是通过激发样品产生荧光并测量其发射光的强度来获得样品信息。
荧光光谱可以用于研究样品的分子结构、分子间相互作用以及环境变化对样品性质的影响。
例如，在生物医学研究中，荧光光谱被广泛应用于荧光探针的设计和荧光染料的分析。
激光光谱分析是近年来兴起的一种高精度光谱分析方法。
激光的特性，如高亮度、窄线宽、短脉冲等，使得其在分子光谱分析中具有独特的优势。
激光光谱分析包括激光吸收光谱、激光诱导荧光光谱和激光拉曼光谱等。
激光吸收光谱是通过激光的吸收效应来测量样品的光谱信息。
与传统吸收光谱相比，激光吸收光谱具有更高的分辨率和灵敏度。
激光吸收光谱广泛应用于气体分析、环境监测和生命科学等领域，例如气体传感器和生物分子的检测。
激光诱导荧光光谱是利用激光的激发效应来测量样品的荧光光谱。
激光的高亮度和窄线宽带来了更加准确和精细的荧光测量结果。
激光诱导荧光光谱在生物医学、环境监测和材料分析等领域具有广泛的应用，例如荧光探针的设计与开发和环境中有害物质的检测。
激光拉曼光谱是分子光谱中的另一种重要技术。
拉曼光谱通过测量样品散射光的频移来获得样品的结构和成分信息。
分子光谱知识介绍
2. 振动跃迁选律: 整体选律：只有能够引起分子固有偶极矩变化的振动
方式才可能观察到红外光谱. 具体选律：才有Δv=±1的跃迁是允许的.
3. 双原子振动光谱的应用
（1）由实验得到的振动光谱数据 v0 ，可求得力常数k,
进而讨论化学键的强弱。
例1：HI的基本振动频率为2309.5 cm-1, 求弹力常数。
对称伸缩
反对称伸缩
偶极距不变无红外活性 偶极距变有红外活性
极化率变有拉曼活性 极化率不变无拉曼活性
互排法则：有对称中心的分子其分子振动
对红外和拉曼之一有活性，则另一非活性
互允法则：无对称中心的分子其分子振动
对红外和拉曼都是活性的。
3.5.5 电子光谱
分子中价电子在分子轨道 之间跃迁，产生的吸收光谱称 为电子光谱。
.5.4 Roman光谱
分子振动也可能引起分子极化率的变化，产生拉曼 光谱.
拉曼光谱不是观察光的吸收, 而是观察光的非弹性散 射.
非弹性散射光很弱，过去较难观测. 激光拉曼光谱的 出现使灵敏度和分辨力大大提高，应用日益广泛.
激光拉曼光谱仪 （示意图）
拉曼光谱与红外光谱的关系
O=C=O
O=C=O
例3：实验测得12CO的转动光谱第一条谱线的波数是3.84235cm-1，若取 12C=12.0000，O=15.9949，13C=13.0007，则13CO转动光谱第一条谱线的 波数是多少？
3.5.3 双原子分子振动光谱
1.谐振子模型
f ke (r re )
当AB间距偏离时， A和B都受到一个回复 力的作用，大小相等， 方向相反。
质谱(MS)
(Mass Spectrometry)
药物的光谱分析
药物的光谱分析光谱分析是一种通过分析物质在不同波长的电磁辐射下的相互作用来确定其特性和组成的方法。
在药物领域中，光谱分析广泛应用于药物研发、质量控制和治疗监测等方面。
本文将介绍药物的光谱分析的原理、方法和应用。
一、药物的光谱分析原理1. 分子光谱学分子光谱学是药物光谱分析的基础。
药物分子通过吸收、发射、散射或旋转振动等过程来与电磁辐射相互作用。
常用的分子光谱学方法有紫外可见光谱、红外光谱和拉曼光谱等。
（1）紫外可见光谱紫外可见光谱是指药物分子在紫外可见光区域（200-800纳米）的吸收光谱。
药物分子对不同波长的光的吸收程度与化学结构密切相关，因此可以通过紫外可见光谱来确定药物的结构和浓度。
（2）红外光谱红外光谱是指药物分子在红外光区域（4000-400厘米^-1）的吸收光谱。
红外光谱可以提供药物分子的功能基团信息和化学键的类型，用于药物的质量控制和鉴别。
（3）拉曼光谱拉曼光谱通过检测样品散射光的频移来获得药物分子的振动和旋转信息。
相对于红外光谱，拉曼光谱具有高灵敏度和非破坏性的特点，适用于溶液中和固体中药物分析。
2. 原子光谱学除了分子光谱学，原子光谱学也是药物光谱分析的重要方法之一。
原子光谱学通过分析药物中的元素和其原子能态与电磁辐射的相互作用来确定药物的成分和浓度。
常用的原子光谱学方法有火焰原子吸收光谱、原子荧光光谱和电感耦合等离子体发射光谱。
