物质(微)结构的波谱能谱解析PPT课件

. 1、物质(微)结构的光谱分析，朱清仁教授认为，2007年9月，2、第一章总序，一、哲学上，世界是物质，马克思主义哲学认为物质是第一性的。 在自然科学中，它是宏观材料，微观上是物质的微观结构(初级到高阶结构)和定量组成。 科学仪器发展前，使用传统方法(化学、比色等)。 随着仪器分析的快速发展(60年代后)，谱学分析成为物质微观结构研究的重要方法。 其优点明显：样品微量化，测定速度快，结果准确、不主观，重现性好。 把物质结构的分析和鉴定提升到新的水平。三、一、历史回顾： 19世纪50年代，人们开始应用目视比色法。 不久，Becr发现了以那个名字命名的比尔定律。 最初使用的是红外和紫外光谱测量。 20世纪以来，随着科学技术的发展，仪器性能大幅提高，实验方法不断改进和创新，尤其是计算机的应用，使谱法得到了飞跃发展。 谱法中种类增加，应用范围也扩大。 其中核磁共振、电子光谱、拉曼散射、顺磁共振、红外光谱、质谱、x射线衍射法等应用给化合物的结构分析、化合物的定性鉴定带来了革命性的变化。4，2，谱学的定义，基于量子力学的基本理论，如果知道物质粒子的系统性波函数，就可以得到微观系统的任何信息。 现在写雪额定方程式并不困难，但正确解答很少，大部分取决于近似方法。 光谱技术是基于对各种电磁波、光波与物质相互作用的本质认识而发展起来的。 各种谱技术对应于各观测粒子某些特殊性质的演化过程，量子力学在理论上得到了严格证明。5、因此，这里定义了电磁波与物质粒子的相互作用，用物质响应结果(吸收、辐射或散射强度)相对于频率绘制的演化关系来决定物质结构就是光谱学。 谱学的研究物质结构成为一个非常直接的研究工具，与量子力学理论相比，研究表明复杂的量子力学可以避免从头开始。 光谱和光谱，激励电磁波源的试验区分：1mm的称为光谱。6、3、物质科学研究中不同频率的电磁波种类和应用，电磁波是能量存在的一种形态。 光也是电磁波，它们的中继和转移是能量的中继和转移，具有波粒二象性。 根据量子力学理论，由于每个光子的能量E=h是相对论质量-能量关系式： E=mc2E=h=hc/这样的式子是连接微量与宏量的桥梁，因此在说明谱学现象时，将电磁波与量子力学理论交叉使用的波长越短，频率越大从波动学上看，电磁波、光波是横波. 具有两个相同相位，且两个振动向量彼此正交且沿传播方向。 垂直传播方向分为直线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光的平面波3种。 在物质分子中存在不同程度的运动形式，例如平移、旋转、原子或基团的相对运动、电子迁移、核自旋迁移等都需要一定的能量e。 除了平移之外，各种能级E=h=hc/不连续地变化，并且呈现量化分布。 当记录物质分子内存在的不同层次的运动所吸收或释放的e信号时，可以得到各种形式的光谱图。 9、表：不同频率的电磁波种类和运动模式，10、4，光谱在物质微结构分析中的位置，结构性能相关：一级结构(化学结构)化学反应二级结构(序列结构)生物分子蛋白功能高级结构(凝聚态相结构) 固体物性动态结构一般与物质功能化相关谱可应用于多层次结构分析出发物和粗产物纯物质谱仪数据处理(确认)，但最近的发展趋势：色谱仪继续使用，但技术高。、萃取、精馏(液体)再结晶、升华(固体)气相色谱(迅速发展)、a .非分光法b .分光法11、基本指导思想：深入原子、核、电子水平研究物质的结构和物性，必须知道它是什么、为什么。 12、用谱法决定物质的微结构信息时，应相互参照、相互补充。 