高等结构分析
2002-7-1
复旦大学出版社
马礼敦
610
无
第一次印刷两千册在不到一年的时间里即售罄，第二次印刷后也销售迅速，需要再印。《高等结构分析》出版4年来，评价较好，得过一次二等奖。承众多读者关爱，除给以赞扬和鼓励外，还提出了一些意见与建议，认为：在内容上缺少了当前结构分析的一个重要方面，即表面结构分析；在显微结构分析方面，只写了电子显微镜，未包括光学显微术、扫描探针显微术等手段；另外，《高等结构分析》的主要内容是各种光谱，从无线电波至X射线的整个电磁波谱都能与物质发生作用，产生各种不同的光谱，用来研究不同层次与方面的物质结构，《高等结构分析》叙述了从核磁共振到X射线光谱和衍射的各种方法，唯独缺少了可见紫外光谱这一研究分子的外层电子结构的重要方法，这些内容均需补充。为此，决定对《高等结构分析》进行修改补充，出第二版。 本次修改着重在补充前述的3个方面。由杨新菊撰写了第十二章表面结构分析，王荔、唐浩、马礼敦撰写了第五章可见紫外光谱，李莉扩展了电子显微镜一章，章名也改为显微分析技术，其中扫描探针显微镜部分的撰写还有杨新菊的参与。内容有较大修改补充的还有第一章绪论、第二章核磁共振波谱、第八章X射线吸收精细结构光谱、第十章X射线多晶体衍射等。其他各章也均有修改和补充。各位作者当前工作都十分繁忙，但他们放弃了休息，利用节假日、周末完成了《高等结构分析》的撰写和修改。 《高等结构分析》的作者多数在相关领域的服务、教学、科研第一线工作了数十年，累积有丰富的经验，这是《高等结构分析》的基础。《高等结构分析》还引用了大量的文献、其他作者的工作，正是他们的努力，才发展了方法、扩展了应用。这些出色的工作使《高等结构分析》的内容更丰富、更充实，必将有助于读者更好地了解和掌握《高等结构分析》的内容。在此，谨向这众多文献的作者致敬及致谢。 《高等结构分析》的修改和第二版的问世是在复旦大学出版社的支持与鼓励下进行的，还得到了复旦大学研究生院的领导和帮助，特别要提到的是《高等结构分析》有关编辑、校对、排版和出版人员，正是由于他们的督促、他们的认真负责、一丝不苟，才保证《高等结构分析》的出版得以高质量地完成，谨向他们致以由衷的谢意。 今年，是我们的母校——复旦大学的百年诞辰。我们，复旦大学的学生和校友，已在复旦大学学习工作了数十年，感谢学校、老师对我们的辛勤教育，为我们创造的良好工作环境。我们努力了，我们还要继续为人民服务。谨以此书作为我们向学校和老师们的汇报；作为向百年校庆的献礼。
第一章 绪论第一节 结构分析的意义第二节 结构分析的内容一、聚集态结构1．物相结构2．显微结构3．空间分布二、分子与晶体结构1．基团和模块结构2．分子与晶体结构3．构型与构象三、电子结构第三节 结构分析的方法一、波与物质的相互作用二、射频波、微波与物质的相互作用三、红外、可见、紫外光与物质的相互作用四、X射线与物质的相互作用1．X射线照射到物质上产生的一些现象2．现象的解释及可能的应用五、电子与物质的相互作用参考文献第二章 核储共振波谱第一节 核磁共振中的一些基本知识一、基础知识二、脉冲Fourier变换核磁共振（PFT NMR）的基本原理三、磁化强度在磁场里的运动（章动和旋进）四、磁化矢量在磁场里的运动方程——BlOCh方程五、核磁共振谱仪第二节 简单积算符一、预备知识二、简单积算符第三节 自旋回波第四节 1H 与13C的耦合及极化转移一、13C-1H 耦会及去耦二、两个重要的极化转移实验：INEPT与DEPT及谱编辑实验1．