红外吸收光谱.ppt

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1、第十章红外吸收光谱分析第一节概述红外吸收光谱（IR）:分子振动—转动光谱。当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩的变化，使分子振动和转动能级从基态跃迁到激发态，而产生的吸收光谱。红外光谱通常纵坐标以百分透过率T%（吸收率A）、横坐标以波数（波长）表示。甲基环己烷的红外光谱图分子结构的基础研究：通过测定分子的键长、键角，推断出分子的立体构型；根据所得的力常数可以知道化学键的强弱等。化学组成的分析：根据光谱中吸收峰的位置和形状来推断未知物结构，依照特征吸收峰的强度来测定混合物中各组分的含量。1.应用2.红外光

2、的分区200nm400nm780nm300um紫外可见红外0.78um2.5um25um300um中红外区远红外区近红外区3.红外光谱法的特点特征性高。就像人的指纹一样，每一种化合物都有自己的特征红外光谱，所以把红外光谱分析形象的称为物质分子的“指纹”分析。应用范围广。从气体、液体到固体，从无机化合物到有机化合物，从高分子到低分子都可用红外光谱法进行分析。用样量少，分析速度快，不破坏样品。红外光谱主要用于定性分析例如mml5=142000510-=σ=cm4.相关概念波数/cm-1：每厘米长光波中波的数目第二节红外吸收光谱的产生条件红外光谱主要由分子的振动能级

3、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1.振动能级2.产生条件物质吸收红外辐射应满足两个条件：辐射光具有的能量与发生振动跃迁时所需的能量相等；当一定频率的红外光照射分子时，如果分子中某个基团的振动频率和外界红外辐射的频率一致辐射与物质之间有偶合作用。实质是外界辐射迁移它的能量到分子中去偶极矩的变化偶极矩μHClHCld+q-qH2OOHH-q+q+qd由于分子内原子处于在其平衡位置不断地振动的状态，在振动过程中d的瞬时值亦不断地发生变化，因此分子的μ也发生相应的改变，分子也就具有确定的偶极矩变化频率；对称分子由于其

4、正负电荷中心重叠，d=0，分子中原子的振动并不引起μ的变化。当偶极子处在电磁辐射的电场中时，此电场做周期性反转，偶极子将经受交替的作用力而使偶极矩增加或减小只有当辐射频率与偶极子频率相匹配时，分子才与辐射发生相互作用而增加它的振动能，从而发生跃迁。并非所有的振动都会发生红外吸收，只有发生偶极矩变化的振动才能引起可观测的红外吸收谱带。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非红外活性振动：分子振动不产生偶极矩的变化，不产生红外吸收的性质3.形成过程当一定频率的红外光照射分子时，若分子中某个基团的振动频率和它一样，就会产生共振，此时光的能量通

5、过分子偶极矩的变化而传递给分子，基团就吸收一定频率的红外光，产生振动跃迁；若用连续改变频率的红外光照射某试样，根据试样对不同频率的红外光的吸收与否，使通过试样后的红外光在一些波长范围内变弱（被吸收），在另一些范围内则较强（不吸收）。第三节分子振动方程m1m21.双原子分子的振动双原子分子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缩伸伸rc—光速k—键力常数u—折合质量根据虎克定律：分子振动方程影响基本振动频率的直接因素是相对原子质量和化学键的力常数C-CC=CC≡Ck4～68～1212～18N/cmσ119016832062cm-1C-CC-Hσ1

6、1902920cm-1对相同化学键的基团，σ与相对原子质量成反比。同类原子组成的化学键，力常数越大，振动频率越大。σ∝一个真实的微观粒子——分子的运动需要用量子理论方法加以处理。实际上，在一个分子中，基团与基团间，基团中的化学键之间都相互有影响，因此基本振动频率除决定于化学键两端的原子质量、化学键的力常数外，还与内部因素（结构因素）及外部因素（化学环境）有关。多原子分子的振动光谱比双原子分子复杂的多。但可以把它的振动分解成许多简单的基本振动。分子的质心保持不变，整体不转动。2、多原子分子的振动图亚甲基的伸缩振动振动的基本形式一般分为伸缩振动和弯曲振动。伸缩振动

7、：原子沿键轴方向伸缩，键长发生变化而键角不变的振动称为伸缩振动。又分为对称（σs）和反对称（σas）伸缩振动。对同一基团来说，反对称伸缩振动的频率要稍高于对称伸缩振动。弯曲振动（或变形振动）：基团键角发生周期变化而键长不变的振动称为变形振动，用符号δ表示。弯曲振动又分为面内和面外弯曲振动。亚甲基的弯曲振动基本振动的理论数基本振动的数目称为振动自由度，每个振动自由度相应于红外光谱图上一个基频吸收峰。每个原子在空间都有三个自由度，如果分子由n个原子组成，其运动自由度就有3n个；3n=平动自由度+转动自由度+振动自由度3n个运动自由度中，包括3个分子整体平动自由度，

8、3个分子整体转动自由度，剩下的是分子的