仪器分析课程教案

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1、黔南民族师范学院仪器分析课程教案NO:10授课题目红外光谱分析课时安排4学时教学目的要求1、掌握红外光谱法的特点及谱图表示方法2、了解分子振动、红外吸收光谱产生的条件、影响基团频率位移的因素3、了解红外光谱仪结构、光源、吸收地、单色器、检测器4、了解做红外光谱时，样品的制备，红外图谱的简单解析教学重点难点1、红外光谱产生的条件及分子振动形式2、影响基团位移的因素教学内容及时间安排方法及手段1、掌握红外光谱法的特点及谱图表示方法2、了解分子振动、红外吸收光谱产生的条件、学时：2学时3、了解影响基团频率位移的因素4、了解红外光谱仪结构、光源、吸收地、单色器、检测器5、了解做红外光谱

2、时，样品的制备，红外图谱的简单解析学时：2学时Powerpoint课件演示教学作业布置：1、3、7、8、9第十章红外吸收光谱法内容提要：1、红外光谱法的特点及谱图表示方法2、分子振动、红外吸收光谱产生的条件、影响基团频率位移的因素3、红外光谱仪结构、光源、吸收地、单色器、检测器4、做红外光谱时，样品的制备，红外图谱的简单解析重点、难点：1、红外光谱产生的条件及分子振动形式2、影响基团位移的因素讲解思路：红外光谱主要用来对有机化合物的官能团鉴别，是有机化合物结构分析中的四大谱学之一，是研究有机化合物化学键的振动和转动能级的跃迁，根据不同波数下产生的特征吸收情况提供化合物结构分析所

3、需的信息。本章内容主要介绍红外光谱法的特点。红外吸收的基本理论，包括分子振动红外光谱产生的条件，红外吸收光谱仪结构及图谱分析。教学安排：5学时。§10-1红外吸收光谱分析概述红外吸收光谱又称为分子振动转动光谱.应用：1.分子结构的基础研究：a.可测定分子键长、键角，以此推断出分子的立体构型；b.根据所得的力常数可以知道化学键的强弱；c.由简正频率来计算热力学函数.2.化学组成的分析.a.根据光谱中吸收峰的位置和形状来推断未知物结构；b.依照特征吸收峰的强弱来测定混合物中各组分含量.特点：快速、高灵敏度、检测试样用量少，能分析各种状态的试样.红外光谱已成为结构化学、分析化学最常用

4、和不可缺少的工具.分区：三个区域，中红外区是研究、应用得最多的区域.波数σ：波长的倒数，表示每厘米长光波中波的数目.常用来表征红外光谱的参数.σ/cm-1=1/（λ/cm）=104/（λ/μm）10.1例如；λ=5μm的红外线，它的波数为：σ=104/5=2000cm-1所有的标准红外光谱图中都标有波数和波长两种刻度（见图10-3）.§10-2红外吸收光谱的产生条件物质吸收电磁辐射应满足两个条件：1.辐射应具有刚好能满足物质跃迁时所需的能量；2.辐射与物质之间有偶合作用（相互作用）.前提是分子自身必须具备一个条件，即有偶极具的变化（正负电荷中心距离的变化，通过振动实现）通常可用

5、分子的偶极矩μ来描述分子极性的大小.设正负电中心的电荷分别为+q和-q，正负电荷中心为d（fig10-1），则μ=q·d10.2由于偶极子具有一定的原有振动频率，显然，只有当辐射频率与偶极子频率相匹配时，分子才与辐射发生相互作用（振动偶合）而增加它的振动能，使振动加激（振幅加大），即分子由原来的基态振动跃迁到较高振动能级。可见，并非所有的振动能级都会产生红外吸收，只有发生偶极矩变化的振动才能引起可观测的红外吸收谱带，这种振动称为红外活性的，反之称为非红外活性的。红外吸收光谱图：若用连续改变频率的红外光照射某试样，由于该试样对不同频率的红外光的吸收与否，使通过试样后的红外光在一些

6、波长范围内变弱（被吸收），在另一些范围内则较强（不吸收）.将分子吸收红外光的情况用仪器记录，就得到该试样的红外吸收光谱图（图10-3）§10-3分子振动方程式一、振动模型：分子中的原子以平衡点为中心，以非常小的振幅（与原子核之间的距离相比）作周期性的振动，即所谓简谐振动.这种分子振动的模型,用经典的方法可以看作是两端联接着的刚性小球的体系(fig10-4).这个体系的振动频率σ（以波数表示），用经典力学（虎克定律）可导出如下公式：σ=(1/2πc)(k/μ)1/210-3=1303(k/M)1/210-5k是联接原子的化学键的力常数，μ是两个小球（即两个原子）的折合质量：μ=m

7、1·m2/（m1＋m2）10-410-3及10-5是分子振动方程式.由此可见，影响基本振动频率的直接因素是相对原子质量和化学键的力常数.（1）对于具有相似质量的原子基团来说，振动频率与力常数k1/2成正比，已测得：单键：k=4～6N·cm－1；双键：k=8～12N·cm－1；叁键：k=12～18N·cm－1；例：对于C≡C，k=15N·cm－1，M=6，σ=2062cm－1对于C=C，k=10N·cm－1，M=6，σ=1683cm－1对于C-H，k=5N·cm－1，M=6，σ=1190cm－