有机波谱分析1

第二章：紫外吸收光谱法一、选择1. 频率（MHz）为4.47×108的辐射，其波长数值为（1）670.7nm （2）670.7μ（3）670.7cm （4）670.7m2. 紫外-可见光谱的产生是由外层价电子能级跃迁所致，其能级差的大小决定了（1）吸收峰的强度（2）吸收峰的数目（3）吸收峰的位置（4）吸收峰的形状3. 紫外光谱是带状光谱的原因是由于（1）紫外光能量大（2）波长短（3）电子能级差大（4）电子能级跃迁的同时伴随有振动及转动能级跃迁的原因4. 化合物中，下面哪一种跃迁所需的能量最高（1）σ→σ*（2）π→π*（3）n→σ*（4）n→π*5. π→π*跃迁的吸收峰在下列哪种溶剂中测量，其最大吸收波长最大（1）水（2）甲醇（3）乙醇（4）正己烷6. 下列化合物中，在近紫外区（200～400nm）无吸收的是（1）（2）（3）（4）7. 下列化合物，紫外吸收λmax值最大的是（1）（2）（3）（4）二、解答及解析题1.吸收光谱是怎样产生的？吸收带波长与吸收强度主要由什么因素决定？2.紫外吸收光谱有哪些基本特征？3.为什么紫外吸收光谱是带状光谱？4.紫外吸收光谱能提供哪些分子结构信息？紫外光谱在结构分析中有什么用途又有何局限性？5.分子的价电子跃迁有哪些类型？哪几种类型的跃迁能在紫外吸收光谱中反映出来?１6.影响紫外光谱吸收带的主要因素有哪些？7.有机化合物的紫外吸收带有几种类型？它们与分子结构有什么关系？8.溶剂对紫外吸收光谱有什么影响？选择溶剂时应考虑哪些因素？9.什么是发色基团？什么是助色基团？它们具有什么样结构或特征？10.为什么助色基团取代基能使烯双键的n→π*跃迁波长红移？而使羰基n→π*跃迁波长蓝移？11.为什么共轭双键分子中双键数目愈多其π→π*跃迁吸收带波长愈长？请解释其因。

12.芳环化合物都有B吸收带，但当化合物处于气态或在极性溶剂、非极性溶剂中时，B吸收带的形状有明显的差别，解释其原因。

有机波谱分析：《有机波谱分析》是2008年7月1日北京理工大学出版社出版的图书，作者是陈洁、宋启泽。

该书论述了紫外光谱、红外光谱、核磁共振氢谱和碳谱、质谱的原理、仪器结构、实验方法和技术、谱图解析以这四种谱在有机定性、定量中的应用。

内容简介：由于《有机波谱分析》既具有一定的理论深度，又有较广泛的使用价值，所以它可供高等院校有关专业的本科生和研究生作为教材用书或参考书，也可供科研及生产部门有关专业的科技人员参考。

前言：有机化学领域内，无论研究何种有机化合物，在分析或合成时都会遇到结构测定的问题。

如果无需复杂的经典化学方法，就能得到结构信息，可大大地满足有机化学日益发展中对有机分析提出的更新更高的要求。

近三四十年来，各种波谱测量技术的出现及其迅速发展，使紫外光谱、红外光谱、核磁共振波谱和质谱法得到了普遍应用。

现在这四种谱已成为鉴定有机化合物以及测定其结构的常用手段，这就使有机分析能力、分析速度、样品需要量等重要方面都取得了很大的进步。

目前，这四种谱在化学工业、石油化工、橡胶工业、食品工业、医药工业等方面都有着广泛的用途。

同时对有机化学、生物化学等的发展也起着积极的推动作用。

因此这门学科已成为有机化学工作者所必须具备的、重要的专业基础知识。

本书是编著者根据多年从事有机波谱分析的教学和科研工作的体会，在为本校化学、化工专业的研究生和本科生的教学编写的“波谱分析”讲义的基础上补充、修改而成。

本书较为详细地介绍了紫外光谱、红外光谱、核磁共振氢谱和碳谱、质谱的基本原理、仪器结构、有关的实验方法和技术、谱图解析以及一些新技术，最后介绍了综合运用这四种谱进行有机物结构推断的应用。

