材料测试方法考试要点.docx
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材料测试方法考试要点.docx
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材料测试方法考试要点
第二章X射线衍射分析:
X射线的产生:
X射线是由阴极发射出(热)电子,经几万伏高速电压加速,获得能量,运动速度很大,这种高速电子去撞击阳极,而发射出X射线。
产生X射线的条件:
1:
以某种方式得到一定量的自由电子;2:
在高真空中,在高压电场的作用下迫使这些电子作定向高速运动;3:
在电子运动路径上设障碍物以急剧改变电子的运动速度。
X射线的本质:
一种具有波粒二象性的电磁波。
X射线与物质相互作用:
一部分被散射,一部分被吸收,一部分透过物质继续沿原来的方向传播。
X射线照射固体物质(样品),可能发生的相互作用主要有俄歇电子、相干非相干散射X射线,光电子、反冲电子,荧光X射线
布拉格公式:
2dsinθ=Kλ,d≥n(λ/2),dHKL表示HKL晶面的面网间距θ角表示掠过角或布拉格角,即入射X射线或衍射线与面网间的夹角,λ表示入射X射线的波长。
该公式有二方面用途:
(1)已知晶体的d值。
通过测量θ,求特征X射线的λ,并通过λ判断产生特征X射线的元素。
这主要应用于X射线荧光光谱仪和电子探针中。
(2)已知入射X射线的波长,通过测量θ,求晶面间距。
并通过晶面间距,测定晶体结构或进行物相分析。
X射线衍射方法:
1、单晶体衍射:
⑴照相法①劳厄法②转晶法③魏森堡法⑵四圆衍射仪法
2、多晶体衍射:
⑴粉末照相法⑵粉末衍射仪法
XRD基本原理:
1、每一种晶体物质都有各自的晶体结构,当x射线穿过晶体时,每一种晶体物质都有自己独特的衍射花纹。
2、衍射花纹的特征可以用各个衍射面族的面间距d(与晶胞的形状和大小有关)和衍射线的相对强度I/I0(与粒子的种类及其在晶胞中的位置有关)来表示。
3、d和I/I0是晶体结构的必然反映,可根据它们来鉴别结晶物质的物相。
X射线粉末衍射仪的构造:
1.X射线发生系统2.测角仪(核心部件)3.探测与记录系统4.控制系统
测角仪:
工作时,探测器与试样同时转动,但转动的角速度为2:
1的比例关系。
而且式样被照射面总与聚焦圆相切
样品的制备方法:
(1)、粉末要细;
(2)、要有代表;(3)、特殊样品的制备
扫描方式:
1、连续扫描2、步进扫描
衍射花样:
3个基本要素:
①衍射线的峰位;②线形;③强度
峰位确定:
一、图形法:
1、峰顶法2、切线法3、半高宽中点法4、7/8高度法5、中点连线法
二、重心法。
说明多晶、单晶及非晶衍射花样的特征:
多晶体的电子衍射花样是一系列不同半径的同心圆环
单晶衍射花样是由排列得十分整齐的许多斑点所组成的
非晶态物质的衍射花样只有一个漫散中心斑点
物相分析方法:
(定性分析和定量分析)
一、定性分析原理:
任何结晶物质都有其特定的化学组成和结构参数(包括点阵类型、晶胞大小、晶胞中质点的数目及坐标等)。
当X射线通过晶体时.产生特定的衍射图形,对应一系列特定的面间距d和相对强度I/I1值。
过程:
1.实验用粉末衍射仪法获取被测试样物相的衍射图谱。
2.将实验得到样品的衍射图与已知物相在相同实验条件下的衍射图直接比较,根据峰位、相对强度、样品结构已知信息等判别待定物相。
3.通过对所获衍射图谱的分析和计算,获得各衍射峰的2θ,各衍射峰对应的面间距d及各峰相对强度I/I0。
在这几个数据中,要求对2θ和d值进行高精度的测量计算,而I/I0相对精度要求不高。
