分析化学第 12 章 波谱分析简介改

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1、第十二章波谱分析法简介§12.1红外光谱§12.2核磁共振波谱§12.3有机质谱§12.4波谱的综合利用2021/8/5§12.1红外光谱InfraredAbsorptionSpectroscopy,IR12.1.1概述分子能选择性吸收某些波长的红外光，而引起分子中振动能级和转动能级的跃迁。辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构2021/8/512.1.2基本原理分子中有哪些振动？如何振动？分子中的两类振动形式：伸缩振动和变形振动例：亚甲基2021/8/5甲基：伸缩振动变形振动对称δs(CH3)13

2、80㎝-1不对称δas(CH3)1460㎝-1对称不对称υs(CH3)υas(CH3)2870㎝-12960㎝-12021/8/5二氧化碳的振动类型及振动频率任何物质都能产生红外吸收吗？产生红外吸收需要满足什么条件？例1CO2分子（有一种振动无红外活性）(动画)例2　水分子（非对称分子）(动画)2021/8/5产生红外吸收需要满足的条件：产生红外吸收需要满足两个条件：(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。对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振，无红外活性。如：N2、

3、O2、Cl2等。非对称分子：有偶极矩，红外活性。振动频率与哪些因素有关？2021/8/5分子振动方程不同基团有不同的振动频率。由经典力学可导出双原子分子的分子振动方程式。该式表明了影响伸缩振动频率的因素。σ为基团振动频率（cm-1），c为光速（2.998×1010cm·s-1），k为连接原子的化学键力常数（N·cm-1），为基团中原子的折合质量（g）。2021/8/5讨论：(1)影响基团振动频率的直接因素是化学键的强度和基团的折合质量；(2)随着化学键强度增加，基团振动频率将增大；如碳碳键的力常数按单键、双键

4、、叁键的顺序递增；(3)分子中有若干个基团，同一个基团又有若干个不同频率的振动方式，因此在光谱图出现许多个吸收峰；(4)与一定结构单元相联系的、在一定范围内出现的化学键振动频率——基团特征频率（特征峰）；(5)根据吸收峰的位置可以推测基团的类型。2021/8/5红外光谱信息区基团频率出现的范围：4000670cm-1依据基团的振动形式，分为四个区：1、40002500cm-1X—H伸缩振动区(X=O,N,C,S)（1）—O—H36503200cm-1确定醇、酚、酸在非极性溶剂中，浓度较小（稀溶液）时，峰形

5、尖锐，强吸收；当浓度较大时，发生缔合作用，峰形较宽。注意区分—NH伸缩振动：35003100cm-12021/8/5（2）饱和碳原子上的—C—H—CH32960cm-1反对称伸缩振动2870cm-1对称伸缩振动—CH2—2930cm-1反对称伸缩振动2850cm-1对称伸缩振动—C—H2890cm-1弱吸收（3）不饱和碳原子上的=C—H（C—H）苯环上的C—H3030cm-1=C—H30102260cm-1C—H3300cm-12021/8/52、25001900cm-1三键，累积双键伸缩振动区在该区

6、域出现的峰较少；（1）RCCH（21002140cm-1）RCCR’（21902260cm-1）R=R’时，无红外活性（2）RCN（21002140cm-1）非共轭22402260cm-1共轭22202230cm-1仅含C、H、N时：峰较强、尖锐；有O原子存在时；O越靠近CN，峰越弱；2021/8/53、19001200cm-1双键伸缩振动区（1）RC=CR’16201680cm-1强度弱，R=R’（对称）时，无红外活性。（2）单核芳烃的C=C键伸缩振动（16261650cm-1）202

7、1/8/5苯衍生物的C=C苯衍生物在16502000cm-1出现C-H和C=C键的面内变形振动的泛频吸收（强度弱），可用来判断取代基位置。200016002021/8/5（3）C=O（18501600cm-1）碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。饱和醛(酮)1740-1720cm-1；强、尖；不饱和向低波移动；醛，酮的区分？2021/8/5酸酐的C=O双吸收峰：1820～1750cm-1，两个羰基振动偶合裂分；线性酸酐：两吸收峰高度接近，高波数峰稍强；环形结构：低波数峰强；羧酸的C=O1820～1750cm-

8、1，氢键，二分子缔合体；以上三个区域统称为基团特征频率区，该区域中的吸收峰基本与化合物中的基团相对应，特征性强，用于确定化合物中是否存在某些官能团。2021/8/54、1200670cm-1“指纹区”，较复杂。X—Y伸缩，X—H变形振动区C-H，N-H的变形振动；C-O，C-X的伸缩振动；C-C骨架振动等。精细结构的区分。顺、反结构区分；2021/8/5常见基团的红外吸收带50010