分子结构物理测试方法简介
【新教材】有机物分子式与分子结构的确定 2
【新教材】有机物分子式与分子结构的确定
一、确定分子式——质谱法
1.原理
质谱仪用高能电子流等轰击样品,使有机分子失去电子,形成带正电荷的分子离子和碎片离子等。这些离子因质量不同、电荷不同,在电场和磁场中的运动行为不同。计算机对其进行分析后,得到它们的相对质量与电荷数的比值,即质荷比。以质荷比为横坐标,以各类离子的相对丰度为纵坐标记录测试结果,就得到有机化合物的质谱图。2.相对分子质量确定
质谱图中最右侧的分子离子峰或质荷比最大值表示样品中分子的相对分子质量。
3.示例说明
下图是某未知物A(实验式为C2H6O)的质谱图,由此可确定该未知物的相对分子质量为46。
分子式为C2H6O的结构有哪几种?写出各自的键线式。
[提示]2种。。
二、确定分子结构——波谱分析
1.红外光谱
(1)作用:初步判断某有机物分子中所含有的化学键或官能团。
(2)原理:不同的化学键或官能团的吸收频率不同,在红外光谱图上将处于不同的位置。
例如:分子式为C2H6O的红外光谱上发现有O—H、C—H和C—O的吸收峰,可推知该分子的结构简式为C2H5—
OH。
2.核磁共振氢谱
(1)作用:测定有机物分子中氢原子的类型和它们的相对数目。
(2)原理:处于不同化学环境中的氢原子因产生共振时吸收电磁波的频率不同,相应的信号在谱图上出现的位置也不同,具有不同的化学位移,而且吸收峰的面积与氢原子数成正比。
(3)分析:吸收峰数目=氢原子类型种类,吸收峰面积比=氢原子数之比。
(4)示例分析:某未知物A的分子式为C2H6O,核磁共振氢谱如下图,则有3种处于不同化学环境的氢原子,个数比为3∶2∶1,说明该未知物A的结构简式为CH3CH2OH。
化学物理学中的分子结构与光谱分析
化学物理学中的分子结构与光谱分析化学物理学是研究化学反应与物理现象之间相互联系的学科,它的
一个重要分支是对分子结构与光谱分析的研究。分子结构与光谱分析
是通过使用光谱学的理论和实验方法来研究分子的结构和性质。
光谱学是对物质与光之间相互作用的研究,通过分析物质在不同波
长下吸收、发射或散射光的特征来获取信息。分子结构与光谱分析可
以揭示分子中原子之间的键合方式、分子的构象和内部振动以及分子
中电子的运动情况。
首先,分子结构是化学物质的基础,它决定了分子的性质和行为。
分子结构的研究过程中,一个重要的方法是通过光谱分析来确定分子
中原子的相对位置和原子之间的键合方式。例如,近红外光谱可以通
过测量样品吸收的红外辐射来研究化学物质的分子结构。根据化学物
质吸收的波长,可以推断出分子中存在的官能团和键合类型。
另外,光谱学也可以用来研究分子的构象和内部振动。分子的构象
是指分子中原子的相对位置和空间排列方式。例如,核磁共振光谱可
以通过测量核子的共振频率来确认分子的构象。这种方法可以解析分
子中不同原子的相对位置和键的长度,从而得到准确的分子结构信息。
此外,光谱学还可以在分子中的电子结构和电子运动方面提供重要
的信息。通过电子能级的吸收和发射,可以了解分子中电子的能量状
态和电子运动的规律。紫外–可见光谱可以研究分子中的电子跃迁以及
吸收和发射的波长,从而结合化学反应动力学等信息,探究分子中的
电子结构和反应机理。
光谱学的应用也是非常广泛的。例如,红外光谱广泛应用于药物分析、环境监测和材料研究等领域。通过红外光谱的指纹图谱,可以快
九年级物理分子结构知识点
九年级物理分子结构知识点
分子结构是物理学中的重要概念之一,它涉及到物质的组成、
性质和相互作用等方面。九年级学生在学习物理时,需要了解分
子结构的基本知识,以便更好地理解和应用物理学的相关内容。
本文将介绍九年级物理分子结构的知识点。
1. 原子和分子
在学习分子结构之前,我们首先要了解原子和分子的概念。原
子是构成物质的基本粒子,具有特定的质量和电荷。分子是由两
个或多个原子通过化学键结合而成的粒子,是物质的最小单位。
