聚合物近代仪器分析优秀课件
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东南大学 近代高分子课件
3 荧光谱图 分为荧光激发(excitation)光谱和荧光发射 (emission)光谱。
荧光激发光谱是固定发射单色器的波长等，使激
发单色器的波长连续变化。 荧光发射光谱是固定激发单色器的波长等，使发 射单色器的波长连续变化。
27
2.3 荧光光谱
2.3.3 应用
1 与紫外光谱配合研究 聚合反应机理 例如苯胺引发甲基丙
问题：为什么有效共轭长度改变会造成最大吸收波长的改变？
17
2.2 紫外光谱
2.2.2 谱图解析
4 谱图解析的要点 (1) 谱带的分类和电子跃迁的方式; (2) 溶剂极性大小引起谱带移动的方向；
(3) 溶液酸碱性的变化引起谱带移动的方向。
18
2.2 紫外光谱
2.2.3 应用
1 聚合反应机理的研究 例如苯胺引发甲基丙 烯酸甲酯机理。
在1675～1500cm-1，单键在1300～1000cm-1。
40
2.4 红外光谱
2.4.3 红外光谱与分子结构的关系
C-H的伸缩振动在3100～3010cm－1出现一组谱 峰，面外弯曲振动在675～900cm-1区域具有特征性，
(2) 芳烃化合物
可用于确定苯环的取代基。
骨架振动是碳－碳之间的振动，在1600和 1500cm-1处出现vC=C共轭体系的振动谱带。 在1600～2000cm-1处是C-C, C-H振动的合频和 倍频引起的吸收峰。见图2-21。
41
2.4 红外光谱
2.4.3 红外光谱与分子结构的关系
(2) 芳烃化合物
42
2.4 红外光谱
红外光谱与分子结构的关系
羰基极性较大， 的伸缩振动在1650～
现代仪器分析课件.ppt
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二、仪器分析发展和作用
role and development of instrument analysis
20世纪40年代后： 仪器分析的大发展时期，确立了仪器分析的地位； 原因： （1）物理学+电子技术+精密仪器制造技术的发展； （2）社会发展的迫切需要（发展动力，连续化大生产的迫 切需要）； 分析化学 = 化学分析+仪器分析； 仪器分析：通过最佳的物理方法获取尽可能多的化学信息
结束
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现 代 仪 器 分 析 课 件
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第一章 绪论
introduction
第一节 概述
generalization
一、 概述
generalization
二、仪器分析的发展和 作用
role and development of instrument analysis
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一、概 述
理论
技术
对技术
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分析化学六面体
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内容选择
第一节 仪器分析概述 generalization 第二节 仪器分析分类与发展 classification and development of instrument analysis 第三节 课程主要内容与学习方法 main content and learning methods of the course
generalization
分析化学是人们用来认识、解剖自然的重要手段之一； 分析化学是研究获取物质的组成、形态、结构等信息及 其相关理论的科学； 分析化学是化学中的信息科学； 分析化学的发展促进了分析科学的建立; 分析化学的发展过程是人们从化学的角度认识世界、解 释世界的过程； 20世纪40年代前：分析化学=化学分析； 越来越多的问题化学分析不能解决： 快速、实时检测方法？ 痕量分析方法？结构确定？
二、仪器分析发展和作用
role and development of instrument analysis
