经典红外光谱解析.ppt

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1、红外光谱红外光谱的基本概念红外光谱仪及样品制备技术红外光谱与分子结构的关系红外图谱解析红外光谱的应用红外光谱的基本概念1红外光谱的基本概念2红外光区分三个区段：近红外区：0.75~2.5m，13333~4000/cm,泛音区（用于研究单键的倍频、组频吸收）中红外区：2.5~25m，4000~400/cm,基频振动区（各种基团基频振动吸收）远红外区：25m以上，转动区（价键转动、晶格转动）红外光谱的产生：用波长2.5~25m,频率4000~400/cm的光波照射样品，引起分子内振动和转动能级跃迁所产生的吸收光谱。分子振动的

2、类型双原子分子振动多原子分子振动分子振动的类型双原子分子振动多原子分子振动中红外区的频率常用波数ν表示，波数的单位是cm-1，标准红外谱图标有频率和波长两种刻度。波长和波数的关系是：各种振动方式及能量分子振动方式分为：伸缩振动-----对称伸缩振动s----反对称伸缩振动as弯曲振动----面内弯曲振动----剪式振动s-----平面摇摆-----面外弯曲振动-----非平面摇摆-----扭曲振动按能量高低为：as>s>s高频区低频区红外光谱的选律:使分子偶极矩发生改变的振动是红外活性的.振动自由度和峰数含

3、n个原子的分子，自由度为：线性分子有3n-5个非线性分子有3n-6个理论上每个自由度在IR中可产生1个吸收峰，实际上IR光谱中的峰数少于基本振动自由度，原因是：1振动过程中，伴随有偶极矩的振动才能产生吸收峰2频率完全相同的吸收峰，彼此发生简并（峰重叠）3强、宽峰覆盖相近的弱、窄峰4有些峰落在中红外区之外5吸收峰太弱，检测不出来二氧化碳的IR光谱O=C=OO=C=OO=C=OO=C=O对称伸缩振动反对称伸缩振动面内弯曲振动面外弯曲振动不产生吸收峰2349667667因此O=C=O的IR光谱只有2349和667

4、/cm二个吸收峰IR光谱得到的结构信息IR光谱表示法：横坐标为吸收波长（m），或吸收频率（波数/cm）纵坐标常用百分透过率T%表示从谱图可得信息：1吸收峰的位置（吸收频率）2吸收峰的强度,常用vs(verystrong),s(strong),m(medium),w(weak),vw(veryweak),b(broad),sh(sharp),v(variable)表示3吸收峰的形状(尖峰、宽峰、肩峰)质量效应常见术语基频峰、倍频峰、合频峰、热峰基频峰是分子吸收光子后从一个能级跃迁到相邻的高一能级产生的吸收。V=0V=1倍频峰(

5、2)是分子吸收比原有能量大一倍的光子之后，跃迁两个以上能基产生的吸收峰，出现在基频峰波数n倍处。2为弱吸收。合频峰是在两个以上基频峰波数之和(组频1+2)或差(1-2处出现的吸收峰。合频峰均为弱峰。热峰来源于跃迁时低能级不是基态的一些吸收峰。返回红外光谱的吸收强度红外吸收强度及其表示符号摩尔消光系数（ε）强度符号＞200很强VS75~200强S25~75中等M5~25弱W0~5很弱VW影响红外光谱吸收频率的因素外在因素内部因素质量效应电子效应空间效应氢键效应偶极场效应振动的偶合返回各种化学键的红外吸收位置外在因素（测

6、定条件）正己酸在液态和气态的红外光谱a蒸气（134℃）b液体（室温）样品所处物态、制备样品的方法、溶剂的性质、氢键、结晶条件、吸收池厚度、色散系统以及测试温度等质量效应X-H键的伸缩振动波数（cm-1）化学键波数（cm-1）化学键波数（cm-1）C-H3000F-HCl-H40002890C=C-H3100-3000Br-HI-H26502310Ar-H3100-3000Si-HGe-H21502070CC-H3300Sn-H1850将（mX+1）/（mX+2）近似为1，则上式可简化为：电子效应诱导效应、中介效应、和共轭效应诱

7、导效应诱导效应诱导效应：RCOR中极性基团的取代使C=O移向高波数化合物RCHORCORRCOClRCOFClCOClFCOFC=O171317151800192018281928共轭效应：使C=O移向低波数R-CH=CH2C=C1650CH3CNC=N2255RCOORC=O1735(C2H5)2C=C(CN)COOC2H5C=C1629,C=N2224,C=O1727中介效应在许多情况下，诱导效应和共轭效应会同时存在:RCOORR1CO-NR2RCOS-ArArCO-SRR1COR2C=O17351690

8、171016651715(-I>+C)(+C>-I)(-I+C)(+C>-I)共轭效应:共轭效应使不饱和键的波数显著降低空间效应：环张力，环张力对红外吸收波数的影响:环数减小，环的张力增大，环外双键加强，吸收频率增大，环内双键减弱，吸收频率减小空间位阻跨环共轭