有机波谱分析红外光谱 2.ppt

红外光谱
本章主要内容
1. 红外光谱基本原理
2. 影响红外吸收频率的因素
3. 红外光谱的分区

5. 红外的应用
红外光谱的表示方法
聚苯乙烯薄膜红外光谱图
红外光谱基本原理
红外吸收:一定波长的红外光照射被研究物质的分子,
若辐射能等于振动基态的能级与振动激发态的能级
之间的能量差时, 分子可吸收红外光能量,由基态向激发态跃迁。
红外的吸收也遵守Lamber-Beer定律。
近红外区:12820 ~ 5000 cm-1 远红外区:400~33cm-1
中红外区:5000 ~ 400cm-1
:
分子吸收红外辐射的频率恰等于发生振动跃迁所需的能量
基频峰:振动能级从基态跃迁至第一振动激发态产生的吸收峰。ΔV=1
基频峰强度大——红外主要吸收峰
ΔV=±2或±3跃迁所产生的吸收带为倍频峰,出现在强基频带频率的大约两倍处,为弱吸收。
3. 合频带:基频峰之间相互作用,形成频率等于两个基频之和或之差的峰。
合频带和倍频峰统称泛频峰
分子在振、转过程中的净偶极矩∆μ≠0(dipole moment)的变化不为0,即分子产生红外活性振动
:
分子由于构成原子的电负性的不同(偶极子)显示不同的偶极矩μ。
当辐射的电场频率与偶极子频率相匹配时,分子才与辐射相互作用(振动耦合)而增加振动能,产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁,并使相应的透射光强度减弱。
因此,为了吸收红外辐射,分子振动或转动过程中偶极矩变化不能为零(∆μ≠0)。
力常数k越大频率越大
原子折合质量越大频率越低


(1)因K叁键>K双键>K单键,因此红外振动频率:
ν叁键> ν双键> ν单键
(2) 通常情况下,折合质量越大,红外波数越小.
(3) 弯曲振动比伸缩振动容易,K值要小,因此弯曲振动吸收在低波数区,伸缩振动位于高波数区.
(4)与氢原子相连的化学键的折合质量都小,红外吸收在高频区。
如;VC-H:~3000cm-1; VO-H:3000~3600cm-1;VN-H:3300cm-1
kCC(2222cm-1)>kC=C(1667cm-1)>kC-C(1429cm-1)
(质量相近)
mC-C(1430cm-1)<mC-N(1330cm-1)<mC-O(1280cm-1)
(力常数相近)
多原子分子的振动更为复杂(原子多、化学键多、空间结构复杂),但可将其分解为多个简正振动来研究
简正振动(normal vibration)
整个分子质心不变、整体不转动、各原子在原地作简谐振动且频率及位相相同。此时分子中的任何振动可视为所有上述简谐振动的线性组合。