二、药物的光谱分析方法在药物光谱分析中，根据样品的特性和分析目的，可以选择适合的光谱分析方法。
下面介绍几种常见的方法。
1. 荧光光谱分析荧光光谱分析是通过药物分子吸收能量后发出的荧光信号来确定药物的特性和浓度。
荧光光谱分析具有高灵敏度和高选择性的特点，适用于检测微量药物和药物代谢产物。
2. 核磁共振光谱核磁共振光谱（NMR）是一种通过观察样品中核自旋在外加磁场和射频脉冲作用下的行为来确定药物结构和化学环境的方法。
NMR是一种非破坏性的分析方法，适用于液体和固体样品的分析。
分子光谱的原理及应用
分子光谱的原理及应用1. 前言分子光谱是一种在分子层面上研究物质的方法。
通过对物质与光的相互作用进行分析，可以获得关于分子结构、组成和动力学等信息。
分子光谱的原理和应用非常广泛，涵盖了化学、物理、生物等多个学科领域。
2. 分子光谱的原理分子光谱的原理基于分子与光的相互作用，主要包括吸收光谱、拉曼光谱和荧光光谱等。
2.1 吸收光谱吸收光谱是最常见的分子光谱实验方法之一。
当分子与特定波长的光发生相互作用时，可以吸收部分能量，从而导致特定的波长光线减弱或消失。
通过测量被吸收的光的强度变化，可以获得分子的能量级和结构等信息。
吸收光谱可分为电子能级跃迁和振动能级跃迁两种形式。
电子能级跃迁主要关注分子中电子的激发和跃迁，通常在紫外-可见光区域进行测量。
振动能级跃迁则关注分子中原子或键的振动，通常在红外光谱范围内进行研究。
2.2 拉曼光谱拉曼光谱是一种分子光谱分析方法，主要关注分子与光的散射效应。
当光通过样品时，会与分子相互作用，并散射成不同的方向。
分子的化学键振动状态会导致散射光的频率发生变化，产生拉曼散射。
通过测量拉曼散射光的频率变化，可以获得分子的结构和成分等信息。
拉曼光谱的优势在于无需样品事先光谱处理，实验简单方便，对于无色、透明物质的分析效果较好。
2.3 荧光光谱荧光光谱是一种分子光谱实验方法，利用分子在激发态与基态之间的跃迁发生荧光现象。
当分子被吸收光激发时，处于激发态的分子会经历自旋和振动松弛等过程，最终通过辐射跃迁回到基态并发出荧光。
测量荧光光谱可以获得分子的激发能级、荧光寿命等信息。
荧光光谱广泛应用于生物分子、药物、环境分析等领域，具有高灵敏度、高特异性和非破坏性等特点。
3. 分子光谱的应用分子光谱在许多领域中得到了广泛的应用。
3.1 化学分析分子光谱在化学分析中起着重要作用。
利用吸收光谱、拉曼光谱和荧光光谱等方法，可以鉴定和定量分析不同物质中的化学成分。
比如，红外光谱可以用来分析有机化合物的结构和功能基团，紫外可见光谱可用于测定物质的吸收特性等。
有机小分子结构检测用的四大光谱
有机小分子结构检测用的四大光谱
有机小分子的结构检测是一项非常重要的工作，其中使用的四大光
谱是红外光谱、紫外可见光谱、核磁共振光谱和质谱。
（一）红外光谱
红外光谱是一种常用的检测有机小分子结构的方法。
它基于物质分子
中原子之间的振动和转动，对分子进行谱学分析。
红外光谱可以用来
确定分子中的基团、官能团以及它们之间的化学键。
它的特点是原位、快速、准确，不需要特殊处理样品。
（二）紫外可见光谱
紫外可见光谱是通过辐射颜色为紫外和可见光区间的电磁波来对物质
进行分析。
它可以用来检测有机小分子中的双键、三键、环状结构等。
（三）核磁共振光谱
核磁共振光谱是一种非常常用的检测有机小分子结构的方法。
它可以
用来分析分子内原子核之间的相对位置和化学环境，进而确定分子的
化学结构。
通过对比化学位移和峰形的变化，可以确定分子中不同位
置的氢原子和碳原子。
（四）质谱
质谱是一种通过对物质分子进行电离和质量分析来确定分子结构的方法。
它是一种高灵敏度和高分辨率的技术，可以检测极微量的分子，是分析高分子材料、有机小分子和生物分子结构的有力工具。
综上所述，红外光谱、紫外可见光谱、核磁共振光谱和质谱是常用于检测有机小分子结构的四大光谱。
它们各有特点，可以相互协调使用来提高检测的准确性和效率。
多原子分子转动光谱
修正后的跃迁频率为:
(J , K ) F(J 1, K ) F(J , K ) 2(B DJK K 2 )( J 1) 4DJ (J 1)3
