波谱分析(1)
波谱分析
2960~2850 cm-1 ，甲基、亚甲基C—H键伸缩振动；
1466、1380 cm-1 ，为C—H键的面内弯曲振动；
726，长链亚甲基面外弯曲振动，（CH2)n中n≥4时出现。
(2) 烯烃 C=C键的伸缩振动吸收峰1680~1600 cm-1，取代基多、 对称性强峰就减弱，共轭使峰增强但频率略降低；
３ 影响紫外光谱的因素
(1) 几个基本概念
生色基：能在某一段光的波长内产生吸收的基团，称 为这一段波长的生色团或生色基，如：C=C、C=O、 NO2等。 助色基：本身在紫外或可见光区没有吸收，当它们连
在双键或共轭体系上时，使吸收向长波方向位移，颜色
加深。如：—OH、—NH2、—Cl等。
红移现象：由于取代基或溶剂的影响使最大吸收峰向
1 2
k(
1 1 ) + m2 m1
键能增大，键长缩短，力常数k增大。
分子的振动方式
①伸缩振动：
对称伸缩
不对称伸缩
②弯曲振动：
面内弯曲
剪式振动
平面摇摆
面外弯曲
非平面摇摆
扭曲振动
每一种振动方式，都有固定的吸收频率。
当E2-E1 = hν时，红外线才能被吸收，因此同一基团
总是在一个特定的范围内产生吸收峰。 红外吸收峰产生的条件 必要条件：辐射光的频率与分子振动的频率相当； 充分条件：必须是能引起分子偶极矩变化的振动。
S3 S2
T2
S1 V3 V2 V1
J3 J1 J3 J1
T1
S 电子能级 1-20 eV V 振动能级 10-2-10eV J 转动能级 10-6-10-3 eV
F
P
S0
双原子分子能级和能级跃迁示意图
波谱分析教程
波谱分析教程
波谱分析是一种常用的信号处理技术，用于研究信号的频谱特性。
本教程将向您介绍波谱分析的基本概念、方法和应用。
1. 什么是波谱分析？
波谱分析是通过将信号从时域转换为频域，来研究信号频谱特性的过程。
通过波谱分析，我们可以获取信号的频率成分、频谱强度和相位信息。
2. 傅里叶变换
傅里叶变换是用于将时域信号转换为频域信号的重要数学工具。
傅里叶变换将信号表示为一组正弦和余弦函数的叠加，可以将信号的频谱特性展现出来。
3. 离散傅里叶变换（DFT）
离散傅里叶变换是傅里叶变换在离散数据上的应用。
通过对离散信号进行DFT，我们可以得到信号的离散频谱。
4. 快速傅里叶变换（FFT）
快速傅里叶变换是一种高效的计算离散傅里叶变换的算法。
FFT可以大大提高计算速度，使得波谱分析在实时信号处理中得以广泛应用。
5. 波谱估计方法
波谱估计方法是通过有限的信号样本，估计信号的频谱特性。
常用的波谱估计方法包括周期图法、自相关法、最大熵法等。
6. 应用案例
波谱分析在许多领域都有广泛的应用。
例如，在通信领域，波谱分析常用于频谱分配、信号识别和调制识别等方面。
在振动分析中，波谱分析可以用于检测机械故障、分析材料的动态特性等。
在此教程中，我们将详细介绍如何进行波谱分析，包括信号预处理、傅里叶变换、波谱估计和结果解释。
通过学习本教程，您将掌握波谱分析的基本方法，为更深入的研究和应用打下基础。
1-波谱分析法(自1-绪论)
称之为
摩尔消光系数， 摩尔消光系数，用ε表示
C = 1m
摩尔吸收系数） = ε （摩尔吸收系数）
l = 1cm
所以Lambert—Beer公式可写成： 所以Lambert—Beer公式可写成： 公式可写成 A =εc l =log I0 /I ②、把 I / I0
λ 小） （ 宇宇宇宇 λ 大） （ 宇 γ 宇宇 χ-宇宇 紫紫 可可 红紫 微微 无宇无微 -宇
紫紫紫紫 远 10~200nm 近 200~400nm
可可紫紫
红紫紫紫 近 0.7~2.5 µm 中 2.5~25 µm 远 25~1000 µm
核核核核
400~800nm
1m~5m
2.5µm
25µm
主要讲六章
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 绪论 UV） 紫外吸收光谱 （UV） 红外吸收光谱 （IR） IR） NMR） 核磁共振光谱 （NMR） 质谱 四谱综合解析 （MS） MS）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ一章
绪 论
有机化合物的结构表征(即测定) 有机化合物的结构表征(即测定) —— 是从分子 结构表征 水平认识物质的基本手段， 水平认识物质的基本手段，是有机化学的重要组成部 化学方法进行有机化合物的结构 分。过去，主要依靠化学方法进行有机化合物的结构 过去，主要依靠化学方法 测定。 测定。 其缺点是： 费时、费力、费钱， 其缺点是： 费时、费力、费钱， 需要的样品量大。 需要的样品量大。 例如：鸦片中吗啡碱结构的测定 吗啡碱结构的测定， 例如：鸦片中吗啡碱结构的测定， 1805年开始研究 直至1952 年开始研究， 1952年 从1805年开始研究，直至1952年 才完全阐明，历时147年 才完全阐明，历时147年。 147
吉大18秋学期《波谱分析》在线作业一满分答案
吉大18秋学期《波谱分析》在线作业一
在红外光谱分析中，用 KBr制作为试样池，这是因为 (?? )
A.KBr 晶体在 4000～400cm-1 范围内不会散射红外光
B.KBr 在 4000～400 cm-1 范围内无红外光吸收
C.KBr 在 4000～400 cm-1 范围内有良好的红外光吸收特性
D.在 4000～400 cm-1 范围内，KBr 对红外无反射
正确答案:B
Cl2分子在红外光谱图上基频吸收峰的数目为（）
A.0
B.1
C.2
D.3
正确答案:A
试指出下面哪一种说法是正确的（）
A.质量数最大的峰为分子离子峰
B.强度最大的峰为分子离子峰
C.质量数第二大的峰为分子离子峰
D.上述三种说法均不正确
正确答案:D
一种酯类（M＝116），质谱图上在m/z57（100％），m/z29（27％）及m/z43（27％）处均有离子峰，初步推测其可能结构如下，试问该化合物结构为（）
A.(CH3)2CHCOOC2H5
B.CH3CH2COOCH2CH2CH3
C.CH3(CH2)3COOCH3
D.CH3COO(CH2)3CH3
正确答案:B
化合物(CH3)2CHCH2CH(CH3)2，在1HNMR谱图上，从高场至低场峰面积
之比为（）
A.6:1:2:1:6
B.2:6:2
C.6:1:1
D.6:6:2:2。
波谱解析-1HNMR图谱讲稿1
2. 化学位移的表示方法
位移的表示方法
与裸露的氢核相比，TMS 的化学位移最大，但规定 δTMS=0，其他种类氢核的位 移为负值，负号不加。
δ小，屏蔽强，共振需 要的磁场强度大，在高场出 现，图右侧；
