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《材料結(jié)構(gòu)表征及應(yīng)用復(fù)習(xí)資料》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、材料結(jié)構(gòu)表征及應(yīng)用復(fù)習(xí)資料--2013材料化學(xué)第一章緒論1.材料研究的四大要素：材料的固有性質(zhì)、材料的結(jié)構(gòu)、材料的使用性能、材料的合成與加工；2.材料的固有性質(zhì)大都取決于物質(zhì)的電子結(jié)構(gòu)、原子結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵結(jié)構(gòu)。3.材料結(jié)構(gòu)表征的三大任務(wù)及主要測試技術(shù)：① 化學(xué)成分分析：傳統(tǒng)的化學(xué)分析技術(shù)、質(zhì)譜、色譜、紅外光譜、核磁共振、X射線光電子能譜；② 結(jié)構(gòu)測定：X射線衍射、電子衍射、中子衍射、熱分析；③ 形貌觀察：光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡、原子力顯微鏡；第二章紅外光譜及激光拉曼光譜2.1紅外光譜的基本原
2、理1.紅外光譜定義：當(dāng)用一束具有連續(xù)波長的紅外光照射物質(zhì)時，該物質(zhì)的分子就要吸收一定波長的紅外光的光能，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿拥恼駝幽芎娃D(zhuǎn)動能，從而引起分子振動—轉(zhuǎn)動能級的躍遷。通過儀器記錄下不同波長的透過率(或吸光度)的變化曲線，即是該物質(zhì)的紅外吸收光譜。2.中紅外區(qū)波數(shù)范圍：4000-400cm-1；3.簡正振動振動自由度（3n-6或3n-5)。4.簡正振動的特點是，分子質(zhì)心在振動過程中保持不變，所有的原子都在同一瞬間通過各自的平衡位置。每個簡正振動代表一種振動方式，有它自己的特征振動頻率。5.簡正
3、振動類型主要分為兩大類，即伸縮振動和彎曲振動。伸縮振動是指原子沿著鍵軸方向伸縮使鍵長發(fā)生變化的振動；彎曲振動即指的是鍵角發(fā)生變化的振動6.實際觀測到的紅外基頻吸收數(shù)目卻往往少于3n-6個,為什么?①如振動過程中分子不發(fā)生瞬間偶極矩變化，則不引起紅外吸收；②頻率完全相同的振動彼此發(fā)生簡并；③強寬峰往往要覆蓋與它頻率相近的弱而窄的吸收峰；④吸收強度太弱，以致無法測定；⑤吸收峰落在中紅外區(qū)之外。7.分子吸收紅外輻射必須滿足的條件？① 只有在振動過程中，偶極矩發(fā)生變化的那種振動方式才能吸收紅外輻射，從而在
4、紅外光譜中出現(xiàn)吸收譜帶。這種振動方式稱為紅外活性的。反之，在振動過程中偶極矩不發(fā)生改變的振動方式是紅外非活性的，雖有振動，但不能吸收紅外輻射。② 振動光譜的躍遷規(guī)律是Δυ=±1,±2,…。因此當(dāng)吸收的紅外輻射其能量與能力間的躍遷相當(dāng)時才會產(chǎn)生吸收譜帶。8.吸收譜帶的強度決定于？主要由振動過程中偶極矩的變化以及振動能級躍遷幾率兩個因素決定。振動時偶極矩變化愈大，吸收強度愈大。一般極性比較強的分子或基團吸收強度都比較大。2.2紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)1.紅外光譜分區(qū):官能團區(qū)(4000～1330cm－1)、
5、指紋區(qū)(1330~400cm-1)2.基團特征頻率定義？具有相同化學(xué)鍵或官能團的一系列化合物有近似共同的吸收頻率，這種頻率成為基團特征頻率。3.影響基團頻率的因素？內(nèi)部因素;① 誘導(dǎo)效應(yīng)在具有一定極性的共價鍵中，隨著取代基的電負(fù)性不同而產(chǎn)生不同程度的靜電誘導(dǎo)作用，引起分子中電荷分布的變化，從而改變了鍵的力常數(shù)，使基團頻率發(fā)生變化。② 共軛效應(yīng)構(gòu)成多重鍵的π電子云在一定程度上是可以極化的，故可以認(rèn)為具有一些可動性，是的參與共軛的鍵，被都收到共軛效應(yīng)的影響，鍵長平均化，整個體系獲得共振能，增加了穩(wěn)定性
6、。③ 鍵應(yīng)力效應(yīng)由于結(jié)合條件而使得原本以一定角度成鍵的鍵角發(fā)生改變，引起鍵能變化，從而使的振動頻率產(chǎn)生位移。④ 氫鍵效應(yīng)對于伸縮振動來說，氫鍵越強，譜帶越寬，吸收強度越強，而且像低頻方向位移越大；但是對于彎曲振動，氫鍵則引起譜帶變窄，同時向高頻方向位移。⑤ 偶合效應(yīng)當(dāng)兩個頻率相同或相近的基團聯(lián)結(jié)在一起時會發(fā)生偶合作用，分裂成兩個小峰，在原譜帶位置的高頻和低頻一側(cè)個出現(xiàn)一條譜帶。⑥ 費米共振當(dāng)一個基團振動的倍頻或合頻與另一個基團的振動頻率相近，并且具有相同的對稱性，也可能產(chǎn)生共振和使譜帶分裂，并是強
7、度很弱的倍頻或合頻譜帶異常地增強。外部因素：⑦ 物態(tài)變化的影響由于物質(zhì)的狀態(tài)不同，氣態(tài)，分子間距很遠(yuǎn)，除了氟化氫外基本可以認(rèn)為不受其他分子的影響；在液態(tài)，分子間相互作用強，有的會存在很強的氫鍵作用；在結(jié)晶的固態(tài)，分子在晶格中規(guī)則排列增強了分子間相互作用，使得譜帶發(fā)生分裂。⑧ 折射率和粒度的影響對于固體粉末樣品，散射的影響很大，往往使得譜圖失真，譜圖質(zhì)量主要受兩個物理因素影響，其一是溴化和測試樣品折射率差別，其二是樣品的顆粒尺寸與紅外輻射波長的關(guān)系。4.誘導(dǎo)效應(yīng)？誘導(dǎo)效應(yīng)在具有一定極性的共價鍵中，隨
8、著取代基的電負(fù)性不同而產(chǎn)生不同程度的靜電誘導(dǎo)作用，引起分子中電荷分布的變化，從而改變了鍵的力常數(shù)，使基團頻率發(fā)生變化。2.3紅外光譜圖的解析方法1.譜帶的三個重要特征？① 位置譜代的位置是表明某一基團存在的最有用的特征，即譜帶的特征振動頻率。① 形狀有時從譜帶的形狀也能得到有關(guān)集團的一些信息。例如氫鍵和離子的官能團可以產(chǎn)生很寬的紅外譜帶。譜帶的形狀也包括譜帶的譜帶是否有分裂，可用以研究分子內(nèi)是否存在締合以及分子的對稱性、旋轉(zhuǎn)異構(gòu)、互變異構(gòu)等。② 相對強度把紅外光譜中一條譜帶的強度和
