仪器分析实验（现代分析技术）2014.doc

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1、仪器分析（Ⅱ）实验（应用化学）实验一红外光谱综合实验一、目的和要求1.通过红外吸收光谱实验，了解红外光谱的基本原理，初步掌握红外定性分析法。2。了解红外分光光度计的工作原理，掌握红外吸收光谱的测量技术。二.基本原理当一束连续变化的各种波长的红外光照射样品时，其中一部分被吸收，吸收的这部分光能就转变为分子的振动能量和转动能量；另一部分光透过，若将其透过的光用单色器进行色散（或傅立叶变换，就可以得到一带暗条的谱带。若以波长或波数为横坐标，以百分吸收率为纵坐标，把这谱带记录下来，就得到了该样品的红外吸收光谱图。根据量子力学的观点，分子的每一个运动状态都属于一定的能级，处于某

2、特定的运动状态的分子之能量E可以近似地分三部分：分子中的电子运动能，组成分子的振动能和分子的整体转动能，于是式中n，v,J分别为电子量子数，振动量子数和转动量子数。如果这些分子在光照射下发生能级迁跃，就会产生分子对光的吸收或发射。分子由低能级跃迁到高能级时，吸收光的频率（以波数表示）式中为光速，为普朗克常数。其中，振动能级跃迁引起的振动光谱区出现在红外光谱区，称之为红外光谱。纯转动能级的跃迁引起的转动光谱，出现在极远红外及微波区。实际上，振动能级的跃迁伴随转动能级的跃迁，这时得到振动—转动光谱。我们知道产生红外光谱吸收的选率有：（1）只有偶极矩会随q而变化的那些振动才

3、会在红外光谱中出现。例如极性双原子分子HBr会得到红外光谱，而偶极矩为零的H2,O2,Cl2等非极性分子则不会产生红外光谱。（2）在谐振子模型近似下，红外吸收只允许发生在振动量子数改变为的状态间。实际上由于振动的非谐性等原因，使得等几率较小的跃迁也成为可能。这也定性的说明了（称为基频）强度很大，（称为第一倍频）较弱，（称为第二频）则更弱的事实。在多原子分子中还会出现合频吸收带（即）。（3）对于多原子分子，分子振动复杂的。但是这些复杂的。但是这些复杂振动3N—6个简正振动，线性分子为3N—5个）（N为分子中的原子数）。振动类型总的可分为伸缩振动和变形振动两大类，伸缩振动

4、主要改变键长,分为对称性收缩振动和不对称性收缩振动。变形振动引起的键角的变化，分为面内及面外变形振动等形式。双原子的极好模型是谐振子模型。由谐振子模型，某化学键的特征吸收带，主要取决于成键原子的质量和键力常数：式中为键力常数，为折合质量，即和分别为两个成键原子的质量，根据各种化学键的与值的大小，红外光谱可划分为如下几个区域：3700~2500cm–1为含H化学键的伸缩振动区域。由于H原子质量最小，这种键具有高的振动频率。OH，NH,CH等伸缩振动吸收代均出现在此区域，2500~2000cm-1为终态和乘积双键的伸缩振动区域。由于这种键具有最高的权值，所以其震振动频率也

5、较大。等伸缩振动吸收带出现在此区域。2000~1600cm-1为双键的伸缩振动区域，苯环等伸缩振动出现在此区域。1600~650cm-1　为单键区，在此区域所有的化合物均有互异的谱，犹如人的指纹，可以用来鉴定各种化合物，因此又称为指纹区。重原子（除Ｈ外其它原子）之间单键的伸缩振动，由于小大具有较低的振动频率，如Ｃ－Ｃ，Ｃ－Ｏ，Ｃ－Ｎ等伸缩振动熙绶带均出现在此区域。另外，由于变形振动的远远小于伸缩振动的值，所以含氢化学键或功能基的变形振动吸收出现在该区域。我们常借助有关特征吸收谱带的知识，对化合物的红外光谱进行功能基的定性，以确定有关化合物的类别，再与已知结构的化合物的

6、光谱进行比较，肯定或鉴定所提出可能结构的化合物。本实验要对几种塑料薄膜样品进行定性分析与鉴定。实验二拉曼光谱综合实验一、实验目的通过测定单晶硅、聚苯乙烯膜以及铁氰化钾粉末的Raman光谱信号,熟悉Raman散射分析系统基本原理和操作，并初步掌握基本的解谱方法。二、实验原理简述当激发光的光子与作为散射中心的分子相互作用时，大约占总散射光10-10-10-6的散射，不仅改变了传播方向，频率也发生改变，这就是由非弹性碰撞引起的拉曼散射。如图所示，对于拉曼散射过程而言，在入射光n0照射下，分子先由基态E0(或振动激发态E1)被激发至虚态（Virtualstate）高能级,该能

7、级介于基态和电子第一激发态之间，随即发出光子，分子能量回到振动激发态E1(或基态E0)，光子失去（或得到）的能量与分子得到（或失去）的能量相等，即DE=n，反映了振动能级的变化。因此，根据入射光子和散射光子频率变化，就可以判断出分子含有的化学键或基团。波长变长的散射（n0-n）称为Sokes散射（n0-n），而波长变短的散射（n0+n）称为anti-Stokes散射。VirtualstateGroundstateE1E0StokesscatteringAnti-StokesscatteringRayleighscatteringExcitedstat