六、分子光谱能级结构简介 PPT
《分子光谱分析》课件
对未来学习的建议与展望
深入学习光谱分析理论
掌握先进的光谱分析技术
建议学习者进一步深入学习光谱分析的理 论基础，理解各种光谱分析方法的物理机 制和术和 新方法，了解并掌握最新的光谱分析技术 。
加强实验技能训练
拓展光谱分析应用领域
建议学习者多进行实验操作，提高实验技 能和数据分析能力，培养解决实际问题的 能力。
03
学习如何利用分子光谱分析技术 解决实际问题，培养实验设计和 数据分析的能力。
04
了解分子光谱分析在科研和工业 生产中的应用，培养解决实际问 题的能力。
02
分子光谱分析的基本原理
光的吸收和发射
光的吸收
当光子与分子相互作用时，如果光子的能量与分子某能级差相等，则该能级上 的电子可发生跃迁，从低能级跃迁到高能级，分子吸收光子并吸收能量。
原子光谱
由原子能级间的跃迁产生，包括线状光谱和连续光谱。
分子光谱
由分子振动和转动能级间的跃迁产生，包括带状光谱和漫散光谱。
03
分子光谱分析的实验技术
实验设备与仪器
红外光谱仪
用于测量分子振动和旋转的频率，从而推 断分子的结构和性质。
紫外可见光谱仪
用于测量分子电子跃迁的频率，从而推断 分子的电子结构和性质。
04
分子光谱分析的应用
在化学研究中的应用
化学反应机理研究
通过分子光谱分析，可以 研究化学反应过程中分子 结构和振动、转动变化， 从而揭示化学反应机理。
化学合成过程监控
在化学合成过程中，利用 分子光谱分析可以实时监 测反应进程，指导反应条 件优化和产物纯度控制。
化合物结构鉴定
分子光谱分析能够提供化 合物的特征光谱，通过比 对标准谱库可以确定化合
原子光谱与分子光谱ppt课件
“雪亮工程"是以区（县）、乡（镇） 、村（ 社区） 三级综 治中心 为指挥 平台、 以综治 信息化 为支撑 、以网 格化管 理为基 础、以 公共安 全视频 监控联 网应用 为重点 的“群 众性治 安防控 工程” 。
一、 原子光谱
1.光谱项符号
原子外层有一个电子时，其能级可由四个量子数决定： 主量子数 n；角量子数 l；磁量子数 m；自旋量子数 s； 原子外层有多个电子时，其运动状态用总角量子数L；总 自旋量子数S；内量子数J 描述；
例：钠原子，一个外层电子， S =1/2；因此： M =2( S ) +1 = 2；双重线； 碱土金属：两个外层电子， 自旋方向相同时， S =1/2 + 1/2 =1， M = 3；三重线； 自旋方向相反时， S =1/2 － 1/2 =0， M = 1；单重线；
2024/7/28
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元素由基态到第一激发 态的跃迁最易发生，需要的 能量最低，产生的谱线也最 强，该谱线称为共振线 ，也 称为该元素的特征谱线；
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第三章分子的能级结构与特征光谱
第一节 分子能级和分子光谱概述 分子是物质保持其稳定性质的最小单元。 除了电子运动，还要考虑原子核的运动。
一、玻恩—奥本海默近似
包含核和电子的分子总的薛定谔方程是：
Hˆ(R, r) E(R, r)
分子哈密顿算符的具体形式是
2
2
Hˆ N
2MN
2 N
e
2me
2 e
J 2 : S支
~J BJ (J 1) B(J 2)(J 3)
4B 3 J , 2
J 0,1,2,
J 2 : O支
J B(J 2)(J 3) BJ(J 1)
4B
3 2
J
,
J 0,1, 2,
请画出O、P、Q支的示意图，并说明特 征。
四、振动拉曼光谱 （大拉曼位移）
从表中可见，谱线间隔随量子数J的增大而逐 步减少。（？）
从实验中归纳出纯转动谱线的波数符合下列经 验公式：
~ am bm3, m 1,2,3,
如何解释？
二、双原子分子的非刚性转子模型：
核运动的势能曲线如图 所示。在偏离平衡位置 R0不太大的情况下，可 近似为抛物线，故原子 核之间近似受到一个弹 性力的作用
）
零谱带系： 如何解释？
三、多原子分子电子光谱
