《红外吸收光谱分析》PPT课件

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1、第10章红外吸收光谱分析法Ultravioletspectrometry,UV主要内容第一节概述第二节　红外吸收基本理论第三节红外吸收光谱仪第四节　红外吸收光谱分析第一节概述红外光谱是根据物质对红外光的特征吸收建立起来的一种光谱分析方法。一、红外光区的划分及主要应用红外光谱在可见光和微波光区之间，其波长范围约0.78～1000μm。根据能量与可见光的接近程度，习惯上按红外光波长，将红外光谱分成三个区域：近红外（泛频区）λ0.78～2.5μmσ12000～4000cm-1中红外（基本振动区）λ2.5～50μmσ4000～200cm-1远红外（转动区）λ50～1000μmσ200

2、～10cm-1二、红外光谱法特点⒈红外光谱不涉及分子的电子能级，主要是振动能级跃迁（当然还有转动能级的跃迁）。2.涉及绝大多数有机物；3、红外光谱的结构信息丰富；4、物质对红外辐射的吸收强度与物质含量的关系符合朗伯－比尔定律，可以定量分析，但一般只做结构分析。5、非破坏性分析。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三、红外光谱图表示方法以透射比T％为纵坐标，以波长λ（μm）或波数1/λ（

3、σ，cm-1）为横坐标作图得到红外吸收光谱图。从红外光谱图上得到的信息：峰的数目：与分子中基团有关峰的形状：宽窄；结构定性的辅助手段峰的位置：结构定性的主要依据峰的强度：高低，结构定性的辅助手段，可作为定量依据第二节　　红外吸收基本理论一、分子的振动与振动能级1、谐振子（harmonicoscillator）对简单的双原子分子的振动可以用谐振子模型来模拟双原子分子的化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧。弹簧的力常数k来代表化学键的强度（N/cm）。谐振子的振动频率（经典力学的计算方法）根据虎克定律：关于力常数k:化学键的强度可以用k来形象描述，同类原子组成的化学键，折合质量相

4、同，频率取决于k.如：－C－C－，k=5N/cm,频率＝1190cm-1－C＝C－,101685－C≡C－,152062如果化学键相同，原子质量决定频率。如：C－H，2920C－C，1190对于双原子分子（谐振子）的振动能量：要用量子力学来处理注意：（1）对于双原子分子，其振动频率可以采用经典力学的方法计算，但振动的能量是量子化的，必须根据量子力学的方法处理。（2）能级等间隔，都是hv。（3）双原子分子（谐振子）的振动能级的跃迁选律（VibrationalSelectionRule）：Dn=±12、非谐振子实际上双原子分子不是理想的谐振子，原因有俩：（1）电子云的排斥，两个原

5、子靠的越近，斥力越大；（2）两个原子之间的距离增大到一定程度后，分子解离。因此双原子分子应该看成是非谐振子。从势能图上看区别！讨论:（1）振动能级之间的能级差能量较小，分子在振动能级之间跃迁吸收红外光辐射；（2）从v=0跃迁至v＝1产生的吸收谱线称为基本谱带或基频峰；（3）从v＝0跃迁至v＝2产生的吸收谱带称为倍频峰，跃迁至v＝2称为第一倍频峰，v＝3称为第二倍频峰；倍频峰的频率不是基频峰的整数倍，而是略小。（4）基频峰跃迁几率大，峰最强，倍频峰较弱二、分子的振动方式构成分子的原子不是静止不动的，原子在其平衡位置做相对运动，从而产生振动！原子与原子之间的相对运动无非有两种情况

6、，即：键长发生变化（伸缩振动，Stretch），键角发生变化（弯曲振动，Bend）1、对于双原子分子：没有弯曲振动，只有一个伸缩振动伸缩振动：changeinbondlength弯曲振动：changeinbondangle先看一下伸缩振动：也两种情况：对称和不对称伸缩以亚甲基－CH2为例(动画)2、对于多原子分子来说，情况比较复杂nsnassymmetricasymmetric再看一下弯曲振动：键角发生变化而键长不变两类：面内弯曲振动rdscissoringwagging面外弯曲振动wttwisting/torsionrocking三、分子的振动自由度分子振动形式的多少称为振

7、动的自由度，换句话说，振动自由度就是分子的独立的振动数目。如何计算分子的振动自由度？1、如果一个分子有N个原子，在三维空间里（x,y,z)，每个原子的运动自由度为3，N个原子的总运动自由度（运动数目）＝3N。2、分子在空间的运动形式有三种：平动，转动，振动（1）平动：分子作为一个整体在空间平移。有三种平动方式，平动自由度为3（2）转动：分子在空间围绕一个通过其质心的轴转动。对于线形分子：有两种转动方式，转动自由度为2对于非线形分子：有三种转动方式，转动自由度为3（3）振动因此：对于有N个原子的分子来说，