红外原理+红外解析+红外归属.pdf

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1、§6-3红外吸收光谱一、概述二、分子振动和红外光谱的产生三、红外光谱的表示方法四、红外光谱的峰位、峰数与峰强五、红外光谱的解析°IR的产生：°对入射分子能量的吸收，产生的振动能级的跃迁一、概述°近红外区（800nm~2µm)适合于测定含-OH、-NH、-CH键振动的倍频吸收°中红外区——红外光谱（2µm~25µm）有机化合物的分子中原子振动的基频带都位于该区°远红外区（25µm~1000µm）骨架弯曲振动及有机金属化合物等重原子振动谱带位于该区光波的几个参数波长λ——相邻两个波峰（间）的距离（µm）

2、;频率ν——每秒钟通过某点的波数目（S-1）;光速c——光在真空中传播的速度，3×1010cm/s;ν·λ=C波数υ——每厘米中包含的波的数目（cm-1）；频率与波长成反比：频率与波数成正比：二、分子振动与红外光谱的产生1.分子中基团的基本振动形式°原子沿键轴方向伸缩使键长变化——伸缩振动对称伸缩振动/非对称伸缩振动聚乙烯中亚甲基的伸缩振动°原子垂直键轴方向振动使键角变化——弯曲振动面内弯曲振动（平面振动/剪式振动）面外弯曲振动（非平面摇摆/弯曲摇摆）聚乙烯中亚甲基的弯曲振动2.分子的振动频率以双原

3、子分子的简谐振动为例，化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧，符合虎克定律：1km1.m21ν=μ=×振2πμm1+m2NK——化学键力常数，N/cm；u——折合质量；N——阿伏伽德罗常数键能力常数波数范围化学键键长（nm）（KJ·mol-1）k（N·cm-1）（cm-1）C―C0.154347.34.5700～1200C＝C0.134610.99.61620～1680C≡C01160.1168368836.815615.62100～2600某些键的伸缩力常数力常数k：与键长、键能有关：键能↑，键长↓

4、，k↑。以波数表示双原子分子的振动频率：1ν1kυ===λc2πcu吸收峰的峰位：化学键的力常数k越大，原子的折合质量越小，振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区(短波长区）；反之，出现在低波数区(高波长区)。例题:由表中查知C=C键的k=95=9.5∼999.9,令其为969.6,计算波数值11kkv===1307λ2πcμμ9.6−1=1307=1652cm12/2正己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为1652cm-13.分子的振动能级（量子化）：任意两个相邻的能级间的能量差为hkΔE=hν=2πu

5、发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于化学键两端原子的折合质量和键的力常数，即取决于分子的结构特征。4.红外光谱产生的条件°红外辐射光的频率与分子振动的频率相当，才能满足分子振动能级跃迁所需的能量，而产生吸收光谱。ν=ν红外振°必须是能引起分子偶极矩变化的振动才能产生红外吸收光谱。对称分子——没有偶极矩，辐射不能引起共振，无红外活性；例如：N、O、Cl均无红外吸收光谱。222非对称分子——有偶极矩，具有红外活性；三、红外光谱的表示方法横坐标——波长或波数；纵坐标——透光度/吸光度四、红外光谱的峰位、峰

6、数和峰强红外光谱主要通过基团的特征吸收频率来解析有机化合物的结构，通过特征峰的强度来定量分析物质的组成。峰位——化学键的力常数越大，原子折合质量越小，键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区；反之，出现在低波数区。键类型:—C≡C——C=C——C—C—力常数:15∼179.5∼9.94.5∼5.6峰位:4.5μm6.0μm7.0μm峰数——与分子自由度有关，无偶极距变化没有红外吸收；不同的分子振动方式在不同的峰位会表现出不同的吸收峰。水分子的红外吸收峰峰强——偶极距变化大，分子数目越多，能级的跃迁几

7、率越大，吸收峰强。瞬间偶极矩变化的大小与以下各种因素有关：（1）原子的电负性νC=O吸收峰强于νC=C吸收峰，νC≡N吸收峰强于νC≡C吸收峰。（2）分子的对称性对称性越高的分子，振动过程中瞬间偶极矩变化越小CO的对称伸缩振动2（3）振动形式4000-1500cm-1区域又叫官能团区.该区域出现的吸收峰，较为稀疏，容易辨认.1500-400cm-1区域又叫指纹区.这一区域主要是：C－C、C－N、C－O等单键和各种弯曲振动的吸收峰，其特点是谱带密集、难以辨认。基团特征吸收峰——不同化合物中相同的官能团

8、近似地具有一个共同的吸收频率范围，这种能代表某种基团存在并具有较高强度的吸收峰称为基团特征吸收峰。波数/cm-1主要基团4000-3000O-H、N-H伸缩振动3300-2700C-H伸缩振动2500-1900-C≡C-、-C≡N、-C＝C＝C-、-N＝C＝C-伸缩振动1900-1650＞C＝O伸缩振动1675-1500芳环、＞C＝C＜、＞C＝N-伸缩振动1500-1300C-H面内弯曲振动1300-1000C-O、C-F、Si-O伸缩振动,C-C骨架振动活Ｏ－Ｈ３６