第八章 红外光谱分析法.ppt

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1、红外吸收光谱法InfraredSpectrometry,IR1概述原理红外光谱仪器样品处理分析应用红外吸收光谱法2概述红外光谱的历史1800年英国科学家赫谢尔发现红外线1936年世界第一台棱镜分光单光束红外光谱仪制成1946年制成双光束红外光谱仪60年代制成以光栅为色散元件的第二代红外光谱仪70年代末，出现了激光红外光谱仪，共聚焦显微红外光谱仪等70年代制成傅立叶变换红外光谱仪，使扫描速度大大提高3概述红外吸收光谱法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偶极矩的净变化，

2、产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁，使相应于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数或波长关系的曲线，就得到红外光谱。振动转动光谱4概述红外光区的划分5概述红外区波长（m）波数（cm-1）对应能级近0.78-2.512800-4000弱电子跃迁中2.5-504000-200分子振动远50-1000200-10分子转动常用2.5-154000-670分子振动、转动红外光区的划分6概述红外光谱法的特点几乎每种化合物均有红外吸收，有机化合物的红外光谱能提供丰富的结构信息任何气态、液态和固态样品均可

3、进行红外光谱测定，这是其它仪器分析方法难以做到的样品用量少，可达微克量级7原理峰强峰数峰位8原理2．辐射与物质间有相互偶合作用。峰位振动能级差峰数分子振动自由度数目峰强偶极矩变化及能级跃迁几率满足两个条件：1．辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量9原理峰位1．双原子分子的简谐振动及其频率化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧K-力常数，-折合质量10振动的量子化发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的折合质量和键的力常数，即取决于分子的结构特征。原理11C–C键单键双键叁键力常数顺序小大峰位置（cm-1)

4、142916672222（折合质量）相同原理12C–CC–O折合质量顺序小大峰位置（cm-1)14301330K(力常数)基本相同原理13例题:已知C=C键的K=9.59.9,令其为9.6,计算波数值正己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为1652cm-1原理14峰数多原子分子的振动简正振动——分子质心保持不变，整体不转动，振动频率和相位相同，振幅不同基本振动形式伸缩振动——键长变化键角不变变形振动——键角变化键长不变原理15伸缩振动亚甲基变形振动原理16分子具有3N个自由度简正振动数目——振动自由度——基频吸收峰数分

5、子内原子间振动自由度=3N-6线性分子振动自由度=3N-5原理17基频吸收峰数振动自由度对称振动，偶极矩无变化简并现象，振动频率相同或几乎相等吸收峰强度太弱，仪器无法检测吸收峰频率不在仪器测量范围内原理18峰强瞬间偶极距变化大，吸收峰强；键两端原子电负性相差越大（极性越大），吸收峰越强。偶极矩变化率CO2分子原理19由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的吸收峰，基频峰；由基态直接跃迁到第二激发态，产生一个弱的吸收峰，倍频峰。跃迁几率原理20红外的范围：4000670cm-1官能团区：40001330cm-1伸缩振动

6、指纹区：1330670cm-1伸缩振动+变形振动按吸收的特性原理21按化学键性质2．25001900cm-1三键，累积双键伸缩振动区分为四个区：1．40002500cm-1X—H伸缩振动区（X=O，N，C，S）3．19001200cm-1双键伸缩振动区4．1200670cm-1X—Y伸缩X—H变形振动区原理22有机化合物分子中常见基团吸收峰(1）醇、酚、酸的—OH36503200cm-11．X—H伸缩振动区：40002500cm-123（2）饱和碳原子上的—C—H—CH32960cm-1反对称伸缩振动28

7、70cm-1对称伸缩振动—CH2—2930cm-1反对称伸缩振动2850cm-1对称伸缩振动—C—H2890cm-1弱吸收3000cm-1以下有机化合物分子中常见基团吸收峰1．X—H伸缩振动区：40002500cm-124苯环上的C—H3030cm-1=C—H30102260cm-1C—H3300cm-13000cm-1以上（3）不饱和碳原子上的=C—H（C—H）有机化合物分子中常见基团吸收峰1．X—H伸缩振动区：40002500cm-1252．双键伸缩振动区：12001900cm-1（1）RC=CR’16

8、201680cm-1强度弱，R=R’（对称）时，无红外活性。（3）C=O（18501600cm-1）碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。有机化合物分子中常见基团吸收峰（2）单核芳烃的C=C键伸缩振动（16261650cm-1）26有机化合物分子中常见基团吸收峰（3）C=O（18501600cm-1）碳氧双键的特征峰，强度大，