波谱分析
基本概念
1.分子不饱和度：不饱和度又称缺氢指数,(英文名称:Degree of unsaturation)是有机物分子不饱和程度的量化标志,用希腊字母Ω表示.规定烷烃的不饱和度是0（所有的原子均已饱和）.
2.摩尔吸光系数：物质对某波长的光的吸收能力的量度。指一定波长时，溶液的浓度为1 mol/L，光程为1cm时的吸光度值，用ε或EM表示。ε越大，表明该溶液吸收光的能力越强，相应的分光度法测定的灵敏度就越高。以一定波长的光通过时，所引起的吸光度值A。
3.化学位移：用核磁共振仪可以记录到有关信号，处在不同化学环境中的氢原子因产生共振时吸收电磁波的频率不同，在谱图上出现的位置也不同，各类氢原子的这种差异被称为化学位移。
4.弛豫：在外加射频脉冲RF(B1)的作用下，原子核发生磁共振达到稳定的高能态后，从外加的B1消失开始，到恢复至发生磁共振前的磁矩状态为止，整个过程叫弛豫过程（Relaxation），也就是恢复的过程。它所需的时间叫弛豫时间。弛豫时间有两种即t1和t2，t1为自旋一点阵或纵向驰豫时间，t2为自旋一自旋或横向弛豫时间。表面区的质子间的距离偏离体内的晶格数，而晶胞的结构基本不变。
5.耦合：耦合是指两个或两个以上的电路元件或电网络的输入与输出之间存在紧密配合与相互影响，并通过相互作用从一侧向另一侧传输能量的现象。耦合作为名词在通信工程、软件工程、机械工程等工程中都有相关名词术语。
6.等价质子：化合物CH3CH2CH2CH2CH3,有几种化学等价的质子三种.两个CH3的六个质子等价；两边CH2的四个等价；中间CH2的两个等价.判别等价质子的方法就用基团取代法,用试验基团分别取代两个质子,如果得到的化合物是相同的,就是等价质子.反之不等价.
7.发色团：分子结构的某些基团吸收某种波长的光，而不吸收另外波长的光，从而使人觉得好像这一物质"发出颜色"似的，因此把这些基团称为"发色基团/发色团"。例如，无机颜料结构中有发色团，如铬酸盐颜料是（重铬酸根），呈黄色；氧化铁颜料的发色团是呈红色；铁蓝颜料的发色团是呈蓝色。这些不同的分子结构对光波有选择性的吸收，反射出不同波长的光。
8. 助色团：分子中本身不吸收辐射而能使分子中生色基团的吸收峰向长波长移动并增强其强度的基团，如羟基、胺基和卤素等。当吸电子基(如-NO2)或给电子基(含未成键p电子的杂原子基团，如-OH,-NH2等)连接到分子中的共轭体系时，都能导致共轭体系电子云的流动性增大，分子中π→π*跃迁的能级差减小，最大吸收波长移向长波，颜色加深。这些基团被称为助色团。助色团可分为吸电子助色团和给电子助色团。
助色团的基本特点是在基团中最少还有一对孤对电子，使其可以通过共振来增大分子的共轭体系。如果助色团位于发色团的间位位置，则基本不影响分子的颜色。
9.单晶：所谓单晶(monocrystal, monocrystalline, single crystal)，即结晶体内部
的微粒在三维空间呈有规律地、周期性地排列，或者说晶体的整体在三维方向上由同一空间格子构成，整个晶体中质点在空间的排列为长程有序。单晶整个晶格是连续的，具有重要的工业应用。由于熵效应导致了固体微观结构的不理想，例如杂质，不均匀应变和晶体缺陷，有一定大小的理想单晶在自然界中是极为罕见的，而且也很难在实验室中生产。另一方面，在自然界中，不理想的单晶可以非常巨大，例如已知一些矿物，如绿宝石，石膏，长石形成的晶体可达数米。10.晶系：晶体根据其在晶体理想外形或综合宏观物理性质中呈现的特征对称元素可划分为立方、六方、三方、四方、正交、单斜、三斜等7类，是为7个晶系，分属于3个不同的晶族。高级晶族中只有一个立方晶系；中级晶族中有六方、四方和三方三个晶系；低级晶族中有正交、单斜和三斜三个晶系。特征对称元素亦能确认与每种晶系对应晶胞的形状或晶胞参数相关性的特征。各晶系的晶胞类型一般用晶胞参数a、b、c和α、β、γ表示。其中a、b和c是晶胞三个边的长度，习惯上叫轴长，α、β和γ叫轴角，它们分别是b和c、a和c、a和b的夹角。如唯一高次轴方向四重轴或反轴的存在决定晶体属四方晶系并具有四方柱形状的晶胞，晶胞参数必有a=b≠c和α=β=γ=90°的相关性。
11.点群：晶体形态中，全部对称要素的组合称为该晶体形态的对称型或点群，在10种对称素的基础上组成的对称操作群。
12.空间群：晶体内部结构中全部对称要素的集合称为“空间群” 。[1]具体地说是晶胞中全部对称要素的组合
13.系统消光：晶体衍射实验数据中出现某类衍射系统消失的现象称为系统消光。由于衍射线的相互干涉，某些方向的强度将会加强，而某些方向的强度将会减弱甚至消失，这种规律习惯称为系统消光。系统消光有二大类：点阵消光和结构消光。
14.质荷比：质荷比（mass-to-charge ratio）指带电粒子的质量与所带电荷之比值。以m/e表示。是质谱分析中的一个重要参数，不同m/e值的粒子在一定的加速电压V和一定磁场强度E下，所形成的一个弧形轨迹的半径r与m/e成正比。90年代时IUPAC规定用以表示质荷比的m/e改为m/z
15.分子离子峰分子电离一个电子形成的离子所产生的峰1）在质谱分析中有机化合物样品的蒸气进入电离室,受到电子流轰击或其他方式的作用,打掉一个电子后（大多数情况是失去一个电子,偶尔有失去2～3个电子）形成具有一个不成对电子的正离子称为分子离子,而产生的峰称为分子离子峰,也称母峰。一般来说最大质量数的峰就是分子离子峰,它的质量就是分子量2）分子失去一个电子所形成的离子。分子离子含奇数个电子,一般出现在质谱图的最右侧。...由分子离子形成的峰叫分子离子峰。一般位于质谱图质荷比最高位置的一端，它的质量数是化合物的分子量。3）分子受电子流的轰击,失去一个电子即为分子离子,所产生的峰称为分子离子峰.电子的过剩能量会切断分子离子中各种化学键,使分子离子裂解成碎片离子。
基本原理
16.元素分析：其基本原理是，将样品置于氧气流中燃烧，用氧化剂使其有机成分充分氧化，令各种元素定量地转化成与其相对应的挥发性氧化物，使这些产物流经硅胶填充柱色谱，用热导池检测器分别测定其浓度，最后用外标法确定每种元素的含量。
17.傅里叶红外吸收原理（不准确）
傅里叶转换光谱是一较不直观的方法。有别于照射一束单色光在样本上，此种技术是照射一束一次含有许多种频率的光并测量有多少的光是被样本所吸收的。接下来，此束光被修改成另一组的频率，提供第二个数据。过程重复进行多次。之后，电脑将所有的数据整合分析并推断出在每个光波长下的吸光值。上面所描述的光束是一宽带光源的起始。此光源含所有波长的光谱，傅里叶转换光谱就是利用此光来进行测量。光线射到了Michelsoninterferometer—由一定组态的镜子所构成，其中一面会以马达促使其移动。当镜子移动时，光束中每个波长的光会借由干涉仪，因为波干扰的影响，造成周期性的阻断、传输。不同的波长会有不同的速率，所以在每个时刻，光束在通过干涉仪后都会产生不同的光谱。如同先前所提，电脑处理是需要将原始的数据资料(在每个镜位的吸光值)转变为所预期的结果(在每个波长下的吸光值)。过程中，所需的转换是一种常见的算法，称为傅立叶转换(因此命名为"傅立叶变换红外光谱")，而原始的数据也被称为"干涉图"。
18.紫外可见吸收原理
在有机化合物分子中有形成单键的ζ电子、有形成双键的π电子、有未成键的孤对n电子。当分子吸收一定能量的辐射能时，这些电子就会跃迁到较高的能级，此时电子所占的轨道称为反键轨道，而这种电子跃迁同内部的结构有密切的关系。
在紫外吸收光谱中，电子的跃迁有ζ→ζ*、n→ζ*、π→π*和n→π*四种类型，各种跃迁类型所需要的能量依下列次序减小：ζ→ζ*>n→ζ*>π→π*>n→π*由于一般紫外可见分光光度计只能提供190－850nm范围的单色光，因此，我们只能测量n→ζ*的跃迁，n→π*跃迁和部分π→π*跃迁的吸收，而对只能产生200nm以下吸收的ζ→ζ*的跃迁则无法测量。
紫外吸收光谱是带状光谱，分子中存在一些吸收带已被确认，其中有K带、R带、B带、E1和E2带等。
与可见光吸收光谱一样，在紫外吸收光谱分析中，在选定的波长下，吸光度与物质浓度的关系，也可用光的吸收定律即朗伯—比尔定律来描述：A= lg (Io /I) =ε bc
其中A为溶液吸光度，Io为入射光强度，I为透射光强度，ε为该溶液摩尔吸光系数，b为溶液厚度，c为溶液浓度。
19.核磁共振原理：核磁共振主要是由原子核的自旋运动引起的。不同的原子核，
自旋运动的情况不同，它们可以用核的自旋量子数I来表示。
核磁共振现象
原子核是带正电荷的粒子，不能自旋的核没有磁矩，能自旋的核有循环的电流，会产生磁场，形成磁矩（μ）。
μ=γP
式中，P是角动量矩，γ是磁旋比，它是自旋核的磁矩和角动量矩之间的比值，因此是各种核的特征常数。
当自旋核（spin nuclear）处于磁感应强度为B0的外磁场中时，除自旋外，还会绕B0运动，这种运动情况与陀螺的运动情况十分相像，称为拉莫尔进动（larmor process）。自旋核进动的角速度ω0与外磁场感应强度B0成正比，比例常数即为磁旋比（magnetogyric ratio)γ。式中ν0是进动频率。
ω0=2πν0=γB0
原子核在无外磁场中的运动情况如下图，微观磁矩在外磁场中的取向是量子化的（方向量子化），自旋量子数为I的原子核在外磁场作用下只可能有2I+ l
个取向，每一个取向都可以用一个自旋磁盘子数m来表示，m与I之间的关系是
m=I,I-1,I-2…-I
原子核的每一种取向都代表了核在该磁场中的一种能量状态，I值为1/2的核在外磁场作用下只有两种取向，各相当于m=1/2 和m=-1/2，这两种状态之间的能量差ΔE值为
ΔE=γh B0/2π
一个核要从低能态跃迁到高能态，必须吸收ΔE的能量。让处于外磁场中的自旋核接受一定频率的电磁波辐射，当辐射的能量恰好等于自旋核两种不同取向的能量差时，处于低能态的自旋核吸收电磁辐射能跃迁到高能态。这种现象称为核磁共振。当频率为ν射的射频照射自旋体系时，由于该射频的能量E射=hν射，因此核磁共振要求的条件为
hν射=ΔE（即2πν射=ω射=γB0）①