20世纪40年代后： 仪器分析的大发展时期，确立了仪器分析的地位； 原因： （1）物理学+电子技术+精密仪器制造技术的发展； （2）社会发展的迫切需要（发展动力，连续化大生产的迫 切需要）； 分析化学 = 化学分析+仪器分析； 仪器分析：通过最佳的物理方法获取尽可能多的化学信息
结束
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现 代 仪 器 分 析 课 件
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第一章 绪论
introduction
第一节 概述
generalization
一、 概述
generalization
二、仪器分析的发展和 作用
role and development of instrument analysis
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一、概 述
理论
技术
对技术
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分析化学六面体
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内容选择
第一节 仪器分析概述 generalization 第二节 仪器分析分类与发展 classification and development of instrument analysis 第三节 课程主要内容与学习方法 main content and learning methods of the course
generalization
分析化学是人们用来认识、解剖自然的重要手段之一； 分析化学是研究获取物质的组成、形态、结构等信息及 其相关理论的科学； 分析化学是化学中的信息科学； 分析化学的发展促进了分析科学的建立; 分析化学的发展过程是人们从化学的角度认识世界、解 释世界的过程； 20世纪40年代前：分析化学=化学分析； 越来越多的问题化学分析不能解决： 快速、实时检测方法？ 痕量分析方法？结构确定？
交大近代仪器分析课件第一章绪论PPT课件
七、定量分析方法的评价指标
一般用精密度、准确 度、检出限、灵敏度、 标准曲线的线性及线 性范围等项指标进行 评价。
精密度
精密度是指使用同一方法，对同一试样进行多次所 得结果的一致程度。
常用测定结果的标准偏差s或相对标准偏差sr度量。 重复性 同一分析人员在同一条件下平行测定结果
的精密度。 再现性 不同实验室所得测定结果的精密度。
教学参考书
➢ 分析化学（第四版），武汉大学主编，高等教育出版 社, 2000
➢ 分析化学， R．Kellner等编，李克安，金钦汉等译， 北京大学出版社，2001
➢ 21世纪的分析化学，汪尔康主编，科学出版社，1999 ➢ 分析化学的明天，梁文平，庄乾坤主编. 科学出版社
2003
凡事都要认真去做，不驰于空想， 不鹜于虚声，而唯以求真的态度去做 踏实的功夫，以此态度求学，则真理 可明；以此态度做事，则功业可就。
组分含量
1 % ~ 100%
<1% ~ 单分子、单原子
理论基础 解决问题
化学、物理化学 （溶液四大平衡）
定性、定量
化学、物理、数学、电子学、 生物等等
定性、定量、结构、形态、 能态、动力学等全面的信息
三、仪器分析分类
分
化学分析 重量分析法
滴定分析法
析 (物质的化学反应)
化
光学分析法
学
电化学分析法
仪器分析
n
(xi x)2
s i1 n 1
sr
s
100%
x
准确度
试样含量的测定值与试样含量的真实值（或 标准值）相符合的程度称为准确度。准确度 常用相对误差量度。
Er
x10% 0
灵敏度
聚合物近代仪器分析第一章绪论
超微量分析
S S S S
> 0.1g , V > 10mL 0.01~0.1g , V 1~10ｍL 0.1~10mg , V 0.01~1mL < 0.1mg , V < 0.01mL
按分析材料的结构层次分
结构层次
宏观结构 显微结构 亚微观结构 微观结构
物体尺寸
> 100 m 0.2-100 m 10-200 nm < 10 nm
差示扫描量热仪， 高频Q表， 动态热分析仪，扭辫仪 基于图像法的扫描电镜、透射电镜等 多种仪器的联合适用
3.仪器分析方法的应用
