材料分析方法说明
现代材料分析方法

现代材料分析方法现代材料分析方法包括物理、化学、电子、光学、表面和结构等多个方面的技术手段,具有快速、准确、非破坏性的特点。
下面将针对常用的材料分析技术进行详细介绍。
一、物理分析方法1. 微观结构分析:包括金相显微镜分析、扫描电镜、透射电镜等技术。
通过观察材料的显微结构、晶粒尺寸、相组成等参数,揭示材料的内在性质和形貌特征。
2. 热分析:如热重分析、差示扫描量热仪等。
利用材料在高温下的重量、热容变化,分析材料的热行为和热稳定性。
3. 电学性能测试:包括电导率、介电常数、介电损耗等测试,用于了解材料的电导性和电介质性能。
4. 磁性测试:如霍尔效应测试、磁滞回线测试等,用于研究材料的磁性行为和磁性特性。
二、化学分析方法1. 光谱分析:包括紫外可见光谱、红外光谱、核磁共振等。
通过检测材料对不同波长的光谱的吸收、散射等现象,分析材料的组分和结构。
2. 质谱分析:如质子质谱、电喷雾质谱等。
通过挥发、电离和分离等过程,分析材料中不同元素的存在及其相对含量。
3. 电化学分析:包括电化学阻抗谱、循环伏安法等。
通过测量材料在电场作用下的电流、电压响应,研究材料的电化学性能和反应过程。
4. 色谱分析:如气相色谱、高效液相色谱等。
利用材料在色谱柱上的分离和吸附效果,分析材料中组分的种类、含量和分布。
三、电子分析方法1. 扫描电子显微镜(SEM):通过照射电子束,利用电子和物质的相互作用,获得样品表面的详细形貌和成分信息。
2. 透射电子显微镜(TEM):通过透射电子束,观察材料的细观结构,揭示原子尺度的微观细节。
3. 能谱分析:如能量色散X射线谱(EDX)、电子能量损失谱(EELS)等。
通过分析材料与电子束相互作用时,产生的X射线和能量损失,来确定样品的元素组成和化学状态。
四、光学分析方法1. X射线衍射:通过物质对入射的X射线束的衍射现象,分析材料的晶体结构和晶格参数。
2. 红外光谱:通过对材料在红外辐射下的吸收和散射特性进行分析,确定材料的分子结构和化学键。
材料分析方法总结

材料分析方法总结材料分析方法是一种用于研究材料性质和品质的科学手段。
随着科技的不断进步,各种材料分析方法也不断涌现,为我们认识材料的微观结构和性能提供了强有力的工具。
本文将就几种常见的材料分析方法进行简要介绍和分析。
一、X射线衍射(XRD)X射线衍射是一种通过材料中晶体的结构信息而研究物质性质的方法。
当X射线照射到晶体上时,由于晶体的晶格结构,X射线会发生衍射现象,形成特定的衍射图样。
通过分析和解读衍射图样,我们可以获得晶体的晶胞参数、晶体结构和晶体取向等信息。
该方法非常适合用于分析晶体材料、无定形材料和薄膜等样品的结构特性。
二、扫描电子显微镜(SEM)扫描电子显微镜是一种利用电子束与物质相互作用产生的信号来观察和分析材料微观形貌和结构的仪器。
相比传统光学显微镜,SEM具有更高的分辨率和放大倍数,可以观察到更小尺寸的样品结构和表面形貌。
通过SEM的图像分析,可以得到材料表面形貌、粒径分布、表面缺陷和微观结构等信息,对于材料的微观性能研究和质量控制具有重要意义。
三、傅里叶变换红外光谱(FTIR)傅里叶变换红外光谱是一种通过检测材料在红外波段的吸收和散射谱线,来研究材料组成和化学结构的方法。
物质的分子具有特定的振动模式,当红外辐射通过样品时,根据样品对不同波长的红外辐射的吸收情况,我们可以获得样品分子的化学键、官能团和其他结构信息。
因此,FTIR可用于鉴定和分析有机物、聚合物和无机物等材料。
四、热重分析(TGA)热重分析是利用材料在升温或降温过程中质量的变化来研究材料热特性和失重行为的方法。
在TGA实验中,材料样品被加热,同时装有高精度天平的仪器记录样品质量的变化。
通过分析反应前后质量变化曲线,我们可以推断样品中的各类组分和反应过程。