多原子分子电子能级(谱项)是以分子和分子轨 道的点群对称性符号来表示的。例如，X1A1， A1B2，a3A2，…等等。
第五节 拉曼散射光谱 一、拉曼散射（效应）
瑞利(Rayleigh)散射： 散射 入射
散射谱线的强度很强，约为入射线的10-5。
分子的基态波函数（称为轨道）用两个原子的 基态波函数的线性组合来表示
cau1s (ra ) cbu1s (rb )
分子光谱.ppt
把被分子吸收的光或由分子发射,散射出来的光 进行分光所得到的光谱
1. 概况
分子的运动与能量及光谱对应关系
分子
分子的运动： 分子内部运动
平动(10－18ev)，转动
原子核运动 ： 振动 电子运动 ：电子跃迁
分子光谱→ 分子的转动，分子中原子的振动，分子中电子的跃迁 分子状态→ 转动态、 振动态、电子状态 分子能量→ E = ER + Ev + Ee
（官能团）
跃迁中：
偶极矩变化的 → 红外活性
偶极矩不变化的 → 拉曼活性（散射光谱） 极化率变化的
6. 分子的电子光谱
7. 各种谱仪
吸收，发射，散射一电磁波
§ 4.3 光电子能谱
22
§ 4.3 电子能谱
表面物理，表面化学的实验方法 → 表面形状， 离子价态， 表面键性质
化学状态 → 元素 价 键
化学分析电子能谱 以X射线为源，测量内层电子的结合能，其变化为化学位移。
问题：
1。分子的运动与能量的关系？分别与何种光谱对应？ 2。双原子分子转动光谱及转动能级的特点？它们是基于
何种模型及方程？
3。从双原子分子转动光谱的数据如何计算分子的键长及 同位素效应？
4。双原子分子振动光谱和振转光谱有何特点？ 5。解释：简谐振子，力常数，简正振动，红外活性，
---总自由度 3n (X,Y,Z )
振动自由度 3n-6，
每个振动自由度都有一种基本振动方式，称为简正振动 或正则振动。（ Normal Modes） 当分子按此方式振动时，所有的原子都同位相，而且同频率。
（1） 正则振动 → 特征频率 → 特征吸收 （2）相同的化学键 → 相同的振动频率 → 鉴别
第三章 分子的能级结构与特征光谱
[ −∑
e
ℏ2 2 ∇ e + Vee + VeN ]Ψe (r , R) = Ee ( R)Ψe ( R, r ) 2me
（3.4）
ℏ2 [ −∑ ∇2 N + V NN + E e ( R )]Ψ N ( R ) = EΨN ( R ) N 2M N
（3.5）
核运动方程中包含了分子的平动、 振动和转动， 由于平动的能量是连续变化的， 不产生光谱 ， 所以核运动方程决定了分子的振动光谱和转动光谱。电子运动方程（3.4）决定了分子的电 子光谱。但是 Ee (R)中包含了核坐标 R．这说明描写分子中的电子状态，不仅需要和电子状 态相关的量子数，而且需要核的坐标及和核状态相关的量子数。解电子运动的薛定谔方程， 得到电子能量本征值 E e ( R ) 。从 E e ( R ) 出发再解原子核运动的薛定谔方程，得到原子核的 运动情况。电子运动速度比原子核的快得多，所以 E e ( R ) 在核坐标确定的情况下只有统计 平均的含义。同时必须看到，电子运动也深刻地影响了核的运动状态；由（3.5）可见，电 子运动的能量 E e ( R ) 是核运动的势能，只有电子运动所形成的电场改变，才使得两个原子 核有相互靠近形成化学键的可能。 由于平动能量是连续取值的，所以求解核运动方程（3.5）时，要扣除分子的质心平动， 所以，需对核方程再次分离变量。以双原子为例，令核波函数为分子质心平动波函数
ψ t ( X , Y , Z ) 和分子内原子相对运动波函数ψ in ( x , y , z ) 的乘积，即
ΨN ( R) = ψ t ( X , Y , Z )ψ in ( x, y, z )
（3.6）
其中 X，Y，Z 描述分子质心的位置，x，y，z 描述分子内原子之间的相对距离。代入核的 运动方程，则得到分子质心的平动方程（3.7）和分子的振转方程（3.8）
分子光谱
