红外吸收光谱法课件.ppt

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1、红外吸收光谱法InfraredAbsorptionSpectroscopy，IR红外吸收光谱法一、概念1、波数电磁辐射的可见光至微波之间的波长区域称为红外区（0.78—500um），一般用波长λ(um)或波数σ(cm-1)来表示。σ(cm-1)＝104／λ(um)：表示电磁辐射在单位距离cm中的振动频率。由于波数和能量成正比，故红外光谱更多地采用波数作为单位。红外吸收光谱法2、红外、紫外、可见吸收光谱的区别光谱区域波长分子运动形式光谱类型紫外可见200－780nm分子外层价电子跃迁紫外可见吸收光

2、谱红外0.78－500um分子振动、转动红外吸收光谱△E电子>△E振>△E转红外光的能量较小，分子吸收红外光不足以引起外层价电子跃迁。红外吸收光谱法3、红外分区区域波长um波数cm-1跃迁类型近红外区0.78—2.512820—4000OH、NH及CH键的倍频吸收中红外区2.5—254000—400分子振动、转动,基频吸收远红外区25—500400—20转动红外吸收光谱法4、基频吸收：极性分子吸收红外光，产生主要属于基态（V＝0）到第一振动能级（V＝1）之间的跃迁，即△V＝1，其对应的谱带称为基

3、频吸收带。倍频吸收：一次跃迁两个或多个振动能级由V=0V=2即△V＝2V=0V=3即△V＝3321V=0基频吸收倍频吸收注：基态中不同的振动能级用V＝0，1，2，…表示红外吸收光谱法5、红外光谱的概念分子吸收红外光，由分子振动、转动发生能级的跃迁（基态V＝0至第一振动能级V＝1，即△V＝1）产生的光谱，称为中红外光谱，简称红外光谱。绝大多数有机化合物和无机离子的基频吸收带在中红外区，由于基频振动是红外光谱中吸收最强的振动，所以该区最适合进行定性定量分析，同时，中红外光谱仪技术成熟、简单，而且目前

4、已积累了该区的大量的数据资料，因此它是目前应用最广泛的光谱区。红外吸收光谱法二、红外吸收光谱的产生条件红外吸收光谱的产生有两个条件：1、只有当吸收的红外辐射能量与能级间的跃迁相当时，才会产生吸收谱带。2、只有偶极矩发生变化的振动，才能出现吸收谱带。通常可用分子的偶极矩μ来描述分子极性的大小。设正负电中心的电荷分别为＋q和－q，正负电荷中心距离为d，则μ=q×d红外吸收光谱法红外吸收光谱的产生条件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它一致，二者就会产生共振，此时光的能量通过

5、分子偶极矩的变化而传递给分子，这个基团就吸收一定的红外光，产生振动跃迁；如果红外光的振动频率和分子中各基团的振动频率不符合，该部分的红外光就不会被吸收。因此若用连续改变频率的红外光照射某试样，由于该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）。将分子吸收红外光的情况用仪器记录，就得到该试样的红外吸收光谱图。HCl+q-q-qOHH+q+qddHCl、H2O的偶极矩红外吸收光谱法三、红外光谱法的特点除了单原子分子和同核分子如N

6、e、He、O2、H2等外，几乎所有的有机化合物在红外区都有吸收；除了光学异构体，凡是具有不同结构的有机化合物，一定不会有相同的红外光谱。红外吸收光谱最重要的特点是具有特征性。红外主要用于定性。定量分析也遵循朗伯－比尔定律，但偏离更多，准确度不高，应用不多。在定量分析方面，可用于测定大气、汽车尾气中的CO、CO2，水中的油分等。红外吸收光谱三要素：位置、强度（S、M、W）、峰形（sh、b、v）红外吸收光谱法水杨酸的红外图位置强度峰形红外吸收光谱法位置强度峰形水杨酸钠的红外图红外吸收光谱法四、分子振

7、动的形式分子振动形式可分为两类：1、伸缩振动（1）对称伸缩振动（2）反对称伸缩振动2、变形及弯曲振动（1）面内变形振动A、剪式振动B、面内摇摆振动（2）面外变形振动A、面外摇摆振动B、扭曲变形振动红外吸收光谱法五、有机物红外吸收光谱与分子结构的关系1、基团频率同一类型的化学键的振动频率总是出现在某一范围内。如具有－CH3基团的化合物，在2800－3000cm-1出现吸收峰，因此，出现CH3吸收峰的频率是CH3基团的特征频率。基团频率：与一定的基团相联系的振动频率称为基团频率。同一类型的基团在不同

8、化合物分子中所处的化学环境有所不同，使基团频率发生一定的位移。如：羰基在酸酐中1820－1750cm-1，酯类1750－1725cm-1醛类1740－1720cm-1酮类1725－1710cm-1酰胺1650cm-1红外吸收光谱法2、红外光谱分区红外光谱图一般以百分透过率（T%）为纵坐标，以波数（cm-1）为横坐标。4000－400cm-1的中红外区的红外光谱通常划分为官能团区和指纹区。官能团区（4000－1300cm-1）：在该区域内的红外吸收均是各种基团的特征吸收峰，吸收峰比较稀。指纹区（1