《红外光谱分析》PPT课件

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1、第二章红外吸收光谱(IR)2.1概述分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振-转光谱红外区域的划分：近红外区(4000-14290cm-1)：泛频区中红外区(400-4000cm-1)：大部分有机物的基团振动频率在此区域。远红外区(200-700cm-1)：转动和重原子振动红外吸收光谱的特点：特征性强、适用范围广；测样速度快、操作方便；不适合测定含水样品。引起化合物红外光谱的差异：原子质量不同化学键的性质不同原子的连接次序不同空间位置不同红外光谱的表示方法横坐标：波长/λ或波数/cm-1。红外谱图有等波长及等波数两种，对照标准谱图时应注意

2、。纵坐标：吸光度A或透光率T。一般情况下，一张红外光谱图有5~30个吸收峰。2.2.1红外光谱产生的条件满足两个条件：(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。2.2红外光谱的基本原理1）E红外光=ΔE分子振动或υ红外光=υ分子振动2）红外光与分子之间有偶合作用：分子振动时其偶极矩(μ)必须发生变化，即Δμ≠0。3）能级跃迁选律：振动量子数(ΔV）变化为±1时，跃迁几率最大。从基态(V=0)到第一振动激发态(V=1)的跃迁最重要，产生的吸收频率称为基频。对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振，无

3、红外活性。如：N2、O2、Cl2等。非对称分子：有偶极矩，红外活性。红外光的能量是通过分子振动时偶极矩的变化传递给分子。偶极子在交变电场中的作用示意图基频峰（0→1）2885.9cm-1最强二倍频峰（0→2）5668.0cm-1较弱三倍频峰（0→3）8346.9cm-1很弱四倍频峰（0→4）10923.1cm-1极弱五倍频峰（0→5）13396.5cm-1极弱除此之外，还有合频峰（1+2，21+2，），差频峰（1-2，21-2，）等，这些峰多数很弱，一般不容易辨认。倍频峰、合频峰和差频峰统称为泛频峰。2.2

4、.2分子振动方程式分子的振动能级（量子化）：E振=（V+1/2）hV：化学键的振动频率；：振动量子数。(1)双原子分子的简谐振动及其频率化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧(2)分子振动方程式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。不同分子的结构不同，化学键的力常数不同，成键原子的质量不同，导致振动频率不同。用红外光照射有机分子，样品将选择性地吸收那些与其振动频率相

5、匹配的波段，从而产生红外光谱。表某些键的伸缩力常数（毫达因/埃）键类型:—CC—>—C=C—>—C—C—力常数:15179.59.94.55.6峰位:4.5m6.0m7.0m化学键键强越强（即键的力常数K越大）原子折合质量越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。例题:由表中查知C=C键的k=9.59.9,令其为9.6,计算波数值正己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为1652cm-12.3红外光谱与分子结构的关系(1)两类基本振动形式2.3.1分子中基团的基本振动形式例１　水分子(2)峰位、峰数与峰强1）峰位化学

6、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）峰数峰数与分子自由度有关。无瞬间偶基距变化时，无红外吸收。分子振动数目线性分子：3n-5个非线性分子：3n-6个例2CO2分子（4）由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的吸收峰，基频峰；（5）由基态直接跃迁到第二激发态，产生一个弱的吸收峰，倍频峰；（3）瞬间偶基距变化大，吸收峰强；键两端原子电负性相差越大（极性越大），吸收峰越强；红外光谱中除了前述基本振动产生的基本频率吸收峰外，还有一些其他的振动吸收峰：倍频：是

7、由振动能级基态跃迁到第二、三激发态时所产生的吸收峰。由于振动能级间隔不等距，所以倍频不是基频的整数倍。组合频：一种频率红外光，同时被两个振动所吸收即光的能量由于两种振动能级跃迁。组合频和倍频统称为泛频。因为不符合跃迁选律，发生的几率很小，显示为弱峰。振动偶合：相同的两个基团相邻且振动频率相近时，可发生振动偶合，引起吸收峰裂分，一个峰移向高频，一个移向低频。费米共振：基频与倍频或组合频之间发生的振动偶合，使后者强度增强。振动偶合：CH3的对称弯曲振动频率为1380cm-1，但当两个甲基连在同一个C原子上，形成异丙基时发生振动偶合，即138

8、0cm-1的吸收峰消失，出现1385cm-1和1375cm-1两个吸收峰。2,4-二甲基戊烷的红外光谱费米共振：苯甲酰氯C-Cl的伸缩振动在874cm-1，其倍频峰在1730cm-1左右，正好落在C=O的伸