红外光谱与拉曼光谱ppt课件.ppt

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1、主要内容:1、红外光谱的基本原理、基团的特征吸收峰、红外光谱的结构及实验技术、红外谱图解释、IR的应用2、激光拉曼光谱的原理、拉曼与瑞利散射、拉曼光谱的特点及其应用第14章　红外光谱与拉曼光谱14.1　红外光谱14.1.1　红外光谱的基本原理一、电磁辐射电磁辐射即电磁波、辐射能，是一种以极快的速度穿过空间的能量。1873年JCMaxwell提出光是电磁波的一种形式，电磁波谱包括无线电波、微波、红外光、可见光、紫外光、X射线和射线。光具有波粒二相性，可用波长()、频率()来描述。将光子的能量与其频率联系起来了。爱因斯坦方程（微粒

2、性）：E=h电磁辐射的特性：具有光的吸收、发射、折射、反射、偏振等特性。光谱分析方法则利用辐射能的某一特性，通过测量能量作用于待测物质后产生的辐射信号的分析方法。如：散射特征　　　拉曼散射分析二、分子光谱与原子光谱吸收特性　　　吸收光谱（红外、紫外、NMR）发射特性　　　发射光谱法（荧光光谱、磷光光谱）1、原子运动与原子光谱原子的运动主要是电子在原子核周围运动，因此原子运动的能量叫电子能，是电子在核周围运动、电子与电子之间以及电子与核之间的作用产生的。原子光谱是原子中电子能级跃迁产生的光谱。包括原子吸收与发射光谱。2、分子运动与分

3、子光谱与原子运动相比，分子运动较复杂，主要有分子的整个平动、分子绕其质心的转动、分子中原子核的振动及分子中电子的运动。各状态的能量为平动能、转动能、振动能和电子能。分子的总能量由以下几种能量组成：3、光谱分析法的分类按物质吸收和产生的辐射能分：XRD、紫外光谱、红外、NMR、拉曼光谱按作用物质的微粒分：原子与分子光谱按分子或原子能级跃迁方向分：吸收和发射光谱光谱分析法的分类图在分子光谱中，根据电磁波的波长()划分为几个不同的区域，如下图所示：近红外区：12500~4000cm-1中红外区:4000－200cm-1,分子振动基频吸收

4、区远红外区:200~10cm-1，振动光谱的泛频区红外光谱根据频率范围可分成：红外光谱的波长范围：0.8~1000m，相应频率是12500~10m(波长），波长与波长间的关系：P234:14-1三、红外光谱的原理(Infraredspectroscopy)红外吸收光谱是由分子中振动的跃迁而产生的，同时也伴随有分子中转动能级的跃迁，故又称为振转光谱。14.1.2红外光谱一、红外光谱的表示方法红外光谱是研究波数在4000~200cm-1范围内不同波长的红外光通过化合物后被吸收的谱图。谱图以波长或波数为横坐标，以透光度为纵坐标而形成。

5、透光度以下式表示：I：表示透过光的强度；I0：表示入射光的强度。横坐标：波数()400～4000cm-1；表示吸收峰的位置。纵坐标：透过率（T%），表示吸收强度。T↓，表明吸收的越好，故曲线低谷表示是一个好的吸收带。二、分子振动与红外光谱分子的振动方式(1)伸缩振动：(2)弯曲振动：值得注意的是：不是所有的振动都能引起红外吸收，只有偶极矩(μ)发生变化的，才能有红外吸收。H2、O2、N2电荷分布均匀，振动不能引起红外吸收。H―C≡C―H、R―C≡C―R，其C≡C（三键）振动也不能引起红外吸收。总结：产生红外光谱的必要条件是：1、红外

6、辐射光的频率与分子振动的频率相当，才能满足分子振动能级跃迁所需的能量，而产生吸收光谱。2、必须是能引起分子偶极矩变化的振动才能产生红外吸收光谱。14.1.3有机化合物基团的特征频率总结大量红外光谱资料后，发现具有同一类型化学键或官能团的不同化合物，其红外吸收频率总是出现在一定的波数范围内，我们把这种能代表某基团，并有较高强度的吸收峰，称为该基团的特征吸收峰(又称官能团吸收峰)。例：28003000cm-1—CH3特征峰；16001850cm-1—C=O特征峰；基团所处化学环境不同，特征峰出现位置变化：—CH2—CO—CH2—17

7、15cm-1酮—CH2—CO—O—1735cm-1酯—CH2—CO—NH—1680cm-1酰胺一、红外光谱信息区常见的有机化合物基团频率出现的范围：4000670cm-1依据基团的振动形式，分为四个区：(1)40002500cm-1X—H伸缩振动区（X=O，N，C，S）(2)25001900cm-1三键，累积双键伸缩振动区(3)19001200cm-1双键伸缩振动区(4)1200670cm-1X—Y伸缩，X—H变形振动区二、分子结构与吸收峰1．X—H伸缩振动区（40002500cm-1）（1）—O—H36503200c

8、m-1确定醇、酚、酸在非极性溶剂中，浓度较小（稀溶液）时，峰形尖锐，强吸收；当浓度较大时，发生缔合作用，峰形较宽。注意区分—NH伸缩振动：35003100cm-1（3）不饱和碳原子上的=C—H（C—H）苯环上的C—H3030cm-