红外吸收光谱分析精选学习教案

1、会计学1红外吸收光谱红外吸收光谱(x shu un p)分析精选分析精选第一页，共117页。第1页/共116页第二页，共117页。6.1概述概述第2页/共116页第三页，共117页。表6-1 红外光谱(gungp)区的划分区域区域/m/cm-1能级跃迁类型能级跃迁类型近红外区近红外区0.782.5128004000OH、NH及及CH键的倍频吸收键的倍频吸收中红外区中红外区2.5504000200分子振动，伴随转动分子振动，伴随转动远红外区远红外区50100020010分子转动分子转动第3页/共116页第四页，共117页。第4页/共116页第五页，共117页。第5页/共116页第六页，共117页

2、。第6页/共116页第七页，共117页。一般情况下，红外光谱图多用一般情况下，红外光谱图多用m/10cm/1cm/41v第7页/共116页第八页，共117页。液体石蜡油的红外光谱（吸收池厚0.03mm）此时图谱中的吸收“峰”，其实(qsh)是向下的“谷”。在红外光谱中“谷”越深（T%小），吸光度越大，吸收强度越强。第8页/共116页第九页，共117页。第9页/共116页第十页，共117页。分子对红外光产生吸收的条件 分子中的原子通常以平衡点为中心，以非常小的振幅作周期性的振动，要想使这种振动由基态能级跃迁到较高能级，则电磁辐射要满足两个条件： 第一：辐射的能量与某一激发态与基态的能量差相等(x

3、ingdng)，vE ； 第二：辐射与分子之间有偶合(coupling)作用（相互作用）。第10页/共116页第十一页，共117页。为满足第二个条件，分子振动必须(bx)伴随有偶极矩的变化。也就是说，红外跃迁是通过分子振动过程中所导致的偶极矩的变化和电磁辐射相互作用而发生的。分子由于构成它的各原子电负性不同而表现出不同的极性，称为偶极子。分子极性的大小常用偶极矩大小来衡量。设正负电中心的电荷分别为+q和-q，正负电荷中心距离为d（如图6-2），则 = q d （式6-2）图图6-2 HCl的偶极矩的偶极矩HC ld+ q- q第11页/共116页第十二页，共117页。由于分子中各原子以一定的频

4、率在其平衡位置振动，则d也以同样的频率发生变化，因此也发生相应的改变，分子亦具有确定的偶极矩变化频率。当偶极子处于某电磁场中时，此电场作周期性反转，偶极子将经受(jngshu)交替的作用力而使偶极矩增加和减小。若电磁辐射的频率与偶极子的频率相匹配，分子将与辐射发生相互作用（振动偶合）而增加它的振动能，使振幅加大，能量的增大使分子由原来的基态振动跃迁到较高的振动能级。第12页/共116页第十三页，共117页。 因此，并非所有的振动都会产生红外吸收，只有发生偶极矩变化的振动才能引起(ynq)可观测的红外吸收光谱，该振动称为红外活性的(infrared active)；反之，=0的分子振动不能产生红

5、外吸收，称为非红外活性的(infrared inactive)。例如CO2分子的对称伸缩振动就是非红外活性的，外界辐射不能使它的振动加剧。 第13页/共116页第十四页，共117页。第14页/共116页第十五页，共117页。第15页/共116页第十六页，共117页。分子的振动形式分子的振动形式分子中的原子以平衡点为中心，分子中的原子以平衡点为中心，的基本振动即简正振动。的基本振动即简正振动。第16页/共116页第十七页，共117页。又细分为(fn wi)扭曲变形（符号）和面外摇摆振动（符号）。亚甲基的各种振动形式如图6-3所示。第17页/共116页第十八页，共117页。图6-3 甲基和亚甲基的

6、振动(zhndng)形式 对称伸缩vs: 2853cm-1不对称伸缩vas: 2926cm-1 剪式振动: 1465cm-1 面内摇摆: 720cm-1 面外摇摆: 1465cm-1 扭曲振动: 1250cm-1 亚甲基的简正振动形式+、分别表示运动方向垂直纸面向里和向外HHCHHCHHCHHCHHCHHC+_第18页/共116页第十九页，共117页。第19页/共116页第二十页，共117页。第20页/共116页第二十一页，共117页。图6-6 二氧化碳分子(fnz)的振动形式第21页/共116页第二十二页，共117页。kc21第22页/共116页第二十三页，共117页。2121mmmmMcA

7、Nvk22/1式中NA是阿伏加德罗常数，其值为6.0221023，M是折合原子(yunz)质量，如两原子(yunz)的相对原子(yunz)质量为M1和M2，则2121MMMMM由此式可见，影响基本振动频率的直接因素(yn s)是相对原子质量和化学键的力常数。 第23页/共116页第二十四页，共117页。第24页/共116页第二十五页，共117页。般定性地用vs（很强）、s（强）、m（中）、w（弱）等表示。第25页/共116页第二十六页，共117页。但也增加了光谱对分子结构的特征性。第26页/共116页第二十七页，共117页。反映出分子结构上的特点。第27页/共116页第二十八页，共117页。有

