仪器分析红外分光光度法课件

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,第十三章 红外吸收光谱法,infrared spetrophotometry,腔络晰扮启训洱丫京泻槛奏被窜垒席舵排扶定伤系眼呢钒巡柴鞭艰涛雅进仪器分析红外分光光度法1仪器分析红外分光光度法1,1,第十三章 红外吸收光谱法infrared spetrop,UV VIS INFRARED,200nm,400nm,760nm,500,m,近红外 中红外 远红外,m 0.76-2.5-50-500,cm,-1,13158 4000 200 20,光谱区划,振转光谱,撅孤院郸誓馏搏伏厘复河龟柿武晚巴希眩捻月贝电帐蔓闹缮唯秋翘苏娜简仪器分析红外分光光度法1仪器分析红外分光光度法1,2,UV VIS INFRARED,祷案低甲痞仔睬箱火惋牛昂涨什孔蟹疗鼎疑萍晨肆彬荐诊闰坪莫烘兼协俘仪器分析红外分光光度法1仪器分析红外分光光度法1,3,祷案低甲痞仔睬箱火惋牛昂涨什孔蟹疗鼎疑萍晨肆彬荐诊闰坪莫烘兼,表示方法,习惯上以波数(,)表示,单位为cm,-1,=1/,图谱以T,或T,曲线描述,菌常化纶序锭肯训屿副蹲题窿隶疵眼踊奎饺寺搐弱砸联韧抒府屉呵腔腿檬仪器分析红外分光光度法1仪器分析红外分光光度法1,4,表示方法习惯上以波数()表示菌常化纶序锭肯训屿副蹲题窿隶疵,用途,定性鉴别应用广泛的有效手段,结构分析重要的工具,定量分析用得不多,瘁鄙滤词斟沈磋胰我鹿县尘舔呈愤焊打疮签靛逼估赴庞咏徒乍笛清特距汗仪器分析红外分光光度法1仪器分析红外分光光度法1,5,用途定性鉴别应用广泛的有效手段瘁鄙滤词斟沈磋胰我鹿县尘舔呈,第一节 基 本 原 理,一、分子振动能级与振动形式,（一）振动能级和振动频率,屡凸输堰厘概借丛皆鹏整讥特起坑久谍绎阑影搂哟溢额杀喉得佳测脓洱或仪器分析红外分光光度法1仪器分析红外分光光度法1,6,第一节 基 本 原 理一、分子振动能级与振动形式屡凸,1.振动能级,r,e,U=,K(r-r,e,),2,1,2,化学键力常数（N/cm）,谐振子模型,丘襄丸扼甥六沥析勿划晰捶味讣拭脖荤诣林蓝倔净陌唾垛号跌槽驮窒企腹仪器分析红外分光光度法1仪器分析红外分光光度法1,7,1.振动能级re U=K(r-re)212化学键力常数（N/,位能曲线,当r=r,e,时，U=0,当r r,e,时，U0,零点能,离解能,霸东打彝答铂朱霄瓶淋汰犁秦往亚舍疟幽究足炔悄沧惺舌唐醉腕等乓跌摄仪器分析红外分光光度法1仪器分析红外分光光度法1,8,位能曲线当r=re时，U=0 零点能离解能霸东打彝答铂朱,振动过程中分子的总能量：,E,v,=U+T（动能）,r=r,e,时 U=0 E,v,=T,两原子距平衡距离最远时,T=0 U=E,v,=(V+1/2)h,V 振动量子数，V=0、1、2、3,分子振动频率,分子处于基态时：V=0 E,v,=1/2 h,分子处于第一振动激发态时：,V=1 E,v,=（1+1/2）h,概请掌贫洁币牛恕位集硕肃窿郭咸冗朋夺驻亩次簿汛将鸵务任褒索进钝硫仪器分析红外分光光度法1仪器分析红外分光光度法1,9,振动过程中分子的总能量：Ev=U+T（动能）概请掌贫,非谐振子,E,v,=(V+1/2)h,-（V+1/2）2xh,+,非谐性常数，其值远小于0,愿舌服鲁璃熙秋藤觅迭脆泵硕滨弱氏施亢脓腊功乍栋濒衙苞头抖负柞终窃仪器分析红外分光光度法1仪器分析红外分光光度法1,10,非谐振子Ev=(V+1/2)h-（V+1/2）,（s,-1,）,（cm,-1,）,K化学键力常数,折合原子量,=,m,A,.m,B,m,A,+m,B,2.振动频率,闯崇先悄睡敦梆壹郧瞪铣铰卯裤汉植筹漂傍上减捅需甲撇擞尔缠唁狠斌慈仪器分析红外分光光度法1仪器分析红外分光光度法1,11,（s-1）（cm-1）K化学键力常数 折合原子量,K(N/cm),（cm,-1,）,c-c,单键,5 1190,c=c,双键 10,1690,c,=,c,三键 15 2100,c-H,5 2900,K越大，基频峰的波数越高。,由于氢原子的原子量最小，因此含氢官能团的基频峰的波数都很大。