δ大，屏蔽弱，共振需 要的磁场强度小，在低场出 现，图左侧； δ = [（ ν样 - νTMS) / νTMS ] 106 (ppm)
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三、化学位移
¡ （一）概念：共振峰与标准品峰之间的差
距称为化学位移。
¡
符号“δ” 单位“ppm”
¡
δ＝（ν样－ν标）/ν照×10 6
¡
＝ Δν（Hz） ×10 6
¡
ν 照
选择标准品的条件 P73 a 高度化学惰性 b 磁各向同性的，或接近于磁各向同性 c 只有一个简单、尖锐和易于识别的吸收峰 d 具有与大量的溶剂或有机液体易于混溶的性质 e 易挥发物质，回收样品方便。 1H-NMR中目前最适宜的标准品是四甲基硅（TMS），
自旋取向数（m）=2I + 1
4 核的回旋（进动） P87
置于外加磁场中的原子核，由于受到自 旋磁场和外加磁场的合力作用，使它产生回 旋，又称进动。
回旋频率：核磁矩（μ）这个矢量在一
分种内环绕外加磁场旋转的周数。
2 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建
，处于高能态， m＝－1/2，其能量E-1/2 = +μHB0 ；
二者能量相差很小，
ΔE = +μHB0 -（-μHB0）= 2μHB0
（即H跃迁时所需能量）
P86
SDBS简介(有机波谱分析) (1)
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AIST:RIO-DB spectral Database for Organic 4）
搜索结果
H谱
分子式确定
C7H8有机化合物查找结果（复杂类）
MS
C谱
The synopsis of SDBS
• 1.SDBS is an integrated spectral database system for organic compounds, which includes 6 different types of spectra under a directory database of the compounds. The spectra are EI mass, 1H decoupled 13C NMR, 1H NMR pattern (90 and/or 400 MHz), 1H NMR parameter (300 MHz pattern generated), FT-IR, laser-Raman, and ESR. We started the studies on the spectral database system in early 1970. The construction of the database in the present format was started in 1982 in a main-frame computer which was finished at the end of March, 1999. At present, the activities to add new data and update the previous data are still continuing using WS or PC. The numbers of the data for each type of spectra at the end of March, 1999 are as follows. • 2.MS (ca 19,600 spectra)、13C NMR (ca 11,000 spectra)、 Compound Dictionary 1H NMR (ca 13,500 spectra) 、（30,000 compounds) IR (ca 47,300 spectra)、Raman (ca 3,500 spectra)、 ESR (ca 2,000 spectra)
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SDBS简介
• 由National Institute of Materials and Chemical Research (NIMC)研制，是关于 有机化合物的光谱的综合性数据库， 俗称 NIMC有机物谱图库 ，包括有机化合物的质 谱(19600张谱图)，H1核磁共振谱(13500张 谱图)，C13核磁共振谱(11000张谱图)，红 外光谱(47300张谱图)，拉曼光谱(3500张 谱图)，电子自旋共振谱(2000张谱图)6种谱 图数据.应用范围广泛，如有机化学、分析 化学 -- 质谱分析、波谱分析、 光谱分析
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1
The synopsis of SDBS
• 1.SDBS is an integrated spectral database system for organic compounds, which includes 6 different types of spectra under a directory database of the compounds. The spectra are EI mass, 1H decoupled 13C NMR, 1H NMR pattern (90 and/or 400 MHz), 1H NMR parameter (300 MHz pattern generated), FT-IR, laser-Raman, and ESR. We started the studies on the spectral database system in early 1970. The construction of the database in the present format was started in 1982 in a main-frame computer which was finished at the end of March, 1999. At present, the activities to add new data and update the previous data are still continuing using WS or PC. The numbers of the data for each type of spectra at the end of March, 1999 are as follows.