目前,一般的衍射仪均由计算机直接给出所测物相衍射线条的d值。
4.由d,然后结合I/I0,及试样结构已知信息等,在汇编标准中用d—I/I0用检索手册,根据需要使用字母检索、Hanawalt检索或Fink检索手册,查寻物相PDF卡片号对照检索,定性识别物相。
5.若是多物相分析,则在(3)步完成后,对剩余的衍射线重新根据相对强度排序,重复(3)步骤,直至全部衍射线能基本得到解释。
二、定量分析原理:
根据X射线衍射强度公式,某一物相的相对含量的增加,其衍射线的强度亦随之增加,所以通过衍射线强度的数值可以确定对应物相的相对含量。
由于各个物相对X射线的吸收影响不同,X射线衍射强度与该物相的相对含量之间不成线性比例关系,必须加以修正。
过程:
书
第三章电子显微分析
对电镜分辨本领起作用的是:
球差、色差、象散、衍射效应
球差:
是由于电子透镜的中心区域和边沿区域对电子的会聚能力不同而造成的。
象散:
磁场不对称时,就出现象散。
色差:
是由于入射电子波的波长和能量发生一定的变化所造成的。
衍射效应:
一、透射电镜(TEM):
透射电镜定义:
以波长极短的电子束作为照明源,用电子投透射聚焦成像的一种高分辨率、高放大倍数的电子光学仪器。
透射电镜构造:
一、电子光学系统(核心):
1、照明系统(提供一束亮度高、照明孔径角小、平行度好、束流稳定的照明源。
为满足明场和暗场成像需要,电子束可在2o~3o范围内倾斜)
2、成像系统(由样品室、物镜、中间镜和投影镜组成。
作用:
安置样品,放大成像)
3、观察和记录系统(包括荧光屏和照相机构。
)
二、真空系统:
(为了保证电子在整个通道中只与试样发生相互作用,而不与空气分子发生碰撞。
)
三、电子系统(供电系统):
(高压电源、透镜电源、真空电源、辅助电源、安全系统、总调压变压器)
TEM的主要性能指标:
(1)分辨率:
是透射电镜的最主要的性能指标
(2)放大倍数(3)加速电压
TEM应用:
1、半导体器件结构2、纳米材料观察(Si纳米晶的原位观察)3、高分子材料研究
TEM工作原理:
电子枪发射的电子束在阳极加速电压作用下加速,经聚光镜会聚成平行电子束照明样品,穿过样品的电子束携带样品本身的结构信息,经物镜、中间镜、投影镜接力聚焦放大,以图像或衍射谱形式显示于荧光屏。
透射电镜的成像原理:
透镜的成像作用可以分为两个过程:
1)平行电子束遭到物的散射作用而分裂成为各级衍射谱,即由物变换到衍射的过程;
2)各级衍射谱经过干涉重新在像平面上会聚成物像点,即由衍射重新变换到物(像是放大了的物)的过程。
透射电子显微镜中,物镜、中间镜、投影镜,总的放大倍数就是各个透镜倍率的乘积。
M=MO.Mi.MP
电子衍射和X射线衍射共同点和不同点。
相同点:
1、电子衍射的原理和X射线衍射相似,是以满足(或基本满足)布拉格方程作为产生衍射的必要条件。
2、两种衍射技术得到的衍射花样在几何特征上也大致相似:
多晶体的电子衍射花样是一系列不同半径的同心圆环,单晶衍射花样由排列得十分整齐的许多斑点所组成,而非晶体物质的衍射花样只有一个漫散的中心斑点
不同点:
1、电子波的波长比X射线短得多,在同样满足布拉格条件时,它的衍射角θ很小,约为10-2rad。
而X射线产生衍射时,其衍射角最大可接近90。
2、在进行电子衍射操作时采用薄晶样品,薄样品的倒易阵点会沿着样品厚度方向延伸成杆状,因此,增加了倒易阵点和爱瓦尔德球相交截的机会,结果使略为偏离布格条件的电子束也能发生衍射。
3、因为电子波的波长短,采用爱瓦德球图解时,反射球的半径很大,在衍射角θ较小的范围内反射球的球面可以近似地看成是一个平面,从而也可以认为电子衍射产生的衍射斑点大致分布在一个二维倒易截面内。
