知识点2-波谱分析简介

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1、第一章绪论《有机波谱分析》主要是以光学理论为基础，以物质与光相互作用为条件，建立物质分子结构与电磁辐射之间的相互关系，从而进行物质分子几何异构、立体异构、构象异构和分子结构分析及鉴定的方法。该法主要包括:紫外吸收光谱法(UV)Ultravioletabsorptionspectrometry红外吸收光谱法(IR)吸收光谱Infraredabsorptionspectrometry核磁共振波谱法(NMR)NuclearMagneticResonancespectrometry质谱分析法(MS)Massspectrometry一、吸收光谱的产生：物质与电磁辐射相互作用时，能够引起分子

2、内部某种运动能级的变动，从而吸收某种波长的电磁辐射，将此电磁辐射信号强度对波长或波数记录下来就得到所谓的光谱，用于物质结构的分析，称为有机化合物波谱解析。吸收光谱的产生可表示为：选择性吸收有机分子＋电磁辐射光谱仪器记录二、电磁辐射的基本性质与分类电磁辐射或叫电磁波具有波、粒二向性：波动性：可用波长()、频率(v)和波数(v)来描述。cvcv式中：ν为频率，单位为Hz10-1c为光速，其量值=3×10cm.s-7λ为波长(cm)，也用nm作单位(1nm=10cm)_-1v1cm长度中波的数目，单位cm微粒性：可用光量子的能量来描述：hcEhv式中：E为光量子能量，单位

3、为Jh为Planck常数，其量值为6.63×10-34-1Js按波长不同电磁波可以分成：ElectromagneticSpectrum三、分子运动能级分子运动：平动、振动、转动、核外电子运动等量子化的（能量变化不连续）E电子>E振>E转§物质分子内部四种运动形式：1.平动2.振动3.转动4.价电子运动§分子具有四种不同能级：平动能级、振动能级和转动能级、电子能级。§四种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量。§分子的内能：平动能量E平、振动能量E振、转动能量E转、电子能量E电。即Ｅ＝E平+E振+E转+E电平动能量E平只与温度有关，对分子光谱的意义不大，可以不考虑分子中的这

4、三种运动状态都对应有一定的能级。即在分子中存在着电子能级、振动能级和转动能级。其中电子能级的间距最大（每个能级间的能量差叫能级差），振动能级次之，转动能级的间距最小。如果用E电子，E振以及E转表示各能级差，则：E电子>E振>E转能级跃迁E转‹E振‹E电电子能级间跃迁的同时，总伴随有振动和转动能级间的跃迁。即电子光谱中总包含有振动能级和转动能级间跃迁产生的若干谱线而呈现宽谱带。由图可见，在每一个电子能级上有许多间距较小的振动能级，在每一个振动能级上又有许多间距更小的转动能级。由于这个原因，处在同一电子能级的分子，可能因振动能量不同而处于不同的能级上。同理，处于同一电子能

5、级和同一振动能级上的分子，由于转动能量不同而处于不同的能级上。用电磁波照射有机分子时，分子便会吸收那些与分子内的能级差相当的电磁波，引起分子振动、转动或电子运动能级跃迁，即分子可选择性地吸收电磁波使分子内能提高。用仪器记录分子对不同波长的电磁波的吸收情况，就可得到吸收光谱。E2(激发态)光谱仪EAEE1(基态)当用光照射分子时，分子就要选择性的吸收某些波长（频率）的光而由较低的能级E1跃迁到较高能级E2上，所吸收的光的能量就等于两能级的能量之差：E=E1-E2物质对光的选择性吸收M+热M+hM*M+荧光或磷光基态激发态E1（△E）E2E=E2-E1=h：量子化；选择

6、性吸收电子的跃迁吸收光的波长主要在真空紫外到可见光区，对应形成的吸收光谱，称为电子光谱或紫外-可见吸收光谱。分子的振动能级差一般需吸收红外光才能产生跃迁。故分子振动产生的吸收光谱又称红外光谱。红外光紫外及可见光无线电波X－射线2.5mm25mm600MHz60MHz200nm400nm800nm微波、电视波200－800nm:引起电子运动能级跃迁，得到紫外及可见光谱；2.5-25μm:引起分子振、转能级跃迁，得到红外光谱；60-600MHz:核在外加磁场中取向能级跃迁，得到核磁共振谱。电磁辐射(电磁波)按照波长或频率大小有序排列成谱，叫做电磁波谱。γ射线→X射线→紫外光→可见光

7、→红外光→微波→无线电波外层电子跃迁分子振,转能级跃迁核自旋能级跃迁紫外-可见光谱红红外外光光谱谱谱核核磁磁共共振振γ射线X射线紫外光可见光近中红外远微波射频0.01nm10nm400nm800nm2.5mm25mm1mm10cm短波长长高能量低电磁波谱c波谱区名称*波长范围**波数频率范围光子能量***跃迁能级类型/cm-1MHzeV射线10-4-10-2nm1011-10931015-310131.2107-1.2105核内部能级X射线10-2-10nm10