IR-红外光谱解析.ppt

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1、红外光谱InfraredSpectra,IR第一节概述第二节红外光谱基本原理第三节IR的实验仪器及样品处理技术第四节基团频率和特征吸收第五节红外光谱法的应用第一节概述一、分子光谱的产生二、红外光区的划分三、红外光谱的测定过程四、红外光谱法的特点分子光谱的产生在分子中，除了电子相对于原子核的运动外，还有核间相对位移引起的振动和转动。这三种运动能量都是量子化的，并对应有一定能级。第一节　概述电子能级转动能级振动能级分子中电子能级、振动能级和转动能级示意图△E电子△E振动△E转动红外吸收光谱由分子振动-转动能级跃迁引起的二、红外光区

2、的划分红外光谱在可见光区和微波光区之间，波长范围约为0.75~1000µm，三、红外光谱的测定过程当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运动引起瞬时偶极矩的变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁,使相应吸收红外光区域的透射光强度减弱。记录百分透射率与波数（或波长）关系曲线，就得到红外光谱。根据仪器技术和应用不同，习惯上又将红外光区分为三个区：近红外：20000—4000cm-1（0.75~2.5µm）中红外：4000cm-1—200cm-1（2.5~25µm）远红外：200cm-

3、1—10cm-1（25~1000µm）中红外光谱法又简称为红外光谱法红外光谱区：4000–400cm-1中红外光区（2.5~25µm）含绝大多数有机化合物和无机离子的基频振动吸收带。基频振动吸收最强，该区最适于进行红外光谱的定性和定量分析。中红外光谱仪器成熟、简单，积累了大量的数据资料，极具应用价值。红外光区光谱常用波数（每cm长光波中波的数目）表征。波长与波数σ之间的关系为：σ（cm-1）=104/（µm）中红外区的波数范围是4000~400cm-1四、红外光谱法的特点除了单原子和同核分子如He、O2、H2等之外，几乎所有的

4、有机化合物在红外光谱区均有吸收。凡是具有结构不同的两个化合物，一定不会有相同的红外光谱。（光学异构体和长链烷烃类化合物除外）第二节红外光谱基本原理第二节红外光谱基本原理一、红外吸收与分子偶极矩和振动频率的关系二、红外光谱产生的条件：(同时满足）三、分子振动频率-谐振子振动模型：（一）双原子分子的振动——简谐振动（二）多原子分子的振动----简正振动四、影响峰数减少的原因五、红外吸收的强度六、红外吸收光谱的表示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，此时光的能量通过分子偶极矩的变化而传递

5、给分子，这个基团就吸收一定频率的红外光，产生振动跃迁。一.红外吸收与分子偶极矩和振动频率的关系二、红外光谱产生的条件：(同时满足）（1）辐射体系发射的能量满足振动跃迁所需的能量(量子化的）（2）分子振动时有瞬时偶极矩的变化△µ≠0（与永久偶极矩无关）只有发生偶极矩变化（△≠0）的振动才能引起可观测的红外吸收光谱，该分子称之为红外活性的；△=0的分子振动不能产生红外振动吸收，称为非红外活性的。双原子分子：如H2、O2等振动时无瞬时偶极矩变化，为红外非活性：;极性双原子分子HCl等振动时有瞬时偶极矩变化，为红外活性：非极性多原子分

6、子：O=C=O对称伸缩振动无红外活性而反对称伸缩（←←）振动有红外活性；当C=C，N=N及C≡C对称取代时，对称伸缩振动红外非活性极性多原子分子：H2O具有红外活性←→三.分子振动频率-谐振子振动模型：1、双原子分子的振动——简谐振动分子中的原子以平衡点为中心，以非常小的振幅（与原子核之间的距离相比）作周期性的振动，近似看作简谐振动。双原子分子振动的模型，以经典力学的方法可把两个质量为M1和M2的原子看成刚体小球，连接两原子的化学键设想成无质量的弹簧，弹簧的长度r就是分子化学键的长度虎克定律(Hook’sLaw)C光速（3×108

7、m/s）;k化学键的力常数（N/m)μ原子折合质量（kg)1）振动频率与µ倒数的平方根成正比，原子质量愈轻，振动频率越高，吸收峰在高波数区；2）振动频率与k的平方根成正比，键能愈大，键长愈短，振动频率越高，吸收峰在高波数区。经典处理分子的振动：近似处理的方法真实分子的振动能量变化是量子化；分子中基团之间，化学键之间互有影响，及k影响基本振动频率与内部因素（吸光因素）和外部因素（化学环境）有关2、多原子分子的振动--简正振动A简正振动振动状态是分子质心保持不变，整体不转动，每个原子都在其平衡位置附近做简谐振动，其振动频率和相位都相

8、同，（每个原子都在同一瞬间通过其平衡位置，而且同时达到其最大位移值）。分子中任何一个复杂振动都可以看成这些简正振动的线性组合B简正振动的基本形式B-1伸缩振动(stretchingvibration)：原子沿键轴方向伸缩，键长发生变化而键角不变的