《红外光谱分析》PPT课件

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1、第三章分子振动光谱(红外光谱和拉曼光谱)Infraredspectroscopy（IR）和Ramanspectroscopy1引言红外光谱的发展红外光谱的特点红外光谱谱图1红外光谱的发展19世纪初发现红外光谱，直到1892年才有人利用岩盐棱镜和测热辐射计（电阻温度计）测定了20多种有机化合物的IR谱，1905年科伯茨发表了128种有机和无机化合物的IR谱，确认了红外光谱与分子结构间的特定关系，1930年前后红外光谱发展到了一个新的高度。2红外光谱的发展1947年第一台实用的双光束自动记录的红外光谱仪问世，是一台以棱镜作为色散元件的第一台红外光谱仪

2、。20世纪50年代初相继发表了特征吸收谱带频率表和“复杂分子的红外光谱”，60年代，用光栅代替棱镜作分光器的第二代红外光谱仪投入使用。70年代后期干涉型傅立叶变换红外光谱仪投入使用，即第三代红外光谱仪。近来，以采用可调激光器作为光源来代替单色器，研制成功了激光红外光谱仪，即第四代红外光谱仪（目前还未普及）。3红外光谱法的特点紫外、可见吸收光谱常用于研究不饱和有机物，特别是具有共轭体系的有机化合物，而红外光谱法主要研究在振动中伴随有偶极矩变化的化合物（没有偶极矩变化的振动在拉曼光谱中出现）。因此，除了单原子和同核分子如Ne、He、O2、H2等之外，

3、几乎所有的有机化合物在红外光谱区均有吸收。除光学异构体，某些高分子量的高聚物以及在分子量上只有微小差异的化合物外，凡是具有结构不同的两个化合物，一定不会有相同的红外光谱。4红外光谱法的特点红外吸收带的波数位置、波峰的数目以及吸收谱带的强度反映了分子结构上的特点，可以用来鉴定未知物的结构组成或确定其化学基团；而吸收谱带的吸收强度与分子组成或化学基团的含量有关，可用以进行定量分析和纯度鉴定。由于红外光谱分析特征性强，气体、液体、固体样品都可测定，并具有用量少，分析速度快，不破坏样品的特点。因此，红外光谱法不仅与其它许多分析方法一样，能进行定性和定量分

4、析，而且是鉴定化合物和测定分子结构的用效方法之一。5红外光谱法的特点（1）红外光谱是依据样品在红外光区（2.5-25m）吸收带的位置、强度、性状、个数，并参照谱带与溶剂、聚集态温度、浓度等的关系来推测分子的空间构型，求化学键的力常数、键长、和键角，推测分子中某种官能团的存在与否，推测官能团的邻近基团，确定化合物的结构6红外光谱法的特点（2）红外光谱不破坏样品的结构，对任何样品的存在状态都适用（气、液、固）。（3）红外光谱特征性高。由于红外光谱信息多，可以对不同结构的化合物给出特征性的谱图，从“指纹区”就可以确定化合物的异同。所以红外光谱又称为“

5、分子指纹光谱”可鉴定同分异构体、几何异构体、互变异构体。（4）分析时间短。一般在10～30min内完成，如果采用傅立叶变换红外光谱仪在1s以内就可完成多次扫描。为动力学研究提供了十分有效地工具。7红外光谱法的特点（5）所需样品量少，且可以回收！红外光谱分析一次用样量约1～5mg，有时甚至几十微克。8红外光谱图红外光谱图红外光谱图的谱图纵坐标是百分透过率T%，其定义是辐射光透过样品物质的百分率，即I/I0*100%,I是辐射的透过强度，Io为入射强度。也可以吸收强度表示A=lgI0/I红外光谱以波数为横坐标时，一般扫描范围在4000～400cm-1

6、9红外光谱图当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收某些频率的辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁，使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱。记录红外光的百分透射比与波数或波长关系曲线，就得到红外光谱。10聚苯乙烯的红外光谱图11红外光谱基本原理化学键的振动：1,化学键的振动在保持整个分子重心的空间位置不发生变化的前提下，使分子内各个原子核之间的距离发生周期性变化的运动，称为化学键的振动。2,化学键振动分类：伸缩振动（对称伸缩振动和不对称伸缩振动）和弯曲振动【面内弯曲振动（面内摇摆,剪式振动）

7、面外弯曲振动（面外摇摆,扭曲振动）】12红外光谱基本原理伸缩振动，成键原子核沿键轴方向作周期性运动，从而引起成键原子核之间的距离（键长）发生周期性变化，这样的振动称为伸缩振动。用“”表示：当两个或两个以上相同的化学键有一个共用原子（-CH3、-CO2、-NO2），或者这些化学键之间相隔的化学键比较少时(-CH(CH3)2、-C(CH3)3中的-CH3、CH2(COOH)2中的C=O)时，这些化学键作伸缩振动的相位可以相同（对称伸缩s或（s），也可相反（反对称伸缩as或（as）对同一基团，不对称伸缩振动的频率要稍高于对称伸缩振动。13红外

8、光谱基本原理弯曲振动【面内弯曲振动（面内摇摆,剪式振动）面外弯曲振动（面外摇摆,扭曲振动）】原子核在垂至于键轴的方向上振动，从外形上看如