仪器分析―红外光谱分析法课件.ppt

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1、第十章红外吸收光谱分析法第一节概论第二节基本原理basicprincipleofInfraredabsorptionspectroscopy第三节红外光谱仪器infraredabsorptionspectrophotometer第四节红外光谱法中的试样制备第五节红外光谱法的应用analysisofInfraredspectrograph结束内容选择：2021/8/4第十章红外吸收光谱分析法一、红外光区的划分与应用二、红外吸收光谱的特点三、红外光谱图的表示方法第一节概述infraredabsorptio

2、nspec-troscopy，IR2021/8/4分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振-转光谱一、红外光区的划分辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构近红外区中红外区远红外区2021/8/4红外光区的划分与分析应用波段波长uM波数cm-1分析光谱分析类型分析对象近红外区0.78-2.512800-4000漫反射定量气体、固体吸收定量气体、液体中红外区2.5-504000-200透射定性纯液体、固体2.5-254000-400气体、液体、固体定量、GC-IR、LC-IR发射定量气体混合物远红

3、外光区50-1000200-10吸收定性纯无机或金属有机近红外光区：无需对样品进行处理，适于原位、无损、在线分析；中红外光区：适于结构和定性分析；远红外光区：适于研究无机化合物及小分子气体。2021/8/4二、红外光谱的特点比较内容红外吸收光谱紫外-可见吸收光谱光谱产生分子的振动和转动能级的跃迁价电子和分子轨道上的电子在电子能级间的跃迁研究对象在振动中伴随有偶极矩变化的化合物不饱和有机化合物特别是具有共轭体系的化合物分析功能既可定性又可定量及结构分析，非破坏性分析既可作定性又可定量，有时是破坏性分析20

4、21/8/4三、红外吸收光谱图的表示方法2021/8/4第十章红外吸收光谱分析法一、红外光谱产生的条件二、双原子分子的振动三、多原子分子的振动四、基团频率和特征吸收峰五、吸收谱带的强度六、影响基团频率的因素第二节基本原理infraredabsorptionspec-troscopy，IR2021/8/4一、红外吸收光谱产生的条件conditionofInfraredabsorptionspectroscopy满足两个条件：(1)辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量；(2)辐射与物质间有相互偶合作

5、用。对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振，无红外活性。如：N2、O2、Cl2等。非对称分子：有偶极矩，红外活性。偶极子在交变电场中的作用示意图(动画)2021/8/4根据量子力学原理，分子振动能量E振是量子化的，即E振=（V+1/2）h为分子振动频率，V为振动量子数，其值取0,1,2,…分子中不同振动能级差为E振=Vh也就是说，吸收光子的能量（ha）要与该能量差相等，即a=V时，才可能发生振转跃迁。例如当分子从基态（V=0）跃迁到第一激发态（V=1），此时V=1，即a=条件一：

6、辐射光子的能量应与振动跃迁所需能量相等2021/8/4条件二：辐射与物质之间必须有耦合作用磁场电场交变磁场分子固有振动a偶极矩变化（能级跃迁）耦合不耦合红外吸收无偶极矩变化无红外吸收2021/8/4二、分子的振动类型分子的振动能级（量子化）：E振=（V+1/2）hV：化学键的振动频率；：振动量子数。1、分子基团的振动频率化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧2021/8/4任意两个相邻的能级间的能量差为：K化学键的力常数，与键能和键长有关，为双原子的折合质量=m1m2/（m1+m2）发生振动能

7、级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的折合质量和键的力常数，即取决于分子的结构特征。2021/8/4表某些键的伸缩力常数（毫达因/埃）键类型—CC—>—C=C—>—C—C—力常数15179.59.94.55.6峰位4.5m6.0m7.0m化学键键强越强（即键的力常数K越大）原子折合质量越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。2021/8/4例题:由表中查知C=C键的K=9.6,计算波数值。正己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为1652cm-12021/8/42、分子的振动类型ba

8、sicvibrationofthegroupinmolecular两类基本振动形式伸缩振动亚甲基：弯曲振动亚甲基(动画)2021/8/4甲基的振动形式伸缩振动甲基：变形振动甲基对称δs(CH3)1380㎝-1不对称δas(CH3)1460㎝-1对称不对称υs(CH3)υas(CH3)2870㎝-12960㎝-12021/8/4例１　水分子（非对称分子）3、基频、倍频和组频（1）峰位化学键的力常数K越大，原子折合质量越小，键的振动频率越大，吸