化学分析中常见的几个名词和幻灯
丁香园论坛
1646
核磁共振波谱法(Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy, NMR )
NMR是研究原子核对射频辐射(Radio-frequency Radiation)的吸收,它是对各种有机和无机物的成分、结构进行定性分析的最强有力的工具之一,有时亦可进行定量分析。测定有机化合物的结构,1HNMR──氢原子的位置、环境以及官能团和C骨架上的H原子相对数目)在强磁场中,原子核发生能级分裂(能级极小:在1.41T磁场中,磁能级差约为25′10-3J),当吸收外来电磁辐射(10-9-10-10nm,4-900MHz)时,将发生核能级的跃迁----产生所谓NMR现象。射频辐射─原子核(强磁场下,能级分裂)-----吸收──能级跃迁──NMR。与UV-vis和红外光谱法类似,NMR也属于吸收光谱,只是研究的对象是处于强磁场中的原子核对射频辐射的吸收。
光学分析法
光学分析法是根据物质发射的电磁辐射或电磁辐射与物质相互作用而建立起来的一类分析化学方法。这些电磁辐射包括从?射线到无线电波的所有电磁波谱范围(不只局限于光学光谱区)。电磁辐射与物质相互作用的方式有发射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射、偏振等。光学分析法可分为光谱法和非光谱法两大类。光谱法是基于物质与辐射能作用时,测量由物质内部发生量子化的能级之间的跃迁而产生的发射、吸收或散射辐射的波长和强度进行分析的方法。光谱法可分为原子光谱法和分子光谱法。X射线凡是以高速运动的电子碰到任何障碍物,都能发生X射线。电子由于被急剧地阻止而失去自己的动能,此动能的大部分变为热能,一小部分变为X射线的能量。因此为了获得X射线,必须有一这样的仪器,它可以: (1)用某种方法得到一定量的自由电子;(2)迫使这些电子在一定的方向上以很大的速度运动;(3)在电子运动的路途上设且一个急剧阻止电子的障碍物(靶子)。X射线和普通光一样,是一种电磁波,但波长很短,即入很小,则光子能量(hv)很大,穿透力很强。X射线波长一般为0.01—10A,X射线结构分析中常用0.5—2A波长的X射线。现在使用最普遍的X射线结构分析的方法。
色谱分离法
色谱法是利用物质在两相中的分配系数(由物理化学性质:溶解度、蒸汽压、吸附能力、离子交换能力、亲和能力及分子大小等决定)的微小差异进行分离的方法。当互不相溶的两相做相对运动时,被测物质在两相之间进行连续多次分配,这样原来微小的分配差异被不断放大,从而使各组分得到分离。色谱法分离效率高,能将各种性质极相似的组分彼此分离。目前色谱法已广泛应用于许多领域,成为十分重要的分离分析手段。不管哪一类色谱法,其共同的基本特点是具备两个相:不动的一相,称为固定相;另一相是携带样品流过固定相的流动体,成为流动相。
红外光谱分析法
分子中的电子总是处在某一种运动状态中,每一种状态都具有一定的能量,属于一定的能级。电子由于受到光、热、电的激发,从一个能级转移到另一个能级,称为跃迁。当这些电子吸收了外来辐射的能量,就从一个能量较低的能级跃迁到另一个能量较高的能级。由于分子内部运动所牵涉到的能级变化比较复杂,分子吸收光谱也就比较复杂。在分子内部除了电子运动状态之外,还有核间的相对运动,即核的振动和分子绕重心的转动。而振动能和转动能,按量子力学计算是不连续的,即具有量子化的性质。所以,一个分子吸收了外来辐射之后,它的能量变化△E为其振动能变化△Ev、转动能变化△Er以及电子运动能量变化△Ee的总和。色散型红外光谱仪一般均采用双光束。将光源发射的红外光分成两束,一束通过试样,另一束通过参比,利用半圆扇形镜使试样光束和参比光束交替通过单色器,然后被检测器检测。当试样光束与参比光束强度相等时,检测器不产生交流信号;当试样有吸收,两光束强度不等时,检测器产生与光强差成正比的交流信号,从而获得吸收光谱。
质谱法
