3.第三章、光谱分析解析

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第三章--原子发射光谱法含样题

第三章--原子发射光谱法含样题

试样的引入
电弧和火花光源主要应用于固体试样的分析,而液体和 气体试样采用等离子体光源。
金属或合金
非金属固体材料,试样需放在一个其发射光谱不会干扰 分析物的电极上。
理想的电极材料:碳。
引入方式:电极是一极呈圆柱形,一端钻有一个凹孔。 分析时,将粉碎的试样填塞在顶端的凹孔中。它是引 入试样最常用的方法。另一电极(即对电极)是稍具 圆形顶端的圆锥形碳棒,这种形状可以产生最稳定的 及重现的电弧和火花。
(三)几个概念
激发电位(或激发能) :原子由基态跃迁到激发态时 所需要的能量
主共振线:具有最低激发电位的谱线叫主共振线。一 般是由最低激发态回到基态时发射的谱线。
原子线:原子外层电子的跃迁所发射的谱线,以I表示, 如MgⅠ285.21nm为原子线。
离子线 :离子的外层电子跃迁—离子线。以II,III,IV 等表示。如MgⅡ280.27nm为一次电离离子线。
压通道,以利于进样;第三,参与放电过程。 2、中层管通入辅助气体Ar气,用于点燃等离子体。 3、内层石英管以Ar为载气,试样溶液以气溶胶形式引入
等离子体中。
用Ar做工作气体的优点:Ar为单原子惰性气体,不与 试样组份形成难离解的稳定化合物,也不象分子那样 因离解而消耗能量,有良好的激发性能,本身光谱简 单。
2) 摄谱法
摄谱步骤
由激发态直接跃迁至基态所辐射的谱线称为共振线。
由较低级的激发态(第一激发态)直接跃迁至基态的 谱线称为第一共振线,一般也是元素的最灵敏线。
当该元素在被测物质里降低到一定含量时,出现的最 后一条谱线,这是最后线,也是最灵敏线。用来测量 该元素的谱线称分析线。
二、谱线的强度
谱线的强度特性是原子发射光谱法 进行定量测定的基础。谱线强度是单位 时间内从光源辐射出某波长光能的多少, 也即某波长的光辐射功率的大小。

第三章 紫外-可见吸收光谱分析

第三章   紫外-可见吸收光谱分析

2.不饱和脂肪烃 .
在不饱和烃类分子中,除含有σ键外,还含有π 键,它们可以产生 σ→σ*和π→π* 两种跃迁。 如果存在共轭体系,则随共轭系统的延长, 吸收带将明显向长波方 向移动,吸收强度也随之增强 在共轭体系中, π→π*跃迁产生的吸收带又称为K(Konjugation) 带。其特点是:强度大,εmax›104;位置一般在217~280nm λmax和εmax的大小与共轭链的长短及取代基的位置有关 根据K带是否出现,可判断分子中共轭体系的存在的情况。在紫外光 根据 带是否出现,可判断分子中共轭体系的存在的情况 带是否出现 谱分析中有重要应用。
紫外- §3-3 紫外-可见分光光度法的应用 一、 定性分析 二、纯度检查 三、结构推测 四、定量分析 单组分样品的定量分析 多组分样品的定量分析
一、 定性分析
1、依据:吸收光谱的特征——形状、波长、峰数目、强度、 吸光系数。 、依据:吸收光谱的特征 形状、 形状 波长、峰数目、强度、 吸光系数。 2、方法:对比法 、方法: (1) 对比吸收光谱特征数据 (2) 对比吸光度或吸光系数的比值
3.芳香烃 .
苯有三个吸收带 E1带180∼184nm ε=47000 E 2带200∼204 nm ε=7000 苯环上三个共扼双键的 π → π*跃迁特征吸收带 B带 230-270 nm
ε=200
π → π*与苯环振动引起; 含取代基时, B带简化,红移 当苯环上有取代基时,苯的三个特征谱带都会发生显著的变化, 其中影响较大的是E2带和B谱带。
化合物 H2O CH3OH CH3CL CH3I CH3NH2
λmax(nm) 167 184 173 258 215
εmax 1480 150 200 365 600

第三章紫外可见分光光度法

第三章紫外可见分光光度法
优点:自动记录, 快速全波段扫描。可 消除光源不稳定、检 测器灵敏度变化等因 素的影响,特别适合 于结构分析。仪器复 杂,价格较高。是目 前用的最多的分光光 度计。
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3.双波长
将不同波长的两束单色光(λ 1、λ 2) 快束交替通 过同一吸收池而后到达检测器。产生交替信号。无需 参比池。△=1~2nm。两波长同时扫描即可获得导数 光谱。
max也作为定性的依据。不同物质
的λmax有时可能相同,但ε
定量分析的依据。
max不一定相同。
(6)吸收谱带强度与该物质分子吸收的光子数成正比,
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3.紫外-可见吸收光谱的产生
由于分子吸收紫外-可见光区的电磁辐射,分 子中价电子(或外层电子)的能级跃迁而产生紫 外-可见吸收光谱。 电子能级间跃迁的同时总伴随有振动和转动
紫外分光光度计检测;可作为溶剂使用。
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2、n→ζ*跃迁
所需能量较大。 吸收波长为150~250 nm,大部分在远紫外区 ,近紫外区仍不易观察到。
含非键电子的饱和烃衍生物(含N、O、S和卤
素等杂原子)均呈现n →ζ*跃迁。 如一氯甲烷、甲醇、三甲基胺n →ζ*跃迁的λ分 别为173 nm、183 nm和227 nm。
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1、σ →σ *跃迁
所需能量最大,ζ电子只有吸收远紫外光的能量 才能发生跃迁。
饱和烷烃的分子吸收光谱出现在远紫外区。
吸收波长λ< 200 nm。 例:甲烷λmax为125 nm , 乙烷λmax为135 nm, 环丙烷(饱和烃中最长) λmax为190 nm。 在近紫外没有饱和碳氢化合物的光谱,需真空
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2.能级跃迁的讨论
(1)转动能级间的能量差Δ Er:0.005~0.050 eV, 跃迁产生吸收光谱位于远红外区,称为远红外 光谱或分子转动光谱; (2)振动能级的能量差Δ Ev约为:0.05~1eV,跃