把JJ+1 的跃迁分裂成(J+1)条谱线
图 SiH3NCS的微波跃迁 J= 8 - 7
(J , K ) (J , K 1) 2DJK (J 1)(( K 1)2 K 2 ) 2DJK (J 1)(2K 1)
转
子
多原子分子的转动惯量和能级
mi rAi rBi mi rBi rCi mi rCi rAi 0
i
i
i
转动惯量
I A mi rA2i
i
总角动量
IB mi rB2i
i
IC mi rC2i
i
M2
M
2 A
M
2 B
M
2 C
总转动能
Er
M
2 A
2IA
M
2 B
2IB
M
2 C
2IC
(1) 线性分子
i
i
I yz mi zi yi
i
惯量矩阵为:
I xx I xy I xz
I xyz I xy I yy I yz
I
xz
I yz
I
zz
把此对称矩阵对角化:
Lxa Lya Lza I xx I xy I xz Lxa Lxb Lxc Ia 0 0
Lxb Lyb Lzb I xy I yy I yz Lya Lyb Lyc 0 Ib 0
SiH4的远红外光谱
（非常弱）
(Rosenberg and Ozier, Can. J. Phys. 52, 575, 1974)
群论 分子光谱
分子光谱的介绍
分子光谱是指物质中分子内部电子、振动和转动能级跃迁所产生的光谱。
它是一种非常重要的分析工具，可以用来研究分子结构、分子间的相互作用以及分子在外部环境中的行为。
分子光谱学的研究对象是分子中的电子、振动和转动能级跃迁。
电子能级跃迁产生的是电子光谱，主要包括紫外可见光谱、红外光谱、电子光谱等。
振动能级跃迁产生的是红外光谱，而转动能级跃迁则产生的是微波谱。
分子光谱在许多领域都有广泛的应用，例如化学、物理、生物和环境科学等。
通过分子光谱技术，我们可以了解分子的结构、化学键的种类和数量、分子中的电荷分布等信息。
这些信息有助于我们理解分子在化学反应、材料合成、生物过程和环境中的作用。
此外，分子光谱技术还可以用于医疗诊断和生物分析。
例如，红外光谱技术可以用于检测生物组织中的病变部位，而荧光光谱技术则可以用于检测生物样品中的某些生物分子。
这些技术的应用有助于提高我们对疾病的认识和治疗水平。
总之，分子光谱是一种非常重要的分析工具，它可以提供关于分子结构和行为的大量信息。
随着科技的发展，分子光谱技术的应用领域越来越广泛，它已经成为化学、物理、
生物和环境科学等领域中不可或缺的工具之一。
四大光谱
四大光谱介绍⑴光具有波粒二象性E=hν=hc/λ,λ=c/ν,V=1/ λ。
熟悉波长λ、频率ν、波数、能量E的概念、单位及相互关系。
⑵熟悉电磁波谱图，包括紫外光区、红外光区的划分。
⑶了解分子总的能量E的组成，它包括E平动能，电子运动能E电、分子振动能量E振和分子转动能量E转。
电磁波(光波)照射物质时，分子要吸收一部分辐射，但是，吸收是量子化的，即只吸收某些特定频率的辐射，吸收的能量可以激发电子到较高的能级或增加分子振动能级和转动能级，从而产生特征的分子吸收光谱。
其中电子能级差最大、振动能级差次之，转动能级差最小。
只有恰好等于某个能级差时，分子才能吸收。
⑷了解吸收光谱与分子结构的关系。
分子中不同的基团表现出不同的吸收特征，因此，确定分子的吸收光谱可以推测分子可能存在的官能团。
⑸了解分子能级裂化与光谱的关系。
读者要了解吸收光谱的分类，以及电磁波谱区域与相应波谱方法的对应关系。
①紫外光谱法：波长在200—400nm的近紫外光，激发n及π电子跃迁②红外光谱法：波长在2.5—15μm激发振动与转动③核磁共振波谱法：波长在无线电波1—1000m激发原子核自旋能级。
质谱不同于以上三谱，不属于吸收光谱。
它不是描述一个分子吸收不同波长电磁波的能力，而是记录化合物蒸汽在高真空系统中，受到能量很小的电子束轰击后生成碎片正离子的情况。
⑹光吸收定律透射率T=透射光／入射光＝I／I0，吸光度A＝-logT=εbc(L-B定律)⑺物质吸收谱带的特征主要特征：位置(波长)及强度(几率)1、分子轨道形成与ζ,π及n轨道。
读者应习惯于用分子轨道表示分子结构。
