仪器分析技术PPT教学课件(1)

10-1*10-2 3.0*108-3.0*105
换算关系：ν=1/T ν=C/T 波数 ū=1/λ 波长向短波方向为 宇宙射线或γ射线 波长向长波方向为 声波 光与物质的相互作用 ——分子能级：分子总处于特定的运动状态 每一运动状态
具有一定的能量 ——分子能级跃迁：周围环境吸收能量由低能级到高能级跃
单独使用进行有机化合物结构分析是比较困难的，但在确定发色团 的种类，判断某些方面的异构体及确定不饱和化合物的骨架起重要 作用。
④分子振动光谱(红外光谱)
波长范围0.7um延伸至300um 现在红外光谱只能扫描2.5－25um 习惯上用cm的倒数来表示，即波数cm-1表示
红外光谱也称分子吸收光谱,它是反映分子振动情况.当不同 频率的红外光谱通过测定分子时,就会出现不同强弱的吸收现象, 用T-λ作图就得到红外吸收光谱。 有很强的特征性，可以作为物质定性和定量的依据。 ﹡红外光谱的分析原理 ——分子振动的类型 伸缩振动，弯曲振动，整个结构基团的振动
仪器分析技术讲座
一 .仪器分析技术的分类
1.波谱分析 2.色谱分析 3.物相分析 4.元素分析
二.各类仪器分析技术的分类．原理与应用
1.波谱分析
① 分类： ﹡紫外可见分光光谱分析（UV） ﹡分子振动光谱（红外光谱）分析（IR） ﹡ 核磁共振波谱分析（NMR） ﹡ 质谱（MS）分析 也有人把荧光光谱分析（RF）和有机化合物 的元素分析纳入波谱分析范畴
不饱和C-H面外弯曲振动段
掌握哪些基团有哪些振动，对判断有机化合物有很大益处。
﹡红外分光光度计的组成
试样池
光源
参比池
单色器
检测器
放大器 记录仪
——光源：能发射高强度连续红外波长的高温黑体物质，一般采 用近于黑体物质的白炽能斯特灯或硅碳棒
——吸收池：用岩盐窗片制成 如NaCl、KBr、AgCl等 有透明度要求
紫移
红移
减色
﹡有机化合物最大吸收波长λmax的计算 根据化合物结构的不同， 有很多规律可计算，一般是确定母体，
再加上其它的基团的作用
﹡影响紫外光谱特征的其它因素
溶剂的影响：能影响谱带形状，最大吸收波长和吸收强度
——空间位阻效应 ——偶极场效应 ——跨环效应 ——互变异构效应 ——Л→p共轭效应和超共轭效应 ﹡紫外光谱在结构分析中的使用
﹡红外光谱试样的制备 ——气体样品,气体池装载,防止水蒸汽在红外区的强吸收干扰 ——液体样品,可拆式液体池,不要带气泡
对吸收很强的液体或固体样用特殊溶剂稀释.CS2,CCl4, CH2Cl2等，并通过溶剂为参比进行校正。
——固体样品 溶液法 ，糊状法，压片法，薄膜法
最通常用压片法 5％试样＋95％分析纯KBr混合研磨, 磨至2um装在模具中置于压片机内29.4MP 1min后取出 ——在制备试样时应做到 试样中不含水，多组分试样在测定前要分离，选择适当 试样浓度和厚度。
③紫外可见分光光度法 ﹡波长200－750nm分析那些具有紫外与可见光吸 收的 化合物。 它是被测分子在紫外可见光照射下外层价 电子产生跃迁而形成的吸收光谱。
﹡术语 ——发色团（生色团） 能吸收紫外光和可见光而引起
电子能 级跃迁的基团。通常指具有不饱和键或不饱和键 上连有杂原子的基团 C=C C=O等
——助色团 含有杂原子的饱和基团与发色团相连时. 吸收波 长发生变化，有－OH －NH2， －X，－OC2H5等
——红移和紫易
——朗伯－比耳定律 A＝kcl
k比例常数 ，与入射光波长. 吸收光物质性质及溶剂温度等有 关
——增色效应与减色效应
有机化合物结构发生变化或溶剂改变, 在吸收峰红移或紫移 的同时,常伴有吸收增度色的增加或减弱
﹡红外光谱区段的划分
——红外光谱区分为近红外区、中红外区、远红外区。
其能级跃迁类型分为倍频、振动和转动，应用最广泛的是中红 外区，其波数在4000－400cm-1
——中红外区又分为
特征波谱区（4000－1333cm-1）
指纹区（1333－667cm-1）
特征谱带区内吸收峰比较稀疏，容易辨认，主要反映分子中特 征基团的振动，又称基团频率区。
② 波谱分析的原理 包括两方面的内容：光的波粒二象性（光的 波动性和光的粒子性） 概念：波长. 周期. 波数
光谱区 X射线
远紫外
近紫外Hale Waihona Puke Baidu可见 近红外
中红外
远红外
微波 射频
光谱区域的划分
波长 0.01-10nm
10-200nm
200-380nm 380-780nm 0.75-2.5um
频率/HZ
3.0*10193.0*1016
迁 ——分子光谱：分子发生吸收跃迁的能量来自于光照 ，记录
下吸收光子的波长和吸收信号的强弱，称分子吸收光谱 同理发生发射跃迁释放的能量以光的形式释放，记录下 发射出的光的波长和强弱，称做分子发射光谱
——分子吸收光谱的分类 分子的平移移动 分子的转动 分子内化学键振动 价电子能级跃迁 电子的自旋 同位素的原子核的自旋（1H，2H，13C，17O，19F，31P等 ）
指纹区内吸收光谱复杂，有伸展振动，弯曲振动，该区谱带特
别密集，能反映分子结构的细微变化，每种化合物在该区的谱带 位置，强度和形状都不一样，形同人的指纹。
——中红外又分为8个吸收段
O-H、N-H键伸展振动段
不饱和C-H伸缩振动段
饱和C-H伸缩振动段
三键与累积双键段
羰基伸缩振动段
双键伸缩振动段
键面内弯曲振动段
当测定物质的分子中基团的振动频率与照射红外光谱的频率相同 时，此物质就能吸收这种红外光谱，使分子由振动基态跃迁到激 发态，产生吸收光谱。
——基团频率 λ＝1307 k为力常数，与键合类型有关 u为折合质量。1/u=1/m1+1/m2 m1, m2为振动质量 k 、u均可以查表得到
不同的官能团其特征吸收频率不同，可作为红外光谱定性分析 的依据。因此红外光谱法用于有机化合物的结构测定是目前最 成功和最广泛的方法之一。
3.0*10193.0*1015
波数/CM-1
能量/ev
1.0*109-1.0*106 1.2*105-1.2*102
1.0*106-3.0*104 1.2*102-6.2
12820-4000
1.6-0.5
2.5-25um
4000-400
0.5-0.05
25-1.0*103um
400-10
1.0-1.0*103um 1.0-1000m