材料近代分析复习二(共15页)

1、材料近代分析技术-PART 2名词解释：屏蔽效应：有机物分子中不同类型质子的周围的电子云密度不一样，在加磁场作用下, 由于电子产生的感应磁场对外加磁场有的抵消作用称为屏蔽效应。自旋偶合：我们把这种由于邻近不等性质子自旋的相互作用（干扰）而分裂成几重峰的现象称自旋偶合自旋分裂：应用高分辨率的核磁共振仪时，得到等性质子的吸收峰不是一个单峰而是一组峰的信息。这种使吸收峰分裂增多的现象称为峰的裂分。化学位移：由于氢原子在分子中的化学环境不同，因而在不同磁场强度下产生吸收峰,峰与峰之间的差距称为化学位移。拉莫进动：外磁场的作用使核磁手动啊垂直于磁矩的扭力，这样的核磁就绕着外磁场的方向回旋，好比一个在重力

2、场中的陀螺，核磁这种回旋运动就叫做拉莫进动核磁谱图：差热分析(DTA)：在程序控制温度条件下，测量样品与参比物之间的温度差与温度关系的一种热分析方法。差示扫描量热法(DSC)：在程序控制温度条件下，测量输入给样品与参比物的功率差与温度关系的一种热分析方法。热重法(TG)：在程序控制温度条件下，测量物质的质量与温度关系的一种热分析方法。DTG：微商热重，是记录TG曲线对温度或时间的一阶导数的一种方法，即质量变化速率作为温度或时间的函数被连续记录下来。外推始点：是指峰的起始边斜率最大处所作切线与外推基线的交点，其对应的温度称为外推起始温度（Ta）红外非活性振动：在振动过程中，分子电偶极距发生改变的

3、振动不吸收红外光子的能量，不产生红外吸收谱带，这种振动称为红外非活性振动红外活性振动：在振动过程中，分子电偶极距发生改变的振动才能吸收红外光子的能量，产生红外吸收谱带，这种振动称为红外活性振动特征峰：红外、紫外吸收光谱一样，是物质与电磁波相互作用产生的，属于吸收光谱（波谱）范畴。指纹区：吸收带多，整个分子振动转动引起的，反映整个分子的特征。可用于鉴定两个化合物是否同一化合物。官能团区：吸收带不多，化学键和官能团的特征频率区。红外谱图：以波长或波数为横坐标，以吸光度或透过率为纵坐标，把这谱带记录下来，就得到了该物质的红外（吸收）光谱图。分配系数：在一定温度下，组分在两相间分配达到平衡时的浓度（单

4、位：g / mL）比，称为分配系数，用K 表示分子离子：分子在离子源中失去一个电子形成的离子即为分子离子。碎片离子：分子获得能量后，分子中的某化学键断裂而产生碎片离子峰同位素离子：含有同位素的离子称为同位素离子。亚稳离子：在离子源生成的离子，如果在飞行中发生裂解，生成子离子和中性碎片，则把这种在飞行中发生裂解的母离子称为亚稳离子简答题1) 产生核磁共振的条件是什么？(1)核有自旋(磁性核)(2)外磁场,能级分裂(3)照射频率与外磁场的比值n0 / H0 = g / (2p )2) 怎样判断是磁性原子核？当它的质量数和原子序数有一个是奇数时，它就和电子一样有自旋运动，产生磁矩。自旋量子数I>

5、;0的原子核都具有磁性。原子序数Z（质子数）中子数N质量数A（A=Z+N）自旋量子数I 例子 偶数 偶数 整数 0 奇数 偶数 偶数 奇数 奇数 奇数 半整数1/2，3/2，5/2I=1/2： I=3/2： I=5/2： 奇数 偶数 偶数 整数 I-13) 裂分峰数怎么计算？多重峰分裂强度有什么样的规律？从峰分裂数中可以获取什么信息？裂分峰数用n + 1规则来计算（n邻近等性质子个数；n + 1裂分峰数）例如：当邻近氢原子有几种磁不等性氢时，裂分峰数为（n + 1）（n+ 1）（n+ 1）多重峰的相对强度为二项展开式（a+b)n的系数，n为等价核的个数。即可由下表表示:n（核的个数）谱线相对强

6、度0 11 1 12 1 2 13 1 3 3 14 1 4 6 4 15 1 5 10 10 5 1峰分裂数中可以获取：应用高分辨率的核磁共振仪时，得到等性质子的吸收峰不是一个单峰而是一组峰的信息。4) 影响化学位移的因素有哪些？怎么样进行影响的？屏蔽效应和化学位移之间的关系是怎样的？­ d ­诱导效应：电负性越大，电子云密度越小，屏蔽效应越小，共振在较低磁场发生，化学位移越大吸电子基团减小电子云密度，从而使屏蔽作用减小，化学位移移向低场，化学位移值增大吸电子基团距离越远，对质子的电子元密度影响越小，最靠近的质子收到的影响最大，因而电子元密度越小，屏蔽作用越小，化学位移值

