《波谱分析2讲》.ppt

1.3红外吸收光谱分析（IR) 1.3.1红外光谱的定义及分类： 定义： IR是由于物质吸收电磁辐射后，分子振动-转动能级的跃迁而产生的，称为分子振-转光谱 1.3红外吸收光谱分析（IR) 分类： 近红外区：0.78~2.5μm （10000----4000cm-1 ） —OH和—NH 倍频吸收区 中红外区：2.5~25μm （4000----400cm-1 ） 基频振动、伴随转动光谱 远红外区：25~1000μm （400----20cm-1 ） 纯转动光谱 1.3红外吸收光谱分析（IR) 1.3.2 红外光谱的吸收强度和表示方法 1．透光度 式中 I0—入射光强度； I —入射光被样品吸收后透过的光强度。 2．吸光度 横坐标：表示波长或波数, 波数是波长的倒数，即 ?（cm-1）=104/?(?m) 1.3红外吸收光谱分析(IR) 1.3红外吸收光谱分析（IR) 1.3.3红外光谱法基本厡理 1.分子的振动能级 红外光谱主要由分子的振动能级跃迁产生 分子的振动能级差远大于转动能级差 分子发生振动能级跃迁必然同时伴随转动能级跃迁 1.3红外吸收光谱分析（IR) 2.双原子分子的振动光谱 HCL的双原子的振动是最简单的振动，即两原子的相对伸缩振动,称为简谐振动。由经典虎克Hooke定律，简谐振动频率 1.3红外吸收光谱分析（IR) 1.3红外吸收光谱分析（IR) 3．红外光谱产生条件： 分子吸收红外辐射的频率恰好等于分子振动频率整数倍 分子在振、转过程中的净偶极矩的变化不为0， 即分子产生红外活性振动，且辐射与分子振动发生能量耦合。 1.3红外吸收光谱分析（IR) 红外活性振动： 分子振动产生偶极矩的变化，从而产生红外吸收的性质 红外非活性振动： 分子振动不产生偶极矩的变化，不产生红外吸收的性质 1.3红外吸收光谱分析（IR) 4.多原子分子的振动光谱 振动形式可分成两类： 1）伸缩振动 对称伸缩振动（?s）； 反对称伸缩振动（?as）； 对称伸缩振动：键长沿键轴方向的运动同时发生 反称伸缩振动：键长沿键轴方向的运动交替发生 指键长沿键轴方向发生周期性变化的振动 1.3 红外吸收光谱分析(IR) 2）弯曲振动（变形振动）面内变形振动（? ）； 面外变形振动（? ）； 剪式振动δ：振动中键角的变化类似剪刀的开闭 面内摇摆ρ：基团作为一个整体在平面内摇动 1.3 红外吸收光谱分析(IR) 1）伸缩振动 亚甲基（-CH2-）的几种基本振动形式及红外吸收 1.3 红外吸收光谱分析(IR) 对称的弯曲振动δs：三个键与轴线的夹角同时 变大 不对称的弯曲振动δas：三个键与轴线的夹角不 同时变大或减小 1.3红外吸收光谱分析（IR) 1.3.4 基本的振动数 1.振动的自由度（简正振动):基本的振动 原子在空间的位置可以用直角坐标系中的三个标x、y、z表示，因此n个原子组成的分子总共应有3n 个自由度，即3n 种运动状态。 但分子整体有3个平动自由度和3个转动自由度 1.3红外吸收光谱分析（IR) 例如：HCL分子振动的自由度=3×2—5=1 （线性分子） H2O分子振动的自由度=3×3—6=3 注：振动自由度反映吸收峰数量 但并非每个振动都产生基频峰 吸收峰数常少于振动自由度数 1.3红外吸收光谱分析（IR) 2.红外活性振动 只有偶极矩发生变化，分子才能产生红外吸收 （是分子中的电荷的分布发生变化） NO,HCL,C=O; CO2; H2,N2,O2; C=C,S-S’N=N