知识点2-波谱分析简介
波谱分析
波谱分析波谱分析是一种重要的科学技术方法，它在多个领域有着广泛的应用。
本文将为读者介绍波谱分析的原理、方法以及其在不同领域中的应用，希望能够带给读者一些有关波谱分析的基础知识。
波谱分析是一种通过对信号频谱的分析，来研究信号特性的方法。
它主要通过将信号转化为频域来进行分析，以便更好地理解信号的频率成分。
波谱分析通常包括以下步骤：信号采样、转换为频域信号、频域信号分析以及结果展示。
在波谱分析中，最基础的是信号采样。
信号采样即将连续的模拟信号转化为离散的数字信号。
通过采样，我们获得了离散的信号数据，为后续的分析提供了基础。
转换为频域信号是波谱分析的关键步骤。
这一步骤主要通过傅里叶变换来实现，将时域信号转化为频域信号。
傅里叶变换能够将信号分解成一系列频率成分，使得我们能够更加清晰地了解信号的频率特征。
在波谱分析的频域信号分析阶段，我们可以使用不同的方法来对信号进行进一步的分析。
常见的方法包括功率谱分析、相位谱分析、自相关分析等。
功率谱分析可以帮助我们了解信号各个频率成分对总体信号功率的贡献程度，相位谱分析可以揭示信号的相位变化规律，自相关分析则是通过计算信号与其自身的相关性来分析信号的周期性变化。
波谱分析在不同的领域中都有广泛的应用。
在通信领域中，波谱分析可以用于信号传输中的频率选择性衰减的检测和修复；在音频领域中，波谱分析可以用于声音信号的处理和音乐分析；在医学领域中，波谱分析可以用于心电图和脑电图的分析，帮助医生进行诊断和治疗。
此外，波谱分析在材料科学、地震学、天文学等领域也有广泛应用。
在材料科学中，波谱分析可以用于材料结构的研究和分析；在地震学中，波谱分析可以用于地震波的研究和地震活动的监测；在天文学中，波谱分析可以用于星体的研究和宇宙的探索。
总结起来，波谱分析是一种基于信号频谱的分析方法，它通过将信号转化为频域信号来研究信号的特性。
波谱分析包括信号采样、转换为频域信号、频域信号分析以及结果展示等步骤。
波谱分析知识点
波谱分析(spectra analysis)波谱分析的内涵与外延：定义：利用特定的仪器，测试化合物的多种特征波谱图，通过分析推断化合物的分子结构。
特定的仪器：紫外，红外，核磁，质谱，（X-射线，圆二色谱等）特征波谱图: 四大谱；X-射线单晶衍射，圆二色谱等化合物：一般为纯的有机化合物分子结构：分子中原子的连接顺序、位置；构象，空间结构仪器分析（定量），波谱分析（定性）综合性、交叉科学（化学、物理、数学、自动化、计算机）作用：波谱解析理论原理是物理学，主要应用于化学领域（天然产物化学和中药化学、有机化学、药物化学等），在药物、化工，石油，食品及其它工业部门有着广泛的应用；分析的主要对象是有机化合物。
第一章紫外光谱（ultraviolet spectra,UV)一、电磁波的基本性质和分类1、波粒二象性光的三要素：波长（λ），速度（c），频率 (v)电磁波的波动性电磁波的粒子性光速 c：c=3.0×10^10 cm/s波长λ ：电磁波相邻波峰间的距离。
用nm,μm,cm,m 等表示频率v：v=c/ λ，用 Hz 表示。
光子具有能量，其能量大小由下式决定：E = hν =hc/λ (式中E为光子的能量，h为普朗克常数，其值为6.624× 10-34j.s )2、分子的能量组成（能级图）E 分子= E平＋ E转＋ E振＋E电子能量大小： E转< E振< E电子X-射线衍射紫外－可见光谱红外光谱微波吸收谱核磁共振谱内层电子能级跃迁外层电子分子振动与转动分子转动电子自旋核自旋X-射线远紫外近紫外可见近红外中红外远红外微波无线电波0.1~1nm 4~200nm 200~400nm400~800nm0.8~2.5um25~400um0.04~25cm25~1000cm 紫外光谱远紫外（4～200nm）：又叫真空紫外区近紫外（200～400nm）：又叫石英紫外区，最为常用。
电子跃迁类型的影响σ→σ*跃迁：150nm左右，真空紫外区n→σ*跃迁：一般小于200nm 弱吸收，ε约100π→π*跃迁：160～180nm（孤立双键），>200nm (共轭双键）强吸收，ε约104n→π*跃迁：200～400nm 弱吸收，ε约1002.3.表示方法和常用术语发色团：广义上讲，是分子中能吸收紫外光或可见光的结构系统。
波谱解析知识点总结
波谱解析知识点总结一、波谱解析的基本原理1. 光谱学基础知识光谱学涉及到物质对光的吸收、发射、散射等现象，它是物质分析的重要手段之一。
常见的光谱包括紫外光谱、可见光谱、红外光谱、拉曼光谱等。
每种光谱方法都有其独特的应用领域和分析特点。
2. 原子光谱原子光谱是指研究原子吸收、发射光谱的一门学科，主要包括原子吸收光谱和原子发射光谱。
原子光谱可以用于分析金属元素和非金属元素的含量，它是分析化学中的重要手段。
3. 分子光谱分子光谱是指研究分子在光的作用下吸收、发射、散射等现象的一门学科，主要包括紫外光谱、红外光谱、拉曼光谱等。
分子光谱可以用于研究分子的结构和性质，对于有机化合物的分析具有重要意义。
4. 核磁共振波谱核磁共振波谱是指研究核磁共振现象的一门学科，它可以用于研究原子核的磁共振现象，得到有关物质结构和性质的信息。
核磁共振波谱在有机化学、生物化学等领域有着广泛的应用。
二、波谱解析的仪器和设备1. 分光光度计分光光度计是用于测量物质吸收、发射光谱的仪器，它可以测量紫外、可见、红外等波段的光谱，是分析化学中常用的仪器之一。
