波谱分析法课件
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波谱分析法
13:42:03
应用化学教研室 2009.3
教材及参考书
1、 教材
邓芹英等,<<波谱分析教程>>,科学出版社.
2、参考书
苏克曼, <<波谱解析法>>, 华东理工大学出版社. 于世林, <<波谱分析法>>, 重庆大学出版社. 李润卿, <<有机结构波谱分析>>, 天津大学出版社. 常建华, <<波谱原理及解析>>, 科学出版社. 张华, <<现代有机波谱分析>>, 化学工业出版社.
2. n→*跃迁 分子中含O、N、S、X（卤素）等原子。
n→* 跃迁所需的能量比→*跃迁的低
max 200nm左右
含有杂原子团如：-OH、-NH2 、-X、-S 等的 有机物分子中除能产生 -* 跃迁外，同时
13:42:03
三、UV、IR、NMR、MS四种方法特定功能
1、UV 产生：分子中最外层价电子跃迁 用途：用来提供分子中共轭体系的信息
2、IR 产生：分子的振动-转动能级间的跃迁 用途：用来确定特征官能团，确定结构。
3、NMR 产生：原子核能级跃迁 用途：1H-NMR 化学位移→某质子所处的化学环境 峰的数目→相邻基团的氢数 积分面积→本身官能团所含H数 13C-NMR 提供C骨架信息
4、MS 产生：高速电子流轰击有机化合物的气态分子 →m/e粒子→在外加磁场和电场的作用下 →分离出不同m/e粒子→MS图（碎片离子）
用途：结合分子断裂过程的机理→拼凑化合物 分子结构，确定分子量。
13:42:03
四、UV、IR、NMR、MS四种方法比较 1、价格： NMR＞ MS＞IR＞UV 2、测试技能： NMR ＞MS ＞IR＞UV 3、灵敏度： MS＞UV＞IR＞NMR 4、提供信息：NMR＞MS＞IR＞UV 5、所需知识：NMR＞MS＞IR＞UV
13:42:03
目录及链接
绪论
1h
第一章、紫外吸收光谱法
9h
第二章、 红外吸收光谱法
12h
第三章、核磁共振波谱法
10h
第四章、质谱法
10h
第五章、四谱综合解析
4h
讨论
2h
13:42:03
绪
论
13:42:03
一、波谱分析法组成与用途 1、紫外吸收光谱法（UV） 2、红外吸收光谱法（IR） 3、核磁共振波谱法（NMR） 4、质谱分析法（MS） 用于鉴别有机化合物结构的定性分析方法。
第一节 光与原子及分子的
相互作用
一、光的二象性
二、光的分类及光谱区域
三、吸收光谱的产生
13:42:03
一、光的二象性
光是一种电磁波，具有波动性和微粒性。
1、波动性 2、微粒性
＝ c /υ υ= 1/λ E = hυ= h c/λ=h cυ
波长(或频率)一定，光子的能量一定。 波长越短，光子的能量越大。
3、 掌握各类有机化合物的UV光谱特征，共轭二烯 和α、β-不饱和羰基化合物及酰基苯衍生物 吸收波长计算。
4、了解UV光谱测定有机化合物结构的方法。
13:42:03
教学重点 1、 电子跃迁的类型 2、 吸收带 3、 三类化合物的吸收波长λmax的计算
13:42:03
第一章
紫外吸收光谱法
Ultraviolet Absorption Spectroscopy（UV）
13:42:03
二、波谱分析法的地位与优点
它已成为有机结构分析最常使用的有效手段。 现代有机分析的两大支柱：
1、色谱分析法（有机成分分析） 优点：具有高效的分离能力。
将复杂有机化合物分离成单一纯组分， 从而为波谱分析法提供纯样品。 2、波谱分析法（有机结构分析） 优点：快速（测定速度快） 准确（谱图解析的结果准确，重复性好） 微量（样品微量化）
峰在上 峰在下
对甲苯乙酮的紫外光谱
13:42:04
二、分子轨道与电子跃迁的类型
（一）分子轨道
1、根据能量分： 反键分子轨道（常用*标出） 成键分子轨道
2、按成键方式分：σ、π、 n 轨道
能量高 能量低
（二）电子跃迁类型
分子中的价电子有:
成键电子： 电子、电子（轨道上能量低）
未成键电子: n 电子
（轨道上能量较低）
13:42:03
二、光的分类及光谱区域
-射线 X-射线 紫外 可见光 红外 微波 无线 电波
0.001 0.01 10
400 800 106
109 பைடு நூலகம்/nm
