Po 谱项的光谱数据如下 单位 - staffustceducn
中国科技大学物质光谱分析复习思考题答案
第一章光谱知识基础1、光学光谱依其波长及其测定的方法可以分为几种类型的光谱.说出其波长范围？依其波长及其测定的方法可以分为：分类波长范围真空紫外光光谱10~200 nm近紫外光光谱200~400 nm可见光谱400~800 nm近红外光谱800 nm~2.5 μm中红外光谱 2.5~50 μm远红外光谱50~1000 μm2、光学光谱依其外形如何分类？依据电磁波辐射的本质如何分类？各自产生的本质是什么？依其外形可以分为：分类产生本质线状光谱●由气体状态下的原子或离子经激发后所产生的带状光谱●来源于被激发的气体分子连续光谱●液体或固体物质在高温下受激发发射出具有各种波长的光所产生的光谱根据电磁波辐射的本质.可分为分类产生本质原子光谱●原子核外电子在不同能级间跃迁而产生的光谱称为原子光谱（atomicspectrum）。
它们的表现形式为线状光谱。
分子光谱●在辐射能作用下.因分子内能级间的跃迁而产生的光谱称为分子光谱（molecular spectrum）。
由于在分子中各质点的运动比单个原子复杂.因此分子光谱比原子光谱复杂得多3、光谱分析中所讨论的各类仪器在结构上有何异同点？光谱分析法 相同点 不同点紫外-可见分光光度计在结构上都包括以下三大部分：a.光源；b.分光系统：c.光信号接收和检测系统.且后两部分基本相同.● 检测器位于入射光路上。
●紫外及可见区的辐射光源有白炽光源和气体放电光源两类。
●在紫外-可见分光光度计上最常用的有两种光源：即钨灯和氘灯。
荧光分光光度计● 检测器与光源位于垂直位置。
● 光源应具有强度大、适用波长范围宽两个特点。
● 常用光源有高压汞灯和氙弧灯。
原子吸收光谱仪● 此仪器不同之处在于光源和样品室。
●光源用空心阴极灯或无极放电灯。
空心阴极灯为锐线光源.一个元素一种灯.用以产生该元素的特征共振辐射；无极放电灯是新型放电灯.它的强度比空心阴极灯大几个数量级.没有自吸.谱线更纯。
●样品室为原子化器.提供试样的基态原子。
波谱解析复习总结
波谱解析复习总结（一）常用解谱数据总结关于数据，是一定要记的···大家想怎么记爱怎么记就怎么记吧，建议自己总结，这样记的好一些。
下面是鄙人的，嘻嘻。
（老师PPT上有很多总结的）一、氢谱化学位移值δ（ppm）影响化学位移值的因素：只有空间效应和共轭效应是屏蔽效应增大，向高场位移，即ζ↑，δ↓.（一）0.4～4.0为饱和C上的H① 0.4～1.8 连饱和C的饱和C上的H② 1.8～2.5 连不饱和C的饱和C上的HI. 1.8～2.1 连C=C、C≡C的饱和C上的HII. 2.1～2.5 连C=O、N、S、苯环的饱和C上的H③ 3.0～4.6 连-O-的饱和C上的H其中，4.1左右可能有酯基④例外的：2.3～3.0是叁键上的H（二）4.6～8.0为不饱和C上的H① 4.6～6.0 C=C上的H② 6.0～8.0 苯环上的H（三）4.0～5.5为脂肪醇-OH的H若有0.5～1.0，为稀溶液（四）3.5～7.7为酚的-OH的H若有10～16，为分子内氢键（五）9.0～10.0为H-C=0的H（六）10.5～13为-COOH的H（七）胺类①～1.0 脂肪胺②4～5（气泡峰）芳香胺③6～7（气泡峰）酰胺，仲胺类其它：J值：①任何情况下J顺<j反< p="">②总体情况：J苯环H<j邻(烯h)<j邻(烷h)<j偕h< p="">③苯环H：J对<j间<="">④烯烃H：J邻（顺）<j邻（反）（j邻（顺）6～14hz；j邻（反）11～18hz）< p="">⑤烷烃H：J邻6～8Hz⑥同碳上的H：J偕10～16Hz要求掌握给图能测量算得J值，再推化合物种类。
二、碳谱碳谱的DEPT值：季碳消失！θ=45°，季C消失；θ=90°，季C消失，只有CH向上；θ=135°，季C消失，只有CH2向下。
2光谱项复习
31 S 0
Mg第一激发态电子组态 第一激发态电子组态
[ Ne ]3 s 1 3 p1
l1 = 0, l 2 = 1 1 s1 = s 2 = 2
L=1
S = 0, 1
n2S+1LJ
3 P : 3 P1
3 P : 3 P2 , 3 P1 , 3 P0
Mg 2852 Å ：
3 3 3 3
1
1
3 S 0 − 3 P1
S：总自旋。其值为个别价电子自旋 ：总自旋。其值为个别价电子自旋
