第十三章,红外(崔红花).ppt

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1、第十三章红外分光光度法影响谱带位置的因素基本原理概述红外分光光度计红外光谱与分子结构的关系应用第十三章红外吸收光谱法一、定义二、红外光的区划三、红外吸收光谱的特点四、红外光谱的作用五、红外光谱的表示方法六、IR与UV的区别第一节概述一、定义红外分光光度法(IR)：利用物质对红外光区电磁辐射的选择性吸收的特性来进行结构分析、定性和定量的分析方法，又称红外吸收光谱法。二、红外光区的划分红外线：波长在0.76~500μm(1000μm)范围内的电磁波近红外区：0.76~2.5μm—OH和—NH倍频吸收区远红外区：25~500μm纯转动光谱中红外区：2.5~25μm振动、伴随转动

2、光谱三、红外吸收光谱的特点特征性高不破坏样品对任何样品的存在状态都适用（气、液、固）分析速度快样品用量少、操作简便，且可以回收四、红外光谱图的表示方法T~λ曲线→前密后疏T~曲线→前疏后密五、红外吸收光谱与紫外吸收光谱的区别IRUV起源振动能级伴随转动能级跃迁外层价电子能级跃迁适用所有红外吸收的有机化合物具n-π*跃迁有机化合物具π-π*跃迁有机化合物特征性特征性强简单、特征性不强用途鉴定化合物类别定量鉴定官能团推测有机化合物共轭骨架推测结构第十三章红外吸收光谱法第二节基本原理一、振动-转动光谱二、红外光谱产生的条件和吸收峰强度三、吸收峰的位置四、特征峰与相关峰第二节

3、基本原理第三节影响谱带位置的因素一、振动-转动光谱（一）谐振子与位能曲线红外光谱主要由分子的振动能级跃迁产生分子的振动能级差远大于转动能级差分子发生振动能级跃迁必然同时伴随转动能级跃迁双原子分子A-B→近似看作谐振子两原子间的伸缩振动→近似看作简谐振动分子振动能级跃迁的必要条件之一是：υL=△Vυ当△V=1(V0→V1)时，则：υL=υ(二)振动能与振动频率分子振动方程式:K:化学键力常数(N/cm)单健:K≈5N/cm；双健:K≈10N/cm;叁健:K≈15N/cm振动频率为∵∴试计算下列各基团的基本振动频率二、振动形式．两类基本振动形式伸缩振动亚甲基：弯曲振动亚

4、甲基：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δas(CH3)1460㎝-1对称不对称υs(CH3)υas(CH3)2870㎝-12960㎝-1三、振动自由度N个原子组成分子，每个原子在空间具三个自由度指分子基本的振动数目，或独立的振动数目注：振动自由度反映吸收峰数量并非每个振动都产生基频峰吸收峰数常少于振动自由度数振动自由度=分子自由度（3N）－（平动自由度+转动自由度）水分子——非线性分子f=3N－6=3×3－6=3CO2分子——线性分子四、基频峰与泛频峰（一）基频峰：分子吸收某一频率的红外线后，振动能级由基态(V=0)跃迁到第一

5、激发态(V=1)时产生的吸收峰。基频峰的峰位等于分子的振动频率基频峰强度大——红外主要吸收峰（二）泛频峰：当分子吸收某一频率的红外线后，振动能级由基态(V=0)跃迁到第二激发态(V=2)或第三激发态(V=3)……所产生的吸收峰称为泛频峰（倍频峰）。（即V=1→V=2，3---产生的峰）泛倍频峰二倍频峰（V=0→V=2）频三倍频峰（V=0→V=3）峰合频峰差频峰（即V=1→V=2，3---产生的峰）注：泛频峰强度较弱，难辨认→却增加了光谱特征性基频峰的分布规律性：基频峰的分布规律性：折合质量越小，伸缩频率越高。所有含H官能团的伸缩振动能级跃迁产生的基频峰，一般出现在红外光谱

6、的高波数区（左端），如υC-H，υO-H，υN-H折合质量相同时，K越大，频率越高。折合质量相同的基团，一般υ＞β＞γ。如υC-H＞βC-H＞γC-H五、特征峰与相关峰（一）特征峰：可用于鉴别官能团存在的吸收峰，称为特征峰（二）相关峰：由一个官能团引起的一组具有相互依存关系的特征峰。注：相关峰的数目与基团的活性振动及光谱的波数范围有关用一组相关峰才可以确定确定一个官能团的存在六、吸收峰的位置峰位：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）。例１　水分子（非对称分子）七、红外光谱产生的条件和

7、吸收峰强度吸收峰数少于振动自由度的原因：简并——即振动频率相同的峰重叠红外非活性振动例CO2分子（有一种振动无红外活性）（一）红外吸收光谱产生的条件满足两个条件：红外辐射的能量必须与分子的振动能级差相等△μ≠0分子振动过程中偶极矩必须发生变化对称分子：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。红外活性振动：分子振动产生偶极矩的变化，从而产生红外吸收的性质红外非活性振动：分子振动不产生偶极矩的变化，不产生红外吸收的性质（二）吸收峰的强度吸收峰强的表示方法影响峰强度的因素：