高等結(jié)構(gòu)分析

1、1高等結(jié)構(gòu)分析管理資源吧（），提供海量管理資料免費下載！21.1 結(jié)構(gòu)分析的意義 結(jié)構(gòu)：復(fù)雜物體的下一層的組織狀況。包括成份及相互關(guān)系兩方面； 分析：是將復(fù)雜的物體分解為簡單物體的過程 。 綜合：是將簡單物體合并為復(fù)雜物體的過程。 分析和綜合是對立的，但又是互補的。 可通過分析來認識綜合體，也可通過綜合來達到分析的目的 化學(xué)研究的主要內(nèi)容是合成和表征。表征就是弄清物質(zhì)結(jié)構(gòu)及其和性能的關(guān)系，即結(jié)構(gòu)分析。物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)性質(zhì)、材料性能和應(yīng)用。在物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性能關(guān)系清楚的基礎(chǔ)上才能設(shè)計出需要性能的新結(jié)構(gòu)，合成出新物質(zhì)，獲得新材料。 結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系的研究已成為化學(xué)研究之主要內(nèi)容之一；結(jié)構(gòu)的知識是

2、化學(xué)工作者必備的知識；利用各種結(jié)構(gòu)分析的方法來熟練的進行結(jié)構(gòu)分析也已成為化學(xué)工作者必須掌握的技能。31.2 結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容化學(xué)是一門研究分子的形成、變化和性能的科學(xué)，分子可以單個分子或聚集態(tài)被應(yīng)用。最終目的是獲得具有人類需要性能的新物質(zhì)、新材料；化學(xué)結(jié)構(gòu)主要包括分子結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)兩個層次，它包括聚集態(tài)結(jié)構(gòu)、分子幾何結(jié)構(gòu)（原子、基團的三維空間排列）及電子結(jié)構(gòu)（原子間或分子間的相互作用）三個方面。聚集態(tài)結(jié)構(gòu)分子與晶體結(jié)構(gòu)電子結(jié)構(gòu)41.2.1 聚集態(tài)結(jié)構(gòu)： 物相結(jié)構(gòu) 顯微結(jié)構(gòu) 空間分布1.2.2 分子與晶體結(jié)構(gòu) 基團和模塊結(jié)構(gòu)：有機基團，無機多面體，生物模塊 分子與晶體結(jié)構(gòu) 構(gòu)型與構(gòu)象1.2.3

3、電子結(jié)構(gòu) 原子間或分子間的相互作用，即各種電子態(tài)。56781.3 結(jié)構(gòu)分析的方法。1.3.1 化學(xué)結(jié)構(gòu)分析的方法： X射線衍射，可以直接和精確測定分子和晶體結(jié)構(gòu)的方法， 各種光譜技術(shù)，可以在液體中測定分子結(jié)構(gòu)， 分子模擬、量子力學(xué)計算。91.3.2 波與物質(zhì)的相互作用結(jié)構(gòu)分析的實驗方法有一個相似的過程： 用某一種波，或說某種粒子，使與被測定對象發(fā)生作用， 改變被測定對象中的原子或分子的核或電子的某種能態(tài)、甚至解離， 造成入射波（粒子）的散射、衍射及吸收，入射波的強度會減弱，還會產(chǎn)生不同波長的波或粒子， 記錄各種波或粒子的強度與波長的關(guān)系，或強度與位置的關(guān)系，得到各種共振譜、光譜、衍射譜或像，

4、依據(jù)已知的這些譜或像與結(jié)構(gòu)的關(guān)系，對譜或像進行分析，即可得出各種結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。10表1-1 電磁波各光譜區(qū)的一些參數(shù)及相應(yīng)的結(jié)構(gòu)分析方法 光譜區(qū) 波長/nm 波數(shù)1/ )(cm 頻率()/ Hz 能量/eV 對應(yīng)分析 方法 無線電波 10131010 10-610-4 105109 10-1010-5 核磁共振 微波 109106 10-3101 1091011 10-510-3 順磁共振 紅外光 106103 101104 10121014 10-2100 紅外光譜 可見光 8102 4102 1.31042.5104 3.810141015 1.6101 可見光譜 紫外光 4102 1102

5、2.5104105 10151.51016 101102 紫外光譜 X 射線 10210-2 106108 10161018 103106 X射線光譜 拉 曼 光 譜 111.3.3 射頻波、微波與物質(zhì)的相互作用： 射頻波與微波是屬于波長較長，能量較低的波。 射頻波與核自旋磁矩能級的變化相當，可改變自旋磁矩在外磁場中的取向，叫做發(fā)生核磁共振。 微波可改變電子自旋在外磁場中的取向，稱為電子順磁共振。121.3.4 紅外，可見，紫外光與物質(zhì)的相互作用分子的能量由3個方面構(gòu)成，z 電子的能量，z 核的振動能量，z 分子的轉(zhuǎn)動能量。與它們相當?shù)碾姶挪ǖ牟ㄩL分別為數(shù)百nm，幾十個m及數(shù)百m，相應(yīng)的波段分

6、別屬可見紫外區(qū)，近、中紅外區(qū)，遠紅外及微波區(qū)。131.3.5 X射線與物質(zhì)的相互作用：1. X射線照射到物質(zhì)上產(chǎn)生的一些現(xiàn)象：z 相干散射： 空間連續(xù)，有高強度點z 不相干散射：空間連續(xù)，能量連續(xù)，某些方向，某 些能量有高強度z 電子散射： 空間連續(xù)，能量連續(xù)，某些方向，某 些能量有高強度z 產(chǎn)生熱。14152. 現(xiàn)象的解釋及可能的應(yīng)用：(1) 頻率不變的X射線 1) 透射線： 透過強度與入射X線波長的關(guān)系，就是物質(zhì)的吸收光譜。其上存在著的精細結(jié)構(gòu)，稱X射線吸收精細結(jié)構(gòu)（XAFS），用來測定吸收原子的電子結(jié)構(gòu)及配位結(jié)構(gòu)。 2) 相干散射： 由彈性碰撞產(chǎn)生的，可以相互干涉。晶體的相干散射只有少數(shù)

7、方向相互加強有強光，為衍射線。X射線衍射（XRD）是用來測定晶體結(jié)構(gòu)、多晶材料的相結(jié)構(gòu)、晶粒大小、晶粒取向及微結(jié)構(gòu)的。16 (2) 頻率改變的X射線： 1) 不相干散射： 這是因非彈性碰撞產(chǎn)生的，可用來測定原子中的動量分布及研究化學(xué)鍵等。 2) 熒光輻射： 外層高能級上的電子躍入內(nèi)層填補空位，放出多余能量造成的，稱熒光光譜?？捎脕龛b別元素，也可研究化學(xué)結(jié)構(gòu)。17(3) 電子： 反沖電子：非彈性碰撞時造成的， 光電子：電子吸收了入射X光子逸出原子造成的，產(chǎn)生光電子能譜。 俄歇電子：外層電子躍入內(nèi)層空位時產(chǎn)生熒得到物質(zhì)的表面信息。 二次電子：X射線與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生 的各種帶能粒子在原子中穿行時，與其它電子相碰而激發(fā)的電子，可以用來得到XAFS譜或成像。181.3.6 電子與物質(zhì)的相互作用 電子的能量范圍在幾個eV數(shù)百eV，與X射線相似。 可用來成像，甚至可獲得原子像； 可得到X射線光譜，作元素和結(jié)構(gòu)分析； 可產(chǎn)生俄歇電子，作表面分析； 發(fā)生