第六章 红外吸收光谱分析课件

1、第六章红外吸收光谱分析，infrared absorption spectrometry，IR，红外线照射下，物质的分子吸收红外辐射，由分子的振动和旋转能级之间的转移引起的分子吸收光谱(称为红外吸收光谱或振动-旋转光谱)。6-1红外吸收光谱分析概述，1，学习交流PPT，两方面的应用，分子结构基础研究，化学组成分析，波长范围：0.75m1000m。红外频谱区域位于可见光区域和微波区域之间。3，学习交流PPT，是应用最广泛的中红外光谱。4，学习交流PPT，红外区域的光谱除了用波长表示外，是更多使用的波数(wave number)表征。波数是波长的倒数，表示每个厘米的长光波的总数。如果波长是M单位，

2、波的单位是cm-1，那么波长和波数的关系，所有标准红外光谱都用波数和波长两种形式表示。5，学习交流PPT，红外光谱是分子的振动和旋转光谱，是由几个接近徐璐的谱线组成的吸收光谱。与红外频谱、紫外线可视光谱相比较：红外频谱吸收棒多，吸收曲线复杂，吸收强度弱。6，AC PPT，学习6-2红外光谱的基本原理，(1)红外线的能量必须准确满足振动能级转移所需的能量。也就是说，只有当红外线的频率与分子的某种振动方式相同时，才能吸收红外线的能量。(2)分子振动时必须伴随瞬时偶极矩的变化。也就是说，只有改变分子偶极矩的振动方法才能吸收特定频率的红外辐射。一，学习生成条件，7，交流PPT，偶极矩的概念。对于整个分

3、子，在电上是中性的。但是构成分子的每个原子由于价电子得失的难易程度不同，因为不同的电负性，分子也表现出不同的极性。通常用偶极矩表示。8，学习交流PPT，红外激活和红外非活动：红外吸收光谱中并非所有的振动都引起红外吸收。只有偶极矩发生变化的振动才能引起称为红外吸收带(Infrared Active)的可观测红外吸收带。相反，它是infrared inactive(红外线不活动)。9，学习交流PPT，2，分子振动方程，10，学习交流PPT，双原子分子可以根据谐振子，经典力学(胡克定律)导出以下公式：振动频率(Hz)，波数(CM-1) K是单位位移折叠质量(g)。11，学习交流PPT，表151部分化

4、学键力常数，利用上述原理计算化学键拉伸振动频率。1dyn=10-5N，影响基本振动频率(即基本频率峰值位置)的直接原因是原子质量和化学键力常数。12，学习AC PPT，例1查找kogan的伸展振动频率。解决方案：实验中观察到的CO伸缩振动频率都在1700cm1附近。要注意，在弹簧和球的系统中，能量变化是连续的，实际分子的振动能量变化是量子化的。13，学习交流PPT，3，分子振动的形式，(1)分子的振动自由度，每个原子在空间中的位置必须有3个坐标。据说由n个原子组成的分子有3N个坐标，或有3N个运动自由度。分子本身具有三个整体平移自由度和三个旋转自由度。，14，学习交流PPT，直形分子的振动形态

5、：3N-5非直形分子的振动形态：3N -6，15，学习交流PPT，a .直形分子：3N-5，如CO2，(2)；振动形式，拉伸振动，变形或弯曲振动，对称拉伸振动，对称拉伸振动，面内变形振动，面外变形振动，红外光谱的吸收强度通常以定性表示为vs(强)、S(强)、M(中)、W(弱)、VW(极弱)等。(c)红外光谱的吸收强度，21，学习交流PPT，相同类型的化学键振动频率非常接近，总是出现在一定范围内。这种与特定结构单元相关联的振动频率称为基差频率。但是，由于同一类型的气团在不同物质的环境不同，可以反映结构特征，因此存在差异。6-3组频率和分子结构，22，学习交流PPT，1，组频率区和指纹区，1。组频

6、域(40001300cm-1)，某些化学组的吸收频率总是出现在较小的范围内。这种频率称为基团特征振动频率，简称基团频率。(位置、强度、顶格处罚)他们可以用作鉴别官能团的依据。例如，羰基总是在18701650cm1之间出现强吸收峰。23、PPT、2。学习指纹区域(1300700cm-1以下)，弯曲振动区域，24，学习交流PPT，表15.7是一些重要官能团的红外吸收台位置，第一峰区(37002500)X-H的拉伸振动吸收，第二峰区(2峰区)阿尔金，学习C8H14伸展振动，U=1 8 (0-14)/2=2，新乙炔-1，33，学习交流PPT，(4)芳烃(苯及其衍生物)，34，学习，可伸缩振动12601

