4.2 红外吸收光谱法原理与条件.pdf

仪器分析 仪器分析课程组 第四章 红外光谱法与激光拉曼光谱法 第四章 红外光谱法与激光拉曼光谱法 4.2 红外吸收光谱法原理与条件 1. 红外光谱法产生的两个条件 2. 吸收谱带的强度 3. 基团频率区和指纹区 4. 影响基团频率的因素 4.2 红外吸收光谱法原理与条件 1. 红外光谱法产生的两个条件 a. 辐射应具有刚好满足振动跃迁所需要的能量； b. 只有能使分子偶极矩发生变化的振动形式才能吸收红外辐射。 4.2 红外吸收光谱法原理与条件 2. 吸收谱带的强度 红外吸收谱带的强度取决于分子振动时偶极矩的变化，而 偶极矩与分子结构的对称性有关。  100 非常强峰（vs ） 20 100 强峰（s ） 10 20 中强峰（m ） 1 10 弱峰（w ） 4.2 红外吸收光谱法原理与条件 3. 基团频率区和指纹区 基团频率： 组成分子的各种基团都有自己特征的红外吸收区域，分子其 它部分对其吸收位置较小。通常把这种能代表基团存在，并有较 高强度的吸收谱带称为基团频率，其所在的位置一般又称为特征 吸收峰。 4.2 红外吸收光谱法原理与条件 • 官能团区： 区域的峰是由伸缩振动产生的吸收带。 由于基团的特征 吸收峰一般位于此高频范围 ，并且在该区域内吸收峰比较稀疏，因此， 它是基团鉴定工作最有价值的区域，称为官能团区。 • 指纹区： 区域中，除单键的伸缩振动外，还有因变形振动产生的复杂 光谱 。当分子结构稍有不同时，该区的吸收就有细微的差异，称为指 纹区。 4.2 红外吸收光谱法原理与条件 4. 影响基团频率的因素 内部因素： 电子效应 氢键作用 振动耦合 费米共振 4.2 红外吸收光谱法原理与条件 (1)电子效应 • 由于化学键的电子分布不均匀引起的 a.诱导效应 取代基电负性——静电诱导——电子分布变化——键力常数增加——特 征频率位移 （向高波数移动 ） O O O R C R R C OR R C Cl νC=O 1715cm-1 1735cm-1 1800cm-1 4.2 红外吸收光谱法原理与条件 b.共轭效应 电子云密度平均化——双键略有伸长——力常数减小——特征频率 位移 （向低波数位移 ）。 O O C R C R νC=O 1715cm-1 1665cm-1 4.2 红外吸收光谱法原理与条件 c.中介效应 孤对电子与多重键相连产生p-π共轭，结果类似于共轭中介效应 （使振动频率移向低波数区 ）。 4.2 红外吸收光谱法原理与条件 (2)氢键效应 氢键的形成使电子云密度平均化，从而使伸缩振动频率降低。 分子内氢键: 不受浓度影响 分子间氢键：受浓度影响较大。浓度稀释 ，吸收峰位发生变化 羧酸的羰基 ： 游离态 二聚体 1760cm-1 1700cm-1 4.2 红外吸收光谱法原理与条件 (3)振动偶合 如果两个振子属同一分子的一部分，而且相距很近，两个振动 相互作用产生共振