TGA在材料的热稳定性、相变行为、降解特性和组分分析等方面起着重要作用。
五、原子力显微镜(AFM)原子力显微镜是利用探测器的探针扫描物体表面的力的变化来观察样品的表面形貌和研究材料的物理性质。
材料分析方法总结

材料分析方法总结材料分析是指对各种材料的成分、结构、性能等进行分析研究的方法。
在工程、科学研究和生产中,材料分析方法的选择和应用对于材料的质量控制、性能评价和新材料的开发具有重要意义。
本文将对常见的材料分析方法进行总结,以便读者对材料分析有一个全面的了解。
一、光学显微镜。
光学显微镜是一种常用的材料分析仪器,通过对材料进行放大观察,可以得到材料的表面形貌、组织结构等信息。
适用于金属、陶瓷、塑料等材料的观察和分析。
二、扫描电子显微镜(SEM)。
扫描电子显微镜是一种使用电子束来扫描样品表面并获取图像的仪器。
相比光学显微镜,SEM具有更高的放大倍数和更高的分辨率,适用于对材料表面微观形貌的分析。
三、X射线衍射(XRD)。
X射线衍射是一种通过照射材料表面并测量衍射图样来分析材料晶体结构的方法。
通过X射线衍射,可以确定材料的晶体结构、晶格常数等信息。
四、透射电子显微镜(TEM)。
透射电子显微镜是一种使用电子束穿透样品并形成透射电子图像的仪器。
TEM 可以观察材料的晶体结构、位错、界面等微观结构特征。
五、质谱分析。
质谱分析是一种通过对材料中的离子进行质量分析来确定材料成分的方法。
质谱分析可以对材料的元素组成、分子结构等进行准确的分析。
六、热分析。
热分析是一种通过对材料在控制温度条件下的热性能进行分析的方法,包括热重分析(TGA)、差示扫描量热法(DSC)等。
热分析可以得到材料的热分解特性、热稳定性等信息。
七、核磁共振(NMR)。
核磁共振是一种通过测量材料中核自旋的共振信号来分析材料成分和结构的方法。
NMR可以对材料的分子结构、化学环境等进行分析。
以上是常见的材料分析方法的简要总结,每种方法都有其适用的范围和特点。
在实际应用中,需要根据具体的分析目的和样品特点选择合适的分析方法,并结合多种方法进行综合分析,以确保获得准确、全面的分析结果。
希望本文对材料分析方法的选择和应用提供一定的参考和帮助。
材料分析方法总结

材料分析方法总结材料分析方法是指通过一系列科学技术手段对材料进行分析和测试,以获取材料的组成、结构、性能等信息的过程。
材料分析方法在材料科学领域具有重要意义,它为材料研究和工程应用提供了可靠的数据支持。
下面将对常见的材料分析方法进行总结和介绍。
一、光学显微镜。
光学显微镜是一种常用的材料分析仪器,它能够通过光学放大原理对材料进行观察和分析。
通过光学显微镜可以观察材料的表面形貌、结构特征和晶体形貌,对金相组织、晶体缺陷等进行分析。
光学显微镜操作简单,成本低,适用于金属、陶瓷、塑料等材料的分析。
二、扫描电子显微镜(SEM)。
扫描电子显微镜是一种高分辨率的显微镜,它通过电子束与样品相互作用,利用信号的不同来获取样品表面形貌、成分分布、晶体结构等信息。
SEM具有高放大倍数、高分辨率、能够对非导电材料进行分析等特点,适用于金属、陶瓷、复合材料等材料的表面形貌和微观结构分析。
三、X射线衍射(XRD)。
X射线衍射是一种利用X射线与材料相互作用来获取材料结构信息的方法。
通过X射线衍射可以确定材料的晶体结构、晶粒尺寸、晶格常数等信息,对于无机材料、金属材料、无机非金属材料的结构分析具有重要意义。
四、质谱分析。
质谱分析是一种通过对材料中各种元素进行分析和检测,以获取材料成分和含量信息的方法。
质谱分析具有高灵敏度、高分辨率、能够对微量元素进行分析的特点,适用于材料成分分析、材料表面成分分析等领域。
五、热分析。
热分析是一种通过对材料在控制温度条件下的物理、化学性质变化进行分析的方法。
