红外光谱分析精品课件

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1、《现代仪器分析》第2章红外光谱分析Chapter2Chapter2InfraredAbsorptionSpectrometry,IRChapter2InfraredAbsorptionSpectrometry,IR石油化学工程系Contents1第一节红外吸收光谱法基本原理2第二节基团吸收频率和特征吸收峰3第三节红外光谱仪4第四节红外光谱法的应用§§2.12.1红外吸收光谱法基本原理红外吸收光谱法基本原理1第一节红外吸收光谱法基本原理★教学目标本节基本要求本节基本要求1.了解红外光谱产生的原因2.掌握红外光谱产生的条件3.掌握伸缩振

2、动频率、波数与键力常数及折合质量的关系★重点与难点1.分子振动方程式2.红外光谱产生的条件上一页下一页回目录复习回顾1.光的波粒二象性1cγ==波动性Tλ光是一种电磁波，传播不需要介质，c=3.0×1010cm/s.σ==1γλc可用波长、频率、光速c、波数（cm-1）等参数来描述。想一想：光的波粒二象性及电磁粒子性波的波长分类？光是由光子流组成，光子的能量与频率和波长有关普朗克常数h=6.626×10-34J·scEh=⋅=⋅γhλ上一页下一页回目录复习回顾2.电磁波按波长可分为上一页下一页回目录2一、概述1.红外吸收光谱红外吸收

3、光谱是物质（样品）的分子受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收其中某些频率的辐射，导致分子振动或转动，使得振动能级从基态跃迁到激发态，从而形成红外吸收光谱，故又称振转光谱，其属于带状光谱。上一页下一页回目录一、概述2.红外吸收光谱的作用解析有机化合物的类别（芳香烃等）根据有机物的IR特征吸收频率，确定其中的基团根据特征吸收峰的强度，定量分析推断未知物的分子结构对照样品和标样谱图，进行已知物的鉴定上一页下一页回目录一、概述3.红外光谱法的特点优点应用范围广，提供信息具有特征性；不受物体相态的限制；样品用量少（压片法：0.5~1.0g

4、），分析速度快，操作简单局限性不产生红外活性的物质（对称分子）无法测定；旋光异构体无法鉴定；谱图上不是所有的峰都能做出解释上一页下一页回目录3一、概述4.红外吸收光谱的划分波段波长(λ,um)波数(σ,cm-1)频率(γ,Hz)近红外0.78~2.512800~40003.8×1014~1.2×1014中红外2.5~504000~2001.2×1014~6.0×1012远红外50~1000200~106.0×1012~3.0×10115.红外吸收光谱的表示方法纵坐标为吸收强度横坐标为波长λ(μm)和波数(cm-1)可以用峰数、峰位、

5、峰形、峰强描述上一页下一页回目录二、分子振动方程式1.双原子分子的振动（简谐振动）化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧;弹簧力常数k即为化学键的键力常数，与键能、键长有关。键能越大，键长越小，键力常数越大。(1)Hook定律1k1k简谐振动的频率为γ=⇒波数σ=2πμ2πcμ其中：k-----键力常数，单位为：dyn/cm，1dyn=10-5Nμ-----双原子分子的折合质量，gmm⋅μ=12m-----原子的质量mm+12上一页下一页回目录二、分子振动方程式MMM⋅Qm=∴=令’μ12（折合原子量）NM+MA1223−1其中Nm=

6、×6.0210olA10kNc取；/3mc=×.010cms/则波数kσ=1034分子振动方程式μ’结论：化学键键强越强（即键的力常数K越大）原子折合质量越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。上一页下一页回目录4二、分子振动方程式表1-1某些键的伸缩力常数（N/cm）例1由表中查得，C=C的键力常数k=9.5~9.9N/cm，令其为9.6，计算正己烯中C=C的波数值。答案：1650cm-1;(实测值1652cm-1)练习：魏培海《仪器分析》第59页21、22题。答案：21题：1732、803cm-1；22题：7.075

7、N/cm上一页下一页回目录二、分子振动方程式2.多原子分子的振动(1)振动的基本形式对称伸缩振动(Vs)键角不变，键长改变，需能量大，故频伸缩振动率较高反对称伸缩振动(Vas)剪式振动(δ)面内变形振动弯曲振动面内摇摆(ρ)键长不变，键角改变，需能量(变形振动)小，故频率较低（短波数处）扭曲振动(τ)面外变形振动想一想：各种振动的频率面外摇摆(ω)上一页下一页回目录二、分子振动方程式红外振动方式示意图（以亚甲基为例）1.Vs2926cm-12.Vas2853cm-13.δ1468cm-14.ρ720cm-15.ω1306cm-16.

8、τ1250cm-1上一页下一页回目录5二、分子振动方程式(2)简谐振动的数目（自由度f）原子的空间位置发生改变，才形成自由度。对于由N个原子组成的分子，每个原子有3个空间自由度(x,y,z)，故该分子有3n个自由度，即3n个运动状态。