第三章 红外吸收光谱分析-1

第三章 红外吸收光谱分析-1

波长和波数
红外区光谱用波长和波数( 红外区光谱用波长和波数(wave number) 波长和波数 ) 来表征 ; 波长多用m做单位; 做单位; 波长多用 做单位 波数: 表示, 波数:以σ表示,定义为波长的倒数,单位 表示 定义为波长的倒数, cm-1,其物理意义是每厘米长光波中波的数 目. σ=1/λ(cm)=104/λ(m)=υ/c 用波数表示频率的好处是比用频率要方便, 用波数表示频率的好处是比用频率要方便,且 数值小. 数值小. 一般用透光率 波数曲线或透光度-波长曲线 透光率-波数曲线 波长曲线来 一般用透光率 波数曲线或透光度 波长曲线来 描述红外吸收光谱. 描述红外吸收光谱.
第三章 红外吸收光谱分析
3.2 基本原理 3.2.1 产生红外吸收的条件
产生红外吸收的条件
1) 辐射光子具有的能量与发生振动 跃迁所需的跃迁能量相等. 跃迁所需的跃迁能量相等. 2)辐射与物质之间有耦合作用. )辐射与物质之间有耦合作用.
条件一: 条件一:辐射光子的能量应与振动跃 迁所需能量相等
红外光谱的特点-1 红外光谱的特点
紫外,可见吸收光谱常用于研究不饱和 紫外,可见吸收光谱常用于研究不饱和 有机物, 有机物,特别是具有共轭体系的有机化 合物; 红外光谱法主要研究在振动中 合物;而红外光谱法主要研究在振动中 伴随有偶极矩变化的化合物. 伴随有偶极矩变化的化合物. 因此,除了单原子和同核分子如Ne, , 因此,除了单原子和同核分子如 ,He, O2,H2等之外,几乎所有的有机化合物 等之外, 在红外光谱区均有吸收. 在红外光谱区均有吸收. 一般只要结构上不同, 一般只要结构上不同,就会有不同的红 外光谱图. 外光谱图.
红外光谱的特点-2 红外光谱的特点
红外谱图吸收带的位置与吸收谱带的强 红外谱图吸收带的位置与吸收谱带的强 度反映了分子结构上的特点, 度反映了分子结构上的特点,可以用来 定基团,定结构; 定基团,定结构; 谱带的强度与分子组成以及含量有关 与分子组成以及含量有关, 谱带的强度与分子组成以及含量有关, 可以用来进行定量分析及纯度的检查; 可以用来进行定量分析及纯度的检查; 红外光谱分析特征性强,气体, 红外光谱分析特征性强,气体,液体和 固体样品均可以测定,并且具有用量少, 固体样品均可以测定,并且具有用量少, 分析速度快和不破坏样品等特点. 分析速度快和不破坏样品等特点.

有机波谱解析-第三章_红外光谱

有机波谱解析-第三章_红外光谱

由于红外光谱吸收强度受狭缝宽度、温度和溶剂等因素影 响,故不易精确测定,在实际分析中,只是通过与羰基等强吸 收峰对比来定性研究。
谱带强度与振动时偶极矩变化有关,偶极矩变化愈 基团极性 大,谱带强度愈大;偶极矩不发生变化,谱带强度为0, 即为红外非活性。 电子效应
红外吸收强度 偶极距变化幅度 振动偶合
伸缩振动(
as
)两种形式。
弯曲振动:原子垂直于化学键方向的运动。又可以分
它们还可以细分为摇摆、卷曲等振动形式。
为面内弯曲振动()和面外弯曲振动( )两种形式,
+和-表示垂直于纸面方向的前后振动。
亚甲基的振动形式
三、分子振动与红外吸收峰的关系
理论上具有特定频率的每一种振动都能吸收相应 频率的红外光,在光谱图对应位臵上出现一个吸收 峰。实际上,因种种原因分子振动的数目与谱图中
纵坐标为: 百分透过率(%) 横坐标为: 波长(µ m)或波 数(cm-1)。
环戊烷
也可用文字形式表示为:2955cm-1(s)为CH2的反对称伸缩振动 (υasCH2),2870cm-1(m)为CH2的对称伸缩振动(υsCH2) 1458cm-1(m) 为CH2的面内弯曲振动(δ面内CH2),895cm-1(m)为CH2的面外弯曲振动 (面外CH2)
诱导效应大于共轭效应, C=O 蓝移至 1735 cm-1
三、空间效应
(1)空间位阻 破坏共轭体系的共平面性,使共
轭效应减弱,双键的振动频率蓝移(增大)。
CH(CH3)2 O O O
CH3 CH3
CH3 CH(CH3)2
CH3
1663cm-1
1686cm-1
1693cm-1
(2)环的张力:环的大小影响环上有关基 团的频率。

仪器分析 第三章 紫外可见吸收光谱法

仪器分析 第三章 紫外可见吸收光谱法

第三章紫外可见吸收光谱法1.定义2.紫外吸收光谱的产生3.物质对光的选择性吸收4.电子跃迁与分子吸收光谱第一节概述11. 定义根据溶液中物质的分子或离子对紫外、可见光谱区辐射能的吸收来研究物质的组成和结构的方法,包括比色分析法与分光光度法。