常见的热分析方法包括热重分析(TG)、差热分析(DSC)、热膨胀分析(TMA)等,它们可以用于材料的热稳定性、热动力学参数、相变温度等方面的分析。
六、原子力显微镜(AFM)。
原子力显微镜是一种近场显微镜,它能够对材料表面进行原子尺度的表征和分析。
AFM具有高分辨率、三维表征、原子尺度的表面形貌分析等特点,适用于纳米材料、生物材料、薄膜材料等的表面形貌和性能分析。
材料分析方法

材料分析方法材料分析是指通过实验手段对材料的成分、结构和性质进行系统分析研究的方法。
根据分析样品的性质和需求,目前常用的材料分析方法主要有以下几种:1. 光谱分析方法:包括紫外可见光谱、红外光谱、拉曼光谱等。
紫外可见光谱主要用于分析材料的电子激发态和吸收特性,红外光谱用于分析材料的化学键的振动特性,拉曼光谱则分析物质的分子结构。
2. 热分析方法:主要是通过物质在加热过程中的热效应来测定样品的热稳定性、相变温度、热分解产物等。
常用的热分析方法有差热分析(DTA)、热重分析(TGA)、热量法、热导率法等。
3. 电子显微镜方法:包括扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)。
SEM主要用于观察样品表面形貌和微观结构,TEM则用于研究材料的结晶性和纳米尺度的结构。
4. 色谱分析方法:包括气相色谱(GC)、液相色谱(LC)、离子色谱(IC)等。
色谱分析是基于物质在固定相和流动相间的分配和迁移作用进行分析的方法。
主要用于分离和定性分析有机化合物、离子等。
5. 质谱分析方法:以质谱仪为工具,将样品中的物质离子化和碎裂,通过测量质谱图,分析出物质的分子量、分子结构、同位素等信息。
常用的质谱分析方法有质谱仪、液质联用等。
6. 磁学分析方法:主要用于研究材料的磁性质。
包括磁化强度的测定、磁滞曲线的测定、磁致伸缩效应的测定等。
常用的磁学分析方法有霍尔效应法、磁滞回线法等。
7. 表面分析方法:主要用于研究材料表面的成分、形貌和性质。
常用的表面分析方法有X射线光电子能谱(XPS)、扫描隧道电镜(STM)、原子力显微镜(AFM)等。
除以上常用的材料分析方法外,还有众多其他的分析方法,如电化学分析方法、微波消解法、核磁共振(NMR)等。
这些方法能够为我们从不同角度对材料进行分析和研究,有助于揭示材料的组成、结构和性能,并为材料的改进和开发提供科学依据。
材料分析方法

材料分析方法材料分析方法是指对各种材料进行分析和检测的方法和技术。
在工程技术、科学研究和质量监督等领域,材料分析方法的应用十分广泛。
材料分析方法的选择对于材料的质量控制、产品性能评价和问题分析具有重要意义。
本文将对常见的材料分析方法进行介绍,希望能够对相关领域的人士有所帮助。
一、光学显微镜。
光学显微镜是一种常见的材料分析工具,通过光学原理对材料进行观察和分析。
光学显微镜可以对材料的表面形貌、晶体结构和组织结构进行观察和分析,对于金属、陶瓷、塑料等材料的组织分析具有重要意义。
二、扫描电子显微镜。
扫描电子显微镜是一种高分辨率的显微镜,能够对材料的表面形貌进行高清观察,并且可以获取材料的微观结构信息。
扫描电子显微镜广泛应用于金属、半导体、纳米材料等领域的表面形貌和微观结构分析。
三、X射线衍射。
X射线衍射是一种常见的材料分析方法,通过照射材料表面,观察X射线的衍射图样来分析材料的晶体结构和晶格参数。
X射线衍射在材料科学、材料物理等领域具有重要应用价值。
四、质谱分析。
质谱分析是一种通过对材料中各种元素和化合物进行质谱检测,从而确定材料成分和结构的方法。
质谱分析在材料科学、化学分析等领域具有广泛的应用。
五、热分析。
热分析是一种通过对材料在不同温度下的物理和化学性质进行测试和分析的方法。
热分析包括热重分析、差示扫描量热分析等方法,可以用于分析材料的热稳定性、热分解过程等。
六、原子力显微镜。