这个结果使晶体产生的衍射花样能比较直观地反映晶体内各4、原子对电子的散射能力远高于它对X射线的散射能力(约高出四个数量级),故电子衍射束的强度较大,摄取衍射花样时曝光时间仅需数秒钟。
电子衍射适合对表层或薄膜样品的分析。
5、晶体样品的显微像与电子衍射花样结合,可以作选区电子衍射
透射电子显微分析样品要求:
制备适合TEM观察的试样,厚度100-200nm,甚至更薄
透射电子显微分析样品制备:
1.支持膜法(粉末试样)2.薄膜法(块状试样)3.复型法
衬度(contrast)定义:
衬度是指图象上不同区域间明暗程度的差别。
衬度象:
当电子逸出试样下表面时,由于试样对电子束的作用,使得透射到荧光屏上的强度是不均匀的,这种强度不均匀的电子象称为衬度象。
透射电镜的四种衬度:
1、散射(质量—厚度)衬度2、衍射衬度3、相位差衬度4、原子序数衬度
衬度成像原理与应用:
1、质厚衬度是由于样品不同微区间存在的原子序数或厚度的差异而形成的,适用于对复型膜试样电子图象作出解释。
晶体试样在进行电镜观察时,由于各处晶体取向不同和(或)晶体结构不同,满足布拉格条件的程度不同,使得对应试样下表面处有不同的衍射效果,从而在下表面形成一个随位置而异的衍射振幅分布,这样形成的衬度,称为衍射衬度。
衍衬技术被广泛应用于研究晶体缺陷。
如果透射束与衍射束可以重新组合,从而保持它们的振幅和位相,则可直接得到产生衍射的那些晶面的晶格象,或者一个个原子的晶体结构象。
这就是相位衬度象,仅适于很薄的晶体试样(≈100Å)。
2、衍射衬度
明场像:
物镜光栏将衍射束挡掉,只让透射束通过而得到图象衬度的方法称为明场成像,所得的图象称为明场像。
透射电子成像,像清晰。
暗场像:
用物镜光栏挡住透射束及其余衍射束,而只让一束强衍射束通过光栏参与成像的方法,称为暗场成像,所得图象为暗场像。
散射电子成像,像有畸变、分辨率低。
二、扫描电镜(SEM):
扫描电镜的主要结构:
1、电子光学系统:
由电子枪,电磁透镜,物镜和样品室等部件组成
(作用:
电子枪的作用是用来获得扫描电子束。
)
2、扫描系统:
由扫描发生器和扫描线圈组成
(作用:
①使入射电子束在样品表面扫描,并使阴极射线显像管电子束在荧光屏上作同步扫描
②改变入射束在样品表面的扫描振幅,从而改变扫描像的放大倍数。
)
3、信号收集系统:
它由闪烁体、光导管和光电倍增器组成。
(作用:
检测样品在入射电子作用下产生的物理信号,然后经视频放大作为显像系统的调制信号。
)
4、图象显示和记录系统:
(作用:
把信号收集系统输出的调制信号转换为在阴极射线荧光屏上显示样品表面特征的扫描图像,供观察或者拍照。
)
5、电源和真空系统;(真空系统的作用是为保证电子光学系统正常工作。
)
扫描电镜工作原理:
由电子枪发射出来的电子束,经栅极聚焦后,在加速电压作用下,经过二至三个电磁透镜所组成的电子光学系统,电子束会聚成一个细的电子束聚焦在样品表面。
在末级透镜上边装有扫描线圈,在它的作用下使电子束在样品表面扫描。
SEM成像原理:
SEM是利用聚焦电子束在样品上扫描时激发的某种物理信号来调制一个同步扫描的显象管在相应位置的亮度而成象的显微镜。
电子与样品发生的作用:
产生背散射电子、二次电子、吸收电子、透射电子、特征X射线、俄歇电子
SEM成像信号:
1、二次电子:
入射电子与样品相互作用后,使样品原子较外层电子电离产生的电子,称二次电子。
分辨率高
2、背散射电子:
背散射电子是指入射电子与样品相互作用之后,再次逸出样品表面的高能电子。
能量高、分辨率低