目前研究得最多的是1H的核磁共振和13C的核磁共振。1H的核磁共振称为质子磁共振(Proton Magnetic Resonance），简称PMR，也表示为1H-NMR。13C核磁共振（Carbon- 13 Nuclear Magnetic Resonance）简称CMR，也表示为13C-NMR。[2]
核磁共振饱和与驰豫
1H的自旋量子数是I=1/2，所以自旋磁量子数m=±1/2，即氢原子核在外磁场中应有两种取向。1H的两种取向代表了两种不同的能级，在磁场中，m=1/2时，E=-μB0，能量较低，m=-1/2时，E=μB0，能量较高，两者的能量差为
ΔE=2μB0，见下图。
式①，式②说明：处于低能级的1H核吸收E射的能量时就能跃迁到高能级。也即只有当电磁波的辐射能等于lH的能级差时，才能发生1H的核磁共振。
E射=hν射=ΔE=hν0②因此1H发生核磁共振的条件是必须使电磁波的辐射频率等于1H的进动频率，既符合下式。
ν射=ν0=γB0/2π③由式③可知：要使ν射=ν0，可以采用两种方法。一种是应强度，逐渐改变电磁波的辐射频率ν射，进行扫描，当ν射与B0匹配时，发生核磁共振。另一种方法是固定辐射波的辐射频率，然后从低场到高场，逐渐改变B0，当B0与ν射匹配时，也会发生核磁共振。这种方法称为扫场。—般仪器都采用扫场的方法。固定磁感在外磁场的作用下，有较多1H倾向于与外磁场取顺向的排列，即处于低能态的核数目比处于高能态的核数目多，但由于两个能级之间能差很小，前者比后者只占微弱的优势1H-NMR的讯号正是依靠这些微弱过剩的低能态核吸收射频电磁波的辐射能跃迁到高级而产生的。如高能态核无法返回到低能态，那么随着跃迁的不断进行，这种微弱的优势将进一步减弱直到消失，此时处于低能态的1H核数目与处于高能态核数目逐渐趋于相等，与此同步，PMR的讯号也会逐渐减弱直到最后消失。上述这种现象称为饱和。
1H核可以通过非辐射的方式从高能态转变为低能态，这种过程称为弛豫（relaxation），正是因为各种机制的弛豫，使得在正常测试情况下不会出现饱和现象。弛豫的方式有两种，处于高能态的核通过交替磁场将能量转移给周围的分子，即体系往环境释放能量，本身返回低能态，这个过程称为自旋晶格弛豫。其速率用1/T1表示，T1称为自旋晶格弛豫时间。自旋晶格弛豫降低了磁性核的总体能量，又称为纵向弛豫。两个处在一定距离内，进动频率相同、进动取向不同的核互相作用，交换能量，改变进动方向的过程称为自旋-自旋弛豫。其速率用1/T2表示，T2称为自旋-自旋弛豫时间。自旋-自旋弛豫未降低磁性核的总体能量，又称为横向弛豫。[2]
核磁共振丰度和灵敏度
天然丰富的12C的I值为零，没有核磁共振信号。13C的I值为1/2，有核磁共振信号。通常说的碳谱就是13C核磁共振谱。由于13C与1H的自旋量子数相同，所以13C的核磁共振原理与1H相同。但13C核的γ值仅约为1H核的1/4，而检出灵敏度正比于γ3，因此即使是丰度100%的13C 核，其检出灵敏度也仅为1H核的1/64，再加上13C的丰度仅为1.1%，所以，其检出灵敏度仅约为1H核的1/6000。这说明不同原子核在同一磁场中被检出的灵敏度差别很大，13C的天然丰度只有12C的1.108%。由于被检灵敏度小，丰度又低，因此检测13C比检测1H在技术上有更多的困难。下表是几个自旋量子数为1/2的原子核的天然丰度和相对灵敏度。
核磁共振的原理核磁共振现象来源于原子核的自旋角动量在外加磁场作用下的进动。根据量子力学原理，原子核与电子一样，也具有自旋角动量，其自旋角动量的具体数值由原子核的自旋量子数决定，实验结果显示，不同类型的原子核自旋量子数也不同：质量数和质子数均为偶数的原子核，自旋量子数为0
质量数为奇数的原子核，自旋量子数为半整数质量数为偶数，质子数为奇数的原子核，自旋量子数为整数。迄今为止，只有自旋量子数等于1/2的原子核，其
核磁共振信号才能够被人们利用，经常为人们所利用的原子核有：1H、11B、13C、17O、19F、31P 。由于原子核携带电荷，当原子核自旋时，会由自旋产生一个磁矩，这一磁矩的方向与原子核的自旋方向相同，大小与原子核的自旋角动量成正比。将原子核置于外加磁场中，若原子核磁矩与外加磁场方向不同，则原子核磁矩会绕外磁场方向旋转，这一现象类似陀螺在旋转过程中转动轴的摆动，称为进动。进动具有能量也具有一定的频率。原子核进动的频率由外加磁场的强度和原子核本身的性质决定，也就是说，对于某一特定原子，在一定强度的的外加磁场中，其原子核自旋进动的频率是固定不变的。原子核发生进动的能量与磁场、原子核磁矩、以及磁矩与磁场的夹角相关，根据量子力学原理，原子核磁矩与外加磁场之间的夹角并不是连续分布的，而是由原子核的磁量子数决定的，原子核磁矩的方向只能在这些磁量子数之间跳跃，而不能平滑的变化，这样就形成了一系列的能级。当原子核在外加磁场中接受其他来源的能量输入后，就会发生能级跃迁，也就是原子核磁矩与外加磁场的夹角会发生变化。这种能级跃迁是获取核磁共振信号的基础。为了让原子核自旋的进动发生能级跃迁，需要为原子核提供跃迁所需要的能量，这一能量通常是通过外加射频场来提供的。根据物理学原理当外加射频场的频率与原子核自旋进动的频率相同的时候，射频场的能量才能够有效地被原子核吸收，为能级跃迁提供助力。因此某种特定的原子核，在给定的外加磁场中，只吸收某一特定频率射频场提供的能量，这样就形成了一个核磁共振信号。
20.比尔定律
又称比尔定律、比耳定律、朗伯-比尔定律、布格-朗伯-比尔定律（Bouguer–Lambert–Beer law），是光吸收的基本定律，适用于所有的电磁辐射和所有的吸光物质，包括气体、固体、液体、分子、原子和离子。比尔-朗伯定律是吸光光度法、比色分析法和光电比色法的定量基础。光被吸收的量正比于光程中产生光吸收的分子数目。
式中：
，——入射光及通过样品后的透射光强度；
A——吸光度(absorbance)旧称光密度(optical density)；
C——样品浓度；
d——光程，即盛放溶液的液槽的透光厚度；
k——光被吸收的比例系数；
T——透射比，即透射光强度与入射光强度之比。
当浓度采用摩尔浓度时，k为摩尔吸收系数。它与吸收物质的性质及入射光的波长λ有关。
物理意义
当一束平行单色光垂直通过某一均匀非散射的吸光物质时, 其吸光度A与
吸光物质的浓度c及吸收层厚度d成正比.
21.x-ray衍射原理
1913年英国物理学家布拉格父子(W.H.Bragg,W.L.Bragg)在劳厄发现的基础上,不仅成功地测定了NaCl、KCl等的晶体结构,并提出了作为晶体衍射基础的著名公式──布拉格方程：
2d sinθ=nλ
式中λ为X射线的波长，n为任何正整数。
当X射线以掠角θ(入射角的余角)入射到某一点阵晶格间距为d的晶面上时,在符合上式的条件下，将在反射方向上得到因叠加而加强的衍射线。布拉格方程简洁直观地表达了衍射所必须满足的条件。当X射线波长λ已知时(选用固定波长的特征X射线)，采用细粉末或细粒多晶体的线状样品,可从一堆任意取向的晶体中，从每一θ角符合布拉格方程条件的反射面得到反射,测出θ后，利用布拉格方程即可确定点阵晶面间距、晶胞大小和类型;根据衍射线的强度,还可进一步确定晶胞内原子的排布。这便是X射线结构分析中的粉末法或德拜-谢乐(Debye—Scherrer)法的理论基础。而在测定单晶取向的劳厄法中所用单晶样品保持固定不变动（即θ不变）,以辐射束的波长作为变量来保证晶体中一切晶面都满足布拉格方程的条件,故选用连续X射线束。如果利用结构已知的晶体，则在测定出衍射线的方向θ后,便可计算X射线的波长，从而判定产生特征X射线的元素。这便是X射线谱术,可用于分析金属和合金的成分。
1913年英国物理学家布拉格父子(W.H.Bragg,W.L.Bragg)在劳厄发现的基础上,不仅成功地测定了NaCl、KCl等的晶体结构,并提出了作为晶体衍射基础的著名公式──布拉格方程：
2d sinθ=nλ
式中λ为X射线的波长，n为任何正整数。
当X射线以掠角θ(入射角的余角)入射到某一点阵晶格间距为d的晶面上时,在符合上式的条件下，将在反射方向上得到因叠加而加强的衍射线。布拉格方程简洁直观地表达了衍射所必须满足的条件。当X射线波长λ已知时(选用固定波长的特征X射线)，采用细粉末或细粒多晶体的线状样品,可从一堆任意取向的晶体中，从每一θ角符合布拉格方程条件的反射面得到反射,测出θ后，利用布拉格方程即可确定点阵晶面间距、晶胞大小和类型;根据衍射线的强度,还可进一步确定晶胞内原子的排布。这便是X射线结构分析中的粉末法或德拜-谢乐(Debye—Scherrer)法的理论基础。而在测定单晶取向的劳厄法中所用单晶样品保持固定不变动（即θ不变）,以辐射束的波长作为变量来保证晶体中一切晶面都满足布拉格方程的条件,故选用连续X射线束。如果利用结构已知的晶体，则在测定出衍射线的方向θ后,便可计算X射线的波长，从而判定产生特征X射线的元素。这便是X射线谱术,可用于分析金属和合金的成分。
三.基本原理的应用
1.影响化学位移的因素：由于氢核在不同化合物中所处的环境不同，所受到的屏蔽作用也不同，由于屏蔽作用所引起的共振时，磁场强度的移动现象称为化学位移．
影响因素可以表示为
内因：有吸电子基团的向低场移动（因为屏蔽作用减少，弛豫所需的外磁场强度可以不用很高）；共轭效应的向低场移动(如苯环上的H向低场移动)；还有就是各向异构引起的，比如苯环的上方空间（不是苯环上）的H向高产移动，三键的键方向的向高产移动，双建上方的H向高产移动。这些有机化学的课本上都有，注意分类，别弄混淆。
外因：溶剂，温度（低温的时候有的单峰肯能会列分成双峰，如DMF的）2.活泼氢以及等价质子的类型
活泼氢一般是指与氧、卤素等原子相连接的氢原子
常见的活泼氢有：OH、NH、SH等。这些活泼氢由于受相互交换（分子与溶剂分子或不同样品分子相互间交换）作用及氢键形成的影响，化学位移值很不稳定。一般交换速度是OH＞NH＞SH。因而活泼氢的积分值不准（并不是积分操作原因）活泼氢的δ与温度、浓度及pH有很大关系。
分子中有一组氢核,它们的化学环境完全相等,化学位移也严格相等,这组核称为化学等价的核.有快速旋转化学等价和对称性化学等价之分.