基本的INEPT实验2．重聚 INEPT3．DEPT实验第五节 弛豫一、概论二、两种弛豫三、不同弛豫机制的区别第六节 二维核磁共振一、概述二、常用的同核二维实验（COSY，DQF－COSY，TOCSY，NOESY， 2D-INADEQUATE）三、异核二维谱实验（HETCORR，HMQC，HMBC，HSQC）第七节 固体核磁共振一、预备知识二、固体宽谱三、固体高分辨NMR四、四极核的固体高分辨NMR第八节 脉冲梯度场一、有关梯度场实验中的一些基本概念二、用梯度场来测定自扩散系数三、梯度场在二维核磁共振实验中的应用第九节 核磁共振新进展一、核磁共振成像——NMR Imaging（MRI）二、多维（即三维和四维）核磁共振技术三、MASJ－HMQC实验四、二维扩散排序谱（DOSY）五、最新进展的 TROSY（transverse relaxation optimized spectroscopy）实验第十节 实验概述实验一 液体高分辨率1H NMR谱实验二 液体高分辨率 13C NMR谱及去耦实验三 固体高分辨 13C CP／MAS实验步骤实验四 弛豫时间 T1 的测定参考文献第三章 电子顺磁共振波谱法第一节 引言一、EPR的发展二、EPR的研究对象第二节 基本原理一、物质的磁性二、磁场和磁矩三、电子自旋磁矩四、共振条件五、线宽、线型和驰豫1．线宽2．自旋弛豫3．线型六、g因子1．g因子概念2．g因子的测定七、超精细结构1．超精细相互作用2．超精细谱线八、自旋浓度第三节 仪器和方法一、微波系统1．微波及其特点2．微波器件二、磁铁系统1．电磁铁2．磁场的选择3．磁场的技术要求4．磁铁电源5．磁场测量三、谐振腔四、场调制和信号检测系统五、波谱仪的主要技术指标1．灵敏度2．分辨率3．稳定性六、实验技术1．样品制备2．仪器J作参数的选择第四节 应用一、稳定性顺磁物质的直接检测1．有机自由基的研究2．催化剂的研究二、自旋捕获法——高活性自由基的检测1．原理和方法2．自旋捕获技术的应用3．其他方法三、自旋标记法和自旋探针法——逆磁性物质的 EPR研究1．自旋标记法2．自旋探针法第五节 EPR进展一、电子一核双共振二、电子一电子双共振三、电子一核一核三共振四、时间域电子顺磁共振第六节实验实验一 EPR波谱仪的工作参数选择及其性能检测实验二 EPR波谱参数的测量实验三 Fremy盐EPR谱的检测及理论模拟参考文献第四章 红外吸收光谱第一节 红外吸收光谱的发展第二节 红外吸收光谱的基本原理一、红外吸收光谱的形成及红外区的分类二、双原子分子的转动光谱（AB型）三、双原子分子的振动光谱四、多原子分子的振动- 转动光谱1．简正振动的数目2．多原子分子的振动- 转动光谱五、红外吸收光谱获得的条件．第三节 红外光谱仪器一、双光束红外分光光度计（色散型）二、Fourier变换红外光谱仪1.Fourler变换红外光谱仪的构成2.工作原理3．Fourier变换红外光谱的数学表达式．4．Fourier变换红外光谱仪的主要优缺点第四节 红外吸收光谱的应用一、红外吸收光谱与分子结构的关系1．分子振动的分类2．各官能团的吸收频率3．影响基团频率变动的几个因素二、红外光谱的定性分析1．红外定性分析的优点2．谱图的测绘3．谱图解析三、红外光谱的特殊附件及应用1．反射技术及应用2．光声光谱 PAS及应用3．催化剂吸附态的原位红外光谱测绘技术及应用四、红外光谱的定量分析1．定量分析原理2．