2. 元素和化合物
元素是由同种原子组成的纯净物质,可以通过化学符号表示,
如氧气(O2)、氢气(H2)等。化合物是由不同种原子组合而成
的物质,具有独特的化学性质,如水(H2O)、二氧化碳(CO2)等。
3. 分子式和化学式
分子式用化学符号表示分子的组成,示例:H2O表示水分子,CO2表示二氧化碳分子。化学式用元素符号表示化合物的化学组成,示例:H2O表示水,CH4表示甲烷。
4. 共价键和离子键
共价键是由相互共享电子而形成的化学键,多见于非金属元素
之间。离子键是由正负离子间的电荷相互吸引而形成的化学键,
多见于金属和非金属元素之间。
5. 分子结构的表示方法
为了更直观地表示分子的结构,科学家发展了多种表示方法。
常用的有:Lewis结构、空间结构式、球棍模型等。这些表示方法能够帮助我们更好地理解分子的组成和形状。
6. 水分子(H2O)的分子结构
水分子是由两个氢原子和一个氧原子组成的分子。在水分子中,氧原子带有部分负电荷,氢原子带有部分正电荷,因此水分子是
极性分子。水分子的极性使得它具有较高的溶解力和各种特殊的
高分子物理实验
高分子物理实验
目录
实验一粘度法测定聚合物的分子量 (1)
实验二聚合物熔融指数的测定 (6)
实验三偏光显微镜法观察聚合物结晶形态 (10)
实验四密度法测定聚乙烯的结晶度 (14)
实验五膨胀计法测定聚合物的玻璃化温度 (16)
实验六聚合物的差热分析及应用 (19)
前言
高分子科学既是基础科学也是实验科学。实际上高分子科学就是在大量的实验基础上发展起来。尤其是聚合物加工成型作为高分子科学中重要的分支,我校又以其作为高分子材料与工程专业的专业方向,实验技术在高分子材料的研究和教学中尤为重要。
高分子物理实验是一门综合性极强的实验课,涉及多种学科领域和相应测试方法及仪器,其实验目的一方面是学生掌握高分子物理理论知识,另一方面进一步扩大学生的知识面,帮助学生了解实验方法和仪器结构及性能,分析实验操作过程中具体影响因素,提高解决实际问题的能力。
本实验讲义主要根据教学大纲和对学生实验要求进行编写。在实验水平上,即介绍高分子科学的传统实验方法,也尽可能介绍一些有关的新技术。对近年来高分子科学、特别是高分子物理领域涌现的许多新方法、新技术,由于实验条件和教学时数的限制,只好舍弃。
实验一粘度法测定聚合物的分子量
粘度法是测定聚合物分子量的相对方法。高聚物分子量对高聚物的力学性能、溶解性、流动性均有极大影响。由于粘度法具有设备简单、操作方便、分子量适用范围广、实验精度高等优点,在聚合物的生产及科研中得到十分广泛的应用。本实验是采用乌氏粘度计测定甲苯溶液中聚苯乙烯粘度,进而测定求出PS试样分子量。
一、实验目的要求
物理常数的测定及其与分子结构的关系课讲课文档
邻对位定位效应取代基 如: -N(CH3)2, -NH2, OH, -OCH3, -NHCOCH3, -R, (Cl, Br, I) 间位定位效应取代基 如: -N+(CH3)3, -NO2, -
CN, -SO3H, -CHO, -COOH
第二十三页,共59页。
A. 不同定位效应的二取代苯
(4). 溶解度分组试验
(5). 功能团的检验 (6). 制备衍生物
第五页,共59页。
2. 有机定量分析
(1) 有机元素定量分析 (古老) 可求出它的实验式,但无法确定元素以何 种结构形式存在,更无法知道是何种化合物。
(2) 有机功能团定量分析 (普遍)
利用功能团的特征化学反应,根据反应中消 耗 试剂用量来计算含量。
① 极性分子间的静电引力(极性分子永久偶 极矩之间的静电作用力);
第十六页,共59页。
② 偶极分子间的诱导吸引力和氢键吸引力(小 于静电作用力);
③ 非极性分子间的色散力(最小的一种作用力 )。
固体物质的熔点具有下列规律:
(1) 离子型晶格的有机物质具有特别高的熔点。 如:有机羧酸或磺酸的金属盐,有机碱的盐酸 盐及能形成内盐的氨基酸都有特别高的熔点, 在熔化时易分解。
