《红外基本原理》PPT课件

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1、红外吸收光谱分析法infraredabsorptionspectroscopy，IR2021/8/31一、产生：分子中基团的振动和转动能级跃迁：振-转光谱第一节概述辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构主要用于化合物鉴定及分子结构表征，亦可用于定量分析。2021/8/31二、红外光区划分红外光谱(0.75~1000m)远红外(转动区)(25-1000m)中红外(振动区)(2.5~25m)近红外(0.75~2.5m)泛频分子振动转动分子转动分区及波长范围跃迁类型（常用区）13158~4000/cm-1400~10/cm-14000~400/c

2、m-12021/8/31三、红外光谱图：红外光谱以T~或T~来表示λ(m)、波数1/λ(cm-1)（1）线性波长标尺（2）线性波数标尺应用：有机化合物的结构解析；定性：基团的特征吸收频率；定量：特征峰的强度。T(%)注意换算公式：苯酚的红外光谱2021/8/312021/8/31第二节红外吸收光谱产生的条件conditionofInfraredabsorptionspectroscopy一、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(有偶极矩的变化)。根据量子力学原理，分子振动能量Ev是量子化的只有当能量恰

3、好满足时，才可能发生振转跃迁。2021/8/312021/8/31偶极矩（dipolemoment）对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振，无红外活性。如：N2、O2、Cl2等。非对称分子：有偶极矩，红外活性。如HCl、H2O等IR的研究对象：极性基团、非对称性分子μ用于描述分子极性的大小。2021/8/31二、分子的振动（一）双原子分子的振动分子的两个原子以其平衡点为中心，以很小的振幅作周期性“简谐”振动，其振动可用经典刚性振动描述，类似于连接两个小球的弹簧2021/8/31k－化学键的力常数，与键能和键长有关，N/cm－双原子的折合质量=m1m2/（m

4、1+m2），g振动频率σ（波数）：取决于k及，即分子的结构特征。1、具有相似质量的原子基团，k大，化学键的振动波数高σCC(2222cm-1)>σC=C(1667cm-1)>σC-C(1429cm-1)CC：k=15N/cm;C=C，k=10N/cm；C-C，k=5N/cm；2021/8/312、具有相同化学键的基团，大，化学键的振动波数低σC-C(1430cm-1)>σC-N(1330cm-1)>σC-O(1280cm-1)2021/8/31（二）多原子分子的振动多原子分子的振动更为复杂（原子多、化学键多、空间结构复杂），但可将其分解为多个简正振动来

5、研究。简正振动基本形式(1)伸缩振动：原子沿键轴方向伸缩，键长变化但键角不变，分为－对称/不对称(2)弯曲振动：基团键角发生周期性变化，但键长不变的振动，又称变形振动或变角振动。分为－面内/面外2021/8/31伸缩振动变形振动亚甲基：2021/8/31例１　水分子（非对称分子）三、分子振动的自由度（理论振动数-峰数）1、多原子分子振动自由度线性分子：3n-5非线性分子：3n-6n:分子所含的原子数其振动数为3×3-6=32021/8/31例2CO2分子（线性分子）其理论振动数为3×3-5=42021/8/312、实际峰数理论上，多原子分子的振动数应与谱峰数相

6、同，但实际上谱峰数常常少于理论计算出的振动数，这是因为：a）偶极矩的变化=0的振动，不产生红外吸收,如CO2，非红外活性；b）谱线简并（振动形式不同，但其频率相同）；c）仪器分辨率或灵敏度不够，有些谱峰观察不到；d）泛频峰的存在2021/8/31（1）基频峰由基态跃迁到第振动一激发态，即（V=±1允许跃迁），产生的强吸收峰。（2）泛频峰倍频峰：由基态向第二、三….振动激发态的跃迁（V=±2、±3.）；合频峰：分子吸收光子后，同时发生频率为1，2的跃迁，此时生的跃迁为1+2的谱峰。差频峰：当吸收峰与发射峰相重叠时产生的峰1-2。泛频峰可以观察

7、到，但很弱，可提供分子的“指纹”。2021/8/31四、红外吸收峰强度对称性差偶极矩变化大吸收峰强度大表示吸收强度的符号：s(强)；m(中)；w(弱)；vw（很弱）如C=C，C-C因对称度高，其振动峰强度小；而C=X，C-X，因对称性低，其振动峰强度就大。说明：1）吸收峰强度与分子偶极距变化的平方成正比。2）强度比UV-Vis强度小2-3个数量级；3）IR光度计能量低，需用宽狭缝2021/8/31五、振动频率基团频率：与一定结构单元相联系的振动频率。分为基频区(官能团区40001300cm-1)指纹区(1300650cm-1)1、基频区4000130

8、0cm-1又称官能团区、特征区。反应分