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有机化合物的波谱解析 刘文彬教授 （wjlwb@163.com） 徐晓冬副教授（xuxiaodong@） 教学内容 紫外-可见吸收光谱 红外光谱 红外成像系统 拉曼光谱 核磁共振波谱 有机质谱 旋光谱 圆二色光谱 凝胶渗透色谱 差热分析 热重分析 动态热机械分析 谱图综合解析 教材及参考资料 常建华，董绮功.波谱原理及解析（第二版）.科学出版社，2005 Reference 姚新生.有机化合物波谱分析. 中国医药科学出版社，2004 宁永成.有机化合物结构鉴定与有机波谱学（第二版）. 科学出版社，2004 朱为宏.有机波谱及性能分析法. 化学工业出版社，2007 苏克曼.波谱解析法.华东理工大学出版社，2002 What is spectroscopy? A typical spectroscopy experiment is extremely simple to describe. Electromagnetic radiation at some frequency is allowed to interact with the sample of interest. Then some property of that radiation is measured. 波谱分析原理概述 电磁辐射的基本性质与分类 电磁辐射是高速通过空间传播的光子流，由可见光和不可见光组成。依据其光能（波长或频率）的不同可分为γ射线、X射线、紫外光、可见光、红外光、微波区和射频区。 电磁辐射或叫电磁波具有波、粒二象性： 波动性：可用波长(?)、频率(v)和波数(v)来描述。 电磁波分类 分子运动能级 分子中的这三种运动状态都对应有一定的能级。即在分子中存在着电子能级、振动能级和转动能级。 电子能级的间距最大，振动能级次之，转动能级的间距最小。 在每一个电子能级上有许多间距较小的振动能级，在每一个振动能级上又有许多间距更小的转动能级。由于这个原因，处在同一电子能级的分子，可能因振动能量不同而处于不同的能级上。 处于同一电子能级和同一振动能级上的分子，由于转动能量不同而处于不同的能级上。 用电磁波照射有机分子时，分子便会吸收那些与分子内的能级差相当的电磁波，引起分子振动、转动或电子运动能级跃迁，即分子可选择性地吸收电磁波使分子内能提高。 用仪器记录分子对不同波长的电磁波的吸收情况，就可得到吸收光谱。 光照射分子时，分子选择性吸收某些波长（频率）的光而由较低的能级E1跃迁到较高能级E2上，所吸收光的能量就等于两能级的能量之差。 电子的跃迁吸收光波长主要在真空紫外到可见光区，对应形成的吸收光谱称为电子光谱或紫外-可见吸收光谱。 分子的振动能级差一般需吸收红外光才能产生跃迁。故分子振动产生的吸收光谱又称红外光谱。 核在外加磁场中取向能级跃迁，得到核磁共振谱。 波谱的产生是物质内部的运动在外部的一种表现的形式，不同类型的光谱反映了物质内部不同的运动状态。通过光谱峰位、形状可确定分子结构。 波谱分析法一般包括紫外光谱分析、红外光谱分析、核磁共振波谱分析和质谱分析法。基于光吸收原理进行分析。 质谱分析：基于化合物分子在真空条件下受电子流轰击或其它方法形成离子，同时发生某些化学键有规律的断裂形成离子碎片。 通过质量分析器研究这些离子的分布从而推导出有机化合物结构的方法。 红外显微化学图像系统 FTIR Spotlight Imaging Systems Imaging and Surface Science techniques are a collection of analytical tools which can characterise the following properties : Topology 表面形态分析 The surface features “How it looks” Shape and size of the particles Composition化合物测定 Elements and chemicals making up the material Concentrations Distributions Crystallography 结晶学 Examples of techniques : Optical Microscopy 光学显微镜 Electron Spectroscopy 电子能谱 Scanning Electron Microscopy (SEM) Atomic Force Microscopy (AFM) …... 放大，放大，再放大 拉曼光谱 Raman 拉曼光谱技术的特色 特有的优势 化学结构敏感性高 (同分异构体, 晶体，无定形结构