《有机化学》课件-13-1

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第十三章红外与紫外光谱13.1分子运动与电磁福射一、电磁波

电磁波具有波粒二象性，可用波的参量如频率(υ)和波长（λ)等来描述。它的传播不需要媒介，在真空中传播速度为C=3xIO¹ºcm/s。不同的电磁波具有不同的波长，可由传播速度与频率求出[式（13-l)]。

波长单位根据不同的辐射频率区而改变，在紫外和可见区常采用纳米（nanometer，nm)，在红外

区常用微米(micrometer，μm)作单位。

频率表示每秒振动的次数，用赫（Hertz，Hz)为单位，因为数值较大，为方便在红外中常用波数（wavenumber，υ)来代替频率，它的单位是cm_1。

电磁波具有能量，体现了粒子性。电磁波的辐射能是通过一种粒子（光子）来传播的。光子的能量与电磁波的频率成正比，与波长成反比，见式（13-3)。

式（13-3)中h为普朗克（Plank)常数，其值为6.63x10-34J/s。化学上常用摩尔光子能量描述，此时应把式（13-3)改写为式（13-4)。式中N为阿佛加德罗常数(6.02x1023)。根据式（13-4)可求出各种电磁波的能量。二、分子运动与电磁辐射

分子并非静止不动，它和组成它的原子、电子都在不停地运动。在一定的运动状态下，具有一定的能量，这个能量包括电子运动、原子间的振动、分子转动等能量。各种运动状态均有一定能级，有电子能级、振动能级和转动能级。当分子吸收一定能量后就会从低的能级（

E1)跃迁到较高的能级(E2)。电磁辐射可提供能量，当辐射能恰好等于分子运动的两个能级之差时（hυ=ΔE=E2-E1)，则会发生吸收，产生相应的光谱。因分子运动的能与光子的能过都

是量子化的，所以一定运动方式的能级跃迁需要一定频率或波长的电磁辐射。

一般转动能级差较小，需要远红外辐射;振动能级差比转动能级差大，需要的辐射频率也增大，进入中红外区。中红外区电磁波波长（频率）为25μm(4OOcm1)〜2.5μm(4OOOcm1)。该区域电磁波辐

射的能量范围可由式（13-4)计算得到。这个区域的吸收光谱称为红外光谱（InfraredSpectroscopy，IR)。电子能级跃迁需要更高的能，相应的辐射频率更大，波长更短，一般可

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