07红外吸收光谱

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1、*§10-1红外吸收光谱分析概述§10-2红外吸收光谱的产生条件§10-3分子振动方程§10-4分子振动的形式§10-5红外光谱的吸收特性§10-6红外光谱的特征性，基团频率§10-7影响基团频率位移的因素§10-8红外光谱定性分析§10-9红外光谱定量分析§10-10红外光谱仪§10-11傅里叶变换红外光谱仪§10-12试样的制备第10章红外吸收光谱法2021/7/25分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振-转光谱辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构近红外区中红外区远红外区§10-1红外吸收光谱

2、分析概述2021/7/25纵坐标为吸收强度，横坐标为波长λ（m）和波数1/λ单位：cm-1可以用峰数，峰位，峰形，峰强来描述。应用：有机化合物的结构解析。定性：基团的特征吸收频率；定量：特征峰的强度；红外光谱图：2021/7/25§10-2红外吸收光谱产生的条件满足两个条件：(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、O2、Cl2等。非对称分子：有偶极矩，红外活性。偶极子在交变电场中的作用示意图(动画)2021/

3、7/25§10-3分子振动方程式分子的振动能级（量子化）：E振=（V+1/2）hV：化学键的振动频率；：振动量子数。双原子分子的简谐振动及其频率化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧2021/7/25任意两个相邻的能级间的能量差为：k化学键的力常数，与键能和键长有关，为双原子的折合质量=m1m2/（m1+m2）发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的折合质量和键的力常数，即取决于分子的结构特征。2021/7/25表某些键的伸缩力常数（毫达因/埃）键类型—CC—>—C=C—>—C—C—力常数N.c

4、m-115179.59.94.55.6峰位4.5m6.0m7.0m化学键键强越强（即键的力常数K越大）原子折合质量越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。2021/7/25例题:由表中查知C=C键的K=9.59.9,令其为9.6,计算波数值。正己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为1652cm-12021/7/251．两类基本振动形式伸缩振动亚甲基：变形振动亚甲基(动画)§10-4分子振动的形式2021/7/25甲基的振动形式伸缩振动甲基：变形振动甲基对称δs(CH3)1380㎝-1不对称

5、δas(CH3)1460㎝-1对称不对称υs(CH3)υas(CH3)2870㎝-12960㎝-12021/7/25例１　水分子（非对称分子）２．峰位、峰数与峰强（1）峰位化学键的力常数K越大，原子折合质量越小，键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区（短波长区）；反之，出现在低波数区（高波长区）。（2）峰数峰数与分子自由度有关。无瞬间偶极矩变化时，无红外吸收。(动画)2021/7/25峰位、峰数与峰强例2CO2分子（有一种振动无红外活性）（4）由基态跃迁到第一振动激发态，产生一个强的吸收峰，基频峰；（5）由基

6、态直接跃迁到第二激发态，产生一个弱的吸收峰，倍频峰；（3）瞬间偶基距变化大，吸收峰强；键两端原子电负性相差越大（极性越大），吸收峰越强；(动画)2021/7/25（CH3）1460cm-1，1375cm-1。（CH3）2930cm-1，2850cm-1。C2H4O1730cm-11165cm-12720cm-1HHHHOCC2021/7/25问题：C=O强；C=C弱；为什么？吸收峰强度跃迁几率偶极矩变化吸收峰强度偶极矩的平方偶极矩变化——结构对称性；对称性差偶极矩变化大吸收峰强度大符号：s(强)；

7、m(中)；w(弱)红外吸收峰强度比紫外吸收峰小2～3个数量级；§10-5红外光谱的吸收强度2021/7/25一、红外吸收光谱的特征性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）；例：28003000cm-1—CH3特征峰；16001850cm-1—C=O特征峰；基团所处化学环境不同，特征峰出现位置变化：—CH2—CO—CH2—1715cm-1酮—CH2—CO—O—1735cm-1酯—CH2—CO—NH—1680cm-1酰胺§10-6红外光谱的特征性，基团频率2021/7

8、/25红外光谱信息区常见的有机化合物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）(2)25001900cm-1三键，累积双键伸缩振动区(3)19001200cm-1双键伸缩振动区(4)1200670cm-1X—Y伸缩，X—H变形振动区2021/7/25二、分子结构与吸收峰mole