红外吸收光谱测定原理简述及样品谱图课件.ppt

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1、红外吸收光谱(InfraredAbsorptionspectroscopy,IR)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。红外吸收光谱的特点红外区域的划分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(υ

2、asCH2),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)基本原理红外光谱产生的条件E红外光=ΔE分子振动或υ红外光=υ分子振动能级跃迁选律：振动量子数(ΔV）变化为±1时，跃迁几率最大。从基态(V=0)到第一振动激发态(V=1)的跃迁最重要，产生的吸收频率称为基频。红外光与分子之间有偶合作用：分子振动时其偶极矩(μ)必须发生变化，即Δμ≠0。分子偶极矩(μ)μ＝δr红外光谱与分子结构的关系分子

3、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。+和-表示垂直于纸面方向的前后振动。亚甲基的振动形式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。分子振动数目线性分子：3n-5个（n

4、为分子中的原子个数）非线性分子：3n-6个分子振动与红外吸收峰的关系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。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

5、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：2,4-二甲基戊烷的红外光谱CH3的对称弯曲振动频率为1380cm-1，但当两个甲基连在同一个C原子上，形成异丙基时发生振动偶合，即1380cm-1的吸收峰消失，出现1385cm-1和1375cm-1两个吸收峰。费米共振例苯甲酰氯的红外光谱苯甲酰氯C-Cl的伸缩振动在874cm-1，其倍频峰在1730cm-

6、1左右，正好落在C=O的伸缩振动吸收峰位置附近，发生费米共振从而倍频峰吸收强度增加。影响振动频率的因素振动方程当m固定时,基团振动频率随化学键力常数增强而增大。例如：基团化学键力常数(K/N·cm-1)振动频率(/cm-1)CC12～182262～2100C＝C8～12增大1600～1680C－C4～61000～1300振动频率与基团折合质量的关系基团折合质量(m)振动频率(/cm-1)C－H0.92800~3100C－C6约1000C－Cl7.3约625C－I8.9约5002基团频率区的划分分区依据：由于有机物数目

7、庞大，而组成有机物的基团有限；基团的振动频率取决于K和m，同种基团的频率相近。划分方法氢键区基团特征频率区叁键区和累积双键区双键区指纹区单键区区域名称频率范围基团及振动形式氢键区4000～2500cm-1O－H、C－H、N－H等的伸缩振动叁键和CC、CN、NN和累积双键区2500~2000cm-1C＝C＝C、N＝C＝O等的伸缩振动双键区2000~1500cm-1C=O、C=C、C=N、NO2、苯环等的伸缩振动单键区1500~400cm-1C－C、C－O、C－N、C－X等的伸缩振动及含氢基团的弯曲振动。基团特征频率区的特点

8、和用途吸收峰数目较少，但特征性强。不同化合物中的同种基团振动吸收总是出现在一个比较窄的波数范围内。主要用于确定官能团。指纹区的特点和用途吸收峰多而复杂，很难对每一个峰进行归属。单个吸收峰的特征性差，而对整个分子结构环境十分敏感。主要用于与标准谱图对照。例乙基异丙基酮和甲基丁基