07紅外吸收光譜

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1、*§10-1紅外吸收光譜分析概述§10-2紅外吸收光譜的產(chǎn)生條件§10-3分子振動(dòng)方程§10-4分子振動(dòng)的形式§10-5紅外光譜的吸收特性§10-6紅外光譜的特征性，基團(tuán)頻率§10-7影響基團(tuán)頻率位移的因素§10-8紅外光譜定性分析§10-9紅外光譜定量分析§10-10紅外光譜儀§10-11傅里葉變換紅外光譜儀§10-12試樣的制備第10章紅外吸收光譜法2021/7/25分子中基團(tuán)的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷產(chǎn)生：振-轉(zhuǎn)光譜輻射→分子振動(dòng)能級(jí)躍遷→紅外光譜→官能團(tuán)→分子結(jié)構(gòu)近紅外區(qū)中紅外區(qū)遠(yuǎn)紅外區(qū)§10-1紅外吸收光譜

2、分析概述2021/7/25縱坐標(biāo)為吸收強(qiáng)度，橫坐標(biāo)為波長(zhǎng)λ（?m）和波數(shù)1/λ單位：cm-1可以用峰數(shù)，峰位，峰形，峰強(qiáng)來(lái)描述。應(yīng)用：有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)解析。定性：基團(tuán)的特征吸收頻率；定量：特征峰的強(qiáng)度；紅外光譜圖：2021/7/25§10-2紅外吸收光譜產(chǎn)生的條件滿足兩個(gè)條件：(1)輻射應(yīng)具有能滿足物質(zhì)產(chǎn)生振動(dòng)躍遷所需的能量；(2)輻射與物質(zhì)間有偶合作用。對(duì)稱(chēng)分子：沒(méi)有偶極矩，輻射不能引起共振，無(wú)紅外活性。如：N2、O2、Cl2等。非對(duì)稱(chēng)分子：有偶極矩，紅外活性。偶極子在交變電場(chǎng)中的作用示意圖(動(dòng)畫(huà))2021/

3、7/25§10-3分子振動(dòng)方程式分子的振動(dòng)能級(jí)（量子化）：E振=（V+1/2）h?V：化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率；?：振動(dòng)量子數(shù)。雙原子分子的簡(jiǎn)諧振動(dòng)及其頻率化學(xué)鍵的振動(dòng)類(lèi)似于連接兩個(gè)小球的彈簧2021/7/25任意兩個(gè)相鄰的能級(jí)間的能量差為：k化學(xué)鍵的力常數(shù)，與鍵能和鍵長(zhǎng)有關(guān)，?為雙原子的折合質(zhì)量?=m1m2/（m1+m2）發(fā)生振動(dòng)能級(jí)躍遷需要能量的大小取決于鍵兩端原子的折合質(zhì)量和鍵的力常數(shù)，即取決于分子的結(jié)構(gòu)特征。2021/7/25表某些鍵的伸縮力常數(shù)（毫達(dá)因/埃）鍵類(lèi)型—C?C—>—C=C—>—C—C—力常數(shù)N.c

4、m-115?179.5?9.94.5?5.6峰位4.5?m6.0?m7.0?m化學(xué)鍵鍵強(qiáng)越強(qiáng)（即鍵的力常數(shù)K越大）原子折合質(zhì)量越小，化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率越大，吸收峰將出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū)。2021/7/25例題:由表中查知C=C鍵的K=9.5?9.9,令其為9.6,計(jì)算波數(shù)值。正己烯中C=C鍵伸縮振動(dòng)頻率實(shí)測(cè)值為1652cm-12021/7/251．兩類(lèi)基本振動(dòng)形式伸縮振動(dòng)亞甲基：變形振動(dòng)亞甲基(動(dòng)畫(huà))§10-4分子振動(dòng)的形式2021/7/25甲基的振動(dòng)形式伸縮振動(dòng)甲基：變形振動(dòng)甲基對(duì)稱(chēng)δs(CH3)1380㎝-1不對(duì)稱(chēng)

5、δas(CH3)1460㎝-1對(duì)稱(chēng)不對(duì)稱(chēng)υs(CH3)υas(CH3)2870㎝-12960㎝-12021/7/25例１　水分子（非對(duì)稱(chēng)分子）２．峰位、峰數(shù)與峰強(qiáng)（1）峰位化學(xué)鍵的力常數(shù)K越大，原子折合質(zhì)量越小，鍵的振動(dòng)頻率越大，吸收峰將出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū)（短波長(zhǎng)區(qū)）；反之，出現(xiàn)在低波數(shù)區(qū)（高波長(zhǎng)區(qū)）。（2）峰數(shù)峰數(shù)與分子自由度有關(guān)。無(wú)瞬間偶極矩變化時(shí)，無(wú)紅外吸收。(動(dòng)畫(huà))2021/7/25峰位、峰數(shù)與峰強(qiáng)例2CO2分子（有一種振動(dòng)無(wú)紅外活性）（4）由基態(tài)躍遷到第一振動(dòng)激發(fā)態(tài)，產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)的吸收峰，基頻峰；（5）由基

6、態(tài)直接躍遷到第二激發(fā)態(tài)，產(chǎn)生一個(gè)弱的吸收峰，倍頻峰；（3）瞬間偶基距變化大，吸收峰強(qiáng)；鍵兩端原子電負(fù)性相差越大（極性越大），吸收峰越強(qiáng)；(動(dòng)畫(huà))2021/7/25?（CH3）1460cm-1，1375cm-1。?（CH3）2930cm-1，2850cm-1。C2H4O1730cm-11165cm-12720cm-1HHHHOCC2021/7/25問(wèn)題：C=O強(qiáng)；C=C弱；為什么？吸收峰強(qiáng)度?躍遷幾率?偶極矩變化吸收峰強(qiáng)度?偶極矩的平方偶極矩變化——結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)性；對(duì)稱(chēng)性差?偶極矩變化大?吸收峰強(qiáng)度大符號(hào)：s(強(qiáng))；

7、m(中)；w(弱)紅外吸收峰強(qiáng)度比紫外吸收峰小2～3個(gè)數(shù)量級(jí)；§10-5紅外光譜的吸收強(qiáng)度2021/7/25一、紅外吸收光譜的特征性與一定結(jié)構(gòu)單元相聯(lián)系的、在一定范圍內(nèi)出現(xiàn)的化學(xué)鍵振動(dòng)頻率——基團(tuán)特征頻率（特征峰）；例：2800?3000cm-1—CH3特征峰；1600?1850cm-1—C=O特征峰；基團(tuán)所處化學(xué)環(huán)境不同，特征峰出現(xiàn)位置變化：—CH2—CO—CH2—1715cm-1酮—CH2—CO—O—1735cm-1酯—CH2—CO—NH—1680cm-1酰胺§10-6紅外光譜的特征性，基團(tuán)頻率2021/7

8、/25紅外光譜信息區(qū)常見(jiàn)的有機(jī)化合物基團(tuán)頻率出現(xiàn)的范圍：4000?670cm-1依據(jù)基團(tuán)的振動(dòng)形式，分為四個(gè)區(qū)：(1)4000?2500cm-1X—H伸縮振動(dòng)區(qū)（X=O，N，C，S）(2)2500?1900cm-1三鍵，累積雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)(3)1900?1200cm-1雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)(4)1200?670cm-1X—Y伸縮，X—H變形振動(dòng)區(qū)2021/7/25二、分子結(jié)構(gòu)與吸收峰mole