紅外吸收光譜和紫外熒光區(qū)別

1、關(guān)于紅外吸收光譜與紫外熒光的區(qū)別第一張，PPT共二十四頁，創(chuàng)作于2022年6月10-1 紅外吸收光譜分析概述一、定義： 利用物質(zhì)對(duì)紅外輻射的吸收所產(chǎn)生的紅外吸收光譜，對(duì)物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)及含量進(jìn)行分析測(cè)定的方法叫紅外吸收光譜分析法。紅外吸收光譜又稱為分子振動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)光譜二、與紫外可見吸收光譜法的比較1. 相同點(diǎn)：都是分子吸收光譜，都反映分子結(jié)構(gòu)的特性2. 不同點(diǎn)：所用光源與起源不同研究范圍光譜的表示方式特點(diǎn)第二張，PPT共二十四頁，創(chuàng)作于2022年6月T%（）A 光譜的表示方式 紫外：用A表示吸收光的程度，波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)； 紫外可見吸收光譜的特征用max和來描述 紅外：用T%來表示吸光強(qiáng)度，光的性質(zhì)用

2、波長(zhǎng)或波數(shù)表示；紅外吸收光譜的特征用吸收峰位置和來描述第三張，PPT共二十四頁，創(chuàng)作于2022年6月不同點(diǎn) 紫外可見吸收光譜紅外吸收光譜光 源紫外可見光紅外光起 源電子能級(jí)躍遷振動(dòng)能級(jí)躍遷研 究范 圍不飽和有機(jī)化合物共軛雙鍵、芳香族等幾乎所有有機(jī)化合物;許多無機(jī)化合物特 色反映發(fā)色團(tuán)、助色團(tuán)的情況反映各個(gè)基團(tuán)的振動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)特性第四張，PPT共二十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 波數(shù)為波長(zhǎng)的倒數(shù)，即1cm中所含波的個(gè)數(shù) =1/=107/nm 單位：cm-1 =104/m 習(xí)慣上將紅外吸收光譜分為遠(yuǎn)、中、近紅外三個(gè)區(qū)，紅外光譜一般用的是中紅外區(qū) 中紅外區(qū)：波 長(zhǎng) 2.525 m 波 數(shù) 4000400

3、cm-1第五張，PPT共二十四頁，創(chuàng)作于2022年6月應(yīng)用：1.分子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)研究： a.可測(cè)定分子鍵長(zhǎng)、鍵角，以此推斷出分子的立體構(gòu)型； b.根據(jù)所得的力常數(shù)可以知道化學(xué)鍵的強(qiáng)弱； c.由簡(jiǎn)正頻率來計(jì)算熱力學(xué)函數(shù)。2.化學(xué)組成的分析. a.根據(jù)光譜中吸收峰的位置和形狀來推斷未知物結(jié)構(gòu)； b.依照特征吸收峰的強(qiáng)弱來測(cè)定混合物中各組分含量.特點(diǎn)：快速、高靈敏度、檢測(cè)試樣用量少，能分析各種狀態(tài)的試樣。紅外光譜已成為結(jié)構(gòu)化學(xué)、分析化學(xué)最常用和 不可缺少的工具。 第六張，PPT共二十四頁，創(chuàng)作于2022年6月10-2 紅外吸收光譜的產(chǎn)生條件 物質(zhì)吸收電磁輻射應(yīng)滿足兩個(gè)條件： 1.輻射應(yīng)具有剛好能滿足物

4、質(zhì)躍遷時(shí)所需的能量； 2.輻射與物質(zhì)之間有偶合作用（相互作用）。通?？捎梅肿拥呐紭O矩來描述分子極性的大小.設(shè)正負(fù)電中心的電荷分別為+q和-q，正負(fù)電荷中心為d（fig10-1），則 = qd 10.2 第七張，PPT共二十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 由于偶極子具有一定的原有振動(dòng)頻率，顯然，只有當(dāng)輻射頻率與偶極子頻率相匹配時(shí)，分子才與輻射發(fā)生相互作用（振動(dòng)偶合）而增加它的振動(dòng)能，使振動(dòng)加激（振幅加大），即分子由原來的基態(tài)振動(dòng)躍遷到較高振動(dòng)能級(jí)?？梢?，并非所有的振動(dòng)能級(jí)都會(huì)產(chǎn)生紅外吸收，只有發(fā)生偶極矩變化的振動(dòng)才能引起可觀測(cè)的紅外吸收譜帶，這種振動(dòng)稱為紅外活性的，反之稱為非紅外活性的。 第八張，P

