分析方法答案汇总最终.docx

分析方法答案汇总最终.docx

《分析方法答案汇总最终.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《分析方法答案汇总最终.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

分析方法答案汇总最终

紫外光谱，荧光光谱在材料研究中的应用

1、分子内的电子跃迁有哪几种，吸收最强的跃迁是什么跃迁？

电子类型：

形成单键的σ电子；形成双键的π电子；未成对的孤对电子n电子。

轨道类型：

成键轨道σ、π；反键轨道σ*、π*；非键轨道n。

1σ-σ*跃迁

它需要的能量较高，一般发生在真空紫外光区。

在200nm左右，其特征是摩尔吸光系数大，一般εmax≥104，为强吸收带。

饱和烃中的—C—C—键属于这类跃迁，如乙烯（蒸气）的最大吸收波长λmax为162nm。

2n-σ*跃迁

实现这类跃迁所需要的能量较高，其吸收光谱落于远紫外光区和近紫外光区

3π→π*跃迁

●π电子跃迁到反键π*轨道所产生的跃迁，这类跃迁所需能量比σ→σ*跃迁

●小，若无共轭，与n→σ*跃迁差不多。

200nm左右。

●吸收强度大，ε在104~105范围内，强吸收

●若有共轭体系，波长向长波方向移动，相当于200~700nm

●含不饱和键的化合物发生π→π*跃迁

●C=O,C=C,C≡C

4n→π*

●n电子跃迁到反键π*轨道所产生的跃迁，这类跃迁所需能量较小，吸收峰在200~400nm左右

●吸收强度小，ε＜102，弱吸收

●含杂原子的双键不饱和有机化合物

⏹C=SO=N--N=N-

●n→π*跃迁比π→π*跃迁所需能量小,吸收波长长

吸收最强的跃迁是：

π→π*跃迁

2、紫外可见吸收光谱在胶体的研究中有重要作用，请举出三个例子来说明，并结合散射现象来讨论二氧化钛胶体和粉末漫反射光谱的差异。

举例：

1）、胶体的稳定性，尤其是稀释后的稳定性；

2）、胶粒对可见光的散射；

3）、测定消光（包括吸收、散射、漫反射等对光强度造成的损失）

稀释条件下，胶粒尺寸小于光波长的1/20，瑞利散射可忽略。

4）、估算晶粒的大小。

5）、尺寸效应，会发生吸收边的蓝移或是红移，可以用来测定像是CdS

和CdSe的量子点。

（老师上课讲的三个例子是：

①胶体的稳定性

②胶粒大小

③量子尺寸效应（晶粒大小））

差异：

当测定二氧化钛的溶胶时，按晶粒尺寸的不同，分为两种情况：

1）当胶体很小，d＜λ/20时，瑞利散射可以忽略，吸收光谱与粉末的漫反射光谱接近。

2）当胶体较大，d＞λ/20时，散射就会十分明显，在可见光区有吸收，这样获得是一个消光光谱，而不是吸收光谱，无法测得λonset。

用积分球测试粉末漫反射光谱可以克服上述缺点，得到一个较好的吸收光谱。

3.什么是荧光、磷光、光致发光和化学发光？

对应的英文名称分别是什么？

荧光（Fluorescence）：

从激发态的最低振动能级返回到基态，不通过内部转换而是光辐射失活，则称为荧光。

由于一部分能量通过振动能级变化以热能形式放出，所以发射光的波长比吸收光的波长长。

磷光（Phosphorescence）：

在不同多重态之间发生的无辐射跃迁过程称为系间窜跃。

由从激发态的多重态经过振动弛豫到低振动能级，再返回到基态的光辐射跃迁称为磷光。

光致发光（Photoluminescence,PL）：

是物质吸收光能后发射冷光的现象，称为光致发光。

化学发光（Chemiluminescence）：

利用化学能源如化学反应得到激发态分子，它在跃迁到基态时产生的发光现象称为化学发光。

（1）分子内的电子跃迁有哪几种[σπnπ*σ*]，吸收最强的跃迁是什么跃迁？

•σ→σ*,n→σ*,π→π*,n→π*

•π→π*跃迁,κ在104~105范围。

（2）紫外可见吸收光谱在胶体的研究中有重要作用，请举出三个例子来说明，并结合散射现象来讨论二氧化钛胶体和粉末漫反射光谱的差异。

•1、胶体的稳定性，尤其是稀释后的稳定性；

•2、胶粒粒径的大小；

•3、尺寸效应，晶粒小，吸收光谱蓝移；

消光（包括吸收、散射、漫反射等对光强度造成的损失）

稀释条件下，胶粒尺寸小于光波长的1/20，瑞利散射可忽略。

与溶液光谱是不同的，多数情况下有散射引起的非本征吸收。

•二氧化钛粉末无散射，胶体有散射，波长越短，散射越强。

（3）什么是荧光、磷光、光致发光和化学发光？

对应的英文名称分别是什么？

荧光（Fluorescence）:

