综合光谱解析法
光谱分析检验方法解析
Q／YS □□□□□□□□工程公司企业标准光谱分析检验方法□□□□□□□□工程公司标准化委员会发布Q/YS1.659—20062 目次前言 (Ⅱ)1 范围 (1)2 引用文件 (1)3 术语和定义 (1)4 职责 (1)5 工作程序 (2)5.1 检测流程图 (2)5.2 接收《检验委托单》 (2)5.3 技术交底 (2)5.4 确认被检项目（部件） (3)5.5 检验准备 (3)5.6 分析步骤 (6)5.7 记录 (7)5.8 检验结果评判 (7)5.9 不合格品处理 (8)5.10 检验报告 (8)5.11 质量控制 (8)5.12 安全环境控制 (9)6 记录 (10)附录A （规范性附录）光谱分析检验流程图 (11)附录B （资料性附录）记录表样 (13)表B.金属028 光谱分析委托单 (14)表B.金属029 光谱分析不合格通知单 (15)表B金属030 光谱分析检验记录 (16)表B金属031 光谱分析检验报告 (17)Q/YS1.659—2006前言本标准中附录表A为规范性附录。
本标准中附录表B为资料性附录。
本标准由金属检测中心提出。
本标准批准人：本标准归口部门：本标准审核人：本标准会审人：本标准起草单位：本标准起草人：本标准校对人：本标准于××××年×月首次发布。
更改记录页说明：本表由文件持有人根据“文件更改审批通知单”及时填写。
3Q/YS1.659—20064 光谱分析检验方法1 范围本方法适用于火力发电厂安装设备的高温高压管道和各类合金钢部件，以及它们的焊接接头、焊接材料（焊丝、焊条）的定性和半定量分析检验。
也适用于金属材料的分类检验。
2 引用标准下列标准中的条文通过本标准的引用而成为本标准的条文。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
第4章 四谱综合解析(最初)讲解
第四章 四谱综合解析
§4-2 谱图解析的一般方法
一、摩尔质量和化学式的确定 1. MS法 （1）利用高分辨MS的分子离子峰直接测 定精确的摩尔质量并推断出化学式； （2）用低分辨MS中的分子离子峰及同位 素的M+1、M+2峰和贝农表结合获得摩尔 质量和化学式。
（3）用1H谱获得分子中总H原子数目，与13CNMR谱得到的H数目比较，对无对称性的分 子 1H-NMR 谱 中 获 得 的 H 数 目 减 去 13C-NMR 谱得到的H数目既为与杂原子相连的H数。
第四章 四谱综合解析
（4）用重氢交换法验证与杂原子相连的活 泼氢及其数目；
（5）将1H-NMR谱中获得的各组峰的H数 与13C-NMR谱的基团中H数进行对照调 整，结合摩尔质量，推算出O和其它杂 原子比例。
●MS谱
27
PWBD
§4-3 四谱综合解析示例
解：（1）确定化学式
●将上述4个谱图信息汇总
谱学
C数目
H数目
名称 羰C区:sp2:sp3 总C数 羰C区:sp2:sp3 总H数
13CNMR 1:2:4
7
0:3:9
12
1HNMR 谱图有6组峰 ≥6 (面积)1:2:2:2:2:3 12
IR
谱峰1724、1170、1100cm-1三个峰
m/z
§4-3 四谱综合解析示例
（3）确定结构式
●综合上述分析，该化合物为丁酸烯 丙酯，其结构式为：
H
H
O
C=C
CH3CH2CH2C-O-CH2
四大光谱法的解析原理及规律
四大光谱法的解析原理及规律在检测领域，有四大名谱，也是检测领域的“四大天王”分别为色谱、光谱、质谱、波谱，在检测特色和适用范围上各有不同，但总有一款适合你！质谱：分析分子、原子、或原子团的质量的，可以推测物质的组成，一般用于定性分析较多，也可定量。