the application of instrument analysis
仪器分析的重要作用 理论 技术
对象 （问题）
生产 科学 技术
分析化学（仪器分析）三要素
具备较强的综合职业技能：
对材料研究能设计合理的分析测试方案，寻求恰 当的分析手段（样品条件、测试目标，测试条件) 能够恰当的进行样品制备与预处理 能按说明书的仪器操作规程进行仪器操作（工作 软件） 能发现并解决分析过程中出现的一般性技术问题。 能够对测量结果进行基本解析并反思
按测定原理分
1）基于光吸收原理的分析仪器
2）基于质量分析原理的仪器
3）基于分离机理的）基于光吸收原理的分析仪器的设计
例1 原子吸收光谱仪器的产生
太阳光 暗 线
暗线是由于大气层中的原子对太阳光选择性吸 收的结果：
第一激发态
E
C
热能
基态
E = h = h
蔬菜中农药的残留量比较低； 蔬菜中农药的种类比较多，定性定量 困难 右图显示了用气相色谱仪对水果中常 见有机磷农药分析检测所显示的图谱。
近代材料分析方法课程总结PPT课件
X射线衍射分析
扫描电子显微镜观察
原子力显微镜分析
拉曼光谱分析
通过X射线衍射技术，分析材 料的晶体结构和相组成。实验 结果：成功获取了材料的衍射 图谱，并对其进行了分析，确 定了材料的晶体结构和相组成 。
通过扫描电子显微镜观察材料 的表面形貌和微观结构。实验 结果：观察到了材料的表面形 貌和微观结构，对其进行了分 析和解释。
VS
详细描述
原子力显微镜分析的基本原理是利用原子 力显微镜的探针与材料表面相互作用，通 过测量探针的位移和力曲线，可以获得材 料表面的形貌和性质。该方法具有高分辨 率和高灵敏度等优点，广泛应用于表面科 学、纳米科技、生物学等领域。
拉曼光谱分析
要点一
总结词
拉曼光谱分析是一种利用拉曼散射现象测量材料分子结构 和振动模式的方法。
跨学科整合
将材料科学、物理学、化学等相关学 科的知识进行了整合，加深了对材料 科学的整体理解。
学习建议与展望
持续深入学习
建议对课程中的某些专题进 行深入研究，如X射线衍射 在材料中的应用、电子显微 镜的高级技术等。
实践与应用
将所学的分析方法应用到实 际研究中，提高解决实际问 题的能力。
拓展学习领域
分析方法选择
材料类型
不同类型材料的分析方法选择应根据其特性和应用需求而定。例如，金属材料常用X射线 衍射分析和电子显微分析；高分子材料常用光谱分析和热分析等。
分析目的
根据分析目的选择合适的分析方法。例如，若要测定材料的相组成和晶体结构，可选用X 射线衍射分析和电子显微分析；若要了解材料的化学组成和分子结构，可选用光谱分析和 核磁共振分析等。
期末考试成绩
综合评价学生对课程的整体掌握程度。
02 近代材料分析方法概述
第一章 红外光谱
①具有高度特征性：定性分析、结构鉴定； 具有高度特征性：定性分析、结构鉴定； ②应用范围广：有机、无机； 气液固三态均可； 应用范围广：有机、无机； 气液固三态均可； ③分析速度快，样品用量少，操作简便，属于非破 分析速度快，样品用量少，操作简便， 坏性分析； 坏性分析； ④定性分析、结构鉴定时，需提纯样品；定量分析 定性分析、结构鉴定时，需提纯样品； 准确度低，对微量成分无能为力。 时，准确度低，对微量成分无能为力。
I－透射光强度；I0－入射光强度 －透射光强度；
3.影响谱带位置的因素 影响谱带位置的因素
① 诱导效应（I 效应）—— 通过化学键起作用 诱导效应（ 效应） 由于诱导效应， 增大， 由于诱导效应，使k增大，ν增大 O
O O O R—C—R’ ν C=O 1715 cm-1 R—C—Cl Cl—C—Cl Cl— F—C—F ν C=O 1928 cm-1 ν C=O 1800 cm-1 ν C=O 1828 cm-1
第一章 红外光谱 Infrared Spectrum（IR） （ ） Infrared Spectroscopy (IS)
一、有关红外光谱的基本知识
1. 红外光区的划分 红外光是指波长介于可见光 微波之间 可见光和 之间， 红外光是指波长介于可见光和微波之间，波长 之间的电磁波。 范围在0.75 ~ 1000 m之间的电磁波。 范围在 之间的电磁波 根据仪器技术和应用的不同，习惯上又将红外光区细 根据仪器技术和应用的不同， 化为三个区： 化为三个区： 波长（ ， 波长（λ，m） ） 近红外 中红外 0.75 ~2.5 2.5 ~25 波数（ ， 波数（σ，cm－1） 13333 ~4000 4000 ~400