与经典的四大光谱分析技术相比，按照测量灵敏度排序，质谱紫外光谱红外光谱核磁共振按照物质的微结构信息量排序：核磁共振红外光谱质谱紫外光谱实验所需的理论背景知识面， 核磁共振质谱红外光谱紫外光谱设备价格和管理实验所需费用排序：核磁共振质谱红外光谱紫外光谱，13，5，本课程主要内容，1，电子光谱(PhotoelectronSpectroscopy，PS )为单色源(: ) 紫外等)或者使电子束作用于物质表面层，激发表面层的电子发射，通过测定这些激发电子的能量分布和强度的关系，它主要与电子的轨道耦合能有关。 物质表面深度可以得到几到几十个左右的信息，定性或定量分析检测表面元素及其价格状态。 其特征在于，物质不是吸收电磁波，而是观测放射击出的光电子能量的分布。 例：UPS (真空紫外光激发)能够观测分子原子的核外层价电子的XPS(X-ray激发源)强，能够深入渗透到层表面的电子中的AES (电子束激发源)与XPS相似。14，2，拉曼光谱(Ramann )具有当某种能量的光子与分子碰撞之后产生的光散射效应。 分子吸收光能会产生各种振动方式，其中只有引起分子极化率变化的振动方式会产生拉曼效应，而引起分子偶极矩变化的振动方式会产生高强度的IR (红外)吸收。 实际上，Raman效应属于双光子散射过程，IR属于单光子吸收过程。 因此，通常没有IR活性的分子能够表现出Raman效应，因此我们可以将这两种方法结合起来应用，能够获得分子结构的完整数据，并且是互补的。15、3、电子自旋共振(顺磁共振、ESR )、原子核外的电子自旋产生的磁矩(轨道角动量=0)在外磁场中产生的共振吸收现象，只对包含不成为对电子(或自由基)的原子的物质显示共振吸收现象。 多数情况下，原子核以外的电子是成对的，有包利不相容的原理，自旋产生的磁矩相反，自旋磁矩为0，很多物质没有顺磁共振现象。 16、4、核磁共振(NuclearMagneticResonance，NMR )是物质分子自旋量子数I0的原子核在外磁场中产生的共振吸收现象。 实际上，我们测量的是以观测到的核周围环境吸收的正确频率进行测量的结果，通过测量其原子在分子中是否处于化学环境，可以推测物质的分子结构。17，5，穆斯堡尔谱(MossbauerSpectroscopy )，通过无反作用原子核间的共振吸收获得物质信息。 1957年29岁的moss鲍尔创作博士论文发现的效果，61年获得诺贝尔奖。 目前已发现46种元素，91种同位素观测到了这种效应，其中最重要的是Fe-57同位素的穆斯堡尔效应，因此被广泛用于铁磁性物质，证明铁的价数是有效的。18，和其他方法一样，用谱法确定物质细微结构信息时，应相互参照、相互补充。与经典的四大光谱分析技术相比，按照测量灵敏度排序：质谱紫外光谱红外光谱核磁共振获取物质的微结构信息量排序：核磁共振红外光谱质谱紫外光谱实验所需的理论背景知识面， 核磁共振质谱红外光谱紫外光谱设备价格和管理实验所需费用排序：核磁共振质谱红外光谱紫外光谱，19，6，本课程外语参考名称： 英语： spectroscopyformaterialstructre日语：通过观察器鉴定物质结构，20，参考文献：1 .有机化合物结构鉴定和有机光谱学(第二版)，宁永成，北京，科学出版社，20002 .光谱分析法在有机化学中的应用，洪山海，北京科学出版社， 19813 .仪器分析教学，北京大学化学系仪器分析教学组，北京，北京大学出版社，19994 .核磁共振的基础和原理，北丸三着，朱清仁译，中国科学技术大学出版社，1991.5 .光谱分析法，沈淑娟，上海，华东化学学学院出版社，1992，21，续， 6 .有机光谱分析(第二版)孟令芝、龚淑玲、何永炳、武汉、武汉大学出版社、20037.introductionstotechemistryandconormationalanalysis、EusebioJuaristi、JohnWileySons C-13NMR .纽约199118.prin