书中对于一些基本原理进行了严密推导，深入阐述其物理意义，因此有较强的理论性。

各章列举了大量实用图例，使介绍的理论与有机物结构密切关联。

本书还介绍了一些有机波谱分析在火炸药方面的应用实例，力求更适合有关专业的学生和科技人员使用。

因编著者1992年在兵器工业出版社已出版《核磁共振原理及应用》一书，所以在本书中核磁共振内容适当减少，读者如有需要了解有关核磁共振的更为详细深入的介绍，请参阅《核磁共振原理及应用》一书。

有机波谱分析总结有机波谱分析是有机化学中一项重要的分析技术，通过对有机化合物的波谱进行分析，可以确定其结构和功能基团，对于有机合成、药物研发等领域有着广泛的应用。

本文将对有机波谱分析的原理、常见波谱技术和分析方法以及应用进行总结。

一、有机波谱分析原理有机波谱分析主要基于分子中所包含的原子核和电子的转动、振动和电子能级跃迁引起的辐射吸收或发射现象。

通过测量分子在不同频率范围内所吸收或发射的辐射能量，可以得到不同类型的波谱。

有机波谱分析常用的波谱包括红外光谱、质谱、核磁共振谱和紫外可见光谱。

二、常见的有机波谱技术1.红外光谱（IR）：红外光谱是根据有机化合物中的官能团和化学键所具有的振动频率的不同来进行分析的。

通过红外光谱可以确定有机化合物中的官能团，如羧酸、醇、醛等。

红外光谱具有非破坏性、操作简便的特点，广泛应用于有机合成、药物研发等领域。

2.质谱（MS）：质谱是通过对有机化合物中分子离子和碎片离子质量进行测量来分析有机化合物的分子结构。

质谱具有高灵敏度、高分辨率的特点，可以确定分子的组成和相对分子质量，对于有机化合物的鉴定具有重要意义。

3.核磁共振谱（NMR）：核磁共振谱是根据核磁共振现象进行分析的。

通过测量有机化合物中原子核受到外加磁场影响的吸收或发射的辐射能量，可以得到有机化合物中原子核的位置、种类和环境。

核磁共振谱具有高分辨率、非破坏性和无辐射的特点，广泛应用于有机合成、物质鉴定和生物医学研究等领域。

4.紫外可见光谱（UV-Vis）：紫外可见光谱是通过测量有机化合物在紫外可见光区域吸收或发射的辐射能量，以确定有机化合物的电子能级和共轭体系的存在与否。

紫外可见光谱具有高灵敏度和快速测量的特点，常用于有机合成、化学动力学和药物研发等领域。

三、有机波谱分析方法1.结构鉴定法：通过与已知化合物的波谱进行对比，确定未知化合物的结构。

结构鉴定法常用于核磁共振谱和质谱。

2.定量分析法：通过测定化合物在特定波长或波数处的吸光度或吸收峰面积，来确定有机化合物的含量。

波谱分析第一章紫外光谱1、为什么紫外光谱可以用于有机化合物的结构解析？紫外光谱可以提供：谱峰的位置（波长）、谱峰的强度、谱峰的形状。

反映了有机分子中发色团的特征，可以提供物质的结构信息。

2、紫外－可见区内（波长范围为100-800 nm ）的吸收光谱。

3、Lamber-Beer 定律适用于单色光吸光度：A= lg(I 0/I) = lc透光度：-lgT = bcA ：吸光度；l ：光在溶液中经过的距离；：摩尔吸光系数，为浓度在1mol/L 的溶液中在1 cm 的吸收池中，在一定波长下测得的吸光度；c ：浓度。

4、有机物分子中含有π键的不饱和基团称为生色团；有一些含有n 电子的基团（如—OH 、—OR 、—NH ２、—NHR 、—X 等），它们本身没有生色功能（不能吸收λ>200 nm 的光），但当它们与生色团相连时，就会发生n —π共轭作用，增强生色团的生色能力（吸收波长向长波方向移动，且吸收强度增加），这样的基团称为助色团。