色谱：是一种兼顾分离与定量分析的手段，可分辨样品中的不同物质。
光谱：定性分析，确定样品中主要基团，确定物质类别。
从红外到X射线，都是光谱，其应用范围差别很大，是对分子或原子的光谱性质进行分析解析的。
波谱：通常指四大波谱，核磁共振（NMR）,物质粒子的质量谱-质谱（MS）,振动光谱-红外/拉曼(IR/Raman）,电子跃迁-紫外（UV）。
光谱分析法光谱分析由于每种原子都有自己的特征谱线，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成和相对含量。
光谱分析时，可利用发射光谱，也可以利用吸收光谱。
这种方法的优点是非常灵敏而且迅速。
某种元素在物质中的含量达10皮克，就可以从光谱中发现它的特征谱线，因而能够把它检查出来。
光谱的分类按波长区域不同，光谱可分为红外光谱、可见光谱和紫外光谱。
按产生的本质不同，可分为原子光谱和分子光谱。
按产生的方式不同，可分为发射光谱、吸收光谱和散射光谱。
按光谱表现形态不同，可分为线光谱、带光谱和连续光谱。
分光光谱技术可用于：通过测定某种物质吸收或发射光谱来确定该物质的组成；通过测量适当波长的信号强度确定某种单独存在或其他物质混合存在的一种物质的含量；通过测量某一种底物消失或产物出现的量同时间的关系，示踪反应过程。
鉴定分子式、结构式的方法紫外光谱：反应分子中共轭体系状况；红外光谱：光能团鉴定、分子中环、双键数目。
光谱法的优缺点（1）分析速度较快原子发射光谱用于炼钢炉前的分析，可在l～2分钟内，同时给出二十多种元素的分析结果。
（2）操作简便有些样品不经任何化学处理，即可直接进行光谱分析，采用计算机技术，有时只需按一下键盘即可自动进行分析、数据处理和打印出分析结果。
光谱项 综合解析
2.6.2 多电子原子的状态及量子数
多电子原子中，电子之间的相互作用是非常复杂的，但大 致可以归纳为以下几种相互作用： 电子轨道运动间的相互作用； 电子自旋运动间的相互作用； 轨道运动与自旋运动间的相互作用； 1. 角动量的耦合方案 j j j-j 耦合 l1 , s1 →j1 ； l2 , s2 →j2 j1 ， j2→J ※ L-S耦合 L，S →J l1,l2→L ；s1,s2 →S
4． 证明波函数的正交性
5． 求类氢离子某一轨道径向部分的极大、极小值 6． 某些原子（或离子）的薛定鄂方程
7． 原子的斯莱脱波函数
8． 斯莱脱法计算轨道能、电离能 9． 由原子组态推出光谱项、基谱支项
10．由光谱项判断电子排布
2.5 原子光谱和光谱项
2.5.1 原子光谱
原子中的电子一般都处于基态，当原子受到外来作用 时，它的一个或几个电子会吸收能量跃迁到较高能级，使 原子处于能量较高的新状态，即激发态。 激发态不稳定，原子随即跃迁回到基态。与此相应的 是原子以光的形式或其他形式将多余的能量释放出来。 当某一原子由高能级 E2 跃迁到低能级 E1 时，发射出 与两能级之差相应的谱线，其波数表达为下列两项之差：
0 0
0
0
-1
-2
-1
-2
mLmax 2, Lmax 2 L, (2L 1) 5
(2)总自旋角动量MS
MS
S ( S 1)
两电子体系S的可能取值
S s1 s2 , s1 s2 1,..., s1 s2
ms称为总自旋磁量子数
M Sz mS
mS ms i S, (S 1), ,(S 1), (S ) 共(2S 1)个 mS
光谱分析实验的步骤与技巧
光谱分析实验的步骤与技巧光谱分析是一种重要的科学方法，广泛应用于化学、生物、物理等领域中。
通过光谱分析，我们可以了解物质的组成、结构和性质，从而对其进行进一步的研究和应用。
本文将介绍光谱分析的一般步骤与技巧，帮助读者更好地进行光谱分析实验。
