波譜分析緒論

波譜分析第一章緒論1.1課程時(shí)間安排1.2課程主要參考書(shū)1.3課程學(xué)習(xí)意義有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)表征(即測(cè)定)——從分子水平認(rèn)識(shí)物質(zhì)的基本手段，是有機(jī)化學(xué)的重要組成部分。過(guò)去，主要依靠化學(xué)方法進(jìn)行有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)測(cè)定,其缺點(diǎn)是：費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、費(fèi)錢，需要的樣品量大。例如：鴉片中嗎啡堿結(jié)構(gòu)的測(cè)定，從1805年開(kāi)始研究，直至1952年才完全闡明，歷時(shí)147年。而現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)測(cè)定，則采用現(xiàn)代儀器分析法，其優(yōu)點(diǎn)是：省時(shí)、省力、省錢、快速、準(zhǔn)確，樣品消耗量是微克級(jí)的，甚至更少。它不僅可以研究分子的結(jié)構(gòu)，而且還能探索到分子間各種集聚態(tài)的結(jié)構(gòu)構(gòu)型和構(gòu)象的狀況，對(duì)人類所面臨的生命科學(xué)、材料科學(xué)的發(fā)展，是極其重要的。1.4現(xiàn)代分析化學(xué)的內(nèi)容及本門課程主要學(xué)習(xí)內(nèi)容（1）分離分析：色譜，膜技術(shù)（2）結(jié)構(gòu)分析：主要是各種光譜法（3）表面及狀態(tài)分析：x射線光譜、光電子能譜法等（1）分離分析：色譜，膜技術(shù)（2）結(jié)構(gòu)分析：主要是各種光譜法

隨著現(xiàn)代儀器分析方法的不斷發(fā)展和普遍應(yīng)用，由紫外—可見(jiàn)光譜、紅外光譜、核磁共振波譜、和（有機(jī)）質(zhì)譜等為主的四種光波譜分析方法（合成四大譜）相互配合，是對(duì)有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)表征應(yīng)用最為廣泛的一整套的有機(jī)結(jié)構(gòu)分析方法。紫外光譜(ultravioletspectroscopy縮寫(xiě)為UV)紅外光譜(infraredspectroscopy縮寫(xiě)為IR)核磁共振譜(nuclearmagneticresonance縮寫(xiě)為NMR)質(zhì)譜(massspectroscopy縮寫(xiě)為MS).1.5波譜分析引論1.光的本質(zhì)光是一種電磁波，具有波粒二相性。波動(dòng)性：可用波長(zhǎng)(

)、頻率(v)和波數(shù)()來(lái)描述。

按量子力學(xué)，其關(guān)系為：

微粒性：可用光量子的能量來(lái)描述：

該式表明：分子吸收電磁波，從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)，其吸收光的頻率與吸收能量的關(guān)系。由此可見(jiàn)，

與E，v成反比，即

↓，v↑(每秒的振動(dòng)次數(shù)↑)，E↑。2.分子運(yùn)動(dòng)形式及對(duì)應(yīng)的光譜范圍

在分子光譜中，根據(jù)電磁波的波長(zhǎng)(

)劃分為幾個(gè)不同的區(qū)域，如下圖所示：

波長(zhǎng)從大到?。海芰坑尚〉酱螅?/p>

無(wú)線電波、微波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線、倫琴射線、伽馬射線吸收光譜：當(dāng)物質(zhì)吸收的電磁輻射能等于兩個(gè)能級(jí)間躍遷所需要的能量時(shí)，將產(chǎn)生吸收光譜。發(fā)射光譜：采用熱能、光能和化學(xué)能等能量使物質(zhì)激發(fā)，當(dāng)通過(guò)輻射躍遷（發(fā)光）回至低能態(tài)或基態(tài)是產(chǎn)生發(fā)射光譜。原子光譜：原子外層價(jià)電子在受到輻射作用后在不同能級(jí)間的躍遷吸收或發(fā)射光量子時(shí)產(chǎn)生的光譜，每條譜線代表一種躍遷。分子光譜：通過(guò)分子內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，化合物吸收或發(fā)射光量子時(shí)產(chǎn)生的光譜稱為分子光譜。3.分子的總能量由以下幾種能量組成：4.“四譜”的產(chǎn)生帶電物質(zhì)粒子的質(zhì)量譜（MS）↗↗電子：電子能級(jí)躍遷（UV）分子→原子↓↘核自旋能級(jí)的躍遷（NMR）振動(dòng)能級(jí)（IR）紫外—可見(jiàn)光譜

利用溶液中分子對(duì)紫外光和可見(jiàn)光的吸收，引起分子電子能級(jí)從基態(tài)到激發(fā)態(tài)的躍遷，產(chǎn)生紫外—可見(jiàn)光譜。根據(jù)最大波長(zhǎng)可進(jìn)行化合物的結(jié)構(gòu)分析，根據(jù)最大吸收波長(zhǎng)強(qiáng)度變化可進(jìn)行定量分析。雙波長(zhǎng)光譜、多波長(zhǎng)光譜和導(dǎo)數(shù)光譜的應(yīng)用，提高了分析的靈敏度和選擇性，可用于多組分等復(fù)雜體系的分析。紅外光譜

利用物質(zhì)的分子對(duì)紅外輻射的吸收，并由其振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)引起偶極距的凈變化，產(chǎn)生分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)從基態(tài)到激發(fā)態(tài)的躍遷，得到分子振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)變化產(chǎn)生的振轉(zhuǎn)光譜，又稱為紅外光譜。紅外光譜是定性鑒定化合物及其結(jié)構(gòu)的重要方法之一。紅外光譜普遍采用傅立葉變換技術(shù)，提高了儀器的靈敏度和分辨率，實(shí)現(xiàn)了對(duì)微量樣品的分析。特別是一些聯(lián)用技術(shù)的進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了對(duì)混合樣品的分析。紅外拉曼光譜儀核磁共振波譜

在外磁場(chǎng)中，具有核磁矩的原子核與磁場(chǎng)相互作用而裂分為能量不同的核磁能級(jí)，吸收射頻能量，產(chǎn)生核自旋能級(jí)的躍遷，產(chǎn)生核磁共振波譜。斯坦福大學(xué)的布洛赫和玻賽爾（哈佛）首先發(fā)現(xiàn)核磁共振現(xiàn)象，獲得1952年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。其在有機(jī)化合