乙炔为线性分子
乙炔的7种简正振动
3、6、7振动因破坏了分子中心对称，发生极性变 化，具有红外活性(6、7二重简并)
1、2、4、5振动保持分子中心对称， 具有喇曼活性(4、5为二重简并)
第五节
分子的磁共振谱与光电子能谱
一 分子的磁性 磁介质在磁场中被磁化
B 0 ( H M )
两态间的能级差为：
E g N N B
E
m = - 1
2
E=g
N
N B0
0
B
B0
m = - 1
-
2
2 电子顺磁(或自旋)共振(EPR或ESR)
电子自旋共振
(1)自由电子的EPR
s g e s(s 1) B
s, z g e ms B
Ｅ＝Ｅ(α )-Ｅ(β )＝ｇeBＢ0
e I gN MI 2m p
e gN 2m p I ( I 1)
g N N I ( I 1)
ｍp为质子质量，ｇN为朗德因子 (又称ｇ因子) N核磁子，是核磁矩的单位
e -27 1 N 5.051 10 J T 2m p
T是磁感应强度B的单位特斯拉
1H-NMR
和13C-NMR
1
裸1H核的NMR
质子的自旋量子数I＝1/2
1 M I , Z mI 2
I ,Z

e gN M I ,Z g N mI N 2m p
外磁场加到质子上时 E＝-I, Z Ｂ＝-ｇNｍINＢ
e N 5.051 10-27 J T 1 2m p
600
水分子的红外光谱
三
二氧化碳的红外光谱 二氧化碳为线性分子 振动自由度为：3×3-5＝4
CO2分子的四种简正振动
非红外活性
红外活性
对称伸缩振动1
反对称伸缩振动2和弯曲振动3、4 二种弯曲振动能量是简并的对应一条谱 线
-C≡N、-CH3、-O-H 能代表某种化学基团存在的最强峰 称为该基团的特征峰
研究分子的成键情况 研究内层电子的性质
确定H2O,CO2分子正则振动的数 目,正则振动图式和红外活性。
B 分子内部的磁感应强度
其单位为特斯拉T
H
外磁场强度
其单位为安培每米A.m-1
M
磁化强度
为单位体积的磁矩
0 4 10 H m
7
1
为真空磁导率
磁介质
顺磁介质 反磁介质 铁磁介质
M H

为单位体积的磁化率
单位质量磁化率 摩尔磁化率
m

d
M
Vm
Mr Vm M r m M r d d M r 相对分子量 摩尔体积
h g e B B0
研究自由基的结构和存在、过渡金属 离子及稀土离子的电子结构和配位环 境、催化剂活性中心位置等。 (2)含有未成对电子的物质 (a)自由基 (b)双基或多基 (c)过渡金属离子或稀土离子。
h g B B0
四 光电子能谱(PES)
M h M
*
e

E结合 = EM+*-EM = h - E动
光电子在分子或原子内时所处能 级的束缚能
库普曼(Koopman)定理： 当分子或原子中的电子受 光激发时，其它电子来不及调 整而被“冻结”在原来的轨道 上，该电子的电离能应等于所 在轨道能量的绝对值。
紫外光电子能谱(UPS) 价电子电离
X射线光电子能谱(XPS) 可以电离价电子也 可以电离内层电子
红外光谱按波段及其对应的化学键 可分为:
4000～2500×102ｍ-1的高频区，为 含氢化学键的伸缩振动区
2500～2000×102ｍ-1是三重键的振动区
2000～1600×102ｍ-1为双重键的振动区
1600～500×102ｍ-1，对应单键的伸缩 和弯曲振动区 指纹区
四 1
喇曼(Raman)光谱简介
第五节
多原子分子的振动光谱
双原子分子的振动光谱 一个确定的双原子分子对应于一个 确定的特征振动频率。
一条最强的谱线
一
多原子分子振动
基本振动方式和复杂振动方式 简正振动 数目可由分子振动自由度来确定 n原子分子 运动总自由度为3n
平动用去3个自由度 转动占3个自由度
3n-6个振动自由度(线性分子为3n-5) 线性分子因绕轴转动时实际未动故为2
d
密度
物质磁性的起因 电子、原子核（质子和中子） 顺磁性起因 无外磁场
gB S (S 1)

g为电子的朗德因子=2.0023
有外磁场，电子磁矩对分子的贡献
g J B J ( J 1)
摩尔顺磁化率
N A C 3kT T
2

居里定律
反磁性的起因 诱导磁矩
0
由诱导磁矩产生的反磁化率
分子总的摩尔磁化率
N A M 0 0 3kT
2
二
磁化率测定
| | n(n 2) B
教材p182
古埃磁天平法
三 核磁共振(NMR) 原子核的自旋状态可由自旋量子数 I和自旋角动量M I 来描述
M I I (I 1)
线性分子的振动自由度为3n-5
简正振动按振动方式可分为二类 伸缩振动 仅键改变而键长不变
二 H2O分子的红外光谱 振动自由度为3×３６＝３
对称伸缩 振动
不对称伸缩 振动
弯曲振动
振动具有红外活性 不对称伸缩振动引起的偶极矩变化最大
透过率 (%)
3 1 2
4000
(102xm-1)
吸收或发射一个光子 被样品散射的光 光频率未变 光频率略有变化
红外光谱
喇曼光谱
弹性散射
非弹性散射
光子能量的改变值应等于被碰撞分子在两 能级间的跃迁能。 激光喇曼光谱
激光喇曼光谱仪
2
喇曼光谱的选律 样品分子应具有各向异性的极化率 H2分子 非红外活性
喇曼活性
激光通常为紫外可见光 从红外区移到紫外可见区 3 乙炔的振转光谱 振动自由度为3×4-5=7