光谱与波谱
波谱解析知识点总结
波谱解析知识点总结一、波谱解析的基本原理1. 光谱学基础知识光谱学涉及到物质对光的吸收、发射、散射等现象，它是物质分析的重要手段之一。
常见的光谱包括紫外光谱、可见光谱、红外光谱、拉曼光谱等。
每种光谱方法都有其独特的应用领域和分析特点。
2. 原子光谱原子光谱是指研究原子吸收、发射光谱的一门学科，主要包括原子吸收光谱和原子发射光谱。
原子光谱可以用于分析金属元素和非金属元素的含量，它是分析化学中的重要手段。
3. 分子光谱分子光谱是指研究分子在光的作用下吸收、发射、散射等现象的一门学科，主要包括紫外光谱、红外光谱、拉曼光谱等。
分子光谱可以用于研究分子的结构和性质，对于有机化合物的分析具有重要意义。
4. 核磁共振波谱核磁共振波谱是指研究核磁共振现象的一门学科，它可以用于研究原子核的磁共振现象，得到有关物质结构和性质的信息。
核磁共振波谱在有机化学、生物化学等领域有着广泛的应用。
二、波谱解析的仪器和设备1. 分光光度计分光光度计是用于测量物质吸收、发射光谱的仪器，它可以测量紫外、可见、红外等波段的光谱，是分析化学中常用的仪器之一。
2. 核磁共振仪核磁共振仪是用于测量核磁共振波谱的仪器，它可以测量氢、碳等核的共振信号，得到物质的结构和性质信息。
3. 质谱仪质谱仪是用于测量物质离子的质量和荷质比的仪器，它可以得到物质的分子量、结构等信息，是很多化学分析的重要手段。
4. 激光拉曼光谱仪激光拉曼光谱仪是用于测量拉曼光谱的专用仪器，它可以用激光光源激发样品，得到与分子振动信息有关的拉曼光谱。
三、波谱解析的应用领域1. 化学分析波谱解析技术在化学分析中有着广泛的应用，它可以用于定量分析、质量分析、结构分析等多个方面，对于复杂的化合物和材料有很高的分析能力。
2. 药物研发波谱解析技术在药物研发中有着重要的应用，它可以用于研究药物的成分、结构和性质，对于新药物的研究和开发有很大帮助。
3. 生物医学波谱解析技术在生物医学领域有着广泛的应用，它可以用于研究生物分子的结构和功能，对于临床诊断和治疗有着重要意义。
波谱分析简介
➢ 紫外吸收光谱 分子中最外层价电子在不同能级轨道上
跃迁而产生的，反映了分子中价电子跃迁时的能量变化与化 合物所含发色基团之间的关系。
-胡罗卜素 咖啡因
几种有机化合的 分子吸收光谱图。
阿斯匹林
丙酮
T(%)
➢ 红外吸收光谱 分子振－转光谱，由分子的振动－转动能 级间的跃迁而产生的。鉴别分子中所含有的特征官能团和化学 建的类型，进而确定化合物分子的化学结构。
红外光谱
转动、自旋跃迁 微波谱、顺磁共振
核自旋跃迁
核磁共振
三、分子不饱和度的计算
在已知分子式的情况下，结构解析的优先步骤之一是求出 不饱和度。
U＝1+ n4 + 1/2(n3-n1 )
n4 、 n3、n1 －分别为4价、 3价、1价原子的个数。
稠环芳烃不饱和度： 例：
U＝4r-s
r－稠环芳烃的环数 s－共用边数
r＝3 s ＝2 U＝4×3－2＝10
C6H6 C2H5NO2
U＝1+6 + 1/2(0-6 ) = 4 U＝1+2 + 1/2(1-5 ) = 1
四、波谱实验样品的准备
波谱测定前需根据样品的来源、性质、纯度、杂质组分不 同以及不同波谱测定目的作样品的准备工作。
1.样品量
（1）首先取决于检测灵敏度。即不同波谱对样品需要的量不 同。MS（10-12g)、 UV(10-6g）、IR、NMR(几毫克）
