有機波譜講解及譜圖分析 第一章 緒論

1、有有 機機 波波 譜譜 學學結構分析：結構分析： 透射電鏡透射電鏡 掃描電鏡掃描電鏡 比表面分析比表面分析 粒度分布粒度分布第一章第一章 緒論緒論l熱分析熱分析: 熱重法熱重法 (TG, DTG)l 示差掃描量熱法示差掃描量熱法 (DSC)l電分析，磁分析，力學分析電分析，磁分析，力學分析. 波譜學波譜學（Spectroscopy): 涉及電磁輻射與物質量子化的能涉及電磁輻射與物質量子化的能態(tài)間的相互作用態(tài)間的相互作用. . 其理論基礎是量子化的能量從輻射場向其理論基礎是量子化的能量從輻射場向物質轉移物質轉移( (或由物質向輻射場轉移或由物質向輻射場轉移). ). 物質分子是由原子核物質分子是

2、由原子核( (質子、中子質子、中子) )和電子組成的和電子組成的. . 輻射電場與物質分子間相互輻射電場與物質分子間相互作用作用, , 引起分子吸收輻射能引起分子吸收輻射能, , 導致分子振動能級或電子能導致分子振動能級或電子能級的改變級的改變. . 輻射磁場與分子體系間相互作用輻射磁場與分子體系間相互作用, , 引起分子吸引起分子吸收輻射能收輻射能, , 導致分子中電子自旋能級、核自旋能級的改變導致分子中電子自旋能級、核自旋能級的改變. . 波譜法波譜法: : 物質在光（電磁波）的照射下，引起分子內部物質在光（電磁波）的照射下，引起分子內部某種運動，從而吸收和散射某種波長的光，將入射光強某種

3、運動，從而吸收和散射某種波長的光，將入射光強度變化或散射光的信號記錄下來，得到一張信號強度與度變化或散射光的信號記錄下來，得到一張信號強度與光的波長、波數（頻率）或散射角度的關系圖，用于物光的波長、波數（頻率）或散射角度的關系圖，用于物質結構、組成及化學變化的分析，這就叫波譜法質結構、組成及化學變化的分析，這就叫波譜法. . 波譜法范圍波譜法范圍: :紅外光譜、紫外與可見光譜、核磁共振和質紅外光譜、紫外與可見光譜、核磁共振和質譜譜( (四譜四譜),),拉曼光譜、熒光光譜、旋光光譜、圓二色光譜、拉曼光譜、熒光光譜、旋光光譜、圓二色光譜、順磁共振譜、順磁共振譜、X-X-射線衍射都屬于波譜學范疇射線

4、衍射都屬于波譜學范疇. . 現(xiàn)代物質結構分析首選方法：現(xiàn)代物質結構分析首選方法：波譜法波譜法 波譜法應用領域：波譜法應用領域：化學、化工、醫(yī)藥、生命科學、環(huán)保、化學、化工、醫(yī)藥、生命科學、環(huán)保、食品、法醫(yī)等諸多科研領域食品、法醫(yī)等諸多科研領域. .lMssbauer譜譜lX-X-射線衍射射線衍射l電子順磁共振譜電子順磁共振譜l核磁共振譜核磁共振譜l質譜質譜 1.2 電磁輻射與譜學基礎電磁輻射與譜學基礎1.2.1 電磁輻射基礎電磁輻射基礎光子的能量光子的能量: : EL = h = hc/ 光的組成光的組成: : 可見光和不可見光可見光和不可見光光的性質光的性質: : 光是一種電磁波，具有波、粒

5、二向性光是一種電磁波，具有波、粒二向性電磁輻射是高速通過空間傳播的光子流電磁輻射是高速通過空間傳播的光子流波譜分析原理波譜分析原理: : 一定波長的電磁波（光波），作用于被研究物質一定波長的電磁波（光波），作用于被研究物質的分子，引起分子內某種的分子，引起分子內某種物理量物理量的改變（能級躍遷）的改變（能級躍遷）. .物理量物理量 分子體系吸收的電磁輻射的能量分子體系吸收的電磁輻射的能量, 總是等總是等于體系的兩個允許狀態(tài)能級的能量差于體系的兩個允許狀態(tài)能級的能量差, 可可用用E 表示表示. 與與E 相匹配的輻射能的波長相匹配的輻射能的波長或頻率可表示如：或頻率可表示如：EE2E1 1.2.2

6、 X1.2.2 X射線光譜射線光譜: : 核內層電子能級的改變核內層電子能級的改變L核K1K2KLL電子層電離層產生光譜線的來源LKMNO1.2.3 電子能譜電子能譜研究自由電子的能量及其分布研究自由電子的能量及其分布. . 固體表面分析技術之一固體表面分析技術之一. .根據激發(fā)光源不同根據激發(fā)光源不同, , 分為分為X-X-射線光電子能譜射線光電子能譜(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)紫外光電子能譜紫外光電子能譜(ultraviolet photoelectron spectroscopy, UPS) 俄歇電子能譜俄歇電子能譜(Auger elec

7、tron spectroscopy, AES)1.2.4 分子能級與分子光譜分子能級與分子光譜分子總能量分子總能量 E總總 = Et + Ee + Ev + Er1.2.5 磁共振譜磁共振譜電子順磁共振電子順磁共振 (electron paramagnetic resonance, EPR)或電子自旋共振或電子自旋共振 (electron spin resonance, ESR)核磁共振核磁共振 (nuclear magnetic resonance, NMR)1.2.6 波譜實驗樣品的準備波譜實驗樣品的準備樣品量樣品量樣品純度樣品純度紫外紫外-可見可見 每每100 mL 溶液，溶液，m=Mr

8、 10-6 Mr 10-5g紅外紅外 1 5 mg1H NMR 2 5 mg以上以上13C NMR 十幾到幾十毫克以上十幾到幾十毫克以上MS 10-12g 固體固體 1mg固體固體 熔程熔程 一般小于一般小于0.5度度液體液體 沸點（沸點（0.5 1C）、折光率、折光率1. 寧永成寧永成, 有機化合物結構鑒定與有機波譜學有機化合物結構鑒定與有機波譜學,第二版第二版, 北京北京, 科學科學出版社出版社, 2000年年.2. Sternhell, S.; Kalman, J. R. Organic Structures from Spectra Jahn Wiley, 1986.3. 洪山海洪山海, 光譜解析法在有機化學中的應用光譜解析法在有機化學中的應用, 北京北京, 科學出版社科學出版社, 1981年年. 4. 陳耀祖陳耀祖, 有機分析有機分析, 北京北京, 高等教育出版社高等教育出版社, 1981年年.5. Breitmaier, E.; Voelter, W.著著, 穆啟運穆啟運, 陳淑英陳淑英, 張振杰譯張振杰譯, 13C 核核磁共振譜磁共振譜方法及其在有機化學中的應用方法及其在