高分子材料分析测试与研究方法复习材料

一. 傅里叶红外光谱仪

1. 什么是红外光谱图

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，就可以得到一谱带。若以波长或波数为横坐标，以百分吸收率或透光度为纵坐标，把这谱带记录下来，就得到了该样品的红外吸收光谱图，也有称红外振-转光谱图

2. 红外光谱仪基本工作原理

用一定频率的红外线聚焦照射被分析的试样，如果分子中某个基团的振动频率与照射红外线相同就会产生共振，这个基团就吸收一定频率的红外线，把分子吸收的红外线的情况用仪器记录下来，便能得到全面反映试样成份特征的光谱，从而推测化合物的类型和结构。

3. 红外光谱产生的条件

(1) 辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量；

(2) 辐射与物质间有相互偶合作用。

4. 红外光谱图的三要素

峰位、峰强和峰形

5. 红外光谱样品的制备方法

1) 固体样品的制备

a. 压片法

b. 糊状法:

c. 溶液法

2) 液体样品的制备

a. 液膜法

b. 液体吸收池法

3) 气态样品的制备: 气态样品一般都灌注于气体池内进行测试

4) 特殊样品的制备—薄膜法

a. 熔融法

b. 热压成膜法

c. 溶液制膜法

6. 红外对供试样品的要求

①试样纯度应大于98％，或者符合商业规格，这样才便于与纯化合物的标准光谱或商业光谱进行对照，多组份试样应预先用分馏、萃取、重结晶或色谱法进行分离提纯，否则各组份光谱互相重叠，难予解析。

②试样不应含水（结晶水或游离水）

水有红外吸收，与羟基峰干扰，而且会侵蚀吸收池的盐窗。所用试样应当经过干燥处理。

③试样浓度和厚度要适当

使最强吸收透光度在5～20%之间

7. 红外光谱特点

1）红外吸收只有振-转跃迁，能量低；

2）应用范围广：除单原子分子及单核分子外，几乎所有有机物均有红外吸收；3）分子结构更为精细的表征：通过红外光谱的波数位置、波峰数目及强度确定分子基团、分子结构；

4）分析速度快；

5）固、液、气态样均可用，且用量少、不破坏样品；

6）与色谱等联用（GC-FTIR）具有强大的定性功能；

7）可以进行定量分析；

二. 紫外光谱

1. 什么是紫外-可见分光光度法？产生的原因及其特点？

紫外-可见分光光度法也称为紫外-可见吸收光谱法，属于分子吸收光谱，是利用某些物质对200-800 nm光谱区辐射的吸收进行分析测定的一种方法。紫外-可见吸收光谱主要产生于分子价电子（最外层电子）在电子能级间的跃迁。该方法具有灵敏度高，准确度好，使用的仪器设备简便，价格廉价，且易于操作等优点，故广泛应用于无机和有机物质的定性和定量测定。

2. 什么是吸收曲线？及其吸收曲线的特点？

测量某种物质对不同波长单色光的吸收程度，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图，可得到一条曲线，称为吸收光谱曲线或光吸收曲线，它反映了物质

对不同波长光的吸收情况。

① 同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波长λmax 。

② 不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似λmax 不变。而对于不同物质，它们的吸收曲线形状和λmax 则不同。

③ 吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物质定性分析的依据之一。

④ 不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度A 有差异，在λmax 处吸光度A 的差异最大。此特性可作作为物质定量分析的依据。

⑤ 在λmax 处吸光度随浓度变化的幅度最大，所以测定最灵敏。吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据。

3. 分光光度法定量定性的依据是什么？

定性的依据：同一种吸光物质，浓度不同时，吸收曲线的形状相同，最大吸收波长不变，只是相应的吸光度大小不同。

定量的依据：吸光度的大小与其浓度相关，其定量关系符合朗伯-比耳定律。

4. 什么是朗伯－比耳定律，及其各物理量所代表的意义？ 公式为：0lg

I A abc I == a 比例常数，称为吸光系数

b 液层厚度，单位cm

c 浓度。当浓度c 以g·L-1为单位，液层厚度b 以cm 为单位时，吸光系数的单位为：L·g-1·cm-1。

三. 质谱分析

1. 什么是质谱法？

一般采用高能离子束（如电子）轰击样品蒸气分子，打掉分子中的价电子，形成带正电荷的离子，然后按核质比（m/z ）的大小顺序进行收集和记录，得到质谱图，根据质谱图可实现对样品成分、结构和相对分子质量的测定。

2. 质谱仪的工作原理

质谱仪是利用电磁学原理，使带电的样品离子按质核比进行分离的装置，离子电离后经加速进入磁场中，其动能与加速电压及电荷有关，即

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ezU m υ= 式中z 为离子电荷数，e 为元电荷, U 为加速电压。显然，在一定的加速电压下，离子的运动速度与质量m 有关。具有速度v 的带电粒子进入质谱仪分析器的电磁场中，将各种离子按m/z 的大小实现分离和测定

3. 质谱分析法有哪些特点？

1) 应用范围广。测定样品可以是无机物，也可以是有机物。应用上可做化合物

的结构分析、测定原子量与相对分子量、同位素分析、生产过程监测、环境监测、热力学与反应动力学、空间探测等。被分析的样品可以是气体和液体，也可以是固体。

2) 灵敏度高，样品用量少。目前有机质谱仪的绝对灵敏度可达50 pg （pg 为

10−12g ），无机质谱仪绝对灵敏度可达10−14 。用微克级样品即可得到满意的分析结果。

3) 分析速度快，并可实现多组分同时测定。

4) 与其它仪器相比，仪器结构复杂，价格昂贵，使用及维修比较困难。对样品

有破坏性。

4. 质谱仪由哪些系统构成？

有质谱是通过对样品电离后产生的具有不同m/z 的离子来进行分离分析的，仪包括进样系统、离子系统、质量分析器、检测器和真空系统。

四. 核磁共振

1. 核磁共振定义

在强磁场中，一些具有磁性的原子核的能量裂分为2个或2个以上的能量，如果此时外加的能量等于相邻2个能级之差，则该核就会吸收能量，产生共振吸收，从低能态跃迁至高能态，同时产生核磁共振信号，得到核磁共振谱。

2. 化学位移的定义，及其影响化学位移的各种因素？

这种由于氢原子在分子中的化学环境不同，因而在不同磁场强度下产生吸收峰，峰与峰之间的差距称为化学位移。

化学位移是由于核外电子云密度不同而造成的，因此影响核外电子云密度分布的因素都会影响化学位移。