红外活性分子振动引起偶极矩的变化.ppt

第1页，讲稿共39页，2023年5月2日，星期三红外光区的划分：红外光谱在可见光区和微波光区之间，其波长范围约0.75～1000μm。习惯上将红外光区划分为三个区域。第一节红外吸收光谱分析概述第2页，讲稿共39页，2023年5月2日，星期三区域λ(μm)σ(cm-1)ν(Hz)能级跃迁类型近红外0.75～2.513000~40004.0×1014～1.2×1014OHNH及CH键倍频吸收区中红外2.5~504000~2001.2×1014～6.0×1012振动,转动基频远红外50～1000200~106.0×1012～3.0×1011骨架振动转动最常用2.5～154000~6701.2×1014～2.0×1013红外光谱区第3页，讲稿共39页，2023年5月2日，星期三绝大多数有机物和无机离子的化学键基频吸收都出现在中红外区。通常说的红外光谱实指中红外光谱区。

注：基频的定义——振动能级由基态跃迁到第一激发态时产生的吸收峰称为基频峰，相应的频率称为基频。第4页，讲稿共39页，2023年5月2日，星期三如果波长以μm为单位，而1μm＝10-4cm，波长与波数的关系为：例如λ＝5μm的红外光，用波数表示为：波数是波长的倒数，常用单位是cm-1，它表示1cm的距离内光波的数目。即在1cm的长度内，波长为5μm的红外光波的数量为2000个。第5页，讲稿共39页，2023年5月2日，星期三红外光谱图表示法。σ(cm-1)第6页，讲稿共39页，2023年5月2日，星期三第二节基本原理一红外吸收光谱产生的条件A-B分子获得红外辐射hνL发生：Eυ＝（υ＋1/2）hνυ：振动量子数υ＝0.1.2.3……..ν:振动频率第7页，讲稿共39页，2023年5月2日，星期三1.产生红外吸收的第一个条件红外光的能量应恰好能满足振动能级跃迁所需要的能量，当红外光的频率与分子中某基团的振动频率相同时，红外光的能量才能被吸收。第8页，讲稿共39页，2023年5月2日，星期三2.产生红外吸收的第二个条件分子在振动，转动过程中必须有偶极矩的净变化。即偶极矩的变化△μ≠0图：偶极子在交变电场中的作用示意图第9页，讲稿共39页，2023年5月2日，星期三（1）红外活性分子振动引起偶极矩的变化，从而产生红外吸收的性质，称为红外活性。其分子称为红外活性分子。如H2O，HCl，CO为红外活性分子。（2）非红外活性若△μ＝0，分子振动和转动时，不引起偶极矩变化。不能吸收红外辐射。即为非红外活性。其分子称为红外非活性分子。如H2，O2，N2，Cl2….相应的振动称为红外非活性振动。第10页，讲稿共39页，2023年5月2日，星期三二、分子振动形式1。两类基本振动形式伸缩振动亚甲基：弯曲振动亚甲基第11页，讲稿共39页，2023年5月2日，星期三2.分子振动的自由度N个原子组成分子。有3N个独立运动＝平动数＋振动数＋转动数N个原子中每个原子都能向X，Y，Z三个坐标方向独立运动。即N个原子有3N个独立运动。3个平动自由度ZyX第12页，讲稿共39页，2023年5月2日，星期三转动：非线性：3个转动自由度线性：2个转动自由度，键轴为轴的转动原子的位置没有改变。不形成转动的自由度。所以非线性分子的振动自由度＝3N-3-3=3N-6线性分子的振动自由度＝3N-3-2=3N-5第13页，讲稿共39页，2023年5月2日，星期三伸缩振动出现在高频区变形振动出现在低频区3．峰位、峰数与峰强（1）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）。（2）峰数峰数与分子自由度有关。第14页，讲稿共39页，2023年5月2日，星期三如H2O的振动自由度等于3×3－6＝3水的红外光谱图第15页，讲稿共39页，2023年5月2日，星期三