第八章红外光谱分析法
仪器分析知识点复习
第一章绪论1.解释名词：（1）灵敏度（2）检出限（1）灵敏度：被测物质单位浓度或单位质量的变化引起响应信号值变化的程度。
（2）检出限：一定置信水平下检出分析物或组分的最小量或最小浓度。
2.检出限指恰能鉴别的响应信号至少应等于检测器噪声信号的（C ）。
A.1倍B.2倍C.3倍D.4倍3.书上第13页，6题，根据表里给的数据，写出标准曲线方程和相关系数。
y=5.7554x+0.1267 R2=0.9716第二章光学分析法导论1. 名词解释：（1）原子光谱和分子光谱；（2）发射光谱和吸收光谱；（3）线光谱和带光谱；（1）原子光谱：原子光谱是由原子外层或内层电子能级的变化产生的，表现形式为线光谱。
分子光谱：分子光谱是由分子中电子能级、振动和转动能级的变化产生的，表现为带光谱。
（2）吸收光谱：当电磁辐射通过固体、液体或气体时，具一定频率(能量)的辐射将能量转移给处于基态的原子、分子或离子，并跃迁至高能态，从而使这些辐射被选择性地吸收。
发射光谱：处于激发态的物质将多余能量释放回到基态，若多余能量以光子形式释放，产生电磁辐射。
（3）带光谱：除电子能级跃迁外，还产生分子振动和转动能级变化，形成一个或数个密集的谱线组，即为谱带。
线光谱：物质在高温下解离为气态原子或离子，当其受外界能量激发时，将发射出各自的线状光谱。
其谱线的宽度约为10-3nm，称为自然宽度。
2. 在AES、AAS、AFS、UV-Vis、IR几种光谱分析法中，属于带状光谱的是UV-Vis、IR，属于线性状光谱的是AES、AAS、AFS。
第三章紫外-可见吸收光谱法1. 朗伯-比尔定律的物理意义是什么？什么是透光度？什么是吸光度？两者之间的关系是什么？2. 有色配合物的摩尔吸收系数与下面因素有关系的是（B）A.吸收池厚度B.入射光波长C.吸收池材料D.有色配合物的浓度3. 物质的紫外-可见吸收光谱的产生是由于（B）A.分子的振动B. 原子核外层电子的跃迁C.分子的转动D. 原子核内层电子的跃迁4. 以下跃迁中那种跃迁所需能量最大（A）A. σ→σ*B. π→π*C. n→σ*D. n→π*5. 何谓生色团和助色团？试举例说明。
材料测试技术试题
第一章X射线衍射分析一、填空题1、X射线从本质上说，和无线电波、可见光、γ射线一样，也是一种。
2、尽管衍射花样可以千变万化，但是它们的基本要素只有三个：即、、。
3、在X射线衍射仪法中，对X射线光源要有一个基本的要求，简单地说，对光源的基本要求是、、。
4、利用吸收限两边相差十分悬殊的特点，可制作滤波片。
5、测量X射线衍射线峰位的方法有七种，它们分别是、、、、、、。
6、X射线衍射定性分析中主要的检索索引的方法有三种，它们分别是、、。
7、特征X射线产生的根本原因是。
8、X射线衍射定性分析中主要的检索索引的方法有三种，它们分别是、和字顺索引。
9、X射线衍射仪探测器的扫描方式可分、、三种。
10、实验证明，X射线管阳极靶发射出的X射线谱可分为两类：和11、当X射线穿过物质时，由于受到散射，光电效应等的影响，强度会减弱，这种现象称为。
12、用于X射线衍射仪的探测器主要有、、、，其中和应用较为普遍。
13、X射线在近代科学和工艺上的应用主要有、、三个方面14、X射线管阳极靶发射出的X射线谱分为两类、。
15、当X射线照射到物体上时，一部分光子由于和原子碰撞而改变了前进的方向，造成散射线；另一部分光子可能被原子吸收，产生；再有部分光子的能量可能在与原子碰撞过程中传递给了原子，成为。
二、名词解释X-射线的吸收、连续x射线谱、特征x射线谱、相干散射、非相干散射、荧光辐射、光电效应、俄歇电子、质量吸收系数、吸收限、三、问答与计算(只做带下划线部分)1、某晶体粉末样品的XRD数据如下，请按Hanawalt法和Fink法分别列出其所有可能的检2、简述特征X-射线谱的特点。
3、推导布拉格公式，画出示意图。
4、定性物相分析的注意事项？5、回答X射线连续光谱产生的机理。
6、简述以阴极射线的方式获得X射线所必须具备的条件。
7、简述连续X射线谱的特征8. x射线衍射仪对x光源的要求、光源单色化的方法9. 测角仪的调整要求？10. 测角仪的工作原理以及各狭缝作用？11. 哈纳瓦特与芬克索引的规则？电子显微分析部分（第2、3、4章）一、填空题1、电子显微分析是利用聚焦电子束与试样物质相互作用产生的各种物理信号，分析试样物质的、和。
第八章分光光度法
②不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状
相似λmax不变。而对于不同物质，它们的 吸收曲线形状和λmax则不同。
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③吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作 为物质定性分析的依据之一。
