核磁共振波谱与紫外可见光谱及红外光谱的区别
各种光谱分析解读
各种光谱分析解读光谱分析是一种科学技术,通过研究物质与光的相互作用,可以从中获取物质的结构、性质和组成信息。
光谱分析包括多种方法和技术,其中常用的有紫外可见光谱、红外光谱、核磁共振光谱、拉曼光谱和质谱等。
下面将对这些光谱分析方法做一些解读。
紫外可见光谱(UV-Vis)紫外可见光谱是通过检测物质吸收或散射紫外可见光而获得的。
这种方法对于研究有机物和无机物的电子转移、共振结构等有很大的应用价值。
通过紫外可见光谱可以了解物质的电子能级分布、化学键的性质和分子的色彩等。
红外光谱(IR)红外光谱是通过检测物质对红外辐射的吸收而获得的。
红外光谱可以分析物质的官能团、分子结构和立体构型。
不同官能团和化学键对红外光谱会有不同的吸收峰,通过对红外光谱的解析和比较,可以推断物质的组成和结构。
核磁共振光谱(NMR)核磁共振光谱是通过检测物质中核磁共振信号而获得的。
核磁共振光谱可以研究物质中的原子组成、化学环境和立体构型。
不同原子核有不同的共振频率,通过对核磁共振光谱的分析,可以确定物质中的原子种类和它们的相对数量。
拉曼光谱拉曼光谱是通过检测物质对激光散射光的拉曼效应而获得的。
拉曼光谱可以研究物质的分子振动模式和晶格振动模式等。
拉曼光谱的谱线对应于物质分子的振动能级差,通过对拉曼光谱的解析,可以了解物质的分子结构和化学键的性质。
质谱质谱是通过检测物质中离子的质量与通量的关系而获得的。
质谱可以研究物质中的原子组成、分子量和化学键的性质。
不同原子和分子具有不同的质荷比,通过对质谱的解析,可以确定物质的分子结构和化学键的类型。
[理学]红外与核磁
•苯酚的红外光谱
• 对甲苯酚的红外光谱
醛酮的红外光谱 • 羰基化合物在 1680~1850cm-1 处有一个强的羰基伸 缩振动吸收峰。醛基C-H在 2720cm-1处有尖锐的特征 吸收峰。 例1:乙醛的红外光谱
1
2
• 羰基若与邻近基团发生共轭,则吸收频率降低:
例2:苯乙酮的红外光谱
• 羧基中C=O伸缩振动与直链酮相同:1725~1700cm-1; • 它的缔和 O-H 伸缩振动在 2500-3000cm-1 范围内有一个 羧酸特征强的宽谱带; • 羧 酸 盐 含 有 两 个 C—O- 的 伸 缩 振 动 :1610~1550cm-1; 1420~1300cm-1
低场• 乙醇的核磁 共振来自 • 化学位移•以四甲基硅烷(TMS)作为标准物,以它的质子峰作 为零点,其他化合物的质子峰化学位移都是相对的:
• 越小,对应的磁场强度高.
0为核磁共振仪的频率。
(3) 吸收峰的裂分 例1: 乙醇的核磁共振谱
c c b a
•积分曲线 高度比(峰 面积)可得 质子比。
•在外场作用下,自旋能级的裂分:
E=h0
核磁共振 • 只有当电磁波的辐射能等于H1的能级差时,才能发生 H1的核磁共振: E射 = h射 = E = h0 所以要使H1发生核磁共振的条件必须是使电磁波的辐射 频率等于H1的进动频率:射 = 0= H0/2 (1) 固定H0,逐渐改变辐射频率射,进行扫描;
a
b
例2: 1,1,2-三氯乙烷的核磁共振谱
H Cl-CH2-C-Cl Cl 1,1,2-三氯乙烷
自旋偶合 (spin coupling) •CH的吸收峰分析:
Ⅲ
Ⅰ Ⅱ
• 自旋偶合通常只在两个相邻碳上的质子之间发生; 一般说来,当质子相邻碳上有 n个同类质子时,吸收峰裂 分为n+1个(不同类质子分裂成(n+1)(n’+1)个)。
紫外 知识大讲解
nm的增值
体系 X C=C X C=C C=O NR2 40 95 OR 30 50 SR 45 85 Cl 5 20
2)空间位阻效应的影响
CH3 C2H5
249(14500)
237(10500)
233(9000)
3)超共轭效应影响
O CH2=CH C CH3 219 CH3 O CH=CH C CH3 224
正己烷
胆甾醇
共轭基团相同
的不同分子,紫 外、可见吸收光 谱很相似。
异亚丙基丙酮
两分子具有相同 的共轭基团
O=C–C =C
3. 紫外光谱的基本原理
1) 紫外光谱的产生(电子跃迁) E=hv E=
hc
分子吸收紫外光区的电磁辐射,引起电子能级的跃迁即成
键电子或非键电子由基态跃迁到激发态。
< 200nm 远紫外区 ; 200 ~ 400nm 近紫外区
* 217nm E 165nm -CH=CH-CH=CH-CH=CH-
下面两个异构体能 否用UV鉴别?