处在分子轨道中的价电子主要涉及ζ，π，n，价电子的跃迁产生uv：ζ→ζ* π→π* n→n* 其能量次序大致为ζ＜π＜n＜π*＜ζ*据此，可以比较不同类型能级跃迁所需能量的大小，以及与吸收峰波长的关系。
2、电子能级和跃迁类型ζ→δ* 200nm以下，远红外区，饱和碳氢化合物，例如，CH4λmax＝125nm。
多原子分子转动光谱
描述分子转动能级跃迁的能量差值，由分子的总 角动量和角量子数表示。
转动光谱的测量方法
发射光谱法
通过测量分子转动能级跃迁产生的光谱线，确定分子的转动能级 和光谱项。
吸收光谱法
通过测量分子对特定波长光的吸收，确定分子的转动能级和光谱项。
共振增强法
利用特定频率的光与分子转动能级共振，增强分子对光的吸收或散 射，提高测量灵敏度。
多原子分子转动光谱
目 录
• 引言 • 多原子分子转动光谱基础知识 • 多原子分子转动光谱的特性 • 多原子分子转动光谱的应用 • 多原子分子转动光谱的未来发展
01 引言
主题简介
分子转动光谱是研究分子转动能级和转 动光谱的重要手段，对于理解分子结构 和分子间相互作用具有重要意义。
多原子分子的转动光谱研究有助于深入 理解分子振动-转动相互作用、分子内 和分子间相互作用等重要物理过程。
超快转动光谱的研究
总结词
超快转动光谱研究将有助于揭示多原子 分子在极短时间内发生的化学反应过程 。
VS
详细描述
超快转动光谱的实验技术可以在极短的时 间内对多原子分子进行探测，从而揭示多 原子分子在极短时间内发生的化学反应过 程。这种技术对于研究化学反应的动力学 过程和反应机制具有重要意义。
转动光谱与其他光谱技术的结合研究
转动光谱的线型与线强
线型
转动光谱的线型取决于分子转动能级的跃迁类型，主要有A型和E型。A型表示 能级跃迁时转动量子数变化为偶数，E型表示能级跃迁时转动量子数变化为奇 数。
线强
线强取决于分子转动能级的跃迁概率，与分子内部结构和外部环境因素有关。 跃迁概率越大，线强越强。
转动光谱的偏振特性
偏振方向
分子光谱和分子光谱的区别
分子光谱和分子光谱的区别概述分子光谱是研究分子在不同波长的光照射下的吸收、发射和散射现象的科学，是研究物质结构和性质的重要手段之一。
分子光谱可以进一步细分为分子吸收光谱、分子发射光谱和分子散射光谱。
本文将主要讨论分子光谱与分子光谱在研究对象、原理、应用等方面的区别。
分子光谱分子光谱是指研究分子在外界光的作用下所表现出来的一系列吸收、发射和散射现象，用于分析物质的结构和性质。
分子光谱的研究对象主要是有机分子、无机分子和生物分子等，通过分析分子与光的相互作用，可以获得关于分子的结构和电子能级的信息。
分子吸收光谱分子吸收光谱是研究分子在特定波长范围内吸收光的强度和频率的变化规律。
通过分析分子在吸收光谱中的峰位、峰形和峰强等特征，可以确定分子的结构和成分。
分子吸收光谱在有机合成、药物研发、环境监测等领域有着广泛的应用。
分子发射光谱分子发射光谱是研究分子在激发态向基态转变时所发射的光的强度和频率的变化规律。
分子发射光谱可以通过激发分子的方式得到，如电子激发、热激发等。
通过分析分子发射光谱中的峰位、峰形和峰强等特征，可以获取分子的能级结构和发光机制等信息。
分子发射光谱在分析有机物质、分析化学以及材料科学等领域有广泛应用。
分子散射光谱分子散射光谱是研究分子在光照射下散射现象的特征和规律。
分子散射光谱可以分为弹性散射光谱和非弹性散射光谱。
弹性散射光谱主要研究由于分子与光的碰撞而产生的无损失的散射，非弹性散射光谱则研究分子在光的作用下发生转化或变化后产生的散射。
通过分析分子散射光谱的特征，可以探索分子间的相互作用、分子的形态以及分子间的距离等信息。
分子光谱与分子光谱的区别虽然分子光谱和分子光谱都是研究分子与光的相互作用，但它们在研究对象、原理和应用等方面存在一些区别。
-研究对象：分子光谱主要研究分子在光的作用下的吸收、发射和散射现象，而分子光谱则着重于分子吸收、发射和散射光谱的研究。
-原理：分子光谱主要利用分子与光的相互作用从而获得分子结构和能级等信息，而分子光谱则侧重于分析光与分子相互作用的规律和机制。
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Lambda系列的操作模式
