污染物结构-量子化学与光谱参数.pdf
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长安大学水利与环境学院
三、量子化学与光谱参数
三、量子化学与光谱参数
(一)、量子化学参数
1. 原子电荷或者电子云密度
电子云密度是原子之间静电力的源泉。电子
云密度决定物质的性质和反应活性,因此经常被用作结
构参数,用于表示分子之间的弱作用力。
(一)、量子化学参数
2. 分子轨道能量
电子在分子轨道上的能量分布能够指示其反应活性。
最高占据轨道能量和最低空轨道能量是最经常使用的量
子学参数。分子最高占据轨道HOMO能量水平表示分子
进一步放出电子的容易程度,而分子最低空轨道LUMO
能量水平表示一个分子进一步接受电子的能力。两者都
能够比较准确地描述分子局部之间的相互作用和分子的
反应活性。
(一)、量子化学参数
3. 前线轨道电子云密度
根据前线电子活性理论,电子云密度的大小可以反
应各个原子发生反应的倾向性,电子云密度越大的位置
与亲电化合物发生反应的可能性越高;而电子云密度越
小的位置则与亲核化合物发生反应的可能性越高。在反
应过程中,供体与受体之间,反应部位的电子云密度往
往是最大的,因此,用电子云密度可以表达反应的容易
程度。
(一)、量子化学参数
4. 超级离域能量
离域能表示原子通过传递电子形成价键的稳定性,
是指通过电子的共轭而使体系得以稳定的能量,又称为
共轭能。因为共轭可以使电子分散,导致反应的活化能
降低。离域能越大,反应越容易进行。
(一)、量子化学参数
5. 偶极距
偶极距能够很好地表示电子转移的能力,与物质
的亲水性和溶解度有密切的关系,经常被应用。偶极
距数值一般是经过测量得到的。为得到偶极距,一般
需要测量介电常数 (ε)、折射指数 (ρ)和密度 (n ),
然后通过以下Debye方程计算求得偶极距 (μ):
(一)、量子化学参数
5. 偶极距
2 2
1 M n 1 M 4N
2
2 n 2 9kT
其中,k是波尔兹曼常数。偶极距方面的数据可以从
各种来源获得,也可以利用量子力学分子轨道理论比较
准确地计算分子的偶极距。
(一)、量子化学参数
(二)、光谱参数
(二)、光谱参数
1. 红外光谱
红外光谱是分子能选择性吸收某些波长的红外线,而引
起分子中振动能级和转动能级的跃迁,检测红外线被吸
收的情况可得到物质的红外吸收光谱。
红外光谱 (谱峰的频率和强度)与分子的结构之间,
包括极性和立体效应等,存在着很好的对应关系。而
且,谱图的测量与某些结构参数相比较,非常迅速、
准确和精确。
(二)、光谱参数
1. 红外光谱
在分子红外吸收光谱中,光致某些振动方式实际上只
与特定键的振动相联系。这些振动方式称为特征振动。
它们可以使键的伸缩振动,也可以是键的形变振动。
特征振动的红外吸收频率或强度受分子官能团的影响。
(二)、光谱参数
1. 红外光谱
红外吸收峰的位置通常用波数作为单位 (cm-1),
又称为频率,用v表示。红外吸收的强度通常用峰面积
的积分表示,在整个吸收带求积分,用A表示:
1 100
A lg dv
cl T
其中,c是溶液的浓度,l是光程 (槽厚),T是
透光率百分比。
(二)、光谱参数
1. 红外光谱
(二)、光谱参数
1. 红外光谱
(二)、光谱参数
2. 紫外光谱
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