② 氢键
氢键的形成使电子云密度平均化， 氢键的形成使电子云密度平均化，从而使伸缩振动 频率降低。分子间的氢键受浓度的影响 分子间的氢键受浓度的影响， 频率降低 分子间的氢键受浓度的影响，而分子内 的氢键不受浓度大小的影响。 的氢键不受浓度大小的影响。如： 溶液中， 乙醇 <0.01 mol/L CCl4溶液中， 分子间不形成氢 键 ν O-H ＝ 3640 cm-1 >0.1 mol/L CCl4溶液中，νO-H＝3515 cm-1(二聚体） 溶液中， 二聚体） 二聚体 浓度增加， 多聚体） 浓度增加，νO-H＝3550 cm-1(多聚体） 多聚体 分子内氢键：
I－透射光强度；I0－入射光强度 －透射光强度；
3.影响谱带位置的因素 影响谱带位置的因素
① 诱导效应（I 效应）—— 通过化学键起作用 诱导效应（ 效应） 由于诱导效应， 增大， 由于诱导效应，使k增大，ν增大 O
O O O R—C—R’ ν C=O 1715 cm-1 R—C—Cl Cl—C—Cl Cl— F—C—F ν C=O 1928 cm-1 ν C=O 1800 cm-1 ν C=O 1828 cm-1
第一章 红外光谱 Infrared Spectrum（IR） （ ） Infrared Spectroscopy (IS)
一、有关红外光谱的基本知识
1. 红外光区的划分 红外光是指波长介于可见光 微波之间 可见光和 之间， 红外光是指波长介于可见光和微波之间，波长 之间的电磁波。 范围在0.75 ~ 1000 m之间的电磁波。 范围在 之间的电磁波 根据仪器技术和应用的不同，习惯上又将红外光区细 根据仪器技术和应用的不同， 化为三个区： 化为三个区： 波长（ ， 波长（λ，m） ） 近红外 中红外 0.75 ~2.5 2.5 ~25 波数（ ， 波数（σ，cm－1） 13333 ~4000 4000 ~400
② 氢键
氢键的形成使电子云密度平均化， 氢键的形成使电子云密度平均化，从而使伸缩振动 频率降低。分子间的氢键受浓度的影响 分子间的氢键受浓度的影响， 频率降低 分子间的氢键受浓度的影响，而分子内 的氢键不受浓度大小的影响。 的氢键不受浓度大小的影响。如： 溶液中， 乙醇 <0.01 mol/L CCl4溶液中， 分子间不形成氢 键 ν O-H ＝ 3640 cm-1 >0.1 mol/L CCl4溶液中，νO-H＝3515 cm-1(二聚体） 溶液中， 二聚体） 二聚体 浓度增加， 多聚体） 浓度增加，νO-H＝3550 cm-1(多聚体） 多聚体 分子内氢键：
聚合物近代研究
稀土催化异戊二烯聚合课题所运用的 近代研究技术
--------严龙华
一、前言
• 近30年来，由于近代仪器分析技术的迅速 发展，越来越多成为聚合物研究和生产过程 中不可缺少的工具。因此，对于从事高分子 化工和高分子材料的研究人员和生产技术人 员，有必要了解聚合物结构与性能的表征方 法和有关测试仪器的结构及其应用。
• 3.3热重分析 • 热失重： 在程序控制的温度条件下，限额是式样的一辆随温 度变化的一种技术。在程序温度（升/降）过程中， 由于天平连续测量样品重量的变化并将数据传递到 计算机中对时间/温度进行作图，记得到热失重曲线 。
• 3.4 凝胶渗透色谱 • 让被测量的高聚物溶液通过一根内装不同孔径的色谱柱，柱中可供分 子通行的路径有粒子间的间隙（较大）和粒子内的通孔（较小）。当 聚合物溶液流经色谱柱时，较大的分子被排除在粒子的小孔之外，只 能从粒子间的间隙通过，速率较快；而较小的分子可以进入粒子中的 小孔，通过的速率要慢得多。经过一定长度的色谱柱，分子根据相对 分子质量被分开，相对分子质量大的在前面（即淋洗时间短），相对 分子质量小的在后面（即淋洗时间长）。自试样进柱到被淋洗出来， 所接受到的淋出液总体积称为该试样的淋出体积。当仪器和实验条件 确定后，溶质的淋出体积与其分子量有关，分子量愈大，其淋出体积 愈小。图谱的横坐标表示了样品的淋洗体积和级分，这个值与分子量 的对数成比例，表征了样品的分子量；纵坐标值与该级分的质量有关 ，表征了样品在某一级分下的质量分数。
3.5 差视扫描量热