第九章分子光谱和分子结构前面我们从原子光谱、原子磁性了解了原子的结构，但在生产实践和生活中接触的物体极少是孤立的原子，往往是由原子结合而成的分子或分子集团，它是物质结构的一个重要层次．本章将简要介绍分子光谱和分子结构．§9.1 分子光谱和分子能级一、分子与化学键分子由原子组成，原子通过它们间的相互作用而结合在一起．而分子中相邻原子间存在的各种不同形式的相互作用称为化学键．化学键的力是电性质的，它只与原子的外层电子有关，与原子的内层电子关系较少．这是因为各元素的物理、化学性质的周期性由最外层电子的运动决定；而且较重元素的标识X射线不因该元素所在化合物而不同．内层电子在分子中和孤立原子中几乎一样，但价电子则大不相同．原子价电子间不同的结合会形成不同的化学键，常见的二类化学键是离子键和共价键，一般还有金属键和Van der Waals键． 1.离子键当电离能很小的金属原子(如碱金属和碱土金属原子价电子易脱落)和电子亲合能很大的非金属原子(如卤族原子和氧族非金属原子容易吸往电子)非常接近时，前者失去价电子而成为正离子，后者获得前者失去的电子而成为负离子，正负离子由于Coulomb力相互吸引结合成分子；但当二离子由于运动惯性而过分接近时，它们的外层电子相互排斥的力变得显著，表现为离子间的互斥力．当引力和斥力相等时，就形成稳定的分子．这种化学键称为离子键．如NaCl分子是由Na+离子与Cl-离子组成的离子键分子．Na是碱金属元素，具有较小的电离能5.14eV，电离过程为Na + 5.14eV →Na+ + e-Cl是卤族元素，Cl原子最外层在3p上有5个电子，再得到一个就构成稳定的闭合壳层，所以吸收一个电子形成Cl -离子是放能过程，这个能量称为亲合能，Cl-的亲合能为3.72eV ，此过程为Cl + e - →Cl - + 3.72eV上述两过程共增能5.14eV －3.72eV ＝1.42eV ．虽然Na 、Cl 原子形成Na +、Cl -离子后能量增加了，但当它们相互接近时，由于正负离子的电荷将引起Coulomb 吸引位能，因此Na +、Cl -离子体系能量有可能小于Na 、Cl 原子体系的能量．ٛ 图9-1中的两条曲线分别表示离子和原子体系的位能变化．选Na 原子和Cl 原子相距无穷远时的位能为零点能，横坐标表示两离子或原子间距离，可以看到当距离小于某一数值后，离子间的位能将小于原子间的位能．ٛNa +、Cl -离子体系的位能曲线有一极小值，这是由于距离小到一定值后，两带正电原子核的Coulomb 斥力位能迅速增加，距离越小，此能量越大．位能曲线最低点对应的距离以r 0表示，称平衡距离．如NaCl 分子的r 0=2.51Å，其位能为-3.58eV ．作用力方向总是指向位能减小的方向．当r ＞r 0时，位能曲线斜率为正，作用力使离子间距离减小，为吸引力；当r ＜r 0时，位能曲线斜率为负，作用力使距离增加，为斥力；当r = r 0时，位能曲线斜率为零，作用力亦为零，所以Na+、Cl-离子有可能在r 0附近振动，形成稳定的NaCl 分子．图9-1 NaCl分子的位能曲线2.共价键许多由两个相同原子组成的双原子分子和绝大多数有机化合物的分子不是由离子组成的，它们的化学键不再是离子键．它们有一对或多对电子为两个原子共有，内层电子仍然属于原来的原子．这类分子称为共价键分子或称原子键，同极键分子．如两个氢原子靠近时，每个氢原子中电子的状态都将重新分布，使系统处于能量最低的状态，这时两个电子起着连结两个原子的作用，为两个核所共有．从量子力学分析而知这一对组成共价键的电子自旋必是反平行的．一般地说，原子外层电子中，有未组成自旋相反的电子对的电子，就有可能与其它原子中未组成电子对的电子结合成共价键．如氢原子只有一个外层电子，显然在原子中不可能与其它电子组成自旋相反的电子对，这个电子就有可能与另一氢原子中同样的电子结合成共价键．锂原子有3个电子，而2s 态的外层电子未能与其它电子组成自旋相反的电子对，因此能与另一锂原子中的2s 电子组成共价单键，成为锂的双原子分子．如果两个原子各有两个或三个未成对的电子，则俩俩配对可构成共价双键或三键．共价键构成的分子可分为两类．第一类是无极分子，它由同类原子构成．如H 2、O 2等，分子内键电子分布对称，正负电荷“重心”重合，因而分子不具有电偶极矩．另一类是有极分子，由不同类原子组成．如HCl ，两种原子对电子的亲合力不同，分子内键电子的分布不对称，正负电荷“重心”不重合，分子具有电偶极矩． 