◆比色分析法:比较有色溶液颜色深浅来确定物质含量的方法。

◆分光光度法:使用分光光度计进行吸收光谱分析测量的方法。

2/紫外-可见波长范围:(真空紫外区)◆远紫外光区:10-200 nm;◆近紫外光区:200-400 nm;◆可见光区:400-780 nm。

◆O2、N2、CO2、H2O等可吸收远紫外区(60-200 nm)电磁辐射。

◆测定远紫外区光谱时,须将光学系统抽真空,并充入惰性气体。

◆准确:近紫外-可见分光光度法(200-780 nm)。

3/方法特点:◆仪器较简单,价格较便宜;◆分析操作简单;◆分析速度较快。

4/紫外可见吸收光谱:分子中价电子能级跃迁(伴随着振动能级和转动能级跃迁)。

2. 紫外可见吸收光谱的产生价电子的定义?AB 电磁辐射5/◆分子内部三种运动形式:电子相对于原子核的运动;原子核在其平衡位置附近的相对振动;分子本身绕其重心的转动。

◆分子具有三种不同能级:电子能级、振动能级和转动能级(量子化,具有确定能量值)。

◆分子内能:包括电子能量E e、振动能量E v、转动能量Er 。

2.1 电子跃迁与分子吸收光谱6/分子的各能级:◆转动能级能量差:0.005~0.05 eV,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)。

◆振动能级能量差:0.05~1 eV,跃迁产生吸收光谱位于红外区(红外光谱或分子振动光谱)。

◆电子能级能量差:1~20 eV。

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)。

7/8/◆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。

◆电子光谱中总包含有振动/转动能级间跃迁产生的若干谱线而呈现宽谱带(带状光谱)。

《天然药物分析》3章光谱

《天然药物分析》3章光谱


M 1% E1cm 10
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如果溶液中同时存在两种或两种以上的吸光物质时,则溶液 的吸光度将是各组分的吸光度总和。吸光度具有加和性,n个 组分的吸光度: n

(3-5) 吸光度的这种加和性质是计算分光光度法测定混合组分的依 据。 上述光吸收定律严格地说只适用于单色光及稀溶液(C ≤ 102mol/L)。如溶液浓度较大,则吸光物质分子间的平均距离小, 分子间的相互作用改变了对特定辐射的吸收性质,导致对 Lambert-Beer定律的偏离。
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(一)单波长分光光度法

单波长分光光度法通常选择被测成分的最大吸收 波长(λmax)为测定波长,而共存组分在此波长处 基本无吸收干扰。并且以吸光度读数在0.3 ~ 0.7之
间为好。
1.吸收系数法 2.对照品比较法
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3.标准曲线法
(1)选择最大吸收波长 (2)测定一系列不同浓度的标准(对照品)溶液 (3)用吸收度绘制标准曲线 (4)在同样条件下测定样品溶液浓度,由标准曲线 求含量
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一.样品处理
1.气体样品
呈现气态的中药样品可在玻璃气槽内进行测定, 玻璃气槽的两端粘有红外透光的NaCl或KBr窗片。 先抽走气槽内空气,使呈真空状态,再将供试品注 入。
2.液体和溶液试样
(1)液体池法 溶液状态供试品沸点较低,且挥发性较大,可直 接注入封闭液体池中,液层厚度一般保持在 0.01~1mm为佳。常用的溶剂有四氯化碳、三氯甲 烷、二硫化碳、己烷、环己烷等。
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红外光谱一般可分为近红外(Near Infrared spectrophotometry,NIR)、中 红外(Middle Infrared spectrophotometry,MIR)和远红外(Far Infrared spectrophotometry,FIR)3个光 谱区域,其波长分别为0.75µ ~ 2.5µ m m、 2.5µ ~ 25µ 和25µ ~ 500µ m m m m。 常用2.5µ ~ 25µ m m的中红外区。

材料分析方法第三章_红外光谱剖析

材料分析方法第三章_红外光谱剖析
~3080cm-1: 烯烃C—H伸缩振动;~1820:910cm-1倍频; ~1650cm-1: C=C伸缩振动;~993,910cm-1: C=CH2 非平面摇摆振动
烯烃类型对=C-H的面外弯曲振动的影响
对判断烯烃类 型非常有用
烯烃类型
R1CH=CH2 R1R2C=CH2 R1CH=CHR2(顺) R1CH=CHR2(反) R1R2C=CHR3
(4)分析时间短。一般红外光谱做一个样可在10~30分钟 内完成。如果采用傅里叶变换红外光谱仪在一秒钟以内 就可完成扫描。为快速分析的动力学研究提供了十分有 用的工具。
(5)所需样品用量少,且可以回收。红外光谱分析一次 用样量约1~5mg,有时甚至可以只用几十微克。
IR光谱表示法: 横坐标为吸收波长(m),或吸收频率(波数
1947年第一台实用的双光束自动记录的红外分光光度计 问世。这是一台以棱镜作为色散元件的第一代红外分光光 度计。
到了六十年代,用光栅代替棱镜作分光器 的第二 代红外光谱仪投入了使用。这种计算机化的光栅为分光 部件的第二代红外分光光度计仍在应用。
七十年代后期,干涉型傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)投入了使用,这就是第三代红外分光光度计。
断烯烃的存在 , 苯环 C-H 大于3000
初步判断烯烃结构 的存在
影响碳碳双键伸缩振动吸收的因素
对称性:对称性越高,吸收强度越低。 取代基:与吸电子基团相连,振动波数下
降。 取代基的质量效应:双键上的氢被氘取代
后,波数下降10-20 厘米-1。 共轭效应:使波数下降约30厘米-1 。
1-己烯的红外光谱图
吸收池和检测器
由于玻璃,石英等常规透明材料不能透过红外线, 因此红外吸收池必须采用特殊的透红外材料制作 如:NaCl,KBr,CsI,KRS-5等作为窗口。由于 该类材料均属于无机盐,很容易吸收水汽发生潮 解。固体粉体样品可以直接与KBr混合压片,直 接进行测定。

第三章 红外吸收光谱分析-4.

第三章 红外吸收光谱分析-4.