④在λmax处吸光度随浓度变化的幅度最大，
所以测定最灵敏。吸收曲线是定量分析中 选择入射光波长的重要依据。
T = It I0
A = lg (I0/It) = lg(1/T) = -lgT = kLc
T10 k L c10 A
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吸光度A、透射比T与浓度c的关系
A
T
T =10-kbc
A=kLc
c
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K 吸光系数 Absorptivity
当c的单位用g·L-1表示时，用a表示，
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吸光度与光程的关系 A = Lc
吸光度
0.00
检测器
吸光度
0.22
L
检测器
吸光度
0.44
样品
L
L
检测器
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样品 样品
光源 光源 光源
吸光度与浓度的关系 A = Lc
吸光度
0.00
L2>L1
光源
检测器 吸光度
0.22
L1
检测器
吸光度 L2
0.42
光源 光源
检测器
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量。
解：
C(mo/l
L)
A
b
0.57 2.51033
7.6105
摩尔质量为：
m 10000.001%0
M(g/mo)l n
7.6105
第八章 红外光谱分析
C-C (1050cm-1) C=C(1650cm-1) C=C(2100cm-1)
第八章 红外光谱分析
2 红外谱图结果的影响因素 B. 化学键振动形式
8.3 谱图的解析
2853cm-1 720cm-1
2926cm-1
++
1468cm-1
+-
1305cm-1
1305cm-1
第八章 红外光谱分析
2 红外谱图结果的影响因素 C. 诱导效应 Ex 5 羰基的伸缩振动频率
Hummel-Scholl谱图 聚合物结构、塑料、橡 胶、纤维、树脂、各类
助剂等。
第八章 红外光谱分析
4 红外谱图分析方法（定性） （1）谱图核对法
8.3 谱图的解析
注意事项： （1）实验条件必须一致（制样方式、温度、介质） （2）主要核对特征谱带。 （3）考虑各类影响因素引起的谱带位置偏移。 （4）与其它手段如NMR，UV，MS等并用。
8.3 谱图的解析
2 红外谱图结果的影响因素 A. 化学键强弱及原子质量
ν= （ 1/（2π））（K/μ）1/2
ν----频率（S-1,HZ)=C/λ ν’—波数（cm-1) =1/λ=v/C K —键力常数 μ----折合质量=(m1m2)/(m1+m2)(1/N) N-----摩尔常数，6.02 ╳ 1023 个/mol
扭曲 基团扭
绞 (f)
(键长改变，键角不变)
(键长不变，键角变或不变)
第八章 红外光谱分析
2 分子的振动频率 (1) 双原子分子的伸缩振动
8.2 基本原理
原子1
原子2
第八章 红外光谱分析
8.2 基本原理
2 分子的振动频率
第八章 红外光谱法与Roman光谱法
㈢振动自由度： 分子的运动包括平动、转动和振动三部分。 运动自由度 = 平动自由度 + 转动自由度 + 振动自由度 对于N个原子组成的分子，有： 3N=3 + 2（线型）或3（非线型）+振动自 由度 非线型分子基本振动理论数 = 3N – 6 线型分子基本振动理论数 = 3N – 5 判断水、二氧化碳、甲烷、苯、乙炔的基 本振动理论数。
3079cm-1 C=C-H 伸缩振动
1642cm-1 C =C伸缩 振动
1460,13 80 cm-1 C-H弯 曲振动
910cm-1、 993 cm-1 C-H弯曲 振动
波数/cm-1
C=CH 3079cm-1 处有吸收峰，C=C 1642 cm-1处, 该化合 物中存在烯基。 3000~2800cm-1 1460,1380cm-1处有吸收峰,CH3,CH2 CH 910cm-1、993 cm-1处说明该化合物有末端乙烯基。 未知物为直链末端烯烃，即1-辛烯。
二、典型的红外光谱仪
1、光栅色散型红外吸收光谱仪 （1）特征：采用双光束（消除背景吸收）； 样品室位于单色器前。 （2）应用：有机物的定性分析 2、傅里叶变换红外光谱仪： 色散元件：迈克尔逊干涉计
三、红外吸收法试样的制备
㈠气体试样 1 、玻璃气槽：两端粘有透光的 NaCl或 KBr 制成 的窗片，进样前抽真空 2、液体池：溶液法 ㈡液体试样 1 、液体池：透光面： NaCl或 KBr ，包括密封固 定池、可拆池和密封可变池 2、试样的制备： （1）涂片法 （2）液膜法 （3）液体池法 ㈢固体试样 • 压片法：0.5-2mg样+100-200mg KBr-干燥处理研细-压片-直接测定。