2. 核磁共振仪核磁共振仪是用于测量核磁共振波谱的仪器，它可以测量氢、碳等核的共振信号，得到物质的结构和性质信息。
3. 质谱仪质谱仪是用于测量物质离子的质量和荷质比的仪器，它可以得到物质的分子量、结构等信息，是很多化学分析的重要手段。
4. 激光拉曼光谱仪激光拉曼光谱仪是用于测量拉曼光谱的专用仪器，它可以用激光光源激发样品，得到与分子振动信息有关的拉曼光谱。
三、波谱解析的应用领域1. 化学分析波谱解析技术在化学分析中有着广泛的应用，它可以用于定量分析、质量分析、结构分析等多个方面，对于复杂的化合物和材料有很高的分析能力。
2. 药物研发波谱解析技术在药物研发中有着重要的应用，它可以用于研究药物的成分、结构和性质，对于新药物的研究和开发有很大帮助。
3. 生物医学波谱解析技术在生物医学领域有着广泛的应用，它可以用于研究生物分子的结构和功能，对于临床诊断和治疗有着重要意义。
波谱分析II
助色团(auxochrome) ： 本身并无近紫外吸收，但与发色团相连时，常常要影响 λmax和εmax的基团。例如：
B¡¡ ¡ lmax 255nm( e 230) OH B¡¡lmax 270nm( e 1450) ¡ Cl B¡¡lmax280nm( e 1430)
特点：助色团一般是带有p电子的基团。例如：
-OH ¡-NH2 ¡-OR ¡ 2 ¡ ¡ ¡ -NR -SR -X
红移与蓝移 红移(red shift) (深色位移，bathochromic shift)： 由取代基或溶剂效应引起的λmax向长波方向移动 的 现象。 蓝移（紫移，blue shift） 由取代基或溶剂效应引起的λmax向短波方向移动的 现象。 增色效应与减色效应 增色效应——使最大吸收强度(εmax)↑的效应。
单位：nm
最低波长极限
水
甲醇 异丙醇
210
215 215
二氯甲烷
氯仿 四氯化碳
235
245 265
甘油
乙醇 正丁醇 丙酮 乙醚
1，1-二氯乙烷
230
215 210 330 210
苯
乙烷 庚烷 环己烷 十氢萘
280
210 210 210 200
235
选取溶剂需注意下列几点：
1) 当光的波长减小到一定数值时，溶剂会对它产生强 烈的吸
强度强（ e >104 ） 苯环上的p p*电子跃迁所引起 波长一般在230 ~ 270 nm p p*电子跃迁所引起
各种吸收带举例：
CH=CH2 K´ £ lmax 244nm( e 12000) ø º B´ £ lmax 282nm( e 450) ø º
CH3 OH CH=CH2 E2´ £ lmax 208nm( e 2460) ø º E2´ £ lmax 210nm( e 6200) ø º K´ £ lmax 244nm( e 12000) ø º
波谱分析知识点
波谱分析(spectra analysis)波谱分析的内涵与外延：定义：利用特定的仪器，测试化合物的多种特征波谱图，通过分析推断化合物的分子结构。
特定的仪器：紫外，红外，核磁，质谱，（X-射线，圆二色谱等）特征波谱图: 四大谱；X-射线单晶衍射，圆二色谱等化合物：一般为纯的有机化合物分子结构：分子中原子的连接顺序、位置；构象，空间结构仪器分析（定量），波谱分析（定性）综合性、交叉科学（化学、物理、数学、自动化、计算机）作用：波谱解析理论原理是物理学，主要应用于化学领域（天然产物化学和中药化学、有机化学、药物化学等），在药物、化工，石油，食品及其它工业部门有着广泛的应用；分析的主要对象是有机化合物。
第一章紫外光谱（ultraviolet spectra,UV)一、电磁波的基本性质和分类1、波粒二象性光的三要素：波长（λ），速度（c），频率(v)电磁波的波动性电磁波的粒子性光速c：c=3.0×10^10 cm/s 波长λ：电磁波相邻波峰间的距离。
用nm,μm,cm,m 等表示频率v：v=c/ λ，用Hz 表示。
光子具有能量，其能量大小由下式决定：E = hν = hc/λ(式中E为光子的能量，h为普朗克常数，其值为6.624× 10-34j.s )2、分子的能量组成（能级图）E 分子= E平＋E转＋E振＋E电子能量大小：E转< E振< E电子电磁波的分类紫外光谱远紫外（4～200nm）：又叫真空紫外区近紫外（200～400nm）：又叫石英紫外区，最为常用。
电子跃迁类型的影响σ→σ*跃迁：150nm左右，真空紫外区n→σ*跃迁：一般小于200nm 弱吸收，ε约100 π→π*跃迁：160～180nm（孤立双键），>200nm (共轭双键）强吸收，ε约104 n→π*跃迁：200～400nm 弱吸收，ε约100 2.3.表示方法和常用术语发色团：广义上讲，是分子中能吸收紫外光或可见光的结构系统。
波谱解析知识点总结
波谱解析知识点总结
波谱解析是一种重要的分析技术，用于确定不同化学物质的组成和结构。
以下是一些波谱解析的知识点总结：
## 红外光谱学
-红外光谱是一种分析技术，用于确定化合物中的功能性基团和化学键类型。
-红外光谱图谱中峰的位置和强度可以提供有关样品的信息，例如它的结构和杂质。
-峰的位置是由化学键的振动频率决定的，峰的强度则取决于化学键的极性和吸收系数。
## 质谱学
-质谱学是一种分析技术，用于确定化合物的分子量和组成。
-质谱图谱中，峰的位置和强度可以提供有关样品的信息，例如它的分子量、化合物的结构和分子离子的分布。
-峰的位置是由分子离子质量-电荷比决定的，峰的强度则取决于分子离子的相对丰度。
