红外光谱法和光谱法.ppt

关于红外光谱法和光谱法第1页，共40页，星期日，2025年，2月5日第2页，共40页，星期日，2025年，2月5日一、红外光区划分中红外(振动区)(2.5~25?m)倍频分子振动转动分子转动（常用区）12820~4000/cm-1400~10/cm-14000~400/cm-1近红外(泛频）(0.78~2.5?m)红外光谱(0.78~1000?m)远红外(转动区)(25-1000?m)§8.1概述第3页，共40页，星期日，2025年，2月5日二、IR法的特点IR法研究对象广泛：除单原子及同核双原子分子（Ne、He、N2、O2、H2）外，几乎所有化合物均有红外吸收；IR法可对物质的组成和结构特征提供非常丰富的信息；朗伯-比尔定律仍然成立，但一般不用于定量分析；IR法分析特征性强：试样可以是固、液、气态，且用量少、不破坏样品，分析速度快。与色谱等联用具有强大的定性功能。第4页，共40页，星期日，2025年，2月5日三、红外光谱的表示方法：1、坐标：T-σ或T-λ作图，注意单位2、特征：吸收峰朝下下图为苯酚的红外光谱。注意换算公式：T(%)第5页，共40页，星期日，2025年，2月5日§8.2红外吸收基本原理一、双原子分子的振动㈠谐振子——理想状况下1、两原子组成的基团振动吸收峰的位置?=Ar1Ar2/[（Ar1+Ar2）NL]原子的折合摩尔质量：Ar=Ar1Ar2/（Ar1+Ar2）k：弹簧的力常数或化学键的键常数，N/cmμ：弹簧两端的小球m1、m2的折合质量或两个原子的折合质量，g。第6页，共40页，星期日，2025年，2月5日例题:由表中查知C=C键的K=9.5?9.9N/cm令其为9.6N/cm,计算波数值。正己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为1652cm-1。第7页，共40页，星期日，2025年，2月5日影响基本振动跃迁的波数或频率的直接因素为化学键力常数k和折合原子质量μ。k大，化学键的振动波数高，如:C?C(2222cm-1)C=C(1667cm-1)C-C(1429cm-1)（μ相近）μ大，化学键的振动波数低，如:C-C(1430cm-1)C-N(1330cm-1)C-O(1280cm-1)(力常数相近）2、分子的振动能（略）第8页，共40页，星期日，2025年，2月5日㈡非谐振子1、当v较小时，双原子分子可用谐振子的规律描述。2、基频峰：由v=0到v=1跃迁时所产生的吸收峰。吸收强度大。3、倍频峰：由v=0到v=2，3，…跃迁时所产生的吸收峰分别称为第一、二、…倍频峰。吸收强度弱。4、实际分子相邻振动能级差△Ev并不相等，故倍频峰频率并非相应基频峰频率的整数倍。第9页，共40页，星期日，2025年，2月5日二、分子的振动㈠双原子分子：伸缩振动（ν）㈡多原子分子振动类型：可分为伸缩振动和变形振动。伸缩振动又可分为对称伸缩振动（?s）和不对称伸缩振动（?as）。变形振动又分为面内变形和面外变形振动。面内变形振动又分为剪式（?）和平面摇摆振动（?）。面外变形振动又分为非平面摇摆（?）和扭曲振动（?）。FLASH：水分子、CO2的振动第10页，共40页，星期日，2025年，2月5日㈢振动自由度：分子的运动包括平动、转动和振动三部分。运动自由度=平动自由度+转动自由度+振动自由度对于N个原子组成的分子，有：3N=3+2（线型）或3（非线型）+振动自由度非线型分子基本振动理论数=3N–6线型分子基本振动理论数=3N–5判断水、二氧化碳、甲烷、苯、乙炔的基本振动理论数。第11页，共40页，星期日，2025年，2月5日第12页，共40页，星期日，2025年，2月5日三、红外吸收产生的条件：1、辐射应刚好满足振动跃迁所需的能量。2、分子的瞬间偶极矩发生变化。红外活性和非红外活性：若振动过程中偶极矩发生变化，则振动具有红外活性；否则为非红外活性。红外活性和非红外活性的判断：如CO2通常，红外光谱图中吸收峰数目与分子振动理论数不相等。原因：p144然而，倍频峰、组频峰的存在，又增加了一些吸收峰。第13页，共40页，星期日，2025年，2月5日四、吸收谱带的强度：1、分子振动时偶极矩的变化：分子的对称性↓，△μ↑，△μ2↑，峰↑2、跃迁几率：总体上，红外吸收峰比紫外-可见吸收峰弱基频峰↑，倍频峰↓κ100非常强峰（vs）20κ100强峰（s）10κ20