图9-2 分子带光谱二、分子光谱原子光谱的特征是线状光谱，一个线系中各谱线间隔都较大，只在接近线系极限处越来越密，该处强度也较弱；若原子外层电子数目较少，谱线系也为数不多．分子光谱的一般分布如图9-2所示．许多谱线形成一段一段的密集区域成为连续带状，称为光谱带．所以分子光谱的特征是带光谱．它的波长分布范围很广，可出现在远红外区(波长是cm 或mm 数量级)、近红外区(波长是μm 数量级)、可见区和紫外区(波长约在10-1μm 数量级)．分子光谱一般具有如下规律：(1)由光谱线组成光谱带；(2)几个光谱带组成一个光谱带组；(3)几个光谱带组组成分子光谱．ٛ三、分子能级据实验观察，分子光谱是由远红外光谱、近红外光谱、可见光和紫外光谱交织在一起的光谱．而远红外光谱是由于分子转动能级的变化引起的；近红外光谱是分子既有振动能级又有转动能级改变时产生的；而可见光和紫外光谱是分子既有电子能级又有振动和转动能级变化时产生的．所以分子内部既有分子转动，又有分子的振动，还有分子中电子的运动．ٛ1.分子的转动和转动能级即将分子看作一个整体绕某轴而转动．对于双原子分子，其转动轴通过分子的质心并垂直于分子轴(原子核间的联线)．转动能量是量子化的，因而形成转动能级．转动能级的间隔约10-4～10-2eV．ٛ2.分子的振动和振动能级即组成分子的各原子在其平衡位置附近所做的微小振动．如双原子分子沿着轴线振动．与振动相联系的能量称为分子的振动能．振动能量也是量子化的，因而形成振动能级．振动能级间隔约10-1eV．3.分子中的电子运动和电子能级ٛ分子中外层电子的运动形成一些定态，电子在定态间跃迁运动．这些定态各具有一定能量，也就形成了电子的能级．当分子的电子能级间产生跃迁就产生光谱．电子能级间隔约为eV量级．ٛ若用E转、E振、E电分别代表上述三种运动状态的能量，分子能量可表示为E = E转 + E振 + E电(9-1)这三种能量的变化满足Δ>Δ>ΔE E E(9-2)振电转这样，在电子能级之上可以有较小间隔的振动能级；在振动能级之上又可以有更小间隔的转动能级．这些关系如图9-3所示，图中表示了振动能级和转动能级的特点，一组振动能级的间隔随能级的上升而减小；一组转动能级的间隔随着能级的上升而增加．由于分子能级的复杂结构，从而使分子光谱比原子光谱更复杂．图9-3 双原子分子能级示意图§9.2 分子的转动能级和转动光谱在辐射过程中，分子的电子状态和振动状态都没有改变，则辐射仅由分子的转动状态的改变而引起．由于△E 转ٛ最小，相应光子的能量很小，所产生的光谱一般在远红外区域．一、分子的转动能级假设分子是刚性分子．由于刚性分子不改变原子核间相对距离，所以它的转动是一个纯粹的转动，此简化模型忽略了振动对转动的影响．对双原子分子，其转动轴是通过质心而垂直于联接二原子核的直线的．分子的转动惯量ٛ (9-3) 2r I μ=其中1212m m m m μ=+是折合质量，r 是两原子核间的距离，如图9-4所示．对刚性分子r 是常数．若分子的转动角动量为P J ．据经典力学，分子的转动动能IP I E J J 22122==ω (9-4) 其中P J ＝I ω，因为转动是自由的，所以势能为零，而体系总能量就等于转动动能．分子是微观粒子，它的角动量是量子化的，即=)1(+=J J P J ⋅⋅⋅=，，，，3210J (9-5)图9-4 刚性双原子分子的转动 J 称为转动量子数．代入(9-4) 式可得转动能级)1(22+=J J I E J = (9-6)由此所得能级图如图9-5所示．相邻二转动能级的间距ٛ)1(21+=−=Δ+J J IE E E J J J = (9-7)图9-5 双原子分子转动能级 可见转动能级的分布不是等间距的，J 越大，间隔也越大．ٛٛ二、分子的转动光谱实验和理论都证明转动能级间的跃迁须服从电偶极跃迁选择定则ٛ 1±=ΔJ (9-8)ΔJ ＝＋1相当于吸收过程，ΔJ ＝-1相当于发射过程．当从能级J ＋1跃迁到能级J 的辐射频率12(1)2(14J J J J E E E h v J h h Iπ+)B J Δ−===+=+ (9-9)其中I hB 28π=称为转动常数.以波数表示2(1)Jv B J =+ B (9-10) 相邻二谱线间的波数差。