## 核磁共振
-核磁共振是一种分析技术，可以确定化合物的分子结构和组成。
-核磁共振图谱中峰的位置和强度可以提供有关样品的信息，例如它的结构、分子间的相对位置和化学环境。
-峰的位置是由核自旋能级决定的，峰的强度则取决于核自旋数和相对丰度。
以上是波谱解析的一些基本知识点总结。
不同的波谱技术可以提供不同的信息，使用合适的技术对样品进行分析可以提高分析的准确性和灵敏度。
知识点2-波谱分析简介
可见光 近红外光 中红外光 远红外光 微波 射频
400-750nm 0.75-2.5mm 2.5-50mm 50-1000mm 0.1-100cm 1-1000m
2.5104-1.3104 1.3104-4103 4000-200 200-10 10-0.01 10-2-10-5
7.5108-4.0108 4.0108-1.2108 1.2108-6.0106 6.0106-105 105-102 102-0.1
分子中的这三种运动状态都对应有一定的能 级。即在分子中存在着电子能级、振动能级和转 动能级。其中电子能级的间距最大（每个能级间 的能量差叫能级差），振动能级次之，转动能级 的间距最小。 如果用E电子， E振以及 E转表示各能级差， 则：
E电子> E振> E转
能级跃迁
E转 ‹ E振 ‹ E电 电子能级间跃迁的 同时，总伴随有振动和 转动能级间的跃迁。即 电子光谱中总包含有振 动能级和转动能级间跃 迁产生的若干谱线而呈 现宽谱带。
E2 (激发态)
E
光谱仪
E E1(基态)
A
当用光照射分子时，分子就要选择性的吸收某些 波长（频率）的光而由较低的能级E1跃迁到较高能级 E2上，所吸收的光的能量就等于两能级的能量之差： E = E1 - E2
物质对光的选择性吸收 M + 热 M + 荧光或磷光
M + h 基态 E1
3.1-1.7 1.7-0.5 分子振动能级 0.5-0.02 210-2-410-4 410-4-410-7 410-7-410-10 分子转动能级 分子转动，电 子自旋 电子自旋、核自旋
讨论：
1（1）转动能级间的能量差ΔΕr：0.005～0.050eV，跃 迁产生吸收光谱位于远红外区。远红外光谱或分子转动光谱 ； 1（2）振动能级的能量差ΔΕv约为：0.05～１eV，跃迁 产生的吸收光谱位于红外区，红外光谱或分子振动光谱；
大学本科有机化学02 波谱分析
因此一个质子的化学位移是由其周围的化学环境决 定的,可以通过核磁共振区别不同化学环境的氢.
化学位移的差别非常微小，约为百万分之十，使 用不便，而且仪器频率（成正比）不同,结果也不 同．因此一般采用相对数值。以四甲基硅（CH3）4Si （TMS: tetramethylsilane）为标准物质，规定：它 的化学位移为零，确定其他氢的化学位移值。
屏蔽效应——感应磁场在质子处的磁矩方向与外加磁 场相反，氢核所感受到的实际磁场B有效小于外磁场 B0 ，这种作用称屏蔽效应。 B有效 = B0 - B感应
no shielded nuclei
shilded nuclei
吸收移向高场
有机分子中每个氢原子核所处的化学环境不同， 在外加磁场中产生的抗磁的感应磁场大小不同，因 此，不同核发生共振所需的外加磁场强度也就不同， 会给出不同位置的吸收信号。
分子内部的运动： —— 电子运动—— 电子能级 —— 共价键的振动—— 振动能级 —— 原子核自旋运动
根据电磁波的波长 ()划分为几个不同的区域，如下
图所示：
质谱：不是由于吸收电磁波而产生的吸收光谱，而 是分子被打碎，不同碎片排列组成的谱，但是它同 以上三种方法一起用于结构鉴定，谱图也相似，故 统称为波谱。
四、紫外光谱在有机化合物结构鉴定中的应用
1. 判定分子中是否有共轭体系或某些官能团存在 例如：分子在200－400nm区内无吸收，化合物多为饱和化
合物或简单烯炔烃。如果光谱中有很多吸收带，且有一 些在可见光区，说明分子中有共轭体系。 如在270－350nm区有弱吸收＜100，在200－260nm以内 无吸收，可推断只有一个含未共用电子对的不饱和基团， 如C=O，C=N等。
波谱原理及解析
波谱原理及解析波谱原理是指通过分析物质的光谱特性，来获取物质的结构和性质的一种方法。
波谱分析是一种非常重要的化学分析手段，它可以用来鉴定物质的种类、结构和纯度，对于化学、生物、医药等领域都有着广泛的应用。
本文将对波谱原理及其解析方法进行介绍。
首先，我们来了解一下波谱的基本原理。
波谱是指物质在吸收、发射或散射光线时产生的光谱。
光谱是由不同波长的光线组成的，它可以通过分光仪进行分析和记录。
根据物质对光的吸收、发射或散射特性，可以得到不同的光谱图像，从而推断出物质的结构和性质。
波谱分析主要包括紫外可见光谱、红外光谱、质谱、核磁共振等几种方法。
紫外可见光谱主要用于分析有机化合物的结构和含量，它通过分析物质对紫外和可见光的吸收情况来推断物质的结构。
红外光谱则是用来分析物质的功能团和分子结构，它通过分析物质对红外光的吸收情况来得出结论。
质谱是一种通过分析物质的质荷比来确定其分子结构和质量的方法，它对物质的分子结构和组成有着很高的分辨率。
核磁共振则是一种通过分析物质中核子的旋转和共振现象来得出结论的方法，它对物质的结构和构象有着很高的分辨率。
波谱解析的过程主要包括预处理、特征提取和数据分析三个步骤。
在预处理阶段，需要对采集到的波谱数据进行去噪、平滑和基线校正等处理，以提高数据的质量。
