第四章 红外吸收光谱分析法ppt课件.ppt

《第四章 红外吸收光谱分析法ppt课件.ppt》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、原理仪器操作应用第四章红外吸收光谱分析法infraredabsorptionspectroscopy，IR目录第一节概述第二节红外吸收基本理论第三节红外吸收光谱仪第四节红外吸收光谱分析一.红外吸收光谱法的定义定义：依据物质对红外辐射（光）的吸收建立起来的光谱分析方法称为红外吸收光谱法，简称红外光谱法。用途：主要鉴别有机分子的结构。已知某物质的分子式（可以通过元素分析仪得到），再通过红外分析法确定该物质的结构，从而确定该物质是什么。第一节概述一.红外吸收光谱法的特点红外光谱法与紫外可见光谱法的异同点相同点：同为吸收光谱法。不同点：1.电磁辐射（光）波长不同。红

2、外是指0.78～1000µm的电磁辐射。名称波长（µm）波数（cm－1）能级跃迁类型近红外区0.78～2.512820～4000O－H、N－H和C－H的倍频吸收中红外区2.5～504000～200分子振动、转动能级远红外区50～1000200～10分子转动、骨架振动能级2.分子跃迁能级不同。红外光谱是分子振动、转动能级跃迁，所以应用范围广，除了少数分子外（单原子分子、同核双原子分子），几乎所有化合物都可用红外分析法研究。3.分子振动能级的大小取决于分子组成、化学键、官能团等性质和分子的空间结构等特征，所以红外可提供丰富的信息。4.紫外可见多用于定量，红外多用

3、于定性。5.吸收光谱图不同。图1紫外可见吸收光谱图2红外吸收光谱横坐标：波长（nm）纵坐标：吸光度A横坐标：波数（cm－1）纵坐标：透射比三.红外吸收光谱法的发展1800年，人们发现红外线，并发现物质会对该辐射产生吸收。1900－1910年，人们发现其在物质定性上的价值，但当时人们对红外的检测能力有限。1940年以后，人们发明了高灵敏度、稳定的红外检测器后，极大推动了红外吸收光谱法的发展。目前，红外光谱发展十分迅速，在生物化学高聚物、环境、染料、食品、医药等方面得到广泛应用。红外、紫外、核磁共振和质谱是人们分析物质结构的四大方法，并称为四大谱学！一.分子的振

4、动（一）谐振子振动两小球的简谐振动及其频率其中，k为弹簧的力常数（N/cm），µ为折合质量（g），m1和m2分别为两原子质量（g）第二节红外吸收基本理论任意两个相邻的能级间的能量差为：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)1=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。双原子间化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧1虎克定律：其中，K为力常数，单位N.cm－1Kg.m/S2所以K的单位105g.S-2折合质量（m1、m2为原子质量，单位g）

5、而根据原子量的定义表某些键的伸缩力常数（N/cm-1）键类型—CC—>—C=C—>—C—C—力常数15179.59.94.55.6波长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。例题:由表中查知C=C键的K=9.59.9,令其为9.6,计算波数值。1-己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为1625cm-1两类基本振动形式1）伸缩振动（键长变化）亚甲基：2）弯曲振动（键角变化）亚甲基：二.分子的振动形式例子：甲基的振动形式伸缩振动甲基：变形振动甲基对称δs(CH3)1

6、380㎝-1不对称δas(CH3)1460㎝-1对称不对称υs(CH3)υas(CH3)2870㎝-12960㎝-1三.振动自由度非线性分子：3n－6线性分子：3n－5例子：H2O例子：CO2定义：指多原子分子的振动形式数目。（其中：n为原子个数）OHHOHHOHH0=C=00=C=00=C=00=C=0+-+σ3756cm-13652cm-11595cm-1H2O的红外光谱σ1388cm-12349cm-1667cm-1667cm-1CO2的红外光谱四.红外吸收光谱产生的条件红外辐射的能量必须与分子的振动能级差相等L=V分子振动过程中其偶极矩必须发生

7、变化≠0(红外活性振动)IR谱带强度的划分摩尔吸光系数谱带强度表示符号>100极强峰vs20~100强峰s10~20中强峰m1~10弱峰w<1极弱峰vw三、吸收峰（吸收普带）的强度吸收峰的强弱取决于该振动引起偶极矩的变化大小.C=CC=OP39影响吸收峰强度的因素振动能级的跃迁几率：跃迁几率↑→吸收峰↑跃迁几率：跃迁过程中激发态分子占总分子的百分数。振动过程中键的偶极矩变化：↑→跃迁几率↑→吸收峰↑化学键极性：极性↑→↑→吸收峰↑振动形式：as>s分子结构的对称性：对称性↑→↓完全对称→=0乙酸丙烯酯的红外光谱C=O1745cm-

8、1C=C1650cm-1四、基团振动和红外光谱分区