二、分子的振动 ㈠双原子分子：伸缩振动（ν） ㈡多原子分子振动类型：可分为伸缩 振动和变形振动。伸缩振动又可分为 对称伸缩振动（ s）和不对称伸缩振 动（ as ）。变形振动又分为面内变 形和面外变形振动。面内变形振动又 分为剪式（）和平面摇摆振动（）。 面外变形振动又分为非平面摇摆（ ） 和扭曲振动（）。 FLASH：水分子、CO2的振动
8有机化合物的波谱分析
积分曲线示意图
故核磁共振谱不仅揭示了H原子的种类，而且揭 示了不同H原子的数目。
三、峰的裂分和自旋偶合
1．峰的裂分
应用高分辨率的核磁共振仪时，得到等ห้องสมุดไป่ตู้质子的
吸收峰不是一个单峰而是一组峰。这种使吸收峰分裂
增多的现象称为峰的裂分。
例如：乙醚的裂分图示如下。
CH 3 CH 2 TMS TMS CH 3
CH 2
指纹区
在红外光谱上波数在1400~650cm-1低区域吸收峰
密集而复杂，像人的指纹一样，所以叫指纹区。在
指纹区内，吸收峰位置和强度不很特征，很多峰无
法解释。但分子结构的微小差异却都能在指纹区得
到反映。因此，在确认有机化合物时用处也很大。
如果两个化合物有相同的光谱，即指纹区也相
同，则它们是同一化合物。
2.电子跃迁的类型
在有机化合物中，电子跃迁有三种类型：σ电子、 π电子和未成键的n电子。电子跃迁类型、吸收能量 波长范围、与有机物关系如下：
跃迁类型 σ n π π σ* σ* （孤立） π*
（共轭） π* * π
吸收能量的波长范围 ~150nm 低于 200nm 低于 200nm 200~400nm 200~400nm 烷烃
第三节 红外光谱 ( I R )
在有机化合物的结构鉴定与研究工作中，红外光谱 是一种重要手段，用它可以确证两个化合物是否相 同，也可以确定一个新化合物中某一特殊键或官能 团是否存。 一、红外光谱图的表示方法 红外光谱图一般用波数为横坐标，以表示吸收带 的位置，用透射百分率（T%）为纵坐标表示吸收强 度。
一、化学位移与氢原子的化学环境
氢质子（1H）用扫场（固定磁场频率，改变磁场强度） 的方法产生的核磁共振。分子中各种不同环境下的氢，在不 同Ho下发生核磁共振，给出不同的吸收信号。 例如，对乙醇进行扫场则出现三种吸收信号，在谱图上就 是三个吸收峰。
第八章有机化合物的波谱分析
1H核的I=1/2，当它围绕自旋轴转动时就产生了磁场，
因质子带正电荷，根据右手定则可确定磁场方向。
氢核在外磁场中的两种取向示意图 ΔE与外磁场感应强度（B0）成正比，如下图及关系式 所示：
图 8-6 质子在外加磁场中两个能级与外磁场的关系
h E B 0 h 2
B 0 （8-4） 2
式中：γ称为磁旋比，是核的特征常数，对1H而言， 其值为2.675×108A·m2·J-1·s-1；h为Plank常量；ν无线电 波的频率。
因为只有吸收频率为ν的电磁波才能产生核磁共振， 故式（8-4）为产生核磁共振的条件。 ⑵核磁共振仪和核磁共振谱
被测样品溶解在CCl4、CDCl3、D2O等不含质子的溶 剂中，样品管在气流的吹拂下悬浮在磁铁之间并不停的旋 转，使样品均匀受到磁场作用。
化学键类型
伸 缩 振 动
－N－H sp C－H sp2 C－H sp3 C－H sp2 C－O sp3 C－O
化学键类型
特征频率/cm-1（化合物类型） 1680~1620(烯烃) 1750~1710(醛、酮) 1725~1700(羧酸） 1850~1800，1790~1740(酸酐) 1815~1770(酰卤) 1750~1730(酯) 1700~1680(酰胺) 1690~1640(亚胺、肟) 1550~1535,1370~1345(硝基化合物） 2200~2100(不对称炔烃) 2280~2240(腈)
低场
高场
外加磁场 B0
因而，质子核磁共振的条件应为：
B实 B 0(1 ) 2 2
(8-6)
对质子化学位移产生主要影响的屏蔽效应有两种： ①核外成键电子的电子云密度对所研究的质子产生的 屏蔽作用，即局部屏蔽效应。 ②分子中其它质子或基团的核外电子对所研究的质子 产生的屏蔽作用，即远程屏蔽效应（磁各向异性效应）。 综上所述，不同化学环境的质子，受到不同程度的屏 蔽效应，因而在核磁共振谱的不同位置出现吸收峰，这种 峰位置上的差异称为化学位移。
第八章红外光谱和核磁共振氢谱IRandHNMR
4 、红外光谱仪和红外光谱图
红外光谱仪组成：光源、单色器、检测器、放大器和记录器 横坐标： 数（） 纵坐标： 度（ A ） 吸收图谱： cm-1 ） 透
过 率 %
上线：波长（） 右側：透过率（ T% ）
波长 λ/μm -1 指纹区（ 1400-400cm ）
下线：波 左侧：吸光 官能团区（ 4000-1400
－ 1
， RCOCl/~1800 cm － 1 ，因氯有强的吸电子诱导效应。
③ 减弱键强度的共轭效应能使吸收向低频移动。如： CH3COCH =CH2 中 C=O 的吸收峰 1720 cm － 1 移至 ~1685 cm － 1 ， C=C 的吸 收峰由 1647 cm － 1 移至 1623 cm － 1 。
