概述及紅外基本原理課件

第十章

紅外吸收光譜分析一、概述

introduction二、紅外吸收光譜產(chǎn)生的條件conditionof

Infraredabsorptionspectroscopy三、分子中基團(tuán)的基本振動(dòng)形式basicvibrationofthegroupinmolecular四、紅外吸收峰強(qiáng)度intensityofinfraredabsorptionbend

第一節(jié)概述infraredabsorptionspec-troscopy，IR

introduction2023/4/2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

introduction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)0.78-2.5m中紅外區(qū)2.5-25m遠(yuǎn)紅外區(qū)25-1000m第一節(jié)概述2023/4/2能級(jí)躍遷

電子能級(jí)間躍遷的同時(shí)，總伴隨有振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)間的躍遷。即電子光譜中總包含有振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)間躍遷產(chǎn)生的若干譜線而呈現(xiàn)寬譜帶。2023/4/2第二節(jié)紅外吸收光譜產(chǎn)生的條件

conditionof

Infraredabsorptionspectroscopy

(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)分子振動(dòng)時(shí)有瞬間偶極矩變化。紅外活性infraredactive有偶極矩變化，有紅外活性。如H2O，HCl,CO2(動(dòng)畫)非紅外活性infraredinactive沒有偶極矩變化，輻射不能引起共振，無紅外活性。如：N2、O2、Cl2

等。2023/4/2例2CO2分子

（有一種振動(dòng)無紅外活性）(動(dòng)畫)2023/4/2一.分子振動(dòng)方程式分子的振動(dòng)能級(jí)（量子化）雙原子分子的簡諧振動(dòng)及其頻率化學(xué)鍵的振動(dòng)類似于連接兩個(gè)小球的彈簧2023/4/2表某些鍵的伸縮力常數(shù)（毫達(dá)因/埃）鍵類型—CC—>—C=C—>—C—C—力常數(shù)15179.59.94.55.6峰位4.5m6.0m7.0m

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)。2023/4/2

例題:由表中查知C=C鍵的K=9.59.9,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)測值為1652cm-12023/4/2二、分子中基團(tuán)的基本振動(dòng)形式

basicvibrationofthegroupinmolecule1．兩類基本振動(dòng)形式伸縮振動(dòng)：不對(duì)稱伸縮對(duì)稱伸縮變形振動(dòng)：面內(nèi)變形inplane面外變形out-of-plane亞甲基(動(dòng)畫)2023/4/2醇的振動(dòng)形式2023/4/2例１水分子（非對(duì)稱分子）（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)（短波長區(qū)）；反之，出現(xiàn)在低波數(shù)區(qū)（高波長區(qū)）。（2）峰數(shù)

峰數(shù)與分子振動(dòng)自由度有關(guān)。無瞬間偶極距變化時(shí)，無紅外吸收。２．峰位、峰數(shù)與峰強(qiáng)2023/4/2（3）峰強(qiáng)

intensityofInfraredabsorption問題：C=O強(qiáng)；C=C弱；為什么？吸收峰強(qiáng)度偶極矩變化值的平方偶極矩變化又與結(jié)構(gòu)對(duì)稱性有關(guān)；對(duì)稱性差偶極矩變化大吸收峰強(qiáng)度大符號(hào)：s(強(qiáng))；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)；2023/4/2

（CH3）2930cm-1，2850cm-1（CH3）1460c