09现代物理测试方法.pptVIP

第九章现代物理测试方法 * * 9.1 概述 描述公价键有四个参量：键长l（键的可伸缩性）；键角θ（键的可弯曲）；扭转角φ（单键旋转导致）；非键因素信息。 9.1.1 φ 单键旋转 一种固定的价键，就有固定的单键旋转所需的能量，这种能量是量化的，但是这种能量很低（在近红外区），所以构象是不成型的，动态的，用于判断分子结构意义不大。 9.1.2 键角 (键的弯曲) 键的弯曲所需的能量是量化的， （波数在1200cm-1 以下的波动能量） 9.1.3 键长 (键的伸缩) 波数在4000 cm -1到200 cm-1 之间，（红外光谱区）的波动能量可以使键伸缩。 9.1.4 成键轨道与反键轨道 σ* Π* 这种在分子轨道间的跃迁 n 所需要的能量也是量子化的 Π σ 9.1.5 核磁共振 在一个固定磁场区，某种自旋方向的质子变成另一种自旋方向的质子，所需的能量是固定的，这即是核磁共振的原理。 9.2 紫外仪 9.2.1 紫外仪原理 特定的轨道电子跃迁吸收特定波长和能量的光子。 1、流程：光产生器---滤波器（得到波长连续的光）---样品---特定的通过光 2、在透过光中，有一个特定的光的吸收峰，而且这个吸收峰的大小与样品浓度，吸收池的厚度有关。 以波长从200nm至可见光范围内的波长为横坐标，因为空气中的CO2，O2，N2电子跃迁所需的能量小于200 nm，为了排除CO2，O2，N2的干扰，设定200nm上有吸收峰的基团为发色团。 常见的发色团具有共轭π键结构和p--π结构（如羰基） 如有机染料多具有大π--π键和有机金属配合物，所以具有颜色。 9.2.2 紫外分光仪的应用 紫外分光仪光源是用从200nm到可见光之间的光照射样品。紫外光谱用于判断分子结构，不是很精确，只能作为一种参考，它多用于物质浓度的确定。 有公式： A=?·l·c ? 称为消光系数，不同的物质有不同? 9.2.3 助色团 当在生色团上连某个基团时，会使共价区域放大，也即使吸收波长范围变大。这就是助色团。一般都是供电子基。如 在苯环上连一个甲基，这个甲基就是助色团。 如果在生色团上连一个吸电子基，会使电子跃迁能力下降，即A值会下降。 有机染料通常含有N原子，因为-NH2是供电子体系，使A上升（吸光度上升是因为跃迁几率加大）又扩大了共轭区域。 9.3.1 红外光谱的原理及应用 原理：由于分子中轨道或者电子云的变形或者键的伸缩以及弯曲造成。 所以吸收的能量对应在红外光谱范围。 应用：1、用于紫外检测的物质必须是有足够量浓度的溶液，这是因为发色团在分子中可能不是占较大比例，所以要制成液体分子态分散才能检测到。 红移：加上某一基团，物质最大吸收向长波长方向 移动，称为红移。 紫移：加上某一基团，物质最大吸收向短波长方向移动，称为紫移。 9.3 红外光谱 9.3.2 红外光谱峰的特点 υ1200 cm -1 主要是由于键的弯曲导致，所需要的能量较少 υ1200 cm -1 主要是由于键的伸缩导致，所需能量较多。 υ被称为波数 相比之下，红外可以检测固体，也可以测液体，测固体样品时，样品要分散，少一点为好，加KBr或NaBr为填加剂，作成一个均匀的物片。如果是液体样品，则直接涂抹上去。 2、红外池比较难做，要求没有C-C键和C-O键，现在多采用NaCl晶片，（注意防水） 3、红外检测一般无法定量，只能定性。 9.3.2 红外光谱峰的特点 M1,M2为表观质量数，K为力常数， 这一公式主要是针对伸缩振动而言。 9.3.3 红外波谱举例 υ3300 cm -1 (活性H的伸缩振动) O-H , H-H , N-H 3000cm -1左右（甲基，亚甲基，醛） C-H 2200 cm -1左右 C三C C三N 1700 cm -1左右 C=O 1500 cm-1 左右 C=C 1400 cm-1 左右 芳环上的C-H键弯曲以及芳环上的C=C振动 1200 cm -1左右 1000 cm -1 C-C弯曲 C-H弯曲 注意：1、一但H键形成，其表观质量数就会变大，从而υ会下降，所以υ会随浓度的增加而下降。 2、3000 cm -1左右，一般会出现一个强峰，因为在一般化合物里C-H键数量很多。 3、在1700 cm-1 左右，强度又会变大，因为C=O键即使数量不多，但是这个键很强。 9.4核磁 9.4.1 原理 只有质量数为单数的