波数 /cm-1
二、有机基团的特3000c m－1 O-H 3600~3200 N-H 3500~3100 C-H 3300~2700 三键或累积 双键吸收区 2400 ～ 1950 cm － 1 C=C 2260~2100 C=N 2400~2100 C=Y=Z ~1950 C=X 双键振动 区 1800 ～ 1300 cm － 1 C=O 1800~1650 C=C 1690~1600 芳环 1600 ～ 1 450 C=N 1960~1460 δN-H 1650~150 0 δC-H 1475~130 0 指纹区 C － X 伸缩或弯曲振动 区 1300 ～ 600 c m－1 C-O 1300~1000 C-N 1360~1030 C-C 1200~600 δ=C-H 1000~650
影响化学键和基团特征吸收频率的因素 ① 键的力常数 k 越大，红外吸收频率越大。如：炔键 /2150 cm －
1
， C=C /1650 cm － 1 ， C － C /1200cm － 1 。
红外光谱分析
红外光谱分析简介红外光谱分析（Infrared Spectroscopy）是一种常用的分析技术，用于研究物质的结构和组成。
通过测量物质对红外辐射的吸收和散射情况，可以获取有关分子振动和结构的信息。
红外光谱分析广泛应用于有机化合物的鉴定和定量分析、材料分析、环境和食品安全监测等领域。
原理红外光谱分析基于物质分子的振动和转动产生的谱线。
大部分物质的振动频率位于红外光谱范围内，因此该技术可以用来研究物质的结构和组成。
红外光谱分析的原理可概括为以下几个方面：1.吸收谱线：物质分子在特定波长的红外辐射下，会吸收特定频率的红外光，产生吸收谱线。
不同官能团或结构单位的振动频率不同，因此吸收谱线可以用来识别物质的组成和结构。
2.波数：红外光谱中使用波数来表示振动频率。
波数与波长的倒数成正比，常用的单位是cm-1。
波数越大，振动频率越高。
3.力常数：物质分子中的振动频率受到分子内力的限制，可以通过量化力常数来描述。
力常数与振动能量相关，可以通过红外光谱数据计算得到。
4.傅里叶变换红外光谱（FTIR）：FTIR是一种常用的红外光谱仪器，利用傅里叶变换原理将红外辐射的吸收信号转换为频率谱线。
FTIR具有快速、高分辨率和高灵敏度的特点，适用于各种物质的分析。
实验步骤进行红外光谱分析通常需要以下步骤：1.样品制备：将待分析的样品制备成适当形式，如固体样品可以通过压片或混合胶制备成薄片，液体样品可以直接放置在红外吸收盒中。
在制备过程中需要注意去除杂质和保持样品的均匀性。
2.仪器校准：使用已知物质进行仪器校准，确保红外光谱仪的准确性和灵敏度。
校准样品通常是有明确红外光谱特征的化合物，如苯环等。
3.获取红外光谱：将样品放置在红外光谱仪中，启动仪器进行红外辐射的扫描。
扫描过程中，红外光谱仪会记录样品对吸收红外辐射的响应。
得到光谱数据后，可以进行后续的数据处理和分析。
4.数据处理和分析：利用软件工具对得到的光谱数据进行处理和分析。
2021执业药师《药物分析》章节复习-第八章
2021执业药师《药物分析》章节复习:第八章自己整理的2021执业药师《药物分析》章节复习:第八章相关文档，希望能对大家有所帮助，谢谢阅读！第八章芳香酸及其酯的分析第一节阿司匹林及其制剂的分析一、阿司匹林的分析(1)识别1.氯化铁反应这些药物水解后能产生酚羟基，在中性或弱酸性条件下能与氯化铁试液反应生成紫铁配位化合物。
适宜的pH值应为4 ~ 6，配位化合物应在强酸性溶液中分解。
这种反应极其敏感，只需稀释溶液即可检测。
如果取样量大，颜色太暗，可以用水稀释观察。
2.水解反应将阿司匹林和碳酸钠测试溶液加热并水解，得到水杨酸钠和乙酸钠。
用过量稀硫酸酸化后，白色水杨酸沉淀，出现乙酸气味。
3.红外吸收光谱法用波数(cm-1)对振动类型进行分类3300~2300 OH羟基1760，1695 C=O羰基1610，1580 C=C苯环1310，1190碳氧酯基(2)特殊杂质的检查1.溶液的澄清度：利用溶出行为的差异来检查碳酸钠试液在原料药中的不溶物。
阿司匹林溶于碳酸钠试液，杂质不溶。
不溶杂质：未完全反应的苯酚，或水杨酸在过高温度下精制时产生脱羧副反应的苯酚，以及合成过程中副反应产生的乙酸苯酯、水杨酸苯酯、乙酰水杨酸苯酯。
2.水杨酸：由生产过程中的不完全乙酰化或储存过程中的水解产生。
水杨酸对人体有毒性，分子中的酚羟基在空气中逐渐氧化成一系列醌类有色物质，如淡黄色、红棕色甚至深棕色，使阿司匹林产品变色。
检验原理：阿司匹林结构中没有酚羟基，所以不能与高铁酸盐反应，而水杨酸可以与高铁酸盐反应产生紫色，不能比一定量的水杨酸对照溶液产生的颜色更深。
限值为0.1%。
3.易碳化：检查被硫酸碳化着色的微量有机杂质。
(3)含量测定：酸碱滴定阿司匹林结构中游离羧基的直接滴定可用碱滴定溶液进行。