二次电子像和背散射电子像对比:
二次电子像:
分辨率高,立体感强,主要反映形貌特征
背散射电子像:
分辨率低,立体感差,但既能反映形貌特征,又能定性探测元素分布。
扫描电镜的主要性能与特点:
1、放大倍率高(M=Ac/As)2、分辨率高(d0=dmin/M总)3、景深大(F≈d0/β)4、保真度好5、样品制备简单
SEM应用:
1、昆虫学研究中的应用;2、生物医学上的应用(染色体、SARS);
3、材料研究中的应用(抛光面、断口分析);4、粉体形貌观察。
扫描电镜的图像缺陷:
1、边缘效应;2、污染;3、荷电效应;4、损伤
扫描电镜分辨率制约因素有:
1、入射电子束束斑直径(束斑直径越小,分辨率越高。
)
2、入射电子束在样品中的扩展效应(与样品原子序数有关,轻元素样品,梨形作用体积;重元素样品,半球形作用体积。
)
3、信噪比
三、电子探仪针
电子探针仪原理:
用细聚焦电子束入射样品表面,激发出样品元素的特征X射线
电子探针仪的构造:
主要有柱体(镜筒)、x射线谱仪、记录显示系统组成。
波谱仪(WDS)的结构:
由分光晶体、X射线探测器和相应的机械传动装置构成。
波普仪工作原理:
由布拉格定律,从试样中发出的特征x射线,经一定晶面间距的晶体分光,波长不同的特征x射线将有不同的衍射角θ。
连续改变θ,在与x射线入射方向呈2θ的位置上测到不同波长的特征x射线信号。
由莫塞莱定律可确定被测物质所含元素。
波普仪WDS特点:
①分析速度慢。
②分辨率高③测量精度高。
④分析元素范围宽。
⑤样品表面要求平整、光滑。
能谱仪EDS的结构:
由探针器、前置放大器、脉冲信号处理单元、模数转换器、多道分析器、小型计算机及显示记录系统组成
能谱仪EDS的工作原理:
每种元素都有特定的X射线特征波长,而特征波长的大小取决于能级跃迁过程中释放出的特征能量ED,能谱仪就是利用不同元素X射线光子特征能量不同来进行成分分析。
能谱仪EDS特点:
①分析速度快;②灵敏度高;③分辨率较低:
130eV;④分析元素范围:
11Na-92U;⑤对样品污染作用小;⑥谱线的重复性好,适于粗糙表面成分分析;⑦峰背比小,一般为100,而波谱仪为1000⑧探测器须在液氮温度下使用,维护费用高。
电子探针仪的分析方法:
1、定点定性分析2、定点定量分析3、线扫描分析4、面扫描分析。
基本工作方式:
1、定点元素全分析2、线扫描分析3、面扫描分析
电子探针仪的应用:
(1)组分不均匀合金试样的微区成分分析;
(2)扩散对试样中成分梯度的测定
(3)相图低温等温截面的测定;(4)金属/半导体界面反应产物
第四章扫描探针显微分析
一、原子力显微镜(AFM):
AFM原理:
将一个对微弱力极敏感的弹性微悬臂一端固定。
另一端的针尖与样品表面轻轻接触。
当针尖尖端原子与样品表面间存在极微弱的作用力(10-8--10-6N)时,微悬臂会发生微小的弹性形变,针尖和样品之间的作用力与距离有强烈的依赖关系(遵循胡克定律)。
AFM仪器构成:
力检测部分、光学检测部分、反馈电子系统、压电扫描系统、计算机控制系统。
AFM-成像原理:
原子与原子之间的交互作用力因为彼此之间的距离的不同而有所不同,其之间的能量表示也会不同。
AFM工作模式:
1、接触模式:
针尖始终向样品接触并简单地在表面上移动,针尖—样品间的相互作用力是互相接触原于的电子间存在的库仑排斥力,其大小通常为10-8—10-11N。
优点:
1、图像稳定,分辨率高;2、是唯一能获得原子级成像的AFM;3、高的扫描速度缺点:
1、易损伤针尖及样品;2、只能在原子级光滑平面扫描
2、非接触模式:
相互作用力是范德华吸引力,远小于排斥力.
