现代实验方法质谱色谱热谱光谱波谱能谱衍射学习资料.ppt

现代实验方法：
质谱色谱热谱光谱波谱能谱衍射激光技术电子显微技术原子光谱（线状）以双原子分子为例：分子内部的总能量为：转动能级差：第二节分子的转动光谱同时有：记为可见分子的转动（二体）可以用一个质量为m的粒子，以Req为半径，以w为角速度旋转来模拟。令于是转动光谱各谱线的波数为：由上可见，用刚性转子模型研究双原子分子的转动光谱，其谱线是等间距的，每两条谱线间的距离均为2B。
由实验得到的图谱中，可测量两谱间的距离，于是得到2B,从而可计算分子常数由于分子的折合质量的数量级一般为（1~100）×1.66×10-27㎏，Req的数量级一般为10-10m，故分子的转动惯量I的数量级为（1~100）×10-47㎏·m2总之，转动光谱的重要性在于由测得的转动谱线的波数确定B值，进而计算双原子分子的转动惯量I和分子的核间距Req。Ⅰ,双原子分子的振动光谱由于分子中原子间的振动和原子核的运动相联系，需要用薛定谔方程描述。设有双原子分子A—B，其质心C，AB间距离为R，AB间平衡距离为Re，两原子核可在平衡位置附近做微小振动，描述振动运动状态的波函数为R的函数
解谐振子的薛定谔方程，可得：通常情况下，分子大都处于基态振动。一般极性分子吸收红外光主要属于基态（υ=0)到第一激态(υ=1)之间的跃迁,即△υ=1,其能量变化为2、利用实验得到的键力常数的平均值可以估算各种键型的基频吸收峰的波数C其键力常数相近，原子折合质量不同，其大小顺序为二，双原子分子的振动-转动光谱设分别为跃迁后所达能级的振动及转动量子数，总之，按谐振子模型和刚性模型得到的振动-转动光谱由P支、R支（有的还有Q支）组成的一个谱带，在P支和R支中谱线间距相等，均为2B。这些规律说明用谐振子模型和刚性转子模型可在一定程度上近似的反映双原子分子的转动及振动状态。,展开上式得式中第二项是对谐振子模型的校正项，xe称为第一非谐振子校正系数。考虑到常温下大多数分子处于振动基态由于在振动能级发生变化的同时必然伴随着转动能级的变化,因此如同时考虑振动﹑转动的情况，则׳=在△J=0时故当B0>B1时，较高的振动态v′υ=1一个由N个原子组成的分子，其自由度为3N，除去平动自由度和转动自由度,剩下的就是振动自由度。即对于任意形状分子的平动自由度示意图(有3个平动自由度)因此线性分子的振动自由度为3N-5对于非线性分子（H2O)的振动情况示意图对于由N个原子组成的分子,非线形者有3N-6个振动自由度,线形者有3N-5个振动自由度。对于有M个自由度的分子的振动状况，可认为是由M个互相独立的基本振动方式所组成的，这些基本振动方式称为正则振动方式。(1)伸缩振动如果两个相同（H）原子同时沿键轴；离开中心（C）原子，则称为对称伸缩振动，用符号vs表示(2)、变形振动，又称变角振动研究表明，不同分子含有相同的的特性基团,其在振动光谱中常含有相同或很为相近的振动频率。我们可以用基团的特征频率和指纹区分析光谱图不饱和烃含有C、H、N等元素含有S、P、卤素等元素双原子气态分子HCl的红外光谱二、预习要求分子的运动可分为平动、转动、振动和其内部的电子运动，每个运动状态都属于一定的能级，因此分子的能量可写成:本实验所用的HCl气体为异核双原子分子，是振转光谱的典型例子，分子转动的物理模型可视为刚性转子，其转动能量为：式中，v=0，1，2，…为振动量子数;χe为非谐振性校正系数;ν特征为特征振动频率，即将振子视为谐振子模型时计算得到的振动频率，其数值由下式计算:当ΔV不为±1时，其谱带强度随Δv的绝对值加大而迅速减弱。若从基态出发:ΔV=+1的谱带称为基频谱带;Δv=+2的谱带称为倍频谱带。当分子的振转能级由E″(其振动能级为基态)升高到E′(其振动能级为第一激发态)时，吸收的辐射波数为(注意:同一分子其基态与激发态的转动常数不同):令m=-J″=-1，-2，-3，…，则有:令m=J″+1=1，2，3，…，则有此外，由实验谱图的谱线可得经验公式:(2)由ν1及ν2(ν2=5668.0cm-1为基态到第二激发态纯振动跃迁产生的谱线的波数)可求特征波数ωe;非谐振性校正系数χe;并进一步求得表征化学键强弱的弹力常数Ke四、仪器药品:1.仪器:红外分光光度计1台;微机1台;气体池(程长10cm)1只;气体制备装置1套2.药品:浓HCl(CP);浓H2SO4(CP)。(1)将电源闸刀合上，依次打开稳压器、空气干燥器及红外分光光度计电源开关“POWER”键，待荧屏上显示“INSTRUMENTREADY”后，表示仪器预热好待用。(5)对3200cm-1～2500cm-1波数范围内横坐标扩展5倍，据荧光屏上的谱图尺寸进行纵坐标扩展，按打印峰表“PRINT”“PEAK”功能键，然后按做图键“PLOT”进行作图。1.光源-空心阴极灯光源的