13:42:03
13:42:04
三、吸收光谱的产生
分子或原子具有选择性吸收电磁波的特性。 而光是一种电磁波，当电磁波照射物质时， 物质的分子或原子将吸收一定波长的电磁 波而产生相应的吸收光谱。
1、→* 跃迁
有机化合物中饱和的C-C、C-H键以及其它 单键都含有 →*跃迁。
→*跃迁所需能量最高吸收波长最短，
落在远紫外区 ( max< 150nm )
饱和烃只有、* 轨道，只能产生→*跃迁。 例如：甲烷 吸收峰在 125nm； 乙烷 吸收峰在 135nm ( < 150nm )
13:42:04
只有当电磁波的频率与△E符合
△E=E2-E1=hυ
时，电磁波才能为原子或分子所吸收。
13:42:04
第一章
紫外吸收光谱法
Ultraviolet Absorption Spectroscopy（UV）
第二节 紫外光谱的基本原理
一、紫外光谱的产生 二、分子轨道与
电子跃迁类型 三、UV的几个术语 四、UV的吸收带
13:42:04
一、紫外吸收光谱的产生
1、波长范围 （10~400nm）
10 ~ 200 nm 远紫外区（真空UV区） 200 ~ 400 nm 近紫外区
2、UV的产生
分子中的外层电子吸收一定波长的UV光，
由低 能级向高能级跃迁产生的吸收光谱。
3、UV谱图的表示
横坐标：λ/nm 纵坐标：
lgε、ε、A T%、T
13:42:03
第一章 紫 外 吸 收 光 谱 法
Ultraviolet Absorption Spectroscopy（UV）
13:42:03
教学目标
1、 掌握分子中电子能级跃迁及电子跃迁规律， 电子跃迁产生的吸收带波长及光谱特征。
2、 掌握分子结构变化及取代基对UV光谱的影响， 共轭体系对吸收波长的影响。
13:42:04
HC O
n
H
形成单键的电子-σ键电子；
形成双键的电子- π键电子；
氧、氮、硫、卤素等含有未成键的孤对电子-n键电子。
这三类电子都可能吸收一定的能量跃迁到能级较高 的反键轨道上去，如下图所示。
4种电子跃迁类型： → * 跃迁 n → * 跃迁 → * 跃迁 n → * 跃迁
13:42:04
13:42:03
应用化学教研室 2009.3
教材及参考书
1、 教材
邓芹英等,<<波谱分析教程>>,科学出版社.
2、参考书
苏克曼, <<波谱解析法>>, 华东理工大学出版社. 于世林, <<波谱分析法>>, 重庆大学出版社. 李润卿, <<有机结构波谱分析>>, 天津大学出版社. 常建华, <<波谱原理及解析>>, 科学出版社. 张华, <<现代有机波谱分析>>, 化学工业出版社.
2. n→*跃迁 分子中含O、N、S、X（卤素）等原子。
n→* 跃迁所需的能量比→*跃迁的低
max 200nm左右
含有杂原子团如：-OH、-NH2 、-X、-S 等的 有机物分子中除能产生 -* 跃迁外，同时
13:42:03
三、UV、IR、NMR、MS四种方法特定功能
1、UV 产生：分子中最外层价电子跃迁 用途：用来提供分子中共轭体系的信息
2、IR 产生：分子的振动-转动能级间的跃迁 用途：用来确定特征官能团，确定结构。
3、NMR 产生：原子核能级跃迁 用途：1H-NMR 化学位移→某质子所处的化学环境 峰的数目→相邻基团的氢数 积分面积→本身官能团所含H数 13C-NMR 提供C骨架信息
4、MS 产生：高速电子流轰击有机化合物的气态分子 →m/e粒子→在外加磁场和电场的作用下 →分离出不同m/e粒子→MS图（碎片离子）
用途：结合分子断裂过程的机理→拼凑化合物 分子结构，确定分子量。
13:42:03
四、UV、IR、NMR、MS四种方法比较 1、价格： NMR＞ MS＞IR＞UV 2、测试技能： NMR ＞MS ＞IR＞UV 3、灵敏度： MS＞UV＞IR＞NMR 4、提供信息：NMR＞MS＞IR＞UV 5、所需知识：NMR＞MS＞IR＞UV
13:42:03
目录及链接
绪论
1h
第一章、紫外吸收光谱法
9h
第二章、 红外吸收光谱法
12h
第三章、核磁共振波谱法
10h
第四章、质谱法
10h
第五章、四谱综合解析
4h
讨论
2h
13:42:03
绪
论
13:42:03
