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科学研究方法—红外光谱和拉曼光谱要点分析.ppt


文档分类:医学/心理学 | 页数:约92页 举报非法文档有奖
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1分子振动光谱分子振动光谱(Vibration spectroscopy) 深圳大学材料学院红外光谱和拉曼光谱 Infrared spectroscopy and Raman spectroscopy ( ( IR and Raman IR and Raman ) ) 2 第一节电磁波的一般概念一、光的频率与波长光是电磁波,有波长和频率两个特征。电磁波包括了一个极广阔的区域,从波长只有千万分之一纳米的宇宙线到波长用米,甚至千米计的无线电波都包括再内,每种波长的光的频率不一样,但光速都一样即3×10 10 cm/s 。波长与频率的关系为: υ= c / λυ=频率,单位:赫( HZ ); λ=波长,单位:厘米( cm ),表示波长的单位很多。如: 1nm=10 -7 cm=10 -3μ m λ=300nm 的光,它的频率为( 1HZ=1S -1) υ= cλ= 310 10cm/s 30010 -7cm × ×=10 15s -1 频率的另一种表示方法是用波数,即在 1cm 长度内波的数目。如波长为300nm 的光的波数为 1/300 ×10 -7 =33333/cm -1。 3 ?(2)电磁辐射的波动性?根据经典物理的观点:电磁波是具有相同位相的两个互相垂直的振动矢量。?一个是沿 y轴方向变化的电场矢量 E,一个是沿 Z轴方向变化的磁场矢量 H、E和H都与电磁波的传播方向垂直,如图所示。?电磁辐射的电场同物质中电子相互作用的结果:透射,反射,折射和吸收等现象,因此一般情况下仅用电场矢量 E 表示辐射就可以了。?在讨论磁共振时,以磁矢量处理更为方便。 4 ? 3. 光谱的分类 1) 作用对象 a. 原子光谱气态原子; b. 分子光谱气态或液态分子(原子和分子是产生光谱的基本粒子, 由于他们的结构不同, 其光谱特性也不同) ? 2) 作用机理(根据辐射能量传递的方式)光谱方法有可分为: ? a. 发射光谱? b. 吸收光谱? c. 拉曼光谱?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。 5 4. 物质对光的选择性吸收及吸收曲线 M + 热 M + 荧光或磷光?E = E 2 - E 1 = h ?量子化;选择性吸收; 分子结构的复杂性使其对不同波长光的吸收程度不同; 用不同波长的单色光照射,测吸光度—吸收曲线与最大吸收波长? max ; M + h ?? M *光的互补:蓝??黄基态激发态 E 1(△E)E 26 吸收曲线的讨论: 吸收曲线的讨论: 吸收曲线的讨论: ?(1)同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波长λ max ?(2)不同浓度的同一种物质,其吸收曲线形状相似λ max 不变。而对于不同物质,它们的吸收曲线形状和λ max 则不同。(动画) ?(3)③吸收曲线可以提供物质的结构信息,并作为物质定性分析的依据之一。?(4) 不同浓度的同一种物质,在某一定波长下吸光度 A 有差异,在λ max 处吸光度 A 的差异最大。此特性可作为物质定量分析的依据。?(5) 在λ max 处吸光度随浓度变化的幅度最大,所以测定最灵敏。吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据。 7 5. 红外光谱与电子跃迁?物质分子内部三种运动形式: (1)电子相对于原子核的运动(2)原子核在其平衡位置附近的相对振动(3)分子本身绕其重心的转动?分子具有三种不同能级:电子能级、振动能级和转动能级?三种能级都是量子化的,且各自具有相应的能量?分子的内能:电子能量 E e、振动能量 E v、转动能量 E r 即E=E e+E v+E rΔΕ e>ΔΕ v>ΔΕ r8 能级跃迁能级跃迁能级跃迁分子中电子能级分类。(1)电子能级(2)振动能级(3)转动能级间跃迁的同时总伴随有振动和转动能级间的跃迁。即电子光谱中总包含有振动能级和转动能级间跃迁产生的若干谱线而呈现宽谱带。 9 10 分子吸收光谱三类: (1)转动光谱分子所吸收的光能只能引起分子转动能级的跃迁,转动能级之间的能量差很小,位于远红外及微波区内,在有机化学中用处不大。(2)振动光谱分子所吸收的光能引起震动能级的跃迁,吸收波长大多位于 ~16 μm内(中红外区内),因此称为红外光谱。(3)电子光谱分子所吸收的光能使电子激发到较高能级(电子能级的跃迁) 吸收波长在 100 —400nm ,为紫外光谱。

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  • 时间2017-05-28