第一節(jié)-基本原理

第九章

紅外吸收光譜分析法一、概述二、紅外光譜與有機化合物結(jié)構(gòu)三、分子中基團的基本振動形式四、影響峰位變化的因素第一節(jié)

紅外光譜分析基本原理分子中基團的振動和轉(zhuǎn)動能級躍遷產(chǎn)生：振-轉(zhuǎn)光譜一、概述紅外光譜圖：縱坐標(biāo)為吸收強度，橫坐標(biāo)為波長λ（

μm）和波數(shù)1/λ

單位：cm-1可以用峰數(shù)，峰位，峰形，峰強來描述。應(yīng)用：有機化合物的結(jié)構(gòu)解析。定性：基團的特征吸收頻率；定量：特征峰的強度；二、紅外光譜與有機化合物結(jié)構(gòu)1.紅外光譜產(chǎn)生的條件滿足兩個條件：(1)輻射應(yīng)具有能滿足物質(zhì)產(chǎn)生振動躍遷所需的能量；(2)輻射與物質(zhì)間有相互偶合作用。

對稱分子：沒有偶極矩，輻射不能引起共振，無紅外活性。

如：N2、O2、Cl2

等。

非對稱分子：有偶極矩，紅外活性。偶極子在交變電場中的作用示意圖2.分子振動方程式分子的振動能級（量子化）：

E振=（V+1/2）h

V：化學(xué)鍵的振動頻率；

：振動量子數(shù)。(1)雙原子分子的簡諧振動及其頻率化學(xué)鍵的振動類似于連接兩個小球的彈簧(2)分子振動方程式任意兩個相鄰的能級間的能量差為：K化學(xué)鍵的力常數(shù)，與鍵能和鍵長有關(guān)，

為雙原子的折合質(zhì)量

=m1m2/（m1+m2）發(fā)生振動能級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。表某些鍵的伸縮力常數(shù)（毫達因/埃）鍵類型:—CC—>—C=C—>—C—C—力常數(shù):15

179.5

9.94.5

5.6峰位:4.5

m6.0

m7.0

m

化學(xué)鍵鍵強越強（即鍵的力常數(shù)K越大）原子折合質(zhì)量越小，化學(xué)鍵的振動頻率越大，吸收峰將出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū)。

例題:由表中查知C=C鍵的k=9.5

9.9,令其為9.6,計算波數(shù)值正己烯中C=C鍵伸縮振動頻率實測值為1652cm-1三、分子中基團的基本振動形式1．兩類基本振動形式伸縮振動亞甲基：變形振動亞甲基例１水分子２．峰位、峰數(shù)與峰強（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)與分子自由度有關(guān)。無瞬間偶基距變化時，無紅外吸收。例2CO2分子（4）由基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)，產(chǎn)生一個強的吸收峰，基頻峰；（5）由基態(tài)直接躍遷到第二激發(fā)態(tài)，產(chǎn)生一個弱的吸收峰，倍頻峰；（3）瞬間偶基距變化大，吸收峰強；鍵兩端原子電負性相差越大（極性越大），吸收峰越強；

1．內(nèi)部因素（1）電子效應(yīng)a．誘導(dǎo)效應(yīng)：吸電子基團使吸收峰向高頻方向移動（蘭移）四、影響峰位變化的因素

化學(xué)鍵的振動頻率不僅與其性質(zhì)有關(guān)，還受分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部因素影響。各種化合物中相同基團的特征吸收并不總在一個固定頻率上。R-COR

C=01715cm-1;R-COH

C=01730cm-1；R-COCl

C=01800cm-1;R-COF

C=01920cm-1;F-COF

C=01920cm-1;R-CONH2

C=01928cm-1;ｂ．共軛效應(yīng)cm-1cm-1cm-1cm-1規(guī)律：CHCHCHCH1576cm-11611cm-11644cm-11781cm-11678cm-11657cm-11651cm-1（２）空間效應(yīng)

場效應(yīng)；空間位阻；環(huán)張力CH3060-3030cm-12900-2800cm-122222.氫鍵效應(yīng)氫鍵(分子內(nèi)氫鍵；