12级复合材料材料科学研究科学研究方法复习资料.doc

材料研究方法参考资料 复合材料与工程 考试形式 笔试闭卷 考试时间和地点 时间：2015年1月4日10:20-12:00 地点：第二公教A113 题型与分数分布 一．填空题 二．简答题 三、分析题 一、紫外光谱(UV):是由于有机分子在入射光的作用下，发生了价电子的跃迁，使分子中的价电子由基态E0跃迁到激发态E1。分子的结构不同，跃迁电子的能级差不同，从而分子UV吸收的λmax不同；另外，发生各种电子跃迁的机率也不同，反映在紫外吸收上为εmax不同。 1.电子跃迁类型;所需的能量大小是不同的。各种跃迁所需能量△E的大小 依次为：σ→σ*＞ n→σ*≥π→π*＞n→π* （1）σ→ σ * 跃迁: σ→σ *跃迁所需能量较大，相应波长小于200nm,属于远紫外区，因此也很少讨论。 （2）n → σ *跃迁：饱和烃含氧、氮、卤素、硫等具有非成键电子(简称为n电子)的原子时，它们除了有σ→ σ*跃迁外还有n → σ*跃迁。n →σ*跃迁能量较低，一般在200nm左右。原子半径较大的硫或碘的衍生物n电子的能级较高，n →σ*吸收光谱的λmax在近紫外区220-250nm附近。原子半径较小电负性较大氧或氯衍生物，n电子能级较低，吸收光谱λmax在远紫外区170-180nm附近。 （3） π → π * 跃迁:含孤立双键的π→π* 跃迁的吸收谱带，一般200nm。如有孤立双键的乙烯吸收光谱约在165nm。分子中有两个或多个双键共轭，随共轭体系的增大而向长波方向移动，一般200nm。π→π*的ε都在104以上。 （4）n →π*跃迁:双键中含杂原子(O、N、S等) ，则杂原子的非键电子有n→π*跃迁，如C=O、C=S、N=O等基团都可能发生这类跃迁。n轨道的能级最高,所以n→π* 跃迁的吸收谱带波长最长。 2紫外光谱的产生：a几乎所有的有机分子的紫外-可见吸收光谱是由于π→π*或n→π*跃迁所产生的；b含S、I等元素时的n→σ*；c电荷转移跃迁；d配位体场的d →d*跃迁产生。 3.朗伯-比尔定律 4.共轭体系与吸收峰波长的关系 A共轭体系，如C=C—C=C中，每个双键的π轨道相互作用，形成一套新的成键及反键轨道，该作用过程如图所示： B由图可知，丁二烯的成键轨道π2与反键轨道π*3间的能量差值要比乙烯的π→π*间的能量差要小得多。 C故实现π2→π*3跃迁吸收的能量比π→π*跃迁要小，所以丁二烯吸收峰（λmax217nm）比乙烯吸收峰（λmax165nm）的波长要长。 5.溶剂对紫外光谱的影响 6.几个基本术语 (2)助色团 (3) 红移与蓝移红移——由取代基或溶剂效应引起的λmax向长波方向移动的现象。（红移一般是由于共轭体系延长或增加了助色基引起。）蓝移(blue shift)—— 由取代基或溶剂效应引起的λmax向短波方向移动的现象。(4)增色效应—— 使最大吸收强度(εmax)↑的效应。减色效应——使最大吸收强度(εmax)↓的效应。（5)末端吸收：在仪器极限处测出的吸收。(6)肩峰：吸收曲线在下降或上升处有停顿，或吸收稍微增加或降低的峰，是由于主峰内隐藏有其它峰。 7.UV吸收带及其特征： （1）K吸收带：由共轭体系的π→π*跃迁产生的强吸收带，其εmax一般大于104。随着共轭体系的增长，K吸收带发生红移。? （2）R吸收带：由化合物的n→π*跃迁产生的吸收带，因非键轨道与π*轨道正交，故属于禁阻跃迁，其强度极弱，εmax通常在100以内，尚未发现超过1000的。? （3）B吸收带：芳香族化合物的特征吸收谱带，起因于π→π*跃迁与苯环振动的重叠，其强度很弱，εmax约为200，λmax出现在230-270nm波长范围内。? （4）E吸收带：芳香族化合物起因于π→π*跃迁的较强的或强的吸收谱带。E带又分为E1带和E2带。E1带的εmax≧104，吸收峰在约180nm；E2带的εmax约为103，吸收峰在约200nm。 8.常见类型有机化合物的紫外光谱 A烯烃：a非共轭烯烃：π→π*跃迁的吸收波长虽然比σ→σ*跃迁吸收波长长一些，但仍处于远紫外区。最简单的烯烃为乙烯，其π→π*跃迁的吸收带位于165nm, εmax约为10000。 当连接在双键C源自上的H被含有α—H的烷基取代时，由于C—Hσ轨道与π轨道相互作用而产生σ—π超共轭效应，所以吸收带红移。双键上每增加一个烷基，吸收峰位置约红移5nm。 B．共轭烯烃 B．羰基化合物 C芳香族化合物 9紫外线读图信息 习题： 1.有机化合物分子的价电子跃迁有哪几种主要类型？试是说明在CH3Cl、CH3COCH3分子中有几种类