分子结构分析概论.ppt

2)每个电子都可看作是在原子核和其余电子共 同提供的势场作用下在各自的轨道(称为分子轨 道)上运动。
第14章 分子结构分析概论
（2）分子轨道
第4篇
具有未成对电子的原子接近时，因未成对电 子配对使原子轨道部分重叠形成分子轨道。
1）成键轨道：自旋反向的未成对电子配对形 成，能量较参与组合的原子轨道能量低。
第14章 分子结构分析概论
第4篇
红外光谱根据不同的波数范围分为三个区：
近红外区：13,330~4000cm-1（0.75~2.5m）
中红外区：4000~650cm-1（2.5~15.4 m）
远红外区：650~10cm-1（15~1000 m）
第14章 分子结构分析概论 IR光谱在化学领域中的应用：
第14章 分子结构分析概论
依靠化合物的光谱 特征，如吸收峰的数目、 位置、强度、形状等与 标准光谱比较，可以确
定某些基团的存在。
第4篇
第14章 分子结构分析概论
（2）红外吸收光谱
第4篇
Infrared absorption spectrum，IR
材 料 吸 收 0.78~1000m 波 长 范 围 的 光 子，引起分子中振动-转动能级的跃迁而产 生的吸收光谱，也称分子振动转动光谱， 简称振转光谱。
第4篇
（1）分子结构基础研究：测定分子的键长、 键角，以此推断出分子的立体构型；
（2） 化学组成分析：根据光谱中吸收峰的 位置和形状来推断未知物结构，依照特征吸 收峰的强度来测定混合物中各组分的含量。
第14章 分子结构分析概论
第4篇
第14章 分子结构分析概论
第4篇
（3）激光拉曼散射光谱（Raman）
拉曼散射：入射线光子与分子发生非弹性碰 撞作用，在光子运动方向改变的 同时有能量增加或损失的散射。
第14章 分子结构分析概论
第4篇
B．电子散射
X射线等谱域的辐射照射晶体。
相干散射：入射线光子与原子内层电子发生
弹性碰撞，仅运动方向改变而没
有能量改变的散射。
非相下散射：入射线光子与原子外层电子发
生非弹性碰撞，不仅运动方向
（3）散射：散射光谱
（4）光电离：光电子能谱
材料现代分析的主要技术基础。
第14章 分子结构分析概论
（1）辐射的吸收与吸收光谱
第4篇
辐射的吸收：辐射通过物质时，某些频率 的辐射被物质的粒子选择性地吸收，从而 使辐射强度减弱的现象。
实质：辐射使物质粒子发生由低能级(一般 为基态)向高能级(激发态)的能级跃迁。
内层 电子 跃迁
外层电 子跃迁
分子 振动 跃迁
分子 转动 跃迁
核能级 跃迁
第14章 分子结构分析概论
第4篇
第14章 分子结构分析概论
第4篇
（1）紫外、可见吸收光谱
Ultraviolet & visible absorption spectrum，UV、VIS
材料吸收10~800nm波长的光子引起分子 中外层电子能级跃迁（1~20eV之间）时产生 的吸收光谱，也称为电子光谱。
的分布。
第14章 分子结构分析概论
（3）辐射的散射
第4篇
电磁辐射与物质发生相互作用，部分 偏离原入射方向而分散传播的现象。
1）分子散射
入射线与尺寸大小远小于其波长的分 子或分子聚集体相互作用而产生的散射。
分子散射：瑞利散射与拉曼散射。
第14章 分子结构分析概论
第4篇
瑞利散射：入射线光子与分子发生弹性碰撞 作用，光子运动方向改变而没有 能量变化的散射。
Ee:电子运动能，分子中各原子核外电子 轨道运动能量
Ev:分子振动能，原子（原子团）相对振动能量 Er:分子转动能，整个分子绕其质心转动的能量
第14章 分子结构分析概论
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第4篇
第14章 分子结构分析概论 2. 分子轨道与电子能级 （1）分子轨道理论
第4篇
1)原子形成分子后，电子不再定域在个别原子 内，而是在遍及整个分子范围内运动；
改变而且有能量损失的散射。
第14章 分子结构分析概论
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（4）光电离 入射光子能量(h)足够大时使原于或分
子产生电离的现象，其过程可表示为：
M+ hM++e
第14章 分子结构分析概论
二、分子能级结构
第4篇
第14章 分子结构分析概论
1．分子总能量与能级结构
第4篇
E:分子总能量
E=Ee+Ev+Er
2）反键轨道：自旋同向的未成对电子配对形 成，能量高于参与组合的原子轨道能量。
第14章 分子结构分析概论
第4篇
第14章 分子结构分析概论
第4篇
三、分子光谱
第14章 分子结构分析概论
第4篇
第14章 分子结构分析概论
第4篇
分子光谱：由分子能级跃迁而产生的光谱。
X射 紫外可 振动 转动 核磁共 线谱 见光谱 光谱 光谱 振波谱
利用材料分子对单色激光（近红外区） 的散射作用而引起的拉曼位移，可以间接 观察分子振动能级的跃迁，研究物质结构 的方法。
第14章 分子结构分析概论
第4篇
Intensity(a.u.)
105 167196219253
192 115
196 216
188 215
188
279
950 °C
334 900 °C 850 °C 800 °C 750 °C
100 150 200 250 300 350 400
Raman Shift (cm-1)
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（4）核磁共振波谱
第4篇
Nuclear magnetic resonance spectroscopy，NMR
磁性原子核在强磁场作用下分裂，利用 波长在射频区（106~109 m ）、能量很低的电 磁波照射分子，可以引起原子核的磁能级跃 迁产生核磁共振谱。
第4篇 分子结构分析
第14章 分子结构分析概论 第15章 振动光谱 第16章 核磁共振光谱
第14章 分子结构分析概论
第4篇
一、电磁辐射与材料的相互作用 二、分子能级结构 三、分子光谱
第14章 分子结构分析概论
第4篇
一、电磁辐射与材料的相互作用
第14章 分子结构分析概论
第4篇
（1）吸收：吸收光谱 （2）发射：发射光谱
第14章 分子结构分析概论
吸收光谱：辐射被吸收的程度与或的关 系(曲线)，即辐射被吸收程度对或的分布
第14章 分子结构分析概论
第4篇
第14章 分子结构分析概论
第4篇
（2）辐射的发射与发射光谱
辐射的发射：物质吸收能量后产生电磁辐
射的现象。
实质：物质从高能级向低能量跃迁，损失
的能量以电磁辐射形式释放。
发射光谱：物质发射辐射的强度对或