5、PT共二十四頁，創(chuàng)作于2022年6月一、 簡(jiǎn)振振動(dòng)m1m2伸伸縮 將兩原子看成是質(zhì)量為m1與m2的兩個(gè)小球，把連接它們的化學(xué)鍵質(zhì)量忽略，看作為彈簧，原子在平衡位置作伸縮振動(dòng)，近似看成簡(jiǎn)諧振動(dòng)。4-2 分子振動(dòng)方程式第九張，PPT共二十四頁，創(chuàng)作于2022年6月分子振動(dòng)的頻率根據(jù)虎克定律計(jì)算 k 是化學(xué)鍵的力常數(shù)，單位：Ncm-1 為原子的折合質(zhì)量或第十張，PPT共二十四頁，創(chuàng)作于2022年6月上式改寫為:化學(xué)鍵力常數(shù)：?jiǎn)捂I48 雙鍵812 叁鍵1218 利用實(shí)驗(yàn)得到的鍵力常數(shù)和計(jì)算式，可以估算各種類型的基頻峰的波數(shù) 第十一張，PPT共二十四頁，創(chuàng)作于2022年6月例： HCl k = 5.1N

6、cm-1據(jù)公式 計(jì)算基頻吸收峰頻率 CC k 5 Ncm-1 = 1190cm-1 C = C k 10 Ncm-1 = 1683 cm-1 CC k 15 Ncm-1 = 2062 cm-1 CH k 5 Ncm-1 = 2920 cm-1 第十二張，PPT共二十四頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）對(duì)于具有相似質(zhì)量的原子基團(tuán)來說，振動(dòng)頻率與力常數(shù)k1/2成正比。（2）對(duì)于相同化學(xué)鍵的基團(tuán)， 與相對(duì)原子質(zhì)量平方根成反比。 由于各個(gè)有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)不同，他們的相對(duì)原子質(zhì)量和化學(xué)鍵的力常數(shù)各不相同，就會(huì)出現(xiàn)不同的吸收頻率，因此各有其特征的紅外吸收光譜。第十三張，PPT共二十四頁，創(chuàng)作于2022年6月二

7、、注意點(diǎn)：1.上述用經(jīng)典力學(xué)的方法來處理分子的振動(dòng)是為了得到宏觀的圖象，便于理解并有一定的概念。但是，一個(gè)真實(shí)的微觀粒子分子的運(yùn)動(dòng)需要用量子理論方法加以處理。小球振動(dòng)，能量變化是連續(xù)的，而真實(shí)分子的振動(dòng)能量的變化是量子化的； 2.雖然根據(jù)式10-5可以計(jì)算其基頻峰的位置，而且某些計(jì)算與實(shí)測(cè)值很接近。但這種計(jì)算只適用于雙原子分子或多原子分子中影響因素小的諧振子。實(shí)際上，在一個(gè)分子中，基團(tuán)與基團(tuán)間，基團(tuán)中的化學(xué)鍵之間都相互有影響，因此基本振動(dòng)頻率除決定于化學(xué)鍵兩端的原子質(zhì)量、化學(xué)鍵的力常數(shù)外，還與內(nèi)部因素（結(jié)構(gòu)因素）及外部因素（化學(xué)環(huán)境）有關(guān)。第十四張，PPT共二十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 10

8、-4 分子振動(dòng)的形式 對(duì)于多原子分子，可以把它的振動(dòng)分解為許多簡(jiǎn)單的基本振動(dòng)。一、分子振動(dòng)自由度 設(shè)分子由n個(gè)原子組成，每個(gè)原子在空間都有三個(gè)自由度，因此n個(gè)原子組成的分子總共應(yīng)有3n個(gè)自由度，亦即3n種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 1.對(duì)于非線性分子，這3n種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中，包括三個(gè)整個(gè)分子的質(zhì)心沿x、y、z方向平移運(yùn)動(dòng)和整個(gè)分子繞x、y、z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng).這六種運(yùn)動(dòng)都不是分子的振動(dòng)，故振動(dòng)形式應(yīng)有（3n-6）種。第十五張，PPT共二十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 2.對(duì)于直線型分子，若貫穿所有原子的軸是在x方向，則整個(gè)分子只能繞y、z轉(zhuǎn)動(dòng)，因此直線型分子的振動(dòng)形式為（3n-5）種。二、典型例：非線型分子，H2O的基