波谱分析讲稿--第一章 绪论
第一章绪论教学内容：1.1有机分析的发展阶段。
1.2有机波谱主要研究内容。
1.3有机分析的发展趋势重点和难点：有机化合物分子结构表征的基本原理。
教学要求：了解有机波谱学的学科性质、基本内容和学习意义。
掌握有机化合物分子结构表征的基本原理。
了解本门课程的教学要求和学习方法。
本章用1学时波谱分析主要是利用纯样品进行有机化合物结构的鉴定。
由于其具有微量、快速、灵敏、准确等特点，早已成为研究与确证化合物结构的强有力手段，因此波谱分析是化学工作者必须掌握的一门工具学科。
本课程开课目的：1. 较深入理解波谱学知识，学会运用所学波谱知识解析有机化合物的结构。
2. 硕士研究生考试3. 本科毕业论文4.为日后从事应用化学研究奠定基础5.分析问题和解决问题的方法本课程教学内容及安排：第一章绪论（1学时）第二章紫外-可见光谱分析（5学时）第三章红外光谱分析（6学时）第四章核磁共振波谱分析（9学时）第五章质谱分析（7学时）第六章波谱综合分析（4学时）本课程主要介绍上述四谱与各种有机化合物结构的关系、各谱的解析技术以及综合利用四谱进行有机化合物结构鉴定的方法。
有机分子的种类众多，结构复杂，因此有机化合物分子的结构的分析和鉴定一直以来是化学家需要和必须做的一项工作。
大体可以分为两个阶段，即经典的化学分析方法和仪器（光谱）分析为主、化学手段为辅的分析方法。
1.1 有机分析的发展阶段1.1.1 20世纪中期（1950年）以前主要的分析手段为化学分析方法为主。
化学法测定有机化合物的结构主要是通过元素分析( 如对碳、氢、氮、氧、卤素、硫、磷等元素的分析)、物理常数的测定(如测定相对分子质量、熔点、沸点、折光率、旋光度等)、有机官能团的化学反应及衍生物的制备等方法来进行。
但由于经典的化学分析操作繁琐、耗时，且有时不能准确地确定有机化合物的结构。
【以吗啡分子结构式的确定为例】1.1.2 20世纪中期以后以仪器分析为主，经典化学方法为辅.主要是采用仪器，从光谱学的角度来确定化合物的结构，例如红外、紫外、核磁共振、质谱以及X单晶衍射等手段。
波谱分析NMR-1
弛豫过程对于核磁共振信号的观察非常重要，因为根据Boltzma nn分布，在核磁共振条件下，处于低能级的原子核数只占极微 的优势。下面以1H 核为例作一计算。设外磁场强度B0为1.4092T （相当于60MHz的核磁共振谱仪），温度为27 （300 K）时， 两个能级上的氢核数目之比为：
NL/NH=eΔE/KT=e h/2 π *γ*B0 /KT =1.0000099
蔽常数σ
σ与原子核所处的化学环境有关，其中主要包括以下几 项影响因素： σ= σd + σp + σa + σs σd：抗磁（diamagnetic）屏蔽的大小 σp：顺磁（paramagnetic）屏蔽大小
σa：相邻核的各向异性（anisotropic）的影响
σs: 溶剂、介质等其他因素的影响
影响NMR 谱线的宽度的因素
������ ������ 弛豫时间决定了核在高能级上的平均寿命T 1/T=1/T1+1/T2 所以T 取决于T1及T2之较小者。
������ 平均寿命与NMR 信号峰的宽度有关，这可以用海森伯 测不准原理来估计。从量子力学知道，微观粒子能量E 和测 量的时间t这两个值不可能同时精确的确定，但两者的乘积为 一常数，即： ΔE×Δt=h 由于：ΔE=h×Δν 因此Δν×Δt =1，即：Δν=1/Δt=1/T ������ Δν为由于能级宽度ΔE所引起的谱线宽度（单位：周/ 秒），它与弛豫时间成反比，固体样品的T2很小，所以谱线 很宽。因此，常规的NMR 测定，需将固体样品配制成溶液后 进行。
电子云密度和核所处的化学环境有关，这种因核所处化学环境 改变而引起的共振条件（核的共振频率或外磁场强度）变化的 现象称为化学位移（ chemical shift）。 ������ 由于化学位移的大小与核所处的化学环境有密切关系，因 此就有可能根据化学位移的大小来了解核所处的化学环境，即 了解有机化合物的分子结构。
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。
波谱分析详细答案
紫外吸收光谱一、选择1. 频率（MHz）为4.47×108的辐射，其波长数值为（1 ）（1）670.7nm （2）670.7μ（3）670.7cm （4）670.7m2. 紫外-可见光谱的产生是由外层价电子能级跃迁所致，其能级差的大小决定了（3 ）（1）吸收峰的强度（2）吸收峰的数目（3）吸收峰的位置（4）吸收峰的形状3. 紫外光谱是带状光谱的原因是由于（4 ）（1）紫外光能量大（2）波长短（3）电子能级差大（4）电子能级跃迁的同时伴随有振动及转动能级跃迁的原因4. 化合物中，下面哪一种跃迁所需的能量最高（ 1 ）（1）σ→σ* （2）π→π* （3）n→σ* （4）n→π*5. π→π*跃迁的吸收峰在下列哪种溶剂中测量，其最大吸收波长最大（ 1 ）（1）水（2）甲醇（3）乙醇（4）正己烷6. 下列化合物中，在近紫外区（200～400nm）无吸收的是（ 2 ）（1）（2）（3）（4）7. 下列化合物，紫外吸收λmax值最大的是（ 2 ）（1）（2）（3）（4）二、解答及解析题1.紫外吸收光谱能提供哪些分子结构信息？紫外光谱在结构分析中有什么用途又有何局限性？答：（1）如果在200～400nm区间无吸收峰，没该化合物应该无共轭双键系统，或为饱和有机化合物。