• 设备易于校准，使用熔点低，是一种快速和可靠的 热分析方法。差示扫描量热法(DSC)是在程序控制 温度下，测量输给物质和参比物的功率差与温度关 系的一种技术。DSC的热谱图的横坐标为温度T， 纵坐标为热量变化率dH/dt,得到的曲线中出现的热 量变化或基峰突变的温度与聚合物的转变温度相对 应。一般结晶性聚合物中存在着无定形区，所以其 熔融曲线偏离基线。
--------严龙华
一、前言
• 近30年来，由于近代仪器分析技术的迅速 发展，越来越多成为聚合物研究和生产过程 中不可缺少的工具。因此，对于从事高分子 化工和高分子材料的研究人员和生产技术人 员，有必要了解聚合物结构与性能的表征方 法和有关测试仪器的结构及其应用。
• 3.3热重分析 • 热失重： 在程序控制的温度条件下，限额是式样的一辆随温 度变化的一种技术。在程序温度（升/降）过程中， 由于天平连续测量样品重量的变化并将数据传递到 计算机中对时间/温度进行作图，记得到热失重曲线 。
• 3.4 凝胶渗透色谱 • 让被测量的高聚物溶液通过一根内装不同孔径的色谱柱，柱中可供分 子通行的路径有粒子间的间隙（较大）和粒子内的通孔（较小）。当 聚合物溶液流经色谱柱时，较大的分子被排除在粒子的小孔之外，只 能从粒子间的间隙通过，速率较快；而较小的分子可以进入粒子中的 小孔，通过的速率要慢得多。经过一定长度的色谱柱，分子根据相对 分子质量被分开，相对分子质量大的在前面（即淋洗时间短），相对 分子质量小的在后面（即淋洗时间长）。自试样进柱到被淋洗出来， 所接受到的淋出液总体积称为该试样的淋出体积。当仪器和实验条件 确定后，溶质的淋出体积与其分子量有关，分子量愈大，其淋出体积 愈小。图谱的横坐标表示了样品的淋洗体积和级分，这个值与分子量 的对数成比例，表征了样品的分子量；纵坐标值与该级分的质量有关 ，表征了样品在某一级分下的质量分数。
3.5 差视扫描量热
• 设备易于校准，使用熔点低，是一种快速和可靠的 热分析方法。差示扫描量热法(DSC)是在程序控制 温度下，测量输给物质和参比物的功率差与温度关 系的一种技术。DSC的热谱图的横坐标为温度T， 纵坐标为热量变化率dH/dt,得到的曲线中出现的热 量变化或基峰突变的温度与聚合物的转变温度相对 应。一般结晶性聚合物中存在着无定形区，所以其 熔融曲线偏离基线。
聚合物近代仪器测试---复习
1、聚合物近代仪器分析常用的仪器111〕、电磁波谱法〔光谱分析〕主要是通过各种波长的的电磁波和被研究物质的相互作用，引起物质的某一个物理量的变化而进行2〕、热分析是在程控温度条件下，测量物质的物理性质与温度关系的一组技术。
主要用来测定高聚物的热转变温度，力学状态与热降解。
3〕、电子分析法电子分析法是利用电子作激发源或被检测对象，样品发生某些物理变化的一类分析技术，主要用于分析样品的组成、聚集态结构和表面结构。
2、高分子材料样品的准备进行高分子材料样品分析时，根据分析要求，对样品进行预处理。
方法：高分子材料的分离和初步检查。
分离方法：蒸馏、溶剂萃取、溶解沉淀、色谱分离初步检查：燃烧性检查、溶解性实验3、光谱分析方法概述物质分子内部三种运动形式：〔1〕电子相对于原子核的运动。
〔2〕原子核在其平衡位置附近的相对振动。
〔3〕分子本身绕其重心的转动。
分子有三种不同能级：电子能级、振动能级和转动能级三种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量。
分子的内能：电子能量E e、振动能量E v、转动能量E r即:E＝E e+E v+E rΔΕe>ΔΕv>ΔΕr4、紫外吸收光谱吸收曲线的特点：①同一种物质对不同波长光的吸光度不同。
吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波长λmax。
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。
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不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度A 有差异，在λmax处吸光度A 的差异最大。
此特性可作作为物质定量分析的依据。
⑤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。
5、电子跃迁有机化合物的紫外-可见吸收光谱是三种电子、四种跃迁的结果：σ电子、π电子、n电子。
分子轨道理论：成键轨道—反键轨道，非键轨道。