用于阿司匹林的测定。
方法：取本品约0.4g，准确称量，加入20毫升中性乙醇(中性至酚酞指示剂)，溶解，加入3滴酚酞指示剂，用氢氧化钠滴定溶液(0.1毫升/升)滴定。
第8章红外光谱分析
第8 章红外光谱分析仪器分析自测题第八章红外光谱分析自测题一、对或错(对号入座，错号入座)1. Cl2 和H2O 分子的振动可以引起红外吸收，产生吸收带。
()2。
红外光谱中三C-H的吸收波数大于-CH2-h. ( “。
3当化合物的不饱和度为2 时，该化合物可以含有两个双键，或者一个双键和一个环，或者一个三键。
(“)4•红外光谱可以区分分子的顺反异构，但不能区分手性分子。
(V) 5烯烃分子的对称性越强，碳=碳双键的振动吸收越强。
()6。
H2O 分子中的氢氧氢对称伸缩振动不产生红外吸收。
()7。
在红外光谱中，醇和酸可以与羰基的特征吸收区分开。
(V)第二，选择题1. 下列四种不吸收红外光的气体是(丁)甲、过氧化氢乙、二氧化碳丙、甲烷丁和N22. 在有机化合物的红外吸收光谱分析中，出现在4000-1350 cm-1频率范围内的吸收峰可用于识别官能团。
该频率范围被称为(B) A、指纹区域B、组频率区域C、基频区域D和和频率区域3。
不是所有的分子振动形式及其相应的红外波段都能被观察到，因为:(b) 分子既有振动又有旋转，这太复杂了。
分子中的一些振动能是简并c,分子中的一些振动能抵消d,因为分子 4中除了h，c，h，o 之外还有原子，而甲烷分子的振动自由度是(c) 5A、5 B、6 C、9 D、105. 丁二烯中的C=C 伸缩振动如下:具有红外活性的是(B)1仪器分析自测题A. —chch—ch2b —-Ch—ch2a ab b c,b 有d a, b 没有6. 如果一种物质能吸收红外光并产生红外吸收光谱，那么分子结构必须是(C)a,具有不饱和键b,具有共轭体系c,具有偶极矩的净变化d,具有对称性7. 红外光谱仪使用的光源是(B) 空心阴极灯乙、能斯特灯丙、氘灯丁、碘钨灯8. 在含有羰基的分子中,增加羰基的极性会使分子中的键的红外吸收带(B)。
A.在高波数方向移动b,在低波数方向移动c,不要移动d,稍微振动9,不要考虑费米共振的影响。
第8章红外光谱分析
第八章红外光谱分析自测试题一、判断题〔对的打√, 错的打×〕1、Cl2、H2O分子的振动可以引起红外吸收而产生吸收谱带。
( ×)2、在红外光谱中≡C-H 的吸收波数大于 -CH2-H。
〔√〕3、化合物的不饱和度为2时, 化合物中可能含有两个双键, 或一个双键和一个环, 或一个三键。
〔√〕4、红外光谱可区别分子的顺反异构，但不能区分手性分子。
〔√〕5、烯烃分子的对称性越强，C=C双键的振动吸收越强。
( ×)6、H2O分子中的H-O-H对称伸缩振动不产生红外吸收。
( ×)7、从红外光谱有无羰基的特征吸收可区分醇和酸。
〔√〕二、选择题1、下面四种气体，不吸收红外光的有〔 D 〕A、H2OB、CO2C、CH4D、N22、在有机化合物的红外吸收光谱分析中，出现在4000~1350cm-1频率范围的吸收峰可用于鉴定官能团，这一段频率范围称为〔 B 〕A、指纹区B、基团频率区C、基频区D、和频区3、并不是所有的分子振动形式其相应的红外谱带都能观察到，这是因为：〔 B 〕A、分子既有振动运动，又有转动运动，太复杂B、分子中有些振动能量是简并的C、分子中某些振动能量相互抵消了D、因为分子中有H、C、H、O以外的原子存在4、甲烷分子的振动自由度是〔 C 〕A、5B、6C、9D、105．丁二烯中C=C伸缩振动如下：有红外活性的是〔B 〕A．CH2═CH—CH═CH2B．CH2═CH—CH═CH2 A．A B．B C．A、B都有D．A、B都没有6、某物质能吸收红外光波，产生红外吸收谱图，那么分子构造必然是〔 C 〕A、具有不饱和键B、具有共轭体系C、发生偶极矩的净变化D、具有对称性7、红外光谱仪使用的光源是〔 B 〕A、空心阴极灯B、能斯特灯C、氘灯D、碘钨灯8、在含羰基的分子中，增加羰基的极性会使分子中该键的红外吸收带〔 B 〕A、向高波数方向移动B、向低波数方向移动C、不移动D、稍有振动9、不考虑费米共振的影响，以下伸缩振动吸收峰最强的是〔 D 〕A、C—HB、N—HC、P—HD、O—H10、羰基化合物，C=O伸缩振动频率出现最高者为〔 D 〕A、R—CO—RB、R—CO—ClC、R—CO—HD、R—CO—F11、以下化合物中，C═C伸缩振动吸收强度最大的化合物是〔 A 〕A．R—CH═CH2B．R—CH═CH—R’〔顺式〕C．R—CH═CH—R’〔反式〕D．R—CH═CH—R12、某种化合物，其红外光谱上3000~2800 cm-1，1460 cm-1，1375 cm-1，720 cm-1等处有主要吸收带，该化合物可能是〔 A 〕A、烷烃B、烯烃C、炔烃D、芳烃13、一种氯苯的红外光谱图在900 cm-1，690cm-1间无吸收带，它的可能构造为〔 C 〕A、对二氯苯B、间三氯苯C、六氯苯D、四取代氯苯14、欲用红外光谱区别HO(—CH2—CH2—O—)n H (n=1500) 和HO(—CH2—CH2—O—)m H (m=2000)，以下说法中正确的选项是〔 D 〕A、用—OH伸缩振动3400 cm-1 ~ 3000cm-1宽峰的波数范围区别B、用—CH伸缩振动小于3000cm-1的强度区别C、用—CH2—O伸缩振动1150 cm-1 ~ 1070cm-1强度区别D、以上说法均不正确15、某一化合物在紫外光区未见吸收带，在红外光谱的官能团区有如下吸收峰：3000 cm-1 左右，1650cm-1。