从偶极矩大小来看,间>邻>对,但是对位具有 高度的对称性,所以对位熔点最高
即:对位>间位>邻位。如:硝基苯酚
有机化学测定有机化合物结构的物理方法精
红外光谱的表示
红外光谱图。红外光谱图横坐标为频率(常用波数表 示)或波长,横坐标表示吸收峰的位置,纵坐标为百 分通过率或吸光度,它们表示峰的强度。百分透过率 定义为:
I
T%
×100%
I0
I 透射光强度 I0 入射光强度
有机化合物的红外光谱一般在液态、固态或溶液中测
定,固体样品常用与KBr粉末混合压成薄片,或分散
一、红外光谱的原理
用连续的红外光为光源照射样品,分子发生键振动能级的跃迁, 所测得的吸收光谱叫红外光谱,Infrared Spectra(IR)。通常 的波数4000-400cm-1。
1. 分子的振动类型 (1)伸缩振动。沿着键轴伸长或缩短的振动
特点:键长变,键角不变,分为对称和不对称伸缩。 (2)弯曲振动。相邻原子键的原子离开键轴方向上下左右的振动。
官能团的伸缩振动吸收峰彼此之间极少重叠可以推测 未知化合物中所含的官能团。
例如在2100-2600cm-1处没有吸收峰,就可以肯定该化 合物不含有炔键和氰基。
羰基化合物的种类较多,羰基所处的环境不同,它们 的伸缩振动频率也会有一定的差异,主要几类饱和脂 肪族羰基化合物的羰基振动吸收频率(cm-1)为:
特点:键角变,键长不变,分为面内弯曲和面外弯曲振动。
2.振动能级和产生红外光谱的条件
分子振动是量子化的,具有一定的振动能级,其能量为: E=(υ +1/2)hν0。 υ是振动量子数,υ=0、1、2……。 ν0为 基本频率。两个能级之间的能级差ΔE=h ν0 ,
高分子物理学
高分子物理学
高分子物理学是研究高分子物质的物理性质及其相互作用的学科。
高分子物质广泛存在于自然界和工业中,如塑料、橡胶、纤维素等,
因此高分子物理学的研究对于材料科学和工程领域具有重要意义。
一、高分子物理学简介
高分子物理学是物理学的一个分支,主要研究高分子物质的物理性
质及其内部结构、动力学行为和相互作用。
高分子物质通常由数个重复单元组成,分子量较大,其性质与低分
子物质有很大差异。高分子物理学的研究对象包括高分子材料的结构、力学性能、热力学性质、电学性质等。
二、高分子物理学的研究方法
高分子物理学研究常用的方法包括理论计算、实验研究和数值模拟。
理论计算是通过建立高分子物理学模型,运用物理学原理和数学方法,对高分子物质的性质进行定量描述和预测。
实验研究是通过设计合适的实验方案,利用物理学实验仪器和设备
对高分子物质的性质进行测量和分析。
数值模拟是运用计算机技术,通过数值计算和模拟实验,对高分子
物质的性质进行模拟和预测。
三、高分子物理学的重要性
高分子物理学的研究对于材料科学和工程领域有重要意义。高分子材料广泛应用于塑料、橡胶、纤维素等领域,对于改善人类生活和推动社会经济发展起到了重要作用。
高分子物理学的研究可以为高分子材料的设计、合成和应用提供理论依据和技术支持。研究高分子物质的内部结构和性质有助于优化材料的性能,并开发出新型的高分子材料。
同时,高分子物理学的研究还可以揭示高分子物质的物理本质和行为规律,为其他学科的发展提供新的思路和方法。
四、高分子物理学的应用领域
高分子物理学的研究成果在工程和科学领域得到了广泛应用。
高等原子分子物理学
高等原子分子物理学
引言
高等原子分子物理学是研究原子、分子以及它们之间相互作用的学科。它是物理学、化学以及实验与理论的交叉领域。在过去的几十年中,原子分子物理学发展迅猛,为我们认识和应用于原子与分子世界提供了深刻的洞察力。本文将介绍高等原子分子物理学的基本概念、研究方法以及相关应用。
基本概念
原子结构
原子是构成物质的基本单元,由一个或多个质子、中子和电子组成。电子围绕原子核的轨道上运动,不同轨道对应不同能量态。基态表示电子处于最低能量态的轨道上。
分子结构
分子是由两个或更多个原子通过化学键结合而成的。分子的结构确定了其化学性质和反应行为。分子结构可以通过X 射线衍射和光谱学等方法进行研究。
