分析化学电子教案--红外吸收光谱法

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1、长江师范学院化学化工学院-分析化学（下）教案教案（四）开课单位：化学化工学院课程名称：分析化学专业年级：2008级化学专业任课教师：杨季冬/牛卫芬教材名称：分析化学（下）2010-2011学年第1学期10长江师范学院化学化工学院-分析化学（下）教案授课内容第四章红外吸收光谱法课时安排4学时教学目的要求了解红外吸收光谱法的特点,掌握红外吸收光谱法的原理：分子的振动；红外吸收光谱产生的条件和谱带强度；基团振动与红外光谱区域；影响基团频率位移的因素。了解红外光谱仪的构造及红外吸收法的应用。教学重点难点教学重点：红外吸收光谱法的原理；红外吸收光谱仪的基本原理及应用。

2、教学难点：红外吸收光谱法的原理。教学方法手段多媒体课件，以讲授为主教学内容提纲第一节概述一、红外光谱法特点二、红外光谱图表示方法第二节红外吸收基本理论一、分子振动二、红外吸收光谱产生的条件和谱带强度三、基团振动与红外光谱区域四、影响基团频率位移的因素第三节红外吸收光谱仪一、红外光谱仪主要部件二、色散型红外光谱仪三、傅里叶变换红外光谱仪第四节红外吸收光谱分析一、试样的制备二、红外吸收光谱分析课外学习要求理解并掌握本章所讲内容，完成课后思考题2、5、7。教学后记10长江师范学院化学化工学院-分析化学（下）教案第四章红外吸收光谱法第一节概述1红外光谱法特点1.1红

3、外光谱不涉及分子的电子能级，主要是振动能级跃迁。红外光谱波长范围约为0.78~1000µm：（1）近红外光区（0.78~2.5µm）（2）中红外光区（2.5~50µm）（3）远红外光区（50~1000µm）与紫外-可见吸收光谱法比较，红外光谱法具有以下特点：（1）紫外-可见吸收光谱是电子-振-转光谱，涉及主要是电子能级跃迁，常用于研究不饱和有机物，特别是具有共轭体系的有机化合物；而红外光谱是振-转光谱，涉及振动能级的跃迁，几乎（除了单原子分析和同核双原子分子外）可用于所有化合物的研究。（2）红外光谱法最重要和最广泛的用途是对有机化合物进行结构分析。（3）物质

4、对红外光谱的吸收强度与物质含量也符合郎伯-比尔定律，也可用于定量分析，但干扰较大。（4）可测定气体、液体、固体样品，并且试样用量少，分析速度快，不破坏样品。2红外光谱图表示方法红外光谱图一般用T-s曲线或T-λ曲线来表示：（a）线形波长表示法（b）线形波数表示法第一节红外吸收基本理论10长江师范学院化学化工学院-分析化学（下）教案1分子振动1.1谐振子分子不是一个刚体，分子中的原子以平衡点为中心，以非常小的振幅（与原子核之间的距离相比）作周期性的振动，最简单的双原子分子的振动，经典方法可以用一个弹簧两端连结两个小球的谐振子来模拟。谐振子　对简单的双原子分子的

5、振动可以用谐振子模型来模拟：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（4－1）　　k:化学键力常数　　　　　　　μ为折合质量　　可见分子振动频率与化学键的力常数、原子质量有关系。如果用量子力学来处理，求解得到分子的振动能级EV与谐振子振动频率的关系为　　　　　　　　　　　1.2非谐振子实际上双原子分子并非理想的谐振子，比较双原子分子与谐振动位能曲线如图所示aa′是谐振子振动位能曲线，bb′是真实双原子振动位能曲线。随着n增大，能级间的间隔逐渐减小；当n较小时，真实分子振动情况与谐振子振动比较近似。双原子分子振动位能比较aa′－谐振子振动位能曲线bb′－双

6、原子振动位能曲线1.3分子的振动形式（1）伸缩振动原子沿键轴方向伸缩，键长发生周期性变化而键角不变的振动称为伸缩振动，用符号n表示。它又可以分为对称伸缩振动(ns，symmetrical)和不对称伸缩振动(nas，asymmetrical)。对同一基团，不对称伸缩振动的频率要稍高于对称伸缩振动。（2）变形振动（又称弯曲振动或变角振动）10长江师范学院化学化工学院-分析化学（下）教案变形振动是指基团键角发生周期变化而键长不变的振动称为变形振动，用符号d表示。变形振动又分为面内变形和面外变形振动。面内变形振动又分为剪式（以d表示）和平面摇摆振动（以r表示）。面外

7、变形振动又分为非平面摇摆（以w表示）和扭曲振动（以t表示）。（3）振动自由度振动自由度，即独立振动数，用来描述多原子分子振动形式的多少。每个振动自由度相当于红外光谱图上一个基频吸收带。　　即独立振动数，表示多原子分子振动形式的多少。　　对非线性分子：　　　　　　　　　　n为原子数　　对线性分子：　　　　　　　3红外吸收光谱产的条件和谱带强度3.1分子吸收红外辐射的条件　　分子吸收红外辐射必须同时满足以下两个条件：（1）辐射应具有刚好满足振动跃迁所需的能量。（2）只有能使偶极矩发生变化的振动形式才能吸收红外辐射。3.2吸收谱带的强度　　红外吸收谱带的强弱与分子

8、偶极矩变化的大小有关，根据量子理论红外光谱的强度与分