仪器分析第八章红外吸收光谱法
典力学中的Hooke定律导出：
15
ν=1303√K/μ （cm-1）
④
式中：k—以N/cm为单位表示的化学键的力 常数
μ—以2个原子的摩尔质量表示的折
合质量
1303—等于
1 2πc
√N*×105
上式推广到多原子分子并且可以得出：
16
1.吸收峰的位置即基团振动频率与化学键的 力常数成正比，与折合质量成反比，若已 知K和μ，则可计算出各基团基频吸收峰的 位置。
Ⅱ.2500～2000cm-1 这是叁键和累积双键的伸缩振动产生的吸
收峰区域。如：C≡C、C≡N、C=C=C、 N=C=O。 在这个区域内，除有时作图未能扣除CO2的 吸收外，此区域内任何小的吸收峰都应引 起注意，它们都能提供结构信息。
31
Ⅲ.2000～1500cm-1 是双键伸缩振动产生的吸收峰区域，这是
图1. 乙酸乙酯的IR谱图
6
图2．对硝基苯甲醛的红外光谱
7
8.2红外吸收光谱法基本原理
一、红外吸收光谱产生的条件 红外吸收光谱是由分子振动能级跃迁（同
时伴随分子转动能级跃迁）而产生的。物 质吸收电磁辐射应满足两个条件：①能级 间的能量差等于辐射能，即ΔE=hν；②辐 射与物质之间有偶合作用。因此产生红外 吸收光谱的第一个条件为：
IR已成为现代结构化学、分析化学最常用 和不可缺少的工具。
红外光谱区域：习惯上按红外线的波长， 将红外光谱分成三个区域
4
λ/µm
σ/cm-1
近红外 0.78～2.5 12820～4000
红外光谱 中红外 2.5～25 4000～400
远红外
25～300 400～33
第八章硅中的杂质
第八章硅中的杂质半导体硅晶体是高纯材料，对杂质的引入非常敏感，人们有意掺入电活性杂质(如硼、磷等)，来控制它的电学性能，以制造不同功能的器件。
但是，在硅晶体生长和器件制造的工艺过程中，常常会由于各种原因无意地引入电活性或非电活性的杂质，这些杂质或者它们所造成的二次缺陷对硅材料和器件的性能有破坏作用，因而引起人们的高度重视。
一般在硅晶体中无意引入的杂质可分为两大类，一类是轻元素杂质，包括氧、碳、氮和氢杂质；另一类是金属杂质，主要是指铁、铜和镍等3d过渡金属。
这些杂质由不同的途径进入硅晶体，对它的机械和电学性能也有不同的影响。
在7．1．1节中已一般地讨论了作为硅中的非本征点缺陷即硅中的杂质的一般性质和行为，本章分别介绍氧、碳、氮、氢杂质和过渡金属杂质在硅中的基本性质，它们在硅中的沉淀，它们之间的相互作用，以及它们对硅材料和器件性能的影响。
8．1 硅中的氧氧是直拉(CZ)硅单晶中最主要的杂质，已被研究四十多年。
硅中的氧浓度一般在1017～1018cm-3数量级，以间隙态存在于硅晶格中。
氧是在晶体生长过程中被引入的，在随后的器件制造工艺过程中，由于硅晶体经历了各种温度的热处理，过饱和的间隙氧会在硅晶体中偏聚和沉淀，形成了氧施主、氧沉淀及二次缺陷。
这些和氧有关的缺陷，对硅材料和器件具有有利和不利的两个方面。
有利的方面是它们能结合器件工艺，形成内吸杂，可以吸除金属杂质；氧杂质还能钉扎位错，提高硅片机械强度。
不利的方面是当氧沉淀过大时，又会导致硅片的翘曲；氧沉淀还能引入大量的二次缺陷。
对硅材料和器件的电学性能有破坏作用。
在半导体硅材料大规模应用的早期，人们认为氧仅仅是有害杂质，努力使之在硅晶体中的浓度降低，在70年代末，人们认识到它能提高硅片的机械强度以及可能具有内吸杂效应，可以加以应用。
在现代硅材料生产中，氧的浓度通常被控制在所需要的范围。
本节介绍硅中氧的引入、硅中氧的基本性质以及它对硅材料和器件性能的影响，还阐述热施主和新施主的性质，重点介绍硅中氧沉淀的形核、长大、形态以及影响氧沉淀生成的因素，最后介绍了内吸杂的概念。
第八章 现代物理实验方法
在基态下，电子在成键轨道中，能级最低，而ζ *态是 最高能级。ζ-ζ*电能能级差大，不易激发，跃迁需要相 当高的辐射能量，波长小，约～150nm才能观察到，只 能用真空紫外光谱仪才可观察出来 。
如：CH4λmax=125nm，C2H6λmax=135nm，环丙烷 ζ-ζ*跃迁λmax=190nm，末端吸收。测紫外光谱时，常 常用烷烃作溶剂。
芳香族化合物具有环状的共轭体系，有三个吸收带