当外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态向激发态(反键轨道)跃迁。
核磁共振谱--《聚合物分析测试方法》二ppt课件
核磁共振谱
❖概述 ❖核磁共振的基本原理 ❖1H NMR ❖1H NMR谱图解析 ❖13C NMR ❖13C NMR谱图解析 ❖核磁共振仪的构造和样品制备 ❖NMR谱在高分子材料研究中的应用
概述
NMR(nuclear magnetic resonance)与UV和IR相同，也 属于吸收波谱类，但它是分子中原子核自旋能级的跃迁产生 的吸收光谱，其吸收频率较低，属于射频区（107~108Hz）。
鉴别各种元素和同位素。
❖ 例如：用核磁共振方法测定重水中的H2O的含量， D2O和H2O的化学性质十分相似，但两者的核磁共 振频率却相差极大。因此核磁共振法是一种十分敏 感而准确的方法。
（2）对于同一种核，γ值一定。 因此当外加磁场一定时，共振频率也一定；当
磁场强度改变时，共振频率也随之改变。
❖ 例如：氢核在1.409T的磁场中，共振频率为60MHz， 而在2.350T时，共振频率为100MHz。 即发生共振的频率ν 0与磁旋比γ和外加磁场有关。
平行
逆平行
图2 自旋核在外磁场中的两种取向示意
3. 在低能态(或高能态)的氢核中，如果有些氢核的 磁场与外磁场不完全平行，外磁场就要使它取向 于外磁场的方向。即在外磁场的作用下，核自旋 产生的磁场与外磁场发生相互作用，因而原子核 的运动状态除了自旋外，还要附加一个以外磁场 方向为轴线的回旋，它一面自旋，一面围绕着磁 场方向发生回旋，这种回旋运动称进动或拉摩尔 进动。
图6 甲醇（CH3OH）的核磁共振谱
2. 化学位移
由于化合物分子中各种质子受到不同程度的屏蔽效应， 因而在NMR谱的不同位置上出现吸收峰，但这种屏蔽效应所 造成的位置上的差异是很小的，难以精确地测出其绝对值， 因而需要用一个标准来作对比，常用四甲基硅烷（(CH3)4Si） 作为标准物质，人为将其吸收峰出现的位置定为零。某一质 子吸收峰出现的位置与标准物质质子吸收峰出现的位置之间 的差异作为该质子的化学位移，常以“δ”表示。
❖概述 ❖核磁共振的基本原理 ❖1H NMR ❖1H NMR谱图解析 ❖13C NMR ❖13C NMR谱图解析 ❖核磁共振仪的构造和样品制备 ❖NMR谱在高分子材料研究中的应用
概述
NMR(nuclear magnetic resonance)与UV和IR相同，也 属于吸收波谱类，但它是分子中原子核自旋能级的跃迁产生 的吸收光谱，其吸收频率较低，属于射频区（107~108Hz）。
鉴别各种元素和同位素。
❖ 例如：用核磁共振方法测定重水中的H2O的含量， D2O和H2O的化学性质十分相似，但两者的核磁共 振频率却相差极大。因此核磁共振法是一种十分敏 感而准确的方法。
（2）对于同一种核，γ值一定。 因此当外加磁场一定时，共振频率也一定；当
磁场强度改变时，共振频率也随之改变。
❖ 例如：氢核在1.409T的磁场中，共振频率为60MHz， 而在2.350T时，共振频率为100MHz。 即发生共振的频率ν 0与磁旋比γ和外加磁场有关。
平行
逆平行
图2 自旋核在外磁场中的两种取向示意
3. 在低能态(或高能态)的氢核中，如果有些氢核的 磁场与外磁场不完全平行，外磁场就要使它取向 于外磁场的方向。即在外磁场的作用下，核自旋 产生的磁场与外磁场发生相互作用，因而原子核 的运动状态除了自旋外，还要附加一个以外磁场 方向为轴线的回旋，它一面自旋，一面围绕着磁 场方向发生回旋，这种回旋运动称进动或拉摩尔 进动。
图6 甲醇（CH3OH）的核磁共振谱
2. 化学位移
由于化合物分子中各种质子受到不同程度的屏蔽效应， 因而在NMR谱的不同位置上出现吸收峰，但这种屏蔽效应所 造成的位置上的差异是很小的，难以精确地测出其绝对值， 因而需要用一个标准来作对比，常用四甲基硅烷（(CH3)4Si） 作为标准物质，人为将其吸收峰出现的位置定为零。某一质 子吸收峰出现的位置与标准物质质子吸收峰出现的位置之间 的差异作为该质子的化学位移，常以“δ”表示。
《聚合物近代仪器分析》
《聚合物近代仪器分析》湖工10级第一章绪论1第二章s光谱分析✧光谱分析法：当光照射到物体上时，电磁波的电矢量就会与被照射物体的原子和分子发生相互作用引起被照体内分子运动状态发生变化，并产生特征能级之间跃迁分析方法。
