《红外和拉曼光谱》PPT课件

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1、红外与拉曼光谱(InfraredandRamanSpectra,IRandRaman)第五章本章主要内容1.红外光谱基本原理2.仪器简介3.影响振动频率的因素4.各类有机化合物的红外特征光谱5.红外光谱的解析和应用6.*拉曼光谱的特征谱带和应用§5.1基本原理红外光谱是测定有机化合物的重要物理方法之一。它可用于分子中所含官能团的鉴定，亦可进行组分纯度分析及某些理论研究，还可与其它手段配合推断未知物分子的结构。红外光谱——是以连续波长的红外光照射样品，由于分子吸收了红外线的能量，引起分子内振动能级的跃迁而产生。电磁波的波长（）、频率（v）

2、、能量（E）之间的关系：红外光谱在可见光区和微波光区之间，波长范围约为0.75~1000µm，根据仪器特点和应用不同，习惯上又将红外光区分为三个区：近红外光区（0.75~2.5µm），中红外光区（2.5~25µm），远红外光区（25~1000µm）。中红外区：4000~400cm-1近红外光区的吸收带（0.75~2.5µm）主要是由低能电子跃迁、含氢原子团（如O-H、N-H、C-H）伸缩振动的倍频吸收产生。该区的光谱可用来研究稀土和其它过渡金属离子的化合物，并适用于水、醇、某些高分子化合物以及含氢原子团化合物的定量分析。中红外光区吸收带（

3、2.5~25µm）是绝大多数有机化合物和无机离子的基频吸收带（由基态振动能级（=0）跃迁至第一振动激发态（=1）时，所产生的吸收峰称为基频峰）。由于基频振动是红外光谱中吸收最强的振动，所以该区最适于进行红外光谱的定性和定量分析。同时，由于中红外光谱仪最为成熟、简单，而且目前已积累了该区大量的数据资料，因此它是应用极为广泛的光谱区。通常，中红外光谱法又简称为红外光谱法。远红外光区吸收带（25~1000µm）是由气体分子中的纯转动跃迁、振动-转动跃迁、液体和固体中重原子的伸缩振动、某些变角振动、骨架振动以及晶体中的晶格振动所引起的。由于低

4、频骨架振动能灵敏地反映出结构变化，所以对异构体的研究特别有效。红外吸收：一定波长的红外光照射被研究物质的分子，若辐射能(hv)等于振动基态(V0)的能级(E1)与第一振动激发态(V1)的能级(E2)之间的能量差(E)时，分子可吸收红外光能量，由振动基态向振动激发态跃迁。分子吸收红外光后，引起辐射光强度的改变。一、红外光谱的产生E=E2-E1=hv二、红外光谱的表示方法红外光谱是研究波数在4000-400cm-1范围内不同波长的红外光通过化合物后被吸收的谱图。谱图以波长或波数为横坐标，以透过率或吸光度为纵坐标而形成。透过率以下式表示：I

5、：表示透过光的强度；I0：表示入射光的强度。横坐标：波数()400～4000cm-1；表示吸收峰的位置。纵坐标：透过率（T%），表示吸收强度。T↓，表明吸收的越好，故曲线低谷表示是一个好的吸收带。三、红外光谱法的特点（1）红外吸收只有振-转跃迁,能量低；（2）应用范围广,除单原子分子及单核分子外,几乎所有的有机物均有红外吸收；（3）分子结构更为精细的表征：通过波谱的波数位置、波峰数目及强度确定分子基团和分子结构；（4）气体、液体、固体样品都可测定；（5）样品用量少；分析速度快；不破坏样品。因此，红外光谱法不仅与其它许多分析方法一样，能进行

6、定性和定量分析，而且是鉴定化合物和测定分子结构的有效方法之一。四、分子振动与红外光谱1.分子的振动方式(1)伸缩振动：(2)弯曲振动：值得注意的是：不是所有的振动都能引起红外吸收，只有偶极矩(μ)发生变化的，才能有红外吸收。H2、O2、N2电荷分布均匀，振动不能引起红外吸收。H―C≡C―H、R―C≡C―R，其C≡C（三键）振动也不能引起红外吸收。2.基本振动的理论数简正振动的数目称为振动自由度，每个振动自由度相当于红外光谱图上一个基频吸收带。设分子由n个原子组成，每个原子在空间都有3个自由度，原子在空间的位置可以用直角坐标中的3个坐标x、

7、y、z表示，因此，n个原子组成的分子总共应有3n个自由度，即3n种运动状态。但在这3n种运动状态中，包括3个整个分子的质心沿x、y、z方向平移运动和3个整个分子绕x、y、z轴的转动运动。这6种运动都不是分子振动，因此，振动形式应有（3n-6）种。但对于直线型分子，若贯穿所有原子的轴是在x方向，则整个分子只能绕y、z轴转动，因此，直线性分子的振动形式为（3n-5）种。非线形三原子分子的三个平动自由度:非线形三原子分子的三个转动自由度:线型三原子分子的两个转动自由度:1）峰位：化学键的力常数K越大，原子折合质量越小，键的振动频率越大，吸收峰将

8、出现在高波数区（短波长区）；反之，出现在低波数区（高波长区）。2）峰数：理论值为3n-6(3n-5)实际峰数不等于此值。(原因？）3.峰位、峰数与峰强在红外吸收光谱上除基频峰外，振动能级由基态