第11讲-第5章-2013春.ppt

5 红外光谱 一、 IR的基本原理 1 . 红外光区波长： 中红外：2.5～25μm（4000～400 cm-1） 2. IR产生的条件 a．ΔE = hν； b．分子的振动或转动必须伴有 瞬时偶极矩的变化。 ?二、分子的振动方程 任意两个相邻的能级间的能量差为： 3. 分子振动形式 伸缩振动：是键长改变的振动，对键角没有影响。 位于高频区。 弯曲振动（又称变形振动）：只改变键角，对键长没有影响。位于低频区。 (1) 伸缩振动 (2) 变形振动 4、振动自由度： 基本振动的数目 规律：非线性分子：3N-6； 线性分子：3N-5。 水分子：属非线性分子 　 CO2分子：线性分子 5、吸收峰增减的原因 （1）、吸收峰增多的原因 基频峰 a．倍频峰：又叫泛频。 b．组合频： 包括合频和差频。 c．振动偶合 如：异丙基，1380cm-1分裂成两个峰。 d．费米共振 如：醛基，2840cm-1和2760cm-1两个峰。 （2）、吸收峰减少的原因 a．红外非活性振动，无瞬间u变化的振动。 b．简并：振动形式不同，但振动频率相等。 c．仪器的分辨率低。 d．超出仪器的测试范围。 6、吸收峰的强度 a．与Δu 有关: I∝Δu2成正比。 如：C=O很强；C=C 很弱。 b．键两端原子电负性相差越大（极性越大）， 吸收峰越强 c．结构的对称性影响Δu 。 d．溶剂的影响。 e．强度与振动形式有关。 另外，ε受狭缝宽度的影响很严重，因为红外光的能量低，须用较宽的狭缝。且红外的ε要比紫外的低2-3个数量级，所以ε在定性分析中用途不大。 吸收峰强度的常用符号 吸收峰强度 很强 强 中等 弱 很弱 ε ＞200 75-200 25-75 5-25 5 vs s m w vw IR的形状有尖峰、宽峰、肩峰、双峰等。 乙醛分子结构与红外振动类型 乙醛红外谱图吸收峰与对应基团 5.3 红外光谱与分子结构的关系（重点） 5.3.1 基本概念 1. 基团特征频率（特征峰 或 基团频率）: 与一定结构单元相联系的、在一定范围内出现的化学键振动频率。 　例： —CH3 的特征峰：2800 ～3000 cm-1 ； —C=O 的特征峰：1600 ～1850 cm-1 ； 基团频率在一段比较狭窄的范围内出现， 因为官能团一般位于基端，所以环境对其影响较小。 2. 基团化学环境不同，特征峰位置有变化； 　　 —CH2—CO—CH2— 1715 cm-1 酮 　　 —CH2—CO—O— 1735 cm-1 酯 　　 —CH2—CO—NH— 1680 cm-1 酰胺 3.　根据IR中，特征峰出现的位置、强度可确定化合物中存在哪种基团， 　例：如果在1700 cm-1左右出现吸收峰，而在3500 cm-1左右无吸收峰， 则该化合物可能为醛或酮。 5.3.2 IR的分区 有机化合物基团频率：4000 ～650 cm-1 (一)、依据吸收的特性，可分为： 1．基团频率区：4000 ～1500 cm-1 ； 2．指纹区： 1500 ～650 cm-1 。 (二)、依据化学键的性质，IR可分四个区： 4000 ～2500 cm-1 氢键区： X—H伸缩振动区（X = O，N，C，S） 2500～2000 cm-1 三键，累积双键伸缩振动区 2000 ～1500 cm-1 双键伸缩振动区 1500～650 cm-1 单键区：X—Y伸缩，变形振动 1．氢键区：X—H伸缩振动区（4000～2500 cm-1 ） （1）—O—H —O—H的伸缩振动在3650 ～3200 cm-1 ， 可以确定醇、酚、酸等化合物。 浓度较小时，峰形尖锐，强吸收； 当浓度较大时，峰形较宽。 （2）饱和碳原子上的—C—H