7、越大氢核周围电子云密度屏蔽效应化学位移（） 共振吸收峰小小大 低场大大小 高场5) 为什么用TMS作为核磁共振的基准? (1) 12个氢处于完全相同的化学环境，只产生一个尖峰； （2）屏蔽强烈，位移最大。与有机化合物中的质子峰不重迭； （3）化学惰性；易溶于有机溶剂；沸点低，易回收。6) 1HNMR谱图能提供哪些化合物的结构信息？ 信号的数目：说明在分子中不同“种类”的质子有几种。 信号的位置（化学位移）：说明每种质子的电子环境的某些情况。 信号的强度（峰的面积）： 说明每种质子有几个。 信号的裂分：自旋-自旋偶合，可提供邻近质子数目、类型及相对位置的情况。 7) 影响DTA曲线的仪器、试样、

8、实验条件因素有哪些，怎样进行影响的？仪器因素：是指与差热分析仪有关的影响因素。主要包括：炉子的结构与尺寸；坩埚材料与形；热电偶性能等样品粒度：试样颗粒越大，峰形趋于扁而宽。反之，颗粒越小，热效应温度偏低，峰形变小。 颗粒度要求：100目-300目（0.04-0.15mm）实验因素：1 参比物与样品的对称性：包括用量、密度、粒度、比热容及热传导等，两者都应尽可能一致，否则可能出现基线偏移、弯曲，甚至造成缓慢变化的假峰；2 升温速率：影响峰形与峰位；升温速率增加，即单位时间产生的热效应大，产生的温度差当然也越大，峰就越高；由于升温速率增大，热惯性也越大，峰顶温度也越高。另外，曲线形状也有很大变化。

9、3 气氛的影响：气氛的成分对DTA曲线的影响很大，可以被氧化的试样在空气或氧气氛中会有很大的氧化放热峰，在氮气或其它惰性气体中就没有氧化峰了。8) 影响TG曲线的仪器、试样、实验条件因素有哪些，怎样进行影响的？仪器因素（1） 升温速率（2）炉内气氛（3）坩埚材料（4）支持器和炉子的几何形状（5）天平和记录机构的灵敏度样品因素（1）样品量（2）样品的几何形状（3）样品的装填方式（4）样品的属性 9) DTA和DSC的异同点？DTA：测量参数：温度;定性分析，测量范围大16502400度依据差热分析曲线特征，如各种吸热与放热峰的个数、形状及相应的温度等，可定性分析物质的物理或化学变化过程，还可依据

10、峰面积半定量地测定反应热。 横坐标:时间或温度 纵坐标:温度差TDSC：测量参数：热量定量分析，测量范围800度以下以热流率（dH/dt）为纵坐标;以时间（t）或温度（T）为横坐标;以热流率（dH/dt）为纵坐标;即dH/dt-t（或T）曲线。10) 常见热效应是怎样进行判断的？吸热效应+失重，可能为脱水或分解过程。放热效应+增重，可能为氧化过程。吸热，无重量变化，有体积变化时，可能为晶型转变。11) 红外吸收光谱的产生条件？红外吸收光谱的产生及条件:1） 辐射光子具有的能量与发生振动跃迁所需的跃迁能量相等2） 辐射与物质之间有耦合作用 为满足这个条件，分子振动必须伴随偶极矩的变化。12) 分

11、子的振动形式有哪几种？简正振动模式（形式）一般分为两类：1）伸缩振动 ：对称伸缩振动s 不对称伸缩振动 nas2）弯曲振动 ： 面内弯曲振动 ： 剪式振动s；面内摇摆 面外弯曲振动：面外摇摆； 扭曲振动 13) 振动自由度的概念，所能表达的意义是怎样的？概念：分子的简正振动数目称为振动自由度不同振动形式按能量高低为： nas > s > s 高频区 ¬ 低频区 含n个原子的分子，自由度为：线性分子有 ：3n-5 个 非线性分子有： 3n-6 个根据它们的振动方向不同，振幅不等，可以吸收各种波长不同的光，形成复杂的红外光谱。14) 归纳一下不同有机化合物种类的特征峰信息？烷

12、烃：基本结构信息： C-H 伸缩振动（3000 2850 cm-1 ） C-H 弯曲振动（1465 1340 cm-1 ） 一般饱和烃 C-H 伸缩均在 3000 cm-1 以下接近 3000 cm-1 的频率吸收。特殊结构信息：1380 cm-1 只有一个峰存在甲基,则不存在异丙基和叔丁基；若为异丙基 CH(CH3)2 1385 cm-1 , 1370 cm-1 两个等强度吸收峰且伴随有11701145 cm-1 碳骨架振动吸收峰若为叔丁基 C(CH3)3 1395 cm-1 , 1370 cm-1 一弱一强两个吸收峰且伴有1250 cm-1 ,1210 cm -1 碳骨架振动吸收峰烯烃：