（2）如果在270～350nm区间有一个很弱的吸收峰，并且在200nm以上无其他吸收，该化合物含有带孤电子的未共轭的发色轩。
（3）如果在UV光谱中给出许多吸收峰，某些峰甚至出现在可见区，刚该化合物结构中可能具有长链共轭体系或稠环芳香发色团。
如果化合物有颜色，则至少有4~5个相互共轭的发色团。
（4）在UV光谱中，其长波吸收峰的强度在10000~20000之间时，示有α、β不饱和酮或共轭烯烃结构存在。
（5）化合物的长波吸收峰在250nm以上，且波吸收峰的强度在1000~10000之间时，该化合物通常具有芳香结构系统。
（6）如果增加溶剂极性将导致K带红移、R带紫移，特别是波吸收峰的强度有很大变时，可预测有互变构体存在。
波谱分析-第二章 (红外光谱)(1)
v = 1303
5.1 (1 + 35.5) 1× 35.5
1/2 -1 cm = 2993
C—C C=C
k ~ 5 N· cm-1 k ~ 10 N· cm-1
= 1193 cm-1 = 1687 cm-1
C≡C
C—H
k ~ 15 N· cm-1
1/2
K (m1 + m2) 1 1/2 v = 1303 (K / u ) = m1m2 2πc
K:力常数，m1 和 m2 分别为二个振动质点的质量数
吸收频率随键的强度的增加而增加，随键连原子的质 量增加而减少。化学键力常数：单键—4~8 双键— 8~12 叁键—12~18 利用实验得到的键力常数和计算式，可以估算各种类 型的基频峰的波数
四
五 六
λ
10-8
10-6 10
10-4 400 800
10-2
100
102 cm nm um
γ射 线
X射 线
紫 外 光
可 见 光
红外光 IR 微波
无线电波
1 cm = 107nm
1cm = 104um
通常的红外光谱频率在4000～625cm-1之间，正是一般 有机化合物的基频振动频率范围，可以给出丰富的结构信息： 谱图中的特征基团频率可以指出分子中官能团的存在；全部 光谱图则反应整个分子的结构特征。除光学对映体外，任何 两个不同的化合物都具有不同的红外光谱。
（二）简偕振动
分子是由各种原子以化学键相互连接而生成。可以用 不同质量的小球代表原子，以不同强度的弹簧代表各种化
学键，它们以一定的次序互相连接，就成为分子的近似机 械模型。这样就可以根据力学定理来处理分子的振动。
《波谱分析》南京工业大学期末复习1(1)
《波谱分析》期末复习一、判断题正确填‘’,错误的填‘’1.电磁辐射的波长越长，能量越大。
（）2. 当分子受到红外激发，其振动能级发生跃迁时，化学键越强吸收的光子数目越多。
（）3. 核磁共振波谱法与红外光谱法一样，都是基于吸收电磁辐射的分析法。
（）4. （CH3）4Si 分子中1H核共振频率处于高场，比所有有机化合物中的1H核都高。
（）5. 根据N规律，由C，H，O，N组成的有机化合物，N为奇数，M一定是奇数；N为偶数，M也为偶数。
（）二、选择题1、光或电磁辐射的二象性是指（D ）A、电磁辐射是由电矢量和磁矢量组成B、电磁辐射具有波动性和电磁性C、电磁辐射具有微粒性和光电效应D、电磁辐射具有波动性和微粒性2、光量子的能量与电磁辐射的的哪一个物理量成正比（A ）A、频率B、波长C、周期D、强度3、可见光区、紫外光区、红外光区和无线电波四个电磁波区域中，能量最大和最小的区域分别为（ A ）A、紫外光区和无线电波B、紫外光区和红外光区C、可见光区和无线电波D、可见光区和红外光区4、紫外光谱的产生是由电子能级跃迁所致，能级差的大小决定了（ C ）A、吸收峰的强度B、吸收峰的数目C、吸收峰的位置D、吸收峰的形状5、紫外光谱是带状光谱的原因是由于（ C ）A、紫外光能量大B、波长短C、电子能级跃迁的同时伴随有振动及转动能级跃迁的原因D、电子能级差大6、化合物中，下面哪一种跃迁所需的能量最高？（ A ）A、σ→σ﹡B、π→π﹡C、n→σ﹡D、n→π﹡7、红外光可引起物质的能级跃迁是（C ）A、分子的电子能级的跃迁，振动能级的跃迁，转动能级的跃迁B、分子内层电子能级的跃迁C、分子振动能级及转动能级的跃迁D、分子转动能级的跃迁8、红外光谱解析分子结构的主要参数是（B ）A、质核比B、波数C、偶合常数D、保留值9、CH3-CH3的哪种振动形式是非红外活性的（ A ）A、νC-CB、νC-HC、δasCHD、δsCH10、化合物中只有一个羰基，却在1773cm-1和1736cm-1处出现两个吸收峰这是因为：（ C ）A、诱导效应B、共轭效应C、费米共振D、空间位阻11、一种能作为色散型红外光谱仪的色散元件材料为：（D）A、玻璃B、石英C、红宝石D、卤化物结体12、预测H2S分子的基频峰数为：（ B ）A、4B、3C、2D、113. 