红外吸收光谱ppt课件

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1、红外吸收光谱NuclearMagneticResonance制作人/主讲:陈一红外吸收光谱了解红外及拉曼光谱的基本原理及异同点掌握分子振动与红外活性；分子振动方式与振动数；基频、倍频与耦合频率；振动频率或波数与键力常数及折合质量的关系掌握红外光谱仪主要部件方框图及构成材料了解色散型仪器与FT-IR仪器各自的特点了解常用固态及液态样品的制备技术熟练掌握官能团的特征频率及影响频率因素能进行红外谱图解析　了解拉曼位移的产生Infraredabsorptionspec-troscopy，IR1红外光谱吸收机理能量在4,000~400cm-1的红外光不足以使样品产生分子电子能级的跃迁，而只

2、是振动能级与转动能级的跃迁。由于每个振动能级的变化都伴随许多转动能级的变化，因此红外光谱也是带状光谱。1.1红外光谱吸收波长1.2红外吸收的分子振动方式分子振动有伸缩振动和弯曲振动两种基本类型。伸缩振动指原子间的距离沿键轴方向的周期性变化，一般出现在高波数区；弯曲振动指具有一个共有原子的两个化学键键角的变化，或与某一原子团内各原子间的相互运动无关的、原子团整体相对于分子内其它部分的运动。弯曲振动一般出现在低波数区。1.3红外光谱吸收产生条件(红外活性)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。红外非活性:对称分子,没有偶极矩，

3、辐射不能引起共振，无红外活性.如：N2、O2、Cl2等。红外活性:非对称分子,有偶极矩，红外活性。偶极子在交变电场中的作用如示意图双原子分子振动的机械模型-谐振子振动从经典力学的观点，采用谐振子模型来研究双原子分子的振动，即化学键相当于无质量的弹簧，它连接两个刚性小球，它们的质量分别等于两个原子的质量。双原子分子振动时，两个原子各自的位移如图所示。根据虎克定律分子的振动能级（量子化）：E振=（V+1/2）hV：化学键的振动频率；：振动量子数。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）发生振动能级跃迁需要能

4、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。两个基团相邻且振动基频相差不大时会产生振动耦合振动耦合引起的吸收频率称为耦合频率。耦合频率偏离基频，一个移向高频，一个移向低频。当倍频或组合频与某基频相近时，由于其相互作用而产生的吸收带或发生的峰的分裂现象称为费米共振。费米共振是普遍现象，它不仅存在于红外光谱中，也存在于拉曼光谱中。1.4振动耦合与费米振动例1：CO2分子O=C=O若无耦合发生，两个羰基的振动频率应与脂肪酮的羰基振动频率相同(约1700cm-1)。但实际上CO2在2330cm-1和667cm-1处有两个振动吸收峰。CO2分子的振动自由度=3x3

5、-5=4，其对称伸缩无偶极矩变化，无红外活性。而非对称伸缩振动在2330cm-1处吸收。此外，CO2分子的面外弯曲、平面内弯曲能量相同，在667cm-1处吸收。例2：　　振动耦合对不同醇中C-O吸收频率的影响甲醇　　乙醇　　丁醇-2　　　　　　C－O(cm-1)1034　　1053　　1105上述吸收频率的变化是由于伸缩振动与相邻伸缩振动的耦合之故。由此可见，振动耦合使某些振动吸收的位置发生变化，对功能团的鉴定带来不便。但正因为如此，使红外光谱成为某一特定化合物确认的有效手段。2红外光谱仪红外光谱仪主要分为两种类型:1.色散型2.干涉型（傅立叶变换红外光谱仪）2.1色散型红外光谱仪

6、1.为双光束仪器。2.单色器在样品室之后。3.切光器转动频率低，响应速率慢，以消除检测器周围物体的红外辐射。2.2傅立叶红外光谱仪傅立叶变换红外光谱仪的优点:1.具有很高的分辨率一般光栅型达到0.2cm-1FT-IR光谱仪可达0.1-0.005cm-1的分辨率2.具有极高的波数准确度光谱波数的计算可准确至0.01cm-13.具有极快的扫描速度通常1秒钟内色散型至少需要两分钟红外光谱仪由光源、样品室、单色器、检测器等部分组成。光源能斯特灯碳化硅棒白炽线圈检测器热检测器热电检测器光电导检测器2.3红外光谱仪的组成3.3红外光谱仪的样品制备samplingmethods红外光谱在一般情况

7、下只适合应用在纯化合物的分析中1.气体对气体样品应采用气体槽来进行测量(如下图)2.液体液体样品常采用液体槽来进行测定液膜法稀溶液法3.固体糊状法石蜡油调糊薄膜法压片法KBr晶体3红外光谱与分子结构谱图三要素:1.吸收频率2.吸收强度3.谱带宽度3.1谱图三要素红外光谱源于分子振动产生的吸收，其吸收频率对应于分子的振动频率。大量实验结果表明，一定的官能团总是对应于一定的特征吸收频率，即有机分子的官能团具有特征红外吸收频率。这对于利用红外谱图进行分子结构鉴定具有重要意义