高中有机化学：质谱仪、核磁共振仪、红外光谱仪、紫外光谱仪分别有什么用？

心中u你

哪个可以是用来测官能团的？

原文地址：https://www.zhihu.com/question/390728789

继续前进

前面那哥们，不走心啊。
我堵他自己都整不明白公式怎么推出来的
质谱呢，一般常用的就是飞行质谱和激光质谱，
各有侧重，阳离子模式下，容易看不到一些藏起来的物质
激光呢，又有能量，容易将不稳定的物质破坏了
所以一般需要加保护剂
但是，说回来质谱就是一个原理
相对分子量之和的数值就是质谱图上多的M/Z值，然后自己去推是什么物质
质谱也可以从来证明纯度
纯物质，只会在自己分子量的位置有特征峰
如果有杂峰，还是强特征峰，就不纯
同时，由于前面提到的阳离子，阴离子模式的选择，等原因
质谱，验纯说服力不够，一般会配合分析液相色谱
<hr/>核磁用的不是很多
欢迎大家补充
核磁，实际就是带电的粒子在磁场下，进行了自旋
从而产生了位移
但是注意，核磁必须测同位素
O H不好测
一般测重原子或者非CHO 的方便
<hr/>红外光谱
我们都知道，物质原子在受能后会被激发
同样，物质受到能量后也会产生变化
而这个变化体现为，物质结构的震动
所以红外光谱也称为振动光谱
而每个物质的振动光谱又是唯一的，相当于ID
所以，一个纯物质的测图，和标准图一比较就可以查明这个物质是什么
而信号的处理，涉及到了物理上的傅里叶变换公式
所以，我们能见到的都是傅里叶变换红外
说回来，既然是震动光谱，分子的震动是观察不到的
我们需要借助，计算化学的工具
比如 GUASSIAN   GUASSVIEW
去动态的看看分子到底怎么震动的
如何红外光谱分析? - 化学民工的回答 - 知乎
如何红外光谱分析?可以参考我之前做得工作
<hr/>紫外的原理
是物质吸收紫外光，或者近紫外光后被激发
能量的跃迁
所以，紫外称为吸收光谱
吸收光谱可以反映物质的能级
是否容易被反应，被氧化
这个方面使用呢
往往需要配合CV CVD 电化学的方法测氧化，还原电位
紫外图，同样也是唯一的
但是紫外的使用条件比较苛刻
不如红外来的快
来的粗狂
我用压片红外，随便溴化钾磨一磨，56%的相似度
傅里叶红外就可以测出来物质
<hr/>而有机化学狗
常说的就是投反应
过柱子
测官能团的话，需要质谱啦
但是需要考虑，自由基的带电情况，以及是否稳定
然后考虑使用哪种机器，什么模式

同花顺

谢不邀。我要说的内容高中可以用，大学及化学从业者都可以看看。

质谱仪是用来测定分子量的。
1.普通质谱和高分辨质谱在分子量上的准确度不一样，比如普通测定的是100.0，高分辨测出来是100.01，影响到结构的判断，比如CH和N的差别。
2.质谱离子源不同，产生离子碎片有差别。离子源分为大气电离源EI和化学电离源CI两种。EI碎片信息更丰富，但不产生M峰，一般为M+1或M-1峰，并且受测试物影响可能产生M+Na或M+K峰。CI碎片信息相对单一，只产生M或M+1峰，碎片多为两个主要部分，很方便拼合。高中为了体现应试作用，应该默认都是用EI做的。
质谱仪是四大谱图中最灵敏的，也是最脆弱的，一丁点污染可能就要两三天的清洗。

核磁，分为H谱和C谱。用来区分不同化学环境的原子。比如CH3 CH2 CH即甲基，亚甲基和次甲基，反应出来H和C的频率都是不同的，氢谱还有n+1规律可寻。在通过其他手段（路线分析和其他谱图）确定待测物质结构后，可以通过核磁加以验证。
应当注意的是，低能量核磁做出来的有一定不确定性，所以不建议作为对未知物结构鉴定的第一手段。本人当年一个好朋友，合成的某物质上还有一个溴代甲基，核磁显示裂分数又像三个又像四个；导师一拍桌子说我见过这样的就是典型的甲基。发现问题时离答辩不到半年，后来延期半年才补回来。

红外光谱可以用来测定某些特征性官能团，比如羧基在3200cm-1以上有一个巨大巨大巨大无比的吸收峰，甲基在1500附近有明显吸收峰，碳碳双键在700到900之间有吸收峰等等。
跟核磁一样，红外很容易受化学环境影响，除了羧基处在特别独立的波数区以外，其他基团一定会发生红移或蓝移，发生“串区”，导致误判。
红外的抗干扰能力较差，不纯的样品上去就是大量的肩峰，无法进行任何判断。从应试角度可以忽视这个情况，试卷上的都是纯品，让应试者完全得不到信息是很没意思的。

最后是紫外。紫外无法对未知样品提供任何信息，因为紫外的检测结果就是一句套话“编号为某某的待测物质在XXX波长处有最大吸收”，没有关于结构的特征信息。但是通过紫外可以很方便地测定已知物的浓度，考点朗伯比尔定律。
实际操作中需要注意的是普通比色皿和石英比色皿的选用。普通玻璃在300nm以下存在不规律吸收，不规律到装上蒸馏水连测三次是三个千差万别的结果。所以测定总氮（220和275nm）等物质一定记得选用带Q（Quartz）标记的比色皿。

目前想到的就这么多，欢迎各路大神交流讨论，谢谢。

清风寡欲

高中嘛，那就简写了。
质谱仪测的是分子质量，看最大值。
核磁共振仪，测的是不同化学位置的H的数量，比如甲基都在一个峰，羟基都在一个峰之类的。
红外光谱仪是测官能团的。
紫外光谱仪高中不学。大体上也是测官能团的。