原子力显微镜是一种通过探针对材料表面进行扫描,从而获取材料表面形貌和力学性质的显微镜。
原子力显微镜在纳米材料、生物材料等领域具有重要应用。
七、拉曼光谱。
拉曼光谱是一种通过激光照射样品,观察样品散射的光谱,从而分析材料的分子结构和晶格振动信息的方法。
拉曼光谱在材料科学、化学分析等领域有广泛的应用。
总结:材料分析方法的选择应根据具体的分析目的和要求来确定,不同的材料分析方法具有不同的特点和适用范围。
在实际应用中,可以根据具体情况选择合适的材料分析方法,从而获取准确的分析结果。
材料分析方法总结

材料分析方法总结材料是现代工业中不可缺少的一环,而材料的质量也直接影响着产品的性能和品质。
为了保证材料的质量,科学家们在不断探索新的材料分析方法。
本文将对几种常用的材料分析方法进行总结。
1. X射线衍射法X射线衍射法是一种广泛应用于材料分析的非破坏性测试方法。
它通过将X射线投射到材料上,并记录反射和散射的X射线来分析材料的晶体结构和化学成分。
这种方法适用于分析晶体,陶瓷、金属、粉末、涂料等材料的结构。
2. 扫描电子显微镜(SEM)扫描电子显微镜(SEM)是一种通过扫描专用电子束来实现高分辨率成像的仪器。
它主要用于表面形貌和微观结构的分析。
这种方法适用于分析金属、陶瓷、高分子材料、纳米颗粒等材料。
3. 原子力显微镜(AFM)原子力显微镜(AFM)是一种利用扫描探针进行表面成像的技术。
探针末端的尖端可以感知为表面提供足够的分辨率和精度。
这种方法适用于对纳米颗粒、表面形貌、物性、焊点和电性进行研究。
AFM在纳米领域的研究中应用广泛。
4. 操作模态分析(OMA)操作模态分析(OMA)是一种实验模态分析技术,通过对振动信号的处理和分析来实现材料的动态特性分析。
这种方法适用于设计振动器件、安装大型机器及其分析结构和疲劳寿命。
在固体、液体、气体中的物理情况下可以应用到OMA分析中。
5. 热重分析(TGA)热重分析(TGA)是一种非常有用的方法,可以在微观和宏观水平上实现对材料特性的分析。
它利用热重量差法分析在升温和等温条件下,材料的重量以及重量变化和热学性质。
这种方法适用于材料的分解、氧化和变化温度的测定。
同时还可以提供实际应用中需要的材料密度、表面面积、孔隙度及扰动过程参数等信息。
在工程领域中,材料分析是非常重要的一环,实现高质量,健康和可持续的生产会更加有挑战和漫长。
因此,科学家们一直在不断寻找新的材料分析方法,并不断完善现有的方法。
综合以上几种方法的优缺点,选择合适的方法来分析材料,可以有效提高材料质量,减少生产成本,提升产品品质。
材料分析方法总结

材料分析方法总结材料分析方法是指一套用于对材料进行结构、成分、性能等方面的分析与测试的手段和技术。
材料分析方法的选择和应用能够帮助科研人员、工程师等从不同的角度了解材料的实际情况,进一步改进材料的性能,提高材料的应用价值。
本文将从几个主要的材料分析方法进行总结。
1.光学分析方法光学分析方法是利用光学原理对材料进行观测、测量和分析的方法。
常见的光学分析方法包括光学显微镜观察、扫描电子显微镜(SEM)观察、透射电子显微镜(TEM)观察等。
这些方法可以用来观察材料的表面形貌、内部结构、晶体缺陷等,对材料的性能和结构进行分析。
2.物理分析方法物理分析方法是通过对物理性质的测量与测试来分析材料的方法。
常见的物理分析方法包括热分析、电学测试、磁学测试等。
热分析方法可以通过对材料在不同温度下的热行为进行测试,了解材料的热稳定性、热膨胀性等;电学测试可以通过测量材料的导电、绝缘性能等来了解材料的电学特性;磁学测试可以测量材料的磁性,包括磁化率、磁导率等。
这些方法可以用来分析材料的物理性质以及材料与外界的相互作用。
3.化学分析方法化学分析方法是通过对材料进行化学性质的测量与测试来分析材料的方法。
常见的化学分析方法包括光谱分析、质谱分析、电化学分析等。