1 s(其值为 )的矢量和。 的矢量和。 其值为 的矢量和 2
当电子数为偶数时， 当电子数为偶数时， S 取零或整数 0，1，… ， ， 当电子数为基数时， 当电子数为基数时， S 取半整数 1/2，3/2, … ，
J：内量子数。其值为各个价电子组合得 内量子数。其值为各个价电子组合得 内量子数 到的总角量子数 与总自旋S的矢量和。 总角量子数L与总自旋 到的总角量子数 与总自旋 的矢量和。 的取值范围： ♣ J 的取值范围： L + S, (L + S – 1), (L + S – 2), …, L - S 的取值个数： ♣ J 的取值个数：
例： 钠原子基态 32S1/2
光谱项符号： 光谱项符号： n2S+1L J
n：主量子数Biblioteka L：总角量子数， 其数值为外层价电 总角量子数， 其数值为外层价电
的矢量和， 子角量子数 l 的矢量和，即
L = Σli
如两个价电子耦合， 的取值 的取值为 如两个价电子耦合，L的取值为: L = l1+l2,(l1+l2-1)，(l1+l2-2)，…，︱l1-l2︱ ， ， ， L的取值范围： 0, 1, 2, 3, … 的取值范围： 的取值范围 相应的符号为： 相应的符号为：S, P, D, F，…
谱分析
光谱图的几个重要参数:峰的数目和位置、峰的强度、峰的形状。
光谱学中的一些定量关系：透光度T: T % = I/I0×%吸光度A: A = lg 1/T = lg I0/IA = εcL朗伯-比尔定律lgA =lg cL + lg εc为溶液的质量浓度，ε为吸收系数，L为样品槽厚度红外光谱定义：成键原子振动能级（伴随转动能级）的跃迁产生的吸收光谱。
产生条件：（1）光子能量-振动能级能量匹配（2）相互作用，分子的偶极矩的改变。
能量的吸收是通过偶极矩变化实现的。
偶极矩：μ = q × d，q为正负电荷数，d为正负电荷中心距离。
并非所有的振动都能产生红外吸收，只有发生偶极矩变化的振动才能引起可观测的红外吸收谱带，这种振动活性为红外活性，反之为非红外活性。
分子振动模型：分子中的原子以平衡点为中心，以非常小的振幅做周期性的振动，即所谓的简谐振动。
分子振动方程式：振动频率的计算公式：ν 简谐振动频率、k 力常数—键强度、μ = mAmB/(mA + mB)折合质量（简化质量）质量增加，振动频率减少。
红外吸收光谱：数目、位置（波长、强度（除了定量，紫外-是否能够检测，红外辅助定性）形状（辅助）不饱和度（缺氢指数）Ω= (2m + 2 - (n –r + s))/2，CmHnOqNrXsΩ= (2+2n4+n3-n1)/2，分别代表4价（C）、3价（N）和1价（H、卤素X）元素的数目同位素离子峰对分子结构的判定：“A”型：只有一个天然稳定的同位素F、P、I“A+1”型：有两个同位素的元素，其中丰度小的同位素比最丰富的同位素大一个质量单位C、N、H“A+2”型：有一个比最丰富同位素大两个质量单位的同位素Cl、Br、S、Si、O。
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
东华大学波谱分析第4章 碳核磁共振波谱和二维NMR谱(3)PPT课件
（上）三个碳原子分子的相关图；（右） 薄荷醇的2D-INADEQUATE谱
27
（上）四个碳原子分子的相关图；（右） 1-异松蒎氧基-2-甲基-1, 3-丁二烯饱和烃 基部分的2D-INADEQUATE谱
24
抗生素Risto菌素A衍生物
25
2f↔2e，6b ↔ 6c，6b ↔ z6， 1f ↔ 1e，1f ↔ x1，2c ↔ 4b， 2b ↔ z2，1b ↔ 3f，3b ↔ x3
抗生素Risto菌素A衍生物的 NOESY谱（CD3CN/D2O）
26
4.4.4 二维C-C化学位移相关谱（2D-INADEQUATE）
19
Brucine的HSQC（高场部分）
20
f) 1H检测的异核多键化学位移相关谱（HMBC）
➢与COLCO相应 ➢不是用13C检测，而是用1H检测C-H COSY谱 ➢一键相关性显示其大的1JCH值，给出两个交叉峰 ➢充分利用1H较高的灵敏性，样品量少，灵敏度高 ➢水平方向为1H的化学位移，垂直方向为13C的化学位移，垂 直方向的分辨率较低 ➢分为两种，一种包括所有nJCH（n=1, 2, 3），另一种压制了 1JCH信号，突显2JCH和3JCH信息。
