红外分光光度法课件

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1、第五章红外分光光度法第一节概述红外分光光度法：利用物质对红外光区电磁辐射的选择性吸收的特性来进行结构分析、定性和定量的分析方法，又称红外吸收光谱法一、红外光的区划二、红外吸收过程三、红外光谱的作用四、红外光谱的表示方法五、IR与UV的区别一、红外光的区划红外线：波长在0.76~500μm(1000μm)范围内的电磁波.二、红外吸收过程近红外区：0.76~2.5μm—OH和—NH倍频吸收区中红外区：2.5~25μm振动、伴随转动光谱远红外区：25~1000μm纯转动光谱UV——分子外层价电子能级的跃迁（电子光谱）IR——分子振动和

2、转动能级的跃迁（振转光谱）三、红外光谱的作用1．可以确定化合物的类别（芳香类）2．确定官能团：例：—CO—，—C＝C—，—C≡C—3．推测分子结构（简单化合物）4．定量分析四、红外光谱的表示方法T~σ曲线→前疏后密T~λ曲线→前密后疏五、IR与UV的区别IRUV起源分子振动能级伴随转动能级跃迁分子外层价电子能级跃迁适用所有红外吸收的有机化合物具n-π*跃迁有机化合物具π-π*跃迁有机化合物特征性特征性强简单、特征性不强用途鉴定化合物类别定量鉴定官能团推测有机化合物共轭骨架推测结构第二节红外分光光度法基本原理红外分光光度法——研究

3、物质结构与红外光谱之间的关系。红外光谱——由吸收峰位置和吸收峰强度共同描述。红外光谱法主要研究在振动中伴随有偶极距变化的化合物（没有偶极距变化的振动在拉曼光谱中出现）。几乎所有的有机化合物在红外光区都有吸收。气体、液体、固体样品都可以测定。一、红外吸收光谱的产生二、振动形式三、振动的自由度四、特征峰与相关峰五、吸收峰位置和吸收峰强度六、影响因素一、红外吸收光谱的产生红外光谱主要由分子的振动能级跃迁产生分子的振动能级差远大于转动能级差分子发生振动能级跃迁必然同时伴随转动能级跃迁1．振动能级续前2．振动光谱双原子分子A-B→近似看作

4、谐振子两原子间的伸缩振动→近似看作简谐振动续前续前根据虎克定律：ν=(1/2π)(k/μ)1/2，这里μ是原子的折合质量，μ=(m1×m2)/(m1+m2)，k是键力常数。代入到上式得：△E振=（h/2π)(k/μ)1/2(△v）通常情况下，分子大都处于基态振动，即△v=1，所以△E振=（h/2π)(k/μ)1/2其对应谱带称为基频吸收带或基本振动谱带。用波数(σ,cm-1）表示,则σ=(1/2πc)(k/μ)1/2=1307(k/μ)1/2这就是双原子分子的振动方程。可见K越大、μ越小，则化学键的振动频率越高，吸收峰将出现在高

5、波数区；相反，则出现在低波数区。续前3．基频峰与泛频峰1）基频峰：分子吸收一定频率红外线，振动能级从基态跃迁至第一振动激发态产生的吸收峰（即V=0→1产生的峰）基频峰的峰位等于分子的振动频率基频峰强度大——红外主要吸收峰泛倍频峰二倍频峰（V=0→V=2）频三倍频峰（V=0→V=3）峰合频峰差频峰（即V=1→V=2，3---产生的峰）续前2）泛频峰泛频峰：分子的振动能级从基态跃迁至第二振动激发态、第三振动激发态等高能态时所产生的吸收峰（即V=1→V=2，3---产生的峰）注：泛频峰强度较弱，难辨认→却增加了光谱特征性4．红外光谱产

6、生条件：分子吸收红外辐射的频率恰等于分子振动频率整数倍分子在振、转过程中的净偶极矩的变化不为0，即分子产生红外活性振动红外活性振动：分子振动产生偶极矩的变化，从而产生红外吸收的性质红外非活性振动：分子振动不产生偶极矩的变化，不产生红外吸收的性质二、振动形式（多原子分子）（一）伸缩振动指键长沿键轴方向发生周期性变化的振动1．对称伸缩振动：键长沿键轴方向的运动同时发生2．反称伸缩振动：键长沿键轴方向的运动交替发生（二）弯曲振动（变形振动，变角振动）：指键角发生周期性变化、而键长不变的振动1．面内弯曲振动β：弯曲振动发生在由几个原子构

7、成的平面内1）剪式振动δ：振动中键角的变化类似剪刀的开闭2）面内摇摆ρ：基团作为一个整体在平面内摇动续前2．面外弯曲γ：弯曲振动垂直几个原子构成的平面1）面外摇摆ω：两个X原子同时向面下或面上的振动2）蜷曲τ：一个X原子在面上，一个X原子在面下的振动续前3．变形振动：1）对称的变形振动δs：三个AX键与轴线的夹角同时变大2）不对称的变形振动δas：三个AX键与轴线的夹角不同时变大或减小图示注：振动自由度反映吸收峰数量，并非每个振动都产生基频峰，吸收峰数常少于振动自由度数。这是因为：(1)没有偶极距变化的振动不产生红外吸收，且对称

8、性强的分子不出现红外吸收；(2)相同频率的振动吸收重叠，即简并；(3)仪器不能区别那些频率十分接近的振动，或因吸收带很弱，仪器检测不出；(4)有些吸收带落在仪器检测范围之外。三、振动的自由度指分子独立的振动数目，或基本的振动数目N个原子组成分子，每个原子在空间具