3.耦合类型以及耦合常数的计算
耦合性是程序结构中各个模块之间相互关联的度量。它取决于各个模块之间接口的复杂程度、调用模块的方式以及哪些信息通过接口。
就是你的两个峰位移之差，乘以核磁的兆赫数就OK了，简单而言，如果你用的是400MHz的核磁，那么就将两个峰的位移之差，比如0.008，乘以400就OK 了，耦合常熟是0.008*400=3.2，耦合常数有正有负，一般只写正数。
一级谱的话，算耦合常数简单，若双峰的话，就两峰化学位移相减，再乘上你的核磁共振频率，t峰同理，中间峰与前后峰相减的绝对值，再乘上你的核磁共振频率。
二级谱的话，求简便，也可以按照一级来算，如果循规蹈矩，就有点复杂，去看看二级谱是怎么计算的吧，我记不太清了！
ABC、ABX等系统，你要判断好，要不你就直接判断为多重峰，不用技术其耦合常数！
4.不饱和度的计算
5.氢键的类型
氢原子与电负性大、半径小的原子X（氟、氧、氮等）以共价键结合，若与电负性大的原子Y（与X相同的也可以）接近，在X与Y之间以氢为媒介，生成X-H…Y形式的一种特殊的分子间或分子内相互作用，称为氢键。[X与Y可以是同一种类分子，如水分子之间的氢键；也可以是不同种类分子，如一水合氨分子（NH3·H2O）之间的氢键]
分子内氢键
某些分子内，例如HNO3、邻硝基苯酚分子可以形成分子内氢键，还有一个苯环上连有两个羟基，一个羟基中的氢与另一个羟基中的氧形成氢键。分子内氢键由于受环状结构的限制，X－H…Y往往不能在同一直线上。分子内氢键使物质熔沸点降低。分子内氢键必须具备形成氢键的必要条件，还要具有特定的条件，如:形成平面环，环的大小以五或六原子环最稳定，形成的环中没有任何的扭曲。
双氢键与Π氢键
不同分子之间还可能形成双氢键效应，写为B-H… H-A。比如H3N— BH3，而双氢键很容易脱去H2，所以双氢键也被看成氢化物脱氢的中间体。另外在大分子中往往还存在π—氢键，大π键或离域π 键体系具有较大的电子云可以作为质子的受体，而形成π—氢键，也称芳香氢键，在稳定多肽和蛋白质中也起着重要作用。
1按存在方式分类：1.分子间氢键 2分子内氢键
2.按键能强度分类：1.弱氢键2.强氢键
3.按质子供体与受体分类：1常规氢键2.非常规氢键：π型氢键、双氢键、单电子氢键、Ｘ－Ｈ…Ｍ型（Ｘ＝Ｃ、Ｎ、Ｏ，Ｍ＝过渡金属原子）、Ｈ原子正极性化的Ｍ－Ｈ…Ｏ≡Ｃ型、分叉的氢键
4.按氢键中Ｈ原子位置分类：．１不对称氢键、对称氢键
5.根据光谱性质分类：红移氢键、蓝移氢键
6.N+1规则
在1H NMR(H核磁共振波谱)法中的n+1规律，就是当一种H核的邻近(不超过三个键)有几个等价的H核存在时，则此种H核的共振吸收峰分裂为n+1重峰。
狭义：某基团的氢与n个相邻氢偶合时，将被分裂为n+1重峰，而与该基团本身的氢数无关。
广义：若某基团与n,n’···个氢核相邻，发生简单偶合，若偶合常数相等，则峰裂分常数为（n+n’+……）+1，若偶合常数不等，则分裂为（n+1）(n’+1)。
7.分子振动类型以及影响基团频率位移的因素
分子振动形式分为①伸缩振动和②弯曲振动。
1、伸缩振动分为对称伸缩振动和反对称伸缩振动。
2、弯曲振动分为面内弯曲振动和面外弯曲振动。
面内弯曲振动又分为剪式振动和面内摇摆。
面外弯曲振动分为面外摇摆振动和扭曲振动。
中红外光谱区可分成4000 cm-1 ~1300 cm-1和1800cm-1 （1300 cm-1 ）~ 600 cm-1两个区域。最有分析价值的基团频率在4000 cm-1 ~ 1300 cm-1 之间，这一区域称为基团频率区、官能团区或特征区。基团频率主要是由基团中原子的质量和原子间的化学键力常数决定。然而，分子内部结构和外部环境的改变对它都有影响，因而同样的基团在不同的分子和不同的外界环境中，基团频率可能会有一个较大的范围。
影响基团频率位移的因素大致可分为内部因素和外部因素。
内部因素：
1.电子效应包括诱导效应、共轭效应和中介效应，它们都是由于化学键的电子分布不均匀引起的
2氢键的影响
3.振动耦合
4.Fermi共振
外部因素外部因素主要指测定时物质的状态以及溶剂效应等因素。同一物质的不同状态，由于分子间相互作用力不同，所得到光谱往往不同。分子在气态时，其相互作用力很弱，此时可以观察到伴随振动光谱的转动精细结构。液态和固态分子间作用力较强，在有极性基团存在时，可能发生分子间的缔合或形成氢键，导致特征吸收带频率、强度和形状有较大的改变。
8.影响紫外可见吸收的因素
紫外可见吸收光谱主要取决于分子中价电子的能级跃迁，但分子的内部结构和外部环境都会对紫外可见吸收光谱产生影响。
1.共轭效应
共轭效应使共轭体系形成大π键，结果使各能级间能量差减小，跃迁所需能量减小。因此共轭效应使吸收的波长向长波方向移动，吸收强度也随之加强。随着共轭体系的加长，吸收峰的波长和吸收强度呈规律地改变。
2.助色效应
助色效应使助色团的n电子与发色团的π电子共轭，结果使吸收峰的波长向长波方向移动，吸收强度随之加强。
3.超共轭效应
这是由于烷基的ζ键与共轭体系的π键共轭而引起的，其效应同样使吸收峰向长波方向移动，吸收强度加强。但超共轭效应的影响远远小于共轭效应的影响.
4.溶剂的影响
溶剂的极性强弱能影响紫外可见吸收光谱的吸收峰波长、吸收强度及形状。如改变溶剂的极性，会使吸收峰波长发生变化。表9-1列出了溶剂对异亚丙基丙酮CH3COCH=C(CH3)2紫外吸收光谱的影响。从表9-1可以看出，溶剂极性越大，由n→π*跃迁所产生的吸收峰向短波方向移动（称为短移或紫移），而π→π*跃迁吸收峰向长波方向移动（称为长移或红移）.
9.PXRD基于晶胞参数的确定
原理是当单色X射线照射样品时，由不同晶面(hkl)产生的衍射线在全空间构成一幅衍射图谱，采用晶面间距dhkl (?)或掠射角θ ( °)及衍射峰强度来定量表示衍射图谱。不同的化合物或同一化合物的不同晶型均具有特征的衍射图谱
粉末X射线衍射法可用于样品的定性或定量的物相分析。每种化学物质，当其化学成分与固体物质状态（晶型）确定时，应该具有独立的特征X射线衍射图谱和数据，衍射图谱信息包括衍射峰数量、衍射峰位置（2θ值或d值）、衍射峰强度（相对强度，绝对强度）、衍射峰几何拓扑（不同衍射峰间的比例）等。PXRD是多晶X射线衍射仪英文缩写，是利用X射线在晶体中的衍射现象来分析材料的晶体结构、晶格参数、晶体缺陷、不同晶相的含量及内应力的方法。仪器主要由X射线发生器、测角仪、探测器、控制操作与数据处理计算机系统组成。主要配件：Goebel镜，Lynxeye阵列探测器，固体探测器。主要技术指标：X射线发生器功率：2.2kW，Cu靶陶瓷X光管，扫描方式：θ/2θ测角仪，扫描范围:-110度～168度，测角精度：0.0001 度，最高扫描速度：1500度/min，Lynxeye探测器：192个通道，动态范围：1×109cps，探测效率：98%，可进行快速测量。
主要用于粉末、薄膜及块状材料的晶体结构分析，如：物相定性分析、定量分析、结晶度分析、晶粒尺寸分析等。
首先导入数据，然后导入同条件下的单晶硅校订设备角度误差，然后扣背地寻峰，拟合，精修参数（JADA软件）
基本原理的应用
1.元素定性及定量分析方法及结果分析
定性分析就是对研究对象进行“质”的方面的分析。定性分析：分干法分析和湿法分析，前者所用的试样不须制成溶液，如熔珠分析、焰色分析、原子发射光谱法、X射线荧光光谱分析法等
定性分析必须通过一系列的试验去完成，如果试验结果与预期相符，称为得到一个“正试验”，或称试验阳性，也就是说某组分在试样中是存在的；反之，得到一个“负试验”或试验阴性表示某组分不存在。
组分存在与否的根据是：
①物质的物理特性,如颜色、臭味、比重、硬度、焰色、熔点、沸点、溶解度、光谱、折射率、旋光性、磁性、导电性能、放射性、晶形等，有时可利用放大镜或显微镜获得物质组分的重要线索（见化学显微术）；
②物质在起化学反应时，特征颜色、荧光、磷光的出现或消失，沉淀的生成或溶解，特征气体和特征臭味的出现，光和热的产生等；
③生物学现象，例如只要存在痕量的某些重金属元素，就能促进或抑止某些微生物的生长；也可以利用酶的特殊选择性去检出物质，如尿素酶能使尿素分解为二氧化碳和氨，但不与硫脲、胍、甲基脲作用。
分干法分析和湿法分析，前者所用的试样不须制成溶液，如熔珠分析、焰色分析、原子发射光谱法、X射线荧光光谱分析法等。湿法分析则要将试样配成溶液，常用的溶剂有水、酸、碱溶液。不溶于上述溶剂的试样可用碳酸钠、过氧化钠、硫酸钾等助熔剂使试样熔融分解，然后再溶于水或稀酸。
定量分析指分析一个被研究对象所包含成分的数量关系或所具备性质间的数量关系；也可以对几个对象的某些性质、特征、相互关系从数量上进行分析比较，研究的结果也用“数量”加以描述。
定量分析方法很多，但各种方法在应用时往往都有一定的程序化。如实验法、观察法、访谈法、社会测量法、问卷法、描述法、解释法、预测法等等。
具体使用到的分析方法，可以是以下几种方法的一种或几种结合使用：
湿法分析直读光谱（OES）
电感耦合等离子体放射光谱（ICP-AES）
电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）
原子吸收光谱（AAS）
（一）分析结果的误差
（二）随机误差、标准偏差和精密度
（三）系统误差和准确度
2.红外吸收光谱分析参数及指标
定量分析依据是比尔定律：ecl=log(I0/I)或A=ecl。如果有标准样品，并且标准样品的吸收峰与其它成分的吸收峰重叠少时，可以采用标准曲线法以及解联立方程的办法进行单组分、多组分定量。对于两组分体系，可采用比例法。
（一）红外光谱识谱的一般程序
1. 将红外光谱划分成两个区：4000~1333cm-1称为基团特征吸收区，常用的基团伸缩振动大都在该区，一般用于基团定性分析或定量分析。1333~650cm-1称为指纹区，分子骨架振动及某些单键伸缩振动和弯曲振动引起的谱带大都在此区，该区谱带复杂，有的谱带同分子结构对应关系不清，而有的谱带对整个分子结构的微小变化很灵敏，结构很相似的化合物在该区也能鉴别，故指纹区对于判断有机物结构来说是一个关键区。因此，不同化合物在该区有特有的吸收谱带，犹如人的指纹，定性鉴别常用此区光谱进行核对。
（三）标准红外谱图
在红外定性分析中，无论是已知物的验证，还是未知物的鉴定，虽然可通过其光谱进行解析加以推断，但往往都需要借助于纯物质的标准光谱作最后对比核定。标准红外光谱的来源除可将得到的纯物质测其光谱外，也可从标准红外光谱图获得。由于测试仪器及操作方法不同，标准图谱也不是完全一致的，但对同一分子来讲，其特征吸收频率的位置及相对强度顺序是相同的，因此，利用标准图谱进行定性分析时，应允许合理性差异的存在。