8第八章 分子光谱PPT课件
8 2 I
8 2 I
令 8h22ICB(cm1)
（B为转动常数）
则有 E (J J 1 ) 2 B(J h 1 )c
二、 转动光谱的选律： (1)只有偶极距不为零的分子才有可能在 外界电磁辐射 的可变电磁场作用下，发生转动运动能级的跃迁表现出 转动光谱。
(2)只有在 J1的每二能级之间的跃迁其机率才是 显著的。
如： I≈ 10-47㎏·m2
则 ~ (0)43.14 6 2 .6 1 12 6 4 01 6 72 3 0 .2 949 1 780 9
如：
则
55m 9 1 65c6m 1
(0)~(10) 0.18mm（属远红外波段）
I≈ 100×10-47㎏·m2
~(0)0.5c6m 1
(0)18mm（属微波波段）
说明：(只考虑吸收光谱)
J
J+2, J+3…是不可能的,只有J
J+1是可能的。
于是转动光谱各谱线的波数为：
v ~ (J J 1 ) E (J J 1 ) 2 B (J 1 ) hc
hc
hc
2B(J1)
从而有下面谱线：
J= 0 1 2
34
v~: 2B
4B 6B
8B
10B
0 1 12 2 3 3 4 45
hc
hc 8 2 Ihc
( v ' v '')e B [ J '( J ' 1 ) J ''( J '' 1 )]
e 特征/c ---特征波数
现在仅考虑吸收谱v， 'v'' v 1,对于偶数个电 子的双原子分子J，'J'' J 1的跃迁是允许的。 从v 0到v 1的基本谱带由一系列线谱组成。 这些谱线可按 J 1，1分为两种。 J 1的一支排列在右边，R为 支谱, J 1的一支排列在左边，P为 支谱.
原子和分子的能级结构和光谱特性
原子和分子的能级结构和光谱特性能级结构与光谱特性是原子和分子物理学中最基本也是最重要的内容之一。
在化学、物理、天文学、材料科学等领域，能级结构与光谱特性的研究都有着重要的应用价值。
本文将从能级结构和光谱特性两方面分别讨论原子和分子的基本情况和研究方法。
一、原子的能级结构和光谱特性原子是分子和物质形成的基本单元，其内部的能级结构和光谱特性一直是科学家们关注和研究的重点。
原子的能量是量子化的，只能取一些离散的值，并且与确定的量子数有关，因此原子的能级结构可以使用量子力学中著名的玻尔模型进行描述。
玻尔模型假设原子的电子绕核心旋转，其轨道半径和角动量均处于固定的量子态，与原子核间的距离有关。
当一个原子从一级能量态跃迁到另一个能量态时，它会发射或吸收一定能量的光子以保持能量守恒。
原子的能级结构决定了它们在光学和光谱学中的性质。
当原子受到能量激发或电子跃迁时，会发出或吸收频谱线，以发光或吸收光的形式表现在光谱上。
这主要涉及原子的电子能级的变化。
原子的电子在不同能级上有不同的分布，当一个原子处于一个高能态时，它可以通过放射发射出辐射能来衰减到一个低能态，发出一定能量的光子，形成发射谱。
同样的，原子也可以吸收一定的能量激发到一个高能态，从而形成吸收谱。
这种现象被称为光谱线。
二、分子的能级结构和光谱特性分子是由两个或更多原子结合而成的化合物，它们的能级结构和光谱特性与原子有很大的不同。
分子的电子云结构是复杂的，从而产生很多不同的能级。
这个问题是由于分子中的原子之间的相互作用，如共价键和非共价键相互作用，导致每个分子中的原子的能级分裂。
分子的光谱学分为振动光谱和旋转光谱。
分子振动是分子中原子的相对位移，并伴随着能量的变化，而分子旋转是分子作为一个整体的旋转。
分子的振动光谱包括红外光谱和拉曼光谱。
红外光谱是利用分子的振动能级差，通过在不同波长下测量吸收谱，从而得到物质的化学成分和结构信息。
不同的化学键和它们发生的振动不同，导致吸收谱的振动谱线也不同。
分子荧光光谱法 ppt课件
Molecular Fluorescence Spectroscopy
ppt课件
1
荧光是指一种光致发光的冷发光现象。
当某种常温物质经某种波长的入射光 （通常是紫外线）照射，吸收光能后 进入激发态，并且立即退激发并发出 比入射光的的波长长的出射光（通常 波长在可见光波段）；而且一旦停止 入射光，发光现象也随之立即消失。 具有这种性质的出射光就被称之为荧 光。
3!
