仪器分析课程教案

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1、黔南民族师范学院仪器分析课程教案NO:10授课题目红外光谱分析课时安排4学时教学目的要求1、掌握红外光谱法的特点及谱图表示方法2、了解分子振动、红外吸收光谱产生的条件、影响基团频率位移的因素3、了解红外光谱仪结构、光源、吸收地、单色器、检测器4、了解做红外光谱时，样品的制备，红外图谱的简单解析教学重点难点1、红外光谱产生的条件及分子振动形式2、影响基团位移的因素教学内容及时间安排方法及手段1、掌握红外光谱法的特点及谱图表示方法2、了解分子振动、红外吸收光谱产生的条件、学时：2学时3、了解影响基团频率位移的因素4、

2、了解红外光谱仪结构、光源、吸收地、单色器、检测器5、了解做红外光谱时，样品的制备，红外图谱的简单解析学时：2学时Powerpoint课件演示教学作业布置：1、3、7、8、9第十章红外吸收光谱法内容提要：1、红外光谱法的特点及谱图表示方法2、分子振动、红外吸收光谱产生的条件、影响基团频率位移的因素3、红外光谱仪结构、光源、吸收地、单色器、检测器4、做红外光谱时，样品的制备，红外图谱的简单解析重点、难点：1、红外光谱产生的条件及分子振动形式2、影响基团位移的因素讲解思路：红外光谱主要用来对有机化合物的官能团鉴别，是有

3、机化合物结构分析中的四大谱学之一，是研究有机化合物化学键的振动和转动能级的跃迁，根据不同波数下产生的特征吸收情况提供化合物结构分析所需的信息。本章内容主要介绍红外光谱法的特点。红外吸收的基本理论，包括分子振动红外光谱产生的条件，红外吸收光谱仪结构及图谱分析。教学安排：5学时。§10-1红外吸收光谱分析概述红外吸收光谱又称为分子振动转动光谱.应用：1.分子结构的基础研究：a.可测定分子键长、键角，以此推断出分子的立体构型；b.根据所得的力常数可以知道化学键的强弱；c.由简正频率来计算热力学函数.2.化学组成的分析.

4、a.根据光谱中吸收峰的位置和形状来推断未知物结构；b.依照特征吸收峰的强弱来测定混合物中各组分含量.特点：快速、高灵敏度、检测试样用量少，能分析各种状态的试样.红外光谱已成为结构化学、分析化学最常用和不可缺少的工具.分区：三个区域，中红外区是研究、应用得最多的区域.波数σ：波长的倒数，表示每厘米长光波中波的数目.常用来表征红外光谱的参数.σ/cm-1=1/（λ/cm）=104/（λ/μm）10.1例如；λ=5μm的红外线，它的波数为：σ=104/5=2000cm-1所有的标准红外光谱图中都标有波数和波长两种刻度（

5、见图10-3）.§10-2红外吸收光谱的产生条件物质吸收电磁辐射应满足两个条件：1.辐射应具有刚好能满足物质跃迁时所需的能量；2.辐射与物质之间有偶合作用（相互作用）.前提是分子自身必须具备一个条件，即有偶极具的变化（正负电荷中心距离的变化，通过振动实现）通常可用分子的偶极矩μ来描述分子极性的大小.设正负电中心的电荷分别为+q和-q，正负电荷中心为d（fig10-1），则μ=q·d10.2由于偶极子具有一定的原有振动频率，显然，只有当辐射频率与偶极子频率相匹配时，分子才与辐射发生相互作用（振动偶合）而增加它的振动

6、能，使振动加激（振幅加大），即分子由原来的基态振动跃迁到较高振动能级。可见，并非所有的振动能级都会产生红外吸收，只有发生偶极矩变化的振动才能引起可观测的红外吸收谱带，这种振动称为红外活性的，反之称为非红外活性的。红外吸收光谱图：若用连续改变频率的红外光照射某试样，由于该试样对不同频率的红外光的吸收与否，使通过试样后的红外光在一些波长范围内变弱（被吸收），在另一些范围内则较强（不吸收）.将分子吸收红外光的情况用仪器记录，就得到该试样的红外吸收光谱图（图10-3）§10-3分子振动方程式一、振动模型：分子中的原子以平

7、衡点为中心，以非常小的振幅（与原子核之间的距离相比）作周期性的振动，即所谓简谐振动.这种分子振动的模型,用经典的方法可以看作是两端联接着的刚性小球的体系(fig10-4).这个体系的振动频率σ（以波数表示），用经典力学（虎克定律）可导出如下公式：σ=(1/2πc)(k/μ)1/210-3=1303(k/M)1/210-5k是联接原子的化学键的力常数，μ是两个小球（即两个原子）的折合质量：μ=m1·m2/（m1＋m2）10-410-3及10-5是分子振动方程式.由此可见，影响基本振动频率的直接因素是相对原子质量和化

8、学键的力常数.（1）对于具有相似质量的原子基团来说，振动频率与力常数k1/2成正比，已测得：单键：k=4～6N·cm－1；双键：k=8～12N·cm－1；叁键：k=12～18N·cm－1；例：对于C≡C，k=15N·cm－1，M=6，σ=2062cm－1对于C=C，k=10N·cm－1，M=6，σ=1683cm－1对于C-H，k=5N·cm－1，M=6，σ=1190cm－