一、波谱分析法组成与用途 1、紫外吸收光谱法（UV） 2、红外吸收光谱法（IR） 3、核磁共振波谱法（NMR） 4、质谱分析法（MS） 用于鉴别有机化合物结构的定性分析方法。
第一节 光与原子及分子的
相互作用
一、光的二象性
二、光的分类及光谱区域
三、吸收光谱的产生
13:42:03
一、光的二象性
光是一种电磁波，具有波动性和微粒性。
1、波动性 2、微粒性
＝ c /υ υ= 1/λ E = hυ= h c/λ=h cυ
波长(或频率)一定，光子的能量一定。 波长越短，光子的能量越大。
3、 掌握各类有机化合物的UV光谱特征，共轭二烯 和α、β-不饱和羰基化合物及酰基苯衍生物 吸收波长计算。
4、了解UV光谱测定有机化合物结构的方法。
13:42:03
教学重点 1、 电子跃迁的类型 2、 吸收带 3、 三类化合物的吸收波长λmax的计算
13:42:03
第一章
紫外吸收光谱法
Ultraviolet Absorption Spectroscopy（UV）
13:42:03
二、波谱分析法的地位与优点
它已成为有机结构分析最常使用的有效手段。 现代有机分析的两大支柱：
1、色谱分析法（有机成分分析） 优点：具有高效的分离能力。
将复杂有机化合物分离成单一纯组分， 从而为波谱分析法提供纯样品。 2、波谱分析法（有机结构分析） 优点：快速（测定速度快） 准确（谱图解析的结果准确，重复性好） 微量（样品微量化）
峰在上 峰在下
对甲苯乙酮的紫外光谱
13:42:04
二、分子轨道与电子跃迁的类型
（一）分子轨道
1、根据能量分： 反键分子轨道（常用*标出） 成键分子轨道
2、按成键方式分：σ、π、 n 轨道
能量高 能量低
（二）电子跃迁类型
分子中的价电子有:
成键电子： 电子、电子（轨道上能量低）
未成键电子: n 电子
（轨道上能量较低）
13:42:03
二、光的分类及光谱区域
-射线 X-射线 紫外 可见光 红外 微波 无线 电波
0.001 0.01 10
400 800 106
109 பைடு நூலகம்/nm
13:42:03
13:42:04
三、吸收光谱的产生
分子或原子具有选择性吸收电磁波的特性。 而光是一种电磁波，当电磁波照射物质时， 物质的分子或原子将吸收一定波长的电磁 波而产生相应的吸收光谱。
1、→* 跃迁
有机化合物中饱和的C-C、C-H键以及其它 单键都含有 →*跃迁。
→*跃迁所需能量最高吸收波长最短，
落在远紫外区 ( max< 150nm )
饱和烃只有、* 轨道，只能产生→*跃迁。 例如：甲烷 吸收峰在 125nm； 乙烷 吸收峰在 135nm ( < 150nm )
13:42:04
只有当电磁波的频率与△E符合
△E=E2-E1=hυ
时，电磁波才能为原子或分子所吸收。
13:42:04
第一章
紫外吸收光谱法
Ultraviolet Absorption Spectroscopy（UV）
第二节 紫外光谱的基本原理
一、紫外光谱的产生 二、分子轨道与
电子跃迁类型 三、UV的几个术语 四、UV的吸收带
13:42:04
一、紫外吸收光谱的产生
1、波长范围 （10~400nm）
10 ~ 200 nm 远紫外区（真空UV区） 200 ~ 400 nm 近紫外区
2、UV的产生
分子中的外层电子吸收一定波长的UV光，
由低 能级向高能级跃迁产生的吸收光谱。
3、UV谱图的表示
横坐标：λ/nm 纵坐标：
lgε、ε、A T%、T
13:42:03
第一章 紫 外 吸 收 光 谱 法
Ultraviolet Absorption Spectroscopy（UV）
13:42:03
教学目标
1、 掌握分子中电子能级跃迁及电子跃迁规律， 电子跃迁产生的吸收带波长及光谱特征。
2、 掌握分子结构变化及取代基对UV光谱的影响， 共轭体系对吸收波长的影响。
13:42:04
HC O
n
H
形成单键的电子-σ键电子；
形成双键的电子- π键电子；
氧、氮、硫、卤素等含有未成键的孤对电子-n键电子。
这三类电子都可能吸收一定的能量跃迁到能级较高 的反键轨道上去，如下图所示。
4种电子跃迁类型： → * 跃迁 n → * 跃迁 → * 跃迁 n → * 跃迁
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