《红外吸收光谱法》PPT课件.ppt

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1、第十章红外吸收光谱法（Infraredabsorptionspectroscopy，IR）红外吸收光谱法：利用物质对红外光区电磁辐射的选择性吸收特性进行结构分析、定性分析和定量分析的一种分析方法§10－1概述一、红外光区的划分λ：0.75－1000μm三个区，表10－150μ11、近红外区（λ0.75－2.5μm，σ13000－4000cm-1)近红外光区的吸收带主要由低能级的电子跃迁、含氢原子团（如O-H,N-H,C-H）的伸缩振动的倍频吸收等产生2、中红外光区（λ2.5－50μm，σ4000－200cm-1)绝大多数有机化合物和无机离子的基频吸收带出现在该光区

2、3、远红外光区（λ50－1000μm，σ200－10cm-1)该光区主要由气体分子中的纯转动跃迁、振动－转动跃迁，液体和固体中重原子的伸缩振动，某些变角振动、骨架振动以及晶体中晶格振动所引起的2红外光谱(0.75~1000m)远红外(转动区)(25-1000m)中红外(振动区)(2.5~25m)近红外(泛频）(0.75~2.5m)倍频分子振动转动分子转动分区及波长范围跃迁类型（常用区）3二、红外光谱的表示方法T(%)σ/cm-1苯酚的红外光谱图1、红外光谱中横坐标可用λ/μm，频率γ和波数σ表示吸收带的位置频率γ1013s-14例如：2、红外光谱的纵坐标T

3、%三、红外光谱法的特点和应用1、高特征性分子指纹2、简便、快捷、应用广泛5§10－2红外吸收光谱法基本原理一、红外吸收光谱产生的条件利用物质分子对红外辐射的吸收，并由其振动及转动运动引起偶极矩的净变化产生振动和转动能级由基态跃迁到激发态，获得分子振动和转动能级变化的振动-转动光谱，即红外光谱。它反映了分子中各基团的振动特征。因此可以用来确定化学基团和鉴定未知物结构。同时，物质对红外辐射的吸收符合朗伯-比尔定量，故可用于定量分析。△E振：0.05－1ev△E转：0.0001－0.05ev以双原子分子振动光谱为例，说明红外光谱产生的条件平衡位置平衡位置伸伸缩reAB（

4、10－2）室温时：分子处于基态61、产生红外光谱的第一个条件2、产生红外光谱的第二个条件分子振动、转动过程中必须有偶极矩的净变化，即△u≠07红外辐射的吸收主要限于正负电荷中心不重合、不对称的极性分子。如HCl、CO等红外活性（or红外光效）：分子振动引起偶极矩的变化，从而产生红外吸收的性质非红外活性：3、基频吸收和倍频吸收（1）基频吸收：当分子吸收红外辐射后，由基态振动能级（ν＝0）跃迁至第一振动激发态（ν＝1）时所产生的吸收。所产生的吸收峰称基频峰。跃迁几率最大，红外光谱最强的吸收峰基频峰的峰位（γL）等于分子的振动频率γ（△ν＝1时，γL=γ）8例如，HCl

5、分子的振动频率为8.658×1013s-1，在发生△ν＝1的跃迁时，吸收8.658×1013s-1频率的红外光。亦即吸收波数为2886cm-1的红外光基频吸收峰既表示分子振动频率，亦表示分子基频吸收的峰位值（2）倍频吸收：9HCl分子的红外吸收基频峰（ν0→1）2885.9cm-1最强二倍频峰（ν0→2）5668.0cm-1较弱三倍频峰（ν0→3）8346.9cm-1很弱四倍频峰（ν0→4）10923.1cm-1极弱五倍频峰（ν0→5）13396.5cm-1极弱泛频峰倍频峰：由基态向第二、三….振动激发态的跃迁（V=±2、±3.）合频峰：分子吸收光子后，同时发生

6、频率为1，2的跃迁，此时产生的跃迁为1+2的谱峰。差频峰：当吸收峰与发射峰相重叠时产生的峰1-2。泛频峰可以观察到，但很弱，可提供分子的“指纹”。10二、振动形式简正振动：简正振动的振动状态是分子质心保持不变，整体不转动，每个原子都在其平衡位置附近做简谐振动，其振动频率和位相都相同，即每个原子都在同一瞬间通过其平衡位置，而且同时达到其最大位移值。分子中任何一个复杂的振动都可以看作这些简正振动的线性组合（一）简正振动的基本类型（P163图10－3）1、伸缩振动：原子沿键轴方向伸缩，键长变化但键角不变的振动。对称伸缩振动s不对称伸缩振动as2、变形振

7、动：基团键角发生周期性变化，但键长不变的振动。又称弯曲振动或变角振动。11变形振动面内变形振动面外变形振动剪式振动δ摇摆振动ρ摇摆振动ω扭曲振动τ下图给出了各种可能的振动形式（以甲基和亚甲基为例）1213（二）分子振动自由度振动自由度（独立振动数，理论振动数，峰数）：基本振动的数目3N＝平动自由度+转动自由度+振动自由度分子的平动自由度等于3xyz分子的转动自由度非线性分子－3个自由度线性分子－2个自由度振动自由度＝3N－（平动自由度+转动自由度）非线性分子：振动自由度＝3N－6线性分子：振动自由度＝3N－51415基频吸收带的数目＝分子的振动自由度例如，水分子是

8、由3个原子