红外吸收光谱法(本)

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1、第三章红外分光光度法Infraredspectrphotometry第一节概述红外线(0.76~1000m)远红外(转动区)(25-1000m)中红外(振动区)(2.5~25m)近红外(泛频）(0.75~2.5m)倍频分子振动转动分子转动分区及波长范围跃迁类型（常用区）13158~4000/cm-1400~10/cm-14000~400/cm-1一、红外线区域2.红外吸收光谱由分子的振动、转动能级跃迁引起的光谱；也叫分子振动转动光谱，属分子吸收光谱。样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收其

2、中一些频率的辐射，分子振动或转动引起偶极矩的净变化，使振-转能级从基态跃迁到激发态，相应于这些区域的透射光强减弱。主要用于化合物鉴定及分子结构表征，亦可用于定量分析。T(%)注意换算公式：二、红外光谱的表示方法通常以百分透过率T%-波数（或频率）曲线表示，既T~或T~σ来表示；苯酚甲基环己烷的红外光谱图红外吸收曲线中：吸收峰数目多，图形复杂；峰出现的频率范围低；吸收强度低；不同点紫外可见吸收光谱红外吸收光谱光源紫外可见光红外光起源电子能级跃迁振动能级跃迁研究范围不饱和有机化合物共轭双键、芳香族等几乎所

3、有有机化合物;许多无机化合物特色反映发色团、助色团的情况反映各个基团的特性特征性简单、特征性不强特征性强用途定量；推测有机化合物共轭骨架鉴定化合物类别；鉴定功能团；推测结构相同点：都是分子吸收光谱，都反映分子结构的特性；三、IR与UV-Vis的区别红外光谱特点1）红外吸收只有振-转跃迁，能量低；2）应用范围广：除单原子分子及单核分子外，几乎所有有机物均有红外吸收；3）分子结构更为精细的表征：通过IR谱的波数位置、波峰数目及强度确定分子基团、分子结构；4）定量分析；5）固、液、气态样均可用，且用量少、不破

4、坏样品；6）分析速度快。7）与色谱等联用（GC-FTIR）具有强大的定性功能。一、分子的振动与振动光谱分子中的原子是靠化学键连接起来的。在室温下，大多数分子处于最低的振动能级。当受到光的照射，且光量子的能量等于两振动能级之差时：分子吸收光量子的能量从基态跃迁到激发态。第二节基本原理双原子分子的振动分子的振动能级（量子化）：E振=（V+1/2）hV：振动量子数，其取值为0，1，2，……，n；：化学键的振动频率。化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧—简谐振动k为化学键的力常数，其定义为将两原子由平衡位置

5、伸长单位长度时的恢复力（单位为N·cm-1），为折合质量。基频峰和泛频峰基频峰：V=0→V=1，基本振动频率；注：最强，红外主要吸收峰，一般特征峰都是基频吸收；倍频峰：V=0→V=2，3等合频峰：1+2，21+2等差频峰：2-1等泛频峰注：泛频峰强度弱，难辨认，却增加了光谱的特征性。二、振动类型与峰数（一）振动类型A、双原子分子：分子的振动只产生键长的变化B、多原子分子：分子的振动分为伸缩振动和弯曲振动（1）伸缩振动（υ）：原子沿化学键的轴线方向的伸展和收缩，改变瞬间化学键键长对称伸缩振动

6、νs不对称伸缩振动νas（2）弯曲振动（δ）：原子沿化学键轴线的垂直方向的振动，改变瞬间化学键的键角面内弯曲振动：AX2型分子易发生此类振动剪式弯曲（δ）平面摇摆（ρ）每种分子可能有几种不同的振动方式，当入射光的频率与分子的振动频率一致，且分子的振动能引起分子的瞬间偶极矩变化时，分子即吸收红外光，在红外光谱上有反映。++非平面摇摆ω+-面外扭曲τ2、弯曲振动（δ）面外弯曲振动γ：AX2型分子易发生此类振动多原子分子的振动伸缩振动（3）变形振动(弯曲振动)三、振动自由度与峰数分子振动自由度＝分子的总自由度

7、（3N）-平动自由度-转动自由度振动形式数目：3n-6非线性分子3n-5线性分子（所有分子在一条直线上）影响吸收峰数目的原因1.简并相同频率的振动吸收重叠2.红外非活性振动没有偶极矩变化的振动，不产生红外吸收；仪器不能区别频率十分接近的振动，或吸收带很弱，仪器无法检测；有些吸收带落在仪器检测范围之外；产生各种泛频峰。四、振动频率与峰位（一）基本振动频率（二）峰位影响因素基团频率原子的质量原子的力常数决定分子内部结构和外部环境影响使其出现在较大的频率范围羰基伸缩振动1730cm-11800cm-11700

8、~1640cm-1（1）诱导效应：吸电子基团使吸收峰向高波数方向移动；1.内部因素（2）共轭效应：电子云密度均化，移向低波数；（3）氢键的影响：降低双键特性，向低波数移动；形成氢键使电子云密度平均化（缔合态），使体系能量下降，基团伸缩振动频率降低，其强度增加但峰形变宽。如羧酸RCOOH(C=O=1760cm-1，O-H=3550cm-1);(RCOOH)2(C=O=1700cm-1，O-H=3250-2500cm-1)如乙醇：CH3