這個就涉及到化學的一個分支，分析化學。分析化學是發展和應用各種理論、方法、儀器和策略來獲取物質的組成和性質的一門科學。通常分為定性分析、定量分析和結構分析，它是化學的“眼睛”。
分析化學又分為經典分析化學和現代儀器分析。經典分析化學是物質間的反應來獲取資訊。比如反應現象、化學反應計量關係等；現代儀器分析是利用儀器測量物質的某些物質的物理量性質的引數變化的規律而得到的。隨著現代科學的發展分析化學可以把物質的很多物理性質用在研究上。並且需要的含量很低，再不破壞原料性質的前提精確分析。下面我簡單介紹兩個例子來說一下如何分析物質結構。
核磁共振在有機化學中是研究C－H骨架及所處的化學環境。簡單來說就是氫原子間的相互影響。
當一個原子的原子核的自旋量子數為1/2時，可當做電荷分佈均勻的球體。氫原子核就是1/2，所以可以用來研究，所以我們目前使用最多的就是核磁共振氫譜。當氫原子圍繞它的自旋軸轉動時就會產生磁場。透過轉動方向和右手螺線管定則可斷磁場方向。如果將轉動的氫核周圍加一個外加磁場，則氫核就會有兩種取向，一種是與外加磁場平行且方向相同。這種情況能量最低，用磁量子數m＝＋1/2表示；另一種是與磁場平行且方向相反，這是能量高，用磁量子數m＝－1/2表示。如下圖
兩種能態的能量用ΔE表示，有公式ΔE＝2μB0表示。μ是自旋核的磁矩，B0是外加磁感應強度。如下圖
換言之，當原子核吸收ΔE的能量後，便產生共振。由低能態向高能態躍遷。所以，為了產生共振，可以用一定頻率的電磁波照射。所以又有公式ΔE＝hv0。當體系吸收一定的電磁波能量後，也會躍遷。如上圖黃色公式所示，h為普朗克常數，v0就是電磁波頻率。
這就是核磁共振的簡單原理，看一張核磁共振圖譜
可以到它基本都是研究氫原子，由於涉及知識很多，這裡就不詳細介紹。
紅外吸收光譜也叫分子的振動轉動光譜。它主要是測定有機物官能團的，是由於物質分子振動能級而產生。
物質的分子也是也是無時無刻振動的，這些振動也是有一定頻率的。當一定頻率的紅外光照射分子時，如果外界紅外光的頻率和分子的某個基團頻率一致，就會發生能級躍遷。並且，分子必須有偶極矩的變化，簡單來說偶極矩為0就是非極性分子；偶極矩不為0就是極性分子。當分子在不斷振動時，偶極矩都會有瞬時變化。所以，綜上來看，當紅外光照射分子時，只有當偶極矩變化的振動才能引起可觀測的紅外光譜。先來看一張圖譜
這張圖片橫座標是波長或者波數，波長的倒數就是波數。縱座標是透射率。
你可能會奇怪為什麼這個圖譜的峰都是倒過來了。當紅外光譜被物質吸收後，會引起光照的強度變化。如前所述，橫座標就是光的頻率，縱座標就是光透過物質的透過率。透過率用T%表示。透過率越低，吸收的光就越強，譜帶長度就越大。譜帶的吸光度和透過率的關係滿足以下關係
這個就是朗伯比爾定律。Io和I是入射光和透射光強度，A是吸光度。
紅外光譜也不詳述，可以看圖，每一種基團都會有它特定的振動而產生特定光譜。
透過簡單介紹這兩種分析儀器，來簡單說了一下該如何研究物質結構，分析化學對物質研究功不可沒，這兩種分析方法只是眾多分析方法的一小部分。常見分析方法還有紫外光譜、電位滴定法、極譜分析法色譜法、原子吸收和發射光譜、熒光光譜等。這些眾多方法在特定情況下都可以用來分析和研究物質。如果感興趣可以看一下儀器分析等相關知識！
