红外光谱法-红外光谱法基本原理（仪器分析课件）

仪器分析模块六红外光谱法项目一红外光谱法基本原理01项目一红外光谱法基本原理-1·基本原理目标掌握原子吸收分光谱法特点01掌握原子吸收分光谱法基本原理02相关标题文字一、概述

（一）红外光谱（分子振动转动光谱）

1.定义：当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁，使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱。

吸收红外光分子-------------→

分子振动或转动能级跃迁（∆

0）→IR吸收光谱红外光谱法原理1234原理原理原理一、概述定义：（1）红外光谱：是分子的振动与转动能级跃迁吸收光谱出现在红外光区，称为红外光谱。又称为红外吸收光谱。(2)红外光谱法：就是基于物质分子的红外吸收光谱进行定性定量分析的光谱分析方法。一、概述2.分类按照红外光区的波长范围（0.75——1000μm），将其分为：近红外(0.75—2.5μm)、中红外(2.5—50μm）、远红外（50—1000μm）红外光谱法是物质特别是有机化合物结构研究的重要手段之一。红外光区的划分区域名称波长(µm)波数(cm-1)能级跃迁类型近红外区（泛频区）0.78-2.512800-4000OH、NH、CH键的倍频吸收中红外区（基本振动区）2.5-504000-200分子振动/伴随转动远红外区（分子转动区）50-1000400-10分子转动二、基本原理

（一）分子吸收红外的条件1.照射红外光子具有的能量与分子振动能级跃迁所需的能量相当；物质的分子对红外光的吸收是通过共振的方式完成的。2.光子与分子之间发生偶合作用。并不是所有的分子都有吸收红外光，只有在振动过程中伴随有净的偶极距变化的分子才能吸收红外光，称其具有红外活性，相应的振动称为红外活性振动。以双原子分子的纯振动光谱为例

对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振，无红外活性。如：N2、O2、Cl2

等。非对称分子：有偶极矩，红外活性。偶极子在交变电场中的作用示意图

2.振动过程中必须是能引起分子偶极矩变化的分子才能产生红外吸收光谱。2.辐射与物质之间必须有耦合作用磁场电场交变磁场

分子固有振动

a偶极矩变化（能级跃迁）耦合不耦合红外吸收无偶极矩变化无红外吸收分子振动方程式分子的振动能级（量子化）：

E振=（V+1/2）h

：

化学键的振动频率；V：振动量子数。

（

=0，1，2，

）1.双原子分子的振动简谐振动及其频率，化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧（二）分子的基本振动形式2、多原子分子的振动（1）简正振动：分子质心保持不变，整体不转动，每个原子都在其平衡位置附近做简谐振动，其振动频率和相位都相同，即每个原子都在同一瞬间通过其平衡位置，而且同时达到其最大位移值。分子中任何一个复杂振动都可以看成这些简正振动的线性组合2.多原子分子的振动（1）简正振动的基本形式

对称伸缩振动(vs)

①

伸缩振动

不对称伸缩振动(vas)

剪式（δ）

面内变形振动

②变形振动平面摇摆振动（ρ）（弯曲振动）面外摇摆振动（ω）面外变形振动面外扭曲振动（τ）简正振动基本形式伸缩振动：原子沿键轴方向伸缩，键长变化但键角不变的振动。变形振动：基团键角发生周期性变化，但键长不变的振动。又称弯曲振动或变角振动。下图给出了各种可能的振动形式（以甲基和亚甲基为例）。

理论上，多原子分子的振动数应与谱峰数相同，但实际上，谱峰数常常少于理论计算出的振动数，这是因为：a）偶极矩的变化=0的振动，不产生红外吸收,如CO2；b）谱线简并（振动形