Scan Time Drive Wave Program Concentration Kinetic
扫描 时间驱动 波长编程 浓度 动力学
Lambda 25/35/45 附件
Lambda 25/35/45附件和应用系统
Automation 自动化附件 Cell Changer 多池架转换器 Sipper 吸样泵 Autosampler System 自动进样器系统 Flow Injection System 流动注射系统 Special Applications 特殊应用 Dissolution System 溶出度系统 DNA Melt System DNA熔点测定系统 Color Measurements 色度测定 Thermostatting Accessories 恒温附件 Reflectance Accessories 反射附件 Specular reflectance 镜反射 Diffuse reflectance 漫反射
在线溶出度系统
The online Dissolution System can consist of: Lambda 25, 35, 45 Lambda Online Dissolution Kit (BUV-DSN01)
– PEDS Software (B019-3864) – Linear Transport (B2000186), Single Cell Holder (B200-0201), and 8 Cell Holder (B220-54118) – Manifold Complete (B019-6887) – Cable (B200-0139)
Peristaltic Pump Kit (B019-6955) PC and Printer of Choice
恒温附件 Thermostatting Accessories
水恒温类
分单池架或多池架 需另配温水循环器 温度范围: 20°(室温) - 60°C 精度: ± 0.2º C
杂散光的定义
(T true + stray radiation) x 100 % T observed = (100 + stray radiation)
杂散光对浓度测定的影响
5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 True Absorbance
Lambda25/35/45系列紫外可见分光光度计
Lambda25/35/45 系列分光光度计性能指标
25 型
波长范围 nm
35 型
190-1100 0.5,1,2,4 0.01%T ±0.1 nm < 0.05nm ±0.003 A <0.001 A <0.0001A/h ±0.001 A <0.00008A
液体吸样泵
吸样泵 Multi-Sipper
PESI - peristaltic pump system 蠕动泵系统 Sample return function Micro kit for low sample volume VASI - vacuum pump system 真空泵系统 pinch valve PTFE solenoid valve for aspiration of halogenated solvents or aggressive liquids Accessory Kit not required !!!
cm -1
名称 无线电波 edium Short Free electrons Physical
– Autosampler AS 90 for FIAS (B050-9080) – Lambda FIAS Kit (B200-0309) »including FIAS 300, PEFIAS Software and all standard accessories required for determination of one analyte (Chemifold, 1 cm flowcell, tubings, adapters, etc.).
