《聚合物的表征IR》PPT课件

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1、红外光谱（INFRAREDSPECTROSCOPY,IR）7/15/202110:16:14PM本章学习要求1、了解红外光谱产生的原因2、掌握伸缩振动频率(或波数)与键力常数及折合质量的关系。3、理解基团频率及其影响因素。4、了解红外光谱仪的构成及特点。5、了解红外光谱法在物质结构分析中的应用。关键概念虎克定律振动类型红外活性振动简并特征峰特征区指纹区1概述-introduction有机化合物的波谱分析：对有机化合物的结构表征，从分子水平认识物质的基本手段，是有机化学的重要组成部分。过去：主要依靠化学方法进行有机化合物的结构测定。费时、费力、费钱，需要的样品量大。鸦片中吗

2、啡碱结构的测定，从1805年开始研究，直至1952年才完全阐明，历时147年。现在：采用现代仪器分析法，优点：省时、省力、经济、快速、准确，样品消耗量是微克级的，甚至更少。不仅可以研究分子的结构，而且还能探索到分子间各种聚集态的结构构型和构象的状况。对有机化合物的结构表征应用最为广泛的是：紫外光谱(ultravioletspectroscopy，UV)红外光谱(infraredspectroscopy，IR)核磁共振谱(nuclearmagneticresonance，NMR)拉曼光谱（Roman)质谱(massspectroscopy，MS)电磁波谱电磁波的性质光是一种

3、电磁波，具有波粒二相性。可用波长()、频率(v)和波数来描述。按量子力学，其关系为：波动性波数(波长的倒数)ν＝1/λ(cm-1)微粒性可用光量子的能量来描述：1.2IR的用途适用性广，积累的方法丰富IR是鉴定未知物的首选分析手段IR是表征物质微观结构特别是化学结构的最方便快捷方法IR在聚合物研究中的用途部分聚合物的结晶、取向与非晶结构在IR上有明显差别。判定基团结构判定聚集态结构动态跟踪反应过程判定聚合反应机理HDPE，LDPE1378cm-1cm-11.4.1红外光的性质肉眼看不见具有热效应具有反射、衍射、偏振等性质；传播速度与可见光相同,但波长比可见光长。1.4红

4、外光1.4.2红外光的波长范围0.75----1000μm0.75------2.5----∥---25-----∥-----1000近红外中红外远红外13333400040010红外光波长范围波长λ（μm）波数σ（cm-1）1.5习惯名称中红外光谱(波数在4000-400cm-1范围)就是我们通常所说的“红外光谱”而近红外光谱和远红外光谱则不可省略简称。1.5.1IR定义分子吸收光谱分子振-转光谱分子转动分子振动分子运动形式不同分子结构不同吸收不同波长的红外光运动所需能量不同产生特征吸收峰(谱带)进行结构分析IR定义分子吸收光谱分子振-转光谱1.5.2红外光谱图最常用

5、的两种表达方式红外光谱是研究波数在4000-400cm-1范围内不同波长的红外光通过化合物后被吸收的谱图。透过百分比吸光度横坐标波长波数纵坐标T%=(I/I0)×100%A=lg(I0/I)I0：原始入射光强度I：透过光强度PE的IR谱图（透过百分比）PE的IR谱图（吸光度）2.物理原理2.1分子振动形式2.1.1伸缩振动(伸展振动)（StretchingVibration）原子沿键轴运动,键长发生周期性变化双原子分子多原子分子(基团)2.1.2弯曲振动或称变形振动（DeformationVibration）键角变化键长基本保持不变2.2由n>2个原子组成的分子的多种振

6、动形式非线型分子CO23n-6种H2O线型分子3n-5种双原子分子:两种振动形式多原子分子:-CH2振动方式弱-CH3甲基(-CH3)的4种振动形式伸缩振动变形振动对称δs(CH3)1380㎝-1不对称δas(CH3)1460㎝-1对称不对称υs(CH3)υas(CH3)2870㎝-12960㎝-1PPPEυs(CH3)υas(CH3)2870㎝-12960㎝-1δs(CH3)δas(CH3)1380㎝-11460㎝-12.3红外吸收光谱产生的条件须满足两个条件：(1)辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量由红外体系提供,量子化(2)辐射与物质间有相互偶合作用。对称分

7、子：没有偶极矩变化，辐射不能引起共振，无红外活性。如：N2、O2、Cl2等电荷分布均匀H―C≡C―H、R―C≡C―R，其C≡C（叁键）振动均不能引起红外吸收。非对称分子：振动有偶极矩变化，为具有红外活性振动。2.4泛频吸收泛频倍频和频差频基频的整数倍两个基频的和两个基频的差倍频:由基态直接跃迁到第二、三等激发态，产生一个弱的吸收峰，倍频峰；基频:由基态跃迁到第一激发态2.5峰的个数吸收峰的个数分子振动数目分子中许多振动的振频相同或很相近时，其吸收谱带叠加合为一个谱带。简并2.6解析谱图三要素峰的位置峰的强度峰的形状2.6峰位双