13、烯烃 C-H 伸缩（3100 3010 cm-1） 末端烯烃 3080 cm-1 C=C 伸缩 (1675 1640 cm-1) 烯烃 C-H 弯曲振动（1000 675 cm-1）特殊结构信息：RHC=CH2 995 cm 1 , 910 cm 1 970 cm 1 675725cm 1 炔烃：伸缩振动（2250 2100 cm-1）炔烃 C- H伸缩振动（3300 cm-1附近）炔烃 C- H弯曲振动（635 cm-1附近）芳烃： 3100 3000 cm-1 芳环上 C-H 伸缩振动 1600 1450 cm-1 C=C 骨架振动 880 680 cm-1 C-H 面外弯曲振动芳香化合物

14、的重要特征: 一般在 1600，1580， 1500 和 1450 cm-1可能出现强度不等的4个峰 C-H 面外弯曲振动吸收 880 680 cm-1 依苯环上取代基个数和位置不同而发生变化，在芳香化合物红外谱图分析中常常用此频区，吸收判别异构体单取代: 770730cm-1, 710690 cm-1对位取代 : 840810cm-1间位取代:810750cm-1,710690cm-1,900cm-1邻位取代: 770735cm-1醇和酚：主要特征吸收是 O-H 和 C-O 的伸缩振动吸收O-H 的伸缩振动：3700 3100 cm-1，馒头峰 C-O 伸缩振动 ：1300 1000 cm-

15、1O-H 面外弯曲 ：769 659 cm-1醛和酮：醛的主要特征吸收:1750 1700 cm-1（C=O 伸缩）；2820，2720 cm-1（醛基 C-H 伸缩）醚 ：特征吸收 C-O-C 1300 1000 cm-1 的伸缩振动脂肪醚 150 1060 cm-1 ,940cm-1 强的吸收峰 芳香醚 ：两个 C-O 伸缩振动吸收 1050 1000 cm-1（为 R-O 伸缩）；1270 1230 cm-1（为 Ar-O 伸缩）-OCH3 2830cm-1羧酸： 3300 2500 cm-1 宽,强的 O-H 伸缩吸收 ；1720 1706 cm-1 C=O 吸收 1320 1210

16、cm-1 C-O 伸缩 ；920 cm-1 成键的 O-H 键的面外弯曲振动胺 ：3500 3300 cm-1 N-H 伸缩振动吸收 ，伯胺两个峰,仲胺一个峰 1650 1500 cm-1 H-N 的弯曲振动吸收 900 650 cm-1 H-N 的面外弯曲振动吸收(宽峰并且常在850)酰胺:3500 3100 cm-1 N-H伸缩振动 ；1680 1630 cm-1 C=O 伸缩振动（酰胺I谱带）1655 1590 cm-1 N-H 弯曲振动（酰胺II谱带）； 1420 1400 cm-1 C-N 伸缩腈：腈类的光谱特征:三键伸缩振动区域脂肪族腈 2260 2240 cm-1 芳香族腈 22

17、40 2222 cm-1 15) 如何辩认分子离子峰?1)原则上除同位素峰外，分子离子峰是最高质量的峰。2)分子离子峰应符合“氮律”。在C、H、O组成的化合物中，分子离子峰的质量数一定是偶数；在含C、H、O、N化合物中，含0个或偶数个N的分子量为偶数，含奇数个N的分子量为奇数3）分子离子峰与邻近峰的质量差是否合理。有机分子失去碎片大小是有规律的：如失去H、CH3、H2O、C2H5.,因而质谱图中可看到M-1，M-15，M-18，M-28等峰。16) 质谱分析的基本过程？1. 确定分子离子峰，以确定分子量。2. 利用质谱的分子离子峰（M）和同位素峰（M+1）,3. （M+2）的相对强度可得出最可

18、能的分子式。4. 由质谱的分子离子峰，碎片离子峰可推知可能存在的分子片断，根据分子离子峰与碎片离子峰以及各碎片离子峰m/e的差值可推知可能失去的分子片断，从而给出可能的分子结构。17) 同位素峰和分子离子峰的强度比的关系？分子离子峰：甲苯 m/e 91(C7H7+) 为基峰 C6H5CH2+ ；烷基芳烃 91+14n 基峰 烷基 C3, 则 H 重排，成 m/e 92 峰同位素离子峰：分子中含一个氯原子 M：M+2=100：32.03：1 分子中含一个溴原子 M：M+2=100：97.31：1 分子中含三个氯 M：M+2：M+4：M+627：27：9：1色谱的分类、定义、实质是什么？定义：利用

19、物质的物理化学性质建立的分离、分析方法实质：分离目的：定性分析或定量分析分类：按两相分子的聚集状态分：流动相 固定相 类型液体 固体 液-固色谱液体 液体 液-液色谱 液相色谱气体 固体 气-固色谱 气体 液体 气-液色谱 气相色谱18) 怎样根据质谱图确定分子式？根据分子离子峰质荷比可确定分子量，通常分子离子峰位于质谱图最右边，但由于分子离子的稳定性及重排等，质谱图上质荷比最大的峰并不一定是分子离子峰。一般，分子离子峰的质荷比等于分子量。通过确定化合物的分子量，通过计算法、查表法等可得到其分子式。图谱解析：1某化合物的化学式为C8H8O，根据红外谱图写出下列化合物的结构式。（1） 计算不饱和度不饱和度是指分子内含有环、双键和叁键（相当于两个双键）的总和。饱和烃