量子力学基础
高等原子分子物理学基于量子力学理论,其中最重要的是薛定谔方程。薛定谔方程描述了原子和分子的波动性质,提供了量子态和能级的信息。
能级和跃迁
原子和分子在不同能级之间发生跃迁是物理学中重要的现象。能级之间的跃迁可以通过吸收或发射光子来实现,产生光谱线。通过研究光谱线的特征,可以了解原子和分子的能级结构。
研究方法
实验技术
原子分子物理学采用多种实验技术来研究原子和分子的性质。常用的实验技术包括原子力显微镜、激光光谱学、电子散射等。这些实验方法提供了观测和测量不同物理性质的手段。
计算方法
除了实验方法,计算方法在高等原子分子物理学中也起着重要作用。量子化学计算和分子动力学模拟等计算方法能够在
原子和分子尺度上研究其性质和相互作用。计算方法可以提供理论指导,帮助解释实验现象。
理论模型
高等原子分子物理学中使用了多种理论模型来解释和预测原子和分子行为。量子力学模型、电子结构理论等模型提供了原子和分子的性质描述和计算方法。
化学结构分析方法
化学结构分析方法
化学结构分析是研究化合物的组成及其结构的一种方法。通过对化
合物进行分析,可以了解其分子组成、元素比例、原子结构等信息,
从而揭示其物理性质和化学性质。本文将介绍几种常用的化学结构分
析方法。
一、光谱学分析方法
光谱学是一种通过测量物质与电磁辐射之间的相互作用来分析物质
结构的方法。其中,红外光谱和质谱是最常用的光谱学分析方法之一。
1. 红外光谱:红外光谱通过测量物质在红外辐射下吸收或散射的光
的强度,研究物质的分子振动和转动状态。通过红外光谱可以确定化
合物中的官能团和分子结构。
2. 质谱:质谱是通过测量物质中离子的质荷比来分析化合物的结构
的方法。质谱可以提供化合物的分子量、分子组成和分子片段等信息,从而揭示其化学结构。
二、色谱分析方法
色谱分析是一种通过物质在固定相和流动相之间的分配行为进行分
离和分析的方法。常用的色谱分析方法包括气相色谱和液相色谱。
1. 气相色谱:气相色谱是利用物质在固定相和气相之间的分配行为
进行分离的方法。气相色谱可以用于分析挥发性化合物和气体混合物,具有分离能力强、分析速度快的特点。
2. 液相色谱:液相色谱是利用物质在固定相和液相之间的分配行为
进行分离的方法。液相色谱可以用于分析非挥发性的化合物,对极性
化合物和生物分子的分离效果更好。
三、核磁共振分析方法
核磁共振是通过测量核自旋之间的相互作用来分析物质结构的方法。核磁共振分析可以提供化合物的核数、化学位移、无规矩回旋等信息,从而揭示化合物的分子结构。
以上介绍了几种常用的化学结构分析方法,每种方法都有其独特的
物理实验技术中的晶体结构分析方法
物理实验技术中的晶体结构分析方法
晶体结构分析是物理实验技术领域中重要的研究手段之一。通过对晶体的结构
进行分析,可以揭示物质的内部构成和排列方式,为理解物质的性质和行为提供了有力的支持。
常见的晶体结构分析方法包括X射线衍射、中子衍射、电子衍射和红外光谱等。这些方法利用了不同的物理现象和实验技术,以获取有关晶体结构的信息。
首先,X射线衍射是最常见和广泛应用的晶体结构分析方法之一。X射线衍射
实验利用了X射线的波动性和晶格的周期性排列特性。当入射X射线照射到晶体
表面时,会发生散射现象。通过测量散射光的方向和强度,可以推断出晶体的晶格常数、晶胞结构以及原子的位置等重要信息。X射线衍射技术的发展和应用,为科学家们提供了揭示无数物质结构的窗口。
其次,中子衍射是一种利用中子波的干涉现象研究晶体结构的方法。中子是一
种不带电荷的微粒子,具有与X射线不同的散射特性。中子衍射技术主要利用了
中子和原子核之间的弹性散射现象,通过测量散射中子的方向和强度,可以确定晶体中原子的位置和晶格结构。相对于X射线衍射,中子衍射对嵌有轻元素或具有
磁性行为的材料有更好的灵敏度和解析能力。
另外,电子衍射是一种利用电子波的干涉和散射现象研究晶体结构的方法。电
