1-波谱分析法

分子运动可分为：
价电子运动
分子内原子在其平衡位置附近的振动
分子本身绕其重心的转动 每种运动状态都属一定的能级，当用光照射时，物质 分子吸收一定能量的光量子，转变为三种不同的运动形 式，引起分子内原子的 电子能级 的变化 振动能级 转动能级
由于分子所吸收的能量是量子化的，即只有
E吸收光子 = ΔE两能级之间
缩写为IR)
核磁共振谱 (nuclear magnetic resonance 缩写为NMR) 质谱 ( mass spectroscopy 缩写为MS)
有机四大谱及其特点
紫外吸收光谱（UV）、红外吸收光谱（IR）、
核磁共振谱（NMR）、质谱（MS） 优点：样品用量少，准确快速
UV：0.01-5mg IR：0.1-1mg NMR：1-5mg
的结构，而且还能探索到分子间各种集聚态的结
构构型和构象的状况，对人类所面临的生命科学、
材料科学的发展，是极其重要的。
常见有机波谱
常 见 有 机 波 谱
对有机化合物的结构表征 应用最为广泛的是——
紫外光谱 ( ultraviolet spectroscopy 缩写为UV)
红外光谱 ( infrared spectroscopy
电磁波包括的范围很广，我们所熟悉的光就是一 种具有一定波长的电磁波，是一种以巨大速度通过空 间传播的光量子流，它既有粒子性，也具有波动性， 称之为——波粒二相性。
就波动性而言
可用波长( )、频率(v )和波数(
按量子力学，其关系为：
v )来描述。
v
c

cv
就粒子性而言
它具有一定能量，可用光量子的能量来描述：
称之为
摩尔消光系数，用ε表示
C = 1m
= ε （摩尔吸收系数）
l = 1cm
所以Lambert—Beer公式可写成：
A =εc l =log I0 /I
②、把 I / I0
称之为
透射率（T），即：
T = I / I0
把 T%
称之为
百分透射率
谢谢大家
波 谱 解 析 法
（Specturm Analysis）
化学工程系
尹青
教材：
《波谱解析法》
潘铁英、张玉兰、苏克曼编著， 华东理工大学出版社， 第二版
参考书目：
1、《波谱分析法》，于世林主编，重庆大学出版社 2、《波谱分析教程》，邓芹英主编，科学出版社 3、《波谱分析法》，沈淑娟主编，华东化工学院出版社 4、《仪器分析》，武汉大学化学系编，高教出版社
属于核磁共振（NMR）研究范畴
由于各种物质分子内部运动状态存在差异，产生的光
谱亦各异，所以利用此对物质可进行结构分析和鉴定
注意： UV光谱、IR光谱、NMR 质谱（MS）
属 不是
吸收光谱 吸收光谱
3、朗勃特——比尔定律
（Lambert——Beer） ——当用一束光（I0）照射溶液时，一部分光（I）通过
MS：0.000001-0.1mg UV：2-20万
缺点：仪器价格昂贵，操作复杂
IR：3-50万 NMR：50-1000万 MS：20-500万
基本内容：
紫外吸收光谱 （UV） 红外吸收光谱 （IR） 核磁共振光谱 （NMR） 质谱 （MS）
基本知识：
电磁波谱 分子吸收光谱 朗勃特—比尔定律
1、电磁波谱
1m~5m
2.5μm
25μm
2、分子吸收光谱
物质内部的运动在外部将以辐射能量或吸收能量 的形式表现出来
从高 E 从低 E
低 E 高 E
称之为——辐射光谱 称之为——吸收光谱
有机物结构研究和鉴定中，大量应用的是 吸收光谱
分子吸收光谱——
是由波长连续分布的光透过物质时，某些波长的光 被物质吸收而产生的暗线或暗带组成的光谱
溶液，而另一部分光被溶液吸收了。这种吸收是与溶 液中物质的浓度（c）和液层厚度（l）成正比，即：
A = log I 0 / I = Ecl
式中： A—吸光度 c—溶液浓度（mol / l）
I0—透过溶液前的入射单色光强度
I— 透过溶液后的透射单色光强度
l—盛液小池的厚度（cm）
E—吸收系数
注意：
①、当溶液浓度 C=1 mol/l ，小池厚度 l =1cm ，此 时测得的吸光度 A 即： A
E hv
hc

式中： E 为光量子能量，单位为 J h 为Planck 常数，其量值为 6.63 × 10-34 J s-1
该式表明：分子吸收电磁波，从低能级跃迁到 高能级，其吸收光的频率与吸收能量的关系。由此
可见，与E，v 成反比，即 ↓，ν↑(每秒的振
动次数↑)，E↑。
根据波长的不同，电磁波可划分为几个区域：
测定。
其缺点是： 费时、费力、费钱， 需要的样品量大。 例如：鸦片中吗啡碱结构的测定， 从1805年开始研究，直至1952年 才完全阐明，历时147年。
OH O HO NCH3 吗 啡 碱
而现在的结构测定，则采用现代仪器分析法，
其优点是：
省时、省力、省钱、快速、准确，样品消耗
量是微克级的，甚至更少。它不仅可以研究分子
才能被吸收，产生相应的 电子光谱 振动光谱 转动光谱 吸收光谱根据跃迁所吸收的能量不同和跃迁形式 的差别可分为以下几种： ① 原子内层电子谱—— 指分子中原子由于吸收光子而使原子内层电子跃迁所产生 的吸收光谱 属于X射线光电子能谱（XPS）研究范畴
② 价电子光谱——
指分子内由于吸收光子引起分子价电子能级跃迁所产
生的吸收光谱 属于紫外吸收光谱（UV）研究范畴 ③ 振动光谱—— 分子吸收光子后引起分子基团振动能级跃迁所产生 的吸收光谱 属于红外光谱（IR）研究范畴
④ 转动光谱——
分子吸收光子后引起共价键的转动能级跃迁所产生 的吸收光谱 属于远红外吸收光谱研究范畴
⑤ 核自旋光谱——
在外磁场条件下，原子核吸收光子后引起核能级跃迁 （核磁共振）所产生的吸收光谱
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 紫外吸收光谱 （UV） 红外吸收光谱 （IR） 核磁共振光谱 （NMR） 质谱 四谱综合解析 （MS）
第一章
绪 论
有机化合物的结构表征(即测定) —— 是从分子 水平认识物质的基本手段，是有机化学的重要组成部 分。过去，主要依靠化学方法进行有机化合物的结构
λ（ ） 小 宇 射 宙来自百度文库线 γ-射 线 χ-射 线 紫 外 可 见 红 外 微 波 λ（ ） 大 无 电 线 波
紫 光 外 谱 远 10~200nm 近 200~400nm
可 光 见 谱
红 光 外 谱 近 0.7~2.5 μm 中 2.5~25 μm 远 25~1000 μm
核 共 磁 振
400~800nm