譜學導論(大綱)

1、222.009.1 譜學導論教學大綱 學分數 3 周學時 3 總學時 54 教學目的與要求 課程性質 : 譜學導論是化學類各專業(yè) （包括 :化學，應用化學 ,高分子材料與工程 ,材料化學 ）本科學生的一門基 礎課程 ,學生在修讀完或同時修讀分析化學 ,物理化學 ,有機化學時修讀本課程 . 基本內容 : 譜學技術是當代化學研究的重要手段，課程主要以化合物波譜分析,晶體結構分析和表面分析三 部分為主 . 內容包括分子光譜（紫外光譜、紅外光譜和拉曼光譜）,磁共振譜（核磁共振和順磁共 振），質譜，X射線熒光及衍射譜和表面能譜（ XPS、UPS和AES ）。重點討論各類圖譜形成的基 本原理 ,測量方法及

2、儀器，結構分析基本方法。并適當介紹在化學其他方面應用。 基本要求 : 通過本課程的學習 ,要求學生掌握各種譜學方法的基本知識 ,基本原理和基本的解析方法 ,理解儀 器的構造和測量原理 ,并能解析一些簡單的物質的圖譜 ,提高學生解決化學問題的能力。 教學內容及學時分配 : 緒論 第一章 分子光譜基礎 （10 學時 ） 1.1.1 1.1.2 1.1.3 1-2 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 1-3 1.3.1 1.3.2 1.3.3 1.3.4 1.3.5 1-4 1.4.1 1.4.2 1.4.3 1.4.4 1.4.5 轉振光譜 對稱元素和對稱操作 群和分子點群 群表示及其

3、性質 ; 分子內粒子運動和光譜特征 核運動與電子運動的分離 分子光譜的分布和特征 躍遷概率與選律 線形和線寬 轉動光譜 質心平動的分離 雙原子分子的剛性轉子模型 非剛性轉子模型 多原子分子的振動光譜 轉動光譜的應用 振動光譜 雙原子分子的振動方程 簡諧振子模型 非簡諧振子模型 振動光譜的精細結構 多原子分子的振動模式 1-5 1.5.1 1.5.2 1.5.3 1.5.4 1.5.5 1-6 1.6.1 1.6.2 1.6.3 1.6.4 1.6.5 1-7 1.7.1 1.6.2 1-8 1.8.1 1.8.2 2-1 電子光譜 雙原子分子的電子能級及其表示方法 電子光譜選律 電子光譜的精細

4、結構 Franck-Condon 原理 多原子分子電子光譜 拉曼光譜 拉曼散射效應 拉曼光譜選律及其與紅外光譜的互補性 轉動拉曼光譜 振動拉曼光譜 共振拉曼光譜 光譜的動力學性質瞬態(tài)光譜 含時 Schr?dinger 方程 時間分辨光譜測量 分子光譜的定量分析基礎 光吸收定律比爾定律 分子光譜的定量分析中的定量方法 第二章 紅外和拉曼光譜 （6 學時 ） 紅外光譜儀 2.1.1 2.1.2 2-2 2.2.1 2.2.2 2-3 2.3.1 2.3.2 2-4 2-5 2.5.1 2.5.2 3-1 3.1.1 3.1.2 3-2 3.2.1 3.2.2 3-3 色散型紅外光譜儀 傅立葉變換紅

5、外光譜儀 紅外光譜的測量 樣品的制備 測試條件對譜帶的影響 紅外光譜的特征吸收峰 影響特征吸收峰的結構因素 各類官能團的特征吸收峰 紅外光譜的應用 拉曼光譜儀及應用簡介 儀器簡介 特點及應用概況 第三章 紫外和可見吸收光譜 （3 學時 ） 紫外和可見光譜儀 紫外和可見光譜儀的主要組成部分 紫外及可見光譜儀的類型 影響紫外光譜的因素 紫外光譜吸收帶的分類 測試條件對紫外及可見吸收譜帶的影響 ; 有機化合物的紫外光譜 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3-4 3.4.1 3.4.2 3-5 3-6 4-1 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4-2 4.2.1 4.2.2 4.2.3

6、 4.2.4 4-3 4.3.1 共軛烯烴的紫外吸收 共軛烯酮的紫外吸收 芳香化合物的紫外吸收 雜環(huán)化合物的紫外吸收 無機化合物的紫外光譜 電荷轉移吸收帶 配位體場吸收帶 紫外 - 可見光譜的應用 熒光光譜 第四章 磁共振譜（9 學時） 物質的磁性 物質的磁性 分子磁矩及與外磁場的相互作用化學位移 核磁矩及與外磁場的相互作用 核磁共振的基本原理 核磁共振現(xiàn)象 化學位移 自旋 -自旋耦合作用 弛豫 核磁共振儀簡介 連續(xù)波核磁共振譜儀（ CW-NM）R 4.3.2 4-4 4.4.1 4.4.2 4.4.3 4.4.4 4.4.5 4.4.6 4.4.7 4.4.8 4-5 4.5.1 4.5.2

