5.红外基本原理汇编.ppt

红外吸收光谱分析法 infrared absorption spectroscopy，IR 第二节 红外吸收光谱产生的条件 condition of Infrared absorption spectroscopy 偶极矩（dipole moment） 二、分子的振动 （二）多原子分子的振动 2、实际峰数 四、红外吸收峰强度 五、振动频率 六、影响峰位变化的因素（重点） ｂ．共轭效应－特征频率减小 （２）空间效应 （3）氢键效应 2、外部因素 第三节 仪器类型与结构 迈克尔干涉仪工作原理图 第四节 IR的定性分析 二、制样方法 sampling methods 不饱和度 degree of unsaturation (1) 光源 能斯特灯nernst：氧化锆Zr、氧化钇Y和氧化钍Th烧 结制成的中空或实心圆棒； 硅碳棒：SiC 两端粗，中间细； (2) 吸收池 红外吸收池使用可透过红外的材料制成窗片 (3) 检测器 二、傅立叶红外光谱仪 它是利用光的相干性原理而设计的干涉型红外分光光度仪。 仪器组成为： 红外光源 摆动的 凹面镜 摆动的 凹面镜 迈克尔逊 干扰仪 检测器 样品池 参比池 同步摆动 干涉图谱 计算机 解析 红外谱图 还原 M1 BS I II M2 D 一、对试样的要求 1）试样应为“纯物质”（98%），通常在分析前，样品需要纯化； 对于GC-FTIR则无此要求。 2）试样不含有水（水可产生红外吸收且可侵蚀盐窗）； 3）试样浓度或厚度应适当，以使T在合适范围（15～70％）。 1）气体——气体池 2）液体： ①液膜法——难挥发液体（BP》80?C） ②液体池法——沸点低易挥发的样品 溶剂： CCl4 ，CS2常用。 3) 固体: ①研糊法（液体石腊法） ②KBr压片法 ③薄膜法 * * * 一、产生：分子中基团的振动和转动能级跃迁：振-转光谱 第一节 概述 辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构 主要用于化合物鉴定及分子结构表征，亦可用于定量分析。 二、红外光区划分 红外光谱 (0.75~1000?m) 远红外(转动区) (25-1000 ?m) 中红外(振动区) (2.5~25 ?m) 近红外 (0.75~2.5 ?m) 泛频 分子振动转动 分子转动 分区及波长范围 跃迁类型 （常用区） 13158~4000/cm-1 400~10/cm-1 4000~400/cm-1 三、红外光谱图： 红外光谱以T~?或T~ 来表示 λ ( ?m)、波数1/λ (cm-1) （1）线性波长标尺 （2）线性波数标尺 应用：有机化合物的结构解析； 定性：基团的特征吸收频率； 定量：特征峰的强度。 T(%) 注意换算公式： 苯酚的红外光谱 一、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； 2、辐射与物质间有相互偶合作用(有偶极矩的变化)。 根据量子力学原理，分子振动能量Ev 是量子化的只有当能量恰好满足时，才可能发生振转跃迁。 2、辐射与物质间有相互偶合作用(有偶极矩的变化)。 磁场 电场 交变磁场 ? 分子固有振动 ?a 偶极矩变化 （能级跃迁） 耦合 不耦合 红外吸收 无偶极矩变化 无红外吸收 对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振，无红外活 性。 如：N2、O2、Cl2 等。 非对称分子：有偶极矩，红外活性。如HCl、H2O等 IR的研究对象：极性基团、非对称性分子 μ用于描述分子极性的大小。 （一）双原子分子的振动 分子的两个原子以其平衡点为中心，以很小的振幅作周期性“简谐”振动，其振动可用经典刚性振动描述，类似于连接两个小球的弹簧 k－化学键的力常数，与键能和键长有关， N/cm ?－双原子的折合质量 ? =m1m2/（m1+m2），g 振动频率σ（波数）：取决于k及?，即分子的结构特征。 1、具有相似质量的原子基团，k 大，化学键的振动波数高 σC?C(2222cm-1) σC=C(1667cm-1) σC-C(1429cm-1) C?C：k=15 N/cm; C=C，k=10 N/cm； C-C，k=5 N/cm； 2、具有相同化学键的基团， ? 大，化学键的振动波数低 σC-C(1430cm-1) σC-N(1330cm-1) σC-O(1280cm-1) 多原子分子的振动更为复杂（原子多、化学键多、空间结构复杂），但可将其分解为多个简正振动来研究。