芳香族化合物
185 200
吸收带编号 吸收带位置
Ⅰ 185 60000 E1带
Ⅱ 200 8000 E2带
Ⅲ 255 230 B带
吸收带命名
255
B带, 近紫外区弱吸收, 结构精细 ——芳环的特征吸收带。
射 线 x 射 线 紫 外 光 红 外 光 微 波
103 cm
105 cm
无 线 电 波
可
见
光
2.电磁波谱
γ射线→ X 射线→紫外光→可见光→红外光→微波→无线电波
电子能谱
外层电子跃迁 分子振,转能级跃迁 分子振, 核自旋能级跃迁
核磁共振波谱法与红外吸收光谱法一样
核磁共振波谱法与红外吸收光谱法一样稿子一:嘿,亲爱的小伙伴们!今天咱们来聊聊“核磁共振波谱法与红外吸收光谱法一样”这个话题。
你知道吗?这俩方法就像一对双胞胎,都有着独特的魅力和作用。
先来说说核磁共振波谱法吧,它就像一个超级侦探,能深入到物质的内部,把分子结构的秘密一点点给挖出来。
它能告诉我们分子中原子的种类、数量和它们之间的连接方式,是不是很神奇?红外吸收光谱法也不示弱哟!它就像一个敏锐的观察者,通过对不同波长红外线的吸收情况,来判断分子中存在哪些官能团。
比如说,是不是有羟基啦,羰基啦等等。
它们在化学研究、药物研发等领域,那可都是大功臣。
就好像是科学家们的得力,帮助解决一个又一个难题。
不过呢,虽然它们有相似之处,但也有一些小差别哦。
核磁共振波谱法更擅长揭示分子的整体结构,而红外吸收光谱法在确定官能团方面更厉害。
核磁共振波谱法和红外吸收光谱法,这俩家伙虽然不是完全一样,但都为我们探索物质世界的奥秘立下了汗马功劳!怎么样,是不是觉得很有趣呀?稿子二:哈喽呀,朋友们!今天咱们来扯扯“核磁共振波谱法与红外吸收光谱法一样”这回事。
这俩方法呀,就像两朵姐妹花,各有各的美。
先说核磁共振波谱法,它就像个能看透人心的小精灵,能把分子内部的情况摸得透透的。
比如说,能清楚地知道分子里的原子是怎么排列的,它们之间有着怎样的关系。
红外吸收光谱法呢,就像是个眼光独到的时尚达人,一眼就能看出分子身上的“特色装饰”,也就是官能团。
虽然它们有相同点,但也有不一样的地方哟。
就好比一个喜欢安静地研究深层次的问题,一个更擅长快速捕捉表面的特征。
但不管怎么说,核磁共振波谱法和红外吸收光谱法都是科学领域里的宝贝,给我们的生活带来了好多便利和惊喜。
不知道大家听我这么一说,是不是对它们有了更多的了解和喜爱呢?。
化学反应的核磁共振质谱红外光谱紫外光谱质谱分析
化学反应的核磁共振质谱红外光谱紫外光谱质谱分析化学反应的核磁共振质谱、红外光谱、紫外光谱和质谱分析导论:在化学领域,为了深入了解物质的性质和化学反应的机理,科学家们经常使用各种仪器和技术进行分析和表征。
本文将介绍四种常用的分析技术,即核磁共振质谱、红外光谱、紫外光谱和质谱分析。
这些技术在现代化学研究中起着重要的作用,可以提供关于化合物结构、功能群、分子质量等方面的信息。
核磁共振质谱:核磁共振(NMR)是一种基于原子核的分析技术,它利用原子核在外加磁场中的行为来研究物质的结构和化学环境。
NMR谱图可以提供关于化合物分子结构、官能团和立体异构体的信息。
通过测定样品中不同核的共振频率和相对强度,可以确定分子中原子的类型和数量。
红外光谱:红外光谱(IR)是一种将样品中分子振动状态转化为光谱图形的技术。
通过测量分子在红外线波长范围内的吸收峰位和强度,可以确定分子中存在的不同官能团和键。
红外光谱可以用于研究化合物的结构、官能团的存在形式以及有机反应的进程。
紫外光谱:紫外光谱(UV)是一种利用分子吸收紫外线的技术。
物质的分子结构和化学键的种类和环境可以通过测量它们吸收紫外线的波长和强度来确定。
紫外光谱通常用于研究物质的电子结构、共轭体系和染料的性质。
质谱分析:质谱(MS)是一种通过将样品中的分子离子化并在质谱仪中进行分离和检测来研究分子的化学和物理性质的技术。
质谱图提供了关于化合物分子离子的质量、分子式和结构的信息。
质谱分析可用于确定化合物的分子质量、分子离子峰的相对强度和质谱碎片的结构。
应用:这四种分析技术在化学领域中具有广泛的应用。
例如,在有机合成中,核磁共振质谱可以用来确定所得产物的结构和纯度;红外光谱可以用来鉴定化合物中的官能团和化学键;紫外光谱可用于研究分子的共轭体系和电子结构;质谱可以用于研究新颖分子的合成和分析。
结论:核磁共振质谱、红外光谱、紫外光谱和质谱分析是现代化学研究中常用的分析技术。
它们能够提供关于化合物结构、官能团、分子质量等方面的信息,为科学家们解决化学问题和研究化学反应机理提供了重要工具。
各种光谱技术及其应用
各种光谱技术及其应用光谱技术是一种研究物质与光的相互作用的科学工具,它通过分析物质与光的相互作用过程中所产生的光谱信号来研究物质的性质和结构。