子具有波粒二象性,其波动性使得电子在穿过物质时会发生衍射现象。电子衍射技术主要应用于透射电子显微镜中,通过对衍射图样的分析,可以获得物质的晶体结构和晶格参数等信息。相对于X射线和中子衍射,电子衍射在研究纳米材料和表
面结构方面具有更高的分辨率和灵敏度。
此外,红外光谱也可以用于物质的结构分析。红外光谱是利用物质吸收红外光
高分子材料分析测试方法
• 详细描述:红外光谱法可以通过透射、反射和漫反射等方式进行测量,对于不 同类型的高分子材料,选择合适的测量方式可以提高测试结果的准确性和可靠 性。该方法在高分子材料研究、生产和质量控制等方面具有重要应用价值。
核磁共振法
02
化学分析方法
化学滴定法
• 总结词:通过滴定反应来测定高分子材料中特定组分的含量。 • 详细描述:化学滴定法是一种常用的化学分析方法,通过滴定反应来测
定高分子材料中特定组分的含量。该方法具有较高的准确度和精密度, 适用于大多数高分子材料的化学成分分析。 • 总结词:化学滴定法具有操作简便、准确度高、适用范围广等优点,是 高分子材料分析中常用的测试方法之一。 • 详细描述:化学滴定法通常包括酸碱滴定、络合滴定、氧化还原滴定等 多种类型,可以根据高分子材料中不同组分的性质选择合适的滴定方法。 该方法可用于测定高分子材料中官能团含量、取代度等参数,对于控制 高分子材料质量和生产过程具有重要意义。
核磁共振法
详细描述
核磁共振法利用原子核的自旋 磁矩进行研究,适用于高分子 材料的碳-13核磁共振分析。 通过测量高分子材料中碳-13 原子核的共振频率和裂分情况 ,可以推断出高分子材料的分 子结构和序列信息。
高分子材料的物理分析案例
总结词
X射线衍射法
褐煤大分子结构特征及其测试技术
褐煤大分子结构特征及其测试技术摘要:为了给褐煤的分析利用提供理论基础,介绍了褐煤的分布及其特点性质,重点分析了褐煤分子的基本结构单元和边缘基团,指出了国内外常用的分子结构测试技术,并分别对物理、化学及其它测试方法进行了详细的介绍和汇总、分析。
关键词:褐煤;分子结构;官能团;测试技术
1、引言
褐煤是一种低变质程度的煤种,占到全球煤炭储量的40%左右。研究褐煤的结构不仅具有重要的理论意义,而且对于煤炭的加工利用具有重要的指导意义。想要使褐煤得到充分合理高效的利用,首要解决的问题就是要对煤中大分子的结构特征有一定的认识,并掌握一定的测试技术。多年来,国内外对此做了大量的研究,取得了重大进展,但遗憾的是迄今为止,尚未了解褐煤结构的全貌,只是根本实验结果和分析推测,得出了一系列的结论。
2、褐煤的分布及特点
2.1褐煤的形成年代及分布
褐煤是一种易燃的化石燃料,全世界的褐煤地质储量约为4万亿t,占全球煤炭储量的40%我。国褐煤资源丰富,据20世纪末的统计,全国已有探明褐煤保有储量1300亿t,占全国煤炭总储量的13%左右[1]。其中内蒙古的褐煤储量最大,占全国褐煤储量的77%[2]。从中国褐煤的形成时代来看,以中生代侏罗纪褐煤储量的比例最多,约占全国褐煤储量的4/5,主要分布在内蒙古东部与东
北三省紧密相连的东三盟地区。在侏罗纪褐煤中极少有早中侏罗世褐煤,一般均属晚侏罗世纪褐煤。新生代第三纪褐煤资源约占全国褐煤储量的1/5左右,主要赋存在云南省的昭通、小龙潭、先峰地区。另外四川、广东、广西、海南、河南等省(区)以及东北三省境内也有少量第三纪褐煤[4]。
各种分析测试方法
各种分析测试方法
分析测试方法是科学研究和实验室工作中常用的方法之一,用于确定
和评估样品的组成、性质、结构和质量等。各种分析测试方法包括物理学、化学、生物学等多个领域,下面将介绍几种常见的分析测试方法。
一、物理学方法
1.光谱分析法:包括紫外-可见吸收光谱、红外光谱、核磁共振光谱等。这些方法利用物质对不同波长的光的吸收、散射或发射特性,从而分
析其组成和结构。
2.热分析法:包括差示扫描量热法、热重分析法等。这些方法通过测
量物质在温度变化过程中的质量、热量等性质,来分析样品的组成和热稳