H C CH2
练习: C8H7N,确定结构
解:1) =1-(1-7)/2+8=6
2)峰归属 3)可能的结构
H3C
CN
第三章 红外吸收光谱分析
3.5 试样的处理和制备
要获得一张高质量红外光谱图,除了仪 器本身的因素外,还必须有合适的样品 制备方法。
红外光谱法对试样的要求
红外光谱的试样可以是液体、固体或气体,一般应 要求:
如用计算机谱图检索,则采用相似度来判别。 使用文献上的谱图应当注意试样的物态、结晶
状态、溶剂、测定条件以及所用仪器类型均应 与标准谱图相同。
未知物结构的测定
测定未知物的结构,是红外光谱法定性分析 的一个重要用途。如果未知物不是新化合物,可 以通过两种方式利用标准谱图进行查对:
(1)查阅标准谱图的谱带索引,与寻找试样 光谱吸收带相同的标准谱图;
如果样品为新化合物,则需要结合紫外、质谱、核磁等
数据,才能决定所提的结构是否正确。
几种标准谱图
(1)萨特勒(Sadtler)标准红外光谱图 (2)Aldrich红外谱图库 (3)Sigma Fourier红外光谱图库
练习: 推测C8H8纯液体
解:1) =1-8/2+8=5
2)峰归属 3)可能的结构
谱图解析步骤-确定未知物的不饱和度
=0: 表示分子是饱和的,应是链状烃及 其不含双键的衍生物。
=1: 可能有一个双键或脂环; =2: 可能有 两个双键和脂环,也可能有
一个叁键; =4: 可能有一个苯环等。
谱图解析步骤-官能团分析
根据官能团的初步分析可以排除一部分 结构的可能性,肯定某些可能存在的结构, 并初步可以推测化合物的类别。

第三章 原子发射光谱

第三章 原子发射光谱
第三章 原子发射光谱分 析法
第一节 原子发射光谱 分析基本原理
一、概述 二、原子发射光谱的产生 三、谱线强度 四、谱线自吸与自蚀
2018/11/30
Varian 710—ES全谱直读电感耦合等离子发射光谱仪
2018/11/30
一、概述
原子发射光谱分析法(AES): 依据各种元素的原子或离子在热激发或电激发下,由基态 跃迁到激发态,返回到基态时,发射出特征光谱,依据特征 光谱进行定性、定量的分析方法。
缺点:
第二节 原子发射光谱分析 仪器类型与结构流 程
一、光源
二、分光系统
三、检测器
2018/11/30
原子发射光谱分析的三个主要过程:
样品蒸发、原子化,原子激发并产生光辐射。 分光,形成按波长顺序排列的光谱。 检测光谱中谱线的波长和强度。
光源
分光系统
原子发射光谱仪方框图
检测器
2018/11/30
ห้องสมุดไป่ตู้
基态元素M
E 特征辐射
激发态M*
2018/11/30
二、原子发射光谱的产生
必须明确如下几个问题: (1)原子中外层电子能级分布是量子化的,△E不是连续的 ,则λ或ν也是不连续的,原子光谱是线光谱; (2)同一原子中,电子能级很多,有各种不同的能级跃迁, 所以有各种△E不同的值,即可以发射出许多不同 λ或 ν 的辐射线。但跃迁要遵循“光谱选律”,不是任何能
1. 电弧光源
电弧光源:
直流电弧发生器
(a)直流电弧;
(b)交流电弧。
(1)直流电弧:
直流电源作为激发能源,电压150 ~380V,电流5~ 30A
;石墨作电极,试样放置在一支电极(下电极)的凹槽内;使

第三章紫外光谱和质谱

第三章紫外光谱和质谱

③ π-π*跃迁
是π电子从π成键向反键π*轨道的跃迁,含有π电子基团的不饱和有 机化合物,都会发生π-π*跃迁,如有 、 等的有机化合
物。π-π*跃迁所需的能量比σ-σ*跃迁小,也一般比n-σ*跃迁小,吸收 峰一般在200nm附近。
π-π*还具有以下特点:
吸收波长一般受组成不饱和键的原子影响不大,如 及 的λmax 都是 175 nm;摩尔吸光系数都比较大,通常在104以上,为强吸收带;
特点:光谱原理简单,识谱容易,信息量较少, 应用仍较广泛。
一、基本原理
1.紫外光谱的产生 E = E0 + E平动 + E转动 + E振动 + E电子 图中A、B表示不同能量的两个电 子能级,在每个电子能级中还分 布着若干振动能量不同的振动能 级,它们的振动量子数V=0、1、 2、3…表示,而在同一电子能级 和同一电子能级和同一振动能级 中,还分布着若干能量不同的转 动能量,它们的转动能级数J=0、 1、2、3……表示。 在分子能级跃迁所产生的能级变化ΔE中,电子能级跃 迁的能量变化ΔEe是最大的,一般在1~20eV之间, 它对应的电磁辐射能量主要在紫外-可见光区。
3.某些常见化合物的吸收光谱 ① 饱和烃及其取代衍生物 饱和烃中只有σ键,即只有σ电子,因此只能产生σ-σ*跃 迁,饱和烃的取代衍生物引入具有未成键n电子的杂原子, 可以产生n -σ*跃迁,吸收波长变大 。 如CH4的吸收波长为125 nm,而CH3Cl、CH3Br和CH3I的 吸收波长分别为173、204 和258 nm。 饱和烃是测定紫外-可见光谱时的良好溶剂。 ② 不饱和烃及共轭烯烃 可以产生σ-σ*跃迁和π-π*跃迁,一般在近紫外光区,为强吸收带在 分析上较有实用价值。 不饱和烃中,如果存在着共轭体系,共轭使电子离域大,-*能 量降低,跃迁几率增加,吸收波长变长,吸收变大。共轭程度越大, 则λmax越大,εmax也越大。 如:乙烯(193 nm),1,3-丁二烯(217 nm),己三烯(258 nm),辛四 烯(300 nm) 在共轭体系下,π-π*跃迁所产生的吸收带,又称为K带。