常见的红外标准图谱有萨德勒（Sadtler）红外谱图集，在其图谱的分类中有纤维类、纺织物化学品类、染料和颜料以及无机物等。
较先进的红外光谱仪存有各种材料的红外光谱图数据库，可对所测试样进行计算机检索，较方便、准确。
（五）定量分析
特征吸收谱带的强度，除与分子结构有关外，还与光程中所含的分子数有关，因此通过特征吸收谱带的强度测量，可计算所含分子数的多少，即红外定量分析
3.紫外可见吸收光谱所涉及的电子跃迁
紫外可见吸收光谱的基本原理是利用在光的照射下待测样品内部的电子跃迁，电子跃迁类型有：
（1）ζ→ζ* 跃迁指处于成键轨道上的ζ电子吸收光子后被激发跃迁到ζ*反键轨道
（2）n→ζ* 跃迁指分子中处于非键轨道上的n电子吸收能量后向ζ*反键轨道的跃迁
（3）π→π* 跃迁指不饱和键中的π电子吸收光波能量后跃迁到π*反键轨道。
（4）n→π* 跃迁指分子中处于非键轨道上的n电子吸收能量后向π*反键轨道的跃迁。
电子跃迁类型不同，实际跃迁需要的能量不同：
ζ→ζ* ～150nm
电子跃迁所处的波长范围
n→ζ* ～200nm
π→π* ～200nm
n→π* ～300nm
吸收能量的次序为：ζ→ζ*>n→ζ*≥π→π*>n→π*
特殊的结构就会有特殊的电子跃迁，对应着不同的能量（波长），反映在紫外可见吸收光谱图上就有一定位置一定强度的吸收峰，根据吸收峰的位置和强度就可以推知待测样品的结构信息
4.核子共振光谱参数、指标及归属，偶和常数等应用
偶合常数是核磁共振谱的重要参数之一，可用它研究核间关系、构型、构象及取代位置等。
主要参数：化学位移耦合常数谱峰强度弛豫参数
1H核磁共振图谱提供了积分曲线、化学位移、峰形及偶合常数等信息
(1)标识杂质峰在1H-NMR谱中，经常会出现与化合物无关的杂质峰，在剖析图谱前，应先将它们标出。最常见的杂质峰是溶剂峰，样品中未除尽的溶剂及测定用的氘代溶剂中夹杂的非氘代溶剂都会产生溶剂峰。
(2)根据积分曲线计算各组峰的相应质子数，若图谱中已直接标出质子数，则此步骤可省。
(3)根据峰的化学位移确定它们的归属。
(4)根据峰的形状和偶合常数确定基团之间的互相关系。
(5)采用重水交换的方法识别活泼氢由于一OH，一NH2，一COOH上的活泼氢能与D2O发生交换。而使活泼氢的信号消失，因此对比重水交换前后的图谱可以基本判别分子中是否含有活泼氢。
(6)综合各种分析，推断分子结构并对结论进行核对。
核磁共振分析技术是通过核磁共振谱线特征参数，如谱线宽度, 谱线轮廓形状，谱线面积，谱线位置等的测定来分析物质的分子结构与性质。
5.质谱的指标及归属
质谱仪的主要性能指标有质量范围、分辨率、灵敏度、质量稳定性和质量精度等
6.单晶生长方法、XRD结构分析及PXRD物相分析
单晶体的生长方法很多，主要有四种方法：水热法晶体在高温高压下从溶液中生长，容器是高压釜（图1）。一般采用温差法，即把原料放在高压釜
内温度较高的底部，籽晶则位于高压釜内温度较低的上部（如溶解度的温度系数为负，则相反），容器内充满溶剂。原料在高温高压下溶解在溶剂中，由于温差对流，溶液在籽晶部位达到过饱和而使籽晶生长。溶液的循环促使原料不断地溶解，晶体不断地生长。目前此法最主要的用途是生长水晶，一般说，很多氧化物单晶均可采用此法。
区熔法在一个相对长的固体原料中有一个短的熔区慢慢地移动,使原料内溶质在结晶过程中重新分布(图2)。熔区的数目、大小和移动方向都是可以控制的。当一个熔区通过料锭时，有两个液体－固体的分界面，凝固分界面会排斥一些溶质而吸收另一些溶质。此法早在1952年为美国的W.G.蒲凡所发明，目前应用极广，主要用于纯化金属、半导体、有机和无机化合物；除了纯化晶体之外，还可以使某种杂质十分均匀地分布在整个晶体中。外延生长法又名取向附生，指两个晶体表面连生，形成有取向的生长界面。一般说，一个晶体表面从结构上提供择优的位置，使第二个晶相附生上去。外延方法主要有两种：一种是气相外延，另一种是液相外延。外延多半是从一个晶体基片上外延一层薄膜，因此，按基片和薄膜的性质可分为同质和异质外延。
升华法是从气相生长晶体的基本方法。原料在管内升华结晶，在管的高温一端被加热升华成为气相，然后输送到温度较低的另一端，凝结成核生长。此法又分为开管和闭管两种方法。
X射线照射到物质上将产生散射。晶态物质对X射线产生的相干散射表现为衍射现象，即入射光束出射时光束没有被发散但方向被改变了而其波长保持不变的现象，这是晶态物质特有的现象。绝大多数固态物质都是晶态或微晶态或准晶态物质，都能产生X射线衍射。晶体微观结构的特征是具有周期性的长程的有序结构。晶体的X射线衍射图是晶体微观结构立体场景的一种物理变换，包含了晶体结构的全部信息。用少量固体粉末或小块样品便可得到其X射线衍射图。
XRD（X射线衍射）是目前研究晶体结构(如原子或离子及其基团的种类和位置分布，晶胞形状和大小等)最有力的方法。
XRD特别适用于晶态物质的物相分析。晶态物质组成元素或基团如不相同或其结构有差异，它们的衍射谱图在衍射峰数目、角度位置、相对强度次序以至衍射峰的形状上就显现出差异。因此，通过样品的X射线衍射图与已知的晶态物质的X射线衍射谱图的对比分析便可以完成样品物相组成和结构的定性鉴定；通过对样品衍射强度数据的分析计算，可以完成样品物相组成的定量分析；
7.聚合物分子量、分子量分布及规整度分析
聚合物分子量（Molecular Weight of Polymer）：重复单元的分子量与重复单元数的乘积；或结构单元数与结构单元分子量的乘积
聚合物和低分子量化合物不同，没有一个固定的分子量，而是不同分子量同系物的混合体系。因此聚合物分子量是一个平均值，有一个分布的概念。这种分子量的不均一性，称作聚合物的多分散性。高聚物试样的多分散性通常采用多分散系数α来表征，多分散系数是重均分子量与数均分子量的比值或者Z均分子量与重均分子量的比值。
聚合物的规整性又称定向度或定向指数.重复单元在高分子链中立体结构排列的规整度.即立构规整聚合物所占总聚合物含量的百分数,.可用光谱分析如红外、核磁和聚合物的物理性质如相对密度、熔点、溶解度来测定.
三. 核磁共振氢谱
核磁共振技术发展较早，20世纪70年代以前，主要是核磁共振氢谱的研究和应用。70年代以后，随着傅里叶变换波谱仪的诞生，13C—NMR的研究迅速开展。由于1H—NMR的灵敏度高，而且积累的研究资料丰富，因此在结构解析方面1H—NMR的重要性仍强于13C—NMR。
解析图谱的步骤
1.先观察图谱是否符合要求;①四甲基硅烷的信号是否正常；②杂音大不大；③基线是否平；④积分曲线中没有吸收信号的地方是否平整。如果有问题，解析时要引起注意，最好重新测试图谱。
2.区分杂质峰、溶剂峰、旋转边峰（spinning side bands）、13C卫星峰(13C satellite peaks)
（1）杂质峰：杂质含量相对样品比例很小，因此杂质峰的峰面积很小，且杂质峰与样品峰之间没有简单整数比的关系，容易区别。
（2）溶剂峰：氘代试剂不可能达到100％的同位素纯度（大部分试剂的氘代率
为99－99.8％），因此谱图中往往呈现相应的溶剂峰，如CDCL3中的溶剂峰的δ值约为7.27 ppm处。
（3）旋转边峰:在测试样品时，样品管在1H-NMR仪中快速旋转，当仪器调节未达到良好工作状态时，会出现旋转边带，即以强谱线为中心，呈现出一对对称的弱峰，称为旋转边峰。
（4）13C卫星峰：13C具有磁距，可以与1H偶合产生裂分，称之为13C卫星峰，但由13C的天然丰度只为1.1％，只有氢的强峰才能观察到，一般不会对氢的谱图造成干扰。
3.根据积分曲线，观察各信号的相对高度，计算样品化合物分子式中的氢原子数目。可利用可靠的甲基信号或孤立的次甲基信号为标准计算各信号峰的质子数目。
4.先解析图中CH3O、CH3N、、CH3C=O、CH3C=C、CH3-C等孤立的甲基质子信号，然后再解析偶合的甲基质子信号。
5.解析羧基、醛基、分子内氢键等低磁场的质子信号。
6.解析芳香核上的质子信号。
7.比较滴加重水前后测定的图谱，观察有无信号峰消失的现象，了解分子结构中所连活泼氢官能团。
8.根据图谱提供信号峰数目、化学位移和偶合常数，解析一级类型图谱。
9.解析高级类型图谱峰信号，如黄酮类化合物B环仅4，－位取代时，呈现AA,BB,系统峰信号，二氢黄酮则呈现ABX系统峰信号。
10. 如果一维1H-NMR难以解析分子结构，可考虑测试二维核磁共振谱配合解析结构。
11. 组合可能的结构式，根据图谱的解析，组合几种可能的结构式。
12. 对推出的结构进行指认，即每个官能团上的氢在图谱中都应有相应的归属信号。
四. 核磁共振碳谱（13C—NMR）
解析图谱的步骤
1.鉴别谱图中的非真实信号峰
（1）溶剂峰：虽然碳谱不受溶剂中氢的干扰，但为兼顾氢谱的测定及磁场需要，仍常采用氘代试剂作为溶剂，氘代试剂中的碳原子均有相应的峰。
（2）杂质峰：杂质含量相对于样品少得多，其峰面积极小，与样品化合物中的碳呈现的峰不成比例。
（3）测试条件的影响：测试条件会对所测谱图有较大影响。如脉冲倾斜角较大而脉冲间隔不够长时，往往导致季碳不出峰；扫描宽度不够大时，扫描宽度以外的谱线会折叠到图谱中来；等等，均造成解析图谱的困难。
2.不饱和度的计算
根据分子式计算的不饱和度，推测图谱烯碳的情况。
3.分子对称性的分析
若谱线数目等于分子式中碳原子数目，说明分子结构无对称性；若谱线数目小于分子式中碳原子数目，说明分子结构有一定的对称性。此外，化合物中碳原子数目较多时，有些核的化学环境相似，可能δ值产生重叠现象，应予以注意。4.碳原子δ值的分区
碳原子大致可分为三个区
（1）高δ值区δ＞165ppm，属于羰基和叠烯区：①分子结构中，如存在叠峰，除叠烯中有高δ值信号峰外，叠烯两端碳在双键区域还应有信号峰，两种峰同时存在才说明叠烯存在；②δ＞200 ppm的信号，只能属于醛、酮类化合物；③160－180ppm的信号峰，则归属于酸、酯、酸酐等类化合物的羰基。
（2）中δ值区δ90－160ppm（一般情况δ为100－150ppm）烯、芳环、除叠
（3）烯中央碳原子外的其他SP2杂化碳原子、碳氮三键碳原子都在这个区域出峰。
低δ值区δ＜100ppm，主要脂肪链碳原子区：①不与氧、氮、氟等杂原子相连的饱和的δ值小于55ppm；②炔碳原子δ值在70－100ppm，这是不饱和碳原子的特例。
