222.009.1 谱学导论教学大纲学分数3 周学时 3
总学时 54
教学目的与要求课程性质:
谱学导论是化学类各专业(包括:化学，应用化学,高分子材料与工程,材料化学)本科学生的一门基础课程,学生在修读完或同时修读分析化学,物理化学,有机化学时修读本课程.
基本内容:
谱学技术是当代化学研究的重要手段，课程主要以化合物波谱分析,晶体结构分析和表面分析三部分为主.内容包括分子光谱（紫外光谱、红外光谱和拉曼光谱）,磁共振谱（核磁共振和顺磁共振）,质谱,χ射线荧光及衍射谱和表面能谱（XPS、UPS和AES）。重点讨论各类图谱形成的基本原理,测量方法及仪器，结构分析基本方法。并适当介绍在化学其他方面应用。
基本要求:
通过本课程的学习,要求学生掌握各种谱学方法的基本知识,基本原理和基本的解析方法,理解仪器的构造和测量原理,并能解析一些简单的物质的图谱,提高学生解决化学问题的能力。
教学内容及学时分配:
绪论分子光谱基础(10学时)
1-1 多原子分子的结构和对称性
1.1.1对称元素和对称操作
1.1.2群和分子点群
1.1.3群表示及其性质;
1-2 分子内粒子运动和光谱特征
1.2.1核运动与电子运动的分离
1.2.2分子光谱的分布和特征
1.2.3跃迁概率与选律
1.2.4线形和线宽
1-3 转动光谱
1.3.1 质心平动的分离
1.3.2 双原子分子的刚性转子模型
1.3.3 非刚性转子模型
1.3.4 多原子分子的振动光谱
1.3.5转动光谱的应用
1-4 振动光谱
1.4.1 双原子分子的振动方程
1.4.2 简谐振子模型
1.4.3 非简谐振子模型
1.4.4 振动光谱的精细结构-----转振光谱
1.4.5多原子分子的振动模式
1-5 电子光谱
1.5.1 双原子分子的电子能级及其表示方法
1.5.2 电子光谱选律
1.5.3 电子光谱的精细结构
1.5.4 Franck-Condon原理
1.5.5多原子分子电子光谱
1-6 拉曼光谱
1.6.1 拉曼散射效应
1.6.2 拉曼光谱选律及其与红外光谱的互补性
1.6.3转动拉曼光谱
1.6.4振动拉曼光谱
1.6.5 共振拉曼光谱
1-7 光谱的动力学性质——瞬态光谱
1.7.1含时Schr?dinger方程
1.6.2时间分辨光谱测量
1-8 分子光谱的定量分析基础
1.8.1 光吸收定律——比尔定律
1.8.2分子光谱的定量分析中的定量方法
第二章 红外和拉曼光谱(6学时)
2-1 红外光谱仪
2.1.1色散型红外光谱仪
2.1.2傅立叶变换红外光谱仪
2-2 红外光谱的测量
2.2.1 样品的制备
2.2.2 测试条件对谱带的影响
2-3 红外光谱的特征吸收峰
2.3.1 影响特征吸收峰的结构因素
2.3.2 各类官能团的特征吸收峰
2-4 红外光谱的应用
2-5 拉曼光谱仪及应用简介
2.5.1仪器简介
2.5.2 特点及应用概况
第三章 紫外和可见吸收光谱(3学时)
3-1 紫外和可见光谱仪
3.1.1紫外和可见光谱仪的主要组成部分
3.1.2紫外及可见光谱仪的类型
3-2 影响紫外光谱的因素
3.2.1紫外光谱吸收带的分类
3.2.2测试条件对紫外及可见吸收谱带的影响;
3-3 有机化合物的紫外光谱
3.3.1 共轭烯烃的紫外吸收
3.3.2 共轭烯酮的紫外吸收
3.3.3 芳香化合物的紫外吸收
3.3.4 杂环化合物的紫外吸收
3-4 无机化合物的紫外光谱
3.4.1电荷转移吸收带
3.4.2配位体场吸收带
3-5 紫外-可见光谱的应用
3-6 荧光光谱第四章 磁共振谱(9学时)
4-1 物质的磁性
4.1.1物质的磁性
4.1.2 分子磁矩及与外磁场的相互作用化学位移
4.1.3 核磁矩及与外磁场的相互作用
4-2 核磁共振的基本原理
4.2.1核磁共振现象
4.2.2 化学位移
4.2.3自旋-自旋耦合作用
4.2.4 弛豫
4-3 核磁共振仪简介
4.3.1连续波核磁共振谱仪（CW-NMR）
4.3.2 脉冲傅里叶变化核磁共振谱仪（PFT-NMR）
4-4 1H核磁共振
4.4.1 屏蔽效应
4.4.2 各类质子的化学位移
