文档介绍：第八章
现代物理实验方法在有机化学中的应用
e上一内容 f下一内容回主目录 2返回 2006-9-21
第一节电磁波谱的一般概念
电磁波谱包括了一个极广阔的区域。从波长只有千万
分之一纳米的宇宙线到波长用米,甚至千米计的无线
电波都包括在内。
y-射线 x-射线紫外可见红外微波
波长(微米)10-5 16 200
所有这些波都有相同的速度(3*1010cm/s),根据公式ν=c/λ
ν:频率,单位Hz;λ:波长,单位cm;c:速度,3×1010cm/s
波长愈短,频率愈高.
光波波长的单位很多,其换算关系为:1nm=10-7cm=10-3μm
e上一内容 f下一内容回主目录 2返回 2006-9-21
第一节电磁波谱的一般概念
:
⑴赫兹(Hz)
如波长为300nm的光,它的频率为:
ν= c/λ=(3*1010cm/s)/(300*10-7cm)=1015 s-1
⑵波数
示,则在1cm内波长为300nm的光的波数为:
1/(300×10-7)=33333cm-1
就是300nm波长的光的波数为33333cm-1.
e上一内容 f下一内容回主目录 2返回 2006-9-21
第一节电磁波谱的一般概念
电磁辐射是一种能量,当分子吸收辐射,就获得能量
获得多少能量决定于辐射的频率.
△E=hν
ΔE=获得的能量;h=planck常数,×10-
频率愈高,获得的能量愈大。
e上一内容 f下一内容回主目录 2返回 2006-9-21
第一节电磁波谱的一般概念
分子中有原子与电子。原子、电子都是运动着的物质,
都具有能量。在一定的条件下,整个分子有一定的运动状
态,具有一定的能量,即是电子运动、原子间的振动、分
子转动能量的总和。
E分子=E电子+E振动+E转动(或E总=Ee +Ev +Er )
e上一内容 f下一内容回主目录 2返回 2006-9-21
第一节电磁波谱的一般概念
当分子吸收一个具有一定能量的光子时,分子就由较
低的能级E1跃迁到较高的能级E2,被吸收光子的能量
必须与分子跃迁前后的能级差恰好相等,否则不能被
吸收,它们是量子化的。
Δ E分子= E2-E1 = E光子= hν
上述分子中这三种能级,以转动能级差最小(约在
-10-4ev)分子的振动能差约在1-,
分子外层电子跃迁的能级差约为20-1 ev。
e上一内容 f下一内容回主目录 2返回 2006-9-21
⑴转动光谱
在转动光谱中,分子所吸收的光能只引起分子转
动能级的变化,即使分子从较低的转动能级激发到
较高的转动能级。
转动光谱是由彼此分开的谱线所组成的。
由于分子转动能级之间的能量差很小,所以转动
光谱位于电磁波谱中长波部分,即在远红外线及微
波区域内。
根据简单分子的转动光谱可以测定,键长和键角。
e上一内容 f下一内容回主目录 2返回 2006-9-21
⑵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要比同一振动能级中转动能级
之间能量差大100倍左右。振动能级的变化常常伴随转
动能级的变化,所以,振动光谱是由一些谱带组成的,
它们大多在红外区域内,因此,叫红外光谱。
⑶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
电子能级,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。
e上一内容 f下一内容回主目录 2返回 2006-9-21
电子能级发生变化时常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,一般是把吸收带中吸
收强度最大的波长λmax(最大吸收峰的波长)表出,
电子光谱在可见及紫外区域内出现。
e上一内容 f下一内容回主目录 2返回 2006-9-21
第二节紫外和可见光吸收光谱(UV)
1. 紫外光谱的基本原理
1) 紫外光谱的产生(电子跃迁)
hc
ΔE=hv ΔE=
λ
分子吸收紫外光区的电磁辐射,引起电子能级的跃迁即成
键电子或非键电子由基态跃迁到激发态。
< 200nm 远紫外区; 20