第三章_红外光谱研究报告.ppt

Infrared Absorption Spectroscopy 本章主要内容 1.1红外光谱的基本原理 1.2红外谱图的峰数、峰位与峰强（难点） 1.3红外光谱特征基团的吸收频率（重点） 1.4红外光谱在结构分析中的应用（重点） 红外光谱法发展历程 　50年代初期，商品红外光谱仪问世。 　70年代中期，红外光谱已成为有机化 合物结构鉴定的最重要的方法。 　近十年来，傅里叶变换红外的问世以及一些新技术的出现，使红外光谱得到更加广泛的应用。 红外光谱法的特点 　任何气态、液态、固态样品均可进行红外 光谱测定； 　不同的化合物有不同的红外吸收，由红外 光谱可得到化合物丰富的结构信息； 　常规红外光谱仪价格低廉； 　样品用量少； 　可针对特殊样品运用特殊的测试方法 一、红外光谱的基础知识 红外光谱是分子吸收红外光引起振动和转动能级跃迁产生的吸收信号。 红外光(0.76～1000μm) 红外光谱分类及功能 1. 红外光谱的定义： 当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收某些频率的辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生的分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁，从而形成的分子吸收光谱称为红外光谱，又称为分子振动转动光谱。 2. 红外活性分子和非红外活性分子 产生红外吸收的分子称为红外活性分子，如CO2分 子；反之为非红外活性分子，如O2分子。 3. 局限 （1）CH3(CH2)6CH3 与 CH3 (CH2)8CH3图谱区别不大 （2）定量测量的误差可达百分之几！ 4. 红外光谱图 5. 红外谱图的峰数 由n个原子组成的分子有3n-6个(线性分子为3n-5)振动模式, 即有3n-6个吸收带。 例：HCl 自由度=3×2-5=1 只有一个伸缩振动 H2O 自由度=3×3-6=3 有三个基本振动模式 C6H6 自由度=3×12-6=30 有30个基本振动模式 6. 红外谱图的峰位 7、分子的振动方式 分子的振动方式 分子的振动方式 分子的振动方式 分子的振动方式 分子的振动方式 以水分子的振动为例加以说明 水分子是非线型分子，振动自由度：3×3-6=3个振动形式，分别为不对称伸缩振动、对称伸缩振动和变形振动。这三种振动皆有偶极矩的变化，具有红外活性。 水的红外光谱 8. 红外谱图的峰强 振动跃迁过程中分子必须有偶极矩的变化。 只有能够引起偶极矩变化的振动，才能产生共振吸收。像N2，O2，Cl2等对称分子，由于两原子核外电子云的密度相同，正、负电荷中心重合，等于0，故振动时没有偶极矩的变化，不吸收红外辐射，不能产生红外吸收光谱。 ①化学键两端连接的原子电负性差别大，则伸缩振动时引起的峰也越强。 ② 振动形式不同对分子的电荷分布影响不同 ③ 分子对称性越高，峰越弱 二、红外光谱仪原理 国产双光束比例记录红外分光光度计 美国Nicolet公司AVATAR-360型FT-IR 三、红外光谱原理概述 基本原理： 基团振动能级是量子化： Ev=（n+1/2）h?（n=0，1，2，…） (1) 基团振动能级的能量差为： △E振=△n×h? (2) 当某红外频率的光子能量等于基团振动能级的能量差时，可产生红外吸收。 分子中基团的能级从基态向第1，2，? N激发态跃迁，对应的吸收光谱带： 基频峰 （?0→1） 2885.9 cm-1 最强，最有用 二倍频峰（ ?0→2 ） 5668.0 cm-1 较弱 三倍频峰（ ?0→3 ） 8346.9 cm-1 很弱 四倍频峰（ ?0→4 ） 10923.1 cm-1 极弱 五倍频峰（ ?0→5 ） 13396.5 cm-1 极弱 除基频峰、倍频峰外，还出现合频峰（?1+?2， 2?1+?2 ?），差频峰（ ?1-?2，2?1-?2 ）等，这些峰多数很弱，一般不容易辨认。倍频峰、合频峰和差频峰统称为泛频峰。 四、红外解谱四要素 1、峰位 分子内各种基团的特征吸收峰只出现在红外光波谱的一定范围，如：C=O的伸缩振动一般在1700 cm-1左右，烷基C-H伸缩振动在2700-3000 cm-1。 资