仪器分析课件红外光谱IR

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1、红外光谱(InfraredSpectrometry)红外光谱的基本概念红外光谱红外吸收光谱也是一种分子光谱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，并由其振动运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，从而形成的分子吸收光谱称为红外光谱。又称为分子振动转动光谱。记录红外光的百分透射比与波数或波长的关系,就得到红外光谱。7/19/20212《红外光谱》红外光谱的基本概念CH3－COO－CH=CH2醋酸乙烯酯7/19/20213《红外光谱》红外光谱的基本概念区域名称波数(cm-1)能级跃迁类型近红外区

2、泛频区13158-4000OH、NH、CH键的倍频吸收中红外区基本振动区4000-400分子振动,伴随转动远红外区分子转动区400-10分子转动红外光区分成三个区:近红外区、中红外区、远红外区。其中中红外区是研究和应用最多的区域，绝大多数有机化合物和无机离子的基频吸收带出现在中红外光区.一般说的红外光谱就是指中红外区的红外光谱.红外光区的划分7/19/20214《红外光谱》紫外、可见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）。除了单原子和同核

3、分子如Ne、He、O2、H2等之外，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。红外光谱的特点7/19/20215《红外光谱》红外吸收带的波长位置与吸收谱带的强度，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

4、法不仅能进行定性和定量分析，而且是鉴定化合物和测定分子结构最有用的方法之一。红外光谱的特点7/19/20216《红外光谱》产生红外吸收的条件红外光谱是由于分子振动能级（同时伴随转动能级）跃迁而产生的，物质吸收红外辐射应满足两个条件：辐射光具有的能量与发生振动跃迁时所需的能量相等辐射与物质之间有偶合作用。红外跃迁是偶极矩诱导的，分子由于构成它的各原子的电负性的不同而显示不同的极性，通常用分子的偶极矩（）来描述分子极性的大小。只有发生偶极矩变化（△≠0）的振动才能引起可观测的红外吸收光谱，该分子称之为红外活性的,如CO2分子；△=0的分子振动不能产

5、生红外振动吸收，称为非红外活性的,如O2分子红外光谱的基本概念7/19/20217《红外光谱》红外光谱的基本概念振动的基本形式分子振动一般分为伸缩振动和弯曲振动两大类。伸缩振动：原子沿键轴方向伸缩，键长发生变化而键角不变的振动称为伸缩振动。用符号v表示。它又分为对称（vs）和不对称（vas）伸缩振动。对同一基团来说，不对称伸缩振动的频率要稍高于对称伸缩振动。红外光谱的基本概念弯曲振动（变形振动或变角振动，用符号δ表示）基团键角发生周期变化而键长不变的振动。振动分为面内变形振动和面外变形振动。7/19/20219《红外光谱》红外光谱的基本概念三种振动:

6、不对称伸缩振动、对称伸缩振动和变形振动。皆有偶极矩的变化,是红外活性的。水分子的振动：7/19/202110《红外光谱》设分子由n个原子组成，振动形式应有（3n-6）种,直线性分子为（3n-5）种。每个振动自由度相当于红外光谱图上一个基频吸收带,实际上，绝大多数化合物在红外光谱图上出现的峰数远小于理论上计算的振动数，这是由如下原因引起的：（1）没有偶极矩变化的振动，不产生红外吸收；（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。红外光谱的基本概念7/19

7、/202111《红外光谱》7/19/2021《红外光谱》12红外光谱的三要素1.峰位分子内各种官能团的特征吸收峰只出现在红外光波谱的一定范围，如：C=O的伸缩振动一般在1700cm-1左右。υC=O1650cm-1υC=O1715cm-1υC=O1780cm-1红外光谱的三要素2.峰强红外吸收峰的强度取决于分子振动时偶极矩的变化，振动时分子偶极矩的变化越小，谱带强度也就越弱。一般说来，极性较强的基团(如C=O,C-X)振动，吸收强度较大；极性较弱的基团(如C=C,N-C等)振动，吸收强度较弱；红外吸收强度分别用很强(vs),强(s),中(m),

8、弱(w)表示.>100非常强峰vs20<<100强峰s10<<20中强峰m1<<10弱峰w7/19/