光谱技术在各个领域都有广泛的应用,如化学、生物学、物理学等,本文将介绍几种常见的光谱技术及其在不同领域中的应用。
1. 紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)紫外-可见吸收光谱是一种常见的光谱技术,它通过测量物质对紫外或可见光的吸收能力来分析物质的特性。
UV-Vis光谱广泛应用于分析化学、环境监测、生物化学等领域。
例如,可以通过UV-Vis光谱来测定物质的浓度、了解反应过程中物质的变化、监测水体中的污染物等。
2. 红外光谱(IR)红外光谱是一种通过测量物质在红外辐射下吸收、散射或透射光的强度变化来研究物质结构和成分的技术。
红外光谱广泛应用于有机化学、药物研发、材料分析等领域。
例如,通过红外光谱可以确定有机化合物中的官能团、分析药物的含量、研究材料的结构等。
3. 核磁共振(NMR)核磁共振是一种通过测量核磁共振现象来研究物质结构和动力学的技术。
在核磁共振光谱中,物质中的原子核在外加磁场和射频场的作用下发生共振,从而产生一系列特征峰。
核磁共振在有机化学、生物化学、药物研发等领域具有重要的应用价值。
例如,核磁共振光谱可以用于识别有机化合物的结构、分析药物的纯度、研究生物大分子的结构等。
4. 荧光光谱荧光光谱是一种通过测量物质在受激发光照射下发射的荧光光强度来研究物质的性质和结构的技术。
荧光光谱广泛应用于生物学、医学、环境科学等领域。
例如,荧光光谱可以用于检测生物标记物、分析环境污染物、研究荧光染料的性质等。
5. 质谱(MS)质谱是一种通过分析物质的离子化状态和质量-电荷比来研究物质的成分和结构的技术。
质谱广泛应用于分析化学、药物研发、环境监测等领域。
例如,质谱可以用于确定有机化合物的分子结构、分析药物的代谢产物、检测环境中的有机污染物等。
6. 拉曼光谱拉曼光谱是一种通过测量物质在受激发光照射下发生拉曼散射光的强度和频率变化来研究物质的结构和成分的技术。
有机化合物的光谱分析方法
有机化合物的光谱分析方法光谱分析是化学领域中非常重要的一种分析方法,可以通过测量物质与特定波长的电磁辐射的相互作用来获得有关物质性质的信息。
在有机化学中,光谱分析被广泛用于研究有机化合物的结构和特性。
本文将介绍几种常见的有机化合物光谱分析方法,包括紫外-可见吸收光谱、红外光谱和核磁共振光谱。
一、紫外-可见吸收光谱紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)是一种测量物质对紫外和可见光的吸收能力的方法。
由于每种有机化合物对不同波长的光具有特定的吸收特性,通过测量物质在紫外-可见光谱范围内的吸收光谱,可以确定物质的吸收峰位置和强度。
这些信息可以帮助确定有机化合物的结构和浓度。
二、红外光谱红外光谱(IR)是一种测量物质对红外辐射的吸收能力的方法。
在有机化学中,红外光谱常用于研究有机化合物的分子结构和功能基团。
不同的功能基团在红外光谱图上会显示出特定的吸收峰,通过对红外光谱图的解析,可以确定有机化合物的结构以及含有的官能团。
三、核磁共振光谱核磁共振光谱(NMR)是一种测量物质中原子核在外磁场中的共振吸收能力的方法。
在有机化学中,核磁共振光谱可用于确定有机化合物的结构、官能团以及分子构型。
通过测量核磁共振信号的位置和强度,可以确定有机化合物的分子式、化学环境以及原子间的空间关系。
综上所述,紫外-可见吸收光谱、红外光谱和核磁共振光谱是常见且重要的有机化合物光谱分析方法。
它们各自通过测量物质与特定波长的电磁辐射的相互作用,提供有机化合物结构和特性的信息。
研究人员可以根据需要选择适当的光谱分析方法,从而更好地理解有机化合物的性质和行为,推动有机化学领域的发展。
第5章 紫外光谱 红外光谱 核磁共振和质谱
N N X
NO2
结论:紫外光谱是检测(1)共轭烯烃;(2)共轭羰基化合物 (3)芳香化合物;(4)顺反异构体构型的有力工具。
5.4.2 红移现象和蓝移现象 5.4.3 增色效应和减色效应
5.5 lmax计算规律
1. 共轭双烯lmax计算规律:
化合物 母体-C=C-C=C- or 双键(参与共轭)(扩展双键) 同环二烯 烷基(R) 环外双键 烷氧基(RO) 烷硫基(RS) 卤素(Cl,Br) lmax(nm) 217(基本值) +30 +36 +5 +5 +6 +30 +5
δ: 7.3
7 6 5 4 PPM 3
H H
H
2
1
0
去屏蔽效应使核磁信号向低场移动。
电子的各向异性效应:去屏蔽效应
例2: CH3CH3
δ:0.86
δ: 5.3
H C H
