氢原子光谱

易金矿业网 2023-06-07 19:14 编辑:admin 133阅读

一、氢原子光谱

从经典物理上理解方便一些,你可以把原子理解为是一个原子核带着一系列看不见的轨道,每一个轨道对应一个能级,用一组正整数来标示这些轨道和能级,就是你说的n。电子被安排在这些分立的轨道上。对于氢原子来说,虽然只有一个电子,但是这个电子可以处在不同的轨道上,比如处于离原子核最近的轨道,这一轨道被标示为n=1。而在第二条轨道上时(标示为n=2),电子又会有几种不同的状态,这个中学物理是不讲的,要到大学里才讲。所以书上才说那张n=2的电子云是几种可能情况中的一种。

你所讲的“只有一个电子层”只是指的电子处于n=1状态,实际上供它选择的状态多着呢。

二、核磁共振光谱屏蔽常数大小的顺序怎么判断

第八章 核磁共振谱光谱 学习要求:  1、 学会如何借助光学技术来分析化合物的结构。 2、 掌握谱图分析,了解各种质子化学位移的位置。 3、 知道影响化学位移的因素。 由上面的讨论可知,对于一个未知物,红外光谱可以迅速地鉴定出未知物分子中具有的哪些官能团,能指出是什么类型的化合物,但它难以确定未知物的精细结构。自20世纪50年代中期,核磁共振技术开始应用于有机化学,对有机化学产生了巨大的影响,已发展成为研究有机化学最重要的工具之一,成为有机化合物结构测定不可缺少的手段。 8.1基本原理     (1)核磁共振现象 核磁共振是由原子核的自旋运动引起的。不同的原子核,自旋运动的情况不同,它们可以用核的自旋量子数I来表示。核的自旋量子数与原子的质量数和原子序数之间存在着一定的关系:当原子的质量数和原子序数两者之间是奇数或两者均为奇数时,I≠0,该原子核就有自旋现象,产生自旋磁矩。如                 等。当原子的质量数和原子序数均为偶数时,I=0,原子核不能产生自旋运动,也没有磁矩,如       等。 当I≠0的原子核置于一均匀的外磁场(HO)中时,核的自旋具有(2I+1)个不同的取向。对于氢原子核(I=1/2),其自旋产生的磁矩在外磁场中可有两种取向:一种 是与外磁场方向相同, 称为顺磁取向。该取向的磁量子数m=+1/2,或用α表示。另一种 是与外磁场方向相反,称为反磁取向。该取向的磁量子数m=-1/2,或用β表示。 反磁取向的能量较顺磁取向的能量高,这两种取向的能量差⊿E与外加磁场的强度成正比。                      ⊿E= 式中h为普朗克常量,γ为核常数,称为核磁比。对于氢原子,γ=26750。以上关系如图9-28所示。不过即使在很强的外加磁场中,⊿E数值也很小。对于氢原子核,当H0=14092G(高斯,1G=10-4T)时,⊿E仅为2.5×10-5kJ/mol,当H0=23468G时,⊿E约为4×10-5kJ/mol,相当于电磁波谱中射频区的能量。 若外界提供电磁波,其频率适当,能量恰好等于核的两个自旋能级之差,hγ=⊿E则此原子核就可以从低能级跃迁到高能级,发生核磁共振吸收。核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance)谱就是描述在不同电磁频率下的核磁共振吸收情况。 由上面的公式可得:             bfsdjbchvbhsd 从上式可看出,一个特定的核(γ=常数),只有一种共振频率能使核从低能级跃迁至高能级,发生核磁共振。上式又叫共振条件。例如1H,当H0=1.0×104G时,γ=100MHz。而当H0=14092G时,13C和19F产生核磁共振所需要的频率分别为24.29和15.08MHz。 有机化学中研究得最多,应用得最广泛的是氢原子核(即质子1H)的核磁共振谱,又叫质子磁共振谱(Proton Magnetic Resonance),简写为PMR或1HNMR。近年来13C的核磁共振谱(13CNMR)有较大的发展,限于篇幅,这里只介绍核磁共振氢谱(1HNMR)。 (2)核磁共振仪简介: 图9-29为核磁共振仪示意图。其核心部件是一个强度很大的磁铁,样品管放在磁铁两极之间,样品管周围为射频线圈。其轴垂直于磁场方向,输入线圈的轴垂直输出线圈的轴。因而三者相互垂直,互不干扰。实现核磁共振的方法有两种:一是固定磁场H0,改变频率γ,这种方法叫扫频;另一是固定频率γ改变磁场H0,这种方法叫扫场。一般的核磁共振仪中多用扫场的方法。当磁场Ho和频率满足共振条件      时,样品中的质子便发生能级跃迁,接收器就会收到信号,有记录仪记录下来。实验室中常用的核磁共振仪有60MHz,90MHz,100MHz,220MHz,甚至可到400MHz。

三、什么是“原子光谱”?

原子光谱

atomic spectrum

原子的电子运动状态发生变化时发射或吸收的有特定频率的电磁频谱。原子光谱是一些线状光谱,发射谱是一些明亮的细线,吸收谱是一些暗线。原子的发射谱线与吸收谱线位置精确重合。不同原子的光谱各不相同,氢原子光谱最为简单,其他原子光谱较为复杂,最复杂的是铁原子光谱。用色散率和分辨率较大的摄谱仪拍摄的原子光谱还显示光谱线有精细结构和超精细结构,所有这些原子光谱的特征,反映了原子内部电子运动的规律性。

阐明原子光谱的基本理论是量子力学。原子按其内部运动状态的不同,可以处于不同的定态。每一定态具有一定的能量,它主要包括原子体系内部运动的动能、核与电子间的相互作用能以及电子间的相互作用能。能量最低的态叫做基态 ,能量高于基态的叫做激发态 ,它们构成原子的各能级(见原子能级)。高能量激发态可以跃迁到较低能态而发射光子,反之,较低能态可以吸收光子跃迁到较高激发态,发射或吸收光子的各频率构成发射谱或吸收谱。量子力学理论可以计算出原子能级跃迁时发射或吸收的光谱线位置和光谱线的强度。

原子光谱提供了原子内部结构的丰富信息。事实上研究原子结构的原子物理学和量子力学就是在研究分析阐明原子光谱的过程中建立和发展起来的。原子是组成物质的基本单元。原子光谱的研究对于分子结构、固体结构也有重要意义。原子光谱的研究对激发器的诞生和发展起着重要作用,对原子光谱的深入研究将进一步促进激光技术的发展;反过来激光技术也为光谱学研究提供了极为有效的手段。原子光谱技术还广泛地用于化学、天体物理、等离子体物理等和一些应用技术学科之中。

原子或离子的运动状态发生变化时,发射或吸收的有特定频率的电磁波谱.原子光谱的覆盖范围很宽,从射频段一直延伸到X射线频段,通常,原子光谱是指红外、可见、紫外区域的谱.

原子光谱中某一谱线的产生是与原子中电子在某一对特定能级之间的跃迁相联系的.因此,用原子光谱可以研究原子结构.由于原子是组成物质的基本单位,原子光谱对于研究分子结构、固体结构等也是很重要的.另一方面,由于原子光谱可以了解原子的运动状态,从而可以研究包含原子在内的若干物理过程.原子光谱技术广泛应用于化学、天体物理学、等离子物理学和一些应用技术科学中.

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