材料化学-表征方法

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1、材料的化学表征方法第一节红外光谱第二节拉曼光谱第三节核磁共振谱11、基本原理红外光谱是由于物质吸收红外光区的辐射能而产生的，当红外光（波长较长）照射有机化合物时，主要引起分子振动能级的变化。每种运动都有一定的能级。除了平动以外，其他运动的能级都是量子化的。即某一种运动具有一个基态，一个或多个激发态，从基态跃迁到激发态，所吸收的能量是两个能级的差而不是随意的：△E=E激-E基=hυ第一节红外光谱2一个键的振动频率与振动原子的质量及振动键的强度即力常数有关，它们的关系根据Hooke定律表示为：3k为力常数，其单位为N/cm。力常数的大小与键能、键长有关，键能越大，键长

2、越短，k值越大，因此k值和波数成正比。原子质量愈轻，振动越快，频率越高，故原子的质量和振动频率或波数成反比。由于氢原子的质量很小，m1m2/(m1+m2)这一项很小，振动频率或波数就大，所以C—H，O—H，N—H键的伸缩振动吸收都出现在高波数区域4红外光谱中各种键吸收谱带的区域Y=C，O，N；Z=C，N波数/cm-1键型和振动类型37002800240019001500500Y—H键伸缩振动Y≡Z叁键和累积双键伸缩振动Y=Z双键伸缩振动单键和重键的弯曲振动较重原子参与的共价键伸缩振动52、分子振动、分子结构与红外光谱对称伸缩振动ns不对称伸缩振动nas平面摇摆弯曲

3、振动rocking6只有使分子的偶极矩发生变化的分子振动才具有红外活性。分子中极性基团的振动特别容易发生比较显著的红外吸收。可以识别在一定频率范围内出现的谱带是由哪些化学键或基团的振动所产生的。相同的官能团或相同的键型具有相同的红外吸收特征频率。7振动吸收峰化合物C-H拉伸（或伸缩）C-H弯曲烷烃2960-2850cm-1-CH2-,1460cm-1-CH3,1380cm-1异丙基，两个等强度的峰三级丁基，两个不等强度的峰3、重要官能团的红外特征吸收和图谱分析8振动吸收峰化合物C-H拉伸（或伸缩）C=C，CC，C=C-C=C苯环(拉伸或伸缩)C-H弯曲烯烃168

4、0-16201000-800RCH=CH21645（中）R2C=CH21653（中）顺RCH=CHR1650（中）反RCH=CHR1675（弱）>3000（中）3100-3010三取代1680（中-弱）四取代1670（弱-无）四取代无共轭烯烃与烯烃同向低波数位移，变宽与烯烃同910-905强995-985强895-885强730-650弱且宽980-965强840-790强无强9吸收峰化合物振动C-H弯曲炔烃3310-3300一取代2140-2100弱非对称二取代2260-2190弱700-600强3110-3010中1600中670弱倍频2000-1650邻-7

5、70-735强间-810-750强710-690中对-833-810强泛频2000-1660取代芳烃较强对称无同芳烃同芳烃1580弱1500强1450弱-无一取代770-730，710-690强二取代芳烃C=C，CC，C=C-C=C苯环C-H拉伸（或伸缩）10类别拉伸说明R-XC-FC-ClC-BrC-I1350-1100强750-700中700-500中610-685中游离3650-3500缔合3400-3200宽峰不明显醇、酚、醚-OHC-O1200-1000不特征键和官能团胺RNH2R2NH3500-3400（游离）缔合降低1003500-3300（游离）

6、缔合降低10011类别拉伸(cm-1)说明1770-1750（缔合时在1710）醛、酮C=OR-CHO1750-16802720羧酸C=OOH键和官能团酸酐酰卤酰胺腈气相在3550，液固缔合时在3000-2500（宽峰）C=OC=OC=OC=O酯18001860-18001800-17501735NH21690-16503520，3380（游离）缔合降低100CN2260-2210124、红外光谱的采集135、红外光谱的解析（1）观察特征吸收峰（2）寻找相关峰（3）确定化合物的类别（4）确定可能的结构（5）查阅相关谱图验证146、红外光谱的应用（1）官能团的定性

7、分析（2）测定有机物的结构（3）跟踪反应进程（4）定量分析（吸光度法）153393、3319cm-1处出现的吸收峰分别为N-H的反对称和对称伸缩振动，3222cm-1处出现的弱吸收峰为伯胺的变形振动的倍频吸收带，说明伯胺的生成。1625cm-1处出现的吸收峰为苯并噁唑环的C=N特征吸收，1571cm-1处出现的吸收峰为伯胺N-H的平面剪式振动，1486cm-1处出现的吸收峰为芳香伯胺C-N的伸缩振动，1282、1069cm-1处出现的吸收峰为=C-O-C的面外摇摆振动，由于p-π共轭，使醚键的双键特性增强，振动频率向高频方向移动。929cm-1处出现的吸收峰为N-

8、H面外摇摆