光谱分析可以通过测量材料对光的吸收、发射等来推断其成分,可以用来分析材料的种类、含量等;质谱分析可以通过测量材料中的分子或原子的质谱图谱来分析其化学成分;电化学分析可以通过测量材料在电场或电流的作用下的化学反应来分析其化学性质。
这些方法可以用来分析材料的成分、结构和化学性质等。
4.结构分析方法结构分析方法是通过对材料的晶体结构、分子结构等进行表征和分析来了解材料的性质和性能。
常见的结构分析方法包括X射线衍射分析、核磁共振分析、电子衍射分析等。
X射线衍射分析可以通过测量材料对X射线的散射来推断其晶体结构;核磁共振分析可以通过测量材料中原子核的共振频率来了解其分子结构。
这些方法可以用来研究材料的晶体结构、分子结构、晶格缺陷等。
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红外汲取光谱1 波长(λ)相邻两个波峰或波谷之间的直线距离,单位为米(m)、厘米(cm)、微米(μm)、纳米(nm)。
这些单位之间的换算关系为1m=102cm=106μm=109nm。
2频率(v)单位时刻内通过传播方向某一点的波峰或波谷的数目,即单位时刻内电磁场振动的次数称为频率,单位为赫兹(Hz,即s-1),频率和波长的关系为3 波数(σ)每厘米长度内所含的波长的数目,它是波长的倒数,即σ=1 / λ ,波数单位常用cm-1来表示。
4传播速度:辐射传播速度υ等于频率v乘以波长λ,即υ=v λ。
在真空中辐射传播速度与频率无关,并达到最大数值,用c 表示,c值准确测定为2.99792×1010cm/s5周期T:相邻两个波峰或波谷通过空间某固定点所需要的时刻间隔,单位为秒(s)。
红外光谱法的特点: (1)特征性高。
就像人的指纹一样,每一种化合物都有自己的特征红外光谱,因此把红外光谱分析形象的称为物质分子的“指纹”分析。
(2)应用范围广。
从气体、液体到固体,从无机化合物到有机化合物,从高分子到低分子都可用红外光谱法进行分析。
(3)用样量少,分析速度快,不破坏样品。
简正振动的数目称为振动自由度,每个振动自由度相应于红外光谱图上一个基频汲取峰。
每个原子在空间都有三个自由度,假如分子由n个原子组成,其运动自由度就有3n 个,这3n个运动自由度中,包括3个分子整体平动自由度,3个分子整体转动自由度,剩下的是分子的振动自由度。
关于非线性分子振动自由度为3n-6,但关于线性分子,其振动自由度是3n-5。
例如水分子是非线性分子,其振动自由度=3×3-6=3.红外汲取光谱(Infrared absorption spectroscopy, IR)又称为分子振动—转动光谱。
当样品受到频率连续变化的红外光照耀时,分子汲取了某些频率的辐射,并由其振动或转动运动引起偶极矩的净变化,产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁,使相应于这些汲取区域的透射光强度减弱。
记录红外光的百分透射比与波数或波长关系的曲线,就得到红外光谱。
红外光谱在化学领域中的应用大体上可分为两个方面:一是用于分子结构的基础研究,应用红外光谱能够测定分子的键长、键角,以此推断出分子的立体构型;依照所得的力常数能够明白化学键的强弱;由简正频率来计算热力学函数。
二是用于化学组成的分析,红外光谱最广泛的应用在于对物质的化学组成进行分析,用红外光谱法能够依照光谱中汲取峰的位置和形状来推断未知物结构,依照特征汲取峰的强度来测定混合物中各组分的含量,它已成为现代结构化学、分析化学最常用和不可缺少的工具。
1 产生红外汲取的条件红外光谱是由于分子振动能级(同时伴随转动能级)跃迁而产生的,物质汲取红外辐射应满足两个条件:(1)辐射光具有的能量与发生振动跃迁时所需的能量相等;(2)辐射与物质之间有偶合作用。