✧吸收光谱：是由于光与分子发生相互作用，分子能吸收光能从低能级跃迁到高能级而产生的光谱（红外、紫外）✧发射光谱：是由于分子由高能级回复到低能级释放出光能形成的光谱（荧光）✧散射光谱：是由于当光被样品散射时，随着分子内能级的跃迁，散射光频率发生变化形成的光谱（拉曼）紫外光谱（Ultraviolet Spectroscopy，UV）【重点内容】1、基本概念➢紫外光谱：是一种波长范围在200-400nm之间，根据电子跃迁方式（外层电子由基态跃迁到激发态）的差异来鉴别物质的吸收光谱。
导致吸收光的波长范围的不同，吸收光的几率不同。
故而可以根据波长范围、吸光强度鉴别不同物质的结构差异。
➢生色基：具有双键结构，且对紫外或可见光具有吸收作用的基团。
例如C==C、C==C、C==O、C==N、C==S、N==O、N==N等。
可以产生π→π* or n→π*跃迁的基团都是生色基。
➢助色基：本身不具有生色作用，但与发色基团相连时，通过非键电子的分配，扩散了发色团的共轭效应，从而影响生色团的吸收波长，增大了其吸收系数的一类基团。
如：–NH2, –NR2, –SH, –SR, –OH, –OR, –X2、主要规律1）光吸收定律：✓吸光度A：A= lg（I0/I）= lg（1/T）=εCl 透光率：T(%)=100·I/I0I0入射光强I透射光强T透光率ε吸光系数C溶液浓度l样品槽厚度2）电子跃迁类型（跃迁所需能量：σ→σ* > n→σ* > π→π* > n→π*）✓σ—σ*能量大，吸收波长小于150nm的光子，真空紫外区✓n--σ*含O、N、S和卤素等杂原子的饱和烃的衍生物发生此类跃迁150-250nm✓π—π*不饱和烃、共轭烯烃和芳香烃类发生此类跃迁，紫外区✓n—π*分子中孤对电子和π键同时存在时，大于200nm，吸收系数小，为10-100✓d-d 跃迁：过渡金属络合物溶液中✓电荷转移跃迁：吸收谱带强度大，吸收系数一般大于10 0003）UV的谱带种类2 ✓ R 吸收带：双键+孤对电子，含R2C=O, –N=O,–NO2, –N=N –基n →π*，ε很小，易被强吸收谱带掩盖，易受溶剂极性的影响而偏移。
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核磁共振与电子顺磁共振波谱法
理论内容
3.1 核磁共振波谱 3.2 1H核磁共振波谱 3.3 13C核磁共振波谱 3.4 NMR 在聚合物研究中的应用 3.5 NMR的经验计算公式 3.6 电子顺磁共振谱 3.7 ESR在聚合物研究中的应用
2学时
核磁共振与电子顺磁共振波谱法
【基本要求】 ➢ 理解NMR与ESR的基本原理 ➢ 掌握NMR谱图的特点及其所能提供的信息 ➢ 掌握NMR与ESR的分析对象及其对样品的要求 ➢ 熟悉NMR的经验计算公式 ➢ 掌握NMR谱图的解析方法 ➢ 了解NMR与ESR在聚合物研究中的应用 【重点难点】 ➢ 化学位移的经验计算公式 ➢ 1H谱图的解析方法
紫外可见吸收光谱（ultraviolet-visible molecular absorption spectroscopy, UVVIS），将光谱测试范围扩展到400~800nm的可 见光区。
真空紫外光谱：低于200nm的吸收光谱，需要真空 紫外光谱仪。
常见基团的吸收特征
常见 基团
烯 炔 羧基 酰胺基 羰基 偶氮基 硝基
聚合物近代仪器分析优秀课件
主要研究对象
➢ 研究对象：高分子材料，高聚物或以高聚物 为主要成分，加入各种有机或无机添加剂， 再经过加工成型的材料；
➢ 研究方法：近代仪器分析实验技术； ➢ 研究内容：高分子材料的组成、微观结构、
微观结构与宏观性能之间的关系、高聚物的 合成反应及在加工过程中结构的变化。
影响紫外吸收带的因素
分子结构：生色团不同
共轭体系的形成使吸收红移； 烷基与共轭体系相连使吸收少量红移；
溶剂极性：溶剂化效应，R带蓝移，K带红移 酸碱性：共轭结构减弱则蓝移，共轭结构增
强则红移 温度：电子云密度
影响荧光及荧光强度的因素
跃迁类型：通常，具有—*及n—*跃迁结构 的分子才会产生荧光。而且具—*跃迁的量 子效率比n—*跃迁的要大得多（前者大、寿
化学位移
即使使用不同的仪器或在不同的场强下,相同的官能团具有相 同的ppm值.不同的官能团由于存在于不同的电子环境因而具 有不同的化学位移,从而使结构鉴定成为可能.