优点:
和样品间无直接接触的作用力,对样品无损伤
缺点:
1、较之其他两种模式更低的水平分辨率;2、更慢的扫描速度;3、
通常只在极度憎水的表面,无流体吸附层时使用。
3、轻敲模式:
其特点是扫描过程中微悬臂也是振荡的并具有比非接触模式更大的振幅(5~100nm),针尖在振荡时间断地与样品接触。
优点:
1、高的水平分辨率;2、消除水平剪切力;3、更低的作用力避免损坏样品表面
缺点:
1、但扫描速度较接触模式慢
原子力显微镜的应用:
金属、半导体材料、化学、纳米材料(纳米加工)
生命科学(用AFM观察DNA双螺旋结构、用AFM观察细胞生长)
微加工技术(用AFM观察集成电路的线路刻蚀情况)
AFM的特点:
优点:
1.AFM技术的样品制备简单,甚至无需处理,对样品破坏性较其他生物学常用技术(如电子显微镜)要小得多。
2.AFM能在多种环境(包括空气、液体和真空)中运作,生物分子可在其生理条件下直接成像,还能对活细胞进行实时动态观察。
3.AFM能提供生物分子和生物表面的分子/亚分子高分辨率三维图像。
4.AFM也能以纳米尺度的分辨率观察局部的电荷密度和物理特性,测量生物大分子间(如受体和配体)的相互作用力。
5.AFM能对单个生物分子进行操纵,如可搬动原子、切割染色体、在细胞膜上打空。
缺点:
1、受样品因素限制较大(不可避免)
2、针尖易磨钝&受污染(磨损无法修复;污染清洗困难)
3、针尖—样品间作用力较小
4、成像范围小,速度慢
二、扫描探针显微镜
扫描探针显微镜的原理:
当探针与样品表面间距小到纳米级时,按照近代量子力学的观点,由于探针尖端的原子和样品表面的原子具有特殊的作用力,并且该作用力随着距离的变化非常显著。
当探针在样品表面来回扫描的过程中,顺着样品表面的形状而上下移动。
独特的反馈系统始终保持探针的力和高度恒定,一束激光从悬臂梁上反射到感知器,这样就能实时给出高度的偏移值。
样品表面就能记录下来,最终构建出三维的表面图
扫描探针显微镜的特点:
1.分辨率高2、可实时地得到表面的三维图像。
3、可以观察单个原子层的局部表面结构。
4、可在真空、大气、常温等不同环境下工作,甚至可将样品浸在水和其它溶液中,不需要特别的制样技术,并且探测过程对样品无损伤。
5、配合扫描隧道谱,可以得到有关表面结构的信息,例如表面不同层次的态密度、表面电子阱、电荷密度波、表面势垒的变化和能隙结构等6、具有的设备相对简单、体积小、价格便宜、对安装环境要求较低、对样品无特殊要求、制样容易、检测快捷、操作简便等特点,同时SPM的日常维护和运行费用也十分低廉。
扫描探针显微镜应用:
1、呈现原子或分子的表面特性2、用于研究物质的动力学过程3、检测材料的性能4、可以操纵和移动单个原子或分子5、失效分析6、生物应用7、硬盘检查
三、扫描隧道显微镜(STM):
STM工作原理:
扫描隧道显微镜的基本原理是将原子尺度尖锐的探针和被研究物质的表面作为两个电极,当样品与针尖的距离非常接近(通常小于1nm)时,在外加电场的作用下,电子会穿过两个电极之间的势垒流向另一电极。
STM基本结构:
隧道针尖、三维扫描控制器、减震系统、电子学控制系统
STM的工作模式:
1、恒电流模式:
保持样品与探针间距Z不变,即隧道电流恒定的工作方式称为恒电流模式。
优点:
能测量表面较粗糙的样品。
缺点:
是扫速较慢
2、恒高模式:
对于起伏不大的样品表面,可以进行探针高度守恒扫描,而以隧道电流的变化为信号来成像。
优点:
扫速较快。
缺点:
是只能在原子级光滑的平面扫描
STM的特点:
优点:
1.具有原子高分辩率。
横向:
0.1nm,纵向:
0.01nm。
2.可实时得到在实空间中表面的三维图像;3.可以观察单个原子层的局部表面结构。
4.可在真空、大气、常温等不同环境下工作,甚至水中也可以,而且对样品无损。
5.不仅可以观察还可以搬动原子。
缺点:
1、要求高:
防震,高真空,防温度变化。
2、电导率在10-9S/m以上的样品可以满足常规STM测试的要求。
如果样品的导电性很差。
最好使用银或金导电胶将其固定,并进行镀金处理。
3、在恒流模式下,样品表面微粒之间的沟槽不能够准确探测。
恒高模式下,需采用非常尖锐的探针。
影响分辨率和图像质量的因素:
1、对针尖的要求:
具有高的弯曲共振频率、针尖的尖端很尖(最好尖端只有一个原子)、针尖的化学纯度高;2、压电陶瓷的精度要足够高;3、减震系统的减震效果要好,可采用各种减震系统的综合使用;4、电子学控制系统的采集和反馈速度和质量;5、样品的导电性对图像也有一定的影响。
