红外吸收光谱分析-.ppt

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1、红外吸收光谱分析汇报人：2009.8.18红外吸收光谱1.发展历史2.分析原理3.仪器简介4.应用红外光谱分析的发展历史1800年英国天文学家赫谢尔在用温度计测定太阳可见光区域内外温度时发现，红色光以外黑暗部分的温度比可见光的高，从而认识到可见光谱长波末端还有一个红外光区，这种人肉眼无法分辨的红外光，称为红外辐射或红外线。化学家着重研究物质对不同红外辐射的吸收强度，来推断物质的组成和结构。利用物质对红外光区辐射的选择性吸收特性来分析分子中有关基团结构的性质、含量信息的分析方法。于1936年制成了世界上第一台棱镜分光的单光束手录式红外光谱仪。商

2、品红外光谱仪的发展历史第一代第二代第三代第四代40年代中到50年代末，棱镜作为分光元件，电子管放大元件-色散型红外光谱仪60年代，光栅为色散元件，晶体管为放大器件-色散型红外光谱仪70年代，干涉分光，计算机处理的傅里叶变换红外光谱仪-干涉红外光谱仪70年代末，激光红外光谱，是未来的发展方向，省去了分光装置红外吸收光谱1.发展历史2.分析原理3.仪器简介4.应用红外区域的划分0.75～1000µm0.75～2.5µm近红外区：泛频区2.5～25µm中红外区：大部分有机物的基团振动频率在此区域。25～1000µm远红外区：转动和重原子振动分子振动

3、的基本类型伸缩振动变形振动123456分子振动的频率或分子振动过程中，同一类型的振动频率十分接近，它们总是出现在某一范围内，但是相互又有区别，即所谓特征频率或基团频率。在特征频率区，不同化合物的同一种官能团吸收振动总是出现在一个窄的波数范围内，但不是一个固定波数，具体出现在哪里与基团所处的环境有关。产生红外吸收的条件红外光谱产生的条件E红外光=ΔE分子振动或υ红外光=υ分子振动红外光与分子之间有偶合作用：分子振动时其偶极矩(μ)必须发生变化，即Δμ≠0。能级跃迁规律：振动量子数(ΔV）变化为±1时，跃迁几率最大。从基态(V=0)到第一振动激发

4、态(V=1)的跃迁最重要，产生的吸收频率称为基频。基团频率区的划分分区依据：由于有机物数目庞大，而组成有机物的基团有限；基团的振动频率取决于K和m，同种基团的频率相近。划分方法氢键区基团特征频率区叁键区和累积双键区双键区指纹区单键区区域名称频率范围基团及振动形式氢键区4000～2500cm-1O－H、C－H、N－H等的伸缩振动叁键和CC、CN、NN和累积双键区2500~2000cm-1C＝C＝C、N＝C＝O等的伸缩振动双键区2000~1500cm-1C=O、C=C、C=N、NO2、苯环等的伸缩振动单键区1500~400cm-1C－C、C

5、－O、C－N、C－X等的伸缩振动及含氢基团的弯曲振动。红外吸收峰的类型基频峰分子吸收一定频率的红外光，若振动能级由基态（n=0）跃迁到第一振动激发（n=1）时，所产生的吸收峰称为基频峰。由于n=1，基频峰的强度一般都较大，因而基频峰是红外吸收光谱上最主要的一类吸收峰。泛频峰包括：倍频峰、合频峰、差频峰，一般都很弱常观测不到。影响基团频率位移的因素一.内部因素电子效应①诱导效应②共轭效应空间效应①空间位阻②环张力氢键二.外部因素①物态效应②溶剂效应电子效应（1）诱导效应通过静电诱导作用使分子中电子云分布发生变化引起K的改变，从而影响振动频率。吸

6、电子诱导效应使羰基双键性增加，振动频率增大。如C＝O（2）共轭效应共轭效应使共轭体系中的电子云密度平均化，即双键键强减小，振动频率红移(减小）。也以C＝O为例：空间效应（1）空间位阻破坏共轭体系的共平面性，使共轭效应减弱，双键的振动频率蓝移（增大）。1663cm-11686cm-11693cm-1（2）环的张力：环的大小影响环上有关基团的频率。随着环张力增加，环外基团振动频率蓝移（增大），环内基团振动频率红移（减小）。氢键氢键的形成使原有的化学键O－H或N－H的键长增大，力常数K变小，振动频率红移。氢键的形成对吸收峰的影响：吸收峰展宽氢键

7、形成程度不同，对力常数的影响不同，使得吸收频率有一定范围。氢键形成程度与测定条件有关。吸收强度增大形成氢键后，相应基团的振动偶极矩变化增大，因此吸收强度增大。癸酸的红外光谱图游离羧酸的C=O约为1760cm-1，而缔合状态（如固、液体时），因氢键作用C=O移到1700cm-1附近。外部因素物态效应，物质处于气态时，分子间作用力小，吸收频率就高，处于液态时，分子间作用力增大，吸收频率就低。如丙酮的νC=O气态时为1738cm-1,在液态时为1715cm-1.溶剂效应，极性基团的伸缩振动频率随溶剂的极性增大而降低，但其吸收峰强度往往增强，通常

8、是因为极性基团和极性溶剂之间形成氢键的缘故，形成氢键的能力越强吸收带的频率就越低。如丙酮在环己烷中νC=O为1727cm-1，在四氯化碳中为1720cm-1，在氯仿