定量分析方法的介绍第五节 Fourier变换红外光谱新技术与新发展一、Fourier变换红外光谱联用技术1．气相色谱与红外光谱联用（GC／IR）2．超临界流体色谱与红外光谱联用（SFC／IR）3．高效液相色谱与红外光谱联用（ LC／IR）二、显微红外光谱法1．红外显微镜原理和仪器结构2．显微红外的应用举例三、Fourier变换红外光谱的光纤技术l．光纤与FTIR光谱联用的优点2．红外光导纤维举例四、同步辐射红外光源的应用第六节 实验实验一 FTIR光谱仪的性能检验及红外光谱的常规测试实验二 用红外光谱的特殊附件测定样品实验三 红外光谱分析未知样品参考文献第五章 拉曼光谱第一节 引言第二节 拉曼光谱原理一、光散射二、拉曼光谱的经典解释三、拉曼散射的选择定则1．经典解释2．量子解释四、拉曼散射的偏振特性五、分子振动的基本理论1．简正振动2．对称性的考虑第三节 实验仪器一、仪器组成一、激光器三、样品装置四、单色器五、检测和记录系统六、控制及数据处理系统七、拉曼位移的单位八、拉曼光谱的测量要求九、仪器性能第四节 应用示例一、在有机化学中的应用二、在无机化学中的应用三、在分析化学中的应用四、表面增强拉曼光谱五、拉曼光谱在高分子材料中的应用六、拉曼光谱在生物学中的应用七、拉曼光谱在物理学中的应用和研究1．半导体2．超晶格与薄膜类材料第五节 拉曼光谱的技术进展第六节 实验实验一 斯托克斯和反斯托克斯拉曼光谱测量实验二 CCl4拉曼散射的偏振特性测量实验三 拉曼光谱测定同位素参考文献第六章 有机质谱第一节 方法原理第二节 实验仪器一、离子源二、质量分析器三、检测器四、真空系统五、计算机控制和数据处理系统六、主要技术指标七、联用技术第三节 谱图解析一、用质谱数据导出化合物的分子式二、有机质谱的碎裂机制三、影响质谱碎裂反应的因素四、常见各类有机化合物的质谱规律1．碳氢化合物2．醇类3．醚4．醛和酮5．羧酸和酯6．胺类化合物7．酰胺8．腈类9．硝基化合物10．硫化物（硫醇和硫醚）11．卤代物第四节 应用举例第五节 有机质谱新进展第六节 实验实验一 质谱仪器的检定实验二 芳香胺的芳香醛衍生物的化学电离质谱（CI）测定实验三 废水中半挥发性有机污染物的气相色谱- 质谱分析（GC／MS定 性定量分析技术）参考文献第七章 X射线吸收精细结构光谱第一节 前言一、X射线的发现与其重要作用二、X射线吸收精细结构的特点第二节 X射线吸收光谱一、 X射线吸收光谱与精细结构二、产生XAFS的物理机制1．低能XANES2．EXAFS3．XANES第三节 实验方法一、同步辐射XAFS装置二、实验室XAFS装置三、各种XAFS实验技术1．荧光法XAFS技术2．表面 XAFS技术3．时间关联XAFS技术4．自旋分辨XAFS技术5．能量色散EXAFS技术6．软X射线XAFS技术第四节 EXAFS的表达式及数据处理一、EXAFS的表达式二、EXAFS的数据分析1．X（k）的获得2．结构数据的获得第五节 XAFS的应用一、XAFS技术在催化剂结构研究中的应二、XAFS在表面科学中的应用三、XAFS技术在生命科学中的应用四、XAFS技术在材料科学中的应用第六节 XAFS的发展一、XAFS研究领域的扩大二、XAFS实验技术的发展1．与其他技术的结合2．显微XAFS3．在极端条件下的 XAFS4．快速XAFS三、一些新的XAFS应用领域1．磁性材料的研究2．在环境科学中的应用3．在电化学中的应用第七节 实验实验一 EXAFS测定局域结构第八节 附录一、同步辐射的发生与特性1．