带Ⅰ(E1带) λ=184nm(ε= 47000) 带Ⅱ( E2带) λ=204nm (ε= 6900) 带Ⅲ( B 带) λ=255nm (ε= 230)
2、常用光谱术语
生色基（发色团）：共价键不饱和原子基团，能引起 电子光谱特征吸收的孤立官能团，一般为带π 电子的基 团。如：C=C、C=O、C=N、NO、NO2等。
150
ζ-ζ* > n-ζ* > π→π* > n-π*
200 200
200-400
所以，有实际意义的是π-π*和n-π*的跃迁。
二、Lambert-Beer定律
把一束单色光照射溶液时，一部分光通过溶液，而另 一部分先被溶液吸收了。这种吸收是与溶液中物质的浓 度和液层的厚度成正比的。
I：透射光强度 I0：入射光强度 I/I0：透射比 LogI/I0：透光率 A=- LogI/I0：吸光度 c：溶液的摩尔浓度 L:液层的厚度、样品管长 ε ：摩尔消光系数(L/mol.cm)
共轭双键的π →π *能级减小，吸收带向长波移动，由 共轭双键产生的吸收带称为K带，其特征是摩尔消光系数 大于104，在近紫外区吸收。 CH2=CH-CH=CH2 λ max217nm，logε= 4。
(4) n-π* 未共用电子激发跃入π* 轨道，能差最低，在200 nm以上产生吸收带，称为R带，特征明显。 如：醛酮分子中羰基在275-295nm处有吸收带 总之，不同电子能级的跃迁所需要的能量
08有机化合物的波谱分析-第八章
倍频区
官能团特征区
指纹区
8.3. 有机化合物的红外光谱 烷烃:
~2850
~1370 ~1470
~720
2850~3000 cm-1 1450~1470 -1 1370~1380 –1 720~725 -1
C-H 伸缩振动
-CH3 –CH2-剪式弯曲振动 CH3-平面摇摆弯曲振动 (注意分裂峰) -CH2-平面摇摆弯曲振动（n>=4)
δ =7.27 受屏蔽作用较强，δ =1.7-3
3、氢键的影响 氢键的形成削弱了氢键质子的屏蔽， ——共振吸收 移向低场。
8.6 自旋偶合和自旋裂分：
1．磁等价质子和磁不等价质子
2. 自旋偶合和自旋裂分：
裂分——同一类质子吸收峰增多的现象 自旋偶合——邻近原子核之间的相互干扰 自旋裂分——因自旋偶合而引起的谱线增多
2、磁各向异性效应 分子中某些基团电子云的分布不是球形对称时，
在外加磁场作用下，它对邻近的1H核产生一个各向异 性的磁场，因此使分子中处于不同空间位置的氢核受 到不同程度的屏蔽作用，此为磁各向异性效应。
处于受屏蔽区域的1H其δ 值变小(高场)，处于去 屏蔽区域的1H其δ变大(低场) 。
δ =5.25
取代情况
1650~3000 cm-1(泛频)
其它：
C=O:
~1700cm-1
红外光谱应用：
(1)确证两个化合物是否相同。 (2)确定一个化合物中是否存在某一特殊键或官能团
推测结构:
(二) 核磁共振谱 (NMR)
• 核磁共振的原理 • 屏蔽效应和化学位移 • 自旋偶合和自旋裂分 • 有机化合物的核磁共振谱 (1HNMR)
a对b的干扰：a质子自旋产生的磁场有两种取向：一种与
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分子振动、 转动
6
BUCT
概述
红外光谱法的特点
几乎每种化合物均有红外吸收，有机化合物的红外光 谱能提供丰富的结构信息
任何气态、液态和固态样品均可进行红外光谱测定， 这是其它仪器分析方法难以做到的
样品用量少，可达微克量级
第八章红外光谱分析法
7
BUCT
峰数 峰位 峰强
原理
第八章红外光谱分析法
BUCT
伸
亚甲基
缩
振
动
原理
变 形 振 动
第八章红外光谱分析法
16
BUCT
原理
简正振动数目——振动自由度—— 基频吸收峰数
分子具有3N个自由度
分子内原子间振动自由度 = 3N-6 线性分子振动自由度 = 3N-5
第八章红外光谱分析法
17
BUCT
原理
基频吸收峰数 振动自由度
对称振动，偶极矩无变化
8
BUCT
原理
峰位
振动能级差
峰数
分子振动自由度数目
峰强
偶极矩变化及能级跃迁几率
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。
第八章红外光谱分析法
9
BUCT
原理
峰位
1．双原子分子的简谐振动及其频率
化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧
K - 力常数， - 折合质量
3000 cm-1 以上
第八章红外光谱分析法
25
BUCT 有机化合物分子中常见基团吸收峰
2． 双键伸缩振动区：1200 1900 cm-1
（1） RC=CR’ 1620 1680 cm-1 强度弱， R=R’（对称）时，无红外活性。
（2）单核芳烃 的C=C键伸缩振动（1626 1650 cm-1 ） （3）C=O （1850 1600 cm-1 ）
单键 小 1429
双键 1667
叁键 大
2222
第八章红外光谱分析法
12