在偏共振去偶谱中，RCHO的偏共振多重性为（C ）A、四重峰B、三重峰C、二重峰D、单峰14、化合物CH3-CH=CH-CH=O的紫外光谱中，λmax=320nm（εmax=30）的一个吸收带是（B ）A K带B R带C B带D E2带15、质谱图中强度最大的峰，规定其相对强度为100%，称为（B ）A、分子离子峰B、基峰C、亚稳离子峰D、准分子离子峰16、分子式为C5H10O的化合物，其1H-NMR谱上只出现两个单峰，最有可能的结构式为（B ）A、（CH3）2CHCOCH3B、（CH3）3C-CHOC 、CH3CH2CH2COCH3D、CH3CH2COCH2CH317、若外加磁场的强度H0逐渐加大时，则使原子核自旋能级的低能态跃迁到高能态所需的能量是如何变化的？（ B ）A、不变B、逐渐变大C、逐渐变小D、随原核而变18、下列哪种核不适宜核磁共振测定（A）A、12CB、15NC、19FD、31P19、苯环上哪种取代基存在时，其芳环质子化学位值最大（ D ）A、–CH2CH3B、–OCH3C、–CH=CH2D、-CHO20、质子的化学位移有如下顺序：苯（7.27）>乙烯(5.25) >乙炔(1.80) >乙烷(0.80)，其原因为：（D）A、诱导效应所致B、杂化效应所致C、各向异性效应所致D、杂化效应和各向异性效应协同作用的结果21、确定碳的相对数目时，应测定（ D ）A、全去偶谱B、偏共振去偶谱C、门控去偶谱D、反门控去偶谱22、1J C-H的大小与该碳杂化轨道中S成分（ B ）A、成反比B、成正比C、变化无规律D、无关23、在质谱仪中当收集正离子的狭缝位置和加速电压固定时，若逐渐增加磁场强度H，对具有不同质荷比的正离子，其通过狭缝的顺序如何变化？（B）A、从大到小B、从小到大C、无规律D、不变24、含奇数个氮原子有机化合物，其分子离子的质荷比值为：（ B ）A、偶数B、奇数C、不一定D、决定于电子数25、二溴乙烷质谱的分子离子峰（M）与M+2、M+4的相对强度为：（ C ）A、1:1:1B、2:1:1C、1:2:1D、1:1:2三、问答题1、摩尔吸光系数；答：浓度为1mol/L，光程为1cm时的吸光度2、非红外活性振动；答：分子在振动过程中不发生瞬间偶极矩的改变。
波谱分析习题1峰的裂分数反应的是相邻碳原子上的质子数因此
波谱分析习题1峰的裂分数反应的是相邻碳原子上的质子数因此波谱分析习题1. 峰的裂分数反应的是相邻碳原子上的质子数，因此化合物ClCH-CH-COO-CH 中223-CH-基团应该表现为( C ) 2A. 四重峰; B单峰; C. 两重峰; D. 三重峰。
3. 炔烃化合物如用红外光谱判断它主要依据的谱带范围为 ( C )-1-1-1A.3300—3000cm( B.3000—2700cm C.2400—2100cm -1-l D.1900—1650cm E.1500一1300cm4(紫外光谱中观察到200-400nm范围几乎没有明显的吸收，可能是含有以下哪种基团( D )A. 羰基;B. 苯环;C. 双烯;D. 烷基。
6.计算化合物CHNO的不饱和度是( D ) 772A. 7;B. 8;C. 6;D. 5。
7. 一般来说，下列有机化合物的分子离子峰的丰度最高的是:( A ) A. 芳香化合物; B. 酮; C. 胺; D. 支链烷烃++++++8. 下列碳正离子CHCH; CH=CHCH;RC;RCH;RCH;CH 稳定性最652223223高的是 B++++A. CH=CHCH; B. CHCH;C. RC;D. CH 22652339. 确定碳的相对数目时，应测定( B )A、全去偶谱B、偏共振去偶谱C、门控去偶谱D、反门控去偶谱二、填空题1. 苯胺的氨基属于团，在碱性条件下紫外光谱的最大吸收波长会发生 ;苯胺存在以下跃迁类型:,,,*、、、。
2. 单色器中和是最常见的分光元件，用于获得单色光。
3. 紫外可见吸收光谱起源于能级跃迁，红外光谱起源于能级跃迁，只有化学键或基团的发生变化，才会产生红外吸收。
4. 酮、醇、醚等的分子离子，有多个α健，在裂解时，失去的烷基游离，反应愈有利。
5. 由于氢核的化学环境不同而产生的谱线位移称为，用符号表示;相邻两个氢核之间的相互干扰称为自旋偶合，用 (J)来衡量干扰作用的大小6. 含有π键的不饱和基团称为 ;本身没有生色功能，但当它们与含有π键的不饱和基团相连时，就会发生n—π共轭作用，增强其生色能力，这样的基团称为。
有机波谱分析第1章 质谱-4
RI
60 40 20 0 20
73 144 146 40 60 80 100 m/z 120 140
2-Br-丁烷的质谱图如下
107 ( 29) H3C
CH CH2 C H3 Br
五、羰基化合物
醛, 酮, 羧酸, 酯, 酰胺
X= H, R, OH, OR, NH2, NHR
己酸
100 80 40 20 0 40
45
73 87
RI
60
60
60
