红外吸收光谱分析.ppt

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1、热分析复习什么是差热分析？差热分析的基本原理是什么？影响差热曲线的主要因素有哪些？什么是热重分析？影响热重曲线的主要因素是什么？热分析在材料研究中有哪些应用？红外吸收光谱分析红外吸收光谱InfraredAbsorptionSpectrum，IR原理：当分子中某个基团的振动频率和红外光的频率一致时，分子就吸收红外光的能量，从原来的基态振动能级跃迁到能量较高的振动能级。物质对红外光的吸收曲线称为红外吸收光谱。根据试样的红外吸收光谱进行定性、定量分析和确定分子结构等分析的方法，称为红外吸收光谱法。认识IR1.红外光谱区的分类红外光谱区在可见光区与微波区之间，其波长范围一

2、般为0.7μm~1000μm。红外光谱区的划分名称λ/μmσ/cm-1能级跃迁类型近红外区0.75~2.513333~4000O-H、N-H、C-H键的倍频吸收中红外区2.5~5.04000~200分子中原子的振动及分子转动远红外区50~1000200~10分子转动晶格振动如果波长以μm为单位，而1μm＝10-4cm，波长与波数的关系为：例如λ＝50μm的红外光，用波数表示为：波数是波长的倒数，常用单位是cm-1，它表示1cm的距离内光波的数目。即在1cm的长度内，波长为50μm的红外光波的数量为200个。2.红外光谱产生的条件分子吸收红外光必须满足如下两个条件：

3、☆红外光的能量应恰好能满足振动能级跃迁所需要的能量，当红外光的频率与分子中某基团的振动频率相同时，红外光的能量才能被吸收。☆红外光与物质之间有耦合作用。分子必须有偶极矩的变化。☆只有能够引起偶极矩变化的振动，才能产生共振吸收。像N2，O2，Cl2等对称分子，由于两原子核外电子云的密度相同，正、负电荷中心重合，等于0，故振动时没有偶极矩的变化，不吸收红外辐射，不能产生红外吸收光谱。3.红外光谱图T透过率振动和转动光谱，谱带。与UV比较，IR的特点：IR频率范围小、吸收峰数目多、吸收曲线复杂、吸收强度弱。★IR峰出现的频率位置由振动能级差决定☆★吸收峰的个数与分子振动

4、自由度的数目有关☆★☆吸收峰的强度则主要取决于振动过程中偶极矩变化的大小和能级跃迁的几率C=O、Si－O、C－Cl、C－F等基团极性较强，其吸收较强C－N，C－H等极性较弱的基团，吸收谱带的强度较弱基频的定义：振动能级由基态跃迁到第一激发态时产生的吸收峰称为基频峰，相应的频率称为基频。一般从基态跃迁到第一激发态的几率较大，所以基频吸收的强度也较大。IR谱带的强度用s(strong，强)、m(middle，中等)、w(weak，弱)、vw(veryweak，极弱)表示。1.双原子分子的振动双原子分子可以看成是谐振子，根据胡克定律：（二）分子的振动形式例1已知C－H键

5、(看作双原子分子)的力常数为K＝5N.cm-1，求C－H键的振动频率。解：C原子和H原子的折合质量为：答：C－H键的振动频率为3030cm-1。代入公式，得：化学键的力常数K与基频吸收波长的换算：例2已知醇分子中化学键O－H伸缩振动吸收峰位于2.77μm，计算O－H键的力常数K。解：O－H伸缩根动吸收峰的波数为：ν＝(104/2.77)cm-1＝3610cm-1两原子的、折合质量为：μ＝(16×1)/(16+1)＝0.941代入公式：答：O－H键的力常数K等于7.21N.cm-l。K＝7.21N.cm-1由于有机化合物的结构不同，化学键连接的两原子折合质量和化学键

6、的力常数各不相同，就会出现不同的吸收频率，因此，不同的化合物各有其特征的红外光谱。2.多原子分子的振动伸缩振动弯曲振动面内弯曲振动弯曲振动面外弯曲振动3.分子振动形式与红外吸收实际观察到的红外吸收峰的数目，往往少于振动形式的数目，减少的原因主要有：(1)不产生偶极矩变化的振动没有红外吸收，不产生红外吸收峰。(2)有的振动形式不同，但振动频率相同，吸收峰在红外光谱图中同一位置出现，只观察到一个吸收峰，这种现象称为简并。(3)吸收峰太弱，仪器不能分辨，或者超过了仪器可以测定的波长范围。（三）基团频率和特征吸收峰1.官能团区（特征谱带区）和指纹区（中红外区）★☆★☆官能

7、团区4000cm-1~1333cm-1分为三个区域伸缩振动吸收带基团的特征吸收峰X－H4000cm-1~2500cm-1O，N，C叁键和累积双键区2500cm-1~2000cm-1C=O、C=C、C=N、N=O2000cm-1~1500cm-1C=O：1870cm-1~1600cm-1指纹区可以表示整个分子的特征，用来鉴别烯烃的取代程度、提供化合物的顺反构型信息；确定苯环的取代基类型等。指纹区1333cm-1~667cm-12.基团频率2.基团频率－CH3基团的化合物，总是在频率2800cm-1~3000cm-1附近出现吸收峰。特征频率：通常把这种能代表某种基团存

8、在，并有较