8、帮助，而且可作为化合物存在某种基团的旁证。第28页/共116页第二十九页，共117页。方向位移，在34003200cm-1出现一个宽而强的吸收峰。第29页/共116页第三十页，共117页。第30页/共116页第三十一页，共117页。第31页/共116页第三十二页，共117页。子时，CN基比较强而且尖锐。若分子中含有氧原子，且O原子离CN基越近，CN基的吸收越弱，甚至观察(gunch)不到。第32页/共116页第三十三页，共117页。第33页/共116页第三十四页，共117页。第34页/共116页第三十五页，共117页。些有机化合物（如烷烃、烯烃、醛类、酮类、酸类、酯类等）的重要基团频率。第35

9、页/共116页第三十六页，共117页。第36页/共116页第三十七页，共117页。第37页/共116页第三十八页，共117页。第38页/共116页第三十九页，共117页。第39页/共116页第四十页，共117页。第40页/共116页第四十一页，共117页。第41页/共116页第四十二页，共117页。第42页/共116页第四十三页，共117页。表6-3 诱导效应(xioyng)对羰基伸缩振动频率的影响第43页/共116页第四十四页，共117页。vC=O(cm-1)171516851665C OCH3C OC OCH3CH3第44页/共116页第四十五页，共117页。氯素和氧都是键偶极的负极，在、

10、中发生负负相斥作用，使CO上的电子云移向双键(shun jin)的中间，双键(shun jin)的电子云密度增加，力常数增加，因此频率升高。第45页/共116页第四十六页，共117页。第46页/共116页第四十七页，共117页。第47页/共116页第四十八页，共117页。第48页/共116页第四十九页，共117页。CHOCH3H3Cv C=O (A) 1680 cm-1 (B) 1700 cm-1CH3CCH3OCH3H3CCH3第49页/共116页第五十页，共117页。第50页/共116页第五十一页，共117页。第51页/共116页第五十二页，共117页。第52页/共116页第五十三页，共1

11、17页。第53页/共116页第五十四页，共117页。第54页/共116页第五十五页，共117页。第55页/共116页第五十六页，共117页。第56页/共116页第五十七页，共117页。第57页/共116页第五十八页，共117页。第58页/共116页第五十九页，共117页。第59页/共116页第六十页，共117页。第60页/共116页第六十一页，共117页。第61页/共116页第六十二页，共117页。第62页/共116页第六十三页，共117页。第63页/共116页第六十四页，共117页。第64页/共116页第六十五页，共117页。第65页/共116页第六十六页，共117页。第66页/共116页第

12、六十七页，共117页。第67页/共116页第六十八页，共117页。第68页/共116页第六十九页，共117页。第69页/共116页第七十页，共117页。第70页/共116页第七十一页，共117页。第71页/共116页第七十二页，共117页。第72页/共116页第七十三页，共117页。第73页/共116页第七十四页，共117页。第74页/共116页第七十五页，共117页。第75页/共116页第七十六页，共117页。第76页/共116页第七十七页，共117页。第77页/共116页第七十八页，共117页。第78页/共116页第七十九页，共117页。第79页/共116页第八十页，共117页。第80页/

13、共116页第八十一页，共117页。第81页/共116页第八十二页，共117页。第82页/共116页第八十三页，共117页。第83页/共116页第八十四页，共117页。第84页/共116页第八十五页，共117页。由此可见，迈克耳逊干涉仪并未把光按频率分开，而是将各种频率的光信号经干涉作用调制(tiozh)为干涉图函数，再由计算机通过傅立叶变换计算出原来的光谱，这就是傅立叶红外光谱仪的基本原理。第85页/共116页第八十六页，共117页。第86页/共116页第八十七页，共117页。第87页/共116页第八十八页，共117页。第88页/共116页第八十九页，共117页。第89页/共116页第九十页，

14、共117页。第90页/共116页第九十一页，共117页。第91页/共116页第九十二页，共117页。第92页/共116页第九十三页，共117页。第93页/共116页第九十四页，共117页。第94页/共116页第九十五页，共117页。第95页/共116页第九十六页，共117页。第96页/共116页第九十七页，共117页。第97页/共116页第九十八页，共117页。第98页/共116页第九十九页，共117页。第99页/共116页第一百页，共117页。第100页/共116页第一百零一页，共117页。第101页/共116页第一百零二页，共117页。第102页/共116页第一百零三页，共117页。第103页/共116页第一百零四页，共117页。第104页/共116页第一百零五页，共117页。第105页/共116页第一百零六页，共117页。第106页/共116页第一百零七页，共117页。第107页/共116页第一百零八页，共117页。第108页/共116页第一百零九页，共117页。第109页/共116页第一百一十页，共117页。CH2CHCH2COOH第11