紅外吸收光譜的解析

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1、紅外吸收光譜法第一節(jié)概述一、紅外光譜測定的優(yōu)點20世紀50年代初期，紅外光譜儀問世，揭開了有機物結(jié)構(gòu)鑒定的新篇章。到了50年代末期，已經(jīng)積累了大量的紅外光譜數(shù)據(jù)，到70年代中期，紅外光譜法成為了有機結(jié)構(gòu)鑒定的重要方法。紅外光譜測定的優(yōu)點：1、任何氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)樣品都可以進行紅外光譜的測定，這是核磁、質(zhì)譜、紫外等儀器所不及的。2、每種化合物均有紅外吸收，又有機化合物的紅外光譜可以獲得豐富的信息。3、常規(guī)紅外光譜儀價格低廉，易于購置。4、樣品用量小。二、紅外波段的劃分σ=104/λ（λnmσcm-1）紅外波段范圍又可以進一步分為遠紅外、中紅外、近紅外波段波長nm波數(shù)cm-1近紅外0.75~2

2、.513300~4000中紅外2.5~15.44000~650遠紅外15.4~830650~12三、紅外光譜的表示方法紅外光譜圖多以波長λ（nm）或波數(shù)σ（cm-1）為橫坐標，表示吸收峰的位置，多以透光率T%為縱坐標，表示吸收強度，此時圖譜中的吸收“峰”，其實是向下的“谷”。一般吸收峰的強弱均以很強（ε大于200）、強（ε在75-200）、中（ε在25-75）、弱（ε在5-25）、很弱（ε小于5），這里的ε為表觀摩爾吸收系數(shù)紅外光譜中吸收峰的強度可以用吸光度（A）或透過率T%表示。峰的強度遵守朗伯-比耳定律。吸光度與透過率關(guān)系為A=lg()所以在紅外光譜中“谷”越深（T%?。?，吸光度越大，

3、吸收強度越強。25第二節(jié)紅外吸收光譜的基本原理一、分子的振動與紅外吸收任何物質(zhì)的分子都是由原子通過化學鍵聯(lián)結(jié)起來而組成的。分子中的原子與化學鍵都處于不斷的運動中。它們的運動，除了原子外層價電子躍遷以外，還有分子中原子的振動和分子本身的轉(zhuǎn)動。這些運動形式都可能吸收外界能量而引起能級的躍遷，每一個振動能級常包含有很多轉(zhuǎn)動分能級，因此在分子發(fā)生振動能級躍遷時，不可避免的發(fā)生轉(zhuǎn)動能級的躍遷，因此無法測得純振動光譜，故通常所測得的光譜實際上是振動-轉(zhuǎn)動光譜，簡稱振轉(zhuǎn)光譜。1、雙原子分子的振動分子的振動運動可近似地看成一些用彈簧連接著的小球的運動。以雙原子分子為例，若把兩原子間的化學鍵看成質(zhì)量可以忽略

4、不計的彈簧，長度為r（鍵長），兩個原子分子量為m1、m2。如果把兩個原子看成兩個小球，則它們之間的伸縮振動可以近似的看成沿軸線方向的簡諧振動，如圖3—2。因此可以把雙原子分子稱為諧振子。這個體系的振動頻率υ（以波數(shù)表示），由經(jīng)典力學（虎克定律）可導出：C——光速（3×108m/s）υ=K——化學鍵的力常數(shù)（N/m）μ——折合質(zhì)量（kg）μ=如果力常數(shù)以N/m為單位，折合質(zhì)量μ以原子質(zhì)量為單位，則上式可簡化為υ=130.2雙原子分子的振動頻率取決于化學鍵的力常數(shù)和原子的質(zhì)量，化學鍵越強，相對原子質(zhì)量越小，振動頻率越高。H-Cl2892.4cm-1C=C1683cm-1C-H2911.4cm-

5、1C-C1190cm-1同類原子組成的化學鍵（折合質(zhì)量相同），力常數(shù)大的，基本振動頻率就大。由于氫的原子質(zhì)量最小，故含氫原子單鍵的基本振動頻率都出現(xiàn)在中紅外的高頻率區(qū)。2、多原子分子的振動25(1)、基本振動的類型多原子分子基本振動類型可分為兩類：伸縮振動和彎曲振動。亞甲基CH2的各種振動形式。對稱伸縮振動不對稱伸縮振動亞甲基的伸縮振動剪式振動面內(nèi)搖擺面外搖擺扭曲變形面內(nèi)彎曲振動面外彎曲振動亞甲基的基本振動形式及紅外吸收A、伸縮振動用υ表示，伸縮振動是指原子沿著鍵軸方向伸縮，使鍵長發(fā)生周期性的變化的振動。伸縮振動的力常數(shù)比彎曲振動的力常數(shù)要大，因而同一基團的伸縮振動常在高頻區(qū)出現(xiàn)吸收。周圍

6、環(huán)境的改變對頻率的變化影響較小。由于振動偶合作用，原子數(shù)N大于等于3的基團還可以分為對稱伸縮振動和不對稱伸縮振動符號分別為υs和υas一般υas比υs的頻率高。B、彎曲振動用δ表示，彎曲振動又叫變形或變角振動。一般是指基團鍵角發(fā)生周期性的變化的振動或分子中原子團對其余部分作相對運動。彎曲振動的力常數(shù)比伸縮振動的小，因此同一基團的彎曲振動在其伸縮振動的低頻區(qū)出現(xiàn)，另外彎曲振動對環(huán)境結(jié)構(gòu)的改變可以在較廣的波段范圍內(nèi)出現(xiàn)，所以一般不把它作為基團頻率處理。(2)、分子的振動自由度多原子分子的振動比雙原子振動要復雜的多。雙原子分子只有一種振動方式（伸縮振動），所以可以產(chǎn)生一個基本振動吸收峰。而多原子

7、分子隨著原子數(shù)目的增加，振動方式也越復雜，因而它可以出現(xiàn)一個以上的吸收峰，并且這些峰的數(shù)目與分子的振動自由度有關(guān)。25在研究多原子分子時，常把多原子的復雜振動分解為許多簡單的基本振動（又稱簡正振動），這些基本振動數(shù)目稱為分子的振動自由度，簡稱分子自由度。分子自由度數(shù)目與該分子中各原子在空間坐標中運動狀態(tài)的總和緊緊相關(guān)。經(jīng)典振動理論表明，含N個原子的線型分子其振動自由度3N—5，非線型分子其振動自由度為3N—6。每種振動形