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第一章 导论1

1.1 分子内部运动与分子光谱1

1.1.1 分子的运动与能量1

1.1.2 核运动和电子运动的分离2

1.2 跃迁概率和选律3

1.2.1 跃迁和能级布居数3

1.2.2 选律4

1.3 线形和线宽6

2.1.1 质心平动的分离9

2.1 转动光谱9

第二章 红外与Raman光谱9

2.1.2 双原子分子的刚性转子模型10

2.1.3 非刚性转子模型12

2.1.4 多原子分子的转动光谱13

2.1.5 转动光谱的应用14

2.2 双原子分子的振动光谱15

2.2.1 简谐振子模型15

2.2.2 非简谐振子模型16

2.2.3 双原子分子振动光谱的应用18

2.2.4 振动光谱的精细结构——振转光谱19

2.3 多原子分子的振动模式20

2.3.1 振动自由度与简正振动20

2.3.2 分子振动的对称性21

2.4 红外光谱仪与测定技术29

2.4.1 红外光谱仪29

2.4.2 红外光谱测定技术31

2.5 Raman光谱33

2.5.1 Raman散射效应33

2.5.2 Raman光谱选律及其与红外光谱的互补性34

2.5.3 转动Raman光谱和振动Raman光谱36

2.5.4 仪器简介37

2.5.5 应用概况38

2.6 化学键的特征振动频率与谱图解析方法39

2.6.1 影响红外吸收的结构因素39

2.6.2 各类官能团的特征吸收峰频率与影响因素40

2.6.3 谱图解析基本步骤42

2.7 红外光谱的应用43

2.7.1 在有机化学中的应用43

2.7.2 红外光谱在催化研究中的应用48

2.7.3 在配合物研究中的应用53

2.7.4 在生物学中的应用59

2.8 红外光谱学发展60

2.8.1 步进扫描60

2.8.2 光声光谱61

2.8.3 时间分辨光谱62

2.8.4 二维红外光谱65

2.8.5 红外显微镜和化学成像67

2.8.6 GC/FT-IR69

习题70

3.1.1 双原子分子的电子能级及其表示方法76

第三章 紫外和可见吸收光谱76

3.1 基本原理76

3.1.2 电子光谱选律77

3.1.3 电子光谱的精细结构——电子振转光谱80

3.1.4 Frank-Condon原理80

3.1.5 多原子分子紫外光谱吸收带的分类82

3.1.6 介质对紫外及可见吸收谱带的影响84

3.2 紫外-可见光谱仪简介85

3.2.1 紫外-可见光谱仪的主要组成部分85

3.3 紫外-可见光谱分析与应用86

3.2.2 仪器的测试性能86

3.3.1 某些有机物的紫外吸收波长理论计算87

3.3.2 有机化合物的结构鉴定89

3.3.3 解离平衡的研究92

3.3.4 无机化合物紫外光谱分析94

3.4 荧光光谱简介99

3.4.1 荧光与荧光光谱仪99

3.4.2 荧光强度与应用99

3.5 紫外-可见光谱的进展101

习题102

4.1.1 核磁矩与核磁共振条件104

第四章 磁共振104

4.1 核磁共振的基本原理104

4.1.2 化学位移107

4.1.3 自旋-自旋偶合作用108

4.2 核磁共振谱仪简介110

4.2.1 连续波核磁共振谱仪(CW-NMR谱仪)110

4.2.2 脉冲Fourier核磁共振谱仪(PFT-NMR谱仪)111

4.3 1H核磁共振111

4.3.1 质子的化学位移和影响因素111

4.3.2 化学等价与磁等价115

4.3.3 一级裂分116

4.3.4 几类常见的偶合及其偶合常数117

4.3.5 自旋体系分类和复杂裂分119

4.3.6 1H核磁共振谱图解析时用到的一些辅助手段120

4.3.7 配位化合物的1H NMR谱122

4.3.8 1H核磁共振谱图解析举例与应用124

4.4 核磁共振碳谱130

4.4.1 13C NMR化学位移131

4.4.2 13C谱的偶合方法133

4.4.3 13C NMR的应用135

4.5 二维核磁共振谱概述139

4.5.1 什么是二维核磁共振谱139

4.5.2 二维核磁共振谱的分类141

4.5.3 二维核磁共振谱的表现形式141

4.6 电子顺磁共振142

4.6.1 物质的磁化率与分子结构142

4.6.2 电子顺磁共振基本原理147

4.6.3 电子顺磁共振仪器和方法153

4.6.4 电子顺磁共振的研究对象和应用实例155

习题159

第五章 质谱166

5.1 质谱仪166

5.1.1 质谱仪的一般工作原理166

5.1.2 质谱仪的主要部件168

5.1.3 质谱仪的主要性能指标172

5.2 质谱图及其离子峰174

5.2.1 主要离子峰的类型174

5.2.3 质谱裂解反应机理181

5.2.2 研究有机质谱裂解反应的实验方法181

5.2.4 有机化合物的一般裂解规律183

5.2.5 各类化合物的裂解特征186

5.3 质谱分析应用193

5.3.1 相对分子质量及分子式的测定193

5.3.2 结构的鉴定194

5.3.3 质谱的定量分析199

5.4 质谱的联用技术201

5.4.1 色谱-质谱联用201

5.4.2 质谱-质谱联用203

5.5.1 波谱综合解析步骤207

5.5 红外(Raman)、紫外、核磁与质谱在有机化合物结构解析中的应用207

5.5.2 波谱综合解析应用实例208

习题222

第六章 电子能谱237

6.1 电子能谱的基本原理237

6.2 紫外光电子能谱(UPS)239

6.2.1 紫外光电子能谱239

6.2.2 振动精细结构240

6.2.3 自旋-轨道偶合与自旋-自旋偶合242

6.3.1 谱图中出现的主要能谱峰244

6.3 X射线光电子能谱(XPS)244

6.3.2 化学位移246

6.4 Auger电子能谱(AES)247

6.4.1 Auger过程247

6.4.2 化学效应249

6.5 电子能谱仪简介250

6.5.1 激发源251

6.5.2 样品室系统252

6.5.3 电子能量分析器253

6.6 应用举例254

6.5.4 检测器254

6.6.1 表面组成的分析255

6.6.2 化学状态的鉴定256

6.6.3 在催化研究中的应用260

6.7 内层电子结合能位移与其他谱仪测量的关联263

习题263

第七章 X射线衍射265

7.1 X射线的发生和晶体衍射现象概述265

7.1.1 X射线与X光机265

7.1.2 X射线与物质的相互作用267

7.2.1 衍射方向和晶胞参数270

7.2 X射线单晶衍射法270

7.2.2 衍射强度与晶胞中原子的分布272

7.2.3 单晶衍射实验方法简介277

7.3 X射线多晶衍射法281

7.3.1 特点和原理281

7.3.2 粉末衍射图的获得282

7.3.3 粉末衍射的应用283

习题287

附录292

参考阅读材料294