80 m/z
100
116
99
羰基化合物---酯类
小分子酯有明显的分子离子峰 甲酯可出现M31 (MOCH3) 乙酯可出现M45 (MOC2H5)
-H的重排生成m/z 74+14n的峰
长链酯的双氢重排峰
羧酸脂的强峰通常来源于以下两种类型的α 裂解或i裂解
m/e 值 29 30 31 43 29，43， 57，71等
离子 CHO，C2H5 CH2NH2 CH2OH CH3CO C 2H 5，C 3H 7等
可能的结构类型 醛类、乙基 伯胺及其他胺类 醇或醚 CH3CO或丙基 烷基
39，50，51， 芳香化合物 芳香化合物 52，65，77等 的开裂产物 的特征峰。 （分子中含苯环时这些离子大多数都会存在）
-氢的重排得到59+14n的峰 -氢的转移
44+14n
30
第六节 质谱的解析
一、 解析质谱的一般程序 〈一〉.解析分子离子区 〈1〉确认分子离子区，注意它对基峰的相对 强度，从而判断化合物类别（根据分子离子 的稳定性次序）。 〈2〉注意分子离子质量的奇偶数，由氮原子 规则推测分子中含N原子数。 分子含C、H，或C、H、O时:分子质量为偶数。 分子含N时: 偶数氮，质量为偶 奇数氮，质量为奇
波谱分析_习题集参考答案_
第一章紫外光谱一、单项选择题1. 比拟以下类型电子跃迁的能量大小( A)Aσ→σ* > n→σ* > π→π* > n →π*Bπ→π* > n →π* >σ→σ* > n→σ*Cσ→σ* > n→σ* > > n →π*> π→π*Dπ→π* > n→π* > > n→σ*σ→σ*2、共轭体系对λmax的影响( A)A共轭多烯的双键数目越多，HOMO与LUMO之间能量差越小，吸收峰红移B共轭多烯的双键数目越多，HOMO与LUMO之间能量差越小，吸收峰蓝移C共轭多烯的双键数目越多，HOMO与LUMO之间能量差越大，吸收峰红移D共轭多烯的双键数目越多，HOMO与LUMO之间能量差越大，吸收峰蓝移3、溶剂对λmax的影响(B)A溶剂的极性增大，π→π*跃迁所产生的吸收峰紫移B溶剂的极性增大，n →π*跃迁所产生的吸收峰紫移C溶剂的极性减小，n →π*跃迁所产生的吸收峰紫移D溶剂的极性减小，π→π*跃迁所产生的吸收峰红移4、苯及其衍生物的紫外光谱有：(B)A二个吸收带B三个吸收带C一个吸收带D没有吸收带5. 苯环引入甲氧基后，使λmax(C)A没有影响B向短波方向移动C向长波方向移动D引起精细构造的变化6、以下化合物可以通过紫外光谱鉴别的是：(C)二、简答题1〕发色团答：分子中能吸收紫外光或可见光的构造2〕助色团本身不能吸收紫外光或可见光，但是与发色团相连时，可以使发色团的吸收峰向长波答：方向移动，吸收强度增加。
3〕红移答：向长波方向移动4〕蓝移答：向短波方向移动5〕举例说明苯环取代基对λmax的影响答：烷基〔甲基、乙基〕对λmax影响较小，约5-10nm；带有孤对电子基团〔烷氧基、烷氨基〕为助色基，使λmax红移；与苯环共轭的不饱和基团，如CH=CH,C=O等，由于共轭产生新的分子轨道，使λmax显著红移。
6〕举例说明溶剂效应对λmax的影响答：溶剂的极性越大，n →π*跃迁的能量增加，λmax向短波方向移动；溶剂的极性越大，π→π*跃迁的能量降低，λmax向长波方向移动。
波谱分析教案
波谱分析教案一、教学目标1、使学生了解波谱分析的基本概念、原理和方法。
2、掌握常见的波谱技术，如红外光谱（IR）、紫外可见光谱（UVVis）、核磁共振谱（NMR）和质谱（MS）的特点及应用。
3、培养学生运用波谱分析技术解决实际问题的能力。
二、教学重难点1、重点（1）红外光谱中官能团的特征吸收峰及其解析。
（2）核磁共振谱中化学位移、偶合常数的概念及图谱解析。
（3）质谱的基本原理及碎片离子的形成机制。
2、难点（1）复杂分子的红外光谱和核磁共振谱的综合解析。
（2）质谱中分子离子峰的识别及结构推断。
三、教学方法1、讲授法讲解波谱分析的基本理论和方法，使学生建立起系统的知识框架。
2、案例分析法通过实际的化合物波谱分析案例，引导学生运用所学知识进行解析，提高解决问题的能力。
3、实验演示法利用实验设备进行简单的波谱实验演示，增强学生的直观认识。
四、教学过程1、课程导入通过介绍一些日常生活中与波谱分析相关的现象或应用，如药物成分的鉴定、食品质量检测等，引发学生的兴趣，从而引出波谱分析的主题。
2、红外光谱（1）原理讲解分子振动和红外吸收的关系，介绍红外光谱的产生机制。
（2）官能团特征吸收峰详细介绍常见官能团，如羟基、羰基、氨基等在红外光谱中的特征吸收峰位置和形状。
（3）图谱解析通过实例，引导学生根据红外光谱图判断化合物中可能存在的官能团。
3、紫外可见光谱（1）原理阐述分子中电子跃迁与紫外可见吸收的关系。
（2）应用介绍紫外可见光谱在定量分析和结构研究中的应用。
4、核磁共振谱（1）基本原理讲解原子核自旋、磁矩以及在外磁场中的能级分裂等概念。
（2）化学位移解释化学位移的产生原因，介绍不同化学环境中氢原子的化学位移范围。
（3）偶合常数说明自旋自旋偶合现象及偶合常数的意义。