40
提问与解答环节
Questions And Answers
谢谢聆听
·学习就是为了达到一定目的而努力去干, 是为一个目标去 战胜各种困难的过程,这个过程会充满压力、痛苦和挫折
Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard, Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal
(完整版)南京大学仪器分析》试卷及答案
仪器分析试卷一、选择题 ( 共15题 22分 )1. 1 分 (1228)所谓真空紫外区,所指的波长范围是( )(1)200～400nm (2)400～800nm (3)1000nm (4)10～200nm2. 2 分 (1764)比较下列化合物的UV－VIS吸收波长的位置（λmax ）( )(1) a>b>c (2) c>b>a (3)b>a>c (4)c>a>b3. 1 分 (1014)可见光的能量应为( )(1) 1.24×104～ 1.24×106eV (2) 1.43×102～ 71 eV(3) 6.2 ～ 3.1 eV (4) 3.1 ～ 1.65 eV4. 1 分 (1225)电子能级间隔越小,跃迁时吸收光子的( )(1)能量越大 (2)波长越长 (3)波数越大 (4)频率越高5. 1 分 (1309)荧光分析法和磷光分析法的灵敏度比吸收光度法的灵敏度( )(1) 高 (2) 低 (3) 相当 (4) 不一定谁高谁低6. 1 分 (1734)三种原子光谱(发射、吸收与荧光)分析法在应用方面的主要共同点为( )(1)精密度高,检出限低 (2)用于测定无机元素(3)线性范围宽 (4)多元素同时测定7. 1 分 (1801)当弹簧的力常数增加一倍时,其振动频率( )(1) 增加倍 (2) 减少倍 (3) 增加0.41倍 (4) 增加1倍8. 2 分 (1104)请回答下列化合物中哪个吸收峰的频率最高？( )9. 2 分 (1657)下列化合物的1HNMR谱, 各组峰全是单峰的是( )(1) CH3-OOC-CH2CH3(2) (CH3)2CH-O-CH(CH3)2(3) CH3-OOC-CH2-COO-CH3(4) CH3CH2-OOC-CH2CH2-COO-CH2CH310. 2 分 (1678)某化合物的相对分子质量M r=72,红外光谱指出,该化合物含羰基,则该化合物可能的分子式为( )(1) C4H8O (2) C3H4O2(3) C3H6NO (4) (1)或(2)11. 1 分 (1367)物质的紫外-可见吸收光谱的产生是由于( )(1) 分子的振动 (2) 分子的转动(3) 原子核外层电子的跃迁 (4) 原子核内层电子的跃迁12. 2 分 (1822)磁各向异性效应是通过下列哪一个因素起作用的?( )(1) 空间感应磁场 (2) 成键电子的传递 (3) 自旋偶合 (4) 氢键13. 1 分 (1805)外磁场强度增大时,质子从低能级跃迁至高能级所需的能量( )(1) 变大 (2) 变小 (3) 逐渐变小 (4) 不变化14. 2 分 (1626)某化合物在一个具有固定狭峰位置和恒定磁场强度B的质谱仪中分析, 当加速电压V慢慢地增加时, 则首先通过狭峰的是: ( )(1) 质量最小的正离子 (2) 质量最大的负离子(3) 质荷比最低的正离子 (4) 质荷比最高的正离子15. 2 分 (1675)某化合物Cl-CH2-CH2-CH2-Cl的1HNMR谱图上为( )(1) 1个单峰 (2) 3个单峰(3) 2组峰: 1个为单峰, 1个为二重峰 (4) 2组峰: 1个为三重峰, 1个为五重峰二、填空题 ( 共15题 33分 )1. 2 分 (2011)当一定频率的红外光照射分子时，应满足的条件是____________________________和 _______________________________________________ 才能产生分子的红外吸收峰。
常见化合物P谱
