紅外吸收光譜的基本原理

紅外吸收光譜的基本原理第1頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四K——彈簧的力常數(shù)第2頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四H-Cl2892.4cm-1C-H2911.4cm-1C-H2911.4cm-1

C-C1190cm-1C=C1683cm-1C-C1190cm-1第3頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四2、多原子分子的振動

(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。A、伸縮振動用ν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。第4頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四

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。B、彎曲振動第5頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四A、分子的振動自由度（分子自由度）

在研究多原子分子時，常把多原子的復(fù)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。B、化合物自由度的計算含N個原子的線型分子振動自由度：3N-5含N個原子非線型分子振動自由度：3N-6(2)、分子的振動自由度第6頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四二、紅外吸收光譜產(chǎn)生條件

1、△E振=hν（紅外輻射頻率）2、分子在振動過程中必須有瞬間偶極矩的改變，才能在紅外光譜中出現(xiàn)相對應(yīng)的吸收峰，這種振動稱為具有紅外活性的振動。

CO2（3N-5=3×3－5=44種振動形式）2349cm-1

、667cm-1第7頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四三、紅外吸收峰的強度

根據(jù)量子理論，紅外吸收峰的強度與分子振動時偶極矩變化的平方成正比。因此，振動時偶極矩變化越大，吸收強度越強。偶極矩變化大小主要取決于下列四種因素：A-B1、化學(xué)鍵兩端連接的原子的電負性H-CO-H第8頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四2、不同振動形式第9頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四3、分子的結(jié)構(gòu)的對稱性第10頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四4、其它因素費米共振、分子內(nèi)或分子間氫鍵形成及與偶極矩大的基團共軛等因素，也會使吸收峰強度改變。第11頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四

紅外光譜中吸收峰的強度可以用吸光度（A）或透光率T%表示。峰的強度遵守朗伯-比耳定律。吸光度與透光率關(guān)系為：

在紅外光譜中“谷”越深（T%小），吸光度越大，吸收強度越強。

第12頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四1、基頻峰、倍頻峰、組頻峰與泛頻峰

H-Cl分子基頻峰：2885.9cm-1，強度很大；倍頻峰是5668cm-1，是一個很弱的峰。

2、特征峰與相關(guān)峰

四、紅外吸收光譜中常用的幾個術(shù)語第13頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四

CH3-NH2中NH2基具有一定的吸收頻率而很多含有NH2基的化合物，在這個頻率附近（3500—3100cm-1）也出現(xiàn)吸收峰。因此凡是能用于鑒定原子團存在的并有較高強度的吸收峰，稱為特征峰，對應(yīng)的頻率稱為特征頻率，一個基團除有特征峰外，還有很多其它振動形式的吸收峰，習(xí)慣上稱為相關(guān)峰。

第14頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四五、紅外吸收峰減少的原因

1、紅外非活性振動2、振動簡并3、儀器的分辨率低4、有些基團的振動頻率出現(xiàn)在低頻區(qū)（長波區(qū)），

超出儀器的測試范圍。

第15頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四六、紅外吸收峰增加的原因

1、倍頻吸收

2、組合頻的產(chǎn)生

一種頻率的光，同時被兩個振動所吸收，其能量對應(yīng)兩種振動能級的能量變化之和，其對應(yīng)的吸收峰稱為組合峰，也是一個弱峰，一般出現(xiàn)在兩個或多個基頻之和或差的附近（基頻為ν1、ν2的兩個吸收峰，它們的組頻峰在ν1+ν2或ν1-ν2

附近）。3、振動偶合第16頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四

相同的兩個基團在分子中靠得很近時，其相應(yīng)的特征峰常會發(fā)生分裂形成兩個峰，這種現(xiàn)象稱為振動偶合。

1380cm-1：出現(xiàn)在1385~1380cm-1及1375~1365cm-1處。(CH3)2CH-第17頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四4、弗米共振

倍頻峰或組頻峰位于某強的基頻峰附近時，弱的倍頻峰或組頻峰的強度會被大大的強化，