最新仪器分析红外光谱法教学讲义PPT.ppt

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1、仪器分析红外光谱法§5-1概述一红外光区的划分辐射→分子振动和转动能级跃迁→红外光谱基频吸收带二红外光谱图研究对象：振动中伴随有偶极矩变化的化合物定性及有机化合物结构鉴定：分子的特征吸收定量分析：特征峰强度峰数峰位峰强键类型—CC——C=C——C—C—k15179.59.94.55.62222cm-11667cm-11429cm-1原子折合质量对振动频率的影响键类型C－OC－NC—Ck5.0-5.8～4.5-5.6>>1280cm-11330cm-11430cm-1键力常数对振动频率的影响二多原子分子的振动（一）振动的基本类型1.伸缩振动振动时键长发生变化，

2、键角不变。亚甲基2.变形振动振动时键角发生变化，键长不变。（二）基本振动的理论数组成分子的原子个数N分子的总自由度3N振动自由度(基频吸收带数目)线性分子3N-5非线性分子3N-6分子平移示意图线性分子转动非线性分子转动例：水分子的振动自由度＝3×3－6＝3例：CO2分子的振动自由度＝3×3－5＝4红外光谱图上的峰数≤基本振动理论数三影响吸收峰强度的因素1.吸收峰强弱的划分摩尔吸光系数峰强度>100非常强(vs)20<<100强(s)10<<20中强(m)1<<10弱(w)2.影响吸收峰强度的因素振动能级的跃迁几率基态(v=0)至第一激发态(v=1)跃迁几率大，

3、基频吸收带较强基态(v=0)至第二激发态(v=2)跃迁几率小，倍频吸收带较弱振动过程中偶极矩的变化振动过程中偶极矩的变化越大，吸收峰强度越大C、O电负性差别大,伸缩振动时,偶极矩变化大O=C=O对称伸缩振动偶极矩无变化无红外吸收峰产生O=C=O反对称伸缩振动偶极矩发生变化红外吸收。四产生红外吸收的条件1.辐射能量与产生振动跃迁所需的能量相等。2.振动时Δµ≠0。§5-3基团频率和特征吸收峰与一定结构单元相联系的、在一定范围内出现的化学键振动频率——基团频率（特征峰）O－H,N－H,C－H,C＝C,C≡C,C＝O一官能团区和指纹区官能团区：4000-1300cm-1

4、(伸缩振动)1)4000-2500cm-1x-H伸缩振动(x:O,N,C,S)O－H:3700-3200cm-1COO－H:3600-2500cm-1N－H:3500-3300cm-1C－H{>3000cm-1,不饱和，＝C－H或≡C－H<3000cm-1,饱和，－C－H2)2500-2000cm-1三键和累积双键区－C≡C－,－C≡N－:伸缩振动C＝C＝C,C＝C＝O,:反对称伸缩振动3)2000-1500cm-1双键伸缩振动区C＝O:1870-1600cm-1C＝C,C＝N,N＝O:1675-1500cm-1指纹区：1300-600cm-1X－Y伸缩振动:C－O

5、,C－N,C－X,N－O等X－H变形振动:C－H,O－H等反式构型吸收峰：990-970cm-1顺式构型吸收峰：～690cm-1两个强吸收峰：990和910cm-1例：烯烃取代程度及构型的判断例：苯环取代类型的确定675cm-1770-730cm-1,710-690cm-1770-730cm-1810-750cm-1,725-680cm-1860-800cm-1P235二影响基团频率的因素（一）内部因素1.电子效应诱导效应(I效应)1715173018001920共轭效应I(M效应)16801715I>MM>I17351690共轭效应II17151685-16

6、652.氢键的影响分子间氢键O－H键吸收峰频率减小C＝O键吸收峰频率也减小3515cm-10．01M0．1M0．25M1．0M3640cm-13350cm-1乙醇在四氯化碳中不同浓度的IR图2950cm-12895cm-1分子内氢键分子间和分子内氢键的区别:溶液浓度的影响不同3.振动耦合1827cm-1吸收峰分裂成两个峰1755cm-1乙酸酐的吸收峰4.费米共振正丁基乙烯基醚}共振产生两个吸收带1640cm-11613cm-1（二）外部因素物质状态溶剂§5-4红外光谱仪及制样方法一色散型红外分光光度计1基本组成1)光源硅碳棒使用波数范围较宽,坚固,发光面积

7、大。电极接触部分需用水冷却。能斯特灯稳定,不需用水冷却。但需预热,机械强度差。2)吸收池窗片材料:NaCl,KBr,CsI,KRS-5(TlI58%-TlBr42%)3)单色器光栅,狭缝，准直镜4)检测器热检测器：真空热电偶热电检测器：TGS((NH2CH2COOH)3·H2SO4)光电导检测器：MCT(Hg-Cd-Te)2双光束红外分光光度计双光束；单色器在样品池后面；扫描速率慢二傅里叶变换红外分光光度计1基本原理迈克尔逊干涉仪示意图多色光干涉时域谱2傅里叶变换红外光谱仪优点谱图的信噪比高。波长(数)精度高(0.01±cm-1)，重现性好。分辨率高。扫描速度