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紫外吸收光谱(UV)
红外吸收光谱(IR)
质谱(MS)
核磁共振(NMR)
第十六章有机化学的基本概念和波谱基础
波谱法已成为有机结构分析的常规方法。
现代光谱技术基础
光谱区
γ射线
X
射
线
远紫外
近紫外
可见光
近红外
中
红
外
远红外
微波
无线
电波
波长
<
nm
100 200 400
-200-400-760
25
- -1000 -25
μm cm
-10
 cm
>10
跃迁
类型
核与内层电子
电子自旋
价电子
分子振动与转动
分子转动
电子自旋
核自旋
分子吸收光谱和分子结构:
分子运动能级和跃迁
当电磁波频率满足下式:
E=hν
分子可吸收电磁波,从低能级激发到高能级。
不同结构的分子所吸收的电磁波频率不同,用仪器记录分子对不同波长的电磁波的吸收情况,就可得到光谱,得到分子的结构信息。
分子吸收光谱和分子结构
电磁波波长越短,频率越快,能量越高。
200-800nm:引起电子运动能级跃迁,得到紫外及可见光谱;
-25μm:,得到红外光谱;
60-600MHz:核在外加磁场中取向能级跃迁,得到核磁共振谱。
分子吸收光谱和分子结构
>100 非常强峰(vs)
20< <100 强峰(s)
10< <20 中强峰(m)
1< <10 弱峰(w)
一般地,极性较强的基团(如C=0,C-X等)振动,吸收强度较大;极性较弱的基团(如C=-=N等)振动,吸收较弱。红外光谱的吸收强度一般定性地用很强(vs).强(s).中(m).弱(w)和很弱(vw)等表示。按摩尔吸光系数的大小划分吸收峰的强弱等级,具体如下:

(1) 分子振动模式
分子的振动类型有两大类:
伸缩振动(ν):只改变键长,不改变键角;波数较高。
弯曲振动(δ):只改变键角,不改变键长;波数较低。

分子的近似机械模型——弹簧连接小球。
分子的振动可用Hooke’s rule来描述:
红外光谱中,频率常用波数表示。
波数——每厘米中振动的次数。波数与波长互为倒数。
(1cm=104μm)
(1)
(2) 分子振动方程式

若将频率采用波数表示,Hooke’s rule则可表示为:
式中:
k—化学键的力常数; m —成键原子的质量。
不同分子的结构不同,化学键的力常数不同,成键原子的质量不同,导致振动频率不同。
用红外光照射有机分子,样品将选择性地吸收那些与其振动频率相匹配的波段,从而产生红外光谱。
原子质量愈小,键能愈大,
振动频率或波数愈高