5、λmax 向长波方向移动称为红移，向短波方向移动称为蓝移（或紫移）。

吸收强度即摩尔吸光系数增大或减小的现象分别称为增色效应或减色效应。

6、电子跃迁的类型：1. σ→σ＊跃迁：饱和烃（甲烷，乙烷）；E 很高，λ<150 nm （远紫外区）。

2. n →σ＊跃迁：含杂原子饱和基团（-OH ，-NH 2）；E 较大，λ150~250 nm （真空紫外区）。

3. π→π＊跃迁：不饱和基团（-C=C-，-C=O ）；E 较小，λ~ 200 nm ，体系共轭，E 更小，λ更大；该吸收带称为K 带。

4. n →π＊跃迁：含杂原子不饱和基团（-C ≡Ｎ，C=O ）：E 最小，λ 200~400 nm （近紫外区）该吸收带称为R 带。

7、λmax 的主要影响因素：1. 共轭体系的形成使吸收红移；2. pH 值对光谱的影响：碱性介质中，↑，吸收峰红移，↑3. 极性的影响：π→π＊跃迁：极性↑，红移，↑；↓。

第一章绪论1. 什么是光的波粒二象性？光具有波动性，又具有粒子性。

前者有光的衍射和干射现象证实，后者表现为光能产生光压和光电效应。

物体的动量P可以表示其粒子性，而波长则表示其波动性，二者关系为：波长= h/p = h/(mc)，E = hn, E = mc2联立两式，得：m = hn/c2(这是光子的相对论质量，由于光子无法静止，因此光子无静质量）而p =mc, 则p = hn/c（p 为动量）2. 简述有机波谱分析的基本构成三要素。

谱峰位置（定性指标）谱峰强度（定量指标）谱峰的形状3. 简述朗伯-比尔定律成立的前提和偏离线性的原因。

前提：①入射光为单色光；②吸收发生在均匀的介质中；③在吸收过程中，吸收物质相互不发生作用。

偏离线性的原因：吸收定律本身的局限性、溶液的化学因素和仪器因素等。

如溶液的浓度过高、溶液中粒子的散射、入射光非单色光等。

4. 简述什么是分子光谱？什么是原子光谱？（1）分子光谱是通过分子内部运动，化合物吸收或发射光量子时产生的光谱。

分子中存在多种运动形式，电子的运动、分子的振动、分子的转动。

分子转动能级的间隔十分密集，在特定范围的波段内用普通分辨率的光谱仪器观察，看到的是连续光谱。

而在整个波段范围内，分子光谱是多个特定范围的连续光谱所形成的带状光谱。

总而言之吧，分子光谱在特定波段范围内是连续光谱的原因在于：转动能级间隔很密。

（2）原子光谱是由原子价层电子受到辐射作用后在不同能级之间跃迁吸收或发射光量子时产生的光谱。

原子光谱是一些线状光谱，发射谱是一些明亮的细线，吸收谱是一些暗线。

原子的发射谱线与吸收谱线位置精确重合。

不同原子的光谱各不相同，氢原子光谱最为简单，其他原子光谱较为复杂，最复杂的是铁原子光谱。

用色散率和分辨率较大的摄谱仪拍摄的原子光谱还显示光谱线有精细结构和超精细结构，所有这些原子光谱的特征，反映了原子内部电子运动的规律性。

5.简述什么是吸收光谱？什么是发射光谱？吸收光谱: 发出的光通过物质时，某些波长的光被物质吸收后产生的光谱，叫做吸收光谱。

第一章绪论教学内容：1.1有机分析的发展阶段。

1.2有机波谱主要研究内容。

1.3有机分析的发展趋势重点和难点：有机化合物分子结构表征的基本原理。

教学要求：了解有机波谱学的学科性质、基本内容和学习意义。

掌握有机化合物分子结构表征的基本原理。

了解本门课程的教学要求和学习方法。

本章用1学时波谱分析主要是利用纯样品进行有机化合物结构的鉴定。

由于其具有微量、快速、灵敏、准确等特点，早已成为研究与确证化合物结构的强有力手段，因此波谱分析是化学工作者必须掌握的一门工具学科。

本课程开课目的：1. 较深入理解波谱学知识，学会运用所学波谱知识解析有机化合物的结构。

2. 硕士研究生考试3. 本科毕业论文4.为日后从事应用化学研究奠定基础5.分析问题和解决问题的方法本课程教学内容及安排：第一章绪论（1学时）第二章紫外-可见光谱分析（5学时）第三章红外光谱分析（6学时）第四章核磁共振波谱分析（9学时）第五章质谱分析（7学时）第六章波谱综合分析（4学时）本课程主要介绍上述四谱与各种有机化合物结构的关系、各谱的解析技术以及综合利用四谱进行有机化合物结构鉴定的方法。

