材料结构表征重点要点.doc

1紫外光谱 1紫外吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收光波长范围200-400nm（近紫外区） ，可用于结构鉴定和定量分析。产生：外层电子从基态跃迁到激发态。 2四种电子能级跃迁所需能量ΔΕ大小顺序： n→π＊ π→π＊ n→σ＊ σ→σ＊ 3生色基：可以产生π→π* 和 n→π*跃迁的基团。如—C=C—， —N=N—，C=O， C=S， 芳环，共轭双键 4助色基;本身不具有生色基作用，但与生色基相连时，通过非键电子的分配，扩展了生色基的共轭效应，影响生色基的吸收波长，增大吸收系数，因常使化合物的颜色加深，故称助色基。 5红移：由于化合物结构变化（共轭、引入助色团取代基）或采用不同溶剂后， 吸收峰位置向长波方向的移动，叫红移（长移）。 6蓝移：由于化合物结构变化（共轭、引入助色团取代基）或采用不同溶剂后， 吸收峰位置向短波方向的移动，叫蓝移（紫移，短移） 7吸收谱带的类型：R吸收带，K吸收带，B吸收带，E吸收带 8.高强度的吸收为共轭重键，270nm以上左右的低强度吸收可能为醛酮的羰基吸收，210nm左右的低强度吸收可能为羧基及其衍生物，250~300nm左右的中等强度吸收表明有芳环存在 2红外光谱 1红外光谱定义：当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收某些频率的辐射，并由其振动运动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生的分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁，从而形成的分子吸收光谱称为红外光谱。又称为分子振动转动光谱。 2红外光谱图：纵坐标为吸收强度，横坐标为波长λ（微米）和波数1/λ 单位：cm-1。可分为两个区，即官能团区和指纹区。 3.Lambert-Beer 定律:A=log(I0/I)=klc A: 吸光度I0,I: 入射光和透射光的强度k: 吸光系数l: 样品厚度c: 样品浓度 4.红外光谱(IR)产生的条件：(1)辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量；(2)辐射与物质间有相互偶合作用。(3)对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振，无红外活性。如：N2、O2、Cl2 等。(4)非对称分子：有偶极矩，红外活性。 分子中基团的基本振动形式：伸缩振动（包括对称伸缩振动，反对称伸缩振动）弯曲振动（包括面内弯曲与面外弯曲） 影响基团频率发生位移的因素：A诱导效应。吸电子基团使吸收峰向高频位移 B共轭效应。共轭效应使碳碳双键的伸缩振动频率向低频位移 C空间效应;场效应，空间位阻，环张力D氢键效应：伸缩振动向低频位移，弯曲振动向高频位移 7常见的基团频率：羰基伸缩振动在1600~1900cm-1之间，往往是谱图的第一强峰，特征非常明显；C=C伸缩振动出现在1600~1660cm-1之间，一般强度较弱；单核芳烃的C=C伸缩振动出现在1500~1480cm-1和1600~1590cm-1两个区域。是鉴定芳核的重要标志。2000~2500cm-1是叁键和累积双键区。1370~1380cm-1为甲基的弯曲振动区 多原子的简振振动数目为3n-6，如水分子共有三个简振振动，直线型分子有3n-5个简振振动。简振振动包括伸缩振动（键长发生变化）与弯曲振动（键角发生变化） 不饱和度=（2×碳原子数+2-氢原子数-卤原子数+氮原子数）÷2，氧硫原子不影响不饱和度，Na与氢原子等价。 10.材料结构表征的三个任务：成分分析，结构测定，形貌观察。结构测定以衍射方法为主，形貌观察主要是依靠显微镜。 3核磁共振氢谱 1.产生核磁共振的条件：（1） I≠0的自旋核（2） 外磁场B0（3） 与B0相互垂直的射频场B1，且 v1 = v0，v= γ?B0/2π 弛豫过程：在电磁波的作用下，当hv对应于分子中某种能级（分子振动能级、转动能级、电子能级、核能级等）的能量差△E时，分子可以吸收能量，由低能态跃迁到高能态。在电磁波的作用下，激发态的分子可以放出能量回到低能态，重建Boltzmann分布。即高能态的核以非辐射的形式放出能量回到低能态重建Boltzmann分布。两种弛豫过程：自旋-晶格弛豫与自旋-自旋弛豫 核外电子云的密度高，屏蔽常数σ较大，核的共振吸收高场（或低频）位移，核外电子云的密度低，σ较小，核的共振吸收低场（或高频）位移 为什么选用TMS(四甲基硅烷)作为标准物质? (1)屏蔽效应强，共振信号在高场区(δ值规定为0)，绝大多数吸收峰均出现在它的左边。（2）结构对称，是一个单峰。(3)容易回收(b.p低)，与样品不反应、不缔合。 5.NMR图谱：图中的横坐标为化学位移δ. δ =0处的峰为TMS的谱峰.横坐标左向右, 磁场增强, 频率减小。纵坐标：峰的强度 阶梯状曲线为积分曲线 ,积分高度为对应积分面积,可定量反映氢核的信息 6影响化学位移的因素：（1）诱导效应，使化学位移增大；（2）共轭效应，取代基的共轭效应分拉电子和推电子，分别使化学