4.4.3 化学等价与磁等价
4.4.4 一级裂分
4.4.5 自旋体系分类和复杂裂分
4.4.6 几类常见的耦合及其耦合常数
4.4.7 1H核磁共振谱图解析时常用的一些辅助手段
4.4.8 1H核磁共振谱的应用
4-5 核磁共振碳谱
4.5.1引言
4.5.2 13C NMR化学位移
4.5.3 13C 谱中的耦合问题
4.5.4 13C 核磁共振谱的应用;
4-6 核磁共振碳谱
4.6.1固体高分辨核磁共振
4.6.2二维核磁共振（2D-NMR）
4.6.3三维NMR谱
4.6.4脉冲梯度场
4.6.5核磁共振成像
4-7 电子顺磁共振谱
4.7.1基本原理
4.7.2仪器和方法
4.7.3研究对象和应用举例
第五章 质谱法(4学时)
5-1 质谱仪
5.1.1基本原理
5.1.2进样系统
5.1.3离子源
5.1.4质量分析器
5.1.5检测及记录
5-2 质谱图及其离子峰
5.2.1质谱图与质谱表
5.2.2主要离子峰的类型
5.2.3有机化合物的碎裂
5-3 质谱分析应用
5.3.1有机质谱定性分析及图谱解析
5.3.2质谱的定量分析
5-4 质谱的联用技术
5.4.1色谱-质谱联用
5.3.2质谱-质谱联用(MS-MS)
第六章 X-射线衍射与荧光光谱(10学时)
6-1 X射线的产生、性质及特点
6.1.1X射线的产生及性质
6.1.2 X射线与物质的相互作用
6-2 晶体结构的周期性与对称性
6.2.1结构周期性和点阵单位
6.2.2结构对称性和晶系的划分
6.2.3 晶面的表示方法
6-3 晶X射线单晶衍射法
6.3.1结构周期性和点阵单位
6.3.2衍射强度和晶胞内原子分布
6.3.3单晶衍射实验方法简介
6-4 X射线多晶衍射法
6.4.1特点和原理
6.4.2粉末衍射图的获得
6.4.3粉末衍射的应用
6-5 电子衍射法简介
6.5.1电子衍射法与X射线衍射法比较
6.5.2电子衍射法测定气体分子的几何结构
6.5.3低能电子衍射法在表面分析中的应用
6-5 电子衍射法简介
6.5.1电子衍射法与X射线衍射法比较
6.5.2电子衍射法测定气体分子的几何结构
6-6 X射线荧光光谱分析
6.6.1 X射线荧光分析方法及应用
6.6.2 X射线荧光光谱仪
第七章 电子能谱(8学时)
7-1 电子能谱基本原理
7-2 紫外光电能谱
7.2.1 图谱特征
7.2.2振动精细结构
7.2.3 自旋与轨道耦合
7.2.4自旋与自旋耦合
7-3 X-射线光电子能谱
7.3.1图谱特征
7.3.2化学位移
7-4 俄歇电子能谱
7.4.1俄歇过程和俄歇电子能量
7.4.2俄歇图谱
7.4.3化学效应
7-5 电子能谱仪简介
7.5.1激发源
7.5.2电子能量分析器
7.5.3检测器
7.5.4真空系统
7.5.5 样品处理
7-6 电子能谱的应用
7.6.1表面组成的分析
7.6.2化学状态的鉴定
7.6.3在催化研究中的应用
第八章 波谱技术在分子结构分析中的应用(2学时)
8-1 波谱技术鉴定未知物结构的一般方法
8.1.1 分子式的确定
8.1.2 分子片断推测
8.1.3 分子片断连结
8-2 分子结构的波谱综合解析步骤
8-3 应用举例
教学方式:
本课程以课堂讲授为主。
考核方式:
学期末以笔试方式考试.
教材和参考书:
教材:,谱学导论》范康年主编，高等教育出版社，2001年7月。
参考书：《物理化学》，邓景发、范康年编，高等教育出版社，1993年。
本课程历史沿革:
本课程是化学系1996年新增设的一门基础课,以物质的结构分析方法为主体，由原有机化学,结构化学,仪器分析课程中的相关内容发展组合而成.最初由范康年和方屹主讲，1999年起由范康年、陆靖和屠波等主讲，2001年出版教材。
编制者:范康年审定者:徐华龙系主任:范康年制定日期:2003年12月
总学时 54
教学目的与要求课程性质:
谱学导论是化学类各专业(包括:化学，应用化学,高分子材料与工程,材料化学)本科学生的一门基础课程,学生在修读完或同时修读分析化学,物理化学,有机化学时修读本课程.