在特征提取阶段，需要通过数学和统计方法来提取波谱数据中的特征参数，以便进行后续的分析。
在数据分析阶段，需要利用化学信息学、模式识别和机器学习等方法来对波谱数据进行分析和解释，从而得出物质的结构和性质。
总之，波谱原理及解析是一种非常重要的化学分析方法，它可以用来鉴定物质的结构和性质，对于化学、生物、医药等领域都有着广泛的应用。
通过对波谱的基本原理和解析方法的了解，我们可以更好地应用波谱分析技术来解决实际问题，推动科学研究和工程应用的发展。
有机波谱分析要点例题和知识点总结
有机波谱分析要点例题和知识点总结一、有机波谱分析简介有机波谱分析是有机化学中非常重要的分析手段，它能够帮助我们确定有机化合物的结构。
常见的有机波谱分析方法包括红外光谱（IR）、紫外可见光谱（UVVis）、核磁共振谱（NMR，包括氢谱 1H NMR 和碳谱 13C NMR）以及质谱（MS）。
二、红外光谱（IR）（一）原理分子中的化学键在不同频率的红外光照射下会发生振动和转动，从而产生吸收峰。
不同的官能团具有特定的吸收频率范围。
（二）要点1、官能团的特征吸收峰例如，羰基（C=O）在 1700 1750 cm⁻¹有强吸收峰；羟基（OH）在 3200 3600 cm⁻¹有宽而强的吸收峰。
2、影响吸收峰位置的因素包括诱导效应、共轭效应、氢键等。
（三）例题例 1：某化合物的红外光谱在 1720 cm⁻¹处有强吸收峰，可能含有什么官能团？答：可能含有羰基（C=O）。
三、紫外可见光谱（UVVis）（一）原理基于分子中的电子在不同能级之间跃迁产生吸收。
（二）要点1、生色团和助色团生色团如羰基、双键等能产生紫外吸收；助色团如羟基、氨基等能增强生色团的吸收。
2、影响吸收波长的因素包括共轭体系的大小、取代基的种类等。
（三）例题例 2：某化合物在 250 nm 处有强吸收，可能的结构是什么？答：可能具有共轭双键结构。
四、核磁共振谱（NMR）（一）氢谱（1H NMR）1、原理氢原子核在磁场中的自旋能级跃迁产生信号。
2、化学位移不同环境的氢原子具有不同的化学位移值。
例如，甲基上的氢通常在 08 12 ppm 处出峰。
3、峰的裂分相邻氢原子的个数会导致峰的裂分，遵循 n ＋ 1 规律。
例题 3：一个化合物的氢谱在 12 ppm 处有一个三重峰，在 36 ppm 处有一个单峰，可能的结构是什么？答：可能是 CH₃CH₂OH。
（二）碳谱（13C NMR）1、化学位移不同类型的碳原子具有不同的化学位移范围。
波谱分析复习资料
波谱分析复习资料绪论【波谱分析的定义】物质在电磁波的照射下，引发分子内部某些运动，从而吸取或散射某种波长的光，将入射光强度变化或散射光的信号统计下来，得到的信号强度与光的波长（波数、频率）散射角度的关系图，用于物质的构造、构成及化学变化的分析，称为波普分析。
第一章紫外光谱1、UV 产生原理？电子跃迁类型、能级大小和相对应的吸取波段【原理】分子吸取紫外光发生价电子能级跃迁而产生的吸取光谱。
分子中电子的分布及相应的能级，决定了分子紫外吸取光谱特性。
【类型】σ→σ*跃迁是单键中的σ电子在σ成键和反键轨道间的跃迁。
跃迁需要的能量最大，对应的激发光波长最短，在150~160nm 范畴内。
n →σ*跃迁是O、N、S 和卤素等杂原子的未成键电子向σ反键轨道跃迁。
跃迁需要的能量较小，对应的吸取带的波长较长，普通出现在200nm 附近。
半径较大的杂原子（如S、I），其n 轨道的能级较高，此跃迁所需能量较低，故含S 或I 的饱和有机化合物在220~250nm 附近可能产生这种跃迁。
π→π*跃迁是不饱和键中的π电子吸取能量跃迁到π*轨道。
孤立双键π→π*跃迁产生的吸取带位于160~180nm，但在共轭双键体系中，吸取带向长波方向移动（红移）。
共轭体系愈大，π→π*跃迁产生的吸取带波长愈大。
n→π*跃迁当不饱和键上连有杂原子（如C=O、—NO2）时，杂原子上的n 电子跃迁到π*轨道。
n→π*跃迁所需要的能量最小，所对应的吸取带位于270~300nm的近紫外区。
各电子跃迁的能级差ΔE 存在下列次序：σ→σ*>n→σ*≥π→π*﹥n→π*2、什么叫发色团（生色）和助色团？红移，长移，增色效应，短移，蓝移？【发色团】分子中含有π电子的基团（如C=C、C=O、—N=N—、—C≡N、—NO2、—C6H5）成为发色团。
他们能产生π→π*和（或）n→π*跃迁从而能在紫外—可见光范畴能产生吸取。
【助色团】含有未成键n 电子的杂原子饱和基团（如—OH、—NH2、—SR、—Cl、—Br、—I），他们本身在紫外—可见光范畴内不产生吸取，但当他们与发色团相连时，能使该发色团的吸取峰向长波方向移动，并使吸取峰强度增加，被称为助色团。
2-波谱分析法(自2-UV)
在275-295nm处有吸收带
当分子中含有不饱和键或芳环时，会产生 ex. 乙烯 λmax = 185 1,3-丁二烯 λmax = 217 1,3,5-己三烯 λmax = 258 1,3,5,7-辛四烯 λmax = 304 反-ß-胡萝卜素(有十一共轭双键) λmax = 483
由共轭双键产生的吸收带
实现这类跃迁所需的能量较高（E n-* <E n-* <E -* ), 其大部分吸收仍在远紫外区。杂原子如氧、氮、硫及卤 素等均含有不成键n电子，如-NH2、-OH、-S、-X等基团 连在分子上时，可产生n *跃迁。 具体来讲： 醇、醚、氯代烷的n * 跃迁<200nm，处于远紫外区 ex. 甲醇（气态） λ max = 183nm ， ε= 150 溴代烷、碘代烷、胺的n * 跃迁>200nm,在近紫外区可 看到不强的吸收 ex. 碘甲烷（己烷中）λ max = 258nm ， ε= 380 三甲胺（气态） λ max = 227nm ， ε= 900
