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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-IR 69

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