仪器分析笔记《红外吸收光谱分析》

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1、第六章红外吸收光谱分析:§6.1红外吸收光谱法概述（了解）6.1.1红外区及红外吸收光谱1、红外光谱A、定义：分了中基团的振动和转动能级跃迁产生的吸收光谱。红外光谱也称分了的振、转动光谱。B、波数习惯上，对红外光多用屮n作波长单位，用波数作频率单位。波数以符号b或y表示，被定义为波长的倒数,即:1IO4vcx===—A（cm）c式中v:光的振动频率，Hz；c:光速，3xlOlocm□波数的单位为cm-*,其物理意义是指lcm中所包含波的个数。C、分子能量肚分子=AE振动+A£'转动二力+（△1/振动+Ai/转动）=力

2、-—九转动十“振动其中：振动=0.025〜1eV,2振动=50〜1pm；转动=0.004〜0.025eV,2振动=300〜50ym。2、红外光谱的区的划分（0・75〜lOOOpim）波谱区近红外光中红外光远红外光波长2/pm0.75〜2.52.5〜2525〜300波数v/cm-112820〜40004000〜400400〜33跃迁类型分子振动分子转动（1）近红外光谱区:「低能电子能级跃迁❖吸收带组成・•含氢原了团：一OH、一NH、一CH伸缩振动的倍频及组合频吸收峰❖稀土及过渡金厲离了配位化学的研究对象；❖适用于水、醇

3、、高分子化合物、含氢原子团化合物的定量分析。（2）中红外光谱区：研究物质分子的振动一转动光谱，是应用最为广泛的红外光谱区（最适宜定性分析）；（3）远红外光谱区：•气体分子的转动能级跃迁；•液体与固体中重原了的伸缩振动；♦晶体的晶格振动；•:•某些变角振动、骨架振动■异构体的研究；❖金属有机化合物、氢键、吸附现象研究；❖该光区能量弱，较少用于分析。3、定性、结构及定量分析的依据丄定性及结构:特征峰所对应的波长或波数、峰数目、及峰强度;定量:某特征吸收峰的强度是物质浓度的函数,即Lambert一Beer定律也是红外吸收光

4、谱法定量分析的基础。6.1.1红外吸收光谱法的特点及应用］、特点、①E有高度的特征性；②应用范围广；③分析速度快，操作简便，样品用量少，属于非破坏分析；④灵敏度低。2、应用右机化合物的结构解析的重要工具，根据有机化合物红外特征吸收频率，确定化合物结构中基团；也可依据特征峰的强度变化进行定量分析。§6.2红外吸收光谱法的基本理论（理解）6.2/1近外丸漕尹生药亲祥1、辐射能应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量:'分子=△£*振动+AE转动=/?+（△"振动+Ai/转动）=h-——71转动十°振动2、辐射与物质间有相互

5、偶合作用，产生偶极炬的变化E没有偶极矩变化的振动跃迁，无红外活性:如：单原子分子、同核分子：He、Nc、N2、O2、Cb、H2等没有红外活性；如：对称性分子的非对称性振动，有偶极矩变化的振动跃迁，有红外活性；如：非对称分子：有偶极矩，红外活性。E没有偶极矩变化、但是有极化度变化的振动跃迁，有拉曼活性。6.2.2双原子分子的振动光谱1、简谐振子模型的假设假设组成分了的两个原了为小球，化学键为无质量的弹簧，并假设双原了分了的振动方式只能是沿着键轴方向作简谐伸缩振动：双原子分子的提动谐撮子2、分子振动方程式在经典力学屮，简

6、谐振子的振动频率可由Hooke定律得：AE掘动P(cm“)=

7、H-SHrS•4.3H-Nnh36.5HCch3x4.7V.0键分子kH-CCH,=CH.5.1H-CCH三CH5.9C-ClCH3CI3.4C-C4.5V.6C=C9.5〜9.9OC1S-17C-O12〜13C=O16〜18屯根据Hooke定律得出2个结论：①键的振动频率与化学键力常数K成正比，即键越强nKtoon振动的频率toon峰出现在高波数区；②键的振动频率与折合原子量“成反比，“T0,连接的键振动频率TOO。E根据^(cm-1)=1307^和红外光谱的测量数据，可以测量各种类型的化学键力常数。一般来说，单键

8、的化学键力常数的平均值K=5N-cm~l,而双键或三键的键力常数约为2丘〜3片。例1：由表中查知C=C键的K=9.5〜9.9(N/cm),令其为9.6,计算正己烯中C=C键伸缩振动频率,实测值为1652cm"。(cm-1)=1307^—=1307{誇=1653.2cm-1例2：由表中查知H—C键的K=4.8,计算波数值和正己烯中H—C键伸缩振动