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红外吸收光谱分析法;第一节
红外光谱分析基本原理;红外辐射是1800年被发现的,但由于红外线的检测比
较困难,因此直到20世纪初,才较系统地研究了几百种有
机和无机化合物的红外吸收光谱,并发现了某些吸收带与
分子基团之间存在着相互关系。此时,红外光谱在化学上
的价值开始逐渐被人们所重视。到20世纪30年代,化学家
们开始考虑把红外光谱作为分析工具的可能性,并且着手
研制红外光谱仪。到了50年代,在化学领域已经开展了
大量的红外光谱研究工作,积累了大量纯物质的标准红外
光谱图。现在,红外光谱法已经成为有机结构分析中最成
熟和最主要的手段之一。;一、概述
introduction;红外区:0.75~300?m近红外区:0.75~2.5?m
中红外区:2.5~25?m
远红外区:25~300?m;红外光谱图:
纵坐标为吸收强度,
横坐标为波长λ
(?m)和波数?
或?即1/λ(cm-1)
可以用峰数,峰位,峰形,峰强来描述。;二、分子中基团的基本振动形式
basicvibrationofthegroupinmolecular;化学键键强越强(即键的力常数k越大)、原子折合质量越小,化学键的振动频率越大,
吸收峰将出现在高波数区。;不同的有机化合物,相对原子质量和化学键的力常数各不相同,出现不同的吸收频率,因此各有其特征的红外吸收光谱。;表某些键的伸缩力常数(毫达因/埃);例题:由表中查知C=C键的K=9.5?9.9,令其为9.6,计算波数值。;2.多原子分子的振动;含N个原子的线性分子自由度为3N-5;
含N个原子的非线性分子自由度为3N-6。;(2)基本振动类型;②变形或弯曲振动(deformationvibration);三、红外吸收光谱产生的条件
conditionofInfraredabsorptionspectroscopy;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。;?影响峰数减少的因素;四、红外吸收峰强度
intensityofInfraredabsorptionbend;偶极矩的变化大小主要取决于下列四种因素
?电负性:相差越大(极性越大),瞬间偶极矩变化越???;
?振动形式:不对称伸缩振动比对称伸缩振动影响大,
伸缩振动比弯曲振动影响大;
?结构对称性:对称分子偶极矩为零;
?其它因素:费米共振、形成氢键、共轭等。;1.基频峰与泛频峰
振动能级从基态跃迁到第一激发态时所产生的吸
收峰,称为基频峰。
振动能级从基态跃迁到第二、三等激发态时所产
生的吸收峰,称为倍频峰。
通常,基频峰都比倍频峰强。
此外,尚有组频峰,强度更弱,一般不易辨认。
倍频峰与组频峰总称为泛频峰。
;2.特征峰与相关峰;3.特征区与指纹区;第二节
红外光谱与分子结构;红外光谱信息区;1.X—H伸缩振动区(4000?2500cm-1)
(1)—O—H3650?3200cm-1确定醇、酚、酸
在非极性溶剂中,浓度较小(稀溶液)时,峰形尖锐,强吸收;当浓度较大时,发生缔合作用,峰形较宽。;(3)不饱和碳原子上的=C—H(?C—H)
苯环上的C—H3030cm-1
=C—H3010?2260cm-1
?C—H3300cm-1;2.叁键及累积双键伸缩振动区(2500?1900cm-1)
;(3)C=C=C1950cm-1
C=C=O2150cm-1
O=C=O2349cm-1;3.双键伸缩振动区(1900?1200cm-1);?单核芳环的?c=c吸收主要有四个,在1620?1450
cm-1范围内,是芳环的骨架
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