《红外光谱》课件

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1、第三章红外光谱红外光谱的发展历史红外光谱的特点红外光谱基本原理红外光谱的基本概念影响红外光谱吸收频率的因素红外光谱仪及样品制备技术各类化合物的红外光谱红外图谱解析红外光谱的发展历史在十九世纪初就发现了红外线,到1892年有人利用岩盐棱镜和测热幅射计(电阻温度计)测定了20多种有机化合物的红外光谱1905年科伯伦茨发表了128种有机和无机化合物的红外光谱，红外光谱与分子结构间的特定联系才被确认。到1930年前后，随着量子理论的提出和发展，红外光谱的研究得到了全面深入的开展，并且测得大量物质的红外光谱。19

2、47年第一台实用的双光束自动记录的红外分光光度计问世。这是一台以棱镜作为色散元件的第一代红外分光光度计。到了六十年代，用光栅代替棱镜作分光器的第二代红外光谱仪投入了使用。这种计算机化的光栅为分光部件的第二代红外分光光度计仍在应用。七十年代后期，干涉型傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)投入了使用，这就是第三代红外分光光度计。近来，已采用可调激光器作为光源来代替单色器，研制成功了激光红外分光光度计，即第四代红外分光光度计，它具有更高的分辨率和更广的应用范围，但目前还未普及。红外光谱的特点（1）红外光谱是依据

3、样品吸收谱带的位置、强度、形状、个数，推测分子中某种官能团的存在与否，推测官能团的邻近基团，确定化合物结构。（2）红外光谱不破坏样品，并且对任何样品的存在状态都适用，如气体、液体、可研细的固体或薄膜似的固体都可以分析。测定方便，制样简单。（3）红外光谱特征性高。由于红外光谱信息多，可以对不同结构的化合物给出特征性的谱图，从“指纹区”就可以确定化合物的异同。所以人们也常把红外光谱叫“分子指纹光谱”。(4）分析时间短。一般红外光谱做一个样可在10~30分钟内完成。如果采用傅里叶变换红外光谱仪在一秒钟以内就可

4、完成扫描。为快速分析的动力学研究提供了十分有用的工具。（5）所需样品用量少，且可以回收。红外光谱分析一次用样量约1~5mg，有时甚至可以只用几十微克。红外光谱基本原理化学键的振动与频率：双原子分子中化学键的振动可按谐振子处理。用虎克定律来表示振动频率、原子质量和键力常数之间的关系：υ＝若用波数取代振动频率,则有下式:=＝K为键力常数，其含义是两个原子由平衡位置伸长0.1nm(lǺ)后的回复力，单位是dyn/cm。μ’为折合质量。μ’=m1m2/（m1+m2）(m为原子质量)原子质量用相对原子量代替:m1

5、=M1/N,m2=M2/N。M1、M2为原子量，N为阿佛加德罗常数。μ为折合原子量μ=将π、c和N的数值代入上式，并指定将键力常数中的105代入≈1307≈1307(cm-1)例:已知羰基C=O的键力常数K=12×l05dyn/cm，求解:=1307=1725(cm-1)化学键的力常数键分子K（×105dyn/cm）键分子K（×105dyn/cm）H-FHF9.7H-CCH2=CH25.1H-ClHCl4.8H-CCH≡CH5.9H-BrHBr4.1C-C4.5-5.6H-IHI3.2C=C9.5-9.

6、9H-OH2O7.8C≡C15-17H-O游离7.12C-O5.0-5.8H-SH2S4.3C=O12-13H-NNH36.5C-ClCH3Cl3.4H-CCH3X4.7-5.0C≡N16-18红外光谱的基本概念各种振动方式及能量分子振动方式分为：伸缩振动-----对称伸缩振动s-----反对称伸缩振动as弯曲振动-----面内弯曲振动-----剪式振动σ-----平面摇摆ρ-----面外弯曲振动----面外摇摆----面外扭曲按能量高低为：as>s>高频区低频区红外光谱的选律:使

7、分子偶极矩发生改变的振动是红外活性的.振动自由度和峰数含n个原子的分子，自由度为：线性分子有3n-5个非线性分子有3n-6个理论上每个自由度在IR中可产生1个吸收峰，实际上IR光谱中的峰数少于基本振动自由度，原因是：1振动过程中，伴随有偶极矩的振动才能产生吸收峰2频率完全相同的吸收峰，彼此发生简并（峰重叠）3强、宽峰覆盖相近的弱、窄峰4有些峰落在中红外区之外5有些吸收峰太弱，检测不出来1-己烯的红外光谱图~3080cm-1:烯烃C—H伸缩振动；~1820:910cm-1倍频；~1650cm-1:C=C伸

8、缩振动；~993，910cm-1:C=CH2非平面摇摆振动IR光谱表示法：横坐标为吸收波长（m），或吸收频率（波数/cm）纵坐标常用百分透过率T%表示从谱图可得信息：1吸收峰的位置（吸收频率）2吸收峰的强度,常用vs(verystrong),s(strong),m(medium),w(weak),vw(veryweak),b(broad),sh(sharp),v(variable)表示3吸收峰的形状(尖峰、宽峰、肩峰)常见术语：基频峰、倍