每个环外双键 每个额外的共轭双键 同环共轭二烯 在五元环中的 、键
λmax/nm
+5 +30 +39 -13
极性取代基：
-OH 、 -OAC 、 or +35 +30 +50 +6
极性取代基： -OR -SR -Cl
λmax/nm +35 +30 +17 +31 +85 +15 +12
n
*、 n
* 三个吸收带
下表列出的经验数据可用于计算共轭羰基化合物强吸收带 （K带）的最大吸收波长
-C=C-C=C-C=O R
2波谱解析-IR
如—C≡N 的特征吸收峰在2247 cm
-1处。
红外光谱的分区
由于基团的振动频率取决于原子质量（原子种类）和化学键力常数（化学键的 类型），因此不同化合物中的同种基团振动频率相近，总会出现在某一范围。
据此，可将红外光谱范围划分为： 特征谱带区（4000～1330cm-1，即2.5～7.5μm） 指纹区（1333～667cm-1，即7.5～15μm）
分子的振动形式
②变形振动
红外吸收光谱与分子结构关系
（1）基频峰
由基态（n=0）跃迁到第一振动激发态（n=1）时， 所产生的吸收峰称为基频峰
振动能级由基态（n=0）跃迁至第二（n=2）， 第三（n=3），…，第n 振动激发态时，所产生 的吸收峰称为倍频峰
倍频 （2）泛频
组合频
红外吸收光谱与分子结构关系
①首先查对 ν
C= O
1840～1630cm
－１
(s)的吸收是否存在，如存在，则可
进一步查对下列羰基化合物是否存在： A．酰胺 查对 ν B．羧酸 查对 ν D．酸酐 查对 ν E． 酯 查对 ν ～3500cm (ms)，有时为等强度双峰是否存在；
－１
N-H O- H
－１
3300～2500cm
C- H
波长与波 数的关系
红外光谱图的表示
红外光谱法的特点
（1）应用面广，提供信息多且具有特征性。 吸收峰位置，数目及其强度，可鉴定未知化合物的分子结构或确定其化学基团；依据吸收 峰的强度与分子或某化学基团的含量有关，可进行定量分析和纯度鉴定。 （2）不受样品相态的限制。 （3）样品用量少且可回收，不破坏试样，分析速度快，操作方便。 （4）现在已经积累了大量标准红外光谱图（如Sadtler 标准红外光谱集等）可供查阅。 （5）红外吸收光谱法的局限性：即有些物质不能产生红外吸收峰。此外，红外吸收光谱 图上的吸收峰有一些是不能做出理论上的解释的，因此可能干扰分析测定，而且，红外吸 收光谱法定量分析的准确度和灵敏度均低于可见、紫外吸收光谱法。
波谱分析知识点
. 波谱分析(spectra analysis)波谱分析的内涵与外延：定义：利用特定的仪器，测试化合物的多种特征波谱图，通过分析推断化合物的分子结构。
特定的仪器：紫外，红外，核磁，质谱，（X-射线，圆二色谱等）特征波谱图: 四大谱；X-射线单晶衍射，圆二色谱等化合物：一般为纯的有机化合物分子结构：分子中原子的连接顺序、位置；构象，空间结构仪器分析（定量），波谱分析（定性）综合性、交叉科学（化学、物理、数学、自动化、计算机）作用：波谱解析理论原理是物理学，主要应用于化学领域（天然产物化学和中药化学、有机化学、药物化学等），在药物、化工，石油，食品及其它工业部门有着广泛的应用；分析的主要对象是有机化合物。
第一章紫外光谱（ultraviolet spectra,UV)一、电磁波的基本性质和分类1、波粒二象性光的三要素：波长（λ），速度（c），频率 (v)电磁波的波动性电磁波的粒子性光速 c：c=3.0×10^10 cm/s 波长λ：电磁波相邻波峰间的距离。
用 nm,μm,cm,m 等表示频率v：v=c/ λ，用 Hz 表示。
光子具有能量，其能量大小由下式决定：E = hν= hc/λ (式中E为光子的能量，h为普朗克常数，其值为6.624×10-34j.s )2、分子的能量组成（能级图）E 分子= E平＋ E转＋ E振＋E电子能量大小： E转< E振< E电子紫外光谱远紫外（4～200nm）：又叫真空紫外区近紫外（200～400nm）：又叫石英紫外区，最为常用。
电子跃迁类型的影响σ→σ*跃迁：150nm左右，真空紫外区n→σ*跃迁：一般小于200nm 弱吸收，ε约100π→π*跃迁：160～180nm（孤立双键），>200nm (共轭双键）强吸收，ε约104n→π*跃迁：200～400nm 弱吸收，ε约1002.3.表示方法和常用术语发色团：广义上讲，是分子中能吸收紫外光或可见光的结构系统。
波谱原理及解析
波谱原理及解析
波谱原理是指物质分子在不同波长的光照射下，吸收或发射特定波长的光线，从而产生特定的光谱现象。
波谱分析是一种重要的分析方法，它通过测量样品对不同波长光线的吸收或发射情况，来确定样品的成分和结构。
本文将介绍波谱原理及解析的相关知识。
波谱原理主要包括吸收光谱和发射光谱两种。
吸收光谱是指物质吸收特定波长光线后产生的光谱现象，而发射光谱是指物质受到激发后发射特定波长光线的光谱现象。
吸收光谱和发射光谱都具有独特的特征峰，通过测量这些特征峰的位置和强度，可以确定样品的成分和结构。
波谱解析是指利用波谱技术对样品进行分析和鉴定的过程。
波谱解析的关键是准确测量样品对不同波长光线的吸收或发射情况，并将这些数据与已知标准进行比对，从而得出样品的成分和结构信息。