這個就涉及到化學的一個分支，分析化學。分析化學是發展和應用各種理論、方法、儀器和策略來獲取物質的組成和性質的一門科學。通常分為定性分析、定量分析和結構分析，它是化學的“眼睛”。
分析化學又分為經典分析化學和現代儀器分析。經典分析化學是物質間的反應來獲取資訊。比如反應現象、化學反應計量關係等；現代儀器分析是利用儀器測量物質的某些物質的物理量性質的引數變化的規律而得到的。隨著現代科學的發展分析化學可以把物質的很多物理性質用在研究上。並且需要的含量很低，再不破壞原料性質的前提精確分析。下面我簡單介紹兩個例子來說一下如何分析物質結構。
核磁共振分析核磁共振在有機化學中是研究C－H骨架及所處的化學環境。簡單來說就是氫原子間的相互影響。
當一個原子的原子核的自旋量子數為1/2時，可當做電荷分佈均勻的球體。氫原子核就是1/2，所以可以用來研究，所以我們目前使用最多的就是核磁共振氫譜。當氫原子圍繞它的自旋軸轉動時就會產生磁場。透過轉動方向和右手螺線管定則可斷磁場方向。如果將轉動的氫核周圍加一個外加磁場，則氫核就會有兩種取向，一種是與外加磁場平行且方向相同。這種情況能量最低，用磁量子數m＝＋1/2表示；另一種是與磁場平行且方向相反，這是能量高，用磁量子數m＝－1/2表示。如下圖
兩種能態的能量用ΔE表示，有公式ΔE＝2μB0表示。μ是自旋核的磁矩，B0是外加磁感應強度。如下圖
換言之，當原子核吸收ΔE的能量後，便產生共振。由低能態向高能態躍遷。所以，為了產生共振，可以用一定頻率的電磁波照射。所以又有公式ΔE＝hv0。當體系吸收一定的電磁波能量後，也會躍遷。如上圖黃色公式所示，h為普朗克常數，v0就是電磁波頻率。
這就是核磁共振的簡單原理，看一張核磁共振圖譜
可以到它基本都是研究氫原子，由於涉及知識很多，這裡就不詳細介紹。
紅外光譜紅外吸收光譜也叫分子的振動轉動光譜。它主要是測定有機物官能團的，是由於物質分子振動能級而產生。
物質的分子也是也是無時無刻振動的，這些振動也是有一定頻率的。當一定頻率的紅外光照射分子時，如果外界紅外光的頻率和分子的某個基團頻率一致，就會發生能級躍遷。並且，分子必須有偶極矩的變化，簡單來說偶極矩為0就是非極性分子；偶極矩不為0就是極性分子。當分子在不斷振動時，偶極矩都會有瞬時變化。所以，綜上來看，當紅外光照射分子時，只有當偶極矩變化的振動才能引起可觀測的紅外光譜。先來看一張圖譜
這張圖片橫座標是波長或者波數，波長的倒數就是波數。縱座標是透射率。
你可能會奇怪為什麼這個圖譜的峰都是倒過來了。當紅外光譜被物質吸收後，會引起光照的強度變化。如前所述，橫座標就是光的頻率，縱座標就是光透過物質的透過率。透過率用T%表示。透過率越低，吸收的光就越強，譜帶長度就越大。譜帶的吸光度和透過率的關係滿足以下關係
這個就是朗伯比爾定律。Io和I是入射光和透射光強度，A是吸光度。
紅外光譜也不詳述，可以看圖，每一種基團都會有它特定的振動而產生特定光譜。
透過簡單介紹這兩種分析儀器，來簡單說了一下該如何研究物質結構，分析化學對物質研究功不可沒，這兩種分析方法只是眾多分析方法的一小部分。常見分析方法還有紫外光譜、電位滴定法、極譜分析法色譜法、原子吸收和發射光譜、熒光光譜等。這些眾多方法在特定情況下都可以用來分析和研究物質。如果感興趣可以看一下儀器分析等相關知識！