最新红外吸收光谱分析法ppt课件.ppt

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1、红外吸收光谱分析法内容概述基本原理产生红外吸收的条件分子振动谱带强度振动频率影响基团频率的因素红外光谱仪器定性分析、定量分析红外光谱分析法特点一、概述分子中基团的振动和转动能级跃迁产生的吸收光谱。红外光谱也称分子的振、转动光谱。1.红外光谱E1E0υ0υ1υ21J023J0231J0231J0231分子振动吸收光谱分子转动吸收光谱μmμm作用：有机化合物的结构解析的重要工具，根据有机化合物红外特征吸收频率，确定化合物结构中基团；也可依据特征峰的强度变化进行定量分析。(2)辐射与物质间有相互偶合作用，产生偶极矩的变化没有偶极矩变化的振动跃迁，无红外

2、活性：如：对称性分子的非对称性振动，有偶极矩变化的振动跃迁，有红外活性。如：非对称分子：有偶极矩，红外活性。如：单原子分子、同核分子：He、Ne、N2、O2、Cl2、H2等。没有红外活性。三、双原子分子振动方程式1．双原子分子的简谐振动及其频率根据经典力学的虎克定律：k-----化学键的力常数(达因)，与键能和键长有关；μ---双原子的折合质量:μ=m1m2/(m1+m2)分子的两个原子以其平衡点为中心，以很小的振幅（与核间距相比）作周期性振动，即所谓的简谐振动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力常数，即取决于分子的结构

3、特征。某些键的伸缩力常数（毫达因/埃）键分子kH-FHF9.7H-ClHCl4.8H-BrHBr4.1H-IHI3.2H-OH2O7.8H-SH2S4.3H-NNH36.5H-CCH3X4.7~5.0化学键键强越强（即键的力常数k越大）原子折合质量越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。键分子kH-CCH2=CH25.1H-CCH≡CH5.9C-ClCH3Cl3.4C-C4.5~5.6C=C9.5~9.9C≡C15~17C-O12~13C=O16~18振动的基本类型对称性伸缩振动VS反对称性伸缩振动VaS面内变形振动面外变形振动变形振

4、动振动类型非平面摇摆ω扭曲振动τ剪式振动δS平面摇摆ρ伸缩振动伸缩振动的k比变形振动k大；因此伸缩振动出现在红外吸收光谱的高波数区，变形振动出现在红外吸收光谱的低波数区。2．基本振动的理论数对于由N个原子组成的分子：3N=平动自由度+转动自由度+振动自由度xyz由N个原子组成的分子：平动自由度=3振动自由度=3N-平动自由度-转动自由度由N个原子组成的线形分子：转动自由度=2由N个原子组成的非线形分子：转动自由度=3线形分子：振动自由度=3N-5非线形分子：振动自由度=3N-6理论振动数（峰数）设分子的原子数为n，对非线型分子,理论振动数=3n

5、-6如H2O分子，其振动数为3×3-6=3对线型分子，理论振动数=3n-5如CO2分子，其理论振动数为3×3-5=46.红外吸收峰的数目例如：苯的简谐振动的自由度=3*12-6=30；再考虑到倍频、组频、差频、振动的耦合与费米共振等，产生的红外吸收峰应该非常多。实际上大多数红外吸收光谱图上的吸收峰数目小于理论数目。为什么？存在没有偶极矩变化的振动模式存在能量简并态的振动模式仪器的分辨率分辨不出的振动模式振动吸收的强度小，检测不到某些振动模式所吸收的能量不在中红外光谱区。红外光谱的吸收强度红外吸收谱带的强度取决于分子振动时偶极矩的变化，而偶极矩与

6、分子结构的对称性有关。振动的对称性越高，振动中分子偶极矩变化越小，谱带强度也就越弱。极性较强的基团（如C=0，C-X等）振动，吸收强度较大；极性较弱的基团（如C=C、C-C、N=N等）振动，吸收较弱。红外光谱的吸收强度一般定性地用：很强（vs）、强（s）、中（m）、弱（w）和很弱（vw）等表示。（一）基团频率区中红外光谱区可分成4000cm-1~1350cm-1和1350cm-1~650cm-1两个区域。最有分析价值的基团频率在4000cm-1~1300cm-1之间，这一区域称为基团频率区、官能团区或特征区。区内的峰是由伸缩振动产生的吸收带，比较

7、稀疏，容易辨认，常用于鉴定官能团。分为三个区域：（1）4000~2500cm-1X-H伸缩振动区，X可以是O、N、C或S等原子。（2）2500~1900cm-1为叁键和累积双键区。（3）1900~1200cm-1为双键伸缩振动振动频率基团频率区和指纹区（二）指纹区在1350cm-1~600cm-1区域内，除单键的伸缩振动外，还有因变形振动产生的谱带。这种振动与整个分子的结构有关。当分子结构稍有不同时，该区的吸收就有细微的差异，并显示出分子特征。这种情况就像人的指纹一样，因此称为指纹区。指纹区对于指认结构类似的化合物很有帮助，而且可以作为化合物存在

8、某种基团的旁证。X-H伸缩振动区：4000-2500cm-1叁键及累积双键区（2500~1900cm-1）双键伸缩振动区（1900~12