波谱解析涉及到许多专业知识和复杂的数据处理方法，需要有一定的实验技能和分析能力。
在波谱解析过程中，需要注意一些问题。
首先是样品的制备和处理，样品的制备和处理对波谱分析结果有重要影响，必须严格控
制样品的制备条件和处理方法。
其次是仪器的选择和操作，不同波谱技术需要不同的仪器和操作方法，必须根据样品的特性和分析要求选择合适的仪器和操作条件。
最后是数据的处理和解释，波谱数据的处理和解释需要使用专业的数据处理软件和方法，必须对数据进行准确的处理和解释，才能得出可靠的分析结果。
总之，波谱原理及解析是一门重要的分析技术，它在化学、生物、材料等领域都有广泛的应用。
掌握波谱原理及解析的知识，对于开展科研工作和进行实验分析都具有重要意义。
希望本文的介绍能够对读者有所帮助，引起大家对波谱原理及解析的兴趣，进一步深入学习和研究。
波谱原理及解析
波谱原理及解析
波谱分析是一种用于研究物质结构和性质的重要方法，它通过分析物质在不同波长下的吸收或发射光谱，来获取物质的结构信息和化学性质。
波谱原理及解析是波谱分析领域中的重要内容，本文将对波谱原理及解析进行详细介绍。
首先，波谱原理是指物质在特定波长下吸收或发射光线的规律。
不同物质在不同波长下会表现出不同的吸收或发射特性，这是由于物质的分子结构和原子组成不同而导致的。
通过对物质在不同波长下的吸收或发射光谱进行分析，可以推断出物质的组成和结构，从而实现对物质的研究和分析。
其次，波谱解析是指利用仪器对物质在不同波长下的吸收或发射光谱进行测量和分析。
常见的波谱解析方法包括紫外可见吸收光谱、红外光谱、质谱等。
这些方法可以通过测量物质在不同波长下的吸收或发射光谱，来获取物质的结构信息和化学性质，从而实现对物质的分析和鉴定。
波谱原理及解析在化学、生物、医药、环境等领域都有着广泛的应用。
在化学领域，波谱原理及解析可以用于分析物质的组成和结构，从而实现对化学反应和化合物的研究。
在生物和医药领域，波谱原理及解析可以用于分析生物分子的结构和功能，从而实现对生物体内部分子的研究和诊断。
在环境领域，波谱原理及解析可以用于分析环境中的污染物和有害物质，从而实现对环境污染和健康风险的评估。
总之，波谱原理及解析是一种重要的分析方法，它通过对物质在不同波长下的吸收或发射光谱进行分析，来获取物质的结构信息和化学性质。
波谱原理及解析在化学、生物、医药、环境等领域都有着广泛的应用，对于推动科学研究和解决实际问题具有重要意义。
希望本文的介绍能够帮助大家更加深入地了解波谱原理及解析的重要性和应用价值。
波谱分析期末知识总结
波谱分析期末知识总结一、波谱分析的基本原理1.1 原子和分子能级波谱分析的基础是物质中原子或分子的能级结构。
原子或分子的能级是指在不同能量水平上的电子分布情况。
能级之间的能量差决定了原子或分子在吸收或发射辐射时的能量差异。
1.2 吸收和发射辐射原子或分子能级之间的跃迁可以通过吸收或发射辐射来实现。
当原子或分子吸收能量与能级差相等的辐射时，电子会从较低能级跃迁至较高能级，形成吸收峰。
相反，当电子从较高能级跃迁至较低能级时，会发射辐射，形成发射峰。
1.3 分子结构和波谱特征物质的波谱特征与其分子结构密切相关。
分子中不同原子的振动、转动和电子的跃迁等运动方式会对辐射产生不同的影响，从而在波谱上表现出不同的特征峰。
二、波谱分析的技术和仪器2.1 紫外-可见光谱紫外-可见光谱是一种常用的波谱分析技术，用于研究物质在紫外或可见光区的吸收或发射特性。
紫外-可见光谱的测量仪器主要有分光光度计和光源。
2.2 红外光谱红外光谱是一种用于研究物质在红外波段的吸收特性的技术。
红外光谱的测量仪器主要有红外光谱仪和样品室。
红外光谱可以用于确定化学键、鉴定有机物和研究分子结构等。
2.3 核磁共振核磁共振是一种基于核自旋和外磁场相互作用的波谱技术。
核磁共振的测量仪器主要包括核磁共振仪和样品盒。
核磁共振可以用于确定物质的结构、研究分子间相互作用等。
2.4 质谱质谱是一种用于研究物质的分子结构和相对分子质量的技术。
质谱的测量仪器主要有质谱仪和样品处理系统。
质谱可以用于定量分析、鉴定有机物和研究分子结构等。
三、波谱分析的应用3.1 化学分析波谱分析在化学分析中广泛应用。
通过测量样品在不同波长或波数下的吸收或发射特性，可以确定样品的成分和浓度。
常用的波谱分析技术包括紫外-可见光谱、红外光谱、核磁共振和质谱等。
3.2 材料科学波谱分析在材料科学中的应用主要用于研究材料的结构和性质。
通过测量材料的吸收或发射峰，可以确定材料的化学成分、晶体结构、晶格缺陷等信息。
波谱分析--绪论
能研究、药理研究、生物活体组织含水量的测 定（自由水、结合水）。 （6）在医学上的应用：癌症诊断、人体NMR-CT断 层扫描。
4、质谱
有机化合物的蒸气在高真空下，受到能量很
样 品
高的电子束的轰击，失去一个电子变成不同质量
假如分子中有手性碳原子，问题就更显复杂得多， 这是因为必须搞清手性碳原子的构型。
例如：从中国麻黄中提取出的一种生物碱－ 麻黄素（C10H15NO），当时按照上述经典的结构 测定方法，定出其一级结构为：
-CH(OH)-CH(NHCH3)-CH3
为确定这两个手性碳原子的构型，开展了大量的研究 工作，发表的论文数以百计，最后才确定了以下1R， 2S的构型：
也可以推断，一束光的能量大小与其频率有关， 频率大的光包含有更大的能量，可见光人们可以 忍受，紫外光对人体有巨大伤害，x射线具有穿透 能力
