第八章现代物理实业方法的边应用 :
第八章现代物理实验方法的应用 §8-1电磁波谱的一般概念 §8-2紫外和可见光吸收光谱 §8-3红外光谱 §8-4核磁共振谱 §8-5质谱
第八章 现代物理实验方法的应用 §8-2 紫外和可见光吸收光谱 §8-1 电磁波谱的一般概念 §8-3 红外光谱 §8-4 核磁共振谱 §8-5 质谱
有机化合物分子结构的测定是研究有机化合物的重要组成 部分。长期以来,确定一个有机化合物的结构主要依靠化学方 法(即从有机化合物的化学性质和合成来获得对结构的认识)。 ①样品用量大 化学方法测定有J②工作繁重 机化合物结构③分析时间长 ④准确性差 如:化学方法测定胆固醇,其结构的确定用了38年 的时间(1889~1927年) 分子式:C27H45OH
有机化合物分子结构的测定是研究有机化合物的重要组成 部分。长期以来，确定一个有机化合物的结构主要依靠化学方 法（即从有机化合物的化学性质和合成来获得对结构的认识）。 化学方法测定有 机化合物结构 ① 样品用量大 ② 工作繁重 ③ 分析时间长 ④ 准确性差 如：化学方法测定胆固醇，其结构的确定用了38年 的时间（1889～1927年） 分子式： C27H45OH
近三、四十年来,由于科学技术的飞速发展,运用物理 方法,如X衍射、红外光谱、紫外光谱、核磁共振谱和质谱 等来测定有机化合物的结构已成为常规的工作手段。 ①样品用量少(pg-mg) 物理方法的优点1②分析时间短 ③精确度高(质谱法误差103 而化学法>5%) 近代物理方法弥补 了化学方法的不足,大代 近紫外光谱(u) 大丰富了鉴定有机化合 物 红外光谱(IR) 物的手段,明显地提高芳核磁共振谱(NMR) 了确定结构的水平 法(质谱(MS) 括
近三、四十年来，由于科学技术的飞速发展，运用物理 方法，如X衍射、红外光谱、紫外光谱、核磁共振谱和质谱 等来测定有机化合物的结构已成为常规的工作手段。 物理方法的优点 ① 样品用量少（μg-mg) ② 分析时间短 ③ 精确度高（质谱法误差10-9 ， 而化学法 > 5%) 近代物理方法弥补 了化学方法的不足，大 大丰富了鉴定有机化合 物的手段，明显地提高 了确定结构的水平 近 代 物 理 方 法 包 括 紫外光谱（uv) 红外光谱（IR） 核磁共振谱（NMR） 质谱（MS）
§8-1电磁波谱的一般概念 、电磁波的区域划分 光是一定波长范围的电磁波 电磁波的区域范围很广,根据波长不同, 电磁波可分为若干个区域: 研究范围 射线x射线紫外光可见光红外光微波无线电波 波长0.1m100mm400mm800mm500 wm Icm Im 电磁波谱区域
§8-1 电磁波谱的一般概念 一、电磁波的区域划分 光——是一定波长范围的电磁波 电磁波的区域范围很广，根据波长不同， 电磁波可分为若干个区域：
二、波长与频率 波动性 光或电磁波具有两性 微粒性 1.波动性 光的传播服从波动的规律性,即0=c 式中:c光速,即3×10cm 入波长,光波移动一周的距离。 Inm=10 um=10 cm=10 m=10A 0频率,每秒钟出现的周数, 单位:赫(Hz)或周/秒
1. 波动性 光或电磁波具有两性 波动性 微粒性 ——光的传播服从波动的规律性，即λ . υ = c λ—— 波长，光波移动一周的距离。 υ—— 频率，每秒钟出现的周数， 单位：赫(Hz) 或周 / 秒 式中：c ——光速，即3×1010cm/s; 1nm = 10-3 μm = 10-7 cm = 10-9m = 10A 。 二、波长与频率
频率也可用波数(v或o)表示,它们之间的关系: ,。==1(cm1) 一波数,每cm长度内所含光波的数目,单位:cm1 例如:波长为100nm的光,它的频率是: 10 0=C 3×10 100X0->=3×10°(Hz) =1×105(cm-1) .100×1037
例如：波长为100nm 的光，它的频率是： 频率也可用波数( v或σ)表示，它们之间的关系： - σ— 波数，每cm长度内所含光波的数目，单位: cm -1 υ = —— ， σ= —— （cm -1 ） c λ 1 λ υ = —— = ———— = 3×1015 λ c （Hz） 3×1010 100×10-7 σ= —— = ———— = 1×105 （㎝-1 1 ） λ 1 100×10-7
2.微粒性 光由具有一定能量的微观粒子一光量子组成 光量子的能量(E)与光的频率及波长之间的关系为 E=h·=h C =h·c·o h普朗克( Planck)常数 h=663×1034J·S(焦·秒 例如:波长为100mm的光,它的能量为: E=hC 3×10(cm/s) =6.63×10J·S· 18 100×10(cm) =1.99×10(J)
例如：波长为100nm 的光，它的能量为： 2. 微粒性 ——光由具有一定能量的微观粒子—光量子组成 h ——普朗克(Planck)常数 h= 6.63×10-34 J ·S (焦·秒) 光量子的能量(E)与光的频率及波长之间的关系为： E=h · υ = h · —— = h · c · σ c λ c λ E = h · —— = 6.63×10-34J . S . 3×1010(㎝／s) 100×10-7 (㎝) = 1.99×10-18(J)
吸收光谱的概念 1.吸收光谱的产生 各种不同的分子对能量吸收是有选择性的。当分子 受光照射,吸收光的能量后,只有当光子的能量恰好等 于分子中两个能级之间的能量差即(△AE=hY=E2-E1) 时才能被吸收 分子吸收电磁波所形成的光谱一叫吸收光谱。 吸收光波的波长,可以通过样品池的光线,在鉴定器 上予以鉴定,所得的图谱就叫吸收光谱图
1. 吸收光谱的产生 各种不同的分子对能量吸收是有选择性的。当分子 受光照射，吸收光的能量后，只有当光子的能量恰好等 于分子中两个能级之间的能量差即( ∆E = h γ = E2－E1 ) 时才能被吸收。 分子吸收电磁波所形成的光谱——叫吸收光谱。 吸收光波的波长，可以通过样品池的光线，在鉴定器 上予以鉴定，所得的图谱就叫吸收光谱图。 三、吸收光谱的概念
2.吸收光谱分类 分子吸收光谱可分为三类 ①转动光谱—分子吸收光能后只引起转动能级 的变化。 所需能量:~0.4kJ/mol 吸收光的波长:50pm~10cm 光谱出现在远红外区和微波区,可用来测定原子 之间的键长和键角
2. 吸收光谱分类 分子吸收光谱可分为三类 ① 转动光谱—— 分子吸收光能后只引起转动能级 的变化。 所需能量：～0.4 kJ／mol 吸收光的波长: 50μm～10 ㎝ 光谱出现在远红外区和微波区,可用来测定原子 之间的键长和键角