红外吸收光谱的基本原理.ppt

一、分子的振动与红外吸收 1、双原子分子的振动 2 红外吸收光谱的基本原理 K弹簧的力常数 H-Cl 2892.4 cm-1 C-H 2911.4 cm-1 C-H 2911.4 cm-1 C-C 1190 cm-1 C=C 1683 cm-1 C-C 1190 cm-1 2、多原子分子的振动 (1)、基本振动的类型 多原子分子基本振动类型可分为两类：伸缩 振动和弯曲振动。 A、伸缩振动 用表示，伸缩振动是指原子沿着键轴方向伸缩， 使键长发生周期性的变化的振动。 用表示，弯曲振动又叫变形或变角振动。一般 是指基团键角发生周期性的变化的振动或分子中原子 团对其余部分作相对运动。弯曲振动的力常数比伸缩 振动的小，因此同一基团的弯曲振动在其伸缩振动的 低频区出现，另外弯曲振动对环境结构的改变可以在 较广的波段范围内出现，所以一般不把它作为基团频 率处理。 B、弯曲振动 A、分子的振动自由度（分子自由度 ） 在研究多原子分子时，常把多原子的复杂振动分 解为许多简单的基本振动（又称简正振动），这些基 本振动数目称为分子的振动自由度，简称分子自由度 。 B、化合物自由度的计算 含N个原子的线型分子振动自由度：3N-5 含N个原子非线型分子振动自由度：3N-6 (2)、分子的振动自由度 二、红外吸收光谱产生条件 1、E振=h（红外辐射频率 ） 2、分子在振动过程中必须有瞬间 偶极矩的改变，才能在红外光谱 中出现相对应的吸收峰，这种振 动称为具有红外活性的振动。 CO2（3N-5=335=4 4种振动形式） 2349cm-1 、667cm-1 三、红外吸收峰的强度 根据量子理论，红外吸收峰的强度与分子振动 时偶极矩变化的平方成正比。因此，振动时偶极矩 变化越大，吸收强度越强。 偶极矩变化大小主要取决于下列四种因素： A-B 1、化学键两端连接的原子的电负性 H-C O-H 2、不同振动形式 3、分子的结构的对称性 4、其它因素 费米共振、分子内或分子间氢键形成及与偶极矩 大的基团共轭等因素，也会使吸收峰强度改变。 红外光谱中吸收峰的强度可以用吸光度（A） 或透光率T%表示。峰的强度遵守朗伯-比耳定律。 吸光度与透光率关系为： 在红外光谱中“谷”越深（T%小），吸光度 越大，吸收强度越强。 1、基频峰、倍频峰、组频峰与泛频峰 H-Cl 分子基频峰：2885.9cm-1 ，强度很大；倍频峰是5668cm-1， 是一个很弱的峰。 2、特征峰与相关峰 四、红外吸收光谱中常用的几个术语 CH3-NH2中NH2基具有一定的吸收频率而很多含 有NH2基的化合物，在这个频率附近（35003100cm -1）也出现吸收峰。因此凡是能用于鉴定原子团存在 的并有较高强度的吸收峰，称为特征峰，对应的频率 称为特征频率，一个基团除有特征峰外，还有很多其 它振动形式的吸收峰，习惯上称为相关峰。 五、红外吸收峰减少的原因 1、红外非活性振动 2、振动简并 3、仪器的分辨率低 4、有些基团的振动频率出现在低频区（长波区） ， 超出仪器的测试范围。 六、红外吸收峰增加的原因 1、倍频吸收 2、组合频的产生 一种频率的光，同时被两个振动所吸收，其能量 对应两种振动能级的能量变化之和，其对应的吸收峰 称为组合峰，也是一个弱峰，一般出现在两个或多个 基频之和或差的附近（基频为1、2的两个吸收峰 ，它们的组频峰在1+2或1-2 附近）。 3、振动偶合 相同的两个基团在分子中靠得很近时，其相应的特 征峰常会发生分裂形成两个峰，这种现象称为振动偶合 。 1380cm-1：出现在13851380cm-1及13751365cm-1处 。 (CH3)2CH- 4、弗米共振 倍频峰或组频峰位于某强的基频峰附近时，弱的 倍频峰或组频峰的强度会被大大的强化