《第一章-波谱分析简介课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第一章-波谱分析简介课件（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一、一、波谱法及其应用波谱法及其应用 物质在光的照射下，引起分子内部某种运动物质在光的照射下，引起分子内部某种运动,从而吸从而吸收或散射某种波长的光。收或散射某种波长的光。 - 波谱法波谱法 波谱法包括的范围很广：波谱法包括的范围很广： 紫外可见光谱（紫外可见光谱（Ultravioletand Visible Spectra UV) 红外光谱红外光谱 (Infrared Spectra IR) 核磁共振波谱（核磁共振波谱（Nuclear Magnetic Resonance NMR) 质谱质谱 (Mass Spectrum MS) 此外，拉曼光谱、荧光光谱、旋光光谱和圆二色光此外，拉曼光谱、荧
2、光光谱、旋光光谱和圆二色光谱、顺磁共振谱都属于波谱法范畴。谱、顺磁共振谱都属于波谱法范畴。 - -胡罗卜素胡罗卜素咖啡因咖啡因阿斯匹林阿斯匹林丙酮丙酮 几种有机化合的几种有机化合的分子吸收光谱图。分子吸收光谱图。 紫外吸收光谱紫外吸收光谱 分子中最外层价电子在不同能级轨道上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。合物所含发色基团之间的关系。 红外吸收光谱红外吸收光谱 分子振转光谱，由分子的振动转动能分子振转光谱，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
3、征官能团和化学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。建的类型，进而确定化合物分子的化学结构。T(%)苯酚的红外光谱苯酚的红外光谱 核磁共振波谱核磁共振波谱 分子具有核磁矩的原子核分子具有核磁矩的原子核1H、13C（或或15N、19F、31P等）在外加磁场中，通过射频电磁波的照射，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。生核磁共振信号。 质谱分析法质谱分析法 用具有一定能量的电子流轰击被分析物质用具有一定能量的电子流轰击被
4、分析物质的气态分子，使之离解成正离子，部分正离子会进一步碎裂的气态分子，使之离解成正离子，部分正离子会进一步碎裂成各种不同质荷比（成各种不同质荷比（m/z）的粒子，在外加静电场和磁场的作）的粒子，在外加静电场和磁场的作用下，按质量大小将它们逐一分离和检测。用下，按质量大小将它们逐一分离和检测。69839855412920 40 60 80 100m/e50100相对丰度相对丰度 UV、IR、 NMR、 MS已成为测定有机化合物分子已成为测定有机化合物分子结构的主要工具。结构的主要工具。（1）测定方法的灵敏度：）测定方法的灵敏度： MS UV IR 1H-NMR 13CNMR（2）仪器的昂贵程度
5、差距很大，）仪器的昂贵程度差距很大， NMR、 MS 远比远比UV、 IR昂贵，昂贵，FTIR要比普通要比普通IR昂贵。昂贵。（3）从获取信息的多寡程度看，不仅要考虑获取信息的数）从获取信息的多寡程度看，不仅要考虑获取信息的数量，还要考虑对获取信息的解析能力。综合比较：量，还要考虑对获取信息的解析能力。综合比较： NMR MS IR UV（4）从实验所需的理论背景知识看：）从实验所需的理论背景知识看： NMR MS IR UV 比较：比较：二、电磁波与波谱二、电磁波与波谱1 1电磁波电磁波的性质的性质 光是一种电磁波，具有波粒二象性。光的波动性可用波长光是一种电磁波，具有波粒二象性。光的波动性
