红外吸收光谱ppt课件

1、佐原健二红外吸收光谱(IR)、1，2.1红外光谱概述2.2红外光谱的基本原理2.3组振动和红外光谱区域2.4有机化合物的红外特性吸收2.5 IR光谱分析方法2.6红外光谱分析方法2.7红外光谱在材料研究中的应用，2，2.1红外光谱在材料吸收电磁辐射后分子振动分子在暴露在光下之前处于能量最低的能量水平，这称为基态。分子暴露在红外线的辐射下，会发生振动能量水平的跳跃，振动时伴随偶极矩变化，吸收红外光子，形成红外吸收光谱。3，4，2.2红外光谱的基本原理，2.2.1红外吸收光谱产生的条件(1)分子振动必须伴随瞬时偶极矩的变化(0)。分子是否表示红外活性(产生红外吸收)与分子是否具有永久偶极矩无关(例

2、如CO2分子)。只有同核双原子分子是H2，N2等非红外活性。(2)照射分子的红外线的频率与分子某些振动的频率相同时(红外=振动)，分子吸收能量后才会发生转移，红外光谱中出现相应的吸收台。5，所有已知的分子对整个分子在电上中立，但构成分子的每个原子由于原子价电子得失的难易程度而表现出不同的电负性，因此分子也表现出不同的极性。分子极性的大小一般用分子的偶极矩来表示。=qd，HCl，H2O的偶极矩，6，因为分子中的原子处于平衡位置不断振动的状态，所以在振动过程中，D的瞬时值也在不断变化，因此分子也相应变化，分子也有一定的偶极距离变化频率。对称分子是0，因为正负电荷中心重叠d=0。7，偶极在交变电场中

3、的作用，物质吸收红外辐射实质上是外部辐射把它的能量转移到分子上。这种能量的移动是通过偶极的变化实现的。偶极在电磁辐射的电场中时，该电场周期性反转，偶极承受交替力的作用力，增加和减少偶极矩。偶极具有一定的原始振动频率，因此只有当辐射频率与偶极频率一致时，分子才会与辐射相互作用，增加振动能量，从而增加振幅。也就是说，分子从原始基态振动跳到高振动能量水平。8，2 . 2 . 2 . 2分子振动方程，双原子分子的简单谐波振动和频率：化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧，胡克定律，形式中：k化学键的力常数表示两个原子在平衡位置延长0.1nm后的恢复力(n.cc)，分子的振动能量水平(量子化)v:振动杨紫

4、数(0，1，2)。10，力常数K:键长，键能相关：键能(大)，键长(短)，K .化学键越强(即键的力常数K越大)，原子折叠质量越小，化学键的振动频率越大，吸收棒就越大，11，折叠质量：如果两个振动原子只有一个质量，(V)，红外吸收信号出现在高波数区域。一些典型化学键的力常数如下表所示：12，拉伸振动甲基化：弯曲振动甲基化，2.2.3分子中基团的基本振动形式，影响13，2.2.4峰位变化的因素，(1)内部元件电子效应1)，vC=O/cm共轭效应平均共轭体系的电子云密度，键长也平均，双键稍微伸展，单键稍微缩短。15，16，3)中介效应既有氧原子、硫原子、氮原子等诱导效应(-I)，又有P共轭效应(C

5、)的化合物，其特征频率位移的最终值取决于两种混合效应的净结果。C-I，vC=O在比醛低的方向偏移。另一个例子：在苯酯过程中，氧原子的共轭分散，-I挤出，vC=O比烷基酯高，在可能的末尾。在苯甲酸酯中，苯对C=O的共轭效应与甲烷的C=O刘涛效应大体相似，vC=O位于比苯并酮高的水末端，与烷基酮一致。17，氢键效应(分子内氢键；分子间氢键):封纬，封钢有明显的影响。氢键将电子云密度平均化。在拉伸振动的情况下，氢键越强，光谱越宽，吸收强度越大，在低频方向位移越大。在弯曲振动的情况下，氢键使光谱变窄，向高波数方向位移。18，(2)外部因素外部因素主要是指测量时物质的状态和溶剂效果等。分子在气体中时，其