ppt课件
26
溶液浓度较低时：
F K I 0 2.303bc
当入射光的λ1 和 I0一定时 ： F=Kc
即： 在低浓度时，溶液的荧光强度与荧光物质
的浓度成正比。 ————这是荧光法定量的基础。ppt课件 Nhomakorabea27
7.影响荧光强度的因素
（1）内部因素
自猝灭——发光物质分子间碰撞而发生的能量无辐射 转移。自猝灭随溶液浓度的增加而增加。
40
2.激发光谱与发射光谱的关系
（1）镜像规则 荧光光谱的形状与基态中振动能级的分布有
关，而激发光谱的形状反映了第一激发态单重态 中的振动能级的分布。一般情况下，基态和第一 激发单重态中的振动能级分布是相似的，通常荧 光光谱与激发光谱大致呈镜像对称。
ppt课件
41
ppt课件
42
（2）Stokes位移 Stokes位移是指激发光谱与荧光光谱之间的波长
凡是使荧光速率常数kf增大而使其他失活过程（系 间窜越、外转换、内转换）的速率常数减小的因 素（环境因素和结构因素）都可使荧光增强。
ppt课件
24
6. 荧光强度与浓度的关系
荧光是物质吸收光子之后发出的辐射，荧光强度 （F）与
分子光谱分析.优秀精选PPT
主 讲：崔华 教授
第一章 分子光谱概论
1、分子的能级与分子光谱的形成
分子内部运动可分为三种，即转动、振动和 电子运动。对应的能量为Er 、Ev、 Ee ，对应的 能态组成了分子能级的精细结构。
分子的各能级之间跃迁时吸收或发射光子形 成了分子光谱。
分子光谱
吸收光谱 发光光谱
Er
S2
Ev
Ee *
IC—内转移 IC IX—系内交联
S1*
IX
T
F
P
S0
Ee0 10-15 s
10-9 – 10-7 s
10-3 – 10 s
分子能级的结构和能级间的转化、跃迁示意图
2、吸收光谱
分子从外界吸收光能，从基态跃迁到激发态把被吸 收的辐射强度按波长顺序记录下来，便得到吸收光谱。
分子的振动转动能级间的跃迁需吸收红外光区的能量， 形成红外光谱（IR Infrared）。
n n n n 发光光谱
在强磁场的激励下，一些具有磁性的原子核可以裂分为两个或两个以上的核磁能级。
当物质吸收光受到激发后，返回初始态可通过辐射跃迁或无辐射跃迁。
基态
受激单线态
三重态
单线态 单线态 三线态 单线态
Hale Waihona Puke 荧光 磷光从受激三线态向单线态的跃迁是禁戒的， 在没有其它竞争过程时，此种跃迁总要发生， 只是速度较慢。受激三线态的寿命比单线态长 得多，因此受激三重态与溶剂分子碰撞而转移， 损耗激发能量的机会就很多，这是在室温下不 能观察到磷光的原因。
0.05E— 1
eV
1 — 25 m
分子的电子能级之间的跃迁形成紫外可见吸收光谱
（UV-Visible）。
分子光谱概述
T = 0.0 %
A=∞
db
T = 100.0 %
A = 0.0
b
T = 36.8 %
A = 0.434
08:14:15
A lg 1 Kcb T
T ： 透光率
A： 吸光度
1.0
100
T
A
0.5
50
A T%
0
08:14:15
0
C
2、朗伯-比尔定律的前提条件
• （1）入射光为单色光 • （2）吸收发生在均匀介质中（无散射） • （3）吸光质点间无相互作用
C
C
n
p
>p
溶剂极性增加红移， 。
p
pp* np*
max(正己烷)
230 329
max(氯仿)
238 315
n
p
p p
CC
非极性 极性
max(甲醇)
237
max(水)
243
309
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2)、对光谱精细结构的影响
极性溶剂使精细结构消失；
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3）溶剂的选择 非极性 → 极性
2、R吸收带：生色团或助色团中n→π＊跃迁引起 的，弱吸收带。
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乙酰苯的紫外吸收光谱 K吸收带：是羰基与苯环的共轭
双键引起的； R吸收带：是相当于生色团及助
色团中n→π＊跃迁引 起的； B是苯环吸收带.