基本内容:
谱学技术是当代化学研究的重要手段，课程主要以化合物波谱分析,晶体结构分析和表面分析三部分为主.内容包括分子光谱（紫外光谱、红外光谱和拉曼光谱）,磁共振谱（核磁共振和顺磁共振）,质谱,χ射线荧光及衍射谱和表面能谱（XPS、UPS和AES）。重点讨论各类图谱形成的基本原理,测量方法及仪器，结构分析基本方法。并适当介绍在化学其他方面应用。
基本要求:
通过本课程的学习,要求学生掌握各种谱学方法的基本知识,基本原理和基本的解析方法,理解仪器的构造和测量原理,并能解析一些简单的物质的图谱,提高学生解决化学问题的能力。
教学内容及学时分配:
绪论分子光谱基础(10学时)
1-1 多原子分子的结构和对称性
1.1.1对称元素和对称操作
1.1.2群和分子点群
1.1.3群表示及其性质;
1-2 分子内粒子运动和光谱特征
1.2.1核运动与电子运动的分离
1.2.2分子光谱的分布和特征
1.2.3跃迁概率与选律
1.2.4线形和线宽
1-3 转动光谱
1.3.1 质心平动的分离
1.3.2 双原子分子的刚性转子模型
1.3.3 非刚性转子模型
1.3.4 多原子分子的振动光谱
1.3.5转动光谱的应用
1-4 振动光谱
1.4.1 双原子分子的振动方程
1.4.2 简谐振子模型
1.4.3 非简谐振子模型
1.4.4 振动光谱的精细结构-----转振光谱
1.4.5多原子分子的振动模式
1-5 电子光谱
1.5.1 双原子分子的电子能级及其表示方法
1.5.2 电子光谱选律
1.5.3 电子光谱的精细结构
1.5.4 Franck-Condon原理
1.5.5多原子分子电子光谱
1-6 拉曼光谱
1.6.1 拉曼散射效应
1.6.2 拉曼光谱选律及其与红外光谱的互补性
1.6.3转动拉曼光谱
1.6.4振动拉曼光谱
1.6.5 共振拉曼光谱
1-7 光谱的动力学性质——瞬态光谱
1.7.1含时Schr?dinger方程
1.6.2时间分辨光谱测量
1-8 分子光谱的定量分析基础
1.8.1 光吸收定律——比尔定律
1.8.2分子光谱的定量分析中的定量方法
第二章 红外和拉曼光谱(6学时)
2-1 红外光谱仪
2.1.1色散型红外光谱仪
2.1.2傅立叶变换红外光谱仪
2-2 红外光谱的测量
2.2.1 样品的制备
2.2.2 测试条件对谱带的影响
2-3 红外光谱的特征吸收峰
2.3.1 影响特征吸收峰的结构因素
2.3.2 各类官能团的特征吸收峰
2-4 红外光谱的应用
2-5 拉曼光谱仪及应用简介
2.5.1仪器简介
2.5.2 特点及应用概况
第三章 紫外和可见吸收光谱(3学时)
3-1 紫外和可见光谱仪
3.1.1紫外和可见光谱仪的主要组成部分
3.1.2紫外及可见光谱仪的类型
3-2 影响紫外光谱的因素
3.2.1紫外光谱吸收带的分类
3.2.2测试条件对紫外及可见吸收谱带的影响;
3-3 有机化合物的紫外光谱
3.3.1 共轭烯烃的紫外吸收
3.3.2 共轭烯酮的紫外吸收
3.3.3 芳香化合物的紫外吸收
3.3.4 杂环化合物的紫外吸收
3-4 无机化合物的紫外光谱
3.4.1电荷转移吸收带
3.4.2配位体场吸收带
3-5 紫外-可见光谱的应用
3-6 荧光光谱第四章 磁共振谱(9学时)
4-1 物质的磁性
4.1.1物质的磁性
4.1.2 分子磁矩及与外磁场的相互作用化学位移
4.1.3 核磁矩及与外磁场的相互作用
4-2 核磁共振的基本原理
4.2.1核磁共振现象
4.2.2 化学位移
4.2.3自旋-自旋耦合作用
4.2.4 弛豫
4-3 核磁共振仪简介
4.3.1连续波核磁共振谱仪（CW-NMR）
4.3.2 脉冲傅里叶变化核磁共振谱仪（PFT-NMR）
4-4 1H核磁共振
4.4.1 屏蔽效应
4.4.2 各类质子的化学位移
