第四章 红外吸收光谱法(讲义)ppt课件.ppt

《第四章 红外吸收光谱法(讲义)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、第四章红外吸收光谱法(IR)InfraredAbsorptionSpectrometry§4-1概述§4-2红外吸收基本理论§4-3红外吸收光谱仪§4-4红外光谱分析化学与制药工程学院仪器分析InstrumentalAnalysis一、红外光谱起源1800年英国天文学家Hershl用温度计测量太阳光可见区内外的温度时，发现红色光以外的黑暗部分温度比可见光部分高，从而认识到在可见光光波长波方向末端还有一个红外光区。§10-1概述1892年发现，凡是含有甲基的物质都会强烈地吸收波长3.4m的红外光，从而推断凡是在该波长处产生强烈吸收的物质都含有甲基。这种利用样品对不同波长红外光的

2、吸收程度研究物质的分子组成和结构的方法，称为红外分子吸收光谱法。二、红外光谱的定义：红外光谱又称分子振动-转动光谱，属分子吸收光谱。样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收其中一些频率的辐射，分子振动或转动引起偶极矩的净变化，使振-转能级从基态跃迁到激发态，相应于这些区域的透射光强减弱，记录百分透过率T%对波数或波长的曲线，即红外光谱。主要用于化合物鉴定及分子结构表征，亦可用于定量分析。IR与UV-Vis比较IRUV-Vis相同点分子光谱，吸收光谱不同点振-转光谱电子-振-转光谱，主要是电子能级的跃迁研究在振动中伴随有偶极炬变化的化合物。除单原子分子和同核双原子分子外，几乎

3、所有有机物均可。研究不饱和化合物，特别是具有共轭体系的有机化合物。对物质的组成和结构特征进行分析（结构分析），用于定量较少。利用朗伯-比尔定律进行定量测定。分析试样可以是气体、液体和固体。溶液三、红外光谱的表示方法：红外谱是样品对红外光的吸收随光的波数变化的曲线。红外谱最主要的参数是各吸收峰的位置，用波数σ（单位cm-1）表示。红外光谱以T~或T~σ来表示，下图为苯酚的红外光谱。T(%)苯酚的红外光谱常用的红外光谱术语1.基频峰：由基态跃迁到第一激发态，产生的强吸收峰，称为基频峰(强度大)；2.倍频峰：由基态直接跃迁到第二、第三等激发态，产生弱的吸收峰，称为倍频峰；3.合频峰

4、：两个基频峰频率相加的峰;4．Fermi共振:某一个振动的基频与另外一个振动的倍频或合频接近时，由于相互作用而在该基频峰附近出现两个吸收带，这叫做Fermi共振。例如苯甲酰氯只有一个羰基，却有两个羰基伸缩振动吸收带，即1731cm-1和1736cm-1，这是由于羰基的基频(1720cm-1)与苯基和羰基的变形振动(880—860cm-1)的倍频峰之间发生Fermi共振而产生的。Fermi共振的产生使红外吸收峰数增多，峰强加大。5.振动偶合:两个化学键的振动频率相等或接近时,常使这两个化学键的基频吸收峰裂分为两个频率相差较大的吸收峰，这种现象叫做振动偶合。振动偶合常常出现在一些二

5、羰基化合物中。例如:瑚珀酸(丁二酸)的两个羰基吸收频率相等，而实际红外谱却出现1700cm-1和1780cm-1两个吸收带，就是振动偶合的结果。振动偶合的结果使红外线吸收峰数增多。红外光谱(0.75~1000m)远红外(转动区)(25~1000m)中红外(振动区)(2.5~25m)4000~400cm-1近红外(泛频）(0.75~2.5m)倍频分子振动-转动分子转动分区及波长范围跃迁类型（常用区）四、红外光区的划分五、红外光谱的特点（1）红外吸收只有振-转跃迁，能量低；（2）应用范围广：除单原子分子（Ne、He等）及同核分子（O2、H2等）外，几乎所有有机物均有红外吸收

6、；（3）分子结构更为精细的表征：通过IR谱的波数位置、波峰数目及强度确定分子基团、分子结构；（4）定量分析；（5）固、液、气态样均可用，且用量少、不破坏样品；（6）分析速度快。（7）与色谱等联用（GC-FTIR）具有强大的定性功能。六、红外光谱的主要缺点(1)与磁共振等高分辨率波谱学方法相比分辨率较低。目前主要的解决办法包括同位素标记、定点突变等，二维红外谱目前也有进展。(2) 水的吸收对红外谱的干扰十分严重。一、红外吸收的产生：红外光谱是分子直接吸收外来的电磁辐射、振动能级发生改变时形成的。从经典力学的观点来看，当分子振动伴随着偶极矩的改变时，偶极子的振动会产生电磁波，它和入

7、射的电磁波发生相互作用，产生光的吸收，所吸收光的频率即为分子的振动频率。这种电磁辐射的能量比电子能级跃迁时吸收的能量小得多。吸收能量后振动能级将提高，即分子被激发到较高的振动能级(其中也包含不同的转动能级)，从而形成红外吸收光谱。§10-2红外吸收基本理论分子的两个原子以其平衡点为中心，以很小的振幅（与核间距相比）作周期性“简谐”振动，其振动频率可用虎克定律表示1、双原子分子振动：二、分子振动：k为化学键的力常数（单位N·cm-1）为双原子折合质量。1)、影响基本振动跃迁的波数或频率的直接