《红外光谱》PPT课件

《《红外光谱》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第2章红外光谱（IR）（infraredspectroscopy）2.1红外光谱的基本原理2.1.1红外吸收光谱红外光谱是一种分子光谱当用一束具有连续波长的红外光照射一物质时，该物质的分子要吸收一定波长的红外光的光能，将其转变为分子的振动能和转动能。一、红外光区的划分红外光谱在可见光区和微波光区之间，波长范围约为0.75~1000µm，根据仪器技术和应用不同，习惯上又将红外光区分为三个区：近红外光区（0.75~2.5µm），中红外光区（2.5~25µm），远红外光区（25~1000µm）。近红外光区的吸收带（0.75~2.5µm）主要是由低能电子跃迁、含氢原子团（

2、如O-H、N-H、C-H）伸缩振动的倍频吸收产生。该区的光谱可用来研究稀土和其它过渡金属离子的化合物，并适用于水、醇、某些高分子化合物以及含氢原子团化合物的定量分析。中红外光区吸收带（2.5~25µm）是绝大多数有机化合物和无机离子的基频吸收带（由基态振动能级（=0）跃迁至第一振动激发态（=1）时，所产生的吸收峰称为基频峰）。由于基频振动是红外光谱中吸收最强的振动，所以该区最适于进行红外光谱的定性和定量分析。同时，由于中红外光谱仪最为成熟、简单，而且目前已积累了该区大量的数据资料，因此它是应用极为广泛的光谱区。通常，中红外光谱法又简称为红外光谱法。远红外光区吸

3、收带（25~1000µm）是由气体分子中的纯转动跃迁、振动-转动跃迁、液体和固体中重原子的伸缩振动、某些变角振动、骨架振动以及晶体中的晶格振动所引起的。由于低频骨架振动能灵敏地反映出结构变化，所以对异构体的研究特别方便。红外吸收光谱一般用T~曲线或T~（波数）曲线表示。纵坐标为百分透光度T%，因而吸收峰向下；横坐标是波长（单位为µm），或（波数）（单位为cm-1）。二、IR光谱的表示方法波长与波数之间的关系为：波数/cm-1=104/（/µm）中红外区的波数范围是4000~400cm-1。2.1.2分子振动类型1、两类基本振动形式1）伸缩振动2）弯曲振动2

4、、基本振动的理论数简正振动的数目称为振动自由度，每个振动自由度相当于红外光谱图上一个基频吸收带。设分子由n个原子组成，每个原子在空间都有3个自由度，原子在空间的位置可以用直角坐标中的3个坐标x、y、z表示，因此，n个原子组成的分子总共应有3n个自由度，即3n种运动状态。但在这3n种运动状态中，包括3个整个分子的质心沿x、y、z方向平移运动和3个整个分子绕x、y、z轴的转动运动。这6种运动都不是分子振动，因此，振动形式应有（3n-6）种。但对于直线型分子，若贯穿所有原子的轴是在x方向，则整个分子只能绕y、z轴转动，因此，直线性分子的振动形式为（3n-5）种。在红外吸

5、收光谱上除基频峰外，振动能级由基态（=0）跃迁至第二激发态（=2）、第三激发态（=3），所产生的吸收峰称为倍频峰由=0跃迁至=2时，△=2，则L=2，产生的吸收峰称为二倍频峰。由=0跃迁至=3时，△=3，产生的吸收峰称为三倍频峰。其它类推。在倍频峰中，二倍频峰还比较强。三倍频峰以上，因跃迁几率很小，一般都很弱，常常不能测到。除此之外，还有合频峰（1+2，21+2，），差频峰（1-2，21-2，）等，这些峰多数很弱，一般不容易辨认。倍频峰、合频峰和差频峰统称为泛频峰。偶极矩不发生变化的振动不产生红外吸收。3、峰数理论值为3

6、n-6或(3n-5)实际峰数不等于此值。CO2分子4、红外光谱产生的条件满足两个条件：（1）辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量；（2）辐射与物质间有相互偶合作用。=q·d即物质振动时偶极矩发生改变。一般地，极性较强的基团（如C=0，C-X等）振动，吸收强度较大；极性较弱的基团（如C=C、C-C、N=N等）振动，吸收较弱。红外光谱的吸收强度一般定性地用很强（vs）、强（s）、中（m）、弱（w）和很弱（vw）等表示。按摩尔吸光系数的大小划分吸收峰的强弱等级，具体如下：>100非常强峰（vs）20<<100强峰（s）10<<20中强峰（m）1<<10

7、弱峰（w）2.1.3红外光谱的吸收峰强瞬间偶基距变化大，吸收峰强；键两端原子电负性相差越大（极性越大），吸收峰越强；2.2影响红外光谱吸收峰的结构因素化学键的振动频率不仅与其性质有关，还受分子的内部结构和外部因素影响。相同基团的特征吸收并不总在一个固定频率上。分子的简谐振动及其频率化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧1、化学键的强度mmplnkkc12.4211===注：各物理量的单位K化学键的力常数，与键能和键长有关，为双原子的折合质量=m1m2/（m1+m2）发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的折合质量和键的力常数，即取决于分子的结构特征。化学

8、键越强（即