苯酚的红外光谱
➢ 核磁共振波谱 分子具有核磁矩的原子核1H、13C（或 15N、19F、31P等）在外加磁场中，通过射频电磁波的照射，
吸收一定频率的电磁波能量，由低能级跃迁到高能级，并产 生核磁共振信号。
有机波谱知识点总结
有机波谱知识点总结波谱是化学分析中常用的一种手段，通过测定分子在电磁波中的吸收、散射或发射，可以了解分子的结构和性质。
有机波谱是指在有机化合物中应用的波谱分析方法，主要包括红外光谱、紫外-可见光谱、质谱和核磁共振谱等。
本文将针对有机波谱的各种知识点进行总结，包括波谱的基本原理、各种波谱的特点和应用、波谱分析中需要注意的问题等内容。
一、红外光谱1.基本原理红外光谱是利用物质对红外辐射的吸收和散射的规律来研究物质结构和性质的一种分析方法。
红外光谱的基本原理是在物质中分子或原子的振动和转动会产生特定的频率的红外光吸收，这样可以用红外光谱来检验物质的结构和成分。
2.特点和应用红外光谱对于分析有机化合物的结构和功能团具有非常重要的作用。
红外光谱具有分辨率高、灵敏度强、操作简便等特点，广泛应用于聚合物材料、药物分析、食品检测等领域。
3.需要注意的问题在进行红外光谱分析时，需要注意样品的处理、仪器的校准和数据的解释等问题。
此外，还需要对不同功能团的吸收峰进行了解，进行光谱图谱的解读。
二、紫外-可见光谱1.基本原理紫外-可见光谱是利用物质对紫外光和可见光的吸收的规律来研究物质结构和特性的一种分析方法。
紫外-可见光谱的基本原理是分子在吸收紫外-可见光时，电子跃迁至较高的能级，产生吸收峰，可以由此推测分子的结构和键合的性质。
2.特点和应用紫外-可见光谱对于分析有机化合物的共轭结构和电子转移能力有很大的作用。
紫外-可见光谱具有快速、敏感、定量等特点，广泛应用于有机合成、药物分析、环境监测等领域。
3.需要注意的问题在进行紫外-可见光谱分析时，需要注意样品的准备、仪器的校准和光谱图谱的解释。
此外，还需要了解分子在吸收紫外-可见光时的机理和特性，进行光谱图谱的解读。
三、质谱1.基本原理质谱是利用物质在电子轰击下的离子化和质子转移等规律来研究物质结构和成分的一种分析方法。
质谱的基本原理是将物质离子化后，通过质子转移和碎裂等反应产生一系列离子，再根据其质荷比来推测物质的结构和成分。
有机波谱解析红外光谱课件
(3) 一些基团的特征频率(cm-1)
基团
A．烷基 C-H (伸缩)
(变形) B．烯烃
C=C-H (伸缩) C=C (伸缩) C．炔烃 ≡C-H (伸缩) C≡C (伸缩) D．芳烃 Ar-H (伸缩） C=C (骨架伸缩) E．醇、酚、羧酸 OH (醇、酚) (伸缩) OH (羧酸) (伸缩) F．醛、酮、酯、羧 C=O (伸缩) G．胺 N-H (伸缩) H．腈 C≡N (伸缩)
[(2 8 + 2) - 8 ] 2 = 5
可能的结构：
O CHO
有机波谱解析红外光谱课件
谱图解析的一般步骤
• 谱图解析一般先从官能团区的最强谱带开始，推 测未知物可能含有的基团，判断不可能含有的基 团．再从指纹区的谱带进一步验证，找出可能含 有基团的相关峰，用一组相关峰确认一个基团的 存在．对于简单化合物，确认几个基团之后，便 可初步确定分子结构，然后查对标准谱图核实。
(iv) 试样的浓度和测试厚度应选择适当，以使光谱图中 的大多数吸收峰的透射比处于10%~80%范围内.
