倪坤仪-分析化学（二）hwfgA－－红外.ppt

第十四章 红外分光光度法 第一节 概述 红外分光光度法：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 一、红外光的区划 红外线：波长在0.76~500μm 范围内的电磁波 二、红外吸收过程 UV——分子外层价电子能级的跃迁（电子光谱） IR——分子振动和转动能级的跃迁 （振转光谱） 三、红外光谱的作用 1．可以确定化合物的类别（芳香类） 2．确定官能团： 例：—CO—，—C＝C—，—C≡C— 3．推测分子结构（简单化合物） 4．定量分析 四、红外光谱的表示方法 T ~σ曲线 →前疏后密 T~λ曲线 →前密后疏 五、IR与UV的区别 IR UV 起源 分子振动能级伴随转动能级跃迁 分子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 第二节 红外分光光度法基本原理 红外分光光度法——研究物质结构与红外光谱之间 关系 红外光谱——由吸收峰位置和吸收峰强度共同描述 一、红外吸收光谱的产生 二、振动形式 三、振动的自由度 四、特征峰与相关峰 五、吸收峰位置 六、吸收峰强度 一、红外吸收光谱的产生 1．振动能级 红外光谱主要由分子的振动能级跃迁产生 分子的振动能级差远大于转动能级差 分子发生振动能级跃迁必然同时伴随转动能级跃迁 续前 2．振动光谱 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 续前 续前 续前 3．基频峰与泛频峰 1）基频峰：分子吸收一定频率红外线，振动能级从 基态跃迁至第一振动激发态产生的吸收峰 （即V=0 → 1产生的峰） 续前 2）泛频峰 倍频峰：分子的振动能级从基态跃迁至第二振动激 发态、第三振动激发态等高能态时所产生的吸收峰 （即V=0→V=2，3- - -产生的峰） 4．红外光谱产生的必要条件： 1、分子吸收红外辐射的频率恰等于分子振动频率整数倍 2、分子在振、转过程中的净偶极矩的变化不为0,即分子产生红外活性振动 红外活性振动：能吸收红外线发生能级跃迁的 振动(分子振动 产生偶极矩的变化) 红外非活性振动：不能吸收红外线发生能级跃迁的 振动(分子振动不产生偶极矩的变化) 二、振动形式（多原子分子） （一）伸缩振动 指键长沿键轴方向发生周期性变化的振动（键角不变） 1．对称伸缩振动：键长沿键轴方向的运动同时发生 2．不对称伸缩振动：键长沿键轴方向的运动交替发生 续前 （二）弯曲振动（变形振动，变角振动）： 指键角发生周期性变化、而键长不变的振动 1．面内弯曲振动β： 弯曲振动发生在由几个原子构成的平面内 1）剪式振动δ：振动中键角的变化类似剪刀的开闭 2）面内摇摆振动ρ：基团作为一个整体在平面内摇动 续前 2．面外弯曲γ：弯曲振动垂直几个原子构成的平面 1）面外摇摆ω：两个X原子同时向面下或面上的振动 2）蜷曲τ（扭曲振动）：一个X原子在面上，一个X原子在面下的振动 续前 3．变形振动： 1）对称的变形振动δs：三个AX键与轴线的夹角同时 变大或同时变小，如同花瓣的开闭 2）不对称的变形振动δas：三个AX键与轴线的夹角不 同时变大或减小 图示 三、振动的自由度 指分子独立的振动数目，或基本的振动数目 注： 振动自由度反映吸收峰数量 并非每个振动都产生基频峰 吸收峰数常少于振动自由度数 补充知识一:移动自由度 分子的移动自由度:在三维空间中,分子的空间位置有三个坐标确定,所以有三个移动自由度. 补充知识二:转动自由度 示例 水分子——非线性分子 示例 CO2分子 ——