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有机化学——波谱分析
在分子光谱中，根据电磁波的波长（λ）划分为几个不
同的区域，如下图所示：
有机化学——波谱分析
二、分子吸收光谱
分子中有原子与电子。原子、电子都是运动着的物质， 都具有能量。在一定的条件下，整个分子有一定的运动状 态，具有一定的能量，即是电子运动、原子间的振动、分 子转动能量的总和。
2.红外光谱的产生
当分子吸收红外光子，从低的振动能级向高的振动能
级跃迁时，而产生红外吸收光谱。
有机化学——波谱分析
值得注意的是：不是所有的振动都能引起红外吸收，
只有偶极矩(μ)发生变化的，才能有红外吸收。 如: H2、O2、N2 电荷分布均匀，振动不能引起红外 吸收。H―C≡C―H、R―C≡C―R，其C≡C（三键）振 动也不能引起红外吸收。 3.振动原理（Hooke定律）
有机化学——波谱分析
§7.2
红外光谱
在有机化合物的结构鉴定中，红外光谱法是一种重要 得手段。用它可以确定两个化合物是否相同，若两个化合 物的红外光谱完全相同，则一般它们为同一化合物（旋光
对映体除外），也可以确定一个新化合物中某些特殊键或
官能团是否存在。 一、红外光谱的表示方法（一般指中红外振动能级跃迁） 横坐标：波数（σ ）400～4000 cm-1；表示吸收峰的位置。 纵坐标：透过率（T %），表示吸收强度。T↓，表明吸收 的越好，故曲线低谷表示是一个好的吸收带。
7
微粒性：可用光量子的能量来描述：
h c λ E 为 光 量 子 能 量 ， 单 位 为 J 式 中 ： E h ν
. h 代 表 P l a n c k 常 数 ， 其 量 值 为 6 . 6 3 × 1 0J s
3 4
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。 λ与E，ν成反比，即λ↓， ν↑（每秒的振动次数↑），E↑。
C
( νa s ) 不 对 称 伸 缩 振 动 1 2 9 2 6c m
有机化学——波谱分析
(2)弯曲振动：
+ + + +
C
剪 式 振 动 ( δs )
C
面 内 摇 摆 振 动 ( ρ) 面 内
C
( ω ) 面 外 摇 摆 振 动 面 外
C
扭 式 振 动 ( η)
弯 曲 振 动 只 改 变 键 角 , 不 改 变 键 长
电子自旋 微波波谱 E总 = Ee + Ev
振动能
ห้องสมุดไป่ตู้
+
Er
转动能
电子能
紫外光谱 可见光谱
红外光谱 所需能量较 ，波长较
有机化学——波谱分析
分子吸收幅射，就获得能量，分子获得能量后，可
以增加原子的转动或振动，或激发电子到较高的能级。但
它们是量子化的，因此只有光子的能量恰等于两个能级之 间的能量差时（即ΔE）才能被吸收。所以对于某一分子
OH O HO NCH 吗 啡 碱
3
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，试剂耗
量是微克级的，甚至更少。
有机化学——波谱分析
对有机化合物的研究，应用最为广泛的是：紫外光谱
（ultravioler spectroscopy 缩写为UV）、红外光谱（infrared spectroscopy 缩写为IR）、核磁共振谱（nuclear magnetic resonance 缩写为NMR）和质谱（mass spectroscopy 缩写为 MS）. §7.1 电磁波谱的一般概念
来说，只能吸收某一特定频率的辐射，从而引起分子转动
或振动能级的变化，或使电子激发到较高的能级，产生特 征的分子光谱。 Δ E分子= E２- E１ = E光子 = hν
上述分子中这三种能级，以转动能级差最小,分子的振
动能差较高，分子外层电子跃迁的能级差相对最高。
有机化学——波谱分析
⑴转动光谱
在转动光谱中，分子所吸收的光能只引起分子转动能
有机化学——波谱分析
I：表示透过光的强度； I T% 100 % I0：表示入射光的强度。 I0
有机化学——波谱分析
二、红外光谱的产生原理(分子振动与红外光谱) 1.分子的振动方式 (1)伸缩振动：