定性。
3.表面分析法:包括扫描电子显微镜、原子力显微镜等。这些方法通
过观察和测量样品表面的形貌、结构和特性,来分析物质的形貌和结晶性。
二、化学方法
1.常规分析法:包括滴定法、比色法、化学计量法等。这些方法通过
添加适当的试剂,观察样品的颜色变化或添加的试剂的消耗量,来确定物
质的含量或浓度。
2.色谱分析法:包括气相色谱、液相色谱等。这些方法利用样品在色
谱柱中的分离和传输特性,通过检测被分离的组分,来分析样品中的化合
物和化学成分。
3.质谱分析法:包括质子能谱、质谱图谱等。这些方法利用物质在电场或磁场作用下的质量-电荷比,通过测量和分析其质谱图谱,来确定物质的组成和结构。
三、生物学方法
1.细胞学方法:包括细胞计数、细胞培养等。这些方法通过观察和计数细胞的数量、形态和增殖情况,来评估细胞的生长和功能。
2.分子生物学方法:包括聚合酶链式反应、凝胶电泳等。这些方法通过扩增和分离DNA、RNA等分子,从而分析基因的序列、表达和变异。
物理学中的原子结构和分子结构
物理学中的原子结构和分子结构物理学是自然科学的一个重要分支,其研究的内容包括了宏观和微观两个方面。微观物理学研究的是原子、分子等微观结构的性质和规律,而其中的原子结构和分子结构的研究,则是物理学中最为重要的一个方向。
一、原子结构
原子是物质世界中最基本的单位,也是整个宇宙中存在数量最多的物质。对原子结构的研究,是物理学的重要课题之一。
在过去的几个世纪里,科学家们对原子结构的研究经历了不断的发展和变革。最初,人们认为原子是一个不可分割的微粒,随着科学技术的进步,原子的结构开始逐渐被揭示出来。
1911年,英国物理学家Rutherford进行了具有里程碑意义的散射实验,发现原子核位于原子中央,而原子的外层则由电子云所组成。这一发现极大地推动了原子结构研究的进程,为后来的量子力学研究奠定了基础。
20世纪初期,量子力学的诞生为原子结构的研究带来了一次革
命性变革。量子力学揭示出电子在原子中的能级构成和运动规律,并对原子的性质做出了详细的解释。
在量子力学的框架下,原子结构被进一步细化和解释。电子的
能级、轨道、自旋等概念得以初步建立;同时,量子化学的理论
和方法被不断推陈出新,为后来化学研究提供了重要的理论工具
和参考。
二、分子结构
分子是由两个或更多个原子通过共价键或离子键结合而成的化
合物,也是生命存在的基石。分子结构的研究,是化学和生物学
等领域的重要支撑。
分子的结构决定了它们的性质和功能,因此对分子结构的研究
一直以来都是科学家们的重要课题。在物理学的框架下,分子结
构的研究主要借助于光谱学和计算化学等手段。
高分子材料测试方法
高分子材料测试方法
一、引言
高分子材料是指由重复结构单元组成的大分子化合物,具有广泛的应用领域。为了确保高分子材料的质量和性能,需要进行各种测试方法的研究和开发。本文将介绍一些常用的高分子材料测试方法。
二、物理性能测试
1.密度测试
密度是衡量高分子材料物理性能的重要指标之一。通常使用比重计或密度计进行测量。
2.硬度测试
硬度是指材料抵抗划伤或压缩变形的能力。常用的硬度测试方法包括洛氏硬度、布氏硬度和维氏硬度等。
3.拉伸强度测试
拉伸强度是指在拉伸过程中材料最大承受力。该测试可通过万能试验机进行,通常以断裂点为结束点。
4.冲击韧性测试
冲击韧性是指材料在受到冲击时不断裂或破碎的能力。该测试可通过冲击试验机进行,通常以断裂点为结束点。
三、热学性能测试
1.热膨胀系数测试
热膨胀系数是指材料在温度变化时长度或体积的变化率。该测试可通
过热膨胀系数仪进行。
2.热导率测试
热导率是指材料传递热量的能力。该测试可通过热导率仪进行。
3.玻璃化转变温度测试
玻璃化转变温度是指材料从固体状态转变为胶态状态的温度。该测试可通过差示扫描量热仪进行。
4.分解温度测试
分解温度是指材料在高温下开始分解的温度。该测试可通过热重分析仪进行。
四、光学性能测试
1.透明度测试