波长、波速和频率
波长：沿着 波 的传播方向，在波的图形中 相对平衡位置的位移时刻相同的相邻的两 个质点之间的距离。
波长在物理中表示为：λ，，单位是“nm” 波速 =波长× 频率，即c=λ×f 频率：物质在1秒内完成周期性变化的次数
增加）运动方式，当具有相应能量的电磁波被分子吸收后 ，将会引起分子某种运动能级的跃迁，这些跃迁与分子的 结构密切相关，对这些跃迁加以综合分析后，就会推导出 分子的结构。
1、紫外光谱
基于分子内价电子跃迁产生的吸收光谱进行 分析的一种常用的光谱分析法。通常为紫外-可见 分子吸收光谱法。
紫外光谱用于化学结构分析是一种历史悠久的方法，是在 经典比色法基础上不断完善和逐渐发展起来的。
20世纪30年代，光电效应应用于光强度控制，产生第一台 分光光度计，并用于单色器材的改进，使这种古老的分析 方法由可见光扩展到紫外区和红外区。
波普分析2 IR
红外光谱（振－转光谱）：红外线可引起分子振动 能级的跃迁所形成的吸收光谱。（振动能级跃迁的 同时包含着转动能级的跃迁。）
在红外光谱中，通常以波长（um)或波 数(cm-1)为横坐标，吸收度(A)或百分 透过率为纵坐标，记录物质分子的吸收 曲线。P33 图2-1
εa ＞100时，示峰带很强，用vs表示； εa =20～100时，为强峰，用s表示； εa =10～20时，为中强峰，用m表示； εa ＜1时，为弱峰，用w表示。
红外光谱用于定性所指的峰强是每一峰 的相对强度。
5 决定峰强的因素 （1）振动过程中偶极矩的变化 基频峰的强度（除浓度影响以外）主要取决 于振动过程中偶极矩变化的大小。振动时， 偶极矩变化愈大，吸收强度愈大。
例：
O R C R'
R O
O C
c=o 1720cm-1
1680cm-1
1660cm-1
在p-π共轭体系中，诱导效应与共轭 效应常常同时存在。例如酰胺化合物。
同时存在I效应和C效应，吸收峰的位移方 向由影响较大的那个效应所决定。
O R C 1735 OR R
O C 1690 NR2 R
O C S-Ar
C、因振动量子数越大，振幅也随之加 宽，故势能曲线的能级间隔将越来越小。 D、从基态（V0 ）跃迁到第一激发态 （V1 ） 时，将引起一个强的吸收峰， 叫基频峰；从基态直接跃迁到第二激发 态(V0→V2)时，则引起一个弱的倍频峰。
E、振幅超过一定值，化学键断裂，分子离解， 能级并在一起，势能曲线趋近于一条水平线， 这时的Emax等于离解能。 非谐振子的跃迁选律不局限于△V=±1 ， 它可等于任何整数值： △V=±1 ，±2， ±3 ···，除△V=±1外，其余选律的跃迁几率 都很小，故谱带强度很弱，所以红外光谱中， 除了可以观察到很强的基频峰外，还可以看到 其他较弱谱带。
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紫外及可见光
400nm 800nm
红外光
2.5mm 25mm
无线电波
600MHz 60MHz
微波、 电视波
200－800nm:引起电子运动能级跃迁，
得到紫外及可见光谱； 2.5-25μm:引起分子振、转能级跃 迁，得到红外光谱； 60-600MHz:核在外加磁场中取向能 级跃迁，得到核磁共振谱。
由图可见，在每一个电子能级上有许多间距较小 的振动能级，在每一个振动能级上又有许多间距更小 的转动能级。由于这个原因，处在同一电子能级的分 子，可能因振动能量不同而处于不同的能级上。同理， 处于同一电子能级和同一振动能级上的分子，由于转 动能量不同而处于不同的能级上。
用电磁波照射有机分子时，分子便会吸收那 些与分子内的能级差相当的电磁波，引起分子振 动、转动或电子运动能级跃迁，即分子可选择性 地吸收电磁波使分子内能提高。用仪器记录分子 对不同波长的电磁波的吸收情况，就可得到吸收 光谱。
四、应用与发展 波谱解析作为一门较新学科，近年来得到快速的发展，但早 在19世纪50年代。人们就开始应用目视比色法，不久Beer发现了 以其名字命名的Beer定律。19世纪末就已经开始了IR和UV-Vis测 定，进入20世纪，随着科学技术的发展，仪器性能改进，实验方 法革新特别是计算机的应用，使波谱法得到突飞猛进的发展。波 谱法种类越来越多，应用范围也越来越广。核磁共振、质谱、X射 线衍射法等的应用为化合物结构解析、组成及含量分析带来的革 命性的变化。例如吗啡从鸦片中提出来到最后确定其结构大约用 了150年的时间。若使用现代的波谱分析手段可能几天，甚至几小 时即可完成。
可见光 近红外光 中红外光 远红外光 微波 射频
400-750nm 0.75-2.5mm 2.5-50mm 50-1000mm 0.1-100cm 1-1000m
2.5104-1.3104 1.3104-4103 4000-200 200-10 10-0.01 10-2-10-5
7.5108-4.0108 4.0108-1.2108 1.2108-6.0106 6.0106-105 105-102 102-0.1
v
c
cv
式中： ν 为频率，单位为 Hz 10 c 为光速，其量值 = 3 × 10 cm.s-1 λ 为波长 (cm)， 也用nm作单位(1nm=10-7 cm) _ v 1cm长度中波的数目，单位cm-1
微粒性：可用光量子的能量来描述：
E hv
hc
式中： E 为光量子能量，单位为 J h 为Planck 常数，其量值为 6.63 × 10-34 J s-1
