2-红外光谱分析第1节-红外基本原理.pptVIP

第三章 红外吸收光谱分析法 一、概述 introduction 二、红外吸收光谱产生的条件 condition of Infrared absorption spectroscopy 三、分子中基团的基本振动形式 basic vibration of the group in molecular 四、红外吸收峰强度 intensity of infrared absorption bend 一、概述 introduction 19世纪初人们通过实验证实了红外光的存在。二十世纪初人们进 一步系统地了解了不同官能团具有不同红外吸收频率这一事实1950 年以后出现了自动记录式红外分光光度计。随着计算机科学的进 步，1970年以后出现了傅立叶变换型红外光谱仪。红外测定技术如 全反射红外、显微红外、光声光谱以及色谱-红外联用等也不断发展 和完善，使红外光谱法得到广泛应用。????红外及拉曼光谱都是分子 振动光谱。通过谱图解析可以获取分子结构的信息。任何气态、液 态、固态样品均可进行红外光谱测定，这是其它仪器分析方法难以 做到的。由于每种化合物均有红外吸收，尤其是有机化合物的红外 光谱能提供丰富的结构信息，因此红外光谱是有机化合物结构解析 的重要手段之一。 红外光谱属于振动光谱，其光谱区域可进一步细分如下： 表5.1　红外波段的划分 波 段 波长(l, mm) 波数(n, cm-1) 频率(n, Hz) 近红外 0.78~2.5 12,800~ 4,000 3.8x1014 ~1.2x1014 中红外 2.5~ 50 4,000~200 1.2x1014~ 6.0x1012 远红外 50 ~1000 200~10 6.0x1012 ~3.0x1011 常用区域 2.5~25 4,000 ~400 1.2x1014 ~1.2x1013 红外光谱最重要的应用是中红外区有机化合物的结构 鉴定。通过与标准谱图比较，可以确定化合物的结构； 对于未知样品，通过官能团、顺反异构、取代基位置、 氢键结合以及络合物的形成等结构信息可以推测结构。近年来红外光谱的定量分析应用也有不少报道,尤其是 近红外、远红外区的研究报告在增加。如近红外区用于 含有与C，N，O等原子相连基团化合物的定量；远红外 区用于无机化合物研究等。傅立叶变换红外光谱还可作 为色谱检测器。 红外吸收光谱法的特点： （1）紫外-可见吸收光谱是电子-振-转光谱，常用于研究不饱和有机物。特别是具有共扼体系的有机物；而红外光谱振-转光谱，涉及振动能级的跃迁，几乎应用于所有化合物的研究。 （2）红外光谱最重要和最广泛的用途是对有机化合物进行结构分析。 （3）红外光谱可用于定量分析，但干扰较大。 （4）可测定气体、液体、固体样品，但试样用量少，分析速度快，不破坏样品。 二、红外吸收光谱产生的条件 condition of Infrared absorption spectroscopy 红外跃迁是偶极矩诱导的，即能量转移的机制是通过振动过程 所导致的偶极矩的变化和交变的电磁场（红外线）相互作用 发生的。 分子由于构成它的各原子的电负性的不同，也显示不同的极性， 称为偶极子。 通常用分子的偶极矩（?）来描述分子极性的大小。 当偶极子处在电磁辐射电场时，该电场作周期性反转，偶极子将 经受交替的作用力而使偶极矩增加或减少。由于偶极子具有一定的 原有振动频率，显然，只有当辐射频率与偶极子频率相匹时，分子 才与辐射相互作用（振动耦合）而增加它的振动能，使振幅增大， 即分子由原来的基态振动跃迁到较高振动能级。因此，并非所有的 振动都会产生红外吸收，只有发生偶极矩变化（△?≠0）的振动才 能引起可观测的红外吸收光谱，该分子称之为红外活性的； △?=0的分子振动不能产生红外振动吸收，称为非红外活性的。 分子振动方程式 三、分子中基团的基本振动形式 basic vibration of the group in molecular 甲基的振动形式 简正振动的基本形式 一般将振动形式分成两类：伸缩振动和变形振动。 （1）伸缩振动 原子沿键轴方向伸缩，键长发生变化而键角不变的 振动称为缩振动，用符号?表示。它又可以分为对称伸缩 振动（ ?s）和不对称伸缩振