上海交通大学：《有机化学》教程教学资源（讲稿）第十一章 测定有机物结构的物理方法

第十一章测定有机物结构的物 理方法

第十一章 测定有机物结构的物 理方法 SJTU Corpyright

111电磁波谱的基本概念 了光是一种电磁波,也可以叫做电磁辐射。 了它具有波粒二象性,就其波动性而言, v=C/(v为频率)○ 了就其粒子性而言,E=hv(其运动速度为C ∴B=hC/λ,波长愈短,相应的能量愈大

11.1 电磁波谱的基本概念 光是一种电磁波，也可以叫做电磁辐射。 它具有波粒二象性，就其波动性而言， ν= C/λ（ν为频率） 就其粒子性而言，E= hν(其运动速度为C) ∴ E= h C/λ，波长愈短，相应的能量愈大 SJTU Corpyright

在分子光谱中,根据波长或频率或波数,可以把电磁波分为 几个区域。 紫外可见光谱红外光谱 核磁共振 远紫外紫外可见近红外红外远红外微波无线电波 波长(nm)10 200 400 800 250025000 5.0*1085.0*109 (um) 2.525 波数(cm) 4000 400 频率(MHz) 600 60

在分子光谱中，根据波长或频率或波数，可以把电磁波分为 几个区域。 紫外可见光谱 红外光谱 核磁共振 波长(nm) 10 200 400 800 2500 25000 5.0*10 8 5.0*10 9 (um) 2.5 25 波数 (cm-1) 4000 400 频率(MHz) 600 60 远紫外 紫 外 可 见 近红外 红外 远红外 微 波 无线电波 SJTU Corpyright

了不同分子对不同波长的光的吸收是有选择性的,是量 子化的 当△E=E1-E时,辐射能才能被吸收 分子对光的吸收是与分子的结构密切相关的,把这些 特定的辐射能就记录下来分子的吸收光谱 当电磁波照射化合物分子时,分子可以吸收一部分辐 射能,激发分子中的电子(主要是价电子)跃迁到较 高的能级一紫外可见光谱。 r分子吸收了红外光,增加分子的振动和转动的能量 红外光谱。 分子吸收了无线电波,引起分子中某些原子核的自旋 跃迁一核磁共振谱

不同分子对不同波长的光的吸收是有选择性的，是量 子化的。 当 ΔE = E1 - E 0 时，辐射能才能被吸收。 ∴ 分子对光的吸收是与分子的结构密切相关的，把这些 特定的辐射能就记录下来——分子的吸收光谱。 当电磁波照射化合物分子时，分子可以吸收一部分辐 射能，激发分子中的电子（主要是价电子）跃迁到较 高的能级 —紫外可见光谱。 分子吸收了红外光，增加分子的振动和转动的能量 — 红外光谱。 分子吸收了无线电波，引起分子中某些原子核的自旋 跃迁 —核磁共振谱。 SJTU Corpyright

定的有机物有其特定的吸收光谱。 转动光谱:在远红外与微波区,用途不大(转 动能级的跃迁)。 振动光谱:中红外区,能差大于转动(振动能 级的跃迁)。 分子光谱{电子光谱:可见光与紫外光区,谱线不止一条 ,一般将吸收强度最大的波长作为特征峰标出 (电子能级的变化) 吸收光谱可以用来作为鉴定有机物结构的重要依据

一定的有机物有其特定的吸收光谱。 分子光谱 转动光谱：在远红外与微波区，用途不大（转 动能级的跃迁）。 振动光谱：中红外区，能差大于转动（振动能 级的跃迁）。 电子光谱：可见光与紫外光区，谱线不止一条 ，一般将吸收强度最大的波长作为特征峰标出 （电子能级的变化）。 ∴ 吸收光谱可以用来作为鉴定有机物结构的重要依据。 SJTU Corpyright

§11.2紫外光谱(UV) (Ultraviolet Spectra) 紫外光谱的产生: 束光通过有机物时,一定波长的光可能吸收很强,而其 它波长的光不吸收或很弱,这样就可以被记录下来 UV 了紫外光:10400m,可见光:400780nm 矿远紫外:10-200m(03层空洞) 近紫外:200400mm常用。 了跃迁能量高,波长短 跃迁能量低,波长长外层价电子跃迁一紫外光区域。 米一般有颜色的化合物,吸收可见光,呈现其光互补色

§11.2 紫外光谱（UV） （Ultraviolet Spectra) 一、紫外光谱的产生： 一束光通过有机物时，一定波长的光可能吸收很强，而其 它波长的光不吸收或很弱，这样就可以被记录下来----- UV。 紫外光：10 —400 nm，可见光：400 —780 nm， 远紫外：10 —200 nm（O 3 层空洞） 近紫外：200 —400 nm 常用。 跃迁能量高，波长短 跃迁能量低，波长长 * 一般有颜色的化合物，吸收可见光，呈现其光互补色。 外层价电子跃迁--紫外光区域。 SJTU Corpyright

真空紫外普通紫外 可见光区 0200 400 800 真空紫外:普遍仪器观察不到,要在真空条件下。 E=609300KJ/mol,接近于化学键的能量。 普通紫外:氘灯,200800m,普通紫外光谱仪。 可见光区:钨丝灯,E=300151KJ/mol

• 真空紫外：普遍仪器观察不到，要在真空条件下。 E=609— 300KJ/mol，接近于化学键的能量。 • 普通紫外：氘灯，200—800 nm，普通紫外光谱仪。 • 可见光区：钨丝灯，E=300—151KJ/mol 10 200 400 800 真空紫外 普通紫外 可见光区 SJTU Corpyright

紫外光谱的表示方法 =-257m 吸光度08 ca230l×10·m (CH OHS U Cw12300 =82c 04 02 250 i 波长/m n max=252nm, C=2.3201*10-4mol/L(CH3OH)I e=12300,l=02cm

二、紫外光谱的表示方法 λmax=252nm, c=2.3201*10-4mol/L(CH3 OH), ε= 12300, l=0.2cm SJTU Corpyright

根据 Lambert-Beer定律 A= log Io/I=ecl I。入射光强度,I透射光强度,ε一摩尔吸光系数 (L/mol cm) C浓度(mo/),L样品管长(cm) e的大小表示了分子在吸收峰的波长可以发生能量转移的 可能性。 e的范围(10-105,10g8=1-5)。 般ε为104以上,属于允许的跃迁;ε小于103,转移 的可能性小

根据Lambert——Beer定律： A = log I0 /I = εc l I0 —入射光强度，I—透射光强度，ε—摩尔吸光系数 (L/mol.cm) C—浓度（mol/L），L—样品管长（cm） ε的大小表示了分子在吸收峰的波长可以发生能量转移的 可能性。 ε的范围（10—105 ，logε= 1-5）。 一般ε为104以上，属于允许的跃迁；ε小于103，转移 的可能性小。 SJTU Corpyright

三、紫外光谱与有机物的分子结构 1.σ一σ*跃迁,200mm以下 a B hy 0 0 Eo 单线态 三线态 紫外光中只有单线态

三、紫外光谱与有机物的分子结构 1. σ－σ *跃迁，200 nm以下 σ * B A B A A B σ E 0 E1 E1 E 0 E 0 E1 单线态 三线态 hv * 紫外光中只有单线态 SJTU Corpyright