（4）图谱解析结合实例，让学生学会解读核磁共振谱图，确定分子结构。
5、质谱（1）原理介绍质谱仪的工作原理，包括离子的产生、分离和检测。
（2）质谱图的解析讲解分子离子峰、碎片离子峰的识别方法，以及如何根据质谱图推断化合物的结构。
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) 及双键
(3) 相关峰：习惯上把同一官能团的不同振动方式而
产生的红外吸收峰称为相关峰。如甲基(-CH3)
2960cm-1(nas)、2870cm-1(ns)， 1470cm-1 、1380cm-1
( dC-H剪式及面内摇摆)。 (4)已知物的鉴定：若被测物的IR与已知物的谱峰位置 和相对强度完全一致，则可确认为一种物质（注意仪 器的灵敏度及H2O的干扰）。 (5)未知物的鉴定：可推断简单化合物的结构。对复杂 的化合物，需要UV、NMR、MS的数据
CH2 CHCH2CH3 1650
（3）氢键作用：一般使谱带移向低波数，且变宽
3、一般步骤
①计算不饱和度。——样品中有无双键、脂环、苯环？
②官能团区：峰的位置？强度？ ——样品中有哪些官能团？
③指纹区：有无诊断价值高的特征吸收？ 如：1380cm-1有峰？1000 cm-1以下有峰？形状如何？双键的 取代情况及构型？苯环上的取代情况？ ④其他信息：来源？合成方法？化学特征反应？物理常数？ NMR、MS、UV谱图特征？ ——掌握的信息越多，越有利于给出结构式。
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分子振动与红外光谱
(3) 红外光谱的一般特征
横坐标：波长/λ或波数/cm-1。 红外谱图有等波长及等波数两种，对照标准谱图时应注意。 纵坐标：吸光度A或透光率T。 log( 1 ) A T 一般情况下，一张红外光谱图有5~30个吸收峰。
(5)红外吸收峰的强度和形状常用下列符号表示：
¡ ñ Ô ü Õ Ñ Ô Ð Î Ê Ç ÷Ç » Ò Æ » Â
à × ¸ Æ
8.1 分子吸收光谱和分子结构 电磁波波长越短，频率越快，能量越高。
Ï à °É û à ×Í » ¿ » ¸
200nm 400nm 800nm
ì à à ¹ Í ¸
2.5mm 25mm
X£ É Ï ä ß
Þ ß ç ¨ Î Ï µ ²
C-H 伸缩
烷烃 CH3:2962+10(s)和 2872+10(s) CH2:2926+10(s)和 2853+10(s)
区段 (Ⅳ) 三键和 累积双 键伸缩 振动区
波数范围/cm-1
振动类型 C≡C 伸缩
2400～2100
C≡N 伸缩 -N=C=O 伸缩 -C=C=O 伸缩
相关有机化合物中基团的特征频率/cm-1 炔 RC≡CH 2140-2100(S) RC≡CR’2260-2190(v,w) 腈 2260～2240(m) 异氰酸酯 2275～2240(s) 烯酮 ～2150 酸酐 1850～1800(s);1790～1740(s) 酰卤 1815～1770(s) 酯 1750～1735(s) 醛 1740～1720(s) 酮 1725～1705(s) 酸 1725～1700(s) 酰胺 1690～1630(s) 烯 1680～1620(v) 芳环 1600(v);1580(m);1500(v);1450(v) 亚胺、肟 1690～1640(v) 偶氮 1630～1575(v) 烷烃 CH3: 1470～1430(m);1380～1370(s) CH2: 1485～1445(m) CH: 1340(w)
(1) 振动方程式
分子的近似机械模型——弹簧连接小球。 分子的振动可用Hooke’s rule来描述：
1 n 2
红外光谱中，频率常用波数表示。
1 1 k( ) m1 m2
(1)
波数——每厘米中振动的次数。波数与波长互为倒数。
(1cm=104μm)
分子振动与红外光谱 若将频率采用波数表示，Hooke’s rule则可表示为：
8.2.3.红外谱图解析
1、红外谱图解析基础知识
(1) 特征频率区：红外光谱中4000-1～1350cm-1的高频 区称为特征频率区。主要是X-H、三键( C （C=C,C=O,C=C)的伸缩振动。 (2) 指纹区：红外光谱的1250cm-1 ～ 675cm-1的低频 区称为指纹区。主要是各种单键（C-N,C-O,C-C)的伸 缩振动及各种弯曲振动的吸收峰。
烃。
类型 RCH=CH2
＝C-H伸缩振动
C＝C伸缩振动
＝C-H面外摇摆振动
＞3000 cm-1（中） 1645 cm-1（中） 910-905 cm-1（强）995-985 cm- （强） 1653 cm-1（中） 895-885 cm-1（强） 730-650 cm-1（弱、宽） 980-965 cm-1（强）
⑤查阅、对照标准谱图，确定分子结构。
4、红外图谱的解析实例
例1 烷烃： C—H伸缩振动2940cm-1和2860 cm-1 C—H面内弯曲1460（不对称）和1380（对称） -(CH2)n- (n>=4)一般在720 cm-1处有特征峰（弱）