7、 4.5.3 4.5.4 4-6 4.6.1 4.6.2 4.6.3 4.6.4 4.6.5 脈沖傅里葉變化核磁共振譜儀（ PFT-NMR） H 核磁共振 屏蔽效應 各類質子的化學位移 化學等價與磁等價 一級裂分 自旋體系分類和復雜裂分 幾類常見的耦合及其耦合常數 1H核磁共振譜圖解析時常用的一些輔助手段 1H 核磁共振譜的應用 核磁共振碳譜 引言 13C NMR化學位移 13C 譜中的耦合問題 13C 核磁共振譜的應用 ; 核磁共振碳譜 固體高分辨核磁共振 二維核磁共振（ 2D-NMR） 三維NMR譜 脈沖梯度場 核磁共振成像電子順磁共振譜 4-7 4.7.1 4.7.2 4.7.3 5-1

8、 5.1.1 5.1.2 5.1.3 5.1.4 5.1.5 5-2 5.2.1 5.2.2 5.2.3 5-3 5.3.1 5.3.2 5-4 5.4.1 基本原理 儀器和方法 研究對象和應用舉例 第五章 質譜法（4 學時） 質譜儀 基本原理 進樣系統(tǒng) 離子源 質量分析器 檢測及記錄 質譜圖及其離子峰 質譜圖與質譜表 主要離子峰的類型 有機化合物的碎裂 質譜分析應用 有機質譜定性分析及圖譜解析 質譜的定量分析 質譜的聯(lián)用技術 色譜 -質譜聯(lián)用 5.3.2 6-1 6.1.1 6.1.2 6-2 6.2.1 6.2.2 6.2.3 6-3 6.3.1 6.3.2 6.3.3 6-4 6.4.1

9、 6.4.2 6.4.3 6-5 6.5.1 質譜 - 質譜聯(lián)用 (MS-MS) 第六章 X- 射線衍射與熒光光譜 (10 學時 ) X射線的產生、性質及特點 X射線的產生及性質 X射線與物質的相互作用 晶體結構的周期性與對稱性 結構周期性和點陣單位 結構對稱性和晶系的劃分 晶面的表示方法 晶 X 射線單晶衍射法 結構周期性和點陣單位 衍射強度和晶胞內原子分布 單晶衍射實驗方法簡介 X射線多晶衍射法 特點和原理 粉末衍射圖的獲得 粉末衍射的應用 電子衍射法簡介 電子衍射法與X射線衍射法比較 6.5.2 電子衍射法測定氣體分子的幾何結構 6.5.3 低能電子衍射法在表面分析中的應用 6-5 電子

10、衍射法簡介 6.5.1 電子衍射法與 X 射線衍射法比較 6.5.2 電子衍射法測定氣體分子的幾何結構 6-6 X射線熒光光譜分析 6.6.1 X射線熒光分析方法及應用 6.6.2 X射線熒光光譜儀 第七章 電子能譜（8 學時） 7-1 電子能譜基本原理 7-2 紫外光電能譜 7.2.1 圖譜特征 7.2.2 振動精細結構 7.2.3 自旋與軌道耦合 7.2.4 自旋與自旋耦合 7-3 X- 射線光電子能譜 7.3.1 圖譜特征 7.3.2 化學位移 7-4 俄歇電子能譜 7.4.1 俄歇過程和俄歇電子能量 7.4.2 俄歇圖譜 7.4.3 化學效應 7-5 電子能譜儀簡介 7.5.1 激發(fā)源

11、 7.5.2 電子能量分析器 7.5.3 檢測器 7.5.4 真空系統(tǒng) 7.5.5 樣品處理 7-6 電子能譜的應用 7.6.1 表面組成的分析 7.6.2 化學狀態(tài)的鑒定 7.6.3 在催化研究中的應用 （2 學時 ） 第八章 波譜技術在分子結構分析中的應用 8-1 波譜技術鑒定未知物結構的一般方法 8.1.1 分子式的確定 8.1.2 分子片斷推測 8.1.3 分子片斷連結 8-2 分子結構的波譜綜合解析步驟 8-3 應用舉例 教學方式 : 本課程以課堂講授為主 考核方式 : 學期末以筆試方式考試 教材和參考書 : 教材: 譜學導論范康年主編，高等教育出版社， 2001 年 7 月。 參考書：物理化學，鄧景發(fā)、范康年編，高等教育出版社， 1993 年。 本課