有机波谱解析-第三章 红外光谱.ppt

《有机波谱解析-第三章 红外光谱.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第三章红外光谱(Infraredspectroscopy，IR)第一节概述第二节红外光谱的基本原理第三节影响红外光谱吸收频率的因素第四节红外光谱仪及样品制备技术第五节各类化合物的红外特征光谱第六节红外图谱解析第七节红外光谱技术的进展及应用（略）第一节概述红外吸收光谱的特点是分子振动和振转光谱；特征性强、适用范围广；测样速度快、操作方便；不适合测定含水样品。运动质点的种类、运动状态和所吸收的电磁波频率间的粗略关系如下图所示：红外区域的划分0.8～1000µm0.8～2.5µm近红外区：泛频区2.5～25µm中红外区：大部分有机物的基团振动频率在此区域。25～1000µm远红外

2、区：转动和重原子振动红外光谱的表示方法红外光谱图文字纵坐标为：百分透过率（%）横坐标为：波长（µm）或波数（cm-1）。也可用文字形式表示为：2955cm-1(s)为CH2的反对称伸缩振动(υasCH2),2870cm-1(m)为CH2的对称伸缩振动(υsCH2)1458cm-1(m)为CH2的面内弯曲振动(δ面内CH2),895cm-1(m)为CH2的面外弯曲振动(面外CH2)环戊烷红外光谱产生的条件1.能量相当（E光=△E振动跃迁）辐射光的频率与分子振动的频率相当，才能被吸收产生吸收光谱。2.偶极矩变化指在振动过程中，分子能引起偶极矩变化时才能产生红外吸收光谱。如H—

3、H、R—（C≡C）—R、N2等。由于μ=0电荷分布是对称的，因此，振动时不会引起分子偶极矩的变化。在实验中观察不到红外光谱。第二节红外光谱的基本原理一、红外吸收光谱μ＝δr分子偶极矩(μ)红外光的能量是通过分子振动时偶极矩的变化传递给分子。m2m1K分子振动方程式若将双原子分子看作谐振子，将其振动看作是简谐振动。简谐振动的特征：*谐振子在平衡位置附近有微小的位移；*外力与位移方向相反，位移呈余弦变化。由经典力学和量子力学均可推出双原子分子的简谐振动频率由下式决定：或式中：C为光速(3×1010cm/s),为频率(Hz),为波数(cm-1),K为化学键力常数(dyncm)

4、,m为分子的折合质量(g)。由上页式子可知：分子的折合质量越小，振动频率越高；化学键力常数越大，即键强度越大，振动频率越高。分子的振动频率规律如下：1、因Kc≡c＞Kc=c＞Kc-c，红外频率υc≡c＞υc=c＞υc-c。2、与C原子成键的其它原子，随着其原子质量的增大，折合质量也增大，则红外波数减小。3、与H原子相连的化学键的折合质量都小，红外吸收在高波数区。如C-H伸缩振动在~3000cm-1、O-H伸缩振动在3000~3600cm-1、N-H伸缩振动在~3300cm-1。4、弯曲振动比伸缩振动容易，弯曲振动的K均较小，故弯曲振动吸收在低波数区。如C-H伸缩振动吸收位于

5、~3000cm-1，而弯曲振动吸收位于~1340cm-1。分子振动不完全符合简谐振动，只有在振动能级较低的情况下才近似于简谐振动。分子中振动能级之间能量要比同一振动能级中转动能级之间能量差大100倍左右。振动能级的变化常常伴随转动能级的变化，所以，振动光谱是由一些谱带组成的，它们大多在红外区域内，因此，叫红外光谱。O＝C＝O红外非活性O＝C＝O2349cm-1O＝C＝O667cm-1•O＝C＝O•667cm-1二氧化碳分子的振动方式和频率分子振动形式分两大类：伸缩振动和弯曲振动伸缩振动：原子沿键轴方向往复运动，振动过程中键长发生变化。又可分为对称伸缩振动（s）和反对称伸缩

6、振动（as）两种形式。弯曲振动：原子垂直于化学键方向的运动。又可以分为面内弯曲振动（）和面外弯曲振动（）两种形式，它们还可以细分为摇摆、卷曲等振动形式。二、分子振动类型亚甲基的振动形式+和-表示垂直于纸面方向的前后振动。三、分子振动与红外吸收峰的关系理论上具有特定频率的每一种振动都能吸收相应频率的红外光，在光谱图对应位置上出现一个吸收峰。实际上，因种种原因分子振动的数目与谱图中吸收峰的数目不尽相同。吸收峰减少的原因分子的一些振动没有偶极矩变化，是红外非活性的；不同振动方式的频率相同，发生简并；一些振动的频率十分接近，仪器无法分辨；一些振动的频率超出了仪器可检测的范围。

7、红外光谱中除了前述基本振动产生的基本频率吸收峰外，还有一些其他的振动吸收峰：倍频：是由振动能级基态跃迁到第二、三激发态时所产生的吸收峰。由于振动能级间隔不等距，所以倍频不是基频的整数倍。组合频：一种频率红外光，同时被两个振动所吸收即光的能量由于两种振动能级跃迁。组合频和倍频统称为泛频。因为不符合跃迁选律，发生的几率很小，显示为弱峰。振动偶合：相同的两个基团相邻且振动频率相近时，可发生振动偶合，引起吸收峰裂分，一个峰移向高频，一个移向低频。弗米共振：基频与倍频或组合频之间发生的振动偶合，使后者强度增强。振动偶合：2,