第三章-红外吸收光谱分析-1

第三章-红外吸收光谱分析-1
在倍频峰中,二倍频峰还比较强,三倍频峰以上,因 跃迁几率很小,一般都很弱,常常不能测到。
由于分子非谐振性质,各倍频峰并非正好是基频峰的 整数倍,而是略小一些。
HCl的基频峰和倍频峰
基频峰(V0→1) 二倍频峰( V0→2 ) 三倍频峰( V0→3 ) 四倍频峰( V0→4 ) 五倍频峰( 0→5 )
折合质量μ的影响
对于相同化学键的基团,波数与折合 质量μ平方根成反比。例如C-C、C-O、 C-N键的力常数相近,但折合质量不同。
μ : C-C < C-N < C-O 1430 cm-1 1330 cm-1 1280 cm-1
第三章 红外吸收光谱分析
3.2 基本原理 3.2.3 多原子分子振动
在红外吸收光谱上除基频峰外,还有振动能级由基 态( V =0)跃迁至第二激发态( V =2)、第三激 发态( V =3),所产生的吸收峰称为倍频峰。
除此之外,还有合频峰(1+2,21+2,),差 频峰( 1-2,21-2, )等,这些峰多数很弱, 一般不容易辨认。
倍频峰、合频峰和差频峰统称为泛频峰。
通过试样后的红外光在一些波数范围减弱,在 另一些波数范围内仍然较强,用仪器记录该试 样的红外吸收光谱,进行样品的定性和定量分 析。
第三章 红外吸收光谱分析
3.2 基本原理 3.2.2 双原子分子的振动
红外光谱是由于分子振动能级的跃迁(同时伴有转动能级跃迁) 而产生,即分子中的原子以平衡位置为中心作周期性振动,其振 幅非常小。这种分子的振动通常想象为一根弹簧联接的两个小球 体系,称为谐振子模型。这是最简单的双原子分子情况,如下图 所示。
EL=hL 产生红外吸收光谱的第一条件为:
EL =△Ev hL = △Vh 即 L= △V

第三章 紫外吸收光谱分析

第三章 紫外吸收光谱分析

b. 滤光片单色器
组成:
性能: 吸收滤片 光谱通带宽度(nm) 20-30 透 过 率(T% ) 5-20%
准直镜
入口狭缝、 滤光片、出口狭缝
干涉滤光片 10-15 40-60%
狭缝
c. 棱镜和光栅单色器 光谱通带宽度 少于 1nm 组成: 狭缝、色散元件、准直元件( 透镜 、反射镜 )
棱镜和光栅单色器比较
空紫外分光光度计,故在实际应用中受到一定的限制。
我们通常所说的紫外-可见分光光度法,实际上是指近非 真空紫外、可见分光光度法(200 ~ 800 nm)。
3.2 化合物紫外—可见光谱的产生
在紫外和可见光谱区范围内,有机化合物的吸收带主要由五种分
子轨道间的下述四种跃迁:σ→σ*、π → π*、n →σ *、n →π *及电荷
分子能级的能量间隔各异,因此不
同物质将选择性地吸收不同波长或
能量的外来辐射,这是UV-Vis定性 分析的基础。
苯蒸气的吸收曲线
2. 紫外-可见光谱的仪器原理
2.1. 紫外吸收仪器原理图
以下分别是单光束、双光束分光光度计的示意图以及仪器照片
2.2 仪器部件介绍
0.575
光源
单色器
检测器
显示 器
吸收池
吸收带:通常,分子是处在基态振动能级上。当用紫 外、可见光照射分子时,电子可以从基态激发到激发态的 任一电子能级上。因此,电子能级跃迁产生的吸收光谱, 包括了大量谱线,并由于这些谱线的重叠而成为连续的吸 收带,这就是为什么分子的紫外-可见光物质结构不同或者说其
E. 信号指示系统 它的作用是放大信号并以适当方式指示或记录下来。 常用的信号指示装置有直读检流计、电位调节指零装置 以及数字显示或自动记录装置等。很多型号的分光光度 计装配有微处理机,一方面可对分光光度计进行操作控 制,另一方面可进行数据处理。 总 结 :

第3章红外光谱法

第3章红外光谱法

Rayleigh散射:
激发虚态
弹性碰撞;无能
E1 + h0
h(0 - )
量交换,仅改变方向
Raman散射:
h0
非弹性碰撞;方
向改变且有能量交换 E1
E0 + h0
h0 h0 V=1
h0 +
E0
V=0
Rayleigh散射
Raman散射
h
E0基态, E1振动激发态; E0 + h0 , E1 + h0 激发虚态;
发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子 的折合质量和键的力常数,即取决于分子的结构特征。
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分子中基团的基本振动形式
1.两类基本振动形式
伸缩振动
弯曲振动
亚甲基
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亚甲基
分析化学研究所
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伸缩振动
甲基的振动形式
弯曲振动
对称 υ s(CH3) 2870 ㎝-1
频峰
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分析化学研究所
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官能团区和指纹区
• 官能团区 4000~1300cm-1是基团伸缩振动出现的区域,对鉴定 基团很有价值
• 指纹区 1300~600cm-1是单键振动和因变形振动产生的复杂光 谱区,当分子结构稍有不同时,该区的吸收就有细微 的差异,对于区别结构类似的化合物很有帮助。
共轭效应:使共轭体系中的电子云密度平均化,使双键略有伸 长,因此,双键的吸收频率向低波数方向位移。
中介效应:当含有孤对电子的原子(如:O, N, S等)与具有多 重键的原子相连时,也可起类似的共轭作用,使吸收频率向低 波数方向位移。

