第九节 光谱分析法概论.ppt

第九章光谱分析法概论 二、波谱法及其应用 物质在光的照射下，引起分子内部某种运动,从而吸收或散射某种波长的光，将入射光强度变化或散射光信号记录下来得到一张信号强度与光的波长、波数（频）或散射角度的关系图，用于物质结构、组成及化学变化的分析。 ---- 波谱法 波谱法包括的范围很广： 紫外－可见光谱（Ultraviolet and Visible Spectra UV) 红外光谱 (Infrared Spectra IR) 核磁共振波谱（Nuclear Magnetic Resonance NMR) 质谱 (Mass Spectrum MS) 此外，拉曼光谱、荧光光谱、旋光光谱和圆二色光谱、顺磁共振谱都属于波谱法范畴。 比较： 三、电磁波与波谱 2、分子能级与波谱 （4）振动能： 电磁波与光谱 四、电磁辐射与物质的相互作用 吸收：原子、分子或离子吸收光子的能量（=基态和激发态能量之差）从基态跃迁至激发态的过程 发射：物质从激发态跃迁回至基态，并以光的形式释放出能量的过程 散射：光子与介质分子发生弹性碰撞，碰撞时没有能量的交换，光频率不变，但光子的运动方向改变 拉曼散射：光子与介质分子发生非弹性碰撞，碰撞时光子改变了运动方向，能量发生交换，光频率改变。 折射和反射 干涉和衍射 五、分子不饱和度的计算 六、波谱实验样品的准备 1.样品量 （1）首先取决于波谱法的检测灵敏度。即不同波谱对样品需要的量不同。MS（10-12g)、 UV(10-6g）、IR、NMR(几毫克） （2）与测定目的有关。 一般定量分析比定性鉴定需要的量要多，以保证称量误差在一定范围内。 （3）与样品分子结构有关 。一般相对分子质量大的样品需要的量也多。另外被检测对象信号的大小也制约着取样量。 （4）在UV、IR、NMR中使用微量测定装置可减少样品量。 2. 样品的纯度 * T(%) 光学分析法包含的三个过程： 能源提供能量 能量与被测物质相互作用 产生被检测讯号 一、概述 基于物质发射的电磁辐射或物质与辐射相互作用后产生的辐射信号或发生的信号变化来测定物质的性质、含量和结构的一类仪器分析方法。分为:光谱分析法和非光谱分析法。 光谱分析法是指在光（或其它能量）的作用下，通过测量物质产生的发射光、吸收光或散射光的波长和强度来进行分析的方法。 ?-胡罗卜素 咖啡因 阿斯匹林 丙酮 几种有机化合的分子吸收光谱图。 紫外吸收光谱 分子中最外层价电子在不同能级轨道上跃迁而产生的，它反映了分子中价电子跃迁时的能量变化与化合物所含发色基团之间的关系。 红外吸收光谱 分子振动－转动光谱，是由分子的振动－转动能级间的跃迁而产生的。用来鉴别分子中所含有的特征官能团和化学建的类型，进而确定化合物分子的化学结构。 T(%) 苯酚的红外光谱 核磁共振波谱 分子具有核磁矩的原子核1H、13C（或15N、19F、31P等）在外加磁场中，通过射频电磁波的照射，吸收一定频率的电磁波能量，由低能级跃迁到高能级，并产生核磁共振信号。 质谱分析法 是用具有一定能量的电子流去轰击被分析物质的气态分子，使之离解成正离子，部分正离子会进一步碎裂成各种不同质荷比（m/z）的粒子，在外加静电场和磁场的作用下，按质量大小将它们逐一分离和检测。 69 83 98 55 41 29 40 60 80 100 m/e 50 100 相对丰度 UV、IR、 NMR、 MS已成为测定有机化合物分子结构的主要工具。依据所用方法的灵敏度、使用仪器的昂贵程度、获取信息的多寡程度、实验所需理论背景的深浅程度。 （1）测定方法的灵敏度： MS UV IR 1H-NMR 13CNMR （2）仪器的昂贵程度差距很大， NMR、 MS 远比UV、IR 昂贵，FTIR要比普通IR昂贵。 （3）从获取信息的多寡程度看，不仅要考虑获取信息的数量，还要考虑对获取信息的解析能力。综合比较： NMR MS IR UV （4）从实验所需的理论背景知识看： NMR》 MS IR ～UV 1．电磁波的性质 光是一种电