化学位移的表示方法 (1)位移的标准
没有完全裸露的氢核，没 有绝对的标准。
相对标准：四甲基硅烷 Si(CH3)4 （TMS）（内标）
分析方法简介
✓ 紫外吸收光谱法 ✓ 荧光光谱法 ✓ 红外吸收光谱法 拉曼光谱法 核磁共振波谱法 电子顺磁共振波谱法 ✓ 质谱分析法 ✓ 气相色谱法 反气相色谱法
裂解气相色谱法 凝胶色谱法 ✓ 热重法 ✓ 差热分析 ✓ 示差扫描量热分析 静态热-力分析 ✓ 动态热-力分析 透射电子显微术 ✓ 扫描电子显微术
紫外吸收光谱法（UV）
➢ 通过吸收峰的位置、强度和形状，提供分子中不同电 子结构（官能团）的信息。
红外吸收光谱法（IR）
➢ 根据红外吸收峰的位置、强度和形状，提供分子中官 能团或者化学键的特征振动频率。
荧光光谱法（FS）
➢
能分置通
团子、过
）中强荧
的不度光
信同和发
息电形射
。子状光
结，谱
构 （ 官
X射线
紫外
可见 近红外
微波
远红外 中红外
无线电波
9
7
5
10
10
10
核子
电子
3
1
10 10
10
Wavenumbers
振动
-1
10
转动
-5
-3
-1
1
3
5
10
10
10
10 10
10
10
Wavelength in microns
-3
-5
10
核磁共振
7
9
10
光谱分析方法分类
吸收光谱法：紫外光谱法、红外光谱法 发射光谱法：荧光光谱法、磷光光谱法 散射光谱法：拉曼光谱法
位移常数 TMS=0
(2) 为什么用TMS作为基准? a. 12个氢处于完全相同的化学环境，只产生一个尖峰； b.屏蔽强烈，位移最大。与有机化合物中的质子峰不重迭； c.化学惰性；易溶于有机溶剂；沸点低，易回收。
， 提 供
峰 的 位
拉曼光谱法（Ram）
➢ 根据拉曼吸收峰的位置、强度和形状，提供分子 中官能团或者化学键的特征振动频率。
光谱分析
【基本要求】 ➢ 理解各种光谱分析方法的基本原理 ➢ 掌握各种光谱分析方法的特点及其所能提供的信息 ➢ 掌握光谱特征与分子结构之间的相关关系 ➢ 熟悉基团的特征光谱频率及其影响因素 ➢ 掌握各种光谱分析结果的解析方法 【重点难点】 ➢ 光谱特征与分子结构之间的相关关系 ➢ 基团的特征光谱频率及其影响因素 ➢ 光谱分析结果的解析方法 ➢ 吸收光谱定量分析的依据
命短、kISC小）。 共轭效应：共轭度越大，荧光越强。
刚性结构：分子刚性（Rigidity）越强，分子振 动少，与其它分子碰撞失活的机率下降，荧光 量子效率提高。如荧光素（大）与酚酞 （=0）；芴（=1）与联苯（ =0.18）。
影响荧光及荧光强度的因素
取代基：
给电子取代基增强荧光（p-共轭），如-OH、OR、 -NH2、-CN、NR2等； 吸电子基降低荧光，如 -COOH、 -C=O、 -NO2、NO、-X等；
实 例
C6H13CH=CH2 C5H11C≡C-CH3 CH3COOH CH3CONH2 CH3COCH3 CH3N=NCH3 CH3NO2
溶 剂 λmax/nm εmax
正庚烷 正庚烷 乙醇 水 正己烷 乙醇 异辛烷
177 178 204 241 186/280 339 280
13000 10000 41 60 1000/16 5 22
吸光与透光强度的转换
T(%) = 100×I/I0 A = -lgT A = εbc
➢ T:透光率；I0：入射光强度；I:透射光强度 ➢ A:吸光度 ➢ ε：吸光系数；b:样品池厚度；c:待测溶液浓
度
紫外光谱
紫外光谱（ultraviolet spectroscopy, UV）研究 200~400nm光区内的分子吸收光谱，广泛应用于 无机和有机物的定性和定量测定，灵敏度高、选择 性好，仪器设备简便、易于操作。
重原子降低荧光但增强磷光，如苯环被卤素取代， 从氟苯到碘苯，荧光逐渐减弱到消失，该现象也 称重原子效应。
影响基团红外特征频率的因素
诱导效应 共轭效应 环张力效应 氢键效应 耦合效应 物质状态及溶剂来自应核磁共振波谱法（NMR）
➢ 根据峰的化学位移、 强度、裂分数和耦合 常数，提供分子中原 子核的数目、所处化 学环境和几何构型的 信息。