仪器分析第三章发射光谱

仪器分析第三章发射光谱
试样蒸发、激发产生辐射→色散分光形成 光谱→检测、记录光谱→根据光谱进行定性 或定量分析
发射光谱的分析基础:
定性分析:特征谱线的波长 定量分析:特征谱线的强度(黑度),主要的
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二、原子发射光谱的分析仪器
光源 分光系统 检测器 信号显示系统
27
光源
作用:提供稳定,重现性好的能量,使试样中的被 测元素蒸发、解离、原子化和激发,产生电子跃迁, 发生光辐射
19
4、原子发射光谱图
元素标准光谱图
20
21
5、谱线的自吸和自蚀
自吸和自蚀
影响自吸和自蚀的因素 谱线的固有强度 弧层厚度 溶液浓度
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自吸和自蚀
发射光谱是通过物质的蒸发、激发、 迁移和射出弧层而得到的。在一般光 源中,是在弧焰中产生的,弧焰具有 一定的厚度,如下图:
a b
23
a
自吸和自蚀
发射光谱的分析过程 发射线的波长 发射谱线的强度 原子发射光谱图 谱线的自吸和自蚀
3
1、发射光谱的分析过程
激发态原子
外 层 电 子 跃 迁
基态原子
光电法 摄谱法
原子化
热或电
光电倍增管 感光板
气态分子
气 化
样品分子
4
原子发射光谱示意图
5
一般情况下,原子处于基态, 在激发光源作用下,原子获得能 量,外层电子从基态跃迁到较高 能态变为激发态 ,约经10-8 s,外 层电子就从高能级向较低能级或 基态跃迁,多余的能量的发射可 得到一条光谱线。
第三章 原子发射光谱法
Atomic Emission Spectrometry,AES
1
特点: 优点——灵敏度高、简便快速、可靠性高、

第三章 红外光谱

第三章 红外光谱

不特征

类别
键和官能团
C=O R-CHO C=O

1750-1680 2720

(cm-1)


醛、酮
羧酸
1770-1750(缔合时在1710) 气相在3550,液固缔合时在 3000-2500(宽峰) 1800 1860-1800 1735 1690-1650 3520,3380(游离)缔合降低100 2260-2210 1800-1750
1670(弱-无)
ห้องสมุดไป่ตู้

共轭烯烃
与烯烃同
向低波数位移,变宽
与烯烃同
吸收峰 振

化合物
C=C,CC,C=C-C=C C-H拉伸 (或伸缩) 苯环 3310-3300 一取代 对称 2140-2100弱 无
C-H弯析
炔烃
较强
非对称二取代2260-2190弱
700-600 强
芳烃
取代芳烃
3110-3010中
一、红外光谱的八个峰区
4000-1500cm-1区域又叫官能团区. 该区域出现的吸 收峰,较为稀疏,容易辨认. 1500-400cm-1区域又叫指纹区. 这一区域主要是: C-C、C-N、C-O 等单键和各种弯曲振动的
吸收峰,其特点是谱带密集、难以辨认。
二、重要官能团的红外特征吸收
C-H拉伸(或伸缩)
1600中 1500强
1580弱 1450弱-无
670弱 倍频 2000-1650 一取代770-730, 710-690强 二取代
同芳烃
同芳烃
邻- 770-735强 间- 810-750强 710-690中 对- 833-810强
泛频 2000-1660

第三章 红外吸收光谱分析-3

第三章 红外吸收光谱分析-3

外部因素
外部因素主要指测定时物质的状态以及溶剂效应等因
素。 同一物质的不同状态,由于分子间相互作用力不同, 所得到光谱往往不同。 分子在气态时,其相互作用力很弱,此时可以观察到 伴随振动光谱的转动精细结构。 液态和固态分子间作用力较强,在有极性基团存在时, 可能发生分子间的缔合或形成氢键,导致特征吸收带 频率、强度和形状有较大的改变。 例如,丙酮在气态时的C-H为1742 cm-1 ,而在液态时 为1718 cm-1 。
C=O :→降低
注意:有时在化合物中,I效应与M效应同时存在,如果二者方 向不一致,这时应考虑哪个效应起主导作用。例如,饱和酯的 C=O为1735cm-1,比酮(1715cm-1)高,就是由于I效应大于M效应, 二者的净效应使得电子云密度由氧移向双键中间,使键力常数增 加的缘故。
当含有孤对电子的原子(O、S、N等)与具有多重键
游离羧酸的co键频率出现在1760cm1左右在固体或液体中由于羧酸形成二聚体co键频率出现在1700cm1当两个振动频率相同或相近的基团相邻具有一公共原子时由于一个键的振动通过公共原子使另一个键的长度发生改变产生一个微扰从而形成了强烈的振动相互作用
第三章 红外吸收光谱分析
3.3 基团频率和特征吸收峰
利用指纹区中苯环的C-H面外变形振动吸收峰 和2000~ 1667cm-1区域苯的倍频或组合频吸收 峰,可以共同配合确定苯环的取代类型。下图为不 同的苯环取代类型在2000~ 1667cm-1和 900~600cm-1区域的光谱。
指纹区
变形振动- 亚甲基
指纹区
变形振动 - 甲基
对称δ s(CH3)1380㎝-1
共轭效应- C效应



共轭效应使共轭体系中的电子云密度平 均化。 双键略有伸长,单键略有缩短,即双键 电子云密度降低,化学键力常数变小, 伸缩振动频率向低频方向移动。 共轭效应常引起C=O双键的双键性降低, 伸缩振动频率向低波数位移。

