红外光谱分析详解.ppt

红外光谱分析技术 第一节 红外光谱的基本概念 研究物质在 红外光区 的吸收情况的一种分析方法称为红外光谱法。 第一节 红外光谱的基本概念 第一节 红外光谱的基本概念 中红外光区吸收带（ 4000 ~ 400cm -1 ） 是由绝大多数有机化合物和无机离子的基频振动引起， 由于基频振动是红外光谱中吸收最强的振动，所以该区最 适于进行红外光谱的定性和半定量分析。 远红外光区吸收带 （400 ~ 10cm -1 ） 是由气体分子中的纯转动跃迁、振动-转动跃迁，液体 和固体中重原子的伸缩振动、某些变角振动、骨架振动以及 晶体中的晶格振动所引起的。对无机固体物质可提供晶格能 及半导体材料的跃迁能量。此外，还能用于金属、无机及有 机化合物（包括络合物）、氢键、吸附现象的研究 ，该区最 适于进行定性分析。 第一节 红外光谱的基本概念 第一节 红外光谱的基本概念 红外光谱法的特点？ （1） 红外光谱不破坏样品，并且可对如气体、液体、固体 或薄膜似的固体都可以分析； （2） 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”； （3） 分析时间短，如果采用傅里叶变换红外光谱仪在一秒 钟以内就可完成扫描。 （4） 所需样品用量少，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。 第一节 红外光谱的基本概念 一、峰位：由振动能级差决定的，以双原子分子振动理论 来上讲，峰位与化学键力常数、原子折合质量 有关，化学键力常数越大，原子折合质量越小， 吸收峰将出现在高波数区，相反，出现在低波 数区。如C-C，C-N ，C-O，键力常数相近，原 子折合质量依次增大，其峰位分别在1430cm-1， 1330cm- 1，1280cm-1。 多原子的振动情况比双原子复杂得多，分子内部结构和 外部环境的改变对基团频率都有影响，因而同样的基团在不 同的分子和不同的外界环境中，基团频率可能会有一个较大 的范围。 第一节 红外光谱的基本概念 影响基团频率的因素大致可分为内部因素和外部因素。 （一）内部因素 1. 电子效应 是由化学键的电子分布不均匀引起的： （1）诱导效应（ I 效应） （2）共轭效应（C效应） （3）中介效应（M效应） 2. 氢键的影响 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。氢键的形成受试样状态及浓度影响，另外， 分子内氢键不受浓度影响，分子间氢键受浓度影响较大。 第一节 红外光谱的基本概念 3. 振动耦合 当两个化学键振动的频率相等或相近并具有一个公共原子，由于一个键的振动通过公共原子使另一个键的长度发生改变，产生一个 “微扰”，这种相互作用的结果，使两个峰一个向高频移动，一个向低频移动。常出现在一些二羰基化合物中。 4 . Fermi共振 弱的倍频峰或组合峰位于某强的基频吸收峰附近，它们的吸收峰强度常常随之增加，或发生谱峰分裂。如烯基ω=CH810cm-1的倍频（约1600cm-1）与烯基的υC=C发生费米共振，结果在1613cm-1和1640cm-1出现两个强的谱带。 第一节 红外光谱的基本概念 二、峰数 与分子振动自由度的数目有关，由分子中原子个数及排列方式（直线和非直线型）两个因素决定。 理论上，峰个数等于分子的振动自由度 直线型分子，振动自由度=3N-5， 非直线型分子，振动自由度=3N-6 实际上，绝大多数化合物在红外光谱上出现的峰数，远小于理论上计算的数目，原因如下： 1. 没有偶极矩变化的振动，不产生红外吸收，即非红外活 性； 2. 相同频率的振动吸收重叠，即简并； 第一节 红外光谱的基本概念 3. 仪器分辨率不够，不能区分那些频率十分相近的振动； 4. 有些吸收带落在