谱学导论大纲.docx

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谱学导论大纲

222.009.1谱学导论教学大纲

学分数3周学时3

总学时54

教学目的与要求

课程性质:

谱学导论是化学类各专业（包括:

化学，应用化学,高分子材料与工程,材料化学）本科学生的一门基础课程,学生在修读完或同时修读分析化学,物理化学,有机化学时修读本课程.

基本内容:

谱学技术是当代化学研究的重要手段，课程主要以化合物波谱分析,晶体结构分析和表面分析三部分为主.内容包括分子光谱（紫外光谱、红外光谱和拉曼光谱）,磁共振谱（核磁共振和顺磁共振）,质谱,χ射线荧光及衍射谱和表面能谱（XPS、UPS和AES）。

重点讨论各类图谱形成的基本原理,测量方法及仪器，结构分析基本方法。

并适当介绍在化学其他方面应用。

基本要求:

通过本课程的学习,要求学生掌握各种谱学方法的基本知识,基本原理和基本的解析方法,理解仪器的构造和测量原理,并能解析一些简单的物质的图谱,提高学生解决化学问题的能力。

教学内容及学时分配:

绪论

第一章分子光谱基础（10学时）

1-1多原子分子的结构和对称性

1.1.1对称元素和对称操作

1.1.2群和分子点群

1.1.3群表示及其性质;

1-2分子内粒子运动和光谱特征

1.2.1核运动与电子运动的分离

1.2.2分子光谱的分布和特征

1.2.3跃迁概率与选律

1.2.4线形和线宽

1-3转动光谱

1.3.1质心平动的分离

1.3.2双原子分子的刚性转子模型

1.3.3非刚性转子模型

1.3.4多原子分子的振动光谱

1.3.5转动光谱的应用

1-4振动光谱

1.4.1双原子分子的振动方程

1.4.2简谐振子模型

1.4.3非简谐振子模型

1.4.4振动光谱的精细结构-----转振光谱

1.4.5多原子分子的振动模式

1-5电子光谱

1.5.1双原子分子的电子能级及其表示方法

1.5.2电子光谱选律

1.5.3电子光谱的精细结构

1.5.4Franck-Condon原理

1.5.5多原子分子电子光谱

1-6拉曼光谱

1.6.1拉曼散射效应

1.6.2拉曼光谱选律及其与红外光谱的互补性

1.6.3转动拉曼光谱

1.6.4振动拉曼光谱

1.6.5共振拉曼光谱

1-7光谱的动力学性质——瞬态光谱

1.7.1含时Schrödinger方程

1.6.2时间分辨光谱测量

1-8分子光谱的定量分析基础

1.8.1光吸收定律——比尔定律

1.8.2分子光谱的定量分析中的定量方法

第二章红外和拉曼光谱（6学时）

2-1红外光谱仪

2.1.1色散型红外光谱仪

2.1.2傅立叶变换红外光谱仪

2-2红外光谱的测量

2.2.1样品的制备

2.2.2测试条件对谱带的影响

2-3红外光谱的特征吸收峰

2.3.1影响特征吸收峰的结构因素

2.3.2各类官能团的特征吸收峰

2-4红外光谱的应用

2-5拉曼光谱仪及应用简介

2.5.1仪器简介

2.5.2特点及应用概况

第三章紫外和可见吸收光谱（3学时）

3-1紫外和可见光谱仪

3.1.1紫外和可见光谱仪的主要组成部分

3.1.2紫外及可见光谱仪的类型

3-2影响紫外光谱的因素

3.2.1紫外光谱吸收带的分类

3.2.2测试条件对紫外及可见吸收谱带的影响;