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（三）芳香烃及其杂环化合物
苯环上三个共扼双键的p → p*跃迁特征吸收带；
σ电子、π电子、n电子。 H C
O
n
s
分子轨道理论：成键轨道—反键轨H道。p
结构化学基础-3分子光谱
1 d V 3! dr
3 re
3
( r re )
3
2、非谐振子模型
以平衡键长处为势能零点，将Taylor级数从三阶处 截断
V (r )
1 2
k ( r re ) k ( r re )
2
3
k
1 d V 6 dr
3 re
3
k 的值可以通过Morse函数来求算
将此势能项代入Schrödinger方程，解得分子振动能级
h 4 c I1
2
( J 1)
2 2 B 2 ( J 1)
h 4 c I 2
2
( J 1)
2 1 2 1 1 1 I1 1 1 1 1 1 I2 2
J=3
8B
2
( J 1) h 8 Ic
2
2 ( J 1) B
J=2
6B 4B
B
h 8 Ic
2
转动光谱谱线间隔 取决于原子质量和 键长
J=1
J=0
2B
2 ( J 1) B
红外光谱的应用
测定异核双原分子的键长
B I r
2 B ( J 1 )， B
J 1
5
4 3 2 1 0
Ev
5 4 3 2 1 0
P 支（△J = - 1）
o
R 支（△J = + 1）
3, 多原子分子的振动光谱
1) 多原子分子的振动光谱可以通过解原子核的薛定谔 方程得到；
2) Schrödinger方程中的势能项可以近似采用谐振势来 描述；
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六、分子光谱能级结构简介
（一）分子光谱的结构及产生机理 （二）分子光谱的谱项描述 （三）分子能量简述 （四）二氧化碳能量
六、分子光谱能级结构简介
图来自—《原子和分子光谱学-许长存，过巳吉》的247和248页
六、分子光谱能级结构简介
六、分子光谱能级结构简介
六、分子光谱能级结构简介
三个图分别来自—《高等原子分子物理学-徐克尊第二版》(重要)的169页、176页和185页
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
六、分子光谱能级结构简介
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图文来自——《原子和分子光谱学-许长存，过巳吉》的221页
六、分子光谱能级结构简介
类型 线型转子
转动惯量 转动能量
球型转子 (球陀螺)
对称转子 (扁圆陀螺)
对称转子 (扁长陀螺)
不对称型 (不对称陀螺)
无简单方程
分子形状 线型
分子举例
四面体 八面体
含有一个三重或 者更高的对称轴
含有一个三重或 者更高的对称轴
不含有三重或 者更UF6 等 BF3 、 CHCl3 、 C6H6 等 C2H6 、CH3Cl等
文字来自-《高等原子分子物理学-徐克尊第二版》(重要)
六、分子光谱能级结构简介
六、分子光谱能级结构简介
由于分子中存在若干个谱项符号相同的电子态，用写出电子组态的方法区分过于麻烦，于是用字母X,A,B,…和 a,b,c,…加在谱项符号前面以示区别。X表示电子态基态，大写的字母A,B,…则用在与基态有相同多重性的谱项前， 小写字母a,b,c,…用在与基态多重性不相同的谱项前。然而由于历史原因，N2分子是例外，基态是单重态，而 A,B,…则加在三重态的激发谱项之前。 （3）分子的电子组态，如右图：
H2O、 CH3OH 等
六、分子光谱能级结构简介
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图来自—《分子振动光谱学原理与研究-吴国祯》48页
六、分子光谱能级结构简介
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图来自—《原子与分子光谱导论-王国文》的244页
六、分子光谱能级结构简介