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红外光谱学,谢子骜,红外光谱学,分子振动,转动能级跃迁,红外光谱,官能团,分子吸收辐射,&,分子结构,傅立叶变换红外吸收光谱仪（FT-IR）,双原子分子的振动模型,双原子分子可近似看成是质量m1、m2的两个原子通过化学键力连接起来的振动模型。,双原子分子的振动模型,振动频率,为化学键的振动频率；k为化学键的力常数，为双原子的折合质量。,根据胡克定律：,双原子分子的振动模型,用原子A、B的折合原子量代替折合质量,双原子基团的基本振动频率取决于键两端原子的折合原子量和键力常数。,双原子分子的振动模型,双原子分子的振动模型,化学键越强(k越大)，折合原子量越小，化学键的振动频率越大，红外吸收峰将出现在高波数区。,C-CC-NC-O,1429cm-1,1330cm-1,1280cm-1,k相近:,振动形式,振动自由度,分子总自由度等于该分子中各原子在空间坐标的总和。在空间确定一原子的位置需三个坐标(x,y,z)，故一原子有三个自由度。含N个原子的分子总自由度为3N。而分子作为一个整体,其运动状态可分为振动、平动、转动三类.分子总自由度应该等于平动、转动和振动自由度的总和，即:,f总f振+f平+f转3Nf振3Nf平f转,振动自由度,无论是线形分子还是非线形分子其平动的自由度都等于3。对于线形分子,可绕X,Y轴转动，绕键轴(如z轴）方向转动时,原子空间位置不发生变化,故不产生自由度。即线形分子只有两个转动自由度，所以线形分子振动自由度对于非线形分子，绕任一轴转动，其原子在空间位置均有变化，故有三个转动自由度，所以非线形分子自由度,f振=3N32=3N5,f振=3N33=3N6,CH3,CH2与C=O等电负性基团连接，伸缩振动波数提高；会使甲基对称变形振动频率低移，如甲基酮s1360cm-1,饱和烃及其衍生物(除环丙烷)的红外光谱,烷烃（）直链饱和烷烃,（3000cm-1）,CH2s1465cm-1,CH2r720cm-1（水平摇摆）,-（CH2）n-n,常见的有机化合物的红外光谱,（）支链烷烃支链的引入会使CH3的对称变形振动变化，异构烷烃可以从甲基对称变形振动cm-1裂分峰的相对强度比判断,常见的有机化合物的红外光谱,CH2和CH3的相对含量也可以由1460cm-1和1380cm-1的峰强度估算强度,其他官能团,str=strong&wk=weakbrd=broad&shp=sharp,特征红外吸收峰和四个分区,第一峰区：37002500cm-1，X-H单键的伸缩振动。第二峰区：25001900cm-1，三键的伸缩振动。第三峰区：19001300cm-1，双键的伸缩振动。第四峰区(指纹区)：1300400cm-1，X-Y单键(除H)伸缩振动，弯曲振动。,红外光谱的九个重要区段,基团吸收带数据,正十二烷的红外光谱,辛烯的红外光
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