5.碳原子级数的确定
由低共振或APT(attached proton test)、DEPT(distortionless enhancement by polarization transfer)等技术可确定碳原子的级数，由此可计算化合物中与碳原子相连的氢原子数。若此数目小于分子式中的氢原子数，二者之差值为化合物中活泼氢的原子数。
6.推导可能的结构式
先推导出结构单元，并进一步组合成若干可能的结构式。
7.对碳谱的指认
将碳谱中各信号峰在推出的可能结构式上进行指认，找出各碳谱信号相应的归属，从而在被推导的可能结构式中找出最合理的结构式，即正确的结构式。
波谱分析教程考试题库及答案
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）670.7m 2. 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? 6.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？
波谱分析习题库答案
波谱分析复习题库答案 一、名词解释 1、化学位移：将待测氢核共振峰所在位置与某基准氢核共振峰所在位置进行比较，求其相对距离，称之为化学位移。 2、屏蔽效应：核外电子在与外加磁场垂直的平面上绕核旋转同时将产生一个与外加磁场相对抗的第二磁场，对于氢核来讲，等于增加了一个免受外磁场影响的防御措施，这种作用叫做电子的屏蔽效应。 3、相对丰度：首先选择一个强度最大的离子峰，把它的强度作为100％，并把这个峰作为基峰。将其它离子峰的强度与基峰作比较，求出它们的相对强度，称为相对丰度。 4、氮律：分子中含偶数个氮原子，或不含氮原子，则它的分子量就一定是偶数。如分子中含奇数个氮原子，则分子量就一定是奇数。 5、分子离子：分子失去一个电子而生成带正电荷的自由基为分子离子。 6、助色团：含有非成键n电子的杂原子饱和基团，本身在紫外可见光范围内不产生吸收，但当与生色团相连时，可使其吸收峰向长波方向移动，并使吸收强度增加的基团。 7、特征峰：红外光谱中4000-1333cm-1区域为特征谱带区，该区的吸收峰为特征峰。 8、质荷比：质量与电荷的比值为质荷比。 9、磁等同氢核化学环境相同、化学位移相同、对组外氢核表现相同偶合作用强度的氢核。 10、发色团：分子结构中含有π电子的基团称为发色团。 11、磁等同H核：化学环境相同，化学位移相同，且对组外氢核表现出相同耦合作用强度，想互之间虽有自旋耦合却不裂分的氢核。 12、质谱：就是把化合物分子用一定方式裂解后生成的各种离子，按其质量大小排列而成的图谱。 13、i-裂解：正电荷引发的裂解过程，涉及两个电子的转移，从而导致正电荷位置的迁移。 14、α-裂解：自由基引发的裂解过程，由自由基重新组成新键而在α位断裂，正电荷保持在原位。 15、红移吸收峰向长波方向移动 16. 能级跃迁分子由较低的能级状态（基态）跃迁到较高的能级状态（激发态）称为能级跃迁。 17. 摩尔吸光系数浓度为1mol/L，光程为1cm时的吸光度 二、选择题 1、波长为670.7nm的辐射，其频率（MHz）数值为（A） A、4.47×108 B、4.47×107 C、1.49×106 D、1.49×1010 2、紫外光谱的产生是由电子能级跃迁所致，能级差的大小决定了（C） A、吸收峰的强度 B、吸收峰的数目 C、吸收峰的位置 D、吸收峰的形状 3、紫外光谱是带状光谱的原因是由于（C ）
波谱分析
一、概述 元素分析：C.H.N.X.S.P ℅含量，经典分析：m.p ，b.p ，折光率 官能团特征反应：生成衍生物 缺点：繁琐，费时，不准确，有干扰 现代有机分析的两大支柱 1.色谱分析：GC, HPLC, TLC 裂解色谱成分分析2.波谱分析：UV,IR,NMR,MS （有机）结构分析 色谱分析:具有高效分离能力可以把复杂有机混合物分离成单一的纯组分。为有机结构分析服务 波谱分析：纯样品进行结构分析 微量化 测量快 结果准确 重复性好 除MS 之外，可回收样品 1.灵敏度：MS ＞UV ＞IR ＞1HNMR ＞13CNMR MS:微克级 UV: ppb 级 IR ：毫克级（可微克级，FTIR ）（ 1HNMR ：0.5mg 13CNMR ： 0.5mg ）可回收 质谱（MS ）—分子量及部分结构信息、红外光谱（IR ）—官能团种类、紫外—可见光谱（UV / Vis ）—共轭结构、核磁共振谱（NMR ）—C-H 骨架及所处化学环境 第二章 紫外-可见吸收光谱 有机化合物的UV 吸收位于200-400nm 之间（近紫外），V 吸收位于400-800nm 之间（可见），真空（远）U V :< 200 n m σ→ σ*跃迁吸收，石英器皿应用范围 ：2 0 0 – 3 0 0 n m 、玻璃器皿应用范围 ：> 3 0 0 n m 郎伯-比耳（Beer-Lambert)定理 A = l o g I 0 / I = l o g 1 / T = εc L 四种主要跃迁所需能量ΔΕ大小顺序:n →π＊<π→π＊< n →σ＊< σ→σ＊ π→π＊ K 带（跃迁允许）ε 10 4~5 n →σ＊ R 带（跃迁禁阻） ε≯2 0 0 0 溶剂效应 溶剂极性增大，π—π*跃迁向红移，ΔE = h ν=h/λ、n —π*跃迁向蓝移，精细结构消失 有机化合物的电子吸收光谱：饱和烃 仅有σ→σ＊ 跃迁 吸收光谱 λ<200nm 含杂原子饱和烃 含O 、S 、 N 和卤素等的 饱和烃衍生物则有σ→σ＊ 及n →σ＊ 跃迁需能量大。 150～250nm 发（生）色团：能吸收紫外或可见光而跃迁的基团，主要为含有π键的不饱和基团。如-C=C-、-C=O 、-NO 2、—N ＝N —、乙炔基、腈基等。 增（助）色团: 含杂原子的饱和基团。如-OH 、-OR 、-NH 2、-NHR 、-X 、-SH,本身无增色功能,不能吸收λ>200nm 光,但当它们与发色团相连时, 会发生n-π*共轭,E π→π＊降低，使发色团的吸收波长移向长波,吸收强度（ε）增加 不饱和烃：有σ→σ＊， π→π＊ 跃迁 单个双键,λ在远紫外,含两个双键，但不共轭，则与单个双键类似 共轭双键,λ红移,共轭体系越大红移越明显。当双键与杂原子相联则π→π＊ 红移，吸收增强 当双键上含杂原子又与杂原子相联，则 n →π＊ 蓝移 醛、酮、羧酸、酯有σ→σ＊，n →π＊,λmax =270~300nm,ε10~20, R 带,醛酮的特征 n →σ＊, λmax ~180nm,ε10~20, π→π＊ , λmax ~150nm,ε10~20 Woodward-Fieser 经验规律：（π-π* K 带） 5.α，β—不饱和醛、酮 C C C C C O αβγδ δC C C O αββ
波谱分析考题
一、判断题 1. 质谱图中质荷比最大的峰不一定是分子离子峰，但分子离子峰一定是质谱图中质荷比最大的峰。（√） 2. 分子离子峰的强度与化合物的类型有关，一般含有芳环的化合物分子离子峰的强度较大。（√） 3. 分子离子可以是奇电子离子也可以是偶电子离子。（×） 4.当分子离子峰的稳定性较低时，可以通过增加轰击电压，使分离离子峰的强度增强。（×） 5. 双聚焦质谱仪实现了能量和方向的双聚焦，所以分辨率较高。（√） 6. 在目前的各种分析器中，傅立叶变换离子回旋共振质量分析器具有最高的分辨率。（√） 7. 由于产生了多电荷离子，使质荷比下降，所以可以用常规的质谱检测器来分析大分子质量的化合物。（√） 8. 根据“氮律”，由C、H、O、N组成的化合物，N为奇数，分子离子峰为奇数，N为偶数，分子离子峰也为偶数。（√） 9. 当化合物分子中含有C=O基团，而且与这个基团相连的键上有γ-氢原子，该化合物的质谱出现麦氏重排离子峰。（√） 10. 化学电离源属于软电离技术，因此在CI-MS中最强峰通常是准分子离子峰。（√） 11. 由于不能生成带正电荷的卤素离子，所以在质谱仪分析中是无法确定分子结构中是否有卤素元素存在的。（×） 12. 在标准质谱图中，醇类化合物的分子离子峰很小或不出现。（√） 13. 大气压化学电离源（ACPI）适合分析中等极性的化合物，而且产生的碎片离子很少，主要是准分子离子。（√） 14．通过研究亚稳离子峰，可以找到某些离子之间的相互关系。（√） 15．在(EI-MS)中，产生的碎片离子很少，分子离子峰通常是基峰。（×） 16. 含奇数个电子的离子重排断裂后产生的离子不一定含有奇数个电子；而含偶数个电子的离子重排断裂后产生的离子一定含有偶数个电子。（√） 17. 奇电子离子断裂后可以产生的奇电子离子，也可以产生偶电子离子；偶电子离子断裂后只能产生偶电子离子。（√） 18. 简单断裂仅有一个键发生开裂，并脱去一个自由基；而重排断裂同时发生几个键的断裂，通常脱去一个中性分子同时发生重排。（√） 19. 在质谱中，一般来说碳链越长和存在支链有利于分子离子断裂，所以分子离子越强。（×） 20. 在质谱中离子在断裂中若产生H2O、C2H4、CO、CH2=C=O、CO2等中性小分子产物，将有利于这种断裂途径的进行，一般产生比较强的碎片离子峰。（√） 1. 判断分子离子峰的正确方法是（D） A. 增加进样量，分子离子峰强度增加； B.谱图中强度最大的峰； C. 质荷比最大的峰； D. 降低电子轰击电压，分子离子峰强度增加； 2. 某碳氢化合物的质谱图中若（M+1）和M峰的强度比为24：100，预计该化合物中存在碳原子的个数为（C） A. 2； B. 8； C. 22； D. 46 3.在质谱图中，CH2Cl2的M:(M+2):(M+4)的比值约为（C） A. 1:2:1; B. 1:3:1; C. 9:6:1; D. 3:1:3 4.在下列化合物中，分子离子峰的质荷比为奇数的是（B） A. C8H6N4； B. C6H5NO2； C. C9H10O2； D. C9H10O
有机波谱综合谱图解析
综合谱图解析 1.某未知物分子式为C5H12O,它的质谱、红外光谱以及核磁共振谱如图，它的紫外吸收光谱在200 nm以上没有吸收，试确定该化合物结构。并解释质谱中m/z 57和31的来源。
2?待鉴定的化合物（I ）和（II ）它们的分子式均为C 8H 12O 4。它们的质谱、红外 光谱和核磁共振谱见图。也测定了它们的紫外吸收光谱数据：（I ）入max 223nm , S 4100; （II ）入max 219nm 2300,试确定这两个化合物。 未之物（I ）的谱图 127 100-1 - 10 10 曲 凹 M 亠亲) ? 册 -J P 科 J S W