第一步光谱分析实验的首要步骤是选择适当的光源和仪器。
不同的光源适用于不同的实验目的。
例如，连续光源适用于吸收光谱分析，而光二极管适用于发射光谱分析。
在选择仪器时，需要考虑到实验的目的、样品的性质以及预期的测量结果等因素。
第二步样品的制备是光谱分析实验中不可或缺的步骤。
样品的制备方法因物质的性质而异。
对于固体样品，可以通过研磨、溶解或溶胶凝胶法来获得适当的样品。
对于液体样品，最好使用高纯度和浓缩的样品溶液。
值得注意的是，在制备样品时，务必确保样品的稳定性和一致性，以保证实验结果的准确性和可重复性。
第三步实验之前，还需要准备好光学元件和配件。
光学元件主要包括透镜、棱镜、光栅等。
在选择光学元件时，需要根据实验的具体要求和样品的特性来确定合适的组合。
配件方面，常见的有样品盒、光纤、光电二极管等。
这些配件的使用对于实验的顺利进行起到了重要的作用。
第四步进行光谱分析实验时，需要调整合适的条件。
光源的亮度、滤光片的选择、光束的对准等因素都会影响实验的结果。
在调整实验条件时，需要根据实际情况进行调试，并多次实验以确保结果的准确性。
第五步在实验过程中，需要进行数据采集和分析。
数据采集主要通过相应的光谱仪来完成。
根据实验的不同需求，可以采用可见光、紫外光、红外光等不同波段的光谱仪，选择不同的检测方式，如吸收、发射、衍射等。
对于数据的分析，可以使用相应的软件来进行光谱图的解析和相关参数的计算。
第六步实验结束后，需要对实验数据进行合理的处理与解读。
根据实验结果，可以得到样品的光谱图和相应的数据，如峰值位置、峰位强度等。
在解读实验结果时，需要结合理论知识和已有的参考数据，对实验所得的结果进行分析与比较。
波 谱 综 合 解 析12
。
O CH3CH2CH2C CH 2CH2CH3
例3：某化合物的分子式为 5H10O2，红外光谱在1750、1250 -1 某化合物的分子式为C 红外光谱在1750 1250cm 1750、
处有强吸收峰；核磁共振谱在 =1.2 ppm(双重峰,6H),δ=1.9 双重峰,6H), 处有强吸收峰；核磁共振谱在δ=1.2 ppm(双重峰,6H), =1.9 ppm(单峰,3H),δ=5.0 ppm(七重峰,1H)处有吸收峰 七重峰,1H)处有吸收峰。 ppm(单峰,3H), =5.0 ppm(七重峰,1H)处有吸收峰。试确定该化合 单峰,3H), 物的构造式。 物的构造式。 解：
2.根据以下信息根据以下信息确定结构 A. C4H10O2, 1H NMR: 两个单峰( 2:3) B. C6H10O2, 1H NMR: 两个单峰( 2:3) C. C8H6O2, 1H NMR: 两个单峰( 1:2)
例6： 某分子式为C5H12O的化合物，含有五组不等性质子，
从NMR谱图 中见到： a 在δ= 0.9处有一个二重峰(6H) b 在δ=1.6处有一个多重峰(1H) (6+1) (1+1) = 14重峰 c 在δ=2.6处有一个八重峰(1H) (3+1) (1+1) = 8重峰 d 在δ=3.6处有一个单峰(1H) e 在δ=1.1处有一个三重峰(3H)
例1：某化合物含C：66.7%，H：11.1%，其 谱图如下，求其分子结构。并具体说明解析四 个谱图
O CH3CH2C CH3 CCH
例2： MS：M+ 114（15%），Base peak m/z 43（100%），
主要碎片离子峰71（75%），27（40%），58（8%）； 1H NMR(δ,ppm)：0.90(t), 1.60(m), 2.36(t), 三者的面积 比为3：2：2；红外光谱图如下，请推导其结构
光谱分析法概论(共76张PPT)全