H感 H
C H
2
PPM
1
0
CH2=CH2
H0
外加磁场
5 4
δ: 5.3
3 PPM 2 1 0
1HNMR
of CH≡CH
乙炔碳是SP杂化,电负较
如果质子的外层电子密度越大,则屏蔽越大, 质子的信号出现在高场,δ值变小。如果质子 的外层电子密度越小,则受到屏蔽越小,质子 的信号出现在低场,δ值变大。
低场 高场
δ
12
11 10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
δ
5.11.3 化学位移δ的表示
由于分子中氢所处的化学环境不同,显示不 同的吸收峰,峰与峰之间的差距,就称为化 学位移δ (chemical shift)
化学反应的核磁共振质谱红外光谱紫外光谱分析
化学反应的核磁共振质谱红外光谱紫外光谱分析在化学领域中,深入研究和理解化学反应是非常重要的。
为了对化学反应进行准确分析和识别,科学家们发展了多种分析技术,其中包括核磁共振(NMR)谱、红外(IR)光谱和紫外-可见(UV-Vis)光谱。
这些分析技术为化学反应的研究提供了强大的工具,能够揭示分子结构、反应机理和化学键的性质等信息。
一、核磁共振(NMR)谱核磁共振谱是一种非常有用的技术,可以用来分析和确认化合物的结构。
它通过测量核自旋以及其与外部磁场交互作用的方式来工作。
核磁共振谱可以提供关于化合物中不同原子的化学环境和它们之间的化学键的信息。
核磁共振谱的基本原理是利用核自旋与外部磁场之间的相互作用。
化合物中的核自旋会受到外部磁场和射频脉冲的影响。
通过测量核自旋在不同磁场强度下的吸收和释放射频能量的频率,可以得到核磁共振谱。
核磁共振谱还可以提供关于化学反应动力学和速率常数的信息。
通过测量峰的强度和面积,可以计算反应物和产物之间的相对含量,从而确定反应的进程和速率。
二、红外(IR)光谱红外光谱是一种根据物质吸收和发射红外辐射的方式来分析和识别化合物的方法。
红外光谱可以提供关于化合物中的功能团和它们之间的化学键的信息。
红外光谱的基本原理是物质中的分子会吸收红外辐射的特定频率,这些频率对应着分子中化学键的振动模式。
每种功能团和化学键都有自己独特的红外频率,因此可以通过测量样品吸收红外辐射的频率来确定其化学组成和结构。
红外光谱可以用于确定化学反应的产物和中间体。
在化学反应中,原子和分子之间的共振频率可能会发生变化。
通过比较反应物和产物之间的红外光谱,可以确定化学反应的进行和物质转化。
三、紫外-可见(UV-Vis)光谱紫外-可见光谱是一种利用物质对紫外光和可见光的吸收和发射来分析和识别化合物的技术。
紫外-可见光谱可以提供关于分子能级、电子结构和吸收峰的信息。
紫外-可见光谱的基本原理是物质中的分子可以吸收具有特定能量的光子。
紫外可见吸收光谱红外吸收光谱核磁共振光谱相同之处
紫外可见吸收光谱、红外吸收光谱和核磁共振光谱是化学分析中常用的三种光谱技术。
它们虽然在应用领域和原理上有所不同,但在某些方面也存在一些相似之处。
在本文中,我将深入探讨这三种光谱技术的共同点,并分析它们之间的联系。
1. 这三种光谱技术都是分析化学领域中常用的手段,用于研究物质的结构和性质。
它们能够通过不同的原理和方法,对物质进行分析和表征,从而为化学研究和实际应用提供重要的数据支持。
2. 在实验操作上,这三种光谱技术都需要对样品进行预处理和制备,以确保获得准确和可靠的测试数据。
对于紫外可见吸收光谱和红外吸收光谱,样品通常需要溶解或制备成适当的样品片;而对于核磁共振光谱,则需要对样品进行氢化处理和溶解。
3. 就数据解析而言,这三种光谱技术都需要对实验数据进行处理和解释,以获得与化学结构和性质相关的信息。
这包括对光谱图谱的解读和峰位的标定,以及对峰强度和形状的分析。
4. 这三种光谱技术在实验原理和测试方法上也存在一些共通之处。
它们都是基于物质对电磁辐射的吸收和发射现象,通过测定不同波长或频率下的吸收或发射光谱,获得与物质结构和性质相关的信息。
总结回顾:在本文中,我们从实验操作、数据解析和实验原理三个方面分析了紫外可见吸收光谱、红外吸收光谱和核磁共振光谱的共同点。
这三种光谱技术在化学分析中发挥着重要作用,对研究物质的结构和性质具有重要意义。
通过深入理解和比较这三种技术,我们能够更全面、深刻和灵活地应用它们,在化学研究和实际应用中取得更好的成果。
个人观点和理解:我个人认为,紫外可见吸收光谱、红外吸收光谱和核磁共振光谱的相同之处并不仅仅局限于实验操作、数据解析和实验原理上,更重要的是它们共同承担了化学分析和表征的重任,为我们揭示了物质的结构和性质。
在今后的研究和应用中,我们应该充分发挥这三种光谱技术的优势,进一步加深对它们的理解和应用。