6、各种参数的选择要合适。
第五章热分析:
热分析定义:
热分析是在程序控制温度下,测量物质的物理性质随温度变化的一类技术。
一、热重法(TG):
是在程序控制温度下,测量物质的质量与温度关系的一种技术。
热重法TG基本原理:
热重法TG曲线:
TG曲线上质量基本不变的部分称平台,两平台之间的部分称为台阶。
(形状)
影响热重法TG曲线的主要因素:
1、仪器因素——浮力、试样盘、挥发物的冷凝等;
2、实验条件——升温速率、气氛等;
3、试样的影响——试样质量、粒度等。
(1)升温速度:
升温速度越快,温度滞后越严重。
升温速度快,使曲线的分辨率下降,可能会丢失某些中间产物的的信息。
(2)气氛影响:
(3)样品的粒度和用量:
样品的粒度不宜太大、装填的紧密程度适中。
(4)试样皿(坩锅):
应注意试样皿对试样、中间产物和最终产物应是惰性的。
测样要求:
试样为粉末样品,试样量要少,一般3~10mg。
粒度也是越细越好,尽可能将试样铺平;如果粒度大,会使分解反应移向高温。
TGA的应用:
(1)无机物、有机物及聚合物的热分解;
(2)金属在高温下受各种气体的腐蚀过程;(3)固态反应;(4)矿物的煅烧和冶炼;(5)液体的蒸馏和汽化;(6)煤、石油和木材的热解过程;(7)含湿量、挥发物及灰分含量的测定;(8)升华过程;(9)脱水和吸湿;(10)爆炸材料的研究;(11)反应动力学的研究;(12)发现新化合物;(13)吸附和解吸;(14)反应机制的研究。
二、差热分析(DTA):
在程序控制温度下,测量物质与参比物之间的温度差(ΔT)与温度关系的一种技术。
差热分析DTA的基本原理:
将温差热电偶的一个热端插在被测试样中,另一个热端插在待测温度区间内不发生热效应的参比物中,试样和参比物同时升温,测定升温过程中两者温度差,构成了差热分析基本原理
差热分析DTA曲线:
(形状)
差热分析DTA曲线的影响因素:
内因:
试样本身的性质(热特性)
外因:
①仪器结构:
加热炉形状、尺寸;坩埚材料、形状;热电偶位置、性能。
②操作条件:
加热速度;样品粒度、用量;压力、气氛。
差热分析DTA的应用:
(1)研究结晶转变、二级转变。
(2)追踪熔融、蒸发等相变过程。
(3)用于分解、氧化还原、固相反应等的研究。
(4)可用于部分化合物的鉴定。
三、差示扫描量热(DSC):
在程序控制温度下,测量输给物质和参比物的功率差与温度关系的一种技术。
差示扫描量热DSC基本原理:
1、热流式DSC原理:
测得ΔT,根据热流方程,将ΔT换算成ΔQ(热量差)
2、功率补偿式DSC原理:
差示扫描量热DSC曲线:
影响差示扫描量热DSC的因素:
实验条件的影响
(1)升温速率:
复杂
(2)气氛:
峰温和热焓值
样品的影响
(1)样品用量:
不要过多
(2)样品形态:
粒度均匀(3)样品热历史:
将样品在玻璃化温度以上退火处理
差示扫描量热DSC的应用:
适合于研究伴随焓变或比热容变化的现象。
1、焓变的测定2、纯度的测定3、比热容的测定4、玻璃化转变温度的测定5、共混聚合物鉴定等等
第六章光谱分析:
蓝移:
吸收峰向短波长方向移动
红移:
吸收峰向长波长方向移动
1、紫外光谱
产生原理:
影响紫外光谱的因素:
1)助色基的影响:
使最大吸收向长波位移,颜色加深(助色效应)。
2)空间位阻效应的影响:
共轭作用减弱
3)超共轭效应影响:
4)溶剂的影响:
π→π*跃迁,溶剂极性增加,吸收红移。
n→π*跃迁,溶剂极性增加,吸收蓝移。
2、红外光谱光辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构
红外吸收光谱产生的条件:
(1)辐射具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量(共振);
(2)辐射与物质间有相互作用(偶合)
影响红外光谱峰位变化的因素:
1.内部因素
(1)电子效应a诱导效应:
吸电子基团使吸收峰向高频方向移动(蓝移);给电子基团使吸收峰向低频方向移动(红移)
b共轭效应:
电子云密度平均化-键长平均化,使向吸收峰低频方向移动
c中介效应:
孤对电子与多重键相连产生的p-π共轭,结果类似于共轭效应。
(2)氢键效应(分子内氢键;分子间氢键):
对峰位,峰强产生极明显影响,使伸缩振动频率向低频
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