波谱解析课件之一：红外光谱

《波谱解析课件之一：红外光谱》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、现代物理实验方法的应用一、电磁波谱的一般概念=c/由E=h,h=6.62610-34J.sE=hc/频率大，(波长短)，则能量高。二、分子吸收光谱：1 转动光谱,分子所吸收的光能只引起分子转动能级的变化。在远红外及微波区域，可测定分子的键长和键角。2 振动光谱，分子所吸收的光能引起振动能级的变化，多在中红外区域，叫红外光谱。3电子光谱，分子所吸收的光能使电子激发到较高的能级。一般表出吸收峰的波长。电子光谱在可见及紫外区域内现。第一章   红外光谱红外光谱是分子光谱，用于研究分子的振动能级跃迁。第一节基本原理1、红外吸收的波长范围红外光波波长位于可见光波和微波波长之间

2、0.75-1000m(1m=10-4cm)其中：远红外0.75-2.5m中红外2.5-25m4000-400cm-1近红外25-1000m红外光波的波长常用波数(cm-1)表示。波数的定义：每1厘米范围内所含光波的数目。波数=104/(m)。因此，2.5m波长，相当于104/2.5cm-1，即：4000cm-1，而25m相当于400cm-1。2红外吸收红外吸收：一定波长的红外光照射被研究物质的分子，若辐射能(h)等于振动基态(Vo)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，则分子可吸收能，由振动基态跃迁到第一振动激发态(V0

3、V1)：E=E2-E1=h分子吸收红外光后，引起辐射光强度的改变，由此可记录红外吸收光谱，通常以波长(m)或波数(cm-1)为横坐标，百分透过率(T%)或吸光度(A)为纵坐标记录。环庚三烯的红外光谱图T%愈低，吸光度就愈强，谱带强度就愈大。根据T％，谱带强度大致分为：很强吸收带(vs，T％＜10)；强吸收带(s，10＜T％＜40)，中强吸收带(m，40＜T％＜90)，弱吸收带(w，T％＞90)，宽吸收带用b表示。稀溶液中测得的红外光谱，其谱带的吸光度(A)可遵守Beer-Lambert定律：A＝clA＝cl式中为吸光系数，l为吸收池的厚度，c为溶液的浓度。若c用mol

4、浓度表示，则用表示，为mo1吸光系数。或仅在定量分析时使用。红外光谱用于结构分析及结构鉴定时，均使用相对强度T％(或A)，此时所指的强吸收带或弱吸收带是对于整个光谱图的相对强度而言。3振动自由度与选律IR选律：在红外光的作用下，只有偶极矩()发生变化的振动，即在振动过程中0时，才会产生红外吸收。这样的振动称为红外“活性”振动，其吸收带在红外光谱中可见。在振动过程中，偶极矩不发生改变(＝0)的振动称红外“非活性”振动；这种振动不吸收红外光，在IR谱中观测不到。如非极性的同核双原子分子N2，O2等有些分子既有红外“活性”振动，又有红外“非活性”振动。如CO2：

5、对称伸缩振动，=0，红外“非活性”振动反对称伸缩振动，0，红外“活性”振动，2349cm-11-己炔和2-己炔的IR图中叁键(2100cm-1)）的峰明显不同IR光谱与Raman光谱Raman光谱由收集散射光形成，如果分子从低能级到高能级的跃迁有极化率的改变就是可见的，如四氯化碳。同一化合物的两种光谱是有区别的，如1-甲基环己烯的IR光谱与Raman光谱如下面的图所示：分子振动当作谐振动处理时，其选律为V＝1。实际上，分子振动为非谐振动，非谐振动的选律不再局限于V＝1，它可以等于任何整数值。即V＝1，2，3。所以IR谱不仅可以观测到较强的基频带，而且还可

6、以观测到较弱的泛频带。V。V1基频带()较强。V。V2一级泛频带(2-a)弱V。V3二级泛频带(3-b)更弱，（a、b为非谐振动的修正值，a＞b，b＞o）例如非线性分子SO2的三种振动方式(对称伸缩振动，反对称伸缩振动及弯曲振动)均引起偶极矩的改变。因此，SO2分子的三种振动方式在红外光谱中均为“活性”振动。又如RCHO，C＝O伸缩振动的IR：1740-1720cm-1强吸收带。4分子的振动方式与谱带(1)伸缩振动指成键原子沿着价键的方向来回地相对运动。在振动过程中，键角并不发生改变。伸缩振动又可分为对称伸缩振动和反对称伸缩振动。分别用s和as表示。(2)弯曲振动

7、弯曲振动又分为面内弯曲振动和面外弯曲振动，用表示。如果弯曲振动的方向垂直于分子平面，则称面外弯曲振动，如果弯曲振动完全位于平面上，则称面内弯曲振动。剪式振动和平面摇摆振动为面内弯曲振动，非平面摇摆振动和卷曲振动为面外弯曲振动。同一种键型，其反对称伸缩振动的频率大于对称伸缩振动的频率，远远大于弯曲振动的频率，即as＞s＞＞，而面内弯曲振动的频率又大于面外弯曲振动的频率。还可出现以下的吸收带和振动方式。(3)倍频带:(4)合频带:倍频带与合频带统称为泛频带，(5)振动偶合:(