未之物（II）的谱图
3、某未知物的分子式为C 9H 10O 2，紫外光谱数据表明：该物入max 在26 4、262 I? 257、252nm （&maxIOI 、158、147、194、153）;红外、核磁数据如图所示，试 0 LOtMio. sopoiggg 翌g 嚴效 却31卿］卿丄电00 uyo iw mo 推断其结构，并说明理 由。 ! \ \ 「 1 CCh 1 I J —' 1 1 _■ ____ __ _ ,B . _ ，- T J.亠」亠亠」亠 | * --------------- U 5>0 4. 0 d/ppm
4.某未知物C ii H i6的UV 、IR 、中NMR 、MS 谱图及13C NMR 数据如下，推导 未知物结构。 序号 S c ( ppm ) 碳原子个数 序号 S c ( ppm ) 碳原子个数 1 143.0 1 6 32.0 1 2 128.5 2 7 31.5 1 3 128.0 2 8 22.5 1 4 125.5 1 9 10.0 1 5 36.0 1 MS(E[] 100 so 30D A/tnn 350 血 >0624*68<)2 4 內 OS n 2 2 98765^43211 0SU 'H bMRfCDCI^
波谱解析试题及答案
波普解析试题 一、名词解释（5*4分=20分） 1.波谱学 2.屏蔽效应 3.电池辐射区域 4.重排反应 5.驰骋过程 二、选择题。（ 10*2分=20分） 1.化合物中只有一个羰基，却在1773cm-1和1736cm-1处出现两个吸收峰 这是因为：（） A、诱导效应 B、共轭效应 C、费米共振 D、空间位阻 2.一种能作为色散型红外光谱仪的色散元件材料为：（） A、玻璃 B、石英 C、红宝石 D、卤化物晶体 3.预测H2S分子的基频峰数为：（） A、4 B、3 C、2 D、1 4.若外加磁场的强度H0逐渐加大时，则使原子核自旋能级的低能态跃迁到高能态所需的能量是如何变化的：（） A、不变 B、逐渐变大 C、逐渐变小 D、随原核而变 5.下列哪种核不适宜核磁共振测定：（） A、12C B、15N C、19F D、31P 6.在丁酮质谱中，质荷比质为29的碎片离子是发生了（） A、α-裂解 B、I-裂解 C、重排裂解 D、γ-H迁移 7.在四谱综合解析过程中，确定苯环取代基的位置，最有效的方法是（） A、紫外和核磁 B、质谱和红外 C、红外和核磁 D、质谱和核磁 8.下列化合物按1H化学位移值从大到小排列( ) a.CH2=CH2 b.CH CH c.HCHO d. A、a、b、c、d B、a、c、b、d C、c、d、a、b D、d、c、b、a 9.在碱性条件下，苯酚的最大吸波长将发生何种变化? ( ) A．红移 B. 蓝移 C. 不变 D. 不能确定
10.芳烃(M=134), 质谱图上于m/e91处显一强峰，试问其可能的结构是：( ) A． B. C. D. 三、问答题（5*5分=25分） 1．红外光谱产生必须具备的两个条件是什么？ 2.影响物质红外光谱中峰位的因素有哪些？ 3.色散型光谱仪主要有哪些部分组成？ 4.核磁共振谱是物质内部什么运动在外部的一种表现形式？ 5.紫外光谱在有机化合物结构鉴定中的主要贡献是什么？ 四、计算和推断题（9+9+17=35分） 1.某化合物（不含N元素）分子离子区质谱数据为M（72），相对丰度100%； M+1（73），相对丰度3.5%；M+2（74），相对丰度0.5%。 （1）分子中是否含有Br Cl? 。 (2) 分子中是否含有S? 。 (3)试确定其分子式为。 2.分子式为C8H8O的化合物，IR（cm－1）：3050，2950,1695，1600，1590，1460,1370,1260,760，690等处有吸收， （1）分子中有没有羟基（—O H）？。 （2）有没有苯环。 （3）其结构为。 3.某未知物的分子式为C3H6O，质谱数据和核磁共振谱如图1、2所示，试推断其结构。 图1 、C3H6O 的质谱
波谱分析教学大纲
教学大纲 课程名称现代波谱分析课程负责人刘博静 开课系部化学与化工学院教研室第一基础教研室 二0一五年九月一日
《现代波谱分析》教学大纲 一、课程基本信息 课程编号： 中文名称：现代波谱分析 英文名称：Modern Spectrum Analysis 适用专业：应用化学专业 课程性质：专业方向选修课 总学时：36 (其中理论教学28学时，实验教学8学时) 总学分：2 二、课程简介 《现代波谱分析》是应用本科专业学生在掌握《无机化学》、《分析化学》和仪器分析》等课程知识后开设的一门专业选修课，该课程内容主要包括：有机质谱、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、红外和拉曼光谱、紫外和荧光光谱的基本原理、仪器简介与实验技术、基本规律与影响因素、谱图解析的基本程序与应用，以及谱图的综合解析。通过本课程的学习使学生了解波谱分析法的概念、作用以及各波谱之间的互相联系；掌握各分析法的基本原理和谱图特征；掌握应用四大波谱进行结构解析的基本程序；了解有关的实验技术；培养并提高学生的识谱能力、综合运用所学波谱知识解决有机化合物结构表征问题的能力，为学生后续课程学习、毕业论文（设计）和研发工作奠定良好的理论基础。 三、相关课程的衔接 已修课程：有机化学、仪器分析、分析化学 并修课程：工业分析食品分析 四、教学的目的、要求与方法 （一）教学目的 本课程的教学环节包括课题讲授，学生自学，习题讲解和期末考试，通过以上学习，要求学生掌握和了解四大谱图的基本理论及分析方法，培养并提高学生
的识谱能力、综合运用所学波谱知识解决有机化合物结构表征问题的能力，为学生今后毕业论文和工作奠定良好的理论基础。 （二）教学要求 通过本课程的学习，使学生了解有机化合物结构鉴定的现代波谱分析手段、方法；掌握结构解析的原理、规律和过程；掌握波谱的特征数据和化合物结构的关系以及在有机化合物结构鉴定中的应用；培养学生单独或综合利用波谱学技术解决实际问题的能力。 （三）教学方法 以讲授式为主，其它教学方法为辅。 五、教学内容（实验内容）及学时分配 第一章紫外光谱（4学时） 教学内容： 1、紫外光谱基本原理 2、紫外光谱仪 3、各类化合物紫外吸收光谱 4、紫外光谱的应用 本章重点：紫外光谱在结构解析中的应用 本章难点：紫外吸收与分子结构的关系、影响因素；紫外光谱在结构解析中的应用 第二章红外光谱（6学时） 教学内容： 1、红外光谱的基本原理 2、影响红外吸收频率的因素 3、红外光谱仪及样品制备技术 4、各类化合物的红外特征光谱 5、红外图谱解析 6、拉曼光谱简介 7、红外光谱技术的进期及应用 本章重点：利用红外光谱判断常见简单化合物的官能团及结构。
波谱解析习题
第一节：紫外光谱(UV) 一、简答 (p36 1-3) 1．丙酮的羰基有几种类型的价电子。并说明能产生何种电子跃迁各种跃迁可在何区域波长处产生吸收 答：有n 电子和π电子。能够发生n →π*跃迁。从n 轨道向π反键轨道跃迁。能产生R 带。跃迁波长在250—500nm 之内。 2．指出下述各对化合物中，哪一个化合物能吸收波长较长的光线（只考虑π→π* 跃迁） (2) (1) 及 NHR 3 CH CH OCH 3 CH 及CH 3 CH CH 2 答：（1）的后者能发生n →π*跃迁，吸收较长。（2）后者的氮原子能与苯环发生P →π共轭，所以或者吸收较长。 3．与化合物（A ）的电子光谱相比，解释化合物（B ）与（C ）的电子光谱发生变化的原因（在乙醇中）。 (C)(B) (A)入max ＝420 εmax ＝18600 入max ＝438 εmax ＝22000 入max ＝475 εmax ＝320003 N N N NO HC 32(CH )2 N N N NO H C 32(CH )2 2 32(CH )(CH )23N N N NO 答：B 、C 发生了明显的蓝移，主要原因是空间位阻效应。 二、分析比较(书里5-6) 1．指出下列两个化合物在近紫外区中的区别： CH CH 3 2 (A)(B) 答：（A ）和（B ）中各有两个双键。（A ）的两个双键中间隔了一个单键，这两个双键就能发生π→π共轭。而（B ）这两个双键中隔了两个单键，则不能产生共轭。所以（A ）的紫外波长比较长，（B ）则比较短。 2．某酮类化合物，当溶于极性溶剂中（如乙醇中）时，溶剂对n →π* 跃迁及π→π* 跃迁有何影响
波谱图的分析原理,方法和典型实例分析
波谱图的分析原理，方法和典型实例分析 （荆州市神舟纺织有限公司）欧怀林 一·波谱图分析的基本原理与方法： 1.机械波和牵伸波的概念与计算方法： ⑴．机械波在波谱图中，呈现“烟囱”柱形状，在一个或多个频道上出现。当宽度占据二个频道时称为双柱机械波；超过二个频道以上时称为多柱机械波。 ⑵．机械波长计算公式： a.牵伸倍数法：λ＝πDxE。λ-产生机械波的回转部件的波长；Dx-产生机械波的回转部件的直径；E-输出罗拉（前罗拉）到产生机械波的回转部件的牵伸倍数。 b.传动比法：λ＝πD1i。λ-产生机械波的回转部件的波长；D1-输出罗拉（前罗拉）的直径；i-产生机械波的回转部件到输出罗拉（前罗拉）之间的传动比。 c.速度法：λ＝V/n。λ-产生机械波的回转部件的波长；V-出条速度；n-产生机械波的回转部件的转速。 下图为典型的机械波波谱图： 下面几张图例为前道工序产生的机械波，随后道工序牵伸后其波长变化情况： 上图为并条胶辊产生的机械波波谱图。
上图为对应的粗纱波谱图。 上图为对应的细纱波谱图。 ⑶．机械波危害程度的评价：当基本波谱上的峰高超过该峰所在波长处基本波谱高度的50%时，会对织物造成不良影响。对于连续两个或者多个机械波，其波峰必须叠加后来评价。机械波产生的疵点绝大多数呈现为规律性，机械波波峰越高，曲线图上的振幅就越大，疵点在布面体现越明显。 ⑷．牵伸波在波谱图中，跨越三个或三个以上频道，形成像小山形隆起状的波形。 ⑸．牵伸波计算公式：λ＝KEL W。E-输出罗拉到产生牵伸波部位的牵伸倍数；L W-纤维的平均长度；K-常数，细纱2.75；粗纱3.5；并条4.0；精梳条4.0；气流纺5.0。 ⑹．牵伸波危害程度的评价：牵伸波波峰越高，曲线图上的振幅就越大，疵点在布面的体现越明显。牵伸波波长不像机械波波长那样基本固定，而在一定范围内波动，故触发多个频道，形成小山包状的波形。典型的牵伸波波谱图如下： 2.波谱仪及各种波形分解的基本原理及特点： 基于经济性的考虑，波谱仪对波谱的识别分析是建立在正弦波的基础上的。而纺纱过程中产生的机械波大多数是不完全遵循正弦规律波动的。遵照“傅里叶”公式，任何一个非正弦波都可以分解为多个正弦波，因此，波谱仪可以对这些非
