IR光谱法范例.ppt

IR光谱法 第5章 红外光谱法（Infrared spectrometry—IR ) 5.1 概述 5.2 基本原理 5.3 IR光谱仪 5.4 IR光谱法的应用 5.5 激光Raman光谱 5.1 概 述 IR — 分子吸收光谱 UV-Vis与IR的比较： UV-Vis：分子 吸收hv(UV/Vis) 价电子在不同的电子能级(Ee+Ev+Er)之间跃迁 UV-Vis吸收谱（A或T-λ) 主要研究 不饱和有机物，尤其是有共轭体系的有机物 IR：分子 吸收hv(IR) 分子振动能级(Ev+Er)间的跃迁(振动+转动引起偶极矩的净变化） IR吸收光谱（A或T-σ） 主要研究 振动+转动中伴有偶极矩变化的化合物 IR较UV-Vis峰窄，特征性较强 一、 IR区的划分 紫外——可见——红外（近，中，远）——微波光区 IR: λ： 0.75-1000μm σ： 13158-10 cm-1 IR吸收光谱: 横坐标波长(nm)，或波数(cm-1)关系： 二、 IR光谱特点 （1）研究对象：分子振动+转动中伴有偶极矩变化的化合 物，主要为有机物 除单原子Ne/He和同核分子O2/H2，有机物均有IR吸收 （2）定性：IR吸收峰（谱带）：峰位(σ)、峰形、峰数目、 峰强度(ε)→具有特征性→分子结构（键）的特点 →鉴定分子结构组成或基团 （复杂结构→+UV-Vis、MS、NMR…..） （3）定量：A=εl c, A=∑εi l ci （4）IR较UV-Vis：峰较窄，特征性较强；气、液、固均可测， 量少，快速 5.2 基本原理 一、 产生IR吸收的条件 1. h?（红外光）= △Ev 例： 双原子分子纯振动 Ev=(v+1/2)h ? 2. 分子振动伴有偶极矩变化（ Δμ≠0）—红外光才能与  分子振动发生耦合—共振 二电荷，大小相等，符号相反，相距d，这样组成的体系——偶极子 偶极子—极性分子 H — Cl 偶极子； H — H 非偶极子 二、双原子分子的振动 分子中原子以平衡点为中心，作小振幅振动（与r0相比）－简谐振动。 经典力学推导出: k ——化学键力常数～恢复力(单位为N·cm-1) k↑，μ↓— ?↑ 例： （1） 一C三C一、C＝C、C—C μ相同，k：叁双单键： σ： 2222 1667 1429 cm-1； （2） C—C ， C—N ， C—O k相近，μ: C—C C—N C—O σ： 1430 1330 1280 cm-1 上述方法：经典力学（宏观） 解决 量子变化（分子振动） 近似 分子振动频率除了K,μ影响，还有内部（结构）因素、外部（环境）因素的影响。 (2)变形振动δ(弯曲或变角)：键角变，键长不变。 分为面内变形和面外变形 。 面内变形: 剪式δ 平面摇摆ρ 面外变形: 非平面摇摆ω 扭曲振动τ K（变形） K（伸缩） σ（变形） σ（伸缩） 3．基本振动的理论数 简正振动数 称为 振动自由度 理论对应于 IR谱图几个基频吸收带 分子由n个原子组成，每个原子3个自由度xyz → 3n自由度（运动状态）。 振动形式：(3n一3－3) (—质心xyz平移—绕xyz轴转动)； 直线型分子:只能绕 yz 转动，(3n- 5)种振动形式。 基本振动的理