从激发态的最低振动能级返回到基态，不通过内部转换而是光辐射失活，则称为荧光。

由于一部分能量通过振动能级变化以热能形式放出，所以发射光的波长比吸收光的波长长。

磷光（Phosphorescence）：

在不同多重态之间发生的无辐射跃迁过程称为系间窜跃。

由从激发态的多重态返回到基态的光辐射跃迁称为磷光。

光致发光（Photoluminescence,PL）:

是物质吸收光能后发射冷光的现象，称为光致发光。

化学发光（Chemiluminescence）:

利用化学能源如化学反应得到激发态分子，它在跃迁到基态时产生的发光现象称为化学发光。

（4）荧光光谱的液体样品池与紫外可见吸收光谱的比色皿有何异同点？

结合光的吸收、透射、散射、测定时仪器光源的角度来讨论。

样品池的材料：

与紫外-可见分光光度计的吸收池一样

吸收池的形状：

紫外-可见分光光度计的吸收池两面透光，荧光分光光度计的样品池四面透光。

（5）粉末样品的漫反射光谱（或吸收光谱）如何准确测定？

全消光纤维的反射率如何测定?

1、压片，用专用样品槽；

2、样品的数量，能装满槽最好；

3、一定要压实，否则垂直放置时容易洒落；

4、与参比（BaSO4）做比较。

需要积分球，将样品放置于粉末晶的位置，测光透过率。

反射率越高（透过率约低）、不同波长的可见光下反射率相差越小（不随波长而改变），消光效果越好。

拉曼光谱分析与材料分析

1.拉曼光谱与红外光谱的本质区别是什么？

红外光谱是分子对红外光谱的吸收所产生的光谱，与分子的偶极距是否发生变化有关；而拉曼光谱是分子对可见光的散射所产生的光谱，与分子的极化率是否变化有关。

2.为什么拉曼光谱技术通常只检测stokes线？

反stokes线可以提供什么信息？

根据波尔滋曼理论，在室温下，分子绝大多数处于振动能级基态，由于振动能级间距还是比较大的，因此，stokes线的强度远远大于anti-stokes线。

所以拉曼光谱通常只测stokes线。

反stokes线可以提供与stokes线一样的信息（即由拉曼频率可得物质的组成，拉曼峰位的变化可得张力/应力，拉曼偏振可得晶体对称性和取向，拉曼峰宽可得晶体质量，拉曼峰强度可得物质总量），不同的是它的强度较低。