7、000强度，burol 1050，中醇1100，叔醇1150苯酚1200，以及强而宽的，O-H弯曲振动1350。，40，学习交流PPT，(6)醚，芳基烷基醚12801220和11001050两个强吸收带，前者的强度更大。以太的特征吸收带是COC拉伸振动，饱和脂肪以太1125(强)附近碳有侧链的话，11701070区会出现双台。41，学习交流PPT，饱和脂肪醚1125(钢)附近，醛类2830和2720的吸收带，43，学习交流PPT，(8)酸，OH拉伸振动3000钢宽NH拉伸振动酰胺3300以下，NH面外部弯曲振动伯酰胺875750中亚酰胺750650，C=O拉伸振动：酰胺I带，(11)地图分析，

8、(2)识别组频域和指纹区域简单、复杂，首先确定组频域后面的指纹区域，首先检查强封后药封，然后仔细检查，首先否定，然后肯定。48，学习交流PPT，示例2:49，学习交流PPT，50，学习交流PPT，示例43360下图显示了乙酸丙烯酸酯(CH2=CH-CH2-O-CO-CH3)，丙酮在气体状态下为C=O=1742cm-1液体时为C=O=1718cm-1，返回，53，学习交流PPT，温度效应，低温下吸收带尖锐，温度升高，带宽增加，频带数减少，55，学习交流PPT不受分子内氢键浓度的影响。56，学习交流PPT，(1)诱导效应3360电负性指向其他替代物，通过静电诱导引起分子中电子分布的变化，从而改变基

9、力常数，从而引起基波特征频率的位移。替代原子电负性或替代基本数越多，柔道效果越强，向高频方向移动。电子效应，57，学习交流PPT，分子形成大键所产生的效果，称为共轭效应。(2)轭效应，双键频率是低频移动，单键频率是高频轻微移动。58，学习交流PPT，(3)诱导和共轭共存，双键吸收频率的位移取决于优势效应。59，学习AC PPT，振动耦合，如果两个钟摆是同一个分子的一部分，距离非常近，一个钟摆的振动影响另一个钟摆的振动，在同一个(对称)或以上(不对称)两个茄子振动状态下结合，电子的频率低于原钟摆频率，后者的频率高于原钟摆频率，这种现象振动例如，羧酸，60，学习交流PPT，二元酸的两个羧基之间只有

10、12个碳原子时，会发生两个C=O吸收棒，这是由振动耦合引起的。61，学习交流PPT，空间效应3360，62，学习交流PPT，环的张力：张力越大，振动频率越高，63，学习交流PPT，示例5:羰基化合物中C=O拉伸振动频率最高的人(学习AC PPT，6-)基本结构和工作原理，分布式红外分光光度计的结构类似于紫外线可见的分光光度计(材料和排列顺序不同)。主要部件有光源，66，学习交流PPT，2。红外分光光度计的主要组成部分，照明：常用红外光源有埃斯特灯和硅碳棒两种。nenster灯：寿命长，稳定性好。价钱价格比较贵，操作不便。硅线棒：波长范围大，发光面大，操作方便，价格便宜。67，学习交流PPT，样

11、品池：红外吸收池的窗口材料经常由NaCl，KBr等盐的晶体制成，称为盐窗。(玻璃，石英不能通过红外线)，68，学习交流PPT，单色器：漫反射元素，准镜，狭缝组成，漫反射元素：棱镜和光栅，棱镜：光，干燥光栅作为漫反射元素的最大优点是不受水蒸气的侵蚀。使用的波长范围宽度改进了几种光栅常数不同的光栅分辨率，提高了长波部分红外辐射分离的节目增量缝宽度的方法。狭缝：宽度控制单色光的纯度和强度，学习69，AC PPT，探测器：探测器的作用是接收红外辐射并将其转换为传记信号。类型：真空热电偶、电阻热辐射计、放热器和半导体探测器。(UV-Vis分光光度计使用的光电管和光电倍增管等不适用于红外区域。因为红外频谱区域的光子能量很弱，不足以诱发光电发射。)热电偶用两个温差电位焊接在另一个金属线上，将