继续前进

有趣的问题，而且看起来非常具有建设性。
考虑到高考将近，今年又因为COVID-19的原因导致了很多不便，以此为动力，我来回答一下这个问题。
以下内容均建立在高中知识范围的基础上，不会有过多刁钻的知识让希望寻找到答案的高中生感到完全看不懂。那么我们就按照题目中的顺序来说，首先是
质谱仪

质谱（mass spectrograph），顾名思义，和被测物质的质量有关。不过这里提到的质量当然不是被测试的样品到底有多重，是10 g还是15 g（这种宏观质量的测量在高中范围内用天平就可以轻易解决了。质谱所研究的是一个物质分子/分子碎片/原子有多重，所以可以用来分辨具体的分子/原子/同位素种类。原理的话，非常简单，就是一个磁场内洛伦兹力充当向心力的问题，在高中语境下，一般是物质粒子被以一定速度垂直射入磁场，在洛伦兹力的作用下发生偏转，并通过该粒子在磁场中轨迹的半径来判断粒子的质量，数理关系如下：

第一行粉色部分为洛伦兹力表达式，灰色部分为向心力表达式；第二行为质量与轨迹半径的数学关系。其中， 为粒子电荷量， 为粒子运动速度， 为磁感应强度， 为粒子质量， 为轨迹半径。
核磁共振

核磁共振氢谱（ ， nuclear magnetic resonance）是用来检验分子中氢环境的表征方法。在下面红外光谱中我还会提到，红外光谱作为一种便捷的表征方法常用于化学合成产物的粗糙检验，而因为其片面性，经常需要与其他表征方法共同使用，NMR就是经常与IR共同使用的表征方法的一种。
所谓检测氢环境，指的即使检测某一个物质分子内部共有几种氢原子，亦即每种氢原子数目的比值。而这里的提到的氢原子种类，即：对于每一种氢原子，每个氢原子周围的分子内化学环境全同。好比说，对于一个苯分子，


该分子内部共有一种氢，这种氢在每个苯分子内包含六枚氢原子。可以理解吧——因为苯分子上每个碳原子所连接的氢原子彼此之间都是全同的。那么在NMR谱图上得到的就是一个孤零零的强峰。再比如，对于乙苯，上面共有几种氢原子，每种氢原子又包含几枚氢原子呢？你先自己想一想


答案是存在共计五种氢原子，分别是甲基上的氢原子三枚、亚甲基上的氢原子两枚、苯环邻位氢原子两枚、苯环间位氢原子两枚、和苯环对位氢原子一枚。因此在NMR图谱上共计有五个峰，它们的强度比例为3:2:2:2:1。
红外光谱

红外光谱分析（IR，infrared spectroscopy）是一种化学和材料科学研究者常用的表征手法，但由于表征原理和测试面较为片面，通常需要与其他表征方法同时进行。而之所以目前IR依然在大量使用，是一种检验样品分子内化学环境的主流手段，主要是因为其操作便利性，和由于引入了快速傅里叶变换算法（Fast Fourier-transform algorithm）带来的快捷性[（指傅里叶变换红外光谱分析（IR, Fourier-transform infrared spectroscopy）]。通过检验化学键的类型继而可以判断被测样品的官能团情况和分子内化学环境，而它的原理是：
对于一个非单原子分子物质，其分子内部结构本身并非是静止不动的；换言之，连接分子内部两个原子的化学键并非是一个类刚体的结构，而是可以发生振动。对于同一条化学键，其振动总体可分为两种形式：伸缩和摆动。而，当然，对于两条以上的化学键构成的系统，则还分为对称和非对称形式。那么这两种评判标准的交叉结果是，由两条化学键构成的系统共计有六种振动形式，我们取两个最简单的形式作为示例，给大家一个较为直观的感受：



对称伸缩



非对称伸缩

而分子发生这种分子内部的运动当然也是需要吸收并消耗能量的，这部分能量则可以以电磁波的形式被给予，对应关系当然就是高中物理级别的普朗克-爱因斯坦关系式（Planck-Einstein relation）了。

化学键震动所需要的能量依靠上述方程所对应的波段落在红外范围内，而每种化学键振动对应的能量，即对应的波长不同；每一种化学键的不同种振动方式对应的波长也不同。因此，通过红外光源释放一个连续的红外光谱，透过样品后在接收，测试强度发生减弱（即被吸收）的波长的具体值，即能确定样品内部的化学键种类。
至于紫外光谱，我不认为高中会学到这个领域的知识。紫外光谱主要是通过不同电子轨道跃迁的吸收峰来判断物质的结构。如果题目中真的出现了想必本身也是作为所给信息出现，到时候见招拆招就好了。
祝高考顺利。

卡卡

都可以……而且这些书上都有啊
质谱靠分子碎片，一般只有ei质谱有这个功能，esi的应该不可以。
红外 核磁 官能团会在特定位置出峰，这两个对于结构解析用得最多。比如羰基红外出在1750，核磁碳谱出在200～210……
紫外主要是用来定量的，但是也可以通过紫外吸收曲线判断分以上有紫外吸收的结构，比如苯环结构在250nm左右有最大吸收峰。
其中红外和质谱对官能团的鉴别是最全面的，基本上所有官能团在质谱和红外上都有特征，红外的指纹区更是精细到个体；核磁则要求官能团必须要有碳/氢/氟等元素才能看出；紫外则要求必须有紫外吸收的结构，比如说共轭双键……
分析化学上靠波谱数据处理鉴定一个化合物，通常需要“四谱联解”，四种谱都有，信息量才全，考试的时候也最怕这个。