沿 轴 振 动 ， 只 改 变 键 长 ， 不 改 变 键 角
C
对 称 伸 缩 振 动 ( νs ) 1 2 8 5 3c m
级的变化，即使分子从较低的转动能级激发到较高的转动 能级。转动光谱是由彼此分开的谱线所组成的。
由于分子转动能级之间的能量差很小，所以转动光谱
位于电磁波谱中长波部分，即在远红外线及微波区域内。 根据简单分子的转动光谱可以测定，键长和键角。 ⑵振动光谱
在振动光谱中分子所吸收的光能引起振动能级的变化。
分子中振动能级之间能量要比同一振动能级中转动能级之 间能量差大100倍左右。振动能级的变化常常伴随转动能 级的变化，所以，振动光谱是由一些谱带组成的，它们大 多在红外区域内，因此，叫红外光谱。
一、光的频率、波长与能量 光是一种电磁波，具有波粒二相性。 波动性：可用波长(λ)、频率（ν）和波数（σ）来描述。
ν
c c σ λ
σ 1 λ
有机化学——波谱分析
ν 为 式 中 ： 频 率 ， 单 位 为 H z 1 0 1 c为 光 速 ， 其 量 值 = 3 . × 1 0 c m s
波 长 c m ， 常 用 单 位 n m λ 为 1 n m = 1 0 c m 长 度 中 波 的 数 目 σ 1
波谱解析1套
有机化学——波谱分析
前 言：有机化合物的结构表征（即测定）—— 从
分子水平认识物质的基本手段。过去，主要依靠化学方 法进行有机化合物的结构测定，其缺点是：费时、费力、 费钱，试剂的消耗量大。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。
有机化学——波谱分析
⑶电子光谱
在电子光谱中分子所吸收的光能使电子激发到较高的
电子能级，使电子能级发生变化所需的能量约为使振动能 级发生变化所需能量的10~100倍。
电子能级发生变化时常常同时发生振动和转动能级的
变化。因此从一个电子能级转变到另一个电子能级时，产 生的谱线不是一条，而是无数条。实际上观测到的是一些 互相重叠的谱带。在一般情况下，也很难决定电子能级的 变化究竟相当于哪一个波长，一般是把吸收带中吸收强度 最大的波长λmax（最大吸收峰的波长）表出，电子光谱 在可见及紫外区域内出现。
在分子光谱中，根据电磁波的波长（λ）划分为几个不
同的区域，如下图所示：
有机化学——波谱分析
二、分子吸收光谱
分子中有原子与电子。原子、电子都是运动着的物质， 都具有能量。在一定的条件下，整个分子有一定的运动状 态，具有一定的能量，即是电子运动、原子间的振动、分 子转动能量的总和。
2.红外光谱的产生
当分子吸收红外光子，从低的振动能级向高的振动能
级跃迁时，而产生红外吸收光谱。
有机化学——波谱分析
值得注意的是：不是所有的振动都能引起红外吸收，
只有偶极矩(μ)发生变化的，才能有红外吸收。 如: H2、O2、N2 电荷分布均匀，振动不能引起红外 吸收。H―C≡C―H、R―C≡C―R，其C≡C（三键）振 动也不能引起红外吸收。 3.振动原理（Hooke定律）
有机化学——波谱分析
§7.2
红外光谱
在有机化合物的结构鉴定中，红外光谱法是一种重要 得手段。用它可以确定两个化合物是否相同，若两个化合 物的红外光谱完全相同，则一般它们为同一化合物（旋光
对映体除外），也可以确定一个新化合物中某些特殊键或
官能团是否存在。 一、红外光谱的表示方法（一般指中红外振动能级跃迁） 横坐标：波数（σ ）400～4000 cm-1；表示吸收峰的位置。 纵坐标：透过率（T %），表示吸收强度。T↓，表明吸收 的越好，故曲线低谷表示是一个好的吸收带。
7
微粒性：可用光量子的能量来描述：
h c λ E 为 光 量 子 能 量 ， 单 位 为 J 式 中 ： E h ν
. h 代 表 P l a n c k 常 数 ， 其 量 值 为 6 . 6 3 × 1 0J s
3 4
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。 λ与E，ν成反比，即λ↓， ν↑（每秒的振动次数↑），E↑。
C
( νa s ) 不 对 称 伸 缩 振 动 1 2 9 2 6c m
有机化学——波谱分析
(2)弯曲振动：
+ + + +
C
剪 式 振 动 ( δs )
