红外吸收光谱法现代仪器分析ppt课件.pptx

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1、第四章红外吸收光谱法4-1概述4-2红外吸收光谱法的基本原理4-3红外吸收光谱与分子结构的关系4-4红外吸收光谱仪4-5红外吸收光谱法的应用掌握红外光谱的基本原理与应用。熟悉几类化合物红外光谱的主要特征及光谱解析的一般步骤。了解红外分光光度计的主要部件和制样方法。教学目标第一节概述第一节概述红外吸收光谱法利用红外分光光度计测量物质对红外光的吸收所产生的红外吸收光谱对物质的组成和结构进行分析测定的方法，红外吸收光谱又称为分子的振转光谱，在化学领域主要用于分子结构的研究(键长、键角)化学组成的分析(由谱峰位置、形状推断结构；特

2、征吸收峰的强度来测定混合物中各组分的含量第一节概述分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振-转光谱辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构近红外0.78~2.5μm中红外2.5~50μm远红外50~1000um三个波长区注：2.5~15μm，应用最广泛，分子指纹区第一节概述红外光谱的分区第一节概述虽然分子的转动能级低于振动能级，但两者相差不大，一般伴随出现，所形成的吸收相互连接形成谱带而不是谱线。第一节概述红外光谱分析中一般以波数表示光的频率第一节概述思考：比较紫外线可见光谱与红外光谱的异同？（从产生的途径及过

3、程，譜图形状）解：相同点：1.都属于分子光谱。2.都是由于分子中的能级跃迁产生的。3.利用这两种光谱都能进行定性，定量和结构分析。第一节概述红外分光光度计的应用猪皮银耳燕窝燕窝的品质鉴别第一节概述第二节红外吸收光谱法的基本原理第二节红外吸收光谱法的基本原理（一）红外吸收光谱的产生（1）分子振动时，必须伴随有瞬时偶极矩的变化（2）照射分子的红外辐射频率与分子某种振动频率相同对称分子：没有偶极矩，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，红外活性。满足条件:偶极子在交变电场中的作用示意图第二

4、节红外吸收光谱法的基本原理几个概念的解释：两个相同原子形成的共价键，正电荷与负电荷中心重合，键没有极性，这种共价键称为非极性键。两个不同原子形成共价键时，由于原子的电负性不同，正负电荷中心不重合，其中电负性较强的原子一端电子云密度较大，带有部分负电荷，电负性较弱的原子一端带有部分正电荷，这种共价键称为极性键。对分子中的正负电荷来说，可以设想它们分别集中于一点，叫做正电荷中心和负电荷中心，或者说叫分子的极（正极和负极），极性分子的偶极距等于正负电荷中心间的距离乘以正电荷中心（或负电荷中心）上的电量。偶极矩是一个矢量，既有数量

5、又有方向。红外吸收光谱产生的原理当红外光照射时，只有红外光的频率与分子的偶极矩的变化频率相匹配时，分子的振动才能与红外光发生偶合而增加其振动能，使得振幅加大，即分子由原来的振动基态跃迁到激发态。红外活性振动：凡能产生红外吸收的振动，称为红外活性振动。红外非活性振动：凡不能产生红外吸收的振动，称为红外非活性振动。第二节红外吸收光谱法的基本原理第二节红外吸收光谱法的基本原理（二）分子振动与红外吸收峰1.双原子分子的振动分子的振动能级（量子化）：E振=（V+1/2）hV：振动量子数。：化学键的振动频率；第二节红外吸收光谱法的

6、基本原理任意两个相邻的能级间（ΔV=±1，基频）的能量差为：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。第二节红外吸收光谱法的基本原理表某些键的伸缩力常数（10-2牛顿/埃）键类型—CC—>—C=C—>—C—C—力常数15179.59.94.55.6峰位4.5m6.0m7.0m化学键键强越强（即键的力常数K越大）原子折合质量越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。第

7、二节红外吸收光谱法的基本原理解答:正己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为1652cm-1例题:由表中查知C=C键的k=9.59.9,令其为9.6，估算C=C键的伸缩振动频率第二节红外吸收光谱法的基本原理2.多原子分子的振动伸缩振动伸缩振动指化学键两端的原于沿键轴方向作来回周期运动，它又可分为对称与非对称伸缩振动。变形（弯曲）振动变形振动（也称弯曲振动）指使化学键的键角发生周期性变化的振动，它又包括剪式振动、平面摇摆、非平面摇摆以及扭曲振动。两类基本振动形式：简正振动：分子质心保持不变，整体不转动，每个原子都在其平衡位置附近

8、做简谐振动，其振动频率都相等第二节红外吸收光谱法的基本原理伸缩振动ν：原子沿价键方向的来回运动、键长改变键角不变；对称伸缩振动νs反对称伸缩振动νas变形振动δ：基团键角改变而键长不变面内摇摆振动：剪式振动δs平面摇摆振动ρ面外摇摆振动：面外变形振动ω扭曲振动τ第二节红外吸收光谱法的基本原理第二节红外吸