有机波谱解析红外光谱课件
液体和溶液试样
(1) 液体池法 沸点较低，挥发性较大的试样，可注入封闭液体池中， 液层厚度一般为0.01~1 mm．
(2) 液膜法 沸点较高的试样，直接直接滴在两片盐片之间，形成 液膜。
[(2 14 + 2) - 14 ] 2 = 8
有机波谱解析红外光谱课件
• 可能的结构： 一个苯环的不饱和度为4 (1个环，3个双键) ．化合物的 不饱和度大于4，一般就要考虑它的分子中是否有苯环 存在． 推测化合物A的结构为:
有机波谱解析红外光谱课件
例1. 计算化合物A (C8H8O)的不饱和度
核磁共振波谱法与红外吸收光谱法一样
核磁共振波谱法与红外吸收光谱法一样稿子一：嘿，亲爱的小伙伴们！今天咱们来聊聊“核磁共振波谱法与红外吸收光谱法一样”这个话题。
你知道吗？这俩方法就像一对双胞胎，都有着独特的魅力和作用。
先来说说核磁共振波谱法吧，它就像一个超级侦探，能深入到物质的内部，把分子结构的秘密一点点给挖出来。
它能告诉我们分子中原子的种类、数量和它们之间的连接方式，是不是很神奇？红外吸收光谱法也不示弱哟！它就像一个敏锐的观察者，通过对不同波长红外线的吸收情况，来判断分子中存在哪些官能团。
比如说，是不是有羟基啦，羰基啦等等。
它们在化学研究、药物研发等领域，那可都是大功臣。
就好像是科学家们的得力，帮助解决一个又一个难题。
不过呢，虽然它们有相似之处，但也有一些小差别哦。
核磁共振波谱法更擅长揭示分子的整体结构，而红外吸收光谱法在确定官能团方面更厉害。
核磁共振波谱法和红外吸收光谱法，这俩家伙虽然不是完全一样，但都为我们探索物质世界的奥秘立下了汗马功劳！怎么样，是不是觉得很有趣呀？稿子二：哈喽呀，朋友们！今天咱们来扯扯“核磁共振波谱法与红外吸收光谱法一样”这回事。
这俩方法呀，就像两朵姐妹花，各有各的美。
先说核磁共振波谱法，它就像个能看透人心的小精灵，能把分子内部的情况摸得透透的。
比如说，能清楚地知道分子里的原子是怎么排列的，它们之间有着怎样的关系。
红外吸收光谱法呢，就像是个眼光独到的时尚达人，一眼就能看出分子身上的“特色装饰”，也就是官能团。
虽然它们有相同点，但也有不一样的地方哟。
就好比一个喜欢安静地研究深层次的问题，一个更擅长快速捕捉表面的特征。
但不管怎么说，核磁共振波谱法和红外吸收光谱法都是科学领域里的宝贝，给我们的生活带来了好多便利和惊喜。
不知道大家听我这么一说，是不是对它们有了更多的了解和喜爱呢？。
光谱的分类
光谱的分类
光谱的分类通常有以下几种方式：
1.根据电磁波谱的类型和波长进行分类：
- 可见光谱：指人眼可见的光波谱，包括红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七个颜色。
- 红外光谱：波长比可见光长的光谱，用于红外光谱分析。
- 紫外光谱：波长比可见光短的光谱，包括近紫外(200-380nm)、中紫外(100-200nm)和远紫外(10-100nm)。
- 微波谱和射频谱：波长范围较长，用于通信、雷达等应用。
- X射线谱和γ射线谱：波长非常短，用于核物理、医学影像等领域。
- 延伸至无线电波、太赫兹波等其他电磁波段的光谱。
2.根据光谱的产生方式进行分类：
- 发射光谱：物质吸收能量后反向转发射出的光谱。
- 吸收光谱：物质吸收特定波长光的现象。
- 散射光谱：光在物质中发生散射现象，产生的光谱。
- 荧光光谱：物质吸收能量后在短时间内发射出的光谱。
- 光谱探测光谱：利用光学仪器对物质进行分析和检测。
3.根据光谱的应用进行分类：
- 分子光谱：用于分析和研究化学物质的结构和性质。
- 原子光谱：通过原子或离子的光谱研究元素和化合物的组成和性质。
- 大气光谱：用于研究大气中的气体成分、温度分布和辐射特性等。
- 天体光谱：用于研究宇宙中的天体物质的组成、温度、速度等。