透明度是指光线穿过材料时的能力。该测试可通过透射光谱仪或反射光谱仪进行。
2.折射率测试
折射率是指光线经过材料时偏离原来方向的程度。该测试可通过折射计进行。
3.吸收系数测试
吸收系数是指材料吸收光线的程度,通常使用紫外-可见吸收光谱法测定。
五、电学性能测试
1.电阻率和电导率测试
测量分子大小的方法
测量分子大小的方法
测量分子大小的方法有许多种,以下是其中一些常用的方法:
1. 透射电子显微镜(TEM):将高能电子通过样品,通过测量电子的散射模式,可以推断出分子的大小。
2. 扩散:通过测量分子在溶液中的扩散速率,可以推测出其大小。这个方法常用于测量溶液中的小分子。
3. 原子力显微镜(AFM):通过扫描样品表面并测量微小力的变化,可以获得分子的形貌信息,从而推断出其大小。
4. 质谱:通过测量分子的质荷比,可以推断出分子的质量,从而间接推断其大小。
5. 动力光散射(DLS):通过测量光散射的强度和时间相关性,可以推断出分子的大小。
6. 基于分子敏感荧光探针的光学方法:通过测量分子与荧光标记的探针结合后的荧光强度变化,可以推断出分子的大小。
7. 格氏法:通过测量分子在溶液中的沉降速度,可以推断出其大小。这个方法常用于测量大分子,如蛋白质。
8. 凝胶电泳:通过测量分子在凝胶介质中的迁移率和相对迁移距离,可以推断出其大小。这个方法常用于测量核酸和蛋白质的大小。
需要注意的是,不同的测量方法在测量范围、准确性和适用性等方面都有差异,选择合适的方法需要根据具体的实验需求和被测分子的特性来确定。
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非谐振子模型 势能曲线不选
1 2
K (r
re )2
Morse函数
V De{1 e[ (rre )]}2
Ev
(v
1 )h
2
e
(v
1)2 2
h e
:非谐性常数
v=0,1,2,…
选律:偶极矩变化的振 v 1,2,3
动,
室温下大多数分子处于v=0的能级,因而其振 动光谱对应于从v=0到v=v的跃迁。
~1
2 B1 ( J
1)
h
4 2cI1
(J
1)
~2
2B2 (J
1)
h
4 2cI2
(J
1)
~
~1
~2
h
4 2c
(J
1)
1 I1
1 I2
~11
I1 I2
~11
1 2
2 B1 ( J
1)1
1 2
~和B1可由实验得出,1已知,可求出2,再由2
mD mCl mD mCl
求出mD
由mD即可判断混入同位素的种类。
h
B 8 2Ic
(转动常数)
刚性转Leabharlann Baidu模型 下,双原子分子 的远红外光谱为 一系列间距相等 ( 波 数 差 = 2B ) 的谱线。与实验 结果一致。
量子数 J=4
能级 20B
8B
J=3
E J=2 ch
J=1 J=0
12B
6B
6B
4B
2B
2B J=1 2 3 4
0
0 ν~
刚性转子转动能级图
极性分子有转动光谱(有偶极矩)
~e和可由实验求得,
例如,由HCl的红外光谱可得:
~e 1 2 2885.9 ~e 1 3 5668.0
解得,
~e 2989.7cm1, 0.0174 由~e可求出力常数K,K 4 2c2~e2 516.3N m1
4双原子分子的振动-转动光谱
• 振动能级的改变必然伴随着转动能级的改变,每 条振动谱带都由许多谱线组成。
习题P170:8,11,12
3. 双原子分子的振动光谱
模型:简谐振子
(r)
势能
V
1 2
K (r
re )2
1 2
Kq 2
re:平衡距离 q:分子核间距与平衡核间距之
差
K:力常数,表示化学鍵的强弱 。
Schrödinger方程
[
h2
8 2
d2 dq2
1 2
Kq2 ]
Ev
属二阶线性齐次方程。
可解:
第七章 分子结构测定方法的 原理及应用简介
§7.1 分子光谱
把被分子吸收的光或由分子发射出来的光进 行分光所得到的光谱。
1. 概况
分子光谱与分子的运动和分子内部的运动密切相关。