有机分子的种类众多，结构复杂，因此有机化合物分子的结构的分析和鉴定一直以来是化学家需要和必须做的一项工作。

大体可以分为两个阶段，即经典的化学分析方法和仪器（光谱）分析为主、化学手段为辅的分析方法。

1.1 有机分析的发展阶段1.1.1 20世纪中期（1950年）以前主要的分析手段为化学分析方法为主。

化学法测定有机化合物的结构主要是通过元素分析( 如对碳、氢、氮、氧、卤素、硫、磷等元素的分析)、物理常数的测定(如测定相对分子质量、熔点、沸点、折光率、旋光度等)、有机官能团的化学反应及衍生物的制备等方法来进行。

但由于经典的化学分析操作繁琐、耗时，且有时不能准确地确定有机化合物的结构。

【以吗啡分子结构式的确定为例】1.1.2 20世纪中期以后以仪器分析为主，经典化学方法为辅.主要是采用仪器，从光谱学的角度来确定化合物的结构，例如红外、紫外、核磁共振、质谱以及X单晶衍射等手段。

有机波谱分析要点例题和知识点总结一、有机波谱分析简介有机波谱分析是有机化学中非常重要的分析手段，它能够帮助我们确定有机化合物的结构。

常见的有机波谱分析方法包括红外光谱（IR）、紫外可见光谱（UVVis）、核磁共振谱（NMR，包括氢谱 1H NMR 和碳谱 13C NMR）以及质谱（MS）。

二、红外光谱（IR）（一）原理分子中的化学键在不同频率的红外光照射下会发生振动和转动，从而产生吸收峰。

不同的官能团具有特定的吸收频率范围。

（二）要点1、官能团的特征吸收峰例如，羰基（C=O）在 1700 1750 cm⁻¹有强吸收峰；羟基（OH）在 3200 3600 cm⁻¹有宽而强的吸收峰。

2、影响吸收峰位置的因素包括诱导效应、共轭效应、氢键等。

（三）例题例 1：某化合物的红外光谱在 1720 cm⁻¹处有强吸收峰，可能含有什么官能团？答：可能含有羰基（C=O）。

三、紫外可见光谱（UVVis）（一）原理基于分子中的电子在不同能级之间跃迁产生吸收。

（二）要点1、生色团和助色团生色团如羰基、双键等能产生紫外吸收；助色团如羟基、氨基等能增强生色团的吸收。

2、影响吸收波长的因素包括共轭体系的大小、取代基的种类等。

（三）例题例 2：某化合物在 250 nm 处有强吸收，可能的结构是什么？答：可能具有共轭双键结构。

四、核磁共振谱（NMR）（一）氢谱（1H NMR）1、原理氢原子核在磁场中的自旋能级跃迁产生信号。

2、化学位移不同环境的氢原子具有不同的化学位移值。

例如，甲基上的氢通常在 08 12 ppm 处出峰。

3、峰的裂分相邻氢原子的个数会导致峰的裂分，遵循 n ＋ 1 规律。

例题 3：一个化合物的氢谱在 12 ppm 处有一个三重峰，在 36 ppm 处有一个单峰，可能的结构是什么？答：可能是 CH₃CH₂OH。

（二）碳谱（13C NMR）1、化学位移不同类型的碳原子具有不同的化学位移范围。

有机波谱分析习题第一章电子辐射基础(一)判断题1．现代分析化学的任务是测定物质的含量。

( )2．测定某有机化合物中C、H、O、N元素含量的方法属于定性分析。

( )3．测定某有机化合物中是否含有羰基属于有机结构分析。

( )4．利用物质分子吸收光或电磁辐射的性质，建立起来的分析方法属于吸收光谱分析。

( )5．物质被激发后，利用物质跃迁至低能态或基态时发光的性质建立起来的分析方法属于发射光谱分析。

( )6．根据Franck-condon原理，在电子能级发生跃迁时，必然伴随振动能级和转动能级的变化。