计算不饱和度U 的经验式为: U =1+n 4+1/2(n 3-n 1) 式中n 1, n 3, 和n 4分不为分子式中 一价,三价和四价原子的数目。
通常规定双键(C=C 、C=O )和饱和环状结构的不饱和度为1,三键(C≡C、C≡N 等)的不饱和度为2,苯环的不饱和度为4(可理解为一个环加三个双键)。
链状饱和烃的不饱和度为零。
指纹区 a 作为化合物含有什么基团的旁证,指纹区许多汲取峰差不多上特征区汲取峰的相关峰。
确定化合物的细微结构(1)定量分析原理:与其它分光光度法(紫外、可见分光光度法)一样,红外光谱定量分析是依照物质组分的汲取峰强度来进行的,它的理论基础是lambert -beer 定律。
(2) 测量方法:红外与拉曼比较:1 差不多上研究分子结构(化学键)的分子振II A 0lg动、转动光谱。
2 红外光谱是汲取光谱,拉曼是发射光谱。
3 拉曼的频谱范围宽 10-4500cm-1,红外的窄 200-4000cm -1。
4 拉曼的激发波长能够是可见光区的任一激发源,因此其色散系统比较简单,(可见光区),而红外的辐射源和接收系统必须放在专门封闭的装置内。
5 不具有偶极矩的分子,不产生红外汲取,但可产生拉曼散射。
激光拉曼光谱法当单色光照耀在样品上,发生瑞利散射的同时,总发觉有1%左右的散射光频率与入射光不同。
把这种效应命名为拉曼效应。
拉曼散射与入射光的波数无关,只与物质本身的分子结构所固有的振动和转动能级结构有关(与红外光谱中所讲的分子的能级一致,但红外光谱反映的是这些能级的转变对入射光的汲取效应,而拉曼光谱则反映的是发射光谱效应)。
因此拉曼技术检测分子可用于鉴不物质的种类。
1)处于基态E1的分子受入射光子hu0的激发,跃迁到受激虚态E3,而后又回到基态E1。
或者E2的分子激发到E3’,专门快又回到E2,这两种情况下,能量都没有改变,这种弹性碰撞称之为瑞利散射,散射光的波数等于入射光的波数。
2)处于基态E1的分子受激发,跃迁到受激虚态E3,而后又回到基态E2(而非E1)。
分子的能量损失了E2-E1=hu‘。
这种非弹性碰撞称之为斯托克斯散射(Stokes)。
散射波的波数等于u0-u’3)处于E2的分子受激发,跃迁到受激虚态E3’,而后又回到E1。
分子的能量增加了E2-E1=h u‘。
这种非弹性碰撞称之为反斯托克斯散射(Anti-Stokes)。
散射波的波数等于u0+u’斯托克斯散射和反斯托克斯散散统称为拉曼散射。
实际上,反斯托克斯散射的强度比较大,因此在拉曼光谱测定上适应采纳反斯托克斯散射。
图中的E2 为除基态以外的某一能级,能够是分子的任何一个转动能级或者振动能级,因此分子产生的拉曼散射能够有多个不同的波数。
紫外可见汲取光谱(UV)紫外-可见汲取光谱法是利用某些物质的分子汲取200~800nm 光谱区的辐射来进行分析测定的方法。
这种分子汲取光谱产生于价电子和分子轨道上的电子在电子能级间的跃迁,广泛用于有机和无机物质的定性和定量测定。
特点:(1)紫外汲取光谱所对应的电磁波长较短,能量大,它反映了分子中价电子能级跃迁情况。
要紧应用于共轭体系(共轭烯烃和不饱和羰基化合物)及芳香族化合物的分析。
(2)由于电子能级改变的同时,往往伴随有振动能级的跃迁,因此电子光谱图比较简单,但峰形较宽。
一般来讲,利用紫外汲取光谱进行定性分析信号较少。
(3)紫外汲取光谱常用于共轭体系的定量分析,灵敏度高,检出限低。
差不多原理:1 电子跃迁类型(1)σ→σ* 跃迁指处于成键轨道上的σ电子汲取光子后被激发跃迁到σ*反键轨道(2)n→σ* 跃迁指分子中处于非键轨道上的n电子汲取能量后向σ*反键轨道的跃迁(3)π→π* 跃迁指不饱和键中的π电子汲取光波能量后跃迁到π*反键轨道。
(4)n→π* 跃迁指分子中处于非键轨道上的n电子汲取能量后向π*反键轨道的跃迁。