第三章紫外吸收光谱

第三章紫外吸收光谱

溶剂的影响
C
∆Εn<∆Εp
O
C
C
π∗
∆Ε n > ∆Ε p π∗
∆Ε n n C
π∗ ∆Ε p
π∗ ∆Ε n π ∆Ε p
O 非极性
C
极性
C
π 极性
非极性
n → π*跃迁:兰移; λ↓ ;ε↑ 兰移; 兰移
λmax(正己烷) λmax(氯仿)
π → π*跃迁:红移; λ↑;ε↓ λ↑;
λmax(甲醇) λmax(水)
C H3 C O
n π∗ ; R带
π
π∗ ; K带
生色团与助色团
生色团: 生色团: 最有用的紫外—可见光谱是由π→π*和n→π*跃迁产生的 。这两种跃迁均要求有机物分子中含有不饱和基团。这类含 有π键的不饱和基团称为生色团。简单的生色团由双键或叁键 体系组成,如乙烯基、羰基、亚硝基、偶氮基—N=N—、乙 炔基、腈基—C㆔N等。 助色团: 助色团: 有一些含有n电子的基团(如—OH、—OR、—NH2、— NHR、—X等),它们本身没有生色功能(不能吸收λ>200nm的 光),但当它们与生色团相连时,就会发生n—π共轭作用,增 强生色团的生色能力(吸收波长向长波方向移动,且吸收强度 增加),这样的基团称为助色团。
基本值 217 基本值 253 增加值 +30 +5 +5 0 +6 +30 +5 +60
解析示例
有一化合物C10H16由红外光谱证明有双键和异丙基存在, 其紫外光谱λ max=231 nm(ε 9000),此化合物加氢只能吸收2 克分子H2,,确定其结构。 解:①计算不饱和度Ω = 3;两个双键;共轭?加一分子氢 ②λmax=231 nm, ③可能的结构 ④计算λ max

第三章红外光谱分析法(波普分析)

第三章红外光谱分析法(波普分析)

第三章红外光谱分析法紫外-可见吸收光谱常用于研究具有共轭体系的有机化合物,而红外吸收谱则主要研究在振动中伴随偶极矩变化的化合物。

通常红外吸收带的波长位置与吸收谱带的强度,反映了分子结构上的特点,可用以鉴定未知物结构组成或确定其化学基团。

由于红外光谱分析特征性强,对气体、液体、固体均可分析,是鉴定有机化合物的最常用的方法之一。

常用的范围是400 - 4000cm-1。

一、红外吸收光谱的基本原理红外吸收光谱产生应满足两个条件:(1)辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量;(2)辐射与物质间有相互偶合作用。

分子在振动过程中必须有瞬间偶极矩的改变。

对称分子:没有偶极矩,辐射不能引起共振,无红外活性。

如:N2、O2、Cl2 等。

非对称分子:有偶极矩,红外活性。

分子的振动可近似看为一些用弹簧连接的小球的运动。

分子的振动能级(量子化): E振=(V+1/2)hnV:化学键的振动频率;n:振动量子数。

任意两个相邻的能级间的能量差为:K化学键的力常数,与键能和键长有关, m为双原子的折合质量 m =m1m2/(m1+m2)发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的折合质量和键的力常数,即取决于分子的结构特征。

多原子分子的振动多原子分子的振动较双原子分子振动复杂得多。

其振动的基本类型有伸缩振动(ν)和弯曲振动(δ)两大类。

伸缩振动是指原子沿键轴方向伸缩,使键长发生周期性变化的振动。

由于振动偶合作用,3个原子以上的基团还可分为对称伸缩振动和不对称伸缩振动,表示为ν对称和ν不对称。

弯曲振动又叫变形或变角振动,指基团键角发生周期性变化的振动。

弯曲振动的力常数较小,因此常出现在低频区。

红外吸收峰的强度主要取决于吸收过程中偶极矩的变化。

变化越大,吸收越强。

通常两个原子的电负性相差越大,吸收越强。

如C=O吸收峰是大多数红外谱图中吸收最强的峰。

二、基团频率与特征吸收峰组成分子的各个基团均有其特定的红外吸收区域。

根据化学健的性质,可将其分为四个区:4000 - 2500 cm-1 氢键区;2500 - 2000 cm-1 参键区;2000 - 1500 cm-1 双键区;1500 - 1000 cm-1 单键区。

有机波谱分析课件第三章++红外光谱

有机波谱分析课件第三章++红外光谱

影响吸收峰数目的因素:
吸收峰减少原因:没有偶极矩变化的振动不产生红外吸 收;吸收频率相同,简并为一个吸收峰;有时频率接近, 仪器分辨不出,表现为一个吸收峰;有些吸收程度太弱, 仪器检测不出;有些吸收频率超出了仪器的检测范围。
吸收峰增多原因:产生倍频峰( 0 2、 3) 和组频峰(各种振动间相互作用而形成)——统称泛频; 振动偶合—相邻的两个基团相互振动偶合使峰数目增多; 费米共振—当倍频或组合频与某基频峰位相近时,由于相 互作用产生强吸收带或发生峰的分裂,这种倍频峰或组频 峰与基频峰之间的偶合称为费米共振
(一)红外吸收光谱仪主要部件
红外光谱主要部件有:光源、样品池、单色器、检测器、 放大记录系统
根据红外吸收光谱仪的结构和工作原理不同可分为:色散 型红外吸收光谱仪和傅立叶变换红外吸收光谱仪(FI-IR)
1、光源
能发射高强度连续红外辐射的物质,常采用惰性固体作光源
能斯特灯—由锆、钇、铈或钍的氧化物 特点:发射强度大,尤其在高于1000cm-1的区域;稳定
可测定固、液、气态样品:
气态:将气态样品注入抽成真空的气体样品池 液态:液体样品可滴在可拆池两窗之间形成薄的液膜或将 液体样品注入液体吸收池中 固态:1~2mg 固体样品 + 100~200 mg KBr 研磨混 匀后 压成 1mm 厚的薄片
用于测定红外光谱的样品有较高的纯度(>98%),样 品中不应含有水分
有机结构分析课件
第三章 红外光谱
化学化工学院: 裴 强
QQ: 23403960;Tel: 15937681641 E-mail: peiqiang_6@
学习要求:
1、了解红外光谱的一般原理 2、了解红外光谱的特点及实验方法 3、掌握官能团的吸收波数与结构的关系 4、掌握红外光谱解析的步骤、熟练运用红外光 谱解析有机分子结构
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2、生色基团

