红外吸收光谱分析ppt课件.ppt

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1、第十章红外吸收光谱分析InfraredAbsorptionSpectroscopy,IR1当红外光照射时，物质的分子将吸收红外辐射，引起分子的振动和转动能级间的跃迁所产生的分子吸收光谱，称为红外吸收光谱或振动-转动光谱。一、概述§10-1红外吸收光谱分析概述2分子振动能级间跃迁需要的能量小，一般在0.025～1eV间。波长范围：0.75～1000µm。红外光谱区在可见光区与微波区之间近红外区：0.75~2.5µm（13333～4000cm-1）—OH、—NH、—CH倍频吸收区中红外区：2.5~25µm（4000～400cm-1）基团的基频振动、伴随

2、转动光谱远红外区：25~1000µm（400～10cm-1）转动光谱、晶格振动二、红外光区的划分3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，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁，使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱。记录红外光的百分透射比与波数或波长关系曲线，就得到红外吸收光谱。三、红外光谱图表示形式4红外吸收光谱一般用T~曲线或T~σ（波数）曲线表示。纵坐标为百分透射比T%，因而吸收峰向下；横坐标是波长(单位为µm)，或σ(波数)(单位为cm-1)。波长与σ波数之间的关系为：(波数σ)/cm-1=104/(/µm

3、)中红外区的波数范围是4000~400cm-1。根据红外吸收光谱中吸收峰的位置和形状来推测未知物结构，进行定性分析和结构分析；根据吸收峰的强弱与物质含量的关系进行定量分析。5§10-2红外光谱产生的条件一、产生条件满足两个条件：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。对称分子：没有偶极矩变化，辐射不能引起共振，无红外活性。如：N2、O2、Cl2等。非对称分子：有偶极矩变化，红外活性。只有发生偶极矩变化(Δµ≠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；Δμ=0的分子振动不能产生红外振动吸收

4、，称为非红外活性的。6二、红外光谱法的特点紫外、可见吸收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。7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、转动能级跃迁研究范围不饱和有机化合物共轭

5、双键、芳香族等几乎所有有机化合物;许多无机化合物特色反映生色团、助色团的情况反映各个基团的振动及转动特性8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，红外光谱法不仅与其它许多分析方法一样，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的有效方法之一。9双原子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这个体系的振动频率可通过Hooke定律导出：§10-3分子振动方程式(一)分子振动方程式10式中：k—化学键的力常数，单位为N·cm-1；其定义为将两原子由平衡位置伸长单

6、位长度时的恢复力。μ—折合质量，单位为g11若用波数代替，则：此式即所谓分子振动方程式。或用原子A、B的折合原子量M代替，则：12力常数k：与键长、键能有关：键能↑（大），键长↓(短)，k↑化学键的力常数k越大，折合原子量M越小，则化学键的振动频率越高，吸收峰将出现在高波数区；反之，则出现在低数区。影响基本振动频率的直接原因是折合原子量和化学键的力常数。13某些键的化学键的力常数－C≡C－＞－C＝C－＞－C－C－14讨论：(1)同类原子组成的化学键，化学键的力常数k越大，基本振动频率就越大。例如C－C、C＝C和C≡C，折合原子量均为6，振动频率分别

7、为1190cm－1、1683cm－1、2062cm－1。(2)对于相同化学键的基团，σ与折合原子量平方根成反比。折合原子质量越轻，振动频率越高。如C－H，振动频率为2920cm－1。15除了化学键两端的原子质量、化学键的力常数影响基本振动频率外，分子中基团与基团之间，基团中的化学键之间都相互有影响，内部因素和外部因素也会影响振动频率。例如C-C、C-O、C-N键的力常数相近，但相对折合质量不同，其大小顺序为C-C

8、17（二）分子振动能级的跃迁真实分子的振动能量变化是量子化的，它的能量可由下式表示：式中：V＝0,1,2……等整数，称为振