第4章-红外光谱法ppt课件.ppt

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1、第4章红外分光光度法基本原理典型光谱仪器及制样分析方法和示例仪器分析第4章红外分光光度法基本原理典型光谱仪器及制样分析方法和示例概述红外分光光度法：利用物质对红外光区电磁辐射的选择性吸收的特性来进行结构分析、定性和定量的分析方法，又称红外吸收光谱法一、红外光的区划二、红外吸收过程三、红外光谱的作用四、红外光谱的表示方法五、IR与UV的区别一、红外光的区划红外线：波长在0.76~500μm(1000μm)范围内的电磁波二、红外吸收过程近红外区：0.76~2.5μm—OH和—NH倍频吸收区中红外区：2.5~25μm振动、伴随转动光谱远红外区：25~500μm纯转动光谱UV——分子外层价电子能

2、级的跃迁（电子光谱）IR——分子振动和转动能级的跃迁（振转光谱）三、红外光谱的作用1．可以确定化合物的类别（芳香类）2．确定官能团：例：—CO—，—C＝C—，—C≡C—3．推测分子结构（简单化合物）4．定量分析四、红外光谱的表示方法T~σ曲线→前疏后密T~λ曲线→前密后疏五、IR与UV的区别IRUV起源分子振动能级伴随转动能级跃迁分子外层价电子能级跃迁适用所有红外吸收的有机化合物具n-π*跃迁有机化合物具π-π*跃迁有机化合物特征性特征性强简单、特征性不强用途鉴定化合物类别定量鉴定官能团推测有机化合物共轭骨架推测结构4.1红外分光光度法基本原理红外分光光度法——研究物质结构与红外光谱之间

3、关系红外光谱——由吸收峰位置和吸收峰强度共同描述一、红外吸收光谱的产生二、产生红外光谱的条件三、红外吸收峰的峰数四、吸收峰位置五、吸收峰强度一、红外吸收光谱的产生红外光谱主要由分子的振动能级跃迁产生分子的振动能级差远大于转动能级差分子发生振动能级跃迁必然同时伴随转动能级跃迁1．振动能级和振动光谱1）振动能级2）振动光谱双原子分子A-B→近似看作谐振子两原子间的伸缩振动→近似看作简谐振动2.振动形式（多原子分子）1）伸缩振动指键长沿键轴方向发生周期性变化的振动（1）对称伸缩振动：键长沿键轴方向的运动同时发生（2）反称伸缩振动：键长沿键轴方向的运动交替发生2）弯曲振动（变形振动，变角振动）：

4、指键角发生周期性变化、而键长不变的振动（1）面内弯曲振动β：弯曲振动发生在由几个原子构成的平面内①剪式振动δ：振动中键角的变化类似剪刀的开闭②面内摇摆ρ：基团作为一个整体在平面内摇动（2）面外弯曲γ：弯曲振动垂直几个原子构成的平面①面外摇摆ω：两个X原子同时向面下或面上的振动②蜷曲τ：一个X原子在面上，一个X原子在面下的振动（3）变形振动：①对称的变形振动δs：三个AX键与轴线的夹角同时变大②不对称的变形振动δas：三个AX键与轴线的夹角不同时变大或减小注：振动自由度反映吸收峰数量并非每个振动都产生基频峰吸收峰数常少于振动自由度数3振动的自由度指分子独立的振动数目，或基本的振动数目N个原

5、子组成分子，每个原子在空间具三个自由度水分子——非线性分子示例示例CO2分子——线性分子吸收峰数少于振动自由度的原因：发生了简并——即振动频率相同的峰重叠红外非活性振动二．红外光谱产生条件：红外活性振动：分子振动产生偶极矩的变化，从而产生红外吸收的性质红外非活性振动：分子振动不产生偶极矩的变化，不产生红外吸收的性质分子吸收红外辐射的频率恰等于分子振动频率整数倍分子在振、转过程中的净偶极矩的变化不为0，即分子产生红外活性振动三红外吸收峰的峰数1．基频峰与泛频峰1）基频峰：分子吸收一定频率红外线，振动能级从基态跃迁至第一振动激发态产生的吸收峰（即V=0→1产生的峰）基频峰的峰位等于分子的振动

6、频率基频峰强度大——红外主要吸收峰2）泛频峰倍频峰：分子的振动能级从基态跃迁至第二振动激发态、第三振动激发态等高能态时所产生的吸收峰（即V=1→V=2，3---产生的峰）泛倍频峰二倍频峰（V=0→V=2）频三倍频峰（V=0→V=3）峰合频峰差频峰（即V=1→V=2，3---产生的峰）注：泛频峰强度较弱，难辨认→却增加了光谱特征性2特征峰与相关峰（一）特征峰：可用于鉴别官能团存在的吸收峰，称~（二）相关峰：由一个官能团引起的一组具有相互依存关系的特征峰，称~注：相关峰的数目与基团的活性振动及光谱的波数范围有关用一组相关峰才可以确定确定一个官能团的存在四、吸收峰位置1．基本振动频率（一）吸收

7、峰的位置（峰位）即振动能级跃迁所吸收的红外线的波长或波数讨论：1）2）例：例：例：3）例：2．基频峰分布图3影响吸收峰位的因素（1）内部因素：①诱导效应（吸电效应）：使振动频率移向高波数区②共轭效应：使振动频率移向低波数区③氢键效应：使伸缩频率降低分子内氢键：对峰位的影响大不受浓度影响分子间氢键：受浓度影响较大浓度稀释，吸收峰位发生变化④杂化的影响：杂化轨道中s轨道成分↑，键能↑，键长↓，υ↑⑤分子互变结构⑥振动偶合费米共振（2）外