3、、助色基团带有杂原子的饱和基团, 如一0H、一NH 2及卤素等,它们本身无 紫外吸收,当与发色团相连时,能使吸 收场向长被长方向移动。
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四、光吸收曲线
最大吸收波长; 最小吸收波长; 特征吸收; 吸收曲线
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(一)光源
分光光度计要求光源能发射强度足够而 且稳定,并具有连续光谱的光。光源的 发光面积应该小,同时应附有聚光镜 ( 凸 透镜和凹透镜 )将光源聚集于单色器的进 光狭缝上。分为可见光区及紫外光区。
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1、可见光区光源
有钨灯、碘钨灯(卤钨灯)两种,能发射 350nm-2.5um范围的连续光谱。卤钨 灯比钨灯的发射强度强,寿命也长,一 般为许多仪器所采用。

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(3)吸收具有加和性,即在多组分体系中,如果 各组分吸光物质之间没有相互作用,这时体系 的总吸收度等于各组分吸收度之和。 产生偏差的原因: 样品溶液; 仪器; 方法的确定

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五、仪器结构和原理
作业: 1、叙述样品和制备方法 2、叙述样品预处理的目的和方法
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(四)检测器 检测器的功能是检测光信号,并转变成电信 号。要求检测器灵敏度高,响应时间短,响应 的线性关系良好,并对不同的被长的光具有相 同的响应可靠性,以及噪声水平低,有良好的 稳定性等。由光电管和光电传增管组成。 (五)指示嚣 指示器的作用是把放大的信号以适当的方式 显示或记录下来。
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四、比尔定律 1、A=kcL 2、影响因数 (1) 理论上, Beer—Lamben 定律只适用于单色 光,而实际上单色光的谱带总是有—定的宽度。 因此,要求单色光越纯越好。 (2) 由于比尔定律的限制,只有稀溶液才遵守 吸收定律。样品浓度太大 ( 通常>0.01mol/LL) 时,由于粒子间被此相互作用,使吸收度与浓 度间的线性关系发生偏离。
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2.紫外光区光源
有氢灯、氘灯、汞灯,部分仪器使用氘 灯,能发射150一400nm的连续光谱,使 用范围为200一350nm,氢灯的发光强度 不如氢灯。汞灯为不连续光源。 目前许多仪器常用氘灯作紫外光源。氢 灯或氘灯的发射光谱今有几根数十谱线 可作波长校正用
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一 、紫外—可见分光光度法的 特点:
(1)仪器简单; (2)操作方便; (3)灵敏度高(达10-4一10-7g/mL) , (4)准确度高,相对误差一般为1%一3%; (5)有4
二、物质的颜色
白光是一种混合光,它是由红、橙、黄、绿、 青、蓝、紫等各种色光组成的。各种色光的波 长范围不同。物质的颜色正是由于物质对不同 波长的光具有选择性吸收作用或吸收后激发而 产生的。表列出了物质颜色和吸收光颜色的关 系。如将表中相对应颜色的光按一定比例混合 可生成白光,这两种光通常称为互补色光。也 就是说,物质的呈色就是物质对可见光选择性 吸收的结果,是选择性的吸收了它的互补色而 呈色。
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紫外—可见分光光度法起源于20世纪60 年代,该法可直接提供分子中有无芳香 结构和共扼体系存在的信息,为物质的 定性提供了一定的依据。紫外 — 可见分 光光度法广泛地应用于物质的常量、微 量及痕量组分的定量分析。定量的主要 误差来源十共存物的谱线重叠而引起的 光谱干扰,可运用现代分离技术及计算 机辅助技术的应用而得以补偿。
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六、分光光度计类型
紫外—可见分光光度计的光路系统可分为单光 束与双光束两种类型 1.简易分光光度计 以721型分光光度计为例。使用波长范围为 360一800nm,以钨灯为光源,检测器采用光 电管,仪器结构简单,价格低廉,但单色光纯 度较差,
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2.单光束分光光度计 此类仪器有上海分析仪器厂生产的751型及752 型,波长范围为 200 一 1000nm ,氘灯为紫外 光源,钨灯为可见光源,光栅为色散元件,光 电管作检测器,是一类较精密、可靠、适用于 定量分析的仪器,可用于吸收系数的测定。 3.双光束分光光度计
(二)色散元件
常用的色散元件有棱镜和光栅。其分 光性能好,能分出很窄的光谱通带,辐 射光纯度高,使用方便。早年仪器多用 棱镜,近年来多用光栅。
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(三)吸收池
吸收池又称比色皿或液槽,是分光光度分析中盛放 样品的容器。 材料:玻璃、石英两种。玻璃池不能透过紫外光, 只适用于在可见光区测定,在紫外区测定只能用石 英。 配对:为了消除吸收他之间的差别,在使用前应将 吸收他进行配对。其方法是对所用的一套吸收池盛 放同一种溶液(一般为溶剂或空杯),在选定波长下测 定各透光率,彼此相差应在0.5%以下。 厚度: 0.5cm 、 1.0cm 、 2.0cm 、 3.0cm 等,根据样 品的浓度及样品量,可用不同厚度的吸收池.最常 用的为lcm的吸收池,约5mL溶液。
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三、紫外—可见光吸收的主要 类型

1、类型
需要的能量高,吸收螃在远紫外区。例如:甲烷的 吸收坤在125nm,乙烷在135nm,饱和烃类吸收小于 150nm,超出一般仪器的测定范围。

跃迁能量小,吸收场大都在200nm以下,吸收系数很 大,届于强吸收。例如;乙烯的吸收场在165nm,孤 独双键亦在仪器测定波长范围之外。
第三章、光谱分析
紫外—可见分光光度法 预处理

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第一节、紫外—可见分光光度法
波长在200一400nm范围称为紫外光,人眼 能感觉到的光的波长大约在400一760nm之间。 物质吸收波长范围在200一760nm(800nm) 区间的电磁辐射能产生的分子吸收光谱称为 该物质的紫外—可见吸收光谱,利用紫外— 可见光谱进行物质的定性、定量分析的方法 称为紫外—可见分光光度法。
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