(2) 红外非活性振动：振动过程中分子偶极矩不发生变化。
（或说偶极矩变化为0），正负电荷重心重合 r = 0 因为µ= q·r = 0 ，Δµ= 0；红外线是个交替磁场，若
Δµ= 0，则不产生吸收。
(3) 仪器分辨率太弱。 (4) 峰太弱。
☆产生红外光谱两个必要条件：
苯环和发色团相连，使E2和B带均长移, ε大 E2，K 带合并，有的就称为K带
基本原理和基本概念
苯的乙醇溶液
基本原理和基本概念 (四)影响因素 溶剂效应 ① n→π* 极性 短移 π→π* 极性 长移 ②影响吸收强度
③影响精细结构：苯在乙醇中（极性） 精细结构消失
基本原理和基本概念
基本原理和基本概念
3080-3030 cm-1 re 平衡位置原子间距离 差频峰： ν1-ν2 亚甲基的伸缩振动形式示意图
即：不对称分子，Δµ大
质谱法
确定分子的原子组成、相对分子质量、分子
式和分子结构。经常与UV、IR及NMR等配合 运用。
光学分析仪器的基本组成
紫外光谱 Ultraviolet absorption spectra
3. n→π* :含有杂原子的不饱和基团，近紫外区， ε很小 例如：-C=O: ,-C≡N:
4. n→σ* :远紫外区，含有杂原子的饱和基团， 例如：-OH,-NH2,-X,-S
σ→σ*> n→σ*≥π→π*> n→π*
基本原理和基本概念
（二）紫外光谱中常用术语
生色团 — 结构中有π→π*或 n→π*的基团，
50 ~ 500 µm 远红外(far-infrared)
红外光区的划分与跃迁类型
注意波数和波长的换算关系
谱图的综合解析
等离子体物理
等离子体物理中的谱图主要用于研究 等离子体的离子和电子成分、能量分 布以及与电磁场的相互作用等。
例如，通过微波干涉仪可以测量等离 子体的电磁波传播特性，通过质谱仪 可以分析等离子体的成分和化学性质 。
天体物理
天体物理中的谱图主要用于研究天体的化学组成、温度、 密度和运动状态等。通过分析天体发出的光谱，可以深入 了解天体的演化历程和宇宙的起源与演化。
谱图综合解析
contents
目录
• 谱图基础知识 • 谱图解析方法 • 谱图在信号处理中的应用 • 谱图在化学领域的应用 • 谱图在物理领域的应用 • 谱图解析的未来发展
01 谱图基础知识
谱图定义
谱图是一种用于表示数据点在多维空间中分布情况的图形表示方法。它将多维数 据点映射到二维平面上，通过颜色、形状、大小等视觉元素来表示数据的特征和 差异。
医学影像处理
利用谱图技术可以对医学影像进行增强和分析， 用于医学影像诊断和治疗。
04 谱图在化学领域的应用
分子光谱学
红外光谱
用于检测分子中的振动和转动能级跃迁，从而推断分子的结构和 化学键信息。
拉曼光谱
通过散射光的频率变化分析分子振动和转动信息，常用于研究分 子结构和化学反应过程。
紫外可见光谱
通过测量物质对紫外和可见光的吸收来分析分子中的电子跃迁， 用于研究分子结构和电子性质。
谱图应用领域
01
谱图在数据挖掘、机器学习 、生物信息学、社交网络分 析等领域有着广泛的应用。
02
03
04
在数据挖掘和机器学习中， 谱图可用于数据降维、聚类 分析、异常检测等任务。
在生物信息学中，谱图可 用于基因表达分析、蛋白 质相互作用分析等。
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1. 概述 2. 综合光谱解析的一般步骤 3. 解析示例 4. 小结
返回章目录
分析化学课件
概
述
综合光谱. ..
解析示例
1.概述 1.概述
四谱综合解析的重要性; 四谱综合解析的重要性 避免单一谱解析的局限性
分析化学课件
概
述
综合光谱. ..
