文档介绍：第八章现代物理实验方法的应用
第八章现代物理实验方法的应用
§8-2 紫外和可见光吸收光谱
§8-1 电磁波谱的一般概念
§8-3 红外光谱
§8-4 核磁共振谱
§8-5 质谱
有机化合物分子结构的测定是研究有机化合物的重要组成部分。长期以来,确定一个有机化合物的结构主要依靠化学方法(即从有机化合物的化学性质和合成来获得对结构的认识)。
化学方法测定有
机化合物结构
①样品用量大
②工作繁重
③分析时间长
④准确性差
如:化学方法测定胆固醇,其结构的确定用了38年
的时间(1889~1927年)
分子式: C27H45OH
近三、四十年来,由于科学技术的飞速发展,运用物理方法,如X衍射、红外光谱、紫外光谱、核磁共振谱和质谱等来测定有机化合物的结构已成为常规的工作手段。
物理方法的优点
①样品用量少(μg-mg)
②分析时间短
③精确度高(质谱法误差10-9,
而化学法> 5%)
近代物理方法弥补了化学方法的不足,大大丰富了鉴定有机化合物的手段,明显地提高了确定结构的水平
近代物理方法包括
紫外光谱(uv)
红外光谱(IR)
核磁共振谱(NMR)
质谱(MS)
§8-1 电磁波谱的一般概念
一、电磁波的区域划分
光——是一定波长范围的电磁波
电磁波的区域范围很广,根据波长不同,电磁波可分为若干个区域:
1. 波动性
光或电磁波具有两性
波动性
微粒性
——光的传播服从波动的规律性,即λ. υ= c
λ——波长,光波移动一周的距离。
υ——频率,每秒钟出现的周数,
单位:赫(Hz) 或周/ 秒
式中:c ——光速,即3×1010cm/s;
1nm = 10-3μm = 10-7cm = 10-9m = 10A
。
二、波长与频率
例如:波长为100nm 的光,它的频率是:
频率也可用波数( v或σ)表示,它们之间的关系:
-
σ—波数,每cm长度内所含光波的数目,单位: cm-1
υ= ——,
σ= ——(cm-1 )
c
λ
1
λ
υ= ——= ————= 3×1015 (Hz)
c
λ
3×1010
100×10-7
σ= ——= ————= 1×105 (㎝-1)
1
λ
1
100×10-7
例如:波长为100nm 的光,它的能量为:
2. 微粒性
——光由具有一定能量的微观粒子—光量子组成
h ——普朗克(Planck)常数
h= ×10-34 J · S (焦·秒)
光量子的能量(E)与光的频率及波长之间的关系为:
E=h · υ= h · ——= h · c · σ
c
λ
c
λ
E = h · ——
= ×10-34J . S .
3×1010(㎝/s)
100×10-7(㎝)
= ×10-18(J)
1. 吸收光谱的产生
各种不同的分子对能量吸收是有选择性的。当分子受光照射,吸收光的能量后,只有当光子的能量恰好等于分子中两个能级之间的能量差即( ∆E = h γ= E2-E1 )时才能被吸收。
分子吸收电磁波所形成的光谱——叫吸收光谱。
吸收光波的波长,可以通过样品池的光线,在鉴定器上予以鉴定,所得的图谱就叫吸收光谱图。
三、吸收光谱的概念
2. 吸收光谱分类
分子吸收光谱可分为三类
转动光谱——分子吸收光能后只引起转动能级
的变化。
所需能量:~ kJ/mol
吸收光的波长: 50μm~10 ㎝
光谱出现在远红外区和微波区,可用来测定原子之间的键长和键角。