第三章红外吸收光谱分析—1.pptVIP

对于相同化学键的基团，波数与折合质量μ平方根成反比。例如C-C、C-O、C-N键的力常数相近，但折合质量不同。 μ ： C-C C-N C-O 1430 cm-1 1330 cm-1 1280 cm-1 折合质量μ的影响 第三章 红外吸收光谱分析 3.2 基本原理 3.2.3 多原子分子振动 多原子分子振动 多原子分子由于原子数目增多，组成分子的键或基团和空间结构不同，其振动光谱比双原子分子要复杂。但是可以把它们的振动分解成许多简单的基本振动，即简正振动。 简正振动：简正振动的振动状态是分子质心保持不变，整体不转动，每个原子都在其平衡位置附近做简谐振动。 分子中任何一个复杂振动都可以看成这些简正振动的线性组合。 简正振动基本形式 伸缩振动：原子沿键轴方向伸缩，键长变化但键角不变的振动，用符号?表示。 变形振动：基团键角发生周期性变化，但键长不变的振动。又称弯曲振动或变角振动。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?表示。 伸缩振动 键长变化，键角不变： 对称伸缩振动：Vs ； 反对称伸缩振动：Vas Vs (2853 cm-1)Vas (2926 cm-1) 变形振动 键角变化，键长不变 1）面内变形振动①剪式，δ ②平面摇摆，ρ 2）面外变形振动 ①非平面摇摆，ω ②扭曲振动，τ 第三章 红外吸收光谱分析 3.1 概述 红外吸收光谱分析 红外吸收光谱分析也叫红外分光光度法，是以研究物质分子对红外辐射的吸收特性而建立起来的一种定性（包括结构分析）、定量分析法。 红外与可见、紫外一样均属分子吸收光谱。不过红外是分子的振-转光谱，而后者是电子光谱。 红外吸收光谱也称为分子振动转动光谱。 红外光谱的三个区域 近红外区 ： λ为0.78-2.5μm 中红外光区 ：λ为2.5-25μm 远红外区 ： λ为25-300μm 红外光谱在可见光区和微波光区之间，波长范围约为 0.75 ~ 1000μm，根据仪器技术和应用不同，习惯上又将红外光区分为三个区: 波长和波数 红外区光谱用波长和波数（wave number）来表征 ； 波长多用μm做单位； 波数：以σ表示，定义为波长的倒数，单位cm-1，其物理意义是每厘米长光波中波的数目。 σ=1/λ(cm)=104/λ(μm)=υ/c 用波数表示频率的好处是比用频率要方便，且数值小。 一般用透光率-波数曲线或透光度-波长曲线来描述红外吸收光谱。 红外光谱的特点-1 紫外、可见吸收光谱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；而红外光谱法主要研究在振动中伴随有偶极矩变化的化合物。 因此，除了单原子和同核分子如Ne、He、O2、H2等之外，几乎所有的有机化合物在红外光谱区均有吸收。 一般只要结构上不同，就会有不同的红外光谱图。 红外光谱的特点-2 红外谱图吸收带的位置与吸收谱带的强度反映了分子结构上的特点，可以用来定基团、定结构； 谱带的强度与分子组成以及含量有关，可以用来进行定量分析及纯度的检查； 红外光谱分析特征性强，气体、液体和固体样品均可以测定，并且具有用量少、分析速度快和不破坏样品等特点。 红外光谱与紫外吸收光谱相比 1) 峰出现在较低频率区； 2) 峰离而多，图形复杂； 3) 吸收强度低。 吸收峰出现的频率位置是由振动能级差决定； 吸收峰数目与分子振动自由度的数目有关； 吸收峰强度主要取决于振动过程中偶极矩的变化以及能级的跃迁频率。 第三章 红外吸收光谱分析 3.2 基本原理 3.2.1 产生红外吸收的条件 产生红外吸收的条件 1) 辐射光子具有的能量与发生振动跃迁所需的跃迁能量相等。 2）辐射与物质之间有耦合作用。 由量子力学可以证明，分子的振动总能量(E?)为： EV = （V +1/2）h ? （ V=0，1，2，?） 式中：V为振动量子数（ V =0，1，2，…）； EV是与振动量子数V相应的体系能量； ?为分子振动的频率 在室温时，分子处于基态（ V = 0）： EV= 1/2h ? ，此时，伸缩振动的频率很小。 条件一：辐射光子的能量应与振动跃迁所需能量相等 当有红外辐射照射到分子时，若红外辐射的光子（?L）所具有的能量（EL）恰好等于分子振动能