红外分光光度法课件.ppt

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1、分析化学红外分光光度法1.概述2.基本原理3.典型光谱4.光度计及制样5.应用与示例6.小结与习题中国药科大学概述基本原理典型光谱光度计及制样应用与示例小结第一节概述一、红外光区的划分二、红外图谱的表示方法三、紫外光谱与红外光谱的比较Infraredspectrophotometry，IR概述基本原理典型光谱光度计及制样应用与示例小结0.76~2.5m近红外(near-infrared)2.5~50m中红外（mid-infrared）4000~200cm-125~500m远红外(far-infrared)一、红外光区的划分

2、概述基本原理典型光谱光度计及制样应用与示例小结■T-曲线（左下图），波长等距，曲线“前密后疏”■T-曲线（右上图），波数等距，曲线“前疏后密”二、红外图谱的表示方法波数（cm-1）=概述基本原理典型光谱光度计及制样应用与示例小结1、起源不同光谱能级跃迁备注IR分子振-转能级跃迁振-转光谱UV分子的价电子能级跃迁电子光谱三、紫外光谱与红外光谱的比较概述基本原理典型光谱光度计及制样应用与示例小结2、适用范围UV：主要讨论芳香化合物、长共轭化合物,且限于溶液。IR：几乎所有的有机化合物，且用于固、液、气。3、特征性强－能反映化合

3、物的精细结构概述基本原理典型光谱光度计及制样应用与示例小结4、用途：红外主要用于定性、定结构;紫外主要用于定量。定结构：①官能团②化学类别③精细结构a.构型、取代基位置b.直链、支链★红外分光光度法（infraredspectrophotometry)：利用样品的红外吸收光谱进行定性、定量分析及测定分子结构的方法。★红外吸收光谱（mid-infraredabsorptionspectrum,IR）:由分子的振动、转动能级跃迁产生的光谱(振-转光谱)。概述基本原理典型光谱光度计及制样应用与示例小结红外光谱－峰位、峰形、峰强概述基本

4、原理典型光谱光度计及制样应用与示例小结一、振动能级和振动光谱例：双原子分子V=0,1,2……（振动量子数）第二节基本原理概述基本原理典型光谱光度计及制样应用与示例小结基频峰产生的必要条件振动能级是量子化的，分子只能吸收相当于两个能级差的光量子，才能发生跃迁。▲假定光子能量：EL=hνL▲当EL=ΔE，即：L=ΔV·振--振动能级跃迁必要条件▲基频峰:由V＝0跃迁至V＝1所产生的吸收峰。说明：红外光子频率恰好等于分子振动频率的整数倍才可能发生跃迁--红外吸收的必要条件。概述基本原理典型光谱光度计及制样应用与示例小结二、振动形式

5、(modeofvibration)：(一)伸缩振动(stretchingvibration)：键长沿键轴方向周期性变化（s－对称伸缩振动，as－不对称伸缩振动）(振动形式动画)概述基本原理典型光谱光度计及制样应用与示例小结（二）弯曲振动(bendingvibration)：键角的周期性振动1、面内弯曲：：—剪式，—摇摆2、面外弯曲：：—摇摆，—卷曲亚甲基的弯曲振动形式示意图(振动形式动画)概述基本原理典型光谱光度计及制样应用与示例小结（二）弯曲振动(bendingvibration)：键角的周期性振动3、对称变

6、形s，不对称变形as？问题：是不是所有的振动都产生吸收峰呢？我们先由计算得出其振动的自由度。甲基的变形振动形式示意图概述基本原理典型光谱光度计及制样应用与示例小结(三)振动自由度1、定义－基本振动的数目2、计算要确定一个原子在空间的位置，要X、Y、Z三个自由度，若一个分子有N个原子，应有3N个自由度。但分子作为一个整体有平动、转动、振动，而红外吸收是由振动引起，故：非线性分子：振动自由度=3N-3-3=3N-6线性分子：振动自由度=3N-3-2=3N-5振动自由度=分子总自由度-平动自由度-转动自由度=3N-3-转概述基本原

7、理典型光谱光度计及制样应用与示例小结例：H2O；非线性分子，f=3×3-6=3；振动形式为：υasOH3756cm-1;υsOH3652cm-1;δOH1595cm-1例：CO2；线性分子，f=3×3-5=4;4种振动形式但红外光谱上只看到2349cm-1，667cm-1两个峰。(水分子振动形式动画)(CO2振动形式动画)概述基本原理典型光谱光度计及制样应用与示例小结（1）简并：振动形式不同，但振动频率相同，产生简并。（2）红外非活性振动：振动过程中分子偶极矩不发生变化。（或说偶极矩变化为0），正负电荷重心重合r=0∵=q·r

8、=0，Δ=0；红外线是个交替磁场，若Δ=0，则不产生吸收。（3）仪器分辨率太弱。（4）峰太弱。☆产生红外光谱两个必要条件：(1)L=ΔV·振；（2）Δ≠0问：基频峰的数目小于振动自由度的原因？概述基本原理典型光谱光度计及制样应用与示例小结3、泛频峰：（