《红外吸收光谱S》PPT课件

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1、第六章红外吸收光谱法6-1概述6-2红外吸收光谱法的基本原理6-3红外吸收光谱法与分子结构的关系6-4红外吸收光谱仪6-5红外吸收光谱法的应用2021/7/201一、定义当红外光照射分子时，将引起分子的振动和转动能级跃迁而产生的连续吸收光谱，称为红外吸收光谱（IR）。6-1概述IR（远）IR(中)UV-Vis2021/7/202分子振动能级差为0.05～1.0eV，比转动能级差（0.0001～0.05eV）大，因此分子发生振动能级跃迁时，不可避免地伴随转动能级跃迁，红外光谱实际上是分子的振动-转动光谱，即带状光谱。2021/7/203■红外光谱当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分

2、子吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁，使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱。记录红外光的百分透射比（T%）与波数（σ）或波长（λ）关系的曲线，就得到红外光谱。2021/7/204名称Λ（μm）σ（cm－1）近红外中红外远红外0.78~2.52.5~2525~100012820~40004000~400400~10二、红外光谱的分类红外区的光谱除用波长λ表征外，更常用波数σ表征。2021/7/205三、红外吸收光谱法特点（1）特征性好。红外吸收光谱对有机或无机化合物的定性分析具有鲜明的特征性。每一种官能团和化合物都具有

3、特有的吸收光谱，其特征吸收谱带的数目、频率、谱带形状和强度都随化合物及其聚集状态的不同而异。因此根据化合物的吸收光谱，就像辨认人的指纹一样，可找出该化合物或具有的官能团。2021/7/206（2）分析时间短。通过检索、与标准红外吸收谱图对照，一般可在10～30min完成分析。若用计算机检索标准谱图，可在几分钟内完成分析。（3）所用试样量少。对固体和液体试祥，进行常量定性分析只需20mg，半微量分析约5mg，微量分析约20μg。对气体试样约200mL。2021/7/207（4）操作简便、不破坏试样。绘制红外吸收谱图前的制样技术比较简单，制样后不改变试样组成，试样用后可回收再从事其它研究。

4、2021/7/208四、红外光谱在化学领域中的应用1.用于分子结构的基础研究：测定分子的键长、键角，推断出分子的立体构型、化学键的强弱、计算热力学函数。2.用于化学组成的分析：红外光谱最广泛的应用在于对物质的化学组成进行分析，根据光谱中吸收峰的位置和形状推断未知物结构，依照特征吸收峰的强度测定混合物中各组分的含量，它已成为现代结构化学、分析化学最常用和不可缺少的工具。2021/7/209一、红外吸收光谱产生的条件(1)分子振动时，必须伴随有瞬时偶极矩的变化，分子才会吸收特定频率的红外光。（偶合作用）分子是否显示红外活性（产生红外吸收），与分子是否有永久偶极矩无关，如CO2分子。只有同核

5、双原子分子才是非红外活性，如H2、N2等。(2)照射分子的红外光的频率与分子某种振动频率相同时，才能产生跃迁，在红外谱图上出现相应的吸收带。（△E辐射=△E振动）6-2红外吸收光谱法的基本原理2021/7/2010二、分子振动与红外吸收峰1.双原子分子的振动简谐振动：分子中的原子视为小球，其间的化学键看作不计质量的弹簧。原子沿键轴方向的伸缩振动。m1、m2为双原子分子中的两个原子质量。r为分子键的长度。2021/7/2011分子振动的总能量E其中：γ为振动频率；h为普朗克常数；ν为振动量子数，ν=0，1，2，3…..n。当分子发生△ν=1的振动能级跃迁时，用经典力学虎克（Hooke）定

6、律导出其吸收红外光的振动频率σ为：k为化学键的力常数。μ为两个原子的折合质量。2021/7/2012★任何分子的原子总是在围绕它们的平衡位置附近作微小的振动，这些振动的振幅很小，而振动的频率却很高（v=1013～1014Hz），正好和红外光的振动频率在同一数量级。★分子发生振动能级跃迁时需要吸收一定的能量，这种能量通常可由照射体系的红外线供给。振动能级是量子化的，分子振动只能吸收一定的能量★吸收的能量将取决于键力常数（k）与两端连接的原子的质量，即取决于分子内部的特征。这就是红外光谱可以测定化合物结构的理论依据。2021/7/2013红外吸收光谱的术语：基频峰：当分子吸收红外辐射后，振

7、动能级从基态跃迁到第一激发态时所产生的吸收峰。K—N·cm-1，σ—cm-1Ar—相对原子量。2021/7/2014倍频峰：振动能级从基态跃迁到第二激发态、第三激发态……所产生的吸收峰。组（合）频峰：多原子分子中各种振动形式的能级之间，存在可能的相互作用。如果吸收的红外辐射能量为两个相互作用基频之和或之差，就会产生组（合）频峰。2021/7/2015泛频峰：倍频峰和组（合）频峰统称为泛频峰。基频峰的强度＞倍频峰强度＞组（合）频峰强度2021/7