红外光谱分析与激光拉曼光谱分析ppt课件.ppt

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1、红外光谱分析与激光拉曼光谱分析一红外光谱分析概述红外光区的划分红外吸收产生的原理红外分析方法5红外图谱解析6基团特征频率典型红外图谱8红外分析的步骤1概述（1）红外－拉曼红外光的电磁波本质（波长、折射率不同）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，并使得这些吸收区域的透射光强度减弱。记录红外光的百分透射比与波长关系的曲线，即为红外光谱，所以又称之为红外吸收光谱。红外吸收光谱与分子结构有关系红外光谱属于分子振动光谱。根据分子振动理论计算简单分子的基频和力常数利用基频和转动惯量计算了分子和键长、比热和其他热力学常数

2、1概述（3）红外光谱图：纵坐标为百分透射率（T%）或吸光度（A），横坐标为波长λ（μm）和波数1/λ单位：cm-1可以用峰数，峰位，峰形，峰强来描述。“分子指纹”朗伯—比尔定律：A=lg(1/T)=Kbc1概述（5）红外－拉曼红外光谱英文为InfraredSpectrometry(IR)样品吸收红外辐射的主要原因是：分子中的化学键因此,IR可用于鉴别化合物中的化学键类型，可对分子结构进行推测。既适用于结晶质物质，也适用于非晶质物质。2红外光区的划分（1）红外－拉曼红外光区介于可见光与微波之间，波长范围约为0.76-1000μm，为了便

3、于描述，引入一个新的概念——波数。波数：，波长的倒数，每厘米的波长个数，单位cm－1＝1/（cm）＝104/（m）2红外光区的划分（2）红外－拉曼近红外：0.76―2.5μ，13158―4000cm-1主要为OH，NH，CH的倍频吸收中红外：2.5―25μ，4000―400cm-1主要为分子振动，伴随振动吸收远红外：25―1000μ，400―10cm-1主要为分子的转动吸收其中，中红外区是研究的最多、最深的区域，一般所说的红外光谱就是指中红外区的红外吸收光谱。3红外吸收产生的原理3.1红外光的本质与一般的电磁波一样，红外光亦

4、具有波粒二像性：既是一种振动波，又是一种高速运动的粒子流。其波长表示为波数的形式＝1/（cm）＝104/（m）所具有的能量为：E＝hc/＝hc红外光所具有的能量正好相当于分子（化学键）的不同能量状态之间的能量差异。因此才会发生对红外光的吸收效应。3红外吸收产生的原理3.2分子与光谱分子能量E=Ee+Er+Ev+EftEN+Ei（分别为电子能量，分子的转动能量，分子的振动能量，分子质心在空间的平动能量，分子的核内能，分子基团间的内旋转能。）分子光谱来源于分子内部不同能级之间的跃迁，由于平动能量和内旋转能是连续，核能级在要磁场

5、中才能分裂，因此光谱主要取决于E=Ee+Er+Ev电子能级差1～20eV（可见区和紫外区）振动能级差0.05～1eV（中红外区）转能能级差0.001～0.05eV（远红外和微波区）红外光谱属于分子振动-转动光谱3红外吸收产生的原理分子的振动所需的能量远大于分子的转动所需的能量，因此对应的红外吸收频率也有差异：远红外区：波长长，能量低，对应分子的转动吸收中红外区：波长短，能量高，对应分子的振动吸收近红外区：能量更高，对应分子的倍频吸收（从基态－－第二或第三振动态）3.3双原子分子的振动双原子分子是简单的分子，简单的伸缩振动（1）谐振子模

6、型Hook定律：双原子分子吸收红外光时，沿轴线上作振动，在弹簧伸长或受压缩时产生一线性恢复力ff=-K△r(K为弹性系数或化学键的力常数）f=ma考虑力与质量及加速度考虑双原子的谐振动，匀速圆周运动在圆周上的投影经典力学处理以HCl为例实测吸收波数为2886cm-1应用经典力学的方法可以讨论双原子分子的振动，证明双原子分子的振动光谱的特征。亦可由量子力学得证。经典力学的红外吸收解释：是分子固有的振动频率，振动时若发生偶极距的变化，即产生了频率(波数)为的交变电磁场。若有一辐射频率相同的红外光照射该分子，则分子振动的交变电磁场与红外辐射

7、的交变电磁场发生耦合作用（或叫共振）。红外辐射的能量转移到分子上，分子吸收了红外光，频率不变，而振幅变大，振动能级发生跃迁，产生了红外吸收光谱分子中的振动能级是量子化的，而不是连续的。从量子力学的波动方程所得到的振动位能解为:量子力学处理式中，v为振动量子数，取值0、1、2…，为分子振动的频率，即为根据能级跃迁的光谱选律，△v=±1，即振动能级跃迁时，允许的是相邻能级的跃迁，而且主要的是从v=0跃迁到v=1,跃迁时能级差为吸收红外辐射光子的能量必需等于振动能级差△Ev，分别为被吸收红外辐射的频率和波数。可见，量子力学解决了振动能级量子

8、化、吸收红外的频率等于分子振动频率的问题（2）非谐振子模型双原子分子振动位能比较1．谐振子振动位能曲线；2．双原子分子振动位能曲线非谐振子模型表明，当分子振动使核间距r小于平衡时的核间距re时，即r＜re，两原子靠拢时，