是通过将样品转化为运动的气态离子并按 质荷比(m/z)大小 进行分离记录的分析方法。所获得结果即为质谱图(亦称质谱)。根据质谱图提供的信息可以进行多种有机物及无机物的定性和定量分析、复杂化合物的结构分析、样品中各种同位素比的测定及固体表面的结构和组成分析等。质谱仪早期主要用于原子量的测定和定量测定某些复杂碳氢混合物中的各组分等。1960年以后,才开始用于复杂化合物的鉴定和结构分析。实验证明,质谱法是研究有机化合物结构的有力工具。质谱定性分析:质谱可以进行纯物质的相对分子质量测定、化学式确定及结构鉴定等。质谱的定量分析:质谱检出的离子强度与离子数目成正比,通过离子强度可进行定量分析。
原子吸收光谱
任何元素的原子都是由原子核和绕核运动的电子组成,原子核外电子按其能量的高低分层分布而形成不同的能级,因此,一个原子核可以具有多种能级状态。能量最低的能级状态称为基态能级(E0=0),其余能级称为激发态能级,而能最低的激发态则称为第一激发态。正常情况下,原子处于基态,核外电子在各自能量最低的轨道上运动。如果将一定外界能量如光能提供给该基态原子,当外界光能量E恰好等于该基态原子中基态和某一较高能级之间的能
级差?E时,该原子将吸收这一特征波长的光,外层电子由基态跃迁到相应的激发态,而产生原子吸收光谱。电子跃迁到较高能级以后处于激发态,但激发态电子是不稳定的,大约经过10-8秒以后,激发态电子将返回基态或其它较低能级,并将电子跃迁时所吸收的能量以光的形式释放出去,这个过程称原子发射光谱。可见原子吸收光谱过程吸收辐射能量,而原子发射光谱过程则释放辐射能量。核外电子从基态跃迁至第一激发态所吸收的谱线称为共振吸收线,简称共振线。电子从第一激发态返回基态时所发射的谱线称为第一共振发射线。由于基态与第一激发态之间的能级差最小,电子跃迁几率最大,故共振吸收线最易产生。对多数元素来讲,它是所有吸收线中最灵敏的,在原子吸收光谱分析中通常以共振线为吸收线。
http://www.chemlab2u.com/1010.htm (幻灯)
有些内容我也不太理解,希望大家补充完善。
NMR是研究原子核对射频辐射(Radio-frequency Radiation)的吸收,它是对各种有机和无机物的成分、结构进行定性分析的最强有力的工具之一,有时亦可进行定量分析。测定有机化合物的结构,1HNMR──氢原子的位置、环境以及官能团和C骨架上的H原子相对数目)在强磁场中,原子核发生能级分裂(能级极小:在1.41T磁场中,磁能级差约为25′10-3J),当吸收外来电磁辐射(10-9-10-10nm,4-900MHz)时,将发生核能级的跃迁----产生所谓NMR现象。射频辐射─原子核(强磁场下,能级分裂)-----吸收──能级跃迁──NMR。与UV-vis和红外光谱法类似,NMR也属于吸收光谱,只是研究的对象是处于强磁场中的原子核对射频辐射的吸收。
光学分析法
光学分析法是根据物质发射的电磁辐射或电磁辐射与物质相互作用而建立起来的一类分析化学方法。这些电磁辐射包括从?射线到无线电波的所有电磁波谱范围(不只局限于光学光谱区)。电磁辐射与物质相互作用的方式有发射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射、偏振等。光学分析法可分为光谱法和非光谱法两大类。光谱法是基于物质与辐射能作用时,测量由物质内部发生量子化的能级之间的跃迁而产生的发射、吸收或散射辐射的波长和强度进行分析的方法。光谱法可分为原子光谱法和分子光谱法。X射线凡是以高速运动的电子碰到任何障碍物,都能发生X射线。电子由于被急剧地阻止而失去自己的动能,此动能的大部分变为热能,一小部分变为X射线的能量。因此为了获得X射线,必须有一这样的仪器,它可以: (1)用某种方法得到一定量的自由电子;(2)迫使这些电子在一定的方向上以很大的速度运动;(3)在电子运动的路途上设且一个急剧阻止电子的障碍物(靶子)。X射线和普通光一样,是一种电磁波,但波长很短,即入很小,则光子能量(hv)很大,穿透力很强。X射线波长一般为0.01—10A,X射线结构分析中常用0.5—2A波长的X射线。现在使用最普遍的X射线结构分析的方法。