4.4.3 化学等价与磁等价
4.4.4 一级裂分
4.4.5 自旋体系分类和复杂裂分
4.4.6 几类常见的耦合及其耦合常数
4.4.7 1H核磁共振谱图解析时常用的一些辅助手段
4.4.8 1H核磁共振谱的应用
4-5 核磁共振碳谱
4.5.1引言
4.5.2 13C NMR化学位移
4.5.3 13C 谱中的耦合问题
4.5.4 13C 核磁共振谱的应用;
4-6 核磁共振碳谱
4.6.1固体高分辨核磁共振
4.6.2二维核磁共振（2D-NMR）
4.6.3三维NMR谱
4.6.4脉冲梯度场
4.6.5核磁共振成像
4-7 电子顺磁共振谱
4.7.1基本原理
4.7.2仪器和方法
4.7.3研究对象和应用举例
第五章 质谱法(4学时)
5-1 质谱仪
5.1.1基本原理
5.1.2进样系统
5.1.3离子源
5.1.4质量分析器
5.1.5检测及记录
5-2 质谱图及其离子峰
5.2.1质谱图与质谱表
5.2.2主要离子峰的类型
5.2.3有机化合物的碎裂
5-3 质谱分析应用
5.3.1有机质谱定性分析及图谱解析
5.3.2质谱的定量分析
5-4 质谱的联用技术
5.4.1色谱-质谱联用
5.3.2质谱-质谱联用(MS-MS)
第六章 X-射线衍射与荧光光谱(10学时)
6-1 X射线的产生、性质及特点
6.1.1X射线的产生及性质
6.1.2 X射线与物质的相互作用
6-2 晶体结构的周期性与对称性
6.2.1结构周期性和点阵单位
6.2.2结构对称性和晶系的划分
6.2.3 晶面的表示方法
6-3 晶X射线单晶衍射法
6.3.1结构周期性和点阵单位
6.3.2衍射强度和晶胞内原子分布
6.3.3单晶衍射实验方法简介
6-4 X射线多晶衍射法
6.4.1特点和原理
6.4.2粉末衍射图的获得
6.4.3粉末衍射的应用
6-5 电子衍射法简介
6.5.1电子衍射法与X射线衍射法比较
6.5.2电子衍射法测定气体分子的几何结构
6.5.3低能电子衍射法在表面分析中的应用
6-5 电子衍射法简介
6.5.1电子衍射法与X射线衍射法比较
6.5.2电子衍射法测定气体分子的几何结构
6-6 X射线荧光光谱分析
6.6.1 X射线荧光分析方法及应用
6.6.2 X射线荧光光谱仪
第七章 电子能谱(8学时)
7-1 电子能谱基本原理
7-2 紫外光电能谱
7.2.1 图谱特征
7.2.2振动精细结构
7.2.3 自旋与轨道耦合
7.2.4自旋与自旋耦合
7-3 X-射线光电子能谱
7.3.1图谱特征
7.3.2化学位移
7-4 俄歇电子能谱
7.4.1俄歇过程和俄歇电子能量
7.4.2俄歇图谱
7.4.3化学效应
7-5 电子能谱仪简介
7.5.1激发源
7.5.2电子能量分析器
7.5.3检测器
7.5.4真空系统
7.5.5 样品处理
7-6 电子能谱的应用
7.6.1表面组成的分析
7.6.2化学状态的鉴定
7.6.3在催化研究中的应用
第八章 波谱技术在分子结构分析中的应用(2学时)
8-1 波谱技术鉴定未知物结构的一般方法
8.1.1 分子式的确定
8.1.2 分子片断推测
8.1.3 分子片断连结
8-2 分子结构的波谱综合解析步骤
8-3 应用举例
教学方式:
本课程以课堂讲授为主。
考核方式:
学期末以笔试方式考试.
教材和参考书:
教材:,谱学导论》范康年主编，高等教育出版社，2001年7月。
参考书：《物理化学》，邓景发、范康年编，高等教育出版社，1993年。
本课程历史沿革:
本课程是化学系1996年新增设的一门基础课,以物质的结构分析方法为主体，由原有机化学,结构化学,仪器分析课程中的相关内容发展组合而成.最初由范康年和方屹主讲，1999年起由范康年、陆靖和屠波等主讲，2001年出版教材。
编制者:范康年审定者:徐华龙系主任:范康年制定日期:2003年12月