分子中的这三种运动状态都对应有一定的能 级。即在分子中存在着电子能级、振动能级和转 动能级。其中电子能级的间距最大（每个能级间 的能量差叫能级差），振动能级次之，转动能级 的间距最小。 如果用E电子， E振以及 E转表示各能级差， 则：
E电子> E振> E转
能级跃迁
E转 ‹ E振 ‹ E电 电子能级间跃迁的 同时，总伴随有振动和 转动能级间的跃迁。即 电子光谱中总包含有振 动能级和转动能级间跃 迁产生的若干谱线而呈 现宽谱带。
1（3）电子能级的能量差ΔΕe较大1～20eV。 电子跃迁产生的吸收光谱在紫外—可见光区， 紫外—可见光谱或分子的电子光谱
波谱的产生是物质内部的运动在外部的一种表 现的形式，并且不同类型的光谱反应了物质内部不 同的运动状态。因此可通过光谱峰位、形状确定分 子结构。
波谱解析法由于其快速、灵敏、准确、重现性 好等特点，在有机结构分析和鉴定研究中起着 重要的作用，已成为结构分析和鉴定常用的分析工 具和重要的分析方法，是化学专业学生必须掌握的 基本技能，波谱解析理论和技术已成为重要的专 业基础课程之一。
400 nm 800 nm 2.5mm 25 mm 波长 能量
10cm 长 低
电磁波谱 c
波谱区名称* 射线 X射线 远紫外光 近紫外光 波长范围** 10-4-10-2 nm 10-2-10nm 10-200nm 200-400nm 波数 /cm-1 1011-109 1010-106 106-5104 5104-2.5104 频率范围 MHz 31015-31013 31013-31010 31010-1.5109 1.5109-7.5108 光子能量*** eV 1.2107-1.2105 1.2106-1.2102 125-6 6-3.1 原子及分子的 价电子或成键 电子能级 跃迁能级类型 核内部能级 内层电子能级
按波长不同电磁波可以分成：
Electromagnetic Spectrum
三、分子运动能级
分子运动：平动、振动、转动、核外电子运动等
量子化的（能量变化不连续）
E电子> E振> E转
§物质分子内部四种运动形式： 1.平动 2.振动 3.转动 4.价电子运动 §分子具有四种不同能级：平动能级、振动能级和转动能级 、电子能级。 §四种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量。 §分子的内能：平动能量E平、振动能量E振 、转动能量E转、 电子能量E电。 即Ｅ＝ E平 + E振 + E转 + E电 平动能量E平只与温度有关，对 分子光谱的意义不大，可以不 考虑
第一章 绪论
《有机波谱分析》主要是以光学理论为基 础，以物质与光相互作用为条件，建立物质分子结 构与电磁辐射之间的相互关系，从而进行物质分子 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。该法主要包括: 紫外吸收光谱法(UV)
Ultraviolet absorption spectrometry 红外吸收光谱法(IR) 吸收光谱 Infrared absorption spectrometry 核磁共振波谱法(NMR) Nuclear Magnetic Resonance spectrometry 质谱分析法(MS) Mass spectrometry
γ射线→ X 射线→紫外光→可见光→红外光→微波→无线电波
外层电子跃迁 分子振,转能级跃迁 核自旋能级跃迁
电磁辐射(电磁波)按照波长或频率大小有序排列成谱，叫做电磁波谱 。
紫外-可见光谱
γ射线 X射线 紫外光 可见光
红外光谱 红外光谱
近 中红外 远 微波 1mm
核磁共振 核磁共振
射频
0.01 nm 10 nm 短 高
E2 (激发态)
E
光谱仪
E E1(基态)
A
当用光照射分子时，分子就要选择性的吸收某些 波长（频率）的光而由较低的能级E1跃迁到较高能级 E2上，所吸收的光的能量就等于两能级的能量之差： E = E1 - E2
物质对光的选择性吸收 M + 热 M + 荧光或磷光
M + h 基分子振动能级 0.5-0.02 210-2-410-4 410-4-410-7 410-7-410-10 分子转动能级 分子转动，电 子自旋 电子自旋、核自旋
讨论：
1（1）转动能级间的能量差ΔΕr：0.005～0.050eV，跃 迁产生吸收光谱位于远红外区。远红外光谱或分子转动光谱 ； 1（2）振动能级的能量差ΔΕv约为：0.05～１eV，跃迁 产生的吸收光谱位于红外区，红外光谱或分子振动光谱；
M* 激发态
（△E）
E2 ：
E = E2 - E1 = h 量子化 ；选择性吸收
电子的跃迁吸收光的波长主要在真空紫外到可 见光区，对应形成的吸收光谱，称为电子光谱或紫 外-可见吸收光谱。 分子的振动能级差一般需吸收红外光才能产生 跃迁。故分子振动产生的吸收光谱又称红外光谱。
X－射线
200nm
一、吸收光谱的产生： 物质与电磁辐射相互作用时，能够引起分子内 部某种运动能级的变动，从而吸收某种波长的电磁 辐射，将此电磁辐射信号强度对波长或波数记录下 来就得到所谓的光谱，用于物质结构的分析，称为 有机化合物波谱解析。 吸收光谱的产生可表示为： 有机分子 ＋ 电磁辐射
选择性吸收 仪器记录
光谱
二、电磁辐射的基本性质与分类 电磁辐射或叫电磁波具有波、粒二向性： 波动性：可用波长()、频率(v)和波数(v)来描述。