分子的运动: 分子内部运动
转动,平动 原子核运动 : 振动 电子运动 :电子跃迁
分子光谱→ 分子的转动,分子中原子的振动,分子中电子的跃迁。 分子状态→ 转动态、 振动态、电子状态 分子能量→ E = ER + Ev + Ee
i 单电子波函数
Ei
单电子能量
转动能级间隔 ER=10-4~10-2eV, 1~400cm-1 远红外谱, 10000~25 m 微波谱
振动能级间隔 Ev= 10-2~100eV , 25 ~ 1m, 红外光谱 400~10000cm-1, 拉曼光谱
电子能级间隔 Ee= 100 ~102eV ,1000~100nm,紫外可见光谱 荧光光谱
转动态、 振动态
Hˆ N
N
1 2M N
2 N
NM
ZN ZM RNM
核动能
排斥能
转动、振动的Schrödinger方程
Hˆ N N EN N
( N v R )
EN EvR
电子状态 (MO。核固定近似)
Hˆ e
i
1 2
i2
Ni
ZNi rNi
ij
1 rij
电子动能 吸引
排斥
Hˆ ii Eii
Ev
(v
1 )h
2
v 0,1,2 振动量子数
e:谐振子的经典振动频率,
=
e
1
2
K
振动能量也是量子化的,零点振动能为h/2。
红外吸收谱
选律: 极性分子
v 1
简谐振子模型 下,双原子分子 的红外光谱只有 一条谱线,波数 即为谐振子的经 典振动波数。与 实验近似相符。
HCl的红外光谱
D0:光谱解离能;De:平衡解离能
解:相邻谱线的平均间隔为21.18cm-1,则,B=10.59 I h 2.6431040 g cm2
8 2cB
m1m2 135 1.6731024 1.62651024 g
m1 m2 1 35
re
I 127.5 pm
(实验值127.4 pm)
例3.2:若HCl中混有DCl,核间距虽相同,但由于分子 质量改变,影响到折合质量和转动惯量,从而改变转动光谱 中谱线的波数和谱线间隔。在主线旁会有弱线伴生,弱线与 主线的波数差可按下式计算:
振动自由度:3n-6(线型分子为3n-5)
每个振动自由度都有一种基本振动方式,称为简正 振动或正则振动(Normal Modes)。
当分子按此方式振动时,所有的原子都同位相,而 且同频率。
正则振动 → 特征频率 → 特征吸收
相同的化学键 (官能团)→ 相同的振动频率 → 鉴 别
• 跃迁中:
选律:J=1 谱线―― 远红外线,微波谱 测定异核双原分子的键长,(同位素效应)
~ B I r(核间距)
~ 2B(J 1),B h , I r 2 8 2 Ic
例3.1:H35Cl的远红外光谱线的波数分别为21.18, 42.38, 63.54, 84.72, 105.91cm-1,试求其转动惯量及核间距。
~
Ev E0 hc
v
1 2
v
1 2
2
1 2
1 4
~e
1
v 1 v~e
这样,当v 1,2,3,4时的~值为:
0 1,基本谱带,~1 ~e 1 2 0 2, 第一泛音带,~2 2~e 1 3 0 3, 第二泛音带,~3 3~e 1 4 0 4, 第三泛音带,~4 4~e 1 5
• 振动和转动的总能量为:
Ev, J
v
1 2
h
e
v
1 2
2
h
e
BchJ J
1
振动-转动光谱的选率:极性分子,
Δv 1, 2,
ΔJ 1
v=0到v=1的跃迁由一系列谱线组成,分为P支和 R支:
5 多原子分子的振动光谱
n个原子组成的分子(运动: 平动,转动, 振动)-------- 总自由度 3n (X,Y,Z )。
2. 双原子分子的转动光谱
模型:刚性转子(分子转动时核间距不变)。 转动惯量: I = µr2
Mˆ
2
E
2I
M
2=J
(J
1)
h2
4 2
J 0,1,2, 转动量子数
ER
J(J
1)
h
8
2 2
I
J(J
1)Bhc
~ E E(J 1) E(J ) 2 h (J 1) 2B(J 1)
ch
ch
8 2 Ic