9、本振動(dòng)數(shù)為336 = 3， 故水分子有三種振動(dòng)形式：伸縮振動(dòng)（對(duì)稱和反對(duì)稱伸縮振動(dòng)）、彎曲振動(dòng)（變形振動(dòng)）。直線型分子，CO2的基本振動(dòng)數(shù)為335 = 4，故有四種基本振動(dòng)形式。對(duì)稱伸縮振動(dòng)、反對(duì)稱伸縮振動(dòng)、面內(nèi)彎曲振動(dòng)、面外彎曲振動(dòng)。 其中，面內(nèi)彎曲振動(dòng)和面外彎曲振動(dòng)的能量都是一樣的，谷吸收都出現(xiàn)在667cm-1處而產(chǎn)生簡(jiǎn)并，此時(shí)只觀察到一個(gè)吸收峰。第十六張，PPT共二十四頁，創(chuàng)作于2022年6月振動(dòng)的基本類型伸縮振動(dòng)：表示 原子沿著化學(xué)鍵的方向來回振動(dòng)； 涉及化學(xué)鍵鍵長(zhǎng)改變，鍵角不變；彎曲振動(dòng)： 表示 原子沿著化學(xué)鍵的垂直方向振動(dòng)，又稱變形振動(dòng)； 涉及鍵角及鍵的方向改變，鍵長(zhǎng)不變；第十七張

10、，PPT共二十四頁，創(chuàng)作于2022年6月三、分類：分子的振動(dòng)形式可分為兩類， 1.伸縮振動(dòng) （1）對(duì)稱伸縮振動(dòng)； （2）反對(duì)稱伸縮振動(dòng)； 2.變形或彎曲振動(dòng) （1）面內(nèi)變形振動(dòng) 剪式振動(dòng) 面內(nèi)搖擺振動(dòng) （2）面外變形振動(dòng) 面外搖擺振動(dòng) 扭曲變形振動(dòng)第十八張，PPT共二十四頁，創(chuàng)作于2022年6月以亞甲基為例伸縮振動(dòng)彎曲振動(dòng)HHCHHCHHCHHCHHCHHC對(duì)稱伸縮振動(dòng)反對(duì)稱伸縮振動(dòng)剪式振動(dòng)搖轉(zhuǎn)振動(dòng)面內(nèi)彎曲振動(dòng)相向同向+ +同一方向相反方向搖擺振動(dòng)扭曲振動(dòng)面外彎曲振動(dòng)第十九張，PPT共二十四頁，創(chuàng)作于2022年6月影響吸收峰數(shù)目的因素（1）吸收峰減少原因：沒有偶極矩變化的振動(dòng)不產(chǎn)生紅外吸收吸收

11、頻率相同，簡(jiǎn)并為一個(gè)吸收峰，有時(shí)頻率接近，儀器分辨不出，表現(xiàn)為一個(gè)吸收峰有些吸收程 度太弱，儀器檢測(cè)不出有些吸收頻率超出了儀器的檢測(cè)范圍O=C=O O=C=O O=C=O O=C=O 對(duì)稱伸縮 面內(nèi)彎曲 面外彎曲 反對(duì)稱伸縮 無吸收峰 簡(jiǎn)并為一個(gè)吸收峰 吸收峰實(shí)際上紅外譜圖上峰的數(shù)目比理論值少得多第二十張，PPT共二十四頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）吸收峰增多原因產(chǎn)生倍頻峰（ 0 2、 3）和組頻峰(各種振動(dòng)間相互作用而形成）統(tǒng)稱泛頻振動(dòng)偶合相鄰的兩個(gè)基團(tuán)相互振動(dòng)偶合使峰數(shù)目增多費(fèi)米共振當(dāng)倍頻或組合頻與某基頻峰位相近時(shí)，由于相互作用產(chǎn)生強(qiáng)吸收帶或發(fā)生峰的分裂，這種倍頻峰或組合頻峰與基頻峰之間的

12、偶合稱為費(fèi)米共振。第二十一張，PPT共二十四頁，創(chuàng)作于2022年6月10-5 紅外光譜的吸收強(qiáng)度一、強(qiáng)度與偶極矩的關(guān)系 分子振動(dòng)時(shí)偶極矩的變化不僅決定該分子能否吸收紅外光，而且還關(guān)系到吸收峰的強(qiáng)度。根據(jù)量子理論，紅外光譜的強(qiáng)度與分子振動(dòng)時(shí)偶極矩變化的平方成正比。 二、偶極矩與對(duì)稱性：對(duì)同一類型的化學(xué)鍵，偶極矩的變化與結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性有關(guān)。對(duì)稱性愈差，吸收愈強(qiáng)。 三、氫鍵的影響：由于氫鍵的影響以及氫鍵強(qiáng)弱的不同，使原子間的距離增大，偶極矩變化增大，吸收增強(qiáng)。 四、譜帶的強(qiáng)度還與振動(dòng)形式有關(guān)。第二十二張，PPT共二十四頁，創(chuàng)作于2022年6月五、注意： 1.即使是強(qiáng)極性基團(tuán)的紅外振動(dòng)吸收帶，其強(qiáng)度也要比紫外及可見光區(qū)最強(qiáng)的電子躍遷小二到三個(gè)數(shù)量級(jí)。 2.由于紅外分光光度計(jì)能量較低，測(cè)定時(shí)必須用較