高中化学人教版选修六 附录Ⅶ 几种仪器分析方法 课件（30张PPT）

(共30张PPT)
一、质谱分析法
二、红外光谱分析法
三、核磁共振氢谱分析法
一
质谱分析法
1、原理：质谱分析是用高速电子来撞击气态分子或原子,将电离后的正离子加速导入质量分析器,然后在磁场中按质荷比(m/z)大小进行收集和记录,及得到质谱图。根据质谱峰的位置进行物质的定性和结构分析,根据峰的强度进行定量分析。
相对分子质量的测定——质谱仪
试样从进样器进入离子源,在离子源中产生正离子。正离子加速进入质量分析器,质量分析器将离子按质荷比大小不同进行分离。分离后的离子先后进入检测器，检测器得到离子信号，放大器将信号放大并记录在读出装置上。
2、质谱图
以荷质比m/z为横座标，以对基峰(最强离子峰，规定相对强度为100%)相对强度为纵座标所构成的谱图，称之为质谱图。
图14.7
质谱图
分子在离子源中可产生各种电离，即同一分子可产生多种离子峰：分子离子峰、同位素离子峰、碎片离子峰、重排离子峰、亚稳离子峰等。
由于分子离子的质荷比越大，达到检测器需要的时间最长，因此谱图中的质荷比最大的就是未知物的相对分子质量）
（1）质荷比是什么？
（2）如何确定有机物的相对分子质量？
分子离子、碎片离子的相对质量与其电荷的比值
1）
相对分子质量的测定
根据分子离子峰质荷比可确定分子量，通常分子离子峰位于质谱图最右边，但由于分子离子的稳定性及重排等，质谱图上质荷比最大的峰并不一定是分子离子峰。高中阶段认为质荷比最大的峰是分子离子峰。
3、质谱分析法应用
2）、结构签定：多采用与标准谱库对照的方法
a)
根据质谱图，找出分子离子峰、碎片离子峰、亚稳离子峰、m/z、相对峰高等质谱信息，根据各类化合物的裂规律，重组整个分子结构。
b)
采用与标准谱库对照的方法.
由质谱数据推导有机物分子结构的过程，形象地说，如同用弹弓击碎一个瓷花瓶，再由一堆碎片来拼凑复原花瓶的过程。
二、红外光谱分析法
1、原理：
红外光谱鉴定分子结构
红外光区的划分
红外区
波长（?m）
波数（cm-1）
对应能级
近
0.78-2.5
12800-4000
弱电子跃迁
中
2.5-50
4000-200
分子振动
远
50-1000
200-10
分子转动
常用
2.5-15
4000-670
分子振动、转动
课前作业1：
红外光照射是一种扭伤或肌肉拉伤时常用的理疗方案，原理是什么？
红外线理疗灯是可见光的红外线灯，它辐射频率高，渗透性强，红外线波峰值严格在1300nm，使红外线的波长刚好可以穿透人体真皮层，达到促进血液循环，增强肌肉对关节组织炎症的吸收能力，缓解关节炎症状，促进软组织损伤愈合。
课前作业二：
在海边沙滩进行日光浴时，不仅会感受到全身暖洋洋，还会把皮肤晒黑。但是用红外光照射身体时，只会产生局部暖洋洋的感觉，而不会被晒黑，原因是什么？
2、有机化合物分子中常见基团吸收峰
(1）醇、酚、酸的—OH
3650
?
3200
cm-1
1．
X—H伸缩振动区：4000
?
2500
cm-1
（2）饱和碳原子上的—C—H
—CH3
2960
cm-1
反对称伸缩振动
2870
cm-1
对称伸缩振动
—CH2—
2930
cm-1
反对称伸缩振动
2850
cm-1
对称伸缩振动
—C—H
2890
cm-1
弱吸收
3000
cm-1
以下
1．
X—H伸缩振动区：4000
?
2500
cm-1
2．叁键（C
?C）伸缩振动区：2500
?
1900
cm-1
3．
双键伸缩振动区：1900
?
1500
cm-1
4.
X—Y，X—H
变形振动区：
<
1500cm-1
思考1：
红外光谱中同一官能团或化学键的吸收峰位置和强度并不完全相同，产生这种现象的原因是什么？
影响基团频率的因素
诱导效应
共轭效应
中介效应
氢键
振动偶合
内部因素
外部因素
物质存在形式
溶剂效应
3、谱图解析
确定分子中所含基团的类型
推测分子结构
练习题：试推测化合物C9H10O的分子结构。
1、基本原理：
质量数为奇数的原子核，如1H、13C、15N的核自旋所产生的弱磁场，在强外磁场中可以对某个特定频率的电磁波发生共振吸收，吸收频率和吸收强度可以提供分子结构的信息。而12C、16O质量数为偶数，没有磁矩，所以核磁共振氢谱已经成为测定有机分子结构时不可或缺的一种技术。
核磁共振的研究对象：质量数为奇数的原子
三、核磁共振氢谱
核磁共振氢谱光谱鉴定分子结构
2、核磁共振氢谱图
横坐标：吸收峰的位置，用“化学位移”表示。
纵坐标：吸收峰的强度。
核磁共振谱图中化合物的结构信息
１、峰的数目：标志分子中磁不等性质子的种类，多少种；
２、峰的强度(面积)：每类质子的数目(相对)，多少个；
３、峰的位移(?
)：每类质子所处的化学环境，化合物中位置；
４、峰的裂分数：相邻碳原子上质子数；
５、偶合常数(J)：确定化合物构型。
核磁共振分析法近年来发展很快，在医学领域中也有广泛应用
是将人体置于特殊的磁场中，用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量。在停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被体外的接受器收录，经电子计算机处理获得图像，这就叫做核磁共振成像。?
核磁共振成像提供的信息量不但大于医学影像学中的其他许多成像术，而且不同于已有的成像术，因此，它对疾病的诊断具有很大的潜在优越性。
某有机化合物A经李比希法测得其中含碳为70.59%、含氢为
5.88%，其余含有氧．现用下列方法测定该有机化合物的相对分子质量和分子结构．
方法一：用质谱法分析得知A的质谱图如图1：
方法二：核磁共振仪测出A的核磁共振氢谱有4个峰，其面积之比为1：2：2：3．如图2．
方法三：利用红外光谱仪测得A分子的红外光谱，如图3．
（1）分子中共有　
　种化学环境不同的氢原子．
（2）A的分子式为
　．
（3）该物质属于哪一类有机物　
．
（4）A的分子中只含一个甲基的依据是　
　（填序号）．
a．A的相对分子质量
b．A的分子式
c．A的核磁共振氢谱图
d．A分子的红外光谱图
（5）A的结构简式为　
　．