（这里需问老师！

）

3.与红外光谱相比，拉曼光谱的优越性有什么？

1）适于分子骨架的测定，提供快速、简单、可重复、无损伤的定性定量分析，并且无需样品准备；

2）不受水的干扰；

3）拉曼一次可以覆盖50-4000波数的区间，可对有机物及无机物进行分析；

4）拉曼光谱的重叠带较少见到，谱峰清晰尖锐；

5）使用激光作为光源，易于测定微量样品；

6）共振拉曼效应可以用来有选择性地增强大生物分子特个发色基团的振动，能被增强10^3到10^4倍。

4、拉曼与荧光光谱

荧光光谱：

在辐射能激发出的荧光辐射强度进行

的发射光谱分析方法。

物体经过较短波长的光照，把能量储存起来，然后缓慢放出较长波长的光，放出的这种光就叫荧光。

如果把荧光的能量--波长关系图作出来，那么这个关系图就是荧光光谱。

拉曼光谱：

光照射到物质上发生弹性散射和非弹性散射.弹性散射的散射光是与激发光波长相同的成分,非弹性散射的散射光有比激发光波长长的和短的成分,统称为拉曼效应。

简言之：

拉曼就是光散射后发生的频率改变。

荧光则是分子吸收能量再由于碰撞释放能量产生的。

在拉曼光谱中，荧光干扰表现为一个典型的倾斜宽背景。

因此，荧光对定量的影响主要为基线的偏离和信噪比下降，荧光的波长和强度取决于荧光物质的种类和浓度。

与拉曼散射相比，荧光通常是一种量子效率更高的过程，甚至很少量不纯物质的荧光也可以导致显著的拉曼信号降低。

使用更长的波长例如785nm或1064nm的激发光可使荧光显著减弱。

然而，拉曼信号的强度与λ-4成比例，λ是激发波长。

通过平衡荧光干扰、信号强度和检测器响应可获得最佳信噪比。

测量前将样品用激光照射一定时间，固态物质的荧光也可得以减弱。

这个过程被称为光致漂白，是通过降解高吸收物质来实现的。

光致漂白作用在液体中并不明显，可能是由于液体样品流动性，或荧光物质不是痕量。

5、如何提高拉曼光谱技术的检测灵敏度？

利用激光共振或表面增强拉曼技术就可以大大加强拉曼光谱的灵敏度。

核磁共振与材料分析

1． 核磁共振产生的基本条件是什么？

为什么12C没有核磁共振信号？

 产生共振信号的基本条件：

1）磁性核（自旋量子数I≠0）；

2）静磁场（使核能级分裂）；

3）与原子核能级裂分匹配的射频。

12C的质量数和原子序数均为偶数，自旋量子数I=0，所以不能产生核磁共振。

2． 解释化学位移的含义和表示方法。

含义：

一般地，把分子中同类磁核，因化学环境不同而产生的共振频率的变化量，称为化学位移。

表示方法：

δ＝νS-νR/νR×10＾6（这个公式在邮件里写有点儿纠结，大家可以到PPT里参考）

用频率表示的化学位移与静磁场强度成正比；

用ppm表面的化学位移与静磁场强度无关。

3． 在1H-NMR谱中，化学位移较大的磁核之间的偶合的一般规则是什么？

化学位移较大的磁核之间满足△ν/J>10，其偶合的一般规则是（2nI+1）规则：

相邻质子相互偶合产生的多重峰，其峰数目等于相邻偶合质子的数目2nI+1。

对于氢核和自旋数I=1/2的核，即符合（n+1）规则。

4． 从溶液1HNMR谱能得到哪些信息？

1） 从吸收峰的组数判断分子中的氢的种类；

2） 从化学位移判断分子中基团的类型；

3） 从峰的积分面积计算不同基团中氢的相对数目；

4） 从偶合裂分个数和偶合常数判断各基团的连接关系。

（1）化学位移值（δ）：

确认氢原子所处的化学环境，即属于何种基团。

（2）谱峰裂分数和偶合常数（J）：

推断相邻氢原子的关系与结构。

（3）谱峰面积：

确定分子中各类氢原子的数量比。

第一题括号里的部分供大家理解参考，第二题表示方法可能写公式就可以了。

核磁共振实验确定分子链中不同种类的碳

可根据化合物的结构，选择测得其中的一种或几种DEPT碳谱，并结合质子宽带去偶谱来确定分子中各碳原子的级数。

DEPT45：

季碳不出峰，其余的CH3、CH2和CH都出峰，并皆为正峰；

DEPT90：

除CH出正峰外，其余的碳均不出峰；

DEPT135：

CH3和CH出正峰，CH2出负峰，季碳不出峰。

列举5个核磁共振波谱分析法在材料科学研究中的应用方向

1、测定聚合物的分子量

2、共聚物的组成分析

3、无规共聚物序列结构分布分析

4、聚合物立构规整度及其序列结构的分析

5、聚合物的共混物组成分析

6、研究聚合反应分析聚合物纳米粒子的结构形态

7、分析聚合物的结晶反应

8.解释CP/MAS/DD方法中CP、MAS、DD的含义，为什么利用CP/MAS/DD方法能够达到高分辨的目的？

CP/MAS/DD方法的优点和缺点是什么？

1）CP：

（cross-polarisation）交叉极化；MAS：

魔角旋转（magic-anglespinning）；DD：

（dipolardecoupling）偶极去偶

2）利用CP/MAS/DD方法能够达到高分辨的目的的原因：

CP通过Hastman-Hahn效应，在合适的时机采样，可以提高检测灵敏度；MAS使固体样品绕外磁场以54.7°高速旋转，使得固体样品的化学位移的非均一性得到平均化，从而使峰变窄，提高分辨率；（或答：

MAS消除了13C化学位移各向异性