通过本文的阐述,我相信你对紫外可见吸收光谱、红外吸收光谱和核磁共振光谱的相同之处已经有了更全面的理解。
分子光谱技术
分子光谱技术
分子光谱技术是一类用于研究分子结构、组成和相互作用的方法。
这些技术涉及测量分子与电磁辐射的相互作用,其中包括吸收、发射、散射等过程。
以下是几种常见的分子光谱技术:
1.红外光谱(Infrared Spectroscopy):
原理:分子对红外光的吸收会导致分子的振动和转动能级的跃迁。
应用:用于确定有机和无机分子的结构,检测功能基团,以及在化学和生物化学领域中进行分析。
2.紫外可见光谱(UV-Visible Spectroscopy):
原理:分子在紫外和可见光区域吸收光,电子跃迁至高能级激发态。
应用:用于分析化学物质的浓度,研究电子结构,检测染料和色素等。
3.拉曼光谱(Raman Spectroscopy):
原理:光子与分子发生非弹性散射,引起光子的频率发生变化,测量这种变化可得到拉曼光谱。
应用:用于分析分子的振动和转动信息,提供关于分子结构和键的信息。
4.核磁共振光谱(Nuclear Magnetic Resonance, NMR):
原理:核磁共振是基于原子核在磁场中的行为,通过测量核磁共振频率获得信息。
应用:用于确定分子的结构,研究分子内部的动态过程,包括在有机化学、生物化学和材料科学中的广泛应用。
5.微波光谱(Microwave Spectroscopy):
原理:测量分子在微波频率范围内对辐射的吸收,提供关于分子的转动信息。
应用:主要用于分子结构的精确测定,特别是用于大分子和天体化学研究。
核磁共振波谱法作业题
核磁共振波谱法讲授内容第一节.概述第二节.基本原理第三节.化学位移第四节.自旋偶合和自旋系统第五节.核磁共振仪和实验方法第六节.氢谱的解析方法第七节.碳谱简介第一节.概述第二节.基本原理填空题1.原子核是否有自旋现象是由其自旋量子数Ⅰ决定的,Ⅰ为的核才有自旋,为磁场性核。
2.进行核磁共振实验时,样品要置于磁场中,是因为。
3.对质子(=×108T-1·s-1)来说,仪器的磁场强度如为,则激发用的射频频率为。
选择题1.下列原子核没有自旋角动量的是哪一种A.14NB.28SiC.31PD.33S2.下述核中自旋量子数I=1/2的核是B.19FE.12C3.1H核在外磁场中自旋取向数为4.若外加磁场的磁场强度H逐渐增大时,则使质子从低能级E跃迁至高能级E所需的能量:A.不发生变化B.逐渐变小C.逐渐变大D.不变或逐渐变小E.不变或逐渐变大简答题1.试述产生核磁共振的条件是什么2.一个自旋量子数为1/2的核在磁场中有多少种能态各种能态的磁量子数取值为多少3.哪些类型的核具有核磁共振现象目前的商品核磁共振仪主要测定是哪些类型核的核磁共振4.为什么强射频波照射样品会使NMR信号消失而UV与IR吸收光谱法则不消失。
计算题1.试计算在的磁场中,1H、13C的共振频率。
2.试计算在25o C时,处在磁场中13C高能态核与低能态核数目的比例。
第三节.化学位移填空题1.有A,B,C三种质子,它们的共振磁场大小顺序为B A>B B>B C,则其化学位移δ的大小顺序为。
2.有A,B,C三种质子,它们的屏蔽常数大小顺序为σA>σB>σC,试推测其共振磁场B的大小顺序为。
3.在化合物CH3X中,随着卤原子X的电负性增加,质子共振信号将向磁场强度方向位移。
选择题1.不影响化学位移值的因素是:A.核磁共振仪的磁场强度B.核外电子云密度C.磁的各向异性效应D.所采用的内标试剂E.使用的溶剂2.在下列化合物中,质子化学位移(ppm)最大者为:F33.CH3X中随X电负性增大,H核信号:A.向高场位移,共振频率增加B.向高场位移,共振频率降低C.向低场位移,共振频率增加D.向低场位移,共振频率降低E.变化无规律4.在磁场中质子周围电子云起屏蔽作用,以下几种说法正确的是:A.质子周围电子云密度越大,则屏蔽作用越小B.屏蔽作用与质子周围的电子云密度无关C.屏蔽越小,共振磁场越高D.屏蔽越大,共振频率越高E.屏蔽越大,化学位移δ越小5.抗磁屏蔽效应和顺磁屏蔽效应对化学位移有重要贡献,结果是:A.抗磁屏蔽使质子去屏蔽,顺磁屏蔽使质子屏蔽B.抗磁屏蔽使质子的共振信号向低场位移,顺磁屏蔽使质子的共振信号向高场位移C.抗磁屏蔽使质子的δ值增大,顺磁屏蔽使质子的δ值减小D.抗磁屏蔽使质子的δ值减小,即产生高场位移;顺磁屏蔽使质子的δ值增大,即产生低场位移E.抗磁屏蔽和顺磁场屏蔽均使质子去屏蔽6.乙烯质子的化学位移值(δ)比乙炔质子的化学位移值大还是小其原因是什么A.大,因为磁的各向异性效应,使乙烯质子处在屏蔽区,乙炔质子处在去屏蔽区;B.大,因为磁的各向异性效应,使乙烯质子处在去屏蔽区,乙炔质子处在屏蔽区;C.小,因为磁的各向异性效应,使乙烯质子处在去屏蔽区,乙炔质子处在屏蔽区;D.小,因为磁的各向异性效应,使乙烯质子处在屏蔽区,乙炔质子处在去屏蔽区。