6、相互作用力很弱，这时可以观察到伴随振动光谱的旋转微观结构。液体和固体分子之间的作用力很强，当极性基团存在时，分子间的键或氢键可能发生，特征吸收台的频率、强度和形状会发生很大的变化。在结晶固体中，分子有规律地排列在晶格中，加强分子间的相互作用，使光谱分裂。例如，聚乙烯的CH2面内摆动振动(靠近720cm-1)，在非晶时只有一个频谱带，在晶体状态下被分成靠近720cm-1的731cm-1两个频谱带。19，2.3气团振动和红外光谱区域可以指示气团的存在，高强度吸收光谱称为气团频率，其位置一般称为特征吸收棒。特征区域(4000 1300 cm-1)指纹区域(1300 cm-1)，20，o-h，N-H

7、4003300cm-1晶体酒精，苯酚，酸；三聚氰胺、中胺、叔胺在非极性溶剂中浓度低时被尖锐强烈地吸收。浓度高时发生联合合作作用，峰形比较宽。OH玻璃36503600 cm-1钢，尖吸收棒OH键(氢键)35003200 cm-1钢，宽吸收棒，21，饱和碳原子的CH，-CH3 2960 cm-1对称拉伸振动2870 cm-1对称拉伸-CN)扩展振动和累积双密钥(-C=C，-C=C=O)的不对称扩展振动区域(2500 1900cm-1) rcch红外线活动RC N (2100 2140 cm-1 ，23，(4)C=O拉伸振动和方向中C-H弯曲振动的倍频和倍频19001650 cm-1，碳氧双键的特征

8、棒，强度高，尖锐。在各种羰基化合物中，C=O键的伸缩振动：24，(5)芳环，C=C，C=N伸缩振动区域16751500cm-1，RC=CR 1620 1680 cm-1弱强度，25，(6)C-H面的弯曲振动15001300cm-1普通甲基，甲基的弯曲振动位置均为常数。由于存在对称和不对称弯曲振动(在-CH3情况下)，因此通常可以看到两个或更多峰。甲基的弯曲振动在此段内只有s(1465 cm-1)。(7) C-O、C-F、Si-O伸缩振动和C-C骨架振动13001000cm-1 (8)C-H表面弯曲振动，C-Cl伸缩振动1000650 cm-1其他替代，吸收26，2.4有机化合物的红外特性，(1

9、)饱和碳氢化合物，27，(2)烯烃，28，(3)炔烃，(3)末端炔烃的C-H伸缩振动一般为33000方向环和不饱和器或孤独带电子共轭时，第三峰出现在1580cm-1附近。倍频器和群频率：苯衍生物表示与2001660cm-1到弱C-H面外弯曲振动倍频器相结合的频率峰值。该区域的最佳形状对表征方向环更换类型很有用。30，单个替换(具有5个相邻H)770730cm-1(强)710690cm-1(强)，相邻替换(4个相邻H) 770735cm-1和单个替代峰值单元重叠之间的替换(3)V(C-O)苯酚1230cm-1 v (C-O)叔醇1150cm-1 v (C-O)中醇1100cm-1v(C-O)bu

10、rol 1050cm-，n-丁基醚的红外光谱，34，(7)胺，原胺：34003250cm-1(双峰)N-H拉伸振动次胺：3300 cm-1(单峰)第三次(药棒)芳香：13401266cm-1(钢棒)，35，(8)醛和酮，C=O伸缩振动：17501700cm-1差异：醛的C-H伸缩振动()，丙烯酸钠的红外光谱，38，(11)羧酸衍生物在18401630cm-1范围内具有伸缩振动吸收峰。神经酰胺C=O拉伸振动：18151785cm-1(羰基的吸收棒比其他羧酸衍生物稍高)，丙烯酸的红外光谱，39，酸酐，酸酐分子中有两个羰基C=O，通常红外光谱中有两个羰基吸收棒。此外，1100cm-1附近还有C-O拉伸振动吸收棒。丙烯酸的红外光谱，40，酯，C=O拉伸振动：1740cm-1附近C-O伸缩振动：12501050 cm-1，乙基丁酸的红外光谱，41，酰胺，酰胺基特性吸收光谱/cm-1，42，(12)腈，腈基CN伸缩振动不饱和：苯环=4；两个按钮，环=1；3键=2。44，IR光谱分析示例，练习：母化合物C9H10O，其IR光谱主要吸收棒上3080，3040，2980，2920，1690 (S)，1600，1580，1500，3360，45，2.6红外光谱仪红外光谱仪的研制，2.6放大放大器进入驱动记录笔和楔子的机械装置。楔形的作用是校准。也就是说，减弱基准亮度，使其等于采样