红外分光光度法教学.ppt

第十四章 红外分光光度法,第一节 概述,红外分光光度法：利用物质对红外光区电磁辐射的 选择性吸收的特性来进行结构分析、定性和定量的 分析方法，又称红外吸收光谱法,一、红外光的区划 二、红外吸收过程 三、红外光谱的作用 四、红外光谱的表示方法 五、IR与UV的区别,一、红外光的区划,红外线：波长在0.76500m (1000m) 范围内的 电磁波,二、红外吸收过程,UV分子外层价电子能级的跃迁（电子光谱） IR分子振动和转动能级的跃迁 （振转光谱）,三、红外光谱的作用,1可以确定化合物的类别（芳香类） 2确定官能团： 例：CO，CC，CC 3推测分子结构（简单化合物） 4定量分析,四、红外光谱的表示方法,T 曲线 前疏后密,T曲线 前密后疏,五、IR与UV的区别,IR UV 起源 分子振动能级伴随转动能级跃迁 分子外层价电子能级跃迁 适用 所有红外吸收的有机化合物 具n-*跃迁有机化合物 具-*跃迁有机化合物 特征性 特征性强 简单、特征性不强 用途 鉴定化合物类别 定量 鉴定官能团 推测有机化合物共轭骨架 推测结构,第二节 红外分光光度法基本原理,红外分光光度法研究物质结构与红外光谱之间 关系 红外光谱由吸收峰位置和吸收峰强度共同描述,一、红外吸收光谱的产生 二、振动形式 三、振动的自由度 四、特征峰与相关峰 五、吸收峰位置 六、吸收峰强度,一、红外吸收光谱的产生,红外光谱主要由分子的振动能级跃迁产生 分子的振动能级差远大于转动能级差 分子发生振动能级跃迁必然同时伴随转动能级跃迁,1振动能级,续前,2振动光谱,双原子分子A-B近似看作谐振子 两原子间的伸缩振动近似看作简谐振动,续前,续前,续前,3基频峰与泛频峰,1）基频峰：分子吸收一定频率红外线，振动能级从 基态跃迁至第一振动激发态产生的吸收峰 （即V=0 1产生的峰）,基频峰的峰位等于分子的振动频率 基频峰强度大红外主要吸收峰,续前,2）泛频峰,倍频峰：分子的振动能级从基态跃迁至第二振动激 发态、第三振动激发态等高能态时所产生的吸收峰 （即V=1V=2，3- - -产生的峰）,注：泛频峰强度较弱，难辨认却增加了光谱特征性,4红外光谱产生条件：,红外活性振动：分子振动产生偶极矩的变化， 从而产生红外吸收的性质 红外非活性振动：分子振动不产生偶极矩的变化， 不产生红外吸收的性质,分子吸收红外辐射的频率恰等于分子振动频率整数倍 分子在振、转过程中的净偶极矩的变化不为0， 即分子产生红外活性振动,二、振动形式（多原子分子）,（一）伸缩振动 指键长沿键轴方向发生周期性变化的振动,1对称伸缩振动：键长沿键轴方向的运动同时发生 2反称伸缩振动：键长沿键轴方向的运动交替发生,续前,（二）弯曲振动（变形振动，变角振动）： 指键角发生周期性变化、而键长不变的振动,1面内弯曲振动： 弯曲振动发生在由几个原子构成的平面内 1）剪式振动：振动中键角的变化类似剪刀的开闭 2）面内摇摆：基团作为一个整体在平面内摇动,续前,2面外弯曲：弯曲振动垂直几个原子构成的平面 1）面外摇摆：两个X原子同时向面下或面上的振动 2）蜷曲：一个X原子在面上，一个X原子在面下的 振动,续前,3变形振动： 1）对称的变形振动s：三个AX键与轴线的夹角同时 变大 2）不对称的变形振动as：三个AX键与轴线的夹角不 同时变大或减小,图示,注： 振动自由度反映吸收峰数量 并非每个振动都产生基频峰 吸收峰数常少于振动自由度数,三、振动的自由度,指分子独立的振动数目，或基本的振动数目,N个原子组成分子，每个原子在空间具三个自由度,示例,水分子非线性分子,示例,CO2分子 线性分子,吸收峰数少于振动自由度的原因： 发生了简并即振动频率相同的峰重叠 红外非活性振动,五、特征峰与相关峰,（一）特征峰：next 可用于鉴别官能团存在的吸收峰，称,（二）相关峰：next 由一个官能