同步辐射的发现与发展2．同步辐射装置3．同步辐射的特性二、常用各单色器晶面间距三、各元素的K边及L边吸收限波长参考文献第八章 X射线单晶衍射结构分析第一节 X射线单晶衍射结构分析的原理一、单晶结构的特点二、单晶X射线衍射的方向三、单晶X射线衍射线的强度四、如何由X射线衍射的方向和强度抽象出结构信息第二节 X射线单晶衍射结构分析的实验方法一、倒易点阵二 、倒易点阵与反射球三、衍射数据收集方法1．Laue法2．回摆法3．Weissenberg照相法4．旋进照相法四、计算机自动控制的四圆单晶衍射仪的原理和结构第三节 利用四圆衍射仪进行单晶结构分析的一般过程一、单晶的挑选和安装二、晶胞参数和方位矩阵的测定三、晶系和Laue对称性的确定四、衍射数据的收集五、系统消光规律和空间群的测定六、强度数据的还原和校正七、晶体结构的解释1． Patterson法2．直接法八、结构的修正和发展九、结构的表达和计算第四节 单晶结构分析的测定实例一、以Patterson函数解晶体结构的实例二、直接法解结构的实例三、绝对构型的测定第五节 单晶结构分析技术的发展一、同步辐射X射线单晶衍射技术二、影像板及面探测器三、结构生物学的发展四、蛋白质晶体结构的解析第六节 实验实验一 晶胞参数的测定和衍射数据的收集实验二 衍射数据的校正还原和结构的解析实验三 晶体结构的精修、发展和表达第七节 附录一、系统消光规律二、结晶学数据库参考文献第九章 X射线多晶体衍射第一节 X射线多晶体衍射的基本原理一、晶体结构周期性的面间距表示法二、多晶体衍射的倒易点阵解释三、X射线多晶体衍射的基本公式1．多晶体衍射方向的公式2．多晶体衍射强度的公式第二节 X射线多晶体衍射的实验方法与衍射谱一、买验方法1．实验装置的基本构造2．X射线发生器3．测角器4．探测和记录系统5．控制和数据处理系统二、多晶体衍射谱及可提供的信息第三节 衍射峰位置的测量与应用一、衍射峰位置的测量1．峰顶法2．中点法3．质心法二、点阵常数的测定和应用1．点阵常数的测定2．点阵常数的精确测定3．点阵常数测定的一些应用三、X射线物相定性分析及其应用1．X射线物相定性分析原理与方法2．X射线粉末衍射参比谱3定性相分析应用举例第四节 衍射线强度的测量和应用一、衍射峰强度和测量二、X射线物相定量分析与应用1．衍射线的积分强度2．物相定量分析方法3．定量相分析法应用举例三、择优取向的研究与应用1．择优取向现象2．择优取向材料的衍射特点3．织构的反极图表示法4．测定织构的用处第五节 衍射峰形的分析与应用一、影响衍射峰形的各种因素1．仪器因素2．样品结构因素二、晶粒大小与残余应变的测定1．晶粒大小及残余应变与衍射峰宽的关系2．衍射峰形的分离3．测量晶粒大小与残余应变的应用第六节 粉末衍射的一些发展一、多晶体衍射全谱峰形拟合1．Rietveld全谱峰形拟合法2．Rietveld全谱峰形拟合精修结构应用举例3．粉末衍射从头晶体结构测定4．全谱峰形拟合法在粉末衍射传统领域中的应用二、同步辐射多晶体衍射1．高分辨粉末衍射2．时间分辨与原位研究3．显微衍射4．在极端条件下的粉末衍射与能量色散粉末衍射5．表面和薄膜衍射第七节 实验实验一 物相定性分析实验二 参考强度比法物相定量分析实验三 全谱拟合法测定晶粒大小与残余应力实验四 粉末衍射谱的指标化参考文献第十章 有机质谱第十一章 显微分析技术
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