电子跃迁类型不同,实际跃迁需要的能量不同,σ→σ* ~150nm; n→σ*~200nm;π→π* ~200nm; n→π* ~300nm 。
汲取能量的次序为:σ→σ*>n→σ*≥π→π*>n→π*(1)发色团分子中能汲取紫外光或可见光的结构系统叫做发色团或色基。
象C=C、C=O、C≡C等差不多上发色团。
发色团的结构不同,电子跃迁类型也不同。
(2)助色团有些原子或基团,本身不能汲取波长大于200nm的光波,但它与一定的发色团相连时,则可使发色团所产生的汲取峰向长波长方向移动。
并使汲取强度增加,如此的原子或基团叫做助色团。
(3)长移和短移:某些有机化合物因反应引入含有未共享电子对的基团使汲取峰向长波长移动的现象称为长移或红移(red shift),这些基团称为向红基团;相反,使汲取峰向短波长移动的现象称为短移或蓝移(blue shift),引起蓝移效应的基团称为向蓝基团。
另外,使汲取强度增加的现象称为浓色效应或增色效应(hyperchromic effect);使汲取强度降低的现象称为淡色效应(hypochromic effect)。
应用:物质的紫外汲取光谱差不多上是其分子中生色团及助色团的特征,而不是整个分子的特征。
假如物质组成的变化不阻碍生色团和助色团,就可不能显著地阻碍其汲取光谱,如甲苯和乙苯具有相同的紫外汲取光谱。
另外,外界因素如溶剂的改变也会阻碍汲取光谱,在极性溶剂中某些化合物汲取光谱的精细结构会消逝,成为一个宽带。
因此,只依照紫外光谱是不能完全确定物质的分子结构,还必须与红外汲取光谱、核磁共振波谱、质谱以及其他化学、物理方法共同配合才能得出可靠的结论。
鉴定:利用紫外光谱能够推导有机化合物的分子骨架中是否含有共轭结构体系,如C=C-C=C、C=C-C=O、苯环等。
利用紫外光谱鉴定有机化合物远不如利用红外光谱有效,因为专门多化合物在紫外没有汲取或者只有微弱的汲取,同时紫外光谱一般比较简单,特征性不强。
利用紫外光谱能够用来检验一些具有大的共轭体系或发色官能团的化合物,能够作为其他鉴定方法的补充。
假如一个化合物在紫外区是透明的,则讲明分子中不存在共轭体系,不含有醛基、酮基或溴和碘。
可能是脂肪族碳氢化合物、胺、腈、醇等不含双键或环状共轭体系的化合物。
假如在210~250nm有强汲取,表示有K汲取带,则可能含有两个双键的共轭体系,如共轭二烯或α,β-不饱和酮等。
同样在260,300,330nm处有高强度K汲取带,在表示有三个、四个和五个共轭体系存在。
假如在260~300nm有中强汲取(ε=200~1 000),则表示有B 带汲取,体系中可能有苯环存在。
假如苯环上有共轭的生色基团存在时,则ε能够大于10 000。
假如在250~300nm有弱汲取带(R汲取带),则可能含有简单的非共轭并含有n电子的生色基团,如羰基等。
鉴定的方法:(1)与标准物、标准谱图对比:将样品和标准物以同一溶剂配制相同浓度溶液,并在同一条件下测定,比较光谱是否一致。
(2)汲取波长和摩尔汲取系数:由于不同的化合物,假如具有相同的发色基团,也可能具有相同的紫外汲取波长,然而它们的摩尔汲取系数是有差不的。
假如样品和标准物的汲取波长相同,摩尔汲取系数也相同,能够认为样品和标准物是同一物质。
标准曲线法:配制一系列不同浓度的标准溶液,在λ最佳处分不测定标准溶液的吸光度A,然后以浓度为横坐标,以相应的吸光度为纵坐标绘制出标准曲线,在完全相同的条件下测定试液的吸光度,并从标准曲线上求得试液的浓度。
该法适用于大批量样品的测定。
荧光寿命:去掉激发光后,分子的荧光强度降到去掉激发光时荧光强度I0的1/e所需要的时刻,称为荧光寿命,常用t表示。
如荧光强度的衰减符合指数衰减的规律:I t=I 0e-kt。
其中I0是激发时最大荧光强度,I t是时刻t时的荧光强度,k是衰减常数。
假定在时刻t时测得的I t为I0的1/e,则t是我们定义的荧光寿命。