高光谱数据处理基本流程
高光谱分辨率遥感 用很窄（10-2l）而连续的光谱通道对地物持续遥感成像的技术。在可见光到短波红外波段其光谱分辨率高达纳米(nm)数量级，通常具有波段多的特点，光谱通道数多达数十甚至数百个以上，而且各光谱通道间往往是连续的，每个像元均可提取一条连续的光谱曲线，因此高光谱遥感又通常被称为成像光谱（ImagingSpectrometry）遥感。 高光谱遥感具有不同于传统遥感的新特点： （1）波段多——可以为每个像元提供几十、数百甚至上千个波段； （2）光谱范围窄——波段范围一般小于10nm； （3）波段连续——有些传感器可以在350~2500nm的太阳光谱范围内提供几乎连续的地物光谱； （4）数据量大——随着波段数的增加，数据量成指数增加； （5）信息冗余增加——由于相邻波段高度相关，冗余信息也相对增加。 优点： （1）有利于利用光谱特征分析来研究地物； （2）有利于采用各种光谱匹配模型； （3）有利于地物的精细分类与识别。 ENVI高光谱数据处理流程： 一、图像预处理 高光谱图像的预处理主要是辐射校正，辐射校正包括传感器定标和大气纠正。辐射校正一般由数据提供商完成。 二、显示图像波谱 打开高光谱数据，显示真彩色图像，绘制波谱曲线，选择需要的光谱波段进行输出。 三、波谱库 1、标准波谱库 软件自带多种标准波谱库，单击波谱名称可以显示波谱信息。 2、自定义波谱库 ENVI提供自定义波谱库功能，允许基于不同的波谱来源创建波谱库，波谱
来源包括收集任意点波谱、ASCII文件、由ASD波谱仪获取的波谱文件、感兴趣区均值、波谱破面和曲线等等。 3、波谱库交互浏览 波谱库浏览器提供很多的交互功能，包括设置波谱曲线的显示样式、添加注记、优化显示曲线等 四、端元波谱提取 端元的物理意义是指图像中具有相对固定光谱的特征地物类型，它实际上代表图像中没有发生混合的“纯点”。 端元波谱的确定有两种方式： （1）使用光谱仪在地面或实验室测量到的“参考端元”，一般从标准波谱库选择； （2）在遥感图像上得到的“图像端元”。 端元波谱获取的基本流程： （1）MNF变换 重要作用为：用于判定图像内在的维数；分离数据中的噪声；减少计算量；弥补了主成分分析在高光谱数据处理中的不足。 （2）计算纯净像元指数PPI PPI生成的结果是一副灰度的影像，DN值越大表明像元越纯。 作用及原理： 纯净像元指数法对图像中的像素点进行反复迭代，可以在多光谱或者高光谱影像中寻找最“纯”的像元。（通常基于MNF变换结果来进行）
四大波谱基本概念以及解析综述
四大谱图基本原理及图谱解析 一.质谱 1.基本原理： 用来测量质谱的仪器称为质谱仪，可以分成三个部分：离子化器、质量分析器与侦测器。其基本原理是使试样中的成分在离子化器中发生电离，生成不同荷质比的带正电荷离子，经加速电场的作用，形成离子束，进入质量分析器。在质量分析器中，再利用电场或磁场使不同质荷比的离子在空间上或时间上分离，或是透过过滤的方式，将它们分别聚焦到侦测器而得到质谱图，从而获得质量与浓度(或分压)相关的图谱。 在质谱计的离子源中有机化合物的分子被离子化。丢失一个电子形成带一个正电荷的奇电子离子(M+·)叫分子离子。它还会发生一些化学键的断裂生成各种 碎片离子。带正电荷离子的运动轨迹：经整理可写成： 式中：m／e为质荷比是离子质量与所带电荷数之比；近年来常用m／z表示质荷比；z表示带一个至多个电荷。由于大多数离子只带一个电荷，故m／z就可以看作离子的质量数。 质谱的基本公式表明： （1）当磁场强度(H)和加速电压(V)一定时，离子的质荷比与其在磁场中运动半径的平方成正比(m／z ∝r2m)，质荷比(m／z)越大的离子在磁场中运动的轨道半径(rm)也越大。这就是磁场的重要作用，即对不同质荷比离子的色散作用。 （2）当加速电压(V)一定以及离子运动的轨道半径(即收集器的位置)一定时，离子的质荷比(m／z)与磁场强度的平方成正比(m／z∝H2)改变H即所谓的磁场扫描，磁场由小到大改变，则由小质荷比到大质荷比的离子依次通过收集狭缝，分别被收集、检出和记录下来。 （3）若磁场强度(H)和离子的轨道半径(rm)一定时，离子的质荷比(m／z)与加速电压(V)成反比(m／z∝1／V)，表明加速电压越高，仪器所能测量的质量范
波谱解析1_4答案
波谱解析试题1 一、名词解释： 1．发色团 2. 化学位移 二、简答题： 1．红外光谱在结构研究中有何用途？ 2．偏共振去偶碳谱在结构研究中具有什么样的意义？ 三、化合物可能是A或B，它的紫外吸收λmax 为314nm （lgε=4.2），指出这个化合物是属于哪一种结构。 (A)(B) 四、下面为化合物A、B的红外光谱图，可根据哪些振动吸收峰推断化合物A、B中分别存在哪些官能团？ A：
B： 五、归属下列化合物碳谱中的碳信号。（15）
六、某化合物的分子式为C14H14S，其氢谱如下图所示，试推断该化合物的结构式，并写出推导过程。（15分） 七、某化合物分子式为C3H7ON, 结合下面给出的图谱，试推断其结构，并写出简单的推导过程。
波谱解析试题1答案 一、名词解释： 1．发色团：从广义上讲, 分子中能吸收紫外光和(或)可见光的结构系统叫做发色团。因常用的紫外光谱仪的测定围是200～40Onm 的近紫外区, 故在紫外分析中,只有π－π* 和（或）n－π* 跃迁才有意义。故从狭义上讲,凡具有π键电子的基团称为发色团 2. 化学位移：不同类型氢核因所处化学环境不同, 共振峰将分别出现在磁场的不同区域。实际工作中多将待测氢核共振峰所在位置( 以磁场强度或相应的共振频率表示) 与某基准物氢核共振峰所在位置进行比较, 求其相对距离, 称之为化学位移。 二、简答题： 1．红外光谱在结构研究中有何用途？ （1）鉴定是否为某已知成分 （2）鉴定未知结构的官能团 （3）其他方面的应用：几何构型的区别；立体构象的确定；分子互变异构与同分异构的确定。 2．偏共振去偶碳谱在结构研究中具有什么样的意义？ 当照射1H 核用的电磁辐射偏离所有l H 核的共振频率一定距离时, 测得的13C-NMR(OFR) 谱中将不能完全消除直接相连的氢的偶合影响。此时，13C的信号将分别表现为q （CH3）, t （CH2），d（CH），s（C）。据此，可以判断谈的类型。 三、 A: 217（基值）+30（共轭双烯）＋5×2（环外双键）＋5×4（烷基）=277（nm）
波谱分析(完成)
一、名词解释（每小题5分，共30分） 1.化学位移：化学位移是用核磁共振仪可以记录到有关信号，处在不同化学环境中的氢原子因产生共振时吸收电磁波的频率不同，在谱图上出现的位置也不同，各类氢原子的这种差异被称为化学位移。 2.屏蔽效应：由于其他电子对某一电子的排斥作用而抵消了一部分核电荷对该电子的吸引力，从而引起有效核电荷的降低，削弱了核电荷对该电子的吸引，这种作用称为屏蔽作用或屏蔽效应。 3.相对丰度：相对丰度又称同位素丰度比，指气体中轻组分的丰度C与其余组分丰度之和的比值。在生态中相对丰度：群落内物种数目的多少。不同的群落中物种丰度是不同的，从赤道到南北极，群落的物种丰度逐渐减少。 4.氮律：氮律是质谱分析中判断分子离子峰质量数的规律。 5.分子离子：分子失去一个电子所形成的正离子称为分子离子，它的质荷比值即代表了试样分子所对应的分子量数值。 6.助色团：本身在200 nm以上不产生吸收，但其存在能增强生色团的生色能力（改变分子的吸收位置和增加吸收强度）的一类基团。
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二、简答题（每小题8分，共40分） 1.色散型光谱仪主要有几部分组成及其作用； 答：由光源、分光系统、检测器三部分组成。光源产生的光分为两路：一路通过样品，一路通过参比溶液。切光器控制使参比光束和样品光束交替进入单色 器。检测器在样品吸收后破坏两束光的平衡下产生信号，该信号被放大后被记录。 2.紫外光谱在有机化合物结构鉴定中的主要贡献； 答：在有机结构鉴定中，紫外光谱在确定有机化合物的共轭体系、生色团和芳香性等方面有独到之处。 3.在质谱中亚稳离子是如何产生的？以及在碎片离子解析过程中的作用是什么？ 答：离子m1在离子源主缝至分离器电场边界之间发生裂解，丢失中性碎片，得到新的离子m2。这个m2与在电离室中产生的m2具有相同的质量，但受到同m1一样的加速电压，运动速度与m1相同，在分离器中按m2偏转，因而质谱中记录的位置在m*处，m*是亚稳离子的表观质量，这样就产生了亚稳离子。 由于m*＝m2/m1，用m*来确定m1与m2间的关系，是确定开裂途经最直接有效的方法。 4.下列化合物OH 的氢核,何者处于较低场?为什么? 答：（Ⅰ）中—OH 质子处于较低场，因为—HC=O 具有诱导效应。而（Ⅱ）中甲基则具有电子效应。 5.在CH3-CH2-COOH 的氢核磁共振谱图中可观察到其中有四重峰及三重峰各一组．(1)说明这些峰的产生原因;(2)哪一组峰处于较低场为什么？ 答：（1）由于α, β 位质子之间的自旋偶合现象，根据 规律， （n+1)规律，CH3-质子核磁共振峰被亚甲基质子裂分为三重 规律 质子核磁共振峰被亚甲基质子裂分为三重 同样，亚甲基质子被邻近的甲基质子裂分为四重峰． 峰，同样，亚甲基质子被邻近的甲基质子裂分为四重峰． 位质子受到羧基的诱导作用比β 质子强。 （2）由于α-位质子受到羧基的诱导作用比β-质子强，所以亚 由于α 位质子受到羧基的诱导作用比 质子强 甲基质子峰在低场出峰（四重峰）． 甲基质子峰在低场出峰（四重峰）． 三、解析题（共30分） C H OH O C OH H 3 ( I ) ( I I )
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【关键字】考试 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）670.7m 2. 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） 2、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?
