催化实验方法课件第三章.pptx

第三章红外吸收光谱(IR)InfraredSpectroscopy

在辐射中(光波),就会吸收某些波长的光子.从一个能级跳到另一个能级形成吸收光谱.从分子总能量:E总=E平动+E转+E振+E电子自旋+E电子+E核构成物质的每一种基本体系:分子,原子,核,电子.都具有一定数量的特定能级(量子化).当它们高能态跳回到低能态时就发射相应辐射形成发射光谱1.光谱分析概述

(1)各个波谱区的光谱分析发射和吸收射线?穆斯堡尔谱A)射线辐射:波长3×10-11cm波数3.3×1010cm-1频率1021HZ.能量4.1×106(ev)

波长～3×10-9cm波数～3×108cm-1频率～1019HZ能量～4.1×104ev内层电子跃迁?发射和吸收X光?XRD和X射线荧光分析B)X射线:

紫外—可见光谱区:01波长～3×10-5cm02波数～3.3×104cm-103频率～1015HZ04能量～4.1ev05原子和分子外层电子跃迁产生(吸收和发射)06?紫外,原子吸收光谱等07

红外光谱区:01波数～3.3×102cm-102波长～3×10-3cm03频率～1013HZ04能量～4.1×10-2ev05分子振动,转动能级06?红外吸收光谱07

E)微波光谱区:（分两个波段区）10.05～1.5cm.?分子转动能级之间跃迁2波长1～3cm.它与在外磁场作用下未成对电子的自旋分裂成不同能量的能级有关.电子在这些能级之间的跃迁将吸收一定波长电磁波?形成电子自旋共振吸收波谱

波长1～300m频率1～300兆赫核自旋能级之间跃迁会吸收一定波长的无线电波?核磁共振吸收谱F)无线电波区:

三个参数：ACB(2)光的表征及某些基本定律

(3)光谱分析中常用名词入射光强度I0透射光强度I透射率T≡百分透射率吸收系数:透射率倒数的自然对数

比消光系数E它又称作消光(E)或吸收率(A)光密度D消光系数A:单位长度的光密度

(4)基本定律兰勃脱(Lambert)吸收定律

A=EC01Beer分析各种无机盐水溶液对02光吸收数据发现消光系数A与溶液03的浓度成正比:比尔—兰勃脱(Beer-Lambert)定律04

ABC则A=E就是比消光系数两定律合并:若C=1

根据光密度定义:D=Cl若C以摩尔(克分子/升)表示BAnell(斯涅尔)折射定律n2sinr2=n1sini1n1,,n2······························折射指数r2·····································折射角I1······································入射角

反射定律:

0102红外光谱概述红外光谱指的是具有连续波长的红外光照射到物质时,该物质的分子吸收了一部分一定波长（或频率）的红外光并激发分子的振动或转动能级跃迁。其余未被吸收的红外光将透过该物质，把透过的红外经单色器分光之后，扫描并以波长（或波数）为横坐标，吸收强度为纵坐标作图，得红外吸收光谱图。即物质吸收红外光的强度随波长（或波数）的分布曲线。

(1)双原子分子的振动虎克定律:f=-K△r

(2)双原子分子的转动

每个原子看作一个质点，则多原子分子的振动方式就是一个质点组的振动。要描述多原子分子的各种可能的振动方式必须确定各原子的相对位置。要确定质点在空间的位置要三个坐标（x,y,z.）。即每个原子在空间的运动有三个自由度。若分子有n个原子就要3n个坐标确定，要有3n个自由度。分子作为整体有三个平动自由度和三个转动自由度（线性分子只有二个转动自由度有3n-5）。剩下3n-6才是分子振动自由度。?特征频率。(3)多原子分子振动转动

选律对多原子分子振动,只有振动过程中偶极矩发生变化的那种振动方式才能吸收红外光即在红外光谱中有吸收带.这种振动方式称为红外活性的振动

简并有些对称性很高的分子两个或多个振动频率完全相同称“简并”,产生一个吸收频带?减少了观察到的特徵频率吸收带数目CO2分子3×3-5=4振动频率例

3.振动类型及频带名称logo(1)伸缩振动-化学键伸长缩短振动变化分对称反对称

01弯曲振动:02面内弯曲-剪切(对称).摇摆(反对称)03面外弯曲-摇摆(对称).