The Relationship Between 31P NMR Chemical Shift and the PhosphorousCompoundsXUE Li, JU Yong, ZHAO Yufen(Department of Chemistry, Tsinghua University, Beijing 100084)Abstract The relationship of chemical shift and structures of phosphorous compounds in 31P NMR, including the coordination number, the type of the atom attaching to phosphorus, cyclic-ring number and type, functional group, was reviewed. When the coordination number increases from 2 to 6, 31P NMR chemical shifts move from low field to high field. With the electronegativity of heteroatom (such as sulfur, oxygen and nitrogen attaching directly to phosphorus) increasing, 31P NMR chemical shift moves to low field. The number of the circle increases, then 31P NMR chemical shift moves to low field. The difference in configuration of the hydroxy of the sugar and the configurations of the carbon-carbon double bond should affect the chemical shift in 31P NMRKey words Phosphorous compounds, Chemical shift, 31P NMR摘要本文介绍各种含磷化合物的配位数、键合原子类型、所连环系结构以及构型变化等因素对其在31P NMR化学位移的影响规律。
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解：(1) 5p56s 组态，电离极限谱项为 5p5 3P3/2, 1/2, 按照 J’l 耦合： (i) 5p5 (3P3/2)6s, J’ = 3/2, l =0, 所以 K = 3/2 K = 3/2 与 s =1/2 耦合，得 J = 2,1 相应的谱项 2[3/2]2，1 (ii) 5p5 (3P1/2)6s, J’ = 1/2, l =0, 所以 K = 1/2 K = 1/2 与 s =1/2 耦合，得 J = 1,0 相应的谱项 2[1/2]1，0 (2) 5p56p 组态，电离极限谱项为 5p5 3P3/2, 1/2, 按照 J’l 耦合： (iii) 5p5 (3P3/2)6p, J’ = 3/2, l =1, 所以 K = 5/2,3/2,1/2 分别与 s =1/2 耦合，得相应的谱项 2[5/2]3，2；2[3/2]2，1；2[1/2]1，0
9. HCl 的红外吸收谱如图所示，除了基频和泛频谱带外，在基频谱带的红端还能观测到若 干比较弱的谱带，称为热带。请解释热带出现的原因，并计算在 T = 600K 时，最近的热 带与基频谱带的强度之比。已知力常数 k = 481.8Nm-1, 非简谐修正因子 0.01，H 与 Cl 的原子量分别为 1u 与 35u， 1u = 1.66 10-27kg， kB = 1.38 10-23JK-1，h = 6.63 10-34Js。
= 2A + 3B = 6.748 cm-1 = A-15B/2 = 3.295 cm-1
-E
J=1
E
J=1
-E
J=0
解得自旋-轨道相互作用系数 A = 3.3608 cm-1 , 自旋-自旋相互作用系数 B = 0.0088 cm-1 说明，以自旋-轨道相互作用为主，是较为典型的 LS 耦合。
