第十四章 红外分光光度法

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,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,二、红外吸收过程,三、红外光谱的作用,四、红外光谱的表示方法,五、IR与UV的区别,一、红外光的区划,红外线,：波长在0.76500m (1000m) 范围内的,电磁波,二、红外吸收过程,近红外区：0.762.5m OH和NH倍频吸收区,中红外区：2.525m 振动、伴随转动光谱,远红外区：25500m 纯转动光谱,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，CC，CC,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 曲线 前疏后密,T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-,*,跃迁有机化合物,具-,*,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,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,1振动能级,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）,基频峰的峰位等于分子的振动频率,基频峰强度大,红外主要吸收峰,泛 倍频峰 二倍频峰（V=0V=2）,频 三倍频峰（V=0V=3）,峰 合频峰,差频峰（即V=1V=2，3- - -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=1V=2，3- - -产生的峰）,注：泛频峰强度较弱，难辨认却增加了光谱特征性,4红外光谱产生条件：,红外活性振动：,分子振动产生偶极矩的变化，,从而产生红外吸收的性质,红外非活性振动：,分子振动不产生偶极矩的变化，,不产生红外吸收的性质,分子吸收红外辐射的频率恰等于分子振动频率整数倍,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,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,1对称伸缩振动：键长沿键轴方向的运动同时发生,2反称伸缩振动：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：,弯曲振动发生在由几个原子构成的平面内,1）剪式振动：振动中键角的变化类似剪刀的开闭,2）面内摇摆：基团作为一个整体在平面内摇动,续前,2面外弯曲：弯曲振动垂直几个原子构成的平面,1）面外摇摆：两个X原子同时向面下或面上的振动,2）蜷曲：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,s,：三个AX键与轴线的夹角同时,变大,2）不对称的变形振动,as,：三个AX键与轴线的夹角不,同时变大或减小,图示,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,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,N,个原子组成分子，每个原子在空间具三个自由度,示例,水分子,非线性分子,示例,CO,2,分子,线性分子,吸收峰数少于振动自由度的原因：,发生了简并,即振动频率相同的峰重叠,红外非活性振动,五、特征峰与相关峰,（一）特征峰：,next,可用于鉴别官能团存在的吸收峰，称,（二）相关峰：,next,由一个官能团引起的一组具有相互依存关系的,特征峰，称,注：,相关峰的数目与基团的活性振动及光谱的波数范围,有关,用一组相关峰才可以确定确定一个官能团的存在,图示,back,续前,