有机化学中的光谱方法
有机化学中的光谱方法
光谱方法是分子特征的一个重要的表征, 是一种用来定量测定和鉴定物质分子结构的技术。
在有机化学中, 光谱方法被广泛应用于有机化合物及其元素组成、结构和生物活性研究。
常用的有机化学中的光谱方法有:紫外-可见分光光度计、核磁共振波谱、红外光谱、原子吸收光谱、等离子体质谱。
1、紫外-可见分光光度计:紫外-可见分光光度计是一种用来测定有机物质吸光度的仪器,它使用了可见光和紫外光的吸收能力,可以快速地识别物质的结构,包括碳-氢基团、取代基团等。
2、核磁共振波谱:核磁共振波谱是一种常用的精确分子结构研究的技术,它能分辨出有机物的精确的原子的排列形式,从而隐含着有机物的结构和功能信息。
3、红外光谱:红外光谱是反映物质分子内吸收力极短波长光的一种应用,红外光谱对有机分子有很强的指示作用,可以快速了解有机物的结构、性质、功能和性状等。
4、原子吸收光谱:原子吸收光谱是以原子的能量级为基础的光谱技术,它可以估算有机物质中各原子的重量百分比,为结构分析提供重要依据。
5、等离子体质谱:等离子体质谱是一种用来对有机物质结构和气体反应物组成
细节进行鉴定与测定的技术,它可以具体地分析出有机物质分子中各元素的原子百分比,判断有机物质结构。
核磁共振波谱法氢谱
N(1)
E
h
hB0
2 e kT e kT e 2kT
N(1)
2
当B0 = 1.409 T,温度为300K时,高能态和 低能态的1H核数之比为:
N(1) e 2
6.631034 J s2.68108 T 1s11.409T 23.141.381023 J K 1300K
N(1) 2
= 0.99999
级E1向高能级E2跃迁,所需能量为:
△E=E2-E1= B0 -(-B0) = 2 B0
△E与核磁矩及外磁场强度成正比,外加磁场 B0越大,能级分裂越大,△E越大。
无磁场 (简并)
m= -1/2
E2= +B0 △E=2 B0
m= +1/2 E1= - B0
三、核磁共振条件
在外磁场中,原子核 能级产生裂分,由低能级 向高能级跃迁,需要吸收 能量。
1991年R.R.Ernst获诺贝尔化学奖。
2002年获Nobel化学奖(K. Wüthrich)。
NMR示意图:
第一节 核磁共振的基本原理
一、原子核的自旋与磁矩 二、核磁共振现象 三、核磁共振条件
一、 原子核的自旋与磁矩
若原子核存在自旋,产生核磁矩: I:自旋量子数;
自旋角动量: P h I (I 1)
分析测定时,样品不会受到破坏,属于无 破损分析方法。
核磁共振波谱法作业题
核磁共振波谱法讲授内容第一节.概述第二节.基本原理第三节.化学位移第四节.自旋偶合和自旋系统第五节.核磁共振仪和实验方法第六节.氢谱的解析方法第七节.碳谱简介第一节.概述第二节.基本原理填空题1.原子核是否有自旋现象是由其自旋量子数Ⅰ决定的,Ⅰ为的核才有自旋,为磁场性核。
2.进行核磁共振实验时,样品要置于磁场中,是因为。
3.对质子( =2.675×108 T-1·s-1)来说,仪器的磁场强度如为1.4092T,则激发用的射频频率为。
选择题1.下列原子核没有自旋角动量的是哪一种?A.14N B.28Si C.31P D.33SE.1H2.下述核中自旋量子数I=1/2的核是A.16OB.19FC.2HD.14NE.12C3.1H核在外磁场中自旋取向数为A.0B.1C.2D.3E.44.若外加磁场的磁场强度H逐渐增大时,则使质子从低能级E跃迁至高能级E所需的能量:A.不发生变化B.逐渐变小C.逐渐变大D.不变或逐渐变小E.不变或逐渐变大简答题1.试述产生核磁共振的条件是什么?2.一个自旋量子数为1/2的核在磁场中有多少种能态?各种能态的磁量子数取值为多少?3.哪些类型的核具有核磁共振现象?目前的商品核磁共振仪主要测定是哪些类型核的核磁共振?4.为什么强射频波照射样品会使NMR信号消失?而UV与IR吸收光谱法则不消失。
计算题1.试计算在1.9406T的磁场中,1H、13C的共振频率。
2.试计算在25o C时,处在2.4T磁场中13C高能态核与低能态核数目的比例。
第三节.化学位移填空题1.有A,B,C三种质子,它们的共振磁场大小顺序为B A>B B>B C,则其化学位移δ的大小顺序为。
2.有A,B,C三种质子,它们的屏蔽常数大小顺序为σA>σB>σC,试推测其共振磁场B的大小顺序为。
