红外分光光度法ppt课件.ppt

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1、4—1概述4—2基本原理4—3红外分光光度计4—4红外光谱与分子结构的关系4—5红外光谱解析第四章红外分光光度法IRSpectrophotometry4—1概述红外分光光度法：利用物质对红外光区电磁辐射选择性吸收的特性来进行结构分析、定性和定量的分析方法，又称红外吸收光谱法。一、红外光（0.76—1000μm）的区划红外区划波长（μm）波数（cm-1）吸收类型光谱类型近红外区0.76—2.513158—4000—OH和—，NH倍频吸收区振-转光谱中红外区2.5—254000—400主要为有机官能团的基频吸收区振-转光谱远红外区25—1

2、000400—10分子转动吸收区转动光谱T~λ曲线→前密后疏二、红外光谱的表示方法T~σ曲线→前疏后密波长等距“谷”是IR中的吸收峰波数等距三、红外光谱与紫外-可见光谱的异同IRUV-Vis起源分子振动能级跃迁伴随转动能级跃迁（分子的振动-转动光谱）分子外层价电子能级跃迁（电子光谱）适用所有有机化合物具n-π*和/或π-π*跃迁有机化合物，有色无机物测定对象物态：气、液、固液、气特征性光谱复杂、特征性强简单、特征性不强用途定性鉴别的主要手段定量[不准确，多用于异构体的相对含量]结构研究的主要手段（官能团、化合物类别、结构异构、氢键以及

3、某些链状化合物的链长等）定性定量（准确）结构研究（推测有机化合物共轭骨架）相同点?4—2IR基本原理一、振动-转动光谱二、振动形式三、振动自由度四、红外光谱产生的条件五、吸收峰强度六、吸收峰的分类七、吸收峰的峰位及其影响因素八、吸收峰峰数的影响因素一、振动-转动光谱1、红外光谱为振—转光谱、吸收光谱、分子光谱红外光谱主要由分子的振动能级跃迁产生分子的振动能级差远大于转动能级差分子发生振动能级跃迁必然同时伴随转动能级跃迁2、谐振子与位能曲线双原子分子A-B→近似看作谐振子两原子间的伸缩振动→近似看作简谐振动（动能+势能）一、振动-转动光

4、谱根据量子力学理论：IR光谱主要讨论从基态跃迁到第一或第二激发态引起的吸收，可以用谐振动规律近似地讨论分子振动振动量子数双原子分子位能曲线谐振子位能曲线吸收红外线而发生能级跃迁时，所吸收的红外线频率（L）只能是谐振子振动频率（）的V倍基频峰的峰位等于分子的基本振动频率（）基频峰一、振动-转动光谱谐振子的振动服从虎克（Hooke）定律，分子中每个谐振子的振动频率（）用简谐振动公式计算：K(N/cm)：化学键力常数。K↑，↑，↑：化学键两端原子的折合质量。折合质量↑，↓，↓发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子

5、的折合质量和键的力常数，即取决于分子的结构特征。振动频率的表达式若用波数代替频率，则：=2C1√k=1302√k一、振动-转动光谱二、振动形式1、伸缩振动1）对称伸缩振动s2）反称伸缩振动as多原子分子双原子分子伸缩振动（）3）变形振动A：对称的变形振动δsB：不对称的变形振动δas2、弯曲振动1）面内弯曲振动βA：剪式振动δB：面内摇摆ρ2）面外弯曲γA：面外摇摆振动ωB：蜷曲振动τ振动频率不仅受化学键性质和原子质量的影响，也受到整个分子的影响1、伸缩振动（）指键长沿键轴方向发生周期性变化的振动1）对称伸缩

6、振动（s）：化学键两端的原子沿键轴方向的运动同时发生2）反称伸缩振动（as）：键长沿键轴方向的运动交替发生二、振动形式2、弯曲振动（变形振动，变角振动）指键角发生周期性变化、而键长不变的振动1）面内弯曲振动β（AX2型分子）弯曲振动发生在由几个原子构成的平面内A：剪式振动δ：振动中键角的变化类似剪刀的开闭B：面内摇摆ρ：基团作为一个整体在平面内摇动二、振动形式2）面外弯曲γ：弯曲振动垂直几个原子构成的平面A：面外摇摆振动ω：两个X原子同时向面下或面上的振动B：蜷曲振动τ：一个X原子在面上，一个X原子在面下的振动二、振动形式3、变形

7、振动1）对称的变形振动δs：三个AX键与轴线的夹角同时变大或缩小。形如花瓣开、闭的振动。2）不对称的变形振动δas：三个AX键与轴线的夹角不同时变大或减小二、振动形式三、振动自由度f指分子独立的振动数目，或基本的振动数目在中红外区，分子中存在三种运动形式的能量变化：平动（平移、不产生光谱）、振动与转动（产生远红外光谱）的能量变化N个原子组成的分子，每个原子在空间具三个自由度分子自由度=平动自由度+振动自由度+转动自由度=3N分子振动自由度数=3N—平动自由度—转动自由度线性分子f=3N—5非线性分子f=3N—6注：由振动自由度可以估算

8、基频峰的可能数目并非每个振动都产生基频峰吸收峰数常少于振动自由度数例：水分子——非线性分子f=3×3–6=3例：CO2分子——线性分子f=3×3–5=4三、振动自由度f两个定义：1、红外非活性振动：分子振动不产生偶极矩的