BUCT
原理
K (力常数)基本相同
C–C
C–O
折合质量顺 序
峰位置 （cm-1)
小 1430
大 1330
第八章红外光谱分析法
13
BUCT
原理
例题:
已知C=C键的K=9.5 9.9 ,令其为9.6, 计算波数值
v 1 1 k 1307 k 1307 9.6 1650cm1
1．4000 2500 cm-1 X—H伸缩振动区
按 （X=O，N，C，S）
化 学
2．2500 1900 cm-1 三键，累积双键伸缩
键 振动区
性
质 3．1900 1200 cm-1 双键伸缩振动区
4．1200 670 cm-1 X—Y伸缩
X—H变第形八章振红外动光谱区分析法
22
BUCT 有机化合物分子中常见基团吸收峰
简并现象，振动频率相同或几乎相等 吸收峰强度太弱，仪器无法检测 吸收峰频率不在仪器测量范围内
第八章红外光谱分析法
18
BUCT
原理
峰强 偶极矩变化率
瞬间偶极距变化大，吸收峰强；键两端原子 电负性相差越大（极性越大），吸收峰越强。
CO2分子
第八章红外光谱分析法
19
BUCT
原理
跃迁几率
由基态跃迁到第一激发态，产生一个强 的吸收峰，基频峰；
70年代制成傅立叶变换红外光谱仪，使扫描速度大大提高
70年代末，出现了激光红外光谱仪，共聚焦显微红外 光谱仪等
第八章红外光谱分析法
3
BUCT
红外吸收光谱法
概述
振动转动光谱
当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子 吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运动引 起偶极矩的净变化，产生分子振动和转动能级从基 态到激发态的跃迁，使相应于这些吸收区域的透射 光强度减弱。记录红外光的百分透射比与波数或波 长关系的曲线，就得到红外光谱。
第八章红外光谱分析法
10
BUCT
原理
振 动
E
h
E
h m
h
2
k
的 量 子
1 k 2c
化
cm1 1307 k
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。
第八章红外光谱分析法
11
BUCT
原理
（折合质量）相同
C – C键
力常数 顺序 峰位置 （cm-1)
反对称伸缩振动 对称伸缩振动 反对称伸缩振动 对称伸缩振动 弱吸收
3000 cm-1 以下
第八章红外光谱分析法
24
BUCT 有机化合物分子中常见基团吸收峰
1． X—H伸缩振动区：4000 2500 cm-1 （3）不饱和碳原子上的=C—H（ C—H ）
苯 环上的C—H =C—H C—H
3030 cm-1 3010 2260 cm-1 3300 cm-1
1． X—H伸缩振动区：4000 2500 cm-1 (1）醇、酚、酸的—OH 3650 3200 cm-1
第八章红外光谱分析法
23
BUCT 有机化合物分子中常见基团吸收峰
1． X—H伸缩振动区：4000 2500 cm-1 （2）饱和碳原子上的—C—H
—CH3 —CH2— —Байду номын сангаас—H
2960 cm-1 2870 cm-1 2930 cm-1 2850 cm-1 2890 cm-1
红外吸收光谱法
Infrared Spectrometry, IR
BUCT
红外吸收光谱法
概述 原理 红外光谱仪器 样品处理 分析应用
第八章红外光谱分析法
2
BUCT
概述
红外光谱的历史
1800年英国科学家赫谢尔发现红外线
1936年世界第一台棱镜分光单光束红外光谱仪制成 1946年制成双光束红外光谱仪
60年代制成以光栅为色散元件的第二代红外光谱仪
2c
12 / 2
正己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为 1652 cm-1
第八章红外光谱分析法
14
BUCT
原理
峰数
多原子分子的振动
简正振动 —— 分子质心保持不变，整体不
转动，振动频率和相位相同，振幅不同
基本振动形式
伸缩振动—— 键长变化键角不变
变形振动——键角变化键长不变
第八章红外光谱分析法
15
由基态直接跃迁到第二激发态，产生一 个弱的吸收峰，倍频峰。
第八章红外光谱分析法
20
BUCT
原理
红外的范围：4000 670 cm-1
按 官能团区：4000 1330 cm-1
吸
收
伸缩振动
的
特 指纹区： 1330 670 cm-1
性
伸缩振动 + 变形振动
第八章红外光谱分析法
21
BUCT
原理
分为四个区：
第八章红外光谱分析法
4
BUCT
红外光区的划分
概述
第八章红外光谱分析法
5
BUCT
概述
红外光区的划分
红外区 波长（m） 波数（cm-1） 对应能级
近
0.78-2.5 12800-4000 弱电子跃迁
中 远 常用
2.5-50 4000-200 分子振动
50-1000
200-10
分子转动
2.5-15 4000-670