《红外光谱法》PPT课件.ppt

《《红外光谱法》PPT课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第十二章红外吸收光谱法(IR)概述0.76～2.5μm近红外区一、红外光区2.5～25μm中红外区（4000～400cm-1)25μm以上远红外区二、红外光谱仪的波长测定范围2.5～25μm（4000～400cm-1)，为中红外区,为振—转光谱。三、红外光谱学研究红外辐射与物质分子间作用的学科。四、用途⒈进行分子结构的基础研究测定分子键长、键角、推断分子的立体构型；⒉进行化学组分的定性和定量分析；⒊进行有机化合物的结构鉴定。五、红外吸收光谱的表示法红外吸收光谱与紫外吸收光谱的表示方法不同。采用：T～或T～λ目前多采用：T～曲线在T～曲线中，为防止T～曲

2、线在高波数区过分扩张，一般用两种比例尺，多以2000cm-1为界。在红外光谱中总是用波数描述频率的大小。六、红外光谱与紫外光谱的区别⒈起源不同：紫外光谱—电子光谱红外光谱—振动-转动光谱⒉特征性不同：红外光谱的特征性比紫外光谱强。紫外光谱主要是分子的π电子或n电子跃迁产生的吸收光谱，多数紫外光谱较简单，特征性较差。红外吸收光谱是振动-转动光谱。每个官能团都有几种振动形式，在红外区相应产生几个吸收峰，光谱复杂，特征性强。⒊适用范围不同紫外吸收光谱法：①只适用于研究芳香族或具有共轭的不饱和脂肪族化合物及某些无机物。②测定对象的物态为溶液极少数为蒸气。③主

3、要用于定量分析红外吸收光谱法：①结构上不受限制，在中红外光区能测得所有有机化合物的特征光谱，还可用于研究某些无机物。②测定对象的物态为液态、固态以及气态。③主要用于定性鉴别及测定有机化合物的分子结构。第一节红外吸收光谱的基本原理一、分子振动能级和振动形式㈠振动能级和振动形式1．双原子分子的简谐振动谐振子简谐振动过程位能U与原子间距离r及平衡距离re间的关系：其中：K为化学键力常数（N/cm）当r＝re时，U＝0当r＞re或r＜re时，U≠0又振动过程分子的总能量:Ev＝U+T则：当r＝re时，U＝0，Ev＝T当r很大时，T＝0,Ev＝U量子力学证明，分

4、子振动过程的总能量为：V=0时，此时振动能为零点能。由于振动能级是量子化的，吸收的光子的能量hνL必须等于振动能级的能量差⊿EV：hνL=⊿EV=(Vn+1/2)hν－(Vi+1/2)hν=(Vn－Vi)hν=⊿V﹒hν即：νL=⊿V﹒ν结论：如把双原子分子视为谐振子，发生能级跃迁时所吸收的红外线频率νL只能是谐振子振动频率ν的⊿V倍。V=0为基态，跃迁至第一激发态V=1，νL=ν，此时所产生的吸收峰为基频峰。⒉振动频率Hooke定律推导出谐振子振动频率：K化学键力常数，与键能和键长及键的种类有关。①单键：5N/cm,双键：10N/cm，叁键：15N/

5、cm②K越大表明化学键的强度大。u:折合原子质量，m1、m2为A、B原子质量因为：所以当用A、B的折合相对原子质量u′代替折合原子质量u:讨论：①K↑,u′↓,ν↑②u′相同的同类原子，K↑,ν↑。键类型—CC—>—C=C—>—C－C—力常数15105峰位2060cm-11680cm-11190cm-1③K相同，u′↓,ν↑键类型—C－H>—C－C—u′16峰位2910cm-11190cm-1④含氢原子单键的振动吸收峰一般都出现在高波数区见书238页基频峰分布略图例: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

6、缩振动频率实测值为1652cm-1㈡分子中基团的基本振动形式两类基本振动形式：⒈伸缩振动⒉弯曲振动、变形振动㈢分子的振动自由度⒈分子的总自由度分子的总自由度等于确定分子中各原子在空间的位置所需坐标的总数。在空间确定一个原子的位置，需要3个坐标，当分子由N个原子组成时，则需要3N个坐标或自由度才能确定其3N个原子的位置。对于N个原子构成的分子整体，其分子自由度的总数，应该等于平动、转动和振动自由度的总和。3N=平动自由度+转动自由度+振动自由度多原子分子在红外光谱图上，可以出现一个以上的基频吸收带，基频吸收带的数目等于分子的振动自由度。即振动自由度是分子

7、基本振动的数目，即分子的独立振动数。⒉分子的振动自由度振动自由度=3N－〔平动自由度+转动自由度〕用振动自由度可以估计分子的基频峰的可能数目。⒊分子平动和转动自由度①分子的质心可以沿x、y和z三个坐标方向平移，故分子的平动自由度等于3。②只有原子在空间的位置发生改变的转动，才能形成一个自由度。线性分子共有3个平动自由度，2个转动自由度。非线性分子共有3个平动自由度，3个转动自由度。xyz线性分子平动和转动自由度yxz线性分子围绕x和y轴的转动,引起原子的位置改变，因此各形成一个转动自由度。分子绕z轴转动，原子的位置没有改变，不能形成转动自由度。xyz非

8、线性分子平动和转动自由度⒋计算公式：线型分子振动自由度f＝3N－5；非线型分子振动自由度f＝3