解析示例
1.概述 1.概述 UV、IR、MS与NMR的区别 1.1 UV、IR、MS与NMR的区别 （1）NMR NMR谱对1H NMR NMR谱给出的质子信号和13C NMR NMR谱 NMR 给出的碳信号与其分子结构一一对应进行全归属。 （2）UV UV谱只能检测到两种跃迁类型： n→π* 、 UV π→π* （K带、R 带、B 带和E 带），且吸收度有加 合性。峰少，峰宽（有重叠和掩盖）。但UV谱对芳 环与α、β不饱和羰基等共轭体系的判断，以及对共 轭体系上联有酸碱基团的确认是其特点。
分析化学课件
概
述
综合光谱. ..
解析示例
3. 由IR1720cm-1吸收峰说明分子中有羰基，从而证明MS
中m/z43为CH3C≡O+而不是C3H7+。 MS显示该未知物相对分子质量为134（91+43=134）， 该化合物的分子式为C9H10O。 U=（2+2×9-10）/2=5>4，可能有苯环。 4. 由NMR谱 δ/ppm 氢数 峰数 结构单元 2.1 3 s CH3C=O 3.6 2 s -CH27.4 5 s C6H5-
分析化学课件
概
述
综合光谱. ..
解析示例
解： 1. 计算不饱和度 U=(2+2×10+1-13)/2=5。可能具有一个苯环和一个双键。 2. IR解析 （1）特征区第一强峰1660cm-1，是羰基峰，但其频率较低， 1 1660cm 已知分子中含氮，因此是酰胺基中的羰基可能性较大。 查看酰胺的主要相关峰：3300cm-1的强吸收峰（单峰） 是亚酰胺基中的νNH峰，1560cm-1是亚酰胺基中的βNH 峰。证明未知物具有-CONH-基团。 （2）特征区第二强峰1250cm-1，是芳醚的特征峰。相关峰 1060cm-1。
OH
H2N
O
+
65
109
108
分析化学课件
概
述
综合光谱. ..
解析示例
例2. 未知化合物各种图谱如下，推测其结构。
图 某未知化合物的质谱、紫外-可见吸收光谱以及红外吸收光谱
分析化学课件
概
述
综合光谱. ..
解析示例
图 某未知化合物的核磁共振谱
解： 1. 由MS: (M+1)/M×100=9.93，可知分子中含有9个碳；而由 m/z 92、91、77、65、51等群峰，可知分子中含有苄基单 元；而m/z 43可能为CH3C≡O+或C3H7+。 2. 由UV光谱258nm显示有B带吸收，说明分子中含苯环。
分析化学课件
概
述
综合光谱. ..
解析示例
图 一有机化合物的核磁共振谱及红外吸收光谱
分析化学课件
概
述
综合光谱. ..
解析示例
图 一有机化合物的质谱图
解：MS图中显示，（M+2）/M<4.44%，该有机化合物不 含S, Cl, Br等同位素；m/z 77、65、51等离子碎片峰来源于 苯环。
分析化学课件
分析化学课件
概
述
综合光谱. ..
解析示例
由NMR谱 δ/ppm 1.25 3.85 7.5-6.5
氢数 3 2 5
峰数 t q m
结构单元 -CH2CH3 -OCH2CH3 C6H5-
分析化学课件
概
述
综合光谱. ..
解析示例
由MS验证：
分析化学课件
概
述
综合光谱. ..
解析示例
4. 小
结
• 掌握质谱、紫外吸收光谱、红外吸收光谱及核磁共振氢 谱在光谱解析中的作用。 • 熟悉综合光谱解析的基本步骤和方法。
解析示例
3. 解析示例
例1. 某未知物，由质谱测得分子离子峰的质荷比为179， 由同位素峰强比求得分子式为C10H13NO2。测得的MS、IR 与1H-NMR如图，试推断未知物的分子结构式。
图 C10H13NO2的质谱图
分析化学课件
概
述
综合光谱. ..
解析示例
图 C10H13NO2的红外吸收光谱及核磁共振谱图
分析化学课件
概
述
综合光谱. ..
