有机物红外光谱的测绘及结构分析.ppt

第一页，共二十三页，2022年，8月28日 一、基本原理 跃迁类型： 第二页，共二十三页，2022年，8月28日 一、基本原理 波长?与波数之间的关系为： （波数） / cm-1 =104 /（ ? / μm ） 波数 波长 红外光区 第三页，共二十三页，2022年，8月28日 近红外区（NIR）：低能电子跃迁、含氢官能团伸缩振动的倍频和合频吸收 产生，谱带宽，重叠较严重 中红外区（MIR）：多数分子的基频吸收产生（官能区和指纹区） 有机物的定性分析 远红外区（FIR）：小分子转动 光谱区 适合研究无机化合物和小分子气体 第四页，共二十三页，2022年，8月28日 分子的基本振动的类型 双原子分子的振动形式 化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧 第五页，共二十三页，2022年，8月28日 分子的基本振动的类型 1）伸缩振动（υ） ：原子沿着价键方向来回运动 CH2对称伸缩振动 CH2反对称伸缩振动 多原子分子的振动形式 第六页，共二十三页，2022年，8月28日 CH2剪式弯曲 CH2平面摇摆 2）弯曲振动 (δ ) ：原子的运动方向与价键方向垂直 + + CH2非平面摇摆 + - CH2面外扭曲 第七页，共二十三页，2022年，8月28日 红外光谱产生的条件 例2：H2O分子 先看看H2O和CO2分子的谱图产生情况： 例3：CO2分子的振动 第八页，共二十三页，2022年，8月28日 红外光谱产生的条件 条件： (1)辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量； (2)分子产生红外活性振动：振动过程伴随偶极距的变化。 对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振， 无红 外活性。如：N2、O2、Cl2 等。 非对称分子：有偶极矩，红外活性。 第九页，共二十三页，2022年，8月28日 红外光谱谱图认识 红外光谱图： 纵坐标为透过率， 横坐标为 波长λ （ μm ） 或波数（cm-1) 例1：辛烷 红外光谱图 第十页，共二十三页，2022年，8月28日 谱图三要素：峰位、峰强和峰形 （2）峰强：红外吸收峰的强度取决于分子振动时偶极矩的变化。一般说来，极性较强的基团(如C=O,C-X)振动，吸收强度较大；极性较弱的基团(如C=C,N-C等)振动，吸收强度较弱； （1）峰位：分子内各种官能团的特征吸收峰只出现在红外光波谱的一定范围 。 （3）峰形：不同基团的某一种振动形式可能会在同一频率范围内都有红外吸收，如-OH、-NH的伸缩振动峰都在3400-3200 cm-1但二者峰形状有显著不同。 第十一页，共二十三页，2022年，8月28日 红外光谱的四个峰区 第一区域 第二区域 第三区域 第四区域 4000?2500 cm-1 X-H 键区 2500?2000 cm-1 叁键区 2000?1300 cm-1 双键区 1300?600 cm-1 单键区 O-H －C?C C=C -C-C- -C-H ＝C-H ?C-H C?N C=O C-N N-H C=C=C … … 官能团区 指纹区 第十二页，共二十三页，2022年，8月28日 二、红外光谱仪 色散型红外光谱仪 光源、吸收池、单色器、检测器、记录系统 傅立叶变换红外光谱仪（FTIR） 光源、干涉仪、吸收池、检测器、记录系统 第十三页，共二十三页，2022年，8月28日 色散型红外光谱仪 各部件排序与紫外-可见分光光度计有何不同，为什么？ 第十四页，共二十三页，2022年，8月28日 缺点： 采用了狭缝，能量受到限制，远红外区能量尤其弱； 扫描速度太慢，使得一些动态研究以及和其他仪器联用发生困难； 对一些吸收红外辐射很强的或者信号很弱的样品的测定及痕量组分的分析等，也受到一定限制。 第十五页，共二十三页，2022年，8月28日 傅里叶变换红外光谱仪的组成 第十六页，共二十三页，2022年，8月28日 检测器 迈克尔逊干涉仪-1 定镜 l 0 -l 干涉仪 动镜 IR 光源 分束器 BM 光程差 = 0 BM BF = BF 第十七页，共二十三页，2022