6、可用波长 、频率、频率 、光速、光速c、波数（、波数（cm-1）等参数描述：）等参数描述： = c 波数波数 = 1/ = /c 光是由光子流组成，每个光子的能量：光是由光子流组成，每个光子的能量： E = h （Planck常数：常数：h =6.626 10 -34 J . S ) 光的波动性和粒子性光的波动性和粒子性 E = h = h c / 光的波长越短（频率越高），其能量越大。光的波长越短（频率越高），其能量越大。 单色光：单色光： 单波长的光单波长的光(由具有相同能量的光子组成由具有相同能量的光子组成) 白白 光：光： 由各种单色光组成的复合光由各种单色光组成的复合光 电磁波与光谱
7、电磁波与光谱辐射辐射波长波长分子运动分子运动光谱类型光谱类型X X射线射线0.10.110nm10nm内层电子跃迁内层电子跃迁X X射线谱射线谱真空紫外真空紫外1010200nm200nm外层电子跃迁外层电子跃迁电子光谱电子光谱紫外紫外200200400nm400nm外层电子跃迁外层电子跃迁电子光谱电子光谱可见可见400400800nm800nm外层电子跃迁外层电子跃迁电子光谱电子光谱红外红外0.80.810001000 m m振动与转动跃迁振动与转动跃迁红外光谱红外光谱微波微波0.10.1100cm100cm转动、自旋跃迁转动、自旋跃迁微波谱、顺磁共振微波谱、顺磁共振无线电波无线电波1 11
8、000cm1000cm核自旋跃迁核自旋跃迁核磁共振核磁共振三、分子不饱和度的计算三、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。不饱和度。 U1+ n4 + 1/2(n3-n1 ) n4 、 n3、n1 分别为分别为4价、价、 3价、价、1价原子的个数。价原子的个数。稠环芳烃不饱和度：稠环芳烃不饱和度： U4r-s r稠环芳烃的环数稠环芳烃的环数 s共用边数共用边数例：例： r3 s 2 U43210C6H6 U1+6 + 1/2(0-6 ) = 4C2H5NO2 U1+2 + 1/2(1-5 ) = 1四、
9、波谱实验样品的准备四、波谱实验样品的准备 1.1.样品量样品量（1 1）首先取决于检测灵敏度。即不同波谱对样品需要的量不）首先取决于检测灵敏度。即不同波谱对样品需要的量不同。同。MSMS（1010-12-12g g) )、 UV( UV(1010-6-6g g）、）、IRIR、NMR(NMR(几毫克几毫克）（2 2）与测定目的有关。）与测定目的有关。 一般定量分析比定性鉴定需要的量一般定量分析比定性鉴定需要的量 要多，以保证称量误差。要多，以保证称量误差。（3 3）与样品分子结构有关）与样品分子结构有关 。一般相对分子质量大的样品需。一般相对分子质量大的样品需要的量也多。另外被检测对象信号的大
10、小也制约着取样量。要的量也多。另外被检测对象信号的大小也制约着取样量。（4 4）在）在UVUV、IRIR、NMRNMR中使用微量测定装置可减少样品量。中使用微量测定装置可减少样品量。 波谱测定前需根据样品的来源、性质、纯度、杂质组分不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。同以及不同波谱测定目的作样品的准备工作。 影响鉴定结果准确程度的关键是被测物的纯度。影响鉴定结果准确程度的关键是被测物的纯度。 样品纯度检验综合使用物理常数测定和色谱分析两种方法：样品纯度检验综合使用物理常数测定和色谱分析两种方法： （1） 通过物理常数测定判定样品纯度通过物理常数测定判定样品纯度 固体样测熔点（固体样测熔点（m.p)。 纯固体物质熔程纯固体物质熔程 0.5 。C 液体样测沸点（液体样测沸点（b.p)和折光率。纯样品有固定的沸点和折和折光率。纯样品有固定的沸点和折光率、小的沸点范围。光率、小的沸点范围。 （2）色谱法在样品纯度检验中的应用色谱法在样品纯度检验中的应用 色谱法是常用的样品纯度检验手段之一，和物理常数测定色谱法是常用的样品纯度检验手段之一，和物理常数测定结合使用。结合使用。 GC、HPLC、TLC是常用的手段。是常用的手段。2. 样品的纯度样品的纯度