3.在化合物CH3X中,随着卤原子X的电负性增加,质子共振信号将向磁场强度方向位移。
选择题1.不影响化学位移值的因素是:A.核磁共振仪的磁场强度B.核外电子云密度 C.磁的各向异性效应D.所采用的内标试剂E.使用的溶剂2.在下列化合物中,质子化学位移(ppm)最大者为:A.CH3BrB.CH4C.CH3OHD.CH3IE.CH3F3.CH3X中随X电负性增大,H核信号:A.向高场位移,共振频率增加B.向高场位移,共振频率降低C.向低场位移,共振频率增加D.向低场位移,共振频率降低E.变化无规律4.在磁场中质子周围电子云起屏蔽作用,以下几种说法正确的是:A.质子周围电子云密度越大,则屏蔽作用越小B.屏蔽作用与质子周围的电子云密度无关C.屏蔽越小,共振磁场越高D.屏蔽越大,共振频率越高E.屏蔽越大,化学位移δ越小5.抗磁屏蔽效应和顺磁屏蔽效应对化学位移有重要贡献,结果是:A.抗磁屏蔽使质子去屏蔽,顺磁屏蔽使质子屏蔽B.抗磁屏蔽使质子的共振信号向低场位移,顺磁屏蔽使质子的共振信号向高场位移C.抗磁屏蔽使质子的δ值增大,顺磁屏蔽使质子的δ值减小D.抗磁屏蔽使质子的δ值减小,即产生高场位移;顺磁屏蔽使质子的δ值增大,即产生低场位移E.抗磁屏蔽和顺磁场屏蔽均使质子去屏蔽6.乙烯质子的化学位移值(δ)比乙炔质子的化学位移值大还是小?其原因是什么?A.大,因为磁的各向异性效应,使乙烯质子处在屏蔽区,乙炔质子处在去屏蔽区;B.大,因为磁的各向异性效应,使乙烯质子处在去屏蔽区,乙炔质子处在屏蔽区;C.小,因为磁的各向异性效应,使乙烯质子处在去屏蔽区,乙炔质子处在屏蔽区;D.小,因为磁的各向异性效应,使乙烯质子处在屏蔽区,乙炔质子处在去屏蔽区。
四大光谱
四大光谱介绍⑴光具有波粒二象性E=hν=hc/λ,λ=c/ν,V=1/ λ。
熟悉波长λ、频率ν、波数、能量E的概念、单位及相互关系。
⑵熟悉电磁波谱图,包括紫外光区、红外光区的划分。
⑶了解分子总的能量E的组成,它包括E平动能,电子运动能E电、分子振动能量E振和分子转动能量E转。
电磁波(光波)照射物质时,分子要吸收一部分辐射,但是,吸收是量子化的,即只吸收某些特定频率的辐射,吸收的能量可以激发电子到较高的能级或增加分子振动能级和转动能级,从而产生特征的分子吸收光谱。
其中电子能级差最大、振动能级差次之,转动能级差最小。
只有恰好等于某个能级差时,分子才能吸收。
⑷了解吸收光谱与分子结构的关系。
分子中不同的基团表现出不同的吸收特征,因此,确定分子的吸收光谱可以推测分子可能存在的官能团。
⑸了解分子能级裂化与光谱的关系。
读者要了解吸收光谱的分类,以及电磁波谱区域与相应波谱方法的对应关系。
①紫外光谱法:波长在200—400nm的近紫外光,激发n及π电子跃迁②红外光谱法:波长在2.5—15μm激发振动与转动③核磁共振波谱法:波长在无线电波1—1000m激发原子核自旋能级。
质谱不同于以上三谱,不属于吸收光谱。
它不是描述一个分子吸收不同波长电磁波的能力,而是记录化合物蒸汽在高真空系统中,受到能量很小的电子束轰击后生成碎片正离子的情况。
⑹光吸收定律透射率T=透射光/入射光=I/I0,吸光度A=-logT=εbc(L-B定律)⑺物质吸收谱带的特征主要特征:位置(波长)及强度(几率)1、分子轨道形成与ζ,π及n轨道。
读者应习惯于用分子轨道表示分子结构。
处在分子轨道中的价电子主要涉及ζ,π,n,价电子的跃迁产生uv:ζ→ζ* π→π* n→n* 其能量次序大致为ζ<π<n<π*<ζ*据此,可以比较不同类型能级跃迁所需能量的大小,以及与吸收峰波长的关系。
2、电子能级和跃迁类型ζ→δ* 200nm以下,远红外区,饱和碳氢化合物,例如,CH4λmax=125nm。
红外光谱和核磁共振
(P86)
化学方法
有机分子结构的测定
物理方法:
红外光谱、紫外光谱、 核磁共振、质谱。
优点:快速、微量、准确
红外吸收光谱:是分子中成键原子振动能级(伸
缩振动和弯曲振动)跃迁而产生的吸收光谱,
有机四大谱及其特点
有机四大谱:紫外吸收光谱、红外吸收光谱、 核磁 共振谱、质谱
UV
优点样准品确用快量速少
上式关系时,H1可以吸收特定波长的光波,从 低能态排布方式可转变成高能态的排布方式。 即产生了“共振”。
4、核磁共振:具有磁性原子核吸收能量,从低能 态跃迁到高能态的现象。
5、实现“共振”的办法:用恒定的频率的无线电 波照射,通过改变外磁场强度的方法来实现共振。
核磁共振波谱仪:连续波扫描NMR和FT-NMR
C—H伸缩振动3300cm-1(700-600 cm-1) CC伸缩振动: 2100-2140cm-1
芳H伸缩振动3100-3000cm-1 单核芳环骨架C=C伸缩振动1600、1580、1500、 1450cm-1(强度与分子对称性有关)