AS-93 自动进样器系统(B3142050)
流动注射系统Flow Injection System
The Lambda FIA System can consist of:
Lambda 25, 35, 45 and Lambda FIAS Kit (BUVFIA02) consisting of:
PC with two serial interfaces Matrix printer
流动注射分析原理示意图
Autosampler
Pump1
Valve
Carrier
Reagent
Pump2
Chemifold
Reaction loop
Flowcell
FIAS-300流动注射系统+AS-90
Measured Absorbance
0.005% Stray Radiation 0.01% Stray Radiation 0.05% Stray Radiation 0.1% Stray Radiation
标准曲线的线性动态范围与光度计的杂散光有关
杂散光低,Low stray radiation 线性范围宽 wide linear range 杂散光高, High stray radiation 线性范围窄 limited linear range
离子电子跃迁 Quartz transmission
Crystal transmission Ruled diffraction gratings Fourier transform spectroscopy
Dye lasers unable lasers Photoconductive detectors
45 型
190-1100 0.5,1,2,4 0.005%T ±0.1 nm < 0.05nm ±0.003 A <0.001 A <0.0001A/h ±0.001 A <0.00008A
190-1100 带 宽 nm 1.0 杂 散 光 0.01%T 波长精度 ±0.1 nm 波长重复性 < 0.05nm 光度计精度 ±0.003 A 光度计重复性 <0.001 A 基线漂移 <0.0001A/h
影响线性动态范围
Linear dynamic range 的主要是:
Photometric linearity
光度计线性指标 影响检测限
Detection limit的主要是 : 噪声水平 Noise Level 影响测定的准确度和精确度 Accuracy and Precision of Measurement的主要是 : 波长精度及重现性, 光度计精度及重现性 Wavelength and Ordinate Accuracy/Repeatability 稳定性 Drift 分辨率 Resolution
恒温元件 池架 (B0080819) 温水循环器 (L6310205)
恒温元件 8池架 (N1010567) 温水循环器 (L6310205)
Experimental notes
Crystal gratings
Photo-ionisation detectors
Photomultipliers and photographic plates
Photodiodes
紫外光谱区
紫外/可见：190~900 nm 真空紫外： 190 nm以下（通常~160 nm ）
phenomena
微波
红外 FarIRMidIR Near IR
紫外 X-ray Vacuum UV
ray
原子和分子
外层电子跃迁
Nuclear effects
内层电子跃迁
tomic and molecular hfs molecular rotations 分子 振动/转动 Tunable sources and detectors
流动注射分析应用
Ammonium Borate* Carbonate* Chloride Chromate* Cyanide Ethanol Fluoride Formaldehyde Iron Molybdate Nitrate Nitrite Phenols Phenols, on-line extraction* Phosphatase alk. Phosphate Phosphate in soil Phosphorus total Proteins Silicate Sulfate Sulfite Surfactants* Urea*
半导体控温类
分常规型或研究级
恒温附件选配原则
Chart Title
单 池 架
不需程序升温
程序升温 L6310010 PTP1 水恒温
多 池 架
不需程序温
程序升温 L6310011 PTP6 水恒温
半导体控温 N1010565
半导体控温 N1010566 (9+1)
升降温控元件 池架 (B0080819) 半导体控温循环水 (N1015158) 升降温控元件 8池架 (N1010587) 半导体控温循环水 (N1015158)
基线平直度 噪 声
±0.001 A <0.00008A
Lambda 25/35/45系列分光光度计的优点
双光束分光光度计 能自动扣除参比溶液本底 可靠的光学系统 稳定性高 杂散光低 线性范围宽，并具有高光度计精度 Lambda 45 型设有前置光栅 波长精度更高，杂散光更低 更宽的波长范围 Broad wavelength range 190 - 1100 nm 更高的扫描速度 High scan speed Up to 2880 nm/min