红外测试原理和方法.ppt

Infrared and Raman;参考文献: 1）《近代傅立叶变换红外光谱技术及其应用》吴瑾光,科学技术文献出版社 2）《高分子结构研究中的光谱方法》薛奇,高等教育出版社 3）《有机分子结构波谱解析》朱淮武,化学工业出版社; 红外吸收光谱是一种分子吸收光谱。 分子中电子总是处在某一种运动状态中，每一种状态都具有一定的能量，属一定能级。 电子受到光、热、电的激发，从一个能级转移到另一个能级，称为跃迁。 由于分子内部运动所牵涉到能级变化较复杂，分子吸收光谱也较复杂。 在分子内部除了电子运动状态之外，还有核间相对运动，即核的振动和分子绕重心的转动。 ;分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振-转光谱;分子振动能量比转动能量大，当发生振动能级跃迁时，不可避免地伴随有转动能级的跃迁，所以无法测量纯粹的振动光谱，而只能得到 分子的振动-转动光谱，称为红外吸收光谱。 ;红外光谱图： 纵坐标透射百分比 T%，横坐标为波长 λ （ ?m ）和波数 单位：cm-1 可以用峰数，峰位，峰形，峰强来描述。;红外光谱法的特点;二、红外吸收光谱产生的条件 condition of Infrared absorption spectroscopy; 一定频率红外光照射分子，如分子中某基团振动频率和它一致，会产生共振，此时光的能量通过分子偶极矩变化传递给分子，基团吸收一定频率红外光，产生振动跃迁。如用连续频率红外光照射样品，试样对不同频率红外光吸收程度不同，通过试样的红外光在一些波数范围减弱或仍较强，仪器记录该红外吸收光谱，进行样品定性和定量分析。;分子振动方程式; 任意两个相邻的能级间的能量差为：;表 某些键的伸缩力常数（毫达因/埃）; 例: 由表中查知C=C键的K=9.5 ? 9.9 ,令其为9.6, 计算波数值。;三、分子中基团的基本振动形式简正振动 basic vibration of the group in molecular;甲基的振动形式;例１　水分子 （非对称分子）; 分子由n个原子组成，每个原子在空间有3个自由度，因此n个原子组成的分子共有3n个自由度，即3n种运动状态。 3n种运动状态，包括3个整个分子的质心沿x、y、z方向平移运动和3个整个分子绕轴的转动。这6种运动不是分子振动，振动形式有（3n-6）种。 对直线型分子，若贯穿所有原子的轴在x方向，则整个分子只能绕y、z轴转动，直线性分子振动形式为（3n-5）种。 ; 水—非线型分子的振动形式： 3n-6=9-6=3 二氧化碳—线型分子的振动形式：3n-5=9-5=4;例2　CO2分子 （有一种振动 无红外活性）;比预期振动谱带数目少的影响因素 （1）没有偶极矩变化的振动，不产生红外吸收； （2）相同频率的振动吸收重叠，即简并； （3）仪器不能区别频率十分接近的振动，或吸收带很弱，仪器无法检测； （4）有些吸收带落在仪器检测范围之外。 例;比预期振动谱带数目多的影响因素 泛频峰 (Overtone) 或倍频峰的出现 组频峰 (Combination band)的出现 谐振耦合峰 (harmonic coupling band)的出现 费米共振峰 (Fermi Resonance)的出现 ; ?（CH3）1460 cm-1，1375 cm-1。 ?（CH3）2930 cm-1，2850cm-1。;C=O 强；C=C 弱；为什么？ 吸收峰强度?跃迁几率?偶极矩变化 吸收峰强度 ? 偶极矩的平方 偶极矩变化——结构对称性； 对称性差?偶极矩变化大?吸收峰强度大 符号：vs(极强)；s(强)；m(中)；w(弱) 红外吸收峰强度比紫外吸收峰小2～3个数量级；;五、红外吸收光谱的特征性 group frequency in IR;红外光谱信息区;常见基团的红外吸收带;分子结构与吸收峰 molecular structure and absorption peaks;（3）不饱和碳原子上的=C—H（? C—H ） 苯环上的C—H 3030 cm-1 =C—H 3010 ? 2260 cm-1 ? C—H 3300 cm-1 ;2． 叁键（C ?C）伸缩振动区 （2500