( ) 7．紫外吸收光谱、红外吸收光谱、核磁共振波谱和质谱是有机结构分析的四种主要的有机光波谱分析方法，合称为四大谱。

( )8．电磁辐射的波长越长，能量越大。

( )9．有机波谱分析方法和仪器分析方法的灵敏度和准确度都要比化学分析法高得多。

( )10．一般来讲，分子光谱远比原子光谱复杂，原子光谱通常为线状光谱，而分子光谱为带状光谱。

( ) 11．吸收定律偏离线性完全是由于仪器因素引起的。

( )12．电子能级间隔越小，跃迁时吸收光子的频率越大。

( )13．分子光谱是由于电子的发射而产生的。

( )14．分子荧光也叫二次光，都属吸收光谱的范畴。

( )15．ICP可用于测定F、Cl、Br、C、H、N、O、S等非金属元素。

( )(一)判断题答案1．×2．×3．√4．√ 5．√ 6．√ 7．√8．×9．×l0．√11．×l2．×13．×l4．×l5．×(二)单选题1．光或电磁辐射的二象性是指( )。

A．电磁辐射是由电矢量和磁矢量组成；B．电磁辐射具有波动性和电磁性；C．电磁辐射具有微粒性和光电效应；D．电磁辐射具有波动性和微粒性。

2．光量子的能量与电磁辐射的哪一个物理量成正比?( )A．频率；B．波长；C．周期；D．强度3．可见光区、紫外光区、红外光区、无线电波四个电磁波区域中，能量最大和最小的区域分别为( )。

课后答案】有机波谱分析（孟令芝，第三版第1章绪论1.1 有机波谱分析的基本概念1. 有机波谱分析是指利用波谱技术对有机化合物的结构和性质进行定性和定量分析的一种方法。

2. 有机波谱分析的原理是利用分子的不同振动和旋转运动所引起的吸收或发射电磁波来分析物质的结构和性质。

3. 有机波谱分析的分类包括红外光谱分析、核磁共振波谱分析、质谱分析等。

1.2 红外光谱分析1. 红外光谱是指波长范围为0.8~1000 μm的电磁辐射。

2. 红外光谱分析利用化合物中不同化学键的振动和变形所吸收的红外辐射来分析物质的结构和性质。

3. 红外光谱的谱图通常分为三个区域：近红外区、中红外区和远红外区，对应的波数范围为12000~4000 cm-1、4000~400 cm-1和400~10 cm-1。

4. 红外光谱的谱图可通过化合物中的官能团、分子结构和化学键的性质来进行解释和分析，常见的化学键包括C-H、O-H、N-H、C=O、C=C、C≡C等。

1.3 核磁共振波谱分析1. 核磁共振波谱是指当核磁矩和外磁场相互作用时反应出的光谱。

2. 核磁共振波谱分析利用化合物中含有氢、碳等元素的核磁共振信号来分析物质的结构和性质。

3. 核磁共振波谱分析中的化学位移指的是核磁共振信号所对应的频率与参考标准物质的频率差值，常用的参考标准物质包括TMS、CDCl3等。

4. 核磁共振波谱的谱图可通过分析化合物中的化学位移、峰形、耦合常数等来对化合物的结构和性质进行解释和分析。

1.4 质谱分析1. 质谱分析是指将化合物分解为不同的离子，并在磁场中进行分离、聚集和检测，从而得到物质的结构和性质信息的一种方法。

2. 质谱分析的过程包括化合物的分子离化、离子加速、离子分离和离子检测等。

3. 质谱分析中常用的离子化方法包括电子轰击法、化学离子化法等。

4. 质谱分析的谱图可通过分析离子碎片的质荷比、相对丰度等来对化合物的结构和性质进行解释和分析。

第2章红外光谱分析2.1 基本原理和仪器1. 红外光谱是指物质分子在红外辐射下吸收、散射和反射的现象。