解析示例
3. NMR解析 （1）氢分布 以孤立甲基计算为：1：2：2：2：3：3 （2） δ(ppm)
9.98 7.40/6.80 3.92 1.30 2.20 1 4 2 3 1
氢数
s q q t s
峰数
结构单元
-NH-CO苯环对位双取代 -CH2-CH3 -CO-CH3
概
述
综合光谱. ..
解析示例
UV谱： 谱 222nm处显示苯环的E带吸收，254nm，260nm和267nm显示 B带的精细结构，以及IR谱中3100-3000cm-1有峰，1600cm-1、 1580cm-1、1500cm-1有峰，760cm-1，690cm-1进一步证明分子 中含苯环，且应单取代。 氢谱： 氢谱： δ3.85ppm和1.25ppm显示分子中有-CH2CH3的结构单元。 M(122)-C6H5(77)-C2H5(29)=16,分子中还应有一个氧，故分 子的元素组成为C8H10O。 U=（2+2×8-10）/2=4
分析化学课件
概
述
综合光谱. ..
解析示例
根据上述解析，未知物可能是N-（4-乙氧苯基）乙酰胺 （CH3CH2O-C6H4-NHCOCH3）。 4. MS验证 (1) 不饱和度吻合 (2) 裂解过程
15 CH3CH2 O 154
+. +
136 43 O
NH C CH3
CH3
CH2O
NH2
+.
137
H2N
分析化学课件
概
述
综合光谱. ..
解析示例
2.综合光谱解析的一般步骤 2.综合光谱解析的一般步骤
2.1 样品的来源和性质 纯度通常要求大于98% 查阅样品的物理化学常数 2.2 分子式和相对分子质量的确定 MS精密质量表或贝农表确定分子式
分析化学课件
概
述
综合光谱. ..
解析示例
2.3 分子结构的推测 计算不饱和度、推测类别 由UV判断共轭骨架、苯环及取代等信息 IR可提供主要官能团信息 NMR提供精细结构如氢分布、质子类型及核间关系
习题2,4 习题2,4
分析化学课件
概
述
综合光谱. ..
解析示例
5.由MS验证：
CH2 H CH 2 + O CH2 C CH3 m/z 134 O + m/z 77
CH CH
+. C O
CH2
m 63.16
.
C
O
+ CH2 . m/z 92
.
+ CH3 C O + m/z 43
CH3
CH2 + CH2 C O m/z 119
分析化学课件
概
述
综合光谱. ..
解析示例
1.概述 1.概述 UV、IR、MS与NMR的区别 1.1 UV、IR、MS与NMR的区别 （3）IR IR谱由于分子的振动类型多，使其峰多而复杂。 IR 但指认分子中官能团是其强项，全部光谱图（含指 纹区）则反映出整个分子的结构特征。
（4）MS MS给出的精确相对分子质量和碎片离子质量可 MS 用于计算该化合物的分子式和确定碎片离子的元素 组成。
CO
.
.
+ m/z 91
CH CH m 46.5
.
+ m/z 65
CH2 C CH3
.
+
m/z 51
分析化学课件
概
述
综合光谱. ..
解析示例
例3. 一有机化合物的UV数据和IR、NMR、MS谱图如下， 推测化合物的结构。 UV数据（异辛烷为溶剂）： λmax 222 254 260 267 lgε 3.88 3.12 3.28 3.25
一般顺序： 2.4 结构的验证 了解样品情况（来源和性质） →MS：分子式→不饱和度计算 不饱和度验证 →（UV）→IR→1H-NMR→验证 质谱裂解验证 核对标准光谱或文献光谱
分析化学课件
概
述
综合光谱. ..
解析示例
综合光谱解析过程示意图： 综合光谱解析过程示意图：
分析化学课件
概
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综合光谱. ..
分析化学课件
概
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综合光谱. ..
解析示例
（3）特征区第三强峰1500cm-1，是苯环的骨架振动特征峰。 相关峰1600cm-1（骨架振动）、840cm-1（对位双取 代）及3070cm-1。证明有苯环存在。 （4）2980cm-1、2925cm-1、2880cm-1、1460cm-1、及1370cm-1 是CH3与CH2的特征峰。