2. Cu 原子的基态和最低的几个激发电子组态分别是 3d104s、3d94s2、3d104p 和 3d94s4p，按 照 LS 耦合分别写出各自可能的原子谱项。 解：(1) 3d104s, 2S1/2 (2) 3d94s2, 2D5/2,3/2 (3) 3d104p, 2P3/2,1/2 (4) 3d94s4p, 电离极限谱项 3d94s, 3D 和 1D (i) 3d94s(3D)4p’，L =3,2,1; S = 3/2,1/2 谱项有 4 o F 9/2,7/2,5/2,3/2; 4Do7/2,5/2,3/2,1/2; 4Po5/2,3/2,1/2 2 o F 7/2,5/2; 2Do5/2,3/2; 2Po3/2,1/2 (ii) 3d94s(1D)4p”， L =3,2,1; S = 1/2 谱项有 2Fo7/2,5/2; 2Do5/2,3/2; 2Po3/2,1/2
解： 0
k/
2
采用 Morse 势， De
1 k 2
所以
0 k / 2De 2 /
02
(2 De 2 / ) 2 非谐性常数 0 4 De 4 De mH
用波数表示
0
2
2 cmH
2 c 2 R0 197eV nm 1.442 2 2 mH c 2 R0 2 938.3MeV 0.07422 nm2
解：热带出现是因为振动初态的热布居。
I 21 Nv 1 exp{( Ev 0 Ev 0 ) / kBT } I10 Nv 0
振动能量公式代入即可。
1. Mg 原子的 3s4p 激发电子组态的 3Po 谱项的光谱数据如下(单位 cm-1)
试估计自旋-轨道相互作用和自旋-自旋相互作用系数并说明。 解：根据自旋轨道耦合公式
E fs
有 E
J=2
A 3 X B X X 1 L L 1 S S 1 2 4
125.9cm1
解离能 D0 De
1 1 0 De 2 2
c R0 R0
2De 2 / De De / mH
De
De / mH c 2
4.75eV
197eV nm 1.44 4.75eV 0.0742nm 938.3MeV
4.75eV 0.27eV 4.48eV
7. 下图是夏威夷 10 米 Keck 天文望远镜的阶梯光栅光谱仪拍摄到的 N I 的 3p3 2D3p3 4S 的 两条精细谱线。它们是电偶极允许的吗？为什么？ 2D 的辐射寿命约为 24 小时，观测到 的谱线半高宽约为 0.25 埃(10-10m)，请据此估算光栅光谱仪的分辨本领(R=/)。
3. 试估算把 C4+离子进一步电离掉一个电子所需要的能量(以 eV 为单位)。 解：C4+离子基态是类氦的双电子体系，把库仑斥力项作为微扰，体系的总能量 E0 = -Z2+5Z/7 (a.u.) 将 Z = 6 代入，得 E0 = -62+56/8 (a.u.) = -32.25 (a.u.) 电离掉一个电子形成 C5+离子，是类氢离子，其基态能量为 E0’ =-Z2/2 = -18 (a.u.) 所以电离能为：E0’- E0 = -18 + 32.25 = 14.25 (a.u.) = 387.6 eV。
解：不是电偶极允许的，违反了S=0，L=0，1。 D 的辐射寿命约为 24 小时，根据 ，能级宽度为 所以分辨本领 R = / = 5200/0.25 ~ 20000。
2
/ 可以忽略。
8. H2 基态的 Morse 势参数如下表所示，试估算 H2 分子非谐常数和基态解离能(考虑零点振 动能)。
(iv)
5p5 (3P1/2)6p, J’ = 1/2, l =1, 所以 K = 3/2,1/2 分别与 s =1/2 耦合，得相应的谱项 2[3/2]2，1；2[1/2]1，0
6. 多电子原子由于电子关联效应，通常单组态不能准确描述电子能级，需要考虑组态相互 作用，例如 Mg 原子基态 2p63s2 1S 只占 93%，还要考虑其它激发组态的影响。以下哪些 态与基态间可能存在组态相互作用，为什么？ (1) 3p2 1S；(2) 3p2 3P；(3) 3d2 1S；(4) 2p53s24s 解：(1)(3)有相互作用，(2)(4)没有。(2)是因为 LS 不同，(4)是因为宇称不同。
4. C 原子和 Pb 原子的第一激发电子组态的 P 谱项能级如图所示(数字表示能级间隔，单位 是 eV)
C 2p3s
Pb 6p7s
可以看出 C 原子基本是 LS 耦合，Pb 原子是 jj 耦合，请按照 jj 耦合重新标记 Pb 的相关能 级。 解：分别为 (1/2, 1/2)1,0 和 (3/2, 1/2)2,1 5. 下图是用亚稳态的 Xe 原子首次实现超冷中性等离子体所涉及到的能级图。请把相关的 激发电子组态的原子谱项补齐。