C
面 内 摇 摆 振 动 ( ρ) 面 内
C
( ω ) 面 外 摇 摆 振 动 面 外
C
扭 式 振 动 ( η)
弯 曲 振 动 只 改 变 键 角 , 不 改 变 键 长
电子自旋 微波波谱 E总 = Ee + Ev
振动能
ห้องสมุดไป่ตู้
+
Er
转动能
电子能
紫外光谱 可见光谱
红外光谱 所需能量较 ，波长较
有机化学——波谱分析
分子吸收幅射，就获得能量，分子获得能量后，可
以增加原子的转动或振动，或激发电子到较高的能级。但
它们是量子化的，因此只有光子的能量恰等于两个能级之 间的能量差时（即ΔE）才能被吸收。所以对于某一分子
OH O HO NCH 吗 啡 碱
3
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，试剂耗
量是微克级的，甚至更少。
有机化学——波谱分析
对有机化合物的研究，应用最为广泛的是：紫外光谱
（ultravioler spectroscopy 缩写为UV）、红外光谱（infrared spectroscopy 缩写为IR）、核磁共振谱（nuclear magnetic resonance 缩写为NMR）和质谱（mass spectroscopy 缩写为 MS）. §7.1 电磁波谱的一般概念
来说，只能吸收某一特定频率的辐射，从而引起分子转动
或振动能级的变化，或使电子激发到较高的能级，产生特 征的分子光谱。 Δ E分子= E２- E１ = E光子 = hν
上述分子中这三种能级，以转动能级差最小,分子的振
动能差较高，分子外层电子跃迁的能级差相对最高。
有机化学——波谱分析
⑴转动光谱
在转动光谱中，分子所吸收的光能只引起分子转动能
有机化学——波谱分析
I：表示透过光的强度； I T% 100 % I0：表示入射光的强度。 I0
有机化学——波谱分析
二、红外光谱的产生原理(分子振动与红外光谱) 1.分子的振动方式 (1)伸缩振动：
沿 轴 振 动 ， 只 改 变 键 长 ， 不 改 变 键 角
C
对 称 伸 缩 振 动 ( νs ) 1 2 8 5 3c m
级的变化，即使分子从较低的转动能级激发到较高的转动 能级。转动光谱是由彼此分开的谱线所组成的。
由于分子转动能级之间的能量差很小，所以转动光谱
位于电磁波谱中长波部分，即在远红外线及微波区域内。 根据简单分子的转动光谱可以测定，键长和键角。 ⑵振动光谱
在振动光谱中分子所吸收的光能引起振动能级的变化。
分子中振动能级之间能量要比同一振动能级中转动能级之 间能量差大100倍左右。振动能级的变化常常伴随转动能 级的变化，所以，振动光谱是由一些谱带组成的，它们大 多在红外区域内，因此，叫红外光谱。
一、光的频率、波长与能量 光是一种电磁波，具有波粒二相性。 波动性：可用波长(λ)、频率（ν）和波数（σ）来描述。
ν
c c σ λ
σ 1 λ
有机化学——波谱分析
ν 为 式 中 ： 频 率 ， 单 位 为 H z 1 0 1 c为 光 速 ， 其 量 值 = 3 . × 1 0 c m s
波 长 c m ， 常 用 单 位 n m λ 为 1 n m = 1 0 c m 长 度 中 波 的 数 目 σ 1
波谱解析1套
有机化学——波谱分析
前 言：有机化合物的结构表征（即测定）—— 从
分子水平认识物质的基本手段。过去，主要依靠化学方 法进行有机化合物的结构测定，其缺点是：费时、费力、 费钱，试剂的消耗量大。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。
有机化学——波谱分析
⑶电子光谱
在电子光谱中分子所吸收的光能使电子激发到较高的
电子能级，使电子能级发生变化所需的能量约为使振动能 级发生变化所需能量的10~100倍。
电子能级发生变化时常常同时发生振动和转动能级的
变化。因此从一个电子能级转变到另一个电子能级时，产 生的谱线不是一条，而是无数条。实际上观测到的是一些 互相重叠的谱带。在一般情况下，也很难决定电子能级的 变化究竟相当于哪一个波长，一般是把吸收带中吸收强度 最大的波长λmax（最大吸收峰的波长）表出，电子光谱 在可见及紫外区域内出现。