色谱分离法
色谱法是利用物质在两相中的分配系数(由物理化学性质:溶解度、蒸汽压、吸附能力、离子交换能力、亲和能力及分子大小等决定)的微小差异进行分离的方法。当互不相溶的两相做相对运动时,被测物质在两相之间进行连续多次分配,这样原来微小的分配差异被不断放大,从而使各组分得到分离。色谱法分离效率高,能将各种性质极相似的组分彼此分离。目前色谱法已广泛应用于许多领域,成为十分重要的分离分析手段。不管哪一类色谱法,其共同的基本特点是具备两个相:不动的一相,称为固定相;另一相是携带样品流过固定相的流动体,成为流动相。
红外光谱分析法
分子中的电子总是处在某一种运动状态中,每一种状态都具有一定的能量,属于一定的能级。电子由于受到光、热、电的激发,从一个能级转移到另一个能级,称为跃迁。当这些电子吸收了外来辐射的能量,就从一个能量较低的能级跃迁到另一个能量较高的能级。由于分子内部运动所牵涉到的能级变化比较复杂,分子吸收光谱也就比较复杂。在分子内部除了电子运动状态之外,还有核间的相对运动,即核的振动和分子绕重心的转动。而振动能和转动能,按量子力学计算是不连续的,即具有量子化的性质。所以,一个分子吸收了外来辐射之后,它的能量变化△E为其振动能变化△Ev、转动能变化△Er以及电子运动能量变化△Ee的总和。色散型红外光谱仪一般均采用双光束。将光源发射的红外光分成两束,一束通过试样,另一束通过参比,利用半圆扇形镜使试样光束和参比光束交替通过单色器,然后被检测器检测。当试样光束与参比光束强度相等时,检测器不产生交流信号;当试样有吸收,两光束强度不等时,检测器产生与光强差成正比的交流信号,从而获得吸收光谱。
质谱法
是通过将样品转化为运动的气态离子并按 质荷比(m/z)大小 进行分离记录的分析方法。所获得结果即为质谱图(亦称质谱)。根据质谱图提供的信息可以进行多种有机物及无机物的定性和定量分析、复杂化合物的结构分析、样品中各种同位素比的测定及固体表面的结构和组成分析等。质谱仪早期主要用于原子量的测定和定量测定某些复杂碳氢混合物中的各组分等。1960年以后,才开始用于复杂化合物的鉴定和结构分析。实验证明,质谱法是研究有机化合物结构的有力工具。质谱定性分析:质谱可以进行纯物质的相对分子质量测定、化学式确定及结构鉴定等。质谱的定量分析:质谱检出的离子强度与离子数目成正比,通过离子强度可进行定量分析。
原子吸收光谱
任何元素的原子都是由原子核和绕核运动的电子组成,原子核外电子按其能量的高低分层分布而形成不同的能级,因此,一个原子核可以具有多种能级状态。能量最低的能级状态称为基态能级(E0=0),其余能级称为激发态能级,而能最低的激发态则称为第一激发态。正常情况下,原子处于基态,核外电子在各自能量最低的轨道上运动。如果将一定外界能量如光能提供给该基态原子,当外界光能量E恰好等于该基态原子中基态和某一较高能级之间的能
级差?E时,该原子将吸收这一特征波长的光,外层电子由基态跃迁到相应的激发态,而产生原子吸收光谱。电子跃迁到较高能级以后处于激发态,但激发态电子是不稳定的,大约经过10-8秒以后,激发态电子将返回基态或其它较低能级,并将电子跃迁时所吸收的能量以光的形式释放出去,这个过程称原子发射光谱。可见原子吸收光谱过程吸收辐射能量,而原子发射光谱过程则释放辐射能量。核外电子从基态跃迁至第一激发态所吸收的谱线称为共振吸收线,简称共振线。电子从第一激发态返回基态时所发射的谱线称为第一共振发射线。由于基态与第一激发态之间的能级差最小,电子跃迁几率最大,故共振吸收线最易产生。对多数元素来讲,它是所有吸收线中最灵敏的,在原子吸收光谱分析中通常以共振线为吸收线。
http://www.chemlab2u.com/1010.htm (幻灯)
有些内容我也不太理解,希望大家补充完善。