3-3有机化合物的紫外光谱

3.3.1共轭烯烃的紫外吸收

3.3.2共轭烯酮的紫外吸收

3.3.3芳香化合物的紫外吸收

3.3.4杂环化合物的紫外吸收

3-4无机化合物的紫外光谱

3.4.1电荷转移吸收带

3.4.2配位体场吸收带

3-5紫外-可见光谱的应用

3-6荧光光谱

第四章磁共振谱（9学时）

4-1物质的磁性

4.1.1物质的磁性

4.1.2分子磁矩及与外磁场的相互作用化学位移

4.1.3核磁矩及与外磁场的相互作用

4-2核磁共振的基本原理

4.2.1核磁共振现象

4.2.2化学位移

4.2.3自旋-自旋耦合作用

4.2.4弛豫

4-3核磁共振仪简介

4.3.1连续波核磁共振谱仪（CW-NMR）

4.3.2脉冲傅里叶变化核磁共振谱仪（PFT-NMR）

4-41H核磁共振

4.4.1屏蔽效应

4.4.2各类质子的化学位移

4.4.3化学等价与磁等价

4.4.4一级裂分

4.4.5自旋体系分类和复杂裂分

4.4.6几类常见的耦合及其耦合常数

4.4.71H核磁共振谱图解析时常用的一些辅助手段

4.4.81H核磁共振谱的应用

4-5核磁共振碳谱

4.5.1引言

4.5.213CNMR化学位移

4.5.313C谱中的耦合问题

4.5.413C核磁共振谱的应用;

4-6核磁共振碳谱

4.6.1固体高分辨核磁共振

4.6.2二维核磁共振（2D-NMR）

4.6.3三维NMR谱

4.6.4脉冲梯度场

4.6.5核磁共振成像

4-7电子顺磁共振谱

4.7.1基本原理

4.7.2仪器和方法

4.7.3研究对象和应用举例

第五章质谱法（4学时）

5-1质谱仪

5.1.1基本原理

5.1.2进样系统

5.1.3离子源

5.1.4质量分析器

5.1.5检测及记录

5-2质谱图及其离子峰

5.2.1质谱图与质谱表

5.2.2主要离子峰的类型

5.2.3有机化合物的碎裂

5-3质谱分析应用

5.3.1有机质谱定性分析及图谱解析

5.3.2质谱的定量分析

5-4质谱的联用技术

5.4.1色谱-质谱联用

5.3.2质谱-质谱联用（MS-MS）

第六章X-射线衍射与荧光光谱（10学时）

6-1X射线的产生、性质及特点

6.1.1X射线的产生及性质

6.1.2X射线与物质的相互作用

6-2晶体结构的周期性与对称性

6.2.1结构周期性和点阵单位

6.2.2结构对称性和晶系的划分

6.2.3晶面的表示方法

6-3晶X射线单晶衍射法

6.3.1结构周期性和点阵单位

6.3.2衍射强度和晶胞内原子分布

6.3.3单晶衍射实验方法简介

6-4X射线多晶衍射法

6.4.1特点和原理

6.4.2粉末衍射图的获得

6.4.3粉末衍射的应用

6-5电子衍射法简介

6.5.1电子衍射法与X射线衍射法比较

6.5.2电子衍射法测定气体分子的几何结构

6.5.3低能电子衍射法在表面分析中的应用

6-5电子衍射法简介

6.5.1电子衍射法与X射线衍射法比较

6.5.2电子衍射法测定气体分子的几何结构

6-6X射线荧光光谱分析

6.6.1X射线荧光分析方法及应用

6.6.2X射线荧光光谱仪

第七章电子能谱（8学时）

7-1电子能谱基本原理

7-2紫外光电能谱

7.2.1图谱特征

7.2.2振动精细结构

7.2.3自旋与轨道耦合

7.2.4自旋与自旋耦合

7-3X-射线光电子能谱

7.3.1图谱特征

7.3.2化学位移

7-4俄歇电子能谱

7.4.1俄歇过程和俄歇电子能量

7.4.2俄歇图谱

7.4.3化学效应

7-5电子能谱仪简介

7.5.1激发源

7.5.2电子能量分析器

7.5.3检测器

7.5.4真空系统

7.5.5样品处理

7-6电子能谱的应用

7.6.1表面组成的分析

7.6.2化学状态的鉴定

7.6.3在催化研究中的应用

第八章波谱技术在分子结构分析中的应用（2学时）

8-1波谱技术鉴定未知物结构的一般方法

8.1.1分子式的确定

8.1.2分子片断推测

8.1.3分子片断连结

8-2分子结构的波谱综合解析步骤

8-3应用举例

教学方式:

本课程以课堂讲授为主。

考核方式:

学期末以笔试方式考试.

教材和参考书:

教材:

《谱学导论》范康年主编，高等教育出版社，2001年7月。

参考书：

《物理化学》，邓景发、范康年编，高等教育出版社，1993年。

本课程历史沿革:

本课程是化学系1996年新增设的一门基础课,以物质的结构分析方法为主体，由原有机化学,结构化学,仪器分析课程中的相关内容发展组合而成.最初由范康年和方屹主讲，1999年起由范康年、陆靖和屠波等主讲，2001年出版教材。

编制者:

范康年

审定者:

徐华龙

系主任:

范康年

制定日期:

2003年12月