第十三章,红外光谱.ppt

第十三章 红外吸收光谱法 一、定义 二、红外光的区划 三、红外吸收光谱的特点 四、红外光谱的作用 五、红外光谱的表示方法 六、IR与UV的区别 一、定义 红外分光光度法(IR) ：利用物质对红外光区电磁辐射的选择性吸收的特性来进行结构分析、定性和定量的分析方法，又称红外吸收光谱法。 二、红外光区的划分 红外线：波长在0.76~500μm (1000μm) 范围内的电磁波 近红外区：0.76~2.5μm —OH和—NH倍频吸收区 远红外区：25~500μm 纯转动光谱 三、红外吸收光谱的特点 特征性高 不破坏样品 对任何样品的存在状态都适用（气、液、固） 分析速度快 样品用量少、操作简便，且可以回收 四、红外光谱图的表示方法 五、红外吸收光谱与紫外吸收光谱的区别 IR UV 起源 振动能级伴随转动能级跃迁 外层价电子能级跃迁 适用 所有红外吸收的有机化合物 具n-π*跃迁有机化合物 具π-π*跃迁有机化合物 特征性 特征性强 简单、特征性不强 用途 鉴定化合物类别 定量 鉴定官能团 推测有机化合物共轭骨架 推测结构 第十三章 红外吸收光谱法 第二 节  基本原理 一、振动-转动 光谱 二、红外光谱产生的条件和吸收峰强度 三、吸收峰的位置 四、特征峰与相关峰 一、振动-转动光谱 双原子分子A-B→近似看作谐振子 两原子间的伸缩振动→近似看作简谐振动 (二)振动能与振动频率 振动频率为 ∵ ∴ 试计算下列各基团的基本振动频率 二、振动形式 甲基的振动形式 三、振动自由度 N个原子组成分子，每个原子在空间具三个自由度 水分子——非线性分子 CO2分子 ——线性分子 四、基频峰与泛频峰 （一）基频峰：分子吸收某一频率的红外线后，振动能级由基态 ( V = 0 ) 跃迁到第一激发态 ( V = 1 ) 时产生的吸收峰 。 （二）泛频峰： 当分子吸收某一频率的红外线后，振动能级由基态 ( V = 0 ) 跃迁到第二激发态 ( V = 2 ) 或第三激发态 ( V = 3 ) ……所产生的吸收峰称为泛频峰（倍频峰）。 （即V=1→V=2，3- - -产生的峰） 基频峰的分布规律性： 基频峰的分布规律性： 折合质量越小，伸缩频率越高。所有含H官能团的伸缩振动能级跃迁产生的基频峰，一般出现在红外光谱的高波数区（左端），如υC-H，υO-H，υN-H 折合质量相同时，K越大，频率越高。 折合质量相同的基团，一般υ＞β＞γ。如υC-H＞βC-H＞γC-H 五、特征峰与相关峰 （一）特征峰：可用于鉴别官能团存在的吸收峰，称为特征峰 （二）相关峰：由一个官能团引起的一组具有相互依存关系的特征峰。 六、吸收峰的位置 峰位：化学键的力常数K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（短波长区）；反之，出现在低波数区（高波长区）。 七、红外光谱产生的条件和吸收峰强度 吸收峰数少于振动自由度的原因： 简并——即振动频率相同的峰重叠 红外非活性振动 （一）红外吸收光谱产生的条件 （二）吸收峰的强度 吸收峰强的表示方法 影响峰强度的因素： 振动过程中偶极矩的变化 跃迁几率 瞬间偶极矩的大小主要取决于： 原子的电负性：键两端原子电负性相差越大（极性越大），吸收峰越强 振动形式 ：v＞β ； Vas＞ Vs 分子的对称性： 完全对称的结构，Δμ=0，产生红外非活性振动 不对称的结构，Δμ≠0，产生红外活性振动 能级的跃迁几率: 激发态通过与周围基态分子的碰撞等原因损失能量而回到基态，达到动态平衡时，激发态分子占总分子的百分数称为跃迁几率。 跃迁几率越大，吸收峰的强度越大。如分子吸收红外线的一定能量后，能级从基态跃迁至第一激发态，再继续被激发至第二激发态，其振幅加大，偶极矩变大，峰强本该增大，但是由于这种跃迁几率很低，结果峰强反而很弱。 样品浓度加大，峰强也随之加大，也是跃迁几率增加的结果。 第三节 影响谱带位置的因素 2．共轭效应 （二）空间效应 2、