红外分光光度法红外分光光度法.ppt

?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? * * ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? * * ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? * * 仪器分析 供药学类、中药学类、制药工程及相关专业使用 全国普通高等中医药院校药学类专业“十三五”规划教材（第二轮规划教材） 第六章 红外分光光度法 目 录 第六章 红外分光光度法 第一节 基本原理 一、振动能级和振动光谱 二、基频峰与泛频峰 三、振动类型和振动自由度 四、特征区、指纹区与相关峰 五、吸收峰的峰数 六、吸收峰的强度 红外分光光度法 红外分光光度法（infrared spectrophotometry，IR）是以连续波长的红外光作为辐射源照射样品，记录样品吸收曲线的一种分析方法，又称红外吸收光谱法或红外光谱法。 红外光波可分为近红外区，中红外区和远红外区。 中红外区的波长范围是2.5 μm ~ 25 μm（4000 ~ 400 cm-1。通常的红外光谱研究的是中红外区，它是有机化合物红外吸收最重要的区域。 红外吸收峰产生的条件 分子发生振动能级跃迁需要吸收一定的能量，吸收的辐射光的频率与分子振动的频率相当。 E光子 = hν光 = ΔEv = hν振 = hc =1/λ （ 为波数（cm-1） ） 即只有当红外光能量（E光子）与分子的振动能级差（ΔEv）相等时，才会发生分子的振动能级跃迁，从而产生红外光谱。 基本原理 一、振动能级和振动光谱 （一）谐振子与势能曲线 A B B A dA dB r re 成键双原子间的振动模型 re为平均核间距 r为瞬时核间距 根据Hooke定律，这种谐振子恢复力（F）的大小与小球（或质点）离开平衡位置的位移成正比，方向则与位移的方向相反。故： K为键的力常数，代表键发生振动的难易程度 势能曲线 红外光谱主要讨论从基态跃迁到第一激发态（V0→V1），以及从基态直接跃迁到第二激发（V0→V2）引起的吸收，因此，可以用谐振子的运动规律近似地讨论化学键的振动。 双原子分子的势能曲线 （二）振动能与振动频率 根据量子力学，振动能为： ν：分子振动频率； V：振动量子数（0，1，2，3，···，n）。 当辐射能的能量等于分子的两个振动能级能量之差时，分子便吸收该红外辐射能，使振动能级发生跃迁，由基态跃迁至激发态。 一、振动能级和振动光谱 根据Hooke定律，最后可推出： K：化学键的力常数 c：光速（3×108 m·s-1） ν ：振动频率 ：波数 μ：原子的折合质量 表明双原子分子的振动频率（波数）随着化学键力常数的增大而增加，同时也随着原子折合质量的增加而降低。 一、振动能级和振动光谱 二、基频峰与泛频峰 （一）基频峰 当分子吸收一定频率红外光，从振动能级基态（V0）跃迁至第一激发态（V1）时，产生的吸收峰叫基频峰。 （二）泛频峰 当分子吸收一定频率红外光，振动能级从基态（V0）跃迁至第二激发态（V2）、第三激发态（V3）等所产生的吸收峰，分别称为二倍频峰、三倍频峰等。（强度比基频峰弱得多） 两个或多个基频之和或之差称为合频峰或差频峰。合频峰、差频峰又叫组频峰，倍频峰、合频峰和差频峰统称为泛频峰。（都是弱峰，且多数出现在近红外区，增加了红外光谱鉴别分子结构的特征性） 三、振动类型与振动自由度 （一）振动类型 1. 伸缩振动：以ν表示。是沿着键的方向的振动，只改变键长，不改变键角。 对称伸缩（νs）、不对称伸缩（νas） 2.弯曲振动：也叫变角振动，以δ表示。为垂直化学键方向的振动，只改变键角而不影响键长。 面内弯曲振动（β）： 剪式振动（δs）、面内摇摆振动（ρ） 面外弯曲振动（γ）： 面外摇摆振动（ω）、扭曲振动（τ） νs ：~2850 cm-1 νas： ~2925 cm-1 δs：~1465cm-1 ρ：~72