6. 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。 13. pH对某些化合物的吸收带有一定的影响，例如苯胺在酸性介质中它的K吸收带和B吸收带发生蓝移，而苯酚在碱性介质中其K吸收带和B吸收带发生红移,为什么？羟酸在碱性介质中它的吸收带和形状会发生什么变化？ 14. 某些有机化合物，如稠环化合物大多数都呈棕色或棕黄色，许多天然有机化合物也具有颜色，为什么？ 15. 六元杂环化合物与芳环化合物具有相似的紫外吸收光谱,请举几个例子比较之，并解释其原因。 16. 紫外光谱定量分析方法主要有哪几种？各有什么特点？ 17. 摩尔吸光系数有什么物理意义？其值的大小与哪些因素有关？试举出有机化合物各种吸收带的摩尔吸光系数的数值范围。 18. 如果化合物在紫外光区有K吸收带、B吸收带和R吸收带，能否用同一浓度的溶液测量此三种吸收带？ 19. 紫外分光光度计主要由哪几部分所组成？它是怎样工作的？ 20. 计算波长为250nm、400nm的紫外光频率、波数及其所具有的能量(以eV和kJ·mol-1为单位表示）。 21. 计算具有1.50eV和6.23eV能量光束的波长及波数。 22. 已知丙酮的正己烷溶液有两吸收带，其波长分别为189nm 和280nm，分别属π→π*跃迁和n→π*跃迁，计算π，n，π*轨道之间的能量差。 23. 画出酮羰基的电子轨道（π，n，π*）能级图，如将酮溶于乙醇中，其能级和跃迁波长将发生什么变化？请在图上画出变化情况。 24. 化合物A在紫外区有两个吸收带，用A的乙醇溶液测得吸收带波长λ1=256nm，λ2=305nm，而用A的己烷溶液测得吸收带波长为λ1=248nm、λ2=323nm，这两吸收带分别是何种电子跃迁所产生？A属哪一类化合物？ 25. 异丙叉丙酮可能存在两种异构体，它的紫外吸收光谱显示(a)在λ=235nm有强吸收,ε=1.20×104,(b)在λ＞220nm区域无强吸收，请根据两吸收带数据写出异丙丙酮两种异构体的结构式。
波谱解析-解谱步骤
波谱解析 （一）紫外光谱 解析UV应用时顾及吸收带的位置，强度和形状三个方面。从吸收带（K带）位置可估计产生该吸收共轭体系的大小；从吸收带的强度有助于K带，B带和R 带的识别；从吸收带的形状可帮助判断产生紫外吸收的基团，如某些芳香化合物，在峰形上可显示一定程度的精细结构。一般紫外吸收光谱都比较简单，大多数化合物只有一、两个吸收带，因此解析较为容易。可粗略归纳为以下几点： ①如果化合物在220～800nm区间无吸收，表明该化合物是脂肪烃、脂环烃或它们的简单衍生物。 ②如果在220～250nm间显示强吸收（ε近10000或更大），表明有R带吸收，即分子结构存在共轭双烯或α，β—不饱和醛、酮。 ③如果在250～290nm间显示中等强度（ε为200～1000）的吸收带，且常显示不同程度精细结构，表明结构中有苯环或某些杂芳环的存在。 ④如果在290nm附近有弱吸收带（ε<100），则表明分子结构中非共轭羰基。 ⑤如果在300nm上有***度吸收，说明该化合物有较大的共轭体系；若***度吸收具有明显的精细结构，说明为稠环芳、稠环杂芳烃或其衍生物。 （二）红外光谱 1. 解析红外光谱的三要素（位置、强度和峰形） 在解析红外光谱时，要同时注意红外吸收峰的位置，强度和峰形。吸收位置是红外吸收最重要的特点，但在鉴定化合物分子结构时，应将吸收峰的位置辅以吸收峰强度和峰形综合分析。每种有机化合物均显示若干吸收峰，对大量红外图谱中各吸收峰强度相互比较，归纳出各种官能团红外吸收强度的变化范围。只有熟悉各官能团红外吸收的位置和强度处于一定范围时，才能准确推断出官能团的存在2 .确定官能团的方法 对于任何有机化合物的红外光谱，均存在红外吸收的伸缩振动和多种弯曲振动。因此，每一个化合物的官能团的红外光谱图在不同区域显示一组相关吸收峰。只有当几处相关吸收峰得到确认时，才能确定该官能团的存在。例1. 甲基（CH3）：2960cm-1和2870cm-1为伸缩振动，1460cm-1和1380cm-1为其弯曲振动。 例2. 亚甲基（CH2）：2920cm-1和2850cm-1为其伸缩振动，1470cm-1和720cm-1
波谱图的分析原理
. 波谱图的分析原理，方法和典型实例分析 （荆州市神舟纺织有限公司）欧怀林 一·波谱图分析的基本原理与方法： 1.机械波和牵伸波的概念与计算方法： ⑴．机械波在波谱图中，呈现“烟囱”柱形状，在一个或多个频道上出现。当宽度占据二个频道时称为双柱机械波；超过二个频道以上时称为多柱机械波。 ⑵．机械波长计算公式： a.牵伸倍数法：λ＝πDxE。λ-产生机械波的回转部件的波长；Dx-产生机械波的回转部件的直径；E-输出罗拉（前罗拉）到产生机械波的回转部件的牵伸倍数。 b.传动比法：λ＝πDi。λ-产生机械波的回转部件的波长；D-输出罗拉11（前罗拉）的直径；i-产生机械波的回转部件到输出罗拉（前罗拉）之间的传动比。 c.速度法：λ＝V/n。λ-产生机械波的回转部件的波长；V-出条速度；n-产生机械波的回转部件的转速。 下图为典型的机械波波谱图： 下面几张图例为前道工序产生的机械波，随后道工序牵伸后其波长变化情况： 上图为并条胶辊产生的机械波波谱图。 1 / 14 .
上图为对应的粗纱波谱图。 上图为对应的细纱波谱图。 ⑶．机械波危害程度的评价：当基本波谱上的峰高超过该峰所在波长处基本波谱高度的50%时，会对织物造成不良影响。对于连续两个或者多个机械波，其波峰必须叠加后来评价。机械波产生的疵点绝大多数呈现为规律性，机械波波峰越高，曲线图上的振幅就越大，疵点在布面体现越明显。 ⑷．牵伸波在波谱图中，跨越三个或三个以上频道，形成像小山形隆起状的波形。 ⑸．牵伸波计算公式：λ＝KEL。E-输出罗拉到产生牵伸波部位的牵伸倍数；W L-纤维的平均长度；K-常数，细纱2.75；粗纱3.5；并条4.0；精梳条4.0；气W 流纺5.0。 ⑹．牵伸波危害程度的评价：牵伸波波峰越高，曲线图上的振幅就越大，疵点在布面的体现越明显。牵伸波波长不像机械波波长那样基本固定，而在一定范围内波动，故触发多个频道，形成小山包状的波形。典型的牵伸波波谱图如下： 2.波谱仪及各种波形分解的基本原理及特点：
波谱分析-习题集参考答案-1002
波谱分析-习题集参考答案-1002
第一章紫外光谱 一、单项选择题 1. 比较下列类型电子跃迁的能量大小( A) Aσ→σ* > n→σ* > π→π* > n →π* Bπ→π* > n →π* >σ→σ* > n→σ* Cσ→σ* > n→σ* > > n →π*> π→π* Dπ→π* > n→π* > > n→σ*σ→σ* 2、共轭体系对λmax的影响( A) A共轭多烯的双键数目越多，HOMO与LUMO之间能量差越小，吸收峰红移B共轭多烯的双键数目越多，HOMO与LUMO之间能量差越小，吸收峰蓝移C共轭多烯的双键数目越多，HOMO与LUMO之间能量差越大，吸收峰红移D共轭多烯的双键数目越多，HOMO与LUMO之间能量差越大，吸收峰蓝移 3、溶剂对λmax的影响(B) A溶剂的极性增大，π→π*跃迁所产生的吸收峰紫移 B溶剂的极性增大，n →π*跃迁所产生的吸收峰紫移 C溶剂的极性减小，n →π*跃迁所产生的吸收峰紫移 D溶剂的极性减小，π→π*跃迁所产生的吸收峰红移 4、苯及其衍生物的紫外光谱有：(B) A二个吸收带 B三个吸收带 C一个吸收带 D没有吸收带 5. 苯环引入甲氧基后，使λmax(C) A没有影响 B向短波方向移动
C向长波方向移动 D引起精细结构的变化 6、以下化合物可以通过紫外光谱鉴别的是：(C) OCH3与 与与与 A B C D 二、简答题 1）发色团 答：分子中能吸收紫外光或可见光的结构 2）助色团 本身不能吸收紫外光或可见光，但是与发色团相连时，可以使发色团的吸收峰向长波答：方向移动，吸收强度增加。 3）红移 答：向长波方向移动 4）蓝移 答：向短波方向移动 5）举例说明苯环取代基对λmax的影响 答：烷基（甲基、乙基）对λmax影响较小，约5-10nm；带有孤对电子基团（烷氧基、烷氨基）为助色基，使λmax红移；与苯环共轭的不饱和基团，如CH=CH,C=O 等，由于共轭产生新的分子轨道，使λmax显著红移。
波谱分析 试题及答案
波谱分析试题及答案 <波谱分析>答案 一、简要回答下列可题(每小题8分，共48分) 1、从防风草分离得一化合物，其紫外光谱在乙醇中λ=241nm。根据文献及其它光max 谱测定可能为松香酸(A)或左旋海松酸(B)。试问从防风草分离的该化合物为何物, A=217+20+5=242nm (4分) B=217+20+5+36=278nm (4分) 从防风草分离的该化合物为何物位A。 2、如何用紫外光谱法、红外光谱法、核磁共振法区别有机化合物(如1，2—二苯基乙 烯)的顺、反几何异构体, 紫外光谱法:反式紫外吸收波长大于顺式的紫外吸收波长(2分) -1-1红外光谱法:反式γ970cm 顺式γ690cm(3分) =CH =CH 33核磁共振法:反式J =12—18Hz 顺式J =6—12Hz(3分) 3、如何用红外光谱法区别下列化合物,它们的红外吸收有何异同, CHNHCHOHCHCOOH2222(1) -1 -1 -1υ 3400,3490cm, υ 3500—3200cm,υ 1725cm(4分) NHOHCO CH3CH3 CHCHC33CH(2) CH3CH3 -1 -1-1-1-1 δ1380cm单峰, δ1385cm，1370cm, δ1390cm，1365cm(4分) CHCHCH 4、比较化合物中用箭头标记的氢核，何者氢核的共振峰位于低场,为什么,
(1)后者氢核的共振峰位于低场，因为两个苯环的磁各向异性。(4分) (2)后者氢核的共振峰位于低场，因为双键的磁各向异性。(4分) 5、某化合物经MC检测出分子离子峰的m/z为67。试问，从分子离子峰的质荷比，你可获得哪些结构信息,分子式可能为CHO、CH、还是CHN, 435745 可获得的结构信息有:该化合物的分子量为67;含奇数个氮(4分) 分子式可能CHN (4分) 45 6、在甲基异丁基酮(M=100)的质谱中，有m/z85、58、5 7、43、15和M-15等主要 碎片离子，试写出开裂过程。 +O+O O+(1)(2)CHCHC33CHCHCHCCCHCHCHCH32332m/z43 m/z15m/z100CHCH33 (4)(3)m/z85OH OC CHCHCHCHCHCCH32233 M-1m/z58 第一步裂解过程(2分)，第二步裂解过程(2分)，第三步裂解过程(2分)，第四步裂解过程(2分) 二、已知化合物分子式为CHO，IR光谱图如下，试推断化合物结构。(10分) 882 不饱和度=5 含有苯环(1分) -1-1 不饱苯环:>3000cm 不饱和C-H的伸缩振动;泛频区单取代峰型;1600，1500 cm -1和C-C(苯环骨架)的伸缩振动;770，690 cm 不饱和C-H面外弯曲振动;单取代峰位。