十二烷
第八章 有机化合物的波谱分析
例2 烯烃： 三种特征吸收。
C=C伸缩振动 1680-1620 cm-1其强度与位置决定于双键C上取
代基的数目及性质，分子对称性越高吸收峰减弱，如有四个 取代基，常看不到它的吸收（不改变偶极矩）。 ＝C-H伸缩振动3100-3010 cm-1（中强），鉴定双键上的氢原 子是否存在。
＝C-H面外摇摆振动1000-800 cm-1 可用于鉴定各种类型的烯
600MHz 60MHz
l ¢ ¨¢ Î ² ¡ ç Ó ¨ µ Ê ²
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。
第八章 8.2 红外光谱（Infrared Spectroscopy,IR）有机化合物的波谱分析 8.2.1 分子振动与红外光谱
-1
说明 无论单体 还是缔合， ν N-H 吸收都 比ν O-H 吸收 尖而弱 醛基的 ν =C-H 吸 收 于 2820cm-1 -1 和 2720cm 处 3000cm-1 处 为区分饱 合与不饱 合ν C-H 的分 界线 (▷-H 的 ν C-H 吸收在 3050cm-1 处
3000～2800
• 不损坏样品（MS除外）
• 分析速度快(＜10min) • 对*C及－C＝C－的构型 确定比较方便
波谱法已成为有机结构分析的常规方法。
8.1 分子吸收光谱和分子结构 一定波长的光与分子相互作用并被吸收，用特写仪器记
录下来就是分子吸收光谱：
Ð ú Ö Ó « ç Å ¨ Ó º ·×£ µ ´ ²
-1
振动类型 O-H 伸缩
3750～3000 N-H 伸缩 ≡C-H 伸缩 3300～3010 =C-H 伸缩
相关有机化合物中基团的特征频率/cm 醇酚单体 3650-3590(s);缔合 3400-3200(s,b) 酸 单体 3560-3500(m) ;缔合 3000-2500(s,b) 胺 1。;3500(m)和 3400(m);2。3500-3300(m) 亚胺 3400-3300(m) 酰 胺 3350(m) 和 3160(m); 一 取 代 酰 胺 3320-3060(m) 炔 3300 (s) 烯 3090-3010(m) 芳烃 -3030
说明
(Ⅴ) 特 羰基伸 征 缩振动 频 区 率 区 (Ⅵ) 两键伸 缩振动 区 (Ⅶ) 饱合 C-H 面 内弯曲 振动区
1900～1630
C=O 伸缩
酸酐两峰相距 -1 60cm
C=C 伸缩 1675～1500 1475～1300 C=N 伸缩 N=N 伸缩 C-H 面 内 弯曲
有 >C(CH3)2 和 -C(CH3)3 基 团 时 ， 1380-1370cm1 处峰裂分为 两峰。
若将频率采用波数表示，Hooke’s rule则可表示为：
1 1 1 k( ) 2c m1 m 2
式中： k— 化学键的力常数；
(2)
m —成键原子的质量。
不同分子的结构不同，化学键的力常数不同，成键原子的质量 不同，导致振动频率不同。 用红外光照射有机分子，样品将选择性地吸收那些与其振动 频率相匹配的波段，从而产生红外光谱。
很强 强 中等 弱 Vs (very strong) 宽峰 肩峰 双峰 B (broad)
S (strong)
Sh (shoulder)
M (midium)
D (double)
W (weak)
8.2.2有机化合物基团的特征频率P90-91
区段 (Ⅰ) N-H 和 O-H 伸 缩振动 区 特 征 频 率 区 (Ⅱ) 不饱和 C-H 伸 缩振动 区 (Ⅲ) 饱和 C-H 伸 缩振动 区 波数范围/cm
R1R2C=CH2 ＞3000 cm-1（中）
R1CH=CHR2）＞3000 cm-1（中） 1650 cm-1（中） （顺） R1CH=CHR2＞3000 cm-1（中） 1675 cm-1（弱） (反） R1R2C=CHR3 R1R2C=CR3R4 ＞3000 cm-1（中） 无
1680 cm-1（中～弱） 840-790 cm-1（强）
第八章 有机化合物的波谱分析
8.1 分子吸收光谱和分子结构
第八章 目 录
8.2 红外光谱 (IR) （第4章） 8.3 核磁共振谱 (NMR) （第12章） 8.4 紫外光谱 (UV) 8.5 质谱 (MS) 选读教材IV 选读教材III
测定有机物结构的2种方法：化学法和波谱法
化学法 波谱法
• 需要较多试样（半微量分析， • 样品用量少（<30mg） 用样量为10－100mg） • 损坏样品 • 大量的时间（吗啡碱，1805 －1952年） • 需要熟练的实验技巧，高超 的智慧和坚韧不拔的精神。
C=C伸缩振动 1680-1620 cm-1
R1C≡CR2、CH≡CH 无-C≡C-红外吸收
例3、炔烃： C—H伸缩振动3300cm-1 （尖锐峰） CC伸缩振动2300-2100cm-1(强度与分子对称性有关) C—H面外弯曲振动700-600 cm-1