红外光谱完整版本.pptVIP

第一节概述第一节概述一、红外光的划分：中红外：4000~200cm–1，2.5~50μm，产生振动、转动光谱。二、红外光谱的表示方法：一般用T—?或者T—?曲线表示波数?与波长?的关系为：?=(cm–1)二、红外光谱与有机化合物结构三、红外光谱与紫外光谱的区别1．产生机制不同：紫外辐射波长短，能量大，因此引起电子能级的跃迁；而红外辐射波长长，能量小，只引起振动及转动能级的跃迁。2．研究对象和范围不同：紫外吸收光谱只适合研究不饱和有机化合物，尤其是研究具有共轭体系的有机化合物以及一些无机化合物。红外吸收光谱研究范围要宽得多，凡是振动中伴随着偶极矩变化的化合物都是红外光谱的研究范围，包含了几乎全部有机化合物及某些无机物，因此应用更广泛。四、红外光谱的特点以及应用：波数位置、波峰数目及其强度，反应了分子结构上特点，可用于鉴定未知化合物的结构或者确定化学基团，并可用于定性、定量分析以及纯度的检验。第二节：红外吸收光谱法基本原理产生红外吸收的条件：1．辐射光子具有能量与发生振动跃迁所需跃迁能量相等：△E=h?2．辐射与物质之间的耦合作用，即分子振动必须伴随着偶极矩的变化。红外跃迁是偶极矩诱导的，即能量转移机制是通过振动过程所导致的偶极矩的变化和交变电磁场(红外光)相互作用发生的。产生红外吸收的条件分子由于构成它的原子电负性不同，显示不同的极性，称为偶极子，常用偶极矩(μ)来表示其大小，当偶极子处于电磁辐射电场时，该电场作周期性反转，偶极子受交替的作用力而使偶极矩增加或者减小。由于偶极子具有一定的振动频率，显然只有当辐射频率与偶极子频率相匹配时，分子才能与辐射(红外光)振动耦合而增大振动能，使振幅增大，即分子由基态振动跃迁到较高的振动态。因此并非所有振动都能产生红外吸收，只有偶极矩变化(△μ≠0)的振动才是红外活性的。△μ=0的振动是非红外活性的。第二节：红外吸收光谱法基本原理一、红外吸收峰的位置-------分子振动方程式1．双原子分子的简谐振动及其频率化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧一、红外吸收峰的位置键类型—C?C——C=C——C—C—力常数15?179.5?9.94.5?5.6峰位4.5?m6.0?m7.0?m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。一、红外吸收峰的位置分子吸收红外辐射后，由基态振动能级（?=0）跃迁至第一振动激发态（?=1）时，所产生的吸收峰称为基频峰。因为△?=1时，?L=?，所以基频峰的位置（?L）等于分子的振动频率。一、红外吸收峰的位置由于分子非谐振性质，各倍频峰并非正好是基频峰的整数倍，而是略小一些。以HCl为例：二、分子振动的形式二、分子振动的形式三、红外吸收峰的数目（基本振动理论数）三、红外吸收峰的数目（基本振动理论数）对于线性分子：振动自由度=3n–(转动自由度+平动自由度)=3n–(2+3)=3n–5对于非线性分子：振动自由度=3n–(转动自由度+平动自由度)=3n–(3+3)=3n–6三、红外吸收峰的数目（基本振动理论数）三、红外吸收峰的数目（基本振动理论数）每种简正振动都有其特定的振动频率，似乎都应有相应的红外吸收带。实际上，绝大多数化合物在红外光谱图上出现的峰数远小于理论上计算的振动数，这是由如下原因引起的：（1）没有偶极矩变化的振动，不产生红外吸收；（2）相同频率的振动吸收重叠，即简并；（3）仪器不能区别频率十分接近的振动，或吸收带很弱，仪器无法检测（4）有些吸收带落在仪器检测范围之外。四、吸收谱带的强度红外吸收谱带的强度取决于分子振动时偶极矩的变化，而偶极矩与分子结构的对称性有关。振动的对称性越高，振动中分子偶极矩变化越小，谱带强度也就越弱。一般地，极性较强的基团（如C=0，C-X等）振动，吸收强度较大；极性较弱的基团（如C=C、C-C、N=N等）振动，吸收较弱。红外光谱的吸收强度一般定性地用很强（vs）、强（s）、中（m）、弱（w）和很弱（vw）等表示。五、影响基频峰位移的因素1．内部因素——结构因素：如邻近基团影响以及空间效应等使吸收峰移动。A电子效应——诱导效应、中介效应以及共轭效应五、影响基频峰位移的因素c:中介效应(M效应)在含有孤