文档介绍：第八章现代物理实验方法在有机化学中的应用
研究一个新的有机化合物一般分四步进行,分离提纯、鉴定纯度、确定分子式和确定结构式。50年代以前,确定一个比较复杂的有机化合物的结构是很复杂的;工作量很大,样品消耗大,所用时间长,有时还得出一个错误的结果。如胆固醇的结构测定,1889~
1927年(历时38年),为此获得了诺贝尔化学奖,后来经—X射线衍射法证明还有一些错误。
1m=103mm=106um=109nm=1010A0
1cm=104um 1MHz=106Hz
§
50年代以后,由于光谱法的发展,使有机化合物的结构测定有了很大的突破。在有机结构测定中常用的光谱有紫外光谱(UI)、红外光谱(IR)、核磁共振谱(NMR)和质谱(MS)。
1、吸收光谱:光源发出的光经某一介质时,被介质的原子或分子吸收了其中一部分光,而形成的暗带或光谱带称为吸收光谱。如:用尼可尔棱镜分解日光和不含绿光的日光。
2、吸收光谱中的基本概念
透射比T=(%):当一束平行单色光照射到某一介质时,光的一部分被吸收,一部分被反射,一部分透过。如果入射光的强度为I0,吸收光的强度为Ia,反射光的强度为Ir,透过光的强度为It,则: I0=Ia+Ir+It
透射比:也叫透光度或透光率,用T表示。
吸光度:A=log
T=
I0
It
=log
T
1
I0
It
3、光的波长、频率及能量的关系
①、波长λ:光波的波长,单位为nm或um。
②、波数Υ:1cm内波的个数。波数Υ=1/λ(cm)。
③、频率υ:λυ=c ,c=3×1010cm/s,单位为Hz。
④、能量ΔE: Δ E(kj/mol)=×105/λ(nm)
波长nm 200 400 800 2500 16000 ×107 10×109
um 16
波数 4000 625
频率MHz 300 10
紫外可见红外核磁
4、不同光谱的关系
5、辐射引起的分子中能级的变化
1>、原子或分子的能量组成
原子或分子的能量由移动能、旋转能、振动能级电子能所组成。
c、振动能:能级差小,吸收红外区的电磁辐射,产生红外光谱。
a、移动能:可近似的看成是连续的,无吸收光谱。
b、旋转能:能级差小,吸收远红外或微波区的电磁辐射,在微波区有吸收光谱。
d、电子能:原子或分子中由于电子的位能及动能而具有的能量。由于电子跃迁所需要的能量较大,吸收紫外和可见光区的电磁辐射,产生紫外和可见光谱。
2>、分子轨道的形成与σ、π、n轨道
由原子轨道相互作用形成分子轨道。如H2
σ*
π
σ
σ*
σ
π*
n
3>、电子跃迁所需吸收的光的波长范围
a、σ—σ*在150nm以下。
b、n—σ* 在200nm以下。如CH3OH n—σ* 在183nm处。
c、n—π* ,π—π* ,在200nm以上。所以紫外光谱中只有n—π* ,π—π* 跃迁。
4>、辐射引起的分子中能级的变化
紫外:200~400nm,引起价电子的跃迁,如n—π* ,π—π* 跃迁。
可见:400~800nm,同上。
红外:2500~15000nm,键振动的振幅加大。
核磁:×107~10×109nm,核自旋跃迁。