- 核磁共振光谱：利用核磁共振现象对物质进行分析和研究。
需要注意的是，光谱的分类并不是互斥的，不同的分类方式可以有重叠和交叉。
波谱
② 电磁波的粒子性
量子力学认为，电磁波是由称作光子或光量子的微粒组成，光子
具有能量，其能量的大小由下式决定 E=hn=hc/l ( 1-2)
E为光子的能量，h ：Planck常数（普郎克）6.62×10-27尔格/秒 （6.62×10-34焦耳/秒） 1卡 =4.18焦耳 ，1焦耳=107尔格
2）电磁波的分类
（2）振动光谱 在振动光谱中，分子所吸收的光能引起振动能级的变化，分子 中振动能级之间能量差要比同一振动能级中转动能级之间的能量差 大100倍左右（△E =0.05～1eV），振动能级的变化常有转动能级的 变化伴随发生，所以振动光谱是由一些谱带所组成的，它们大多在 中红外区域内（2.5-25µ ），因此称为“红外光谱”。 （3）电子光谱 在电子光谱中分子所吸收的光能使电子激发到较高的能级。使 电子能级发生变化所需的能量约为使振动能级发生变化所需能量的 10-100倍(ΔΕ=1-20eV), 电子能级发生变化时常同时发生振动和转动 能级的变化。因此，从一个电子能级转变到另一个电子能级时，产 生的谱线不是一条，而是无数条，实际上所观测到的是一些互相重 叠的谱带。在一般情况下，也很难决定电子能级的变化究竟相当于 哪一个波长。所以一般是用吸收带中吸收强度最大的波长λmax （即 最大吸收峰的波长）表示，电子光谱在紫外和可见光区域内出现， 因此又称“紫外及可见光谱”
区域 γ射线 x射线 远紫外 紫外
波长 10-3---0.1nm 0.1---10nm 10---200nm 200---400nm
可见光
红外光 远红外
400---800nm
0.76—50μm 50—1000μ m
微波
无线电波
0.1---100cm
1---1000m
物理化学 第12章 光谱学简介
3. 振动光谱
一维谐振子模型Βιβλιοθήκη 双原子分子振动势能为V
1 kr
2
re 2
能级
Ev
v
1 2
hνe
v
1 2
hc
e
振动谱项为
Gv
Ev hc
v
1 2
e
v 0,1,2,...
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2020/1/31
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1. 光谱的种类
• 光具有波动性和微粒性 c =λν =ν/σ E = hν = h c /λ
c：光速 λ：波长 ν：频率 E ：能量 σ：波数 h：普朗克常量（6.626×10-34 J•s）
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1. 光谱的种类
物质吸收或放出电磁辐射的强度对频率所形 成的关系图称为光谱(spectra)或波谱。
原子、分子等的能级结构 能级寿命 电子的组态 分子的几何形状 化学键的性质 反应动力学
…….
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1. 光谱的种类
在化学分析中
原子发射光谱法 原子吸收光谱法 原子荧光光谱法 紫外-可见吸收光谱法 荧光光谱法 红外吸收光谱法 核磁共振波谱法 拉曼光谱 …….
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2. 光谱项与能级图
光谱选律
（1）主量子数的变化 Δn为整数，包括零； （2）总角量子数的变化ΔL = ±1； （3）内量子数的变化ΔJ =0， ±1；但是当J =0时 ， ΔJ =0的跃迁被禁阻； （4）总自旋量子数的变化ΔS =0 ，即不同多重性 状态之间的跃迁被禁阻；