红外吸收光谱

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1、红外吸收光谱 一、红外光谱的基础知识红外光区的划分0.75-1000µm，中红外区是研究和应用最多的区域，一般说的红外光谱就是指中红外区的红外光谱。表1-1红外光谱分类及功能近红外光区（0.75~2.5µm） 中红外光区（2.5~25µm）400-4000cm-1远红外光区（25~1000µm） 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等产生 分子振动伴随转动，基频振动是红外光谱中吸收最强的振动，所以该区最适于物质的定性和定量分析气体分子中纯转动跃迁、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

2、、骨架振动以及晶体中的晶格振动所引起研究：稀土，过渡金属离子化合物，并适用于水、醇、某些高分子化合物大多数有机化合物（基团）分析，无机离子的分析 异构体的研究，金属有机化合物（包括络合物）、氢键、吸附现象的研究注： 1.红外光谱的定义：当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收某些频率的辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生的分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁，从而形成的分子吸收光谱称为红外光谱。又称为分子振动转动光谱。 2.红外活性分子和非红外活性分子产生红外吸收的分子称为红外活性分子，如CO2分子；反之为非红外活性

3、分子，如O2分子。因此，红外测试应去除空气干扰!  3.局限（1）CH3(CH2)6CH3与CH3(CH2)8CH3 图谱区别不大?（2）定量测量的误差可达百分之几！ 4.分子振动方式用弹簧振动来模拟，以双原子分子为例。采用经典力学方法把双原子分子的振动形式用两个刚性小球弹簧振动模拟该体系的基本振动频率的计算公式为： 由上式可见，振动频率的直接影响因素是相对原子质量和化学键的力常数K。K与化学键的类型及其周围键接环境有关。 一般将振动形式分成两类：伸缩振动和变形振动。（1）伸缩振动(νsνas)原子沿键轴方向伸缩，键长发生变化而键角不变的

4、振动。它又分为对称伸缩振动(νs)和不对称伸缩振动(νas)。     （2）变形振动（又称弯曲振动或变角振动，用符号δ等表示）基团键角发生周期变化而键长不变的振动。变形振动又分为面内变形振动和面内变形振动。例如： 例子，以水分子的振动为例加以说明：水分子是非线型分子，振动自由度：3×3-6=3个振动形式，分别为不对称伸缩振动、对称伸缩振动和变形振动。这三种振动皆有偶极矩的变化，具有红外活性。如图所示： 水的红外光谱（供参考）这里的水是指化合物中以不同状态存在的水，在红外光谱图中，吸收谱带有差异。 表1-2不同状态水的红外吸收频率（cm-

5、1） 水的存在状态O—H伸缩振动弯曲振动游离水（H2O）吸附水（H2O）结晶水（nH2O）结构水（羟基水OH—）375634353200-3250-3640159516301670-16851350-1260注意：谱图出现吸收峰：3000-3800cm-1 1590-1690cm-1 说明可能含水!! 二、红外光谱仪原理三.红外光谱仪的原理图（光栅型）四、红外光谱原理概述基本原理：基团振动能级是量子化：En=（n+1/2）hn（n=0，1，2，…）     (式-1)基团振动能级的能量差为：△E振=△n·hn               

6、           (式-2)当某红外频率的光子能量等于基团振动能级的能量差时，可产生红外吸收。例如分子中基团的能级从基态向第1，2，N激发态跃迁，对应的吸收光谱带：基频峰 （n0→1）     2885.9cm-1                最强，最有用二倍频峰（n0→2）   5668.0cm-1                较弱三倍频峰（n0→3）   8346.9cm-1                很弱四倍频峰（n0→4）   10923.1cm-1               极弱五倍频峰（n0→5）   13396

7、.5cm-1               极弱  除基频峰、倍频峰外，还出现合频峰（n1+n2，2n1+n2¼），差频峰（n1-n2，2n1-n2）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。 五、红外解谱四要素1.峰位       2.峰强       3.峰形      4.关联峰-CH3 -CH3 υC=O Ar-H    -CH2   C=C     1.峰位分子内各种基团的特征吸收峰只出现在红外光波谱的一定范围，如：C=O的伸缩振动一般在1700cm-1左右，烷基C-H伸缩振动在2700-3000cm

8、-1。以下列C=O化合物为例加以说明：                                                       υC=O»1715cm-1    υC=O»