五、各类化合物的特征的红外吸收光谱
1、烷烃:
C—H伸缩振动:2850cm-1和3000 cmC-H(CH3)面内弯曲:1460(不对称)和1380(对称) -(CH2)n- (n>=4)面内弯曲:一般在720 cm-1处有特征峰
为了去除测定时的仪器频率的影响规定测得的化学位移值要除以仪器的频率因四甲基硅烷中由于硅的电负性很小故h周围的电子云密度较大化学屏蔽作用大且同时有12个等同的质子只给出一个特强信号故硅烷中的h在最高的磁场强度下共振吸收把它的吸收位置当作零点这样可使大多数的核磁共振信号都出现在tms的低场一侧化学位移值
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核磁共振波谱与紫外可见光谱及红外光谱的区别
核磁共振波谱与紫外可见光谱及红外光谱的主要不同有两点:
①原理不同
紫外可见吸收光谱是分子吸收200~700nm的电磁波,吸收紫外光能量,引起分子中电子能级的跃迁,主要是引起最外层电子能级发生跃迁。
红外光谱是分子吸收2.5~50um(2500~50000nm)的电磁波,吸收红外光能量,引起具有偶极矩变化的分子的振动、转动能级跃迁。
核磁共振波谱则是在外磁场下,吸收60cm~300m 的电磁波,具有核磁矩的原子核,吸收射频能量,产生核自旋能级的跃迁。
②测定方法不同。
紫外和红外等一般光谱是通过测定不同波长下的透光率(T%=出射光强/入射光强)来获得物质的吸收光谱。
这种方法只适用于透过光强度变化较大的能级跃迁。
60cm~300m的电磁波穿透力很弱,故核磁共振无法通过测定透光率来获得核磁共振光谱,它是通过“共振吸收法”来测定核
磁共振信号的。
共振吸收法是指:在一定磁场强度下,原子核在一定频率的电磁波照射下发生自旋能级跃迁时引起核磁矩方向改变进而产生感应电流,通过放大、记录此感应电流便得到核磁共振信号。
依次改变磁场强度(或电磁波的照射频率)使满足不同化学环境核的共振条件,收集共振引起的磁感应信号,经过数学处理,就获得核磁共振波谱图。
③谱图的表示方法不同:
紫外谱图的表示方法:相对吸收光能量随吸收光波长的变化。
红外谱图的表示方法:相对透射光能量随透射光频率变化。
核磁谱图的表示方法:吸收光能量随化学位移的变化。
④提供的信息不同:
紫外提供的信息:吸收峰的位置、强度和形状,提供分子中不同电子结构的信息。
红外提供的信息:峰的位置、强度和形状,提供功能团或化学键的特征振动频率。
核磁提供的信息:峰的化学位移、强度、裂分数和偶合常数,提供核的数目、所处化学环境和几何构型的信息。
核磁共振谱的优缺点:
优点:
(仪器的灵敏度和分辨率非常高,较容易解析NMR图
(随着计算机技术的应用,多脉冲激发的方法的采用及由此产生的二维谱图、多维谱图等许多新技术,是许多复杂化合物的结构测定引刃而解,NMR可以说是化学研究中最有力的武器之一。
(通过核磁共振谱可以方便快捷的得到与化合物分子结构相关的信息。
④核磁共振测定过程中不破坏样品,一份样品可测多种数据。
缺点:
可能是仪器较贵,没有非常高的普及率,另外对于某些复杂的化学物质,核磁并不能提供较为准确的判断,且核磁图谱复杂,较难一个人完全掌握所有谱图,对个人能力要求比较高
紫外的优缺点:
优点:
①操作简单,方便,快速,
仪器价格较低,
在有机化学领域使用广泛,使用历史也很长久,是一种有力且成熟的分析检测手段。
④灵敏度较高
缺点:
紫外吸收光谱图没有很强的特征,对于物质的鉴定不具有很强的鉴定能力,比如很多物质没有紫外吸收或者说紫外吸收很弱,难以通过紫外对此类物质进行检测。
另外一些物质的紫外吸收峰不具有较好的判断性,实际与理论存在较大误差,还有待相关理论的解释,所以紫外对此类物质也没有很高的利用价值。
红外优缺点:
优点
1 应用范围广。
红外光谱分析能测得所有有机化合物,而且还可以用于研究某些无机物。
因此在定性、定量及结构分析方面都有广泛的应用。
2 特征性强。
每个官能团都有几种振动形式,产生的红外光谱比较复杂,特征性强。
除了及个别情况外,有机化合物都有其独特的红外光谱,因此红外光谱具有极好的鉴别意义。
3 提供的信息多。
红外光谱能提供较多的结构信息,如化合物含有的官能团、化合物的类别、化合物的立体结构、取代基的位置及数目等。
4 不受样品物态的限制。
红外光谱分析可以测定气体、液体及固体,不受样品物态的限制,扩大了分析范围。
5 不破坏样品。
红外光谱分析时样品不被破坏。
缺点
1 不适合分析含水样品,因为水中的羟基峰对测定有干扰;
2 定量分析时误差大,灵敏度低,故很少用于定量分析;
3 在图谱解析方面主要靠经验。