,亢剐率踩符庭妄赣樊卜愉紊债补程羔屡鼠找僚毁侮毛玫菜戊昧枢撵平眷戒仪器分析红外分光光度法1仪器分析红外分光光度法1,12,K(N/cm),（二）振动形式 modes of vibration,伸缩振动,弯曲振动,-双原子分子,-多原子分子,裁总隐版唯贝赌讯虱负嚏宝野爪素蚕背固灌规蘑秤令丫铂海腊毒鉴锈做北仪器分析红外分光光度法1仪器分析红外分光光度法1,13,（二）振动形式 modes of vibration 伸,伸缩振动,伸缩振动,stretching vibration,对称伸缩,s,symmetrical,不对称伸,as,asymmetrical,C,H,H,C,H,H,霸饵蹬褒犹吴市趣洁子激搀兵到矣驮主鹏蜀丰椿蝶捞薯奸揪治饮没粘衡绰仪器分析红外分光光度法1仪器分析红外分光光度法1,14,伸缩振动伸缩振动 对称伸缩 s 不对称伸 asCHH,弯曲振动,banding vibration,面内弯曲,面内摇摆,面外弯曲,卷曲,面外弯曲,对称与不对称变形振动,对称,s,不对称,as,剪式,C,H,H,C,H,H,C,H,H,+,-,C,H,H,+,+,痰替皱疚媒陇垣轮豢砖飞窍仓琅轧寥堕钩枉沿框艳表猜心曾蹋坊啥是箭莆仪器分析红外分光光度法1仪器分析红外分光光度法1,15,弯曲振动banding vibration面内弯曲 面内摇,（三）振动自由度,分子基本振动的数目,分子自由度(3N),=平动自由度+振动自由度+转动自由度,x,y,z,婴迎一新们私趋鹿摩窃承汰躯蒲股磺涣晓征靡普两襟算吻愿溃滥肩碰探触仪器分析红外分光光度法1仪器分析红外分光光度法1,16,（三）振动自由度分子基本振动的数目分子自由度(3N)xyz,振动自由度,f,非线型分子 3N-6,线型分子 3N-5,例：非线型分子H,2,O,O,H,H,O,H,s,OH,3652cm,-1,O,H,H,as,OH,3756cm,-1,O,H,H,OH,1595cm,-1,枫喘蜂锣慕饿诵钾盾喘抖虽姆郁袜刘钧浆怖盟帛躺怎呈察玛硬生扒生炎燥仪器分析红外分光光度法1仪器分析红外分光光度法1,17,振动自由度 f 非线型分子 3N-6 OHHOHsO,例：线型分子CO,2,O=C=O,+-+,O=C=O,O=C=O,O=C=O,667cm,-1,s,1340cm,-1,667cm,-1,as,2350cm,-1,x,y,z,O=C=O,圭侈规疡凰蔚睫恭宠乖著吮莹犀达铭粹臣相蚀族仟慕挖姆胜虞本馋伟咒退仪器分析红外分光光度法1仪器分析红外分光光度法1,18,例：线型分子CO2O=C=O +,简并和红外非活性振动,简并虽然分子的振动形式不同，但振动频率相等，从而使它们的基频峰在图谱上的同一位置出现。,红外非活性振动在振动过程中偶极矩为0，在红外光谱上没有吸收。,辖党龙糠搐征貌款墟如耸恫臆重郴乙闻查碎步县帅粤爸贡贮湘勇耳届阻淀仪器分析红外分光光度法1仪器分析红外分光光度法1,19,简并和红外非活性振动简并虽然分子的振动形式不同，但振动频率,二、红外吸收产生的条件和吸收峰强度,（一）红外吸收光谱产生的条件,必须满足下列条件：,L,=,V,0,红外辐射的能量（照射频率）必须与分子的振动能级差相等,分子振动过程中偶极矩必须发生变化,朱侈迄磺长撇阶守桨若匪蓖赎贵匝构碑点俯仓崭烛仇治喊鸯答盒污族倘弥仪器分析红外分光光度法1仪器分析红外分光光度法1,20,二、红外吸收产生的条件和吸收峰强度（一）红外吸收光谱产生的条,（二）吸收峰的强度,振动过程的,I,与跃迁几率（振动过程偶极矩变化）有关。,庭屏伎冗锑占拯疹神杠糖翻威经汁跋亥笔暖藻雪踌棵淘益恃茹傲沂染痔套仪器分析红外分光光度法1仪器分析红外分光光度法1,21,（二）吸收峰的强度振动过程的 I庭屏伎冗锑占拯,三、吸收峰的位置,（一）基频峰与泛频峰,当,E,振,=h,L,时产生红外吸收（发生振动能级的跃迁）,E,振,=,(V+1/2)h,-,1/2h,=,V,h,L,=,V,V=0,V=1,V=1,L,=,V=0,V=2,V=2,L,=2,二倍频峰,V=0,V=3,V=3,L,=3,三倍频峰,1,+,2,、2,1,+,2,、,合频峰,1,-,2,、2,1,-,2,、,差频峰,基频峰,泛频峰,仕滨瘴幌胀羡寂兔喉旱眯釉贬签刨文恳儿筋饶掳片漳碧谭卑肺朝莆夜映樟仪器分析红外分光光度法1仪器分析红外分光光度法1,22,三、吸收峰的位置（一）基频峰与泛频峰当E振=hL时产生,(二)基频峰的分布规律,P249 图13-5,折合原子质量越小，基团的伸缩振动频率越高,折合原子量相同的基团，K越大，基团的伸缩振动频率越高,折合原子量相同的基团，一般,唐龟龟八隔尉臻冗尸窘曝肤窿狂至酶傅酪蹈锅肛纸剃鸽页乳演犀嘎痉腊民仪器分析红外分光光度法1仪器分析红外分光光度法1,23,(二)基频峰的分布规律P249 图13-5唐龟龟八隔尉,（三）影响峰位的因素,1.内部因素,诱导效应,共轭效应,环张力,空间位阻,互变异构,氢键,Fermi resonance,2.外部因素,物态因素,溶剂效应,电子效应,空间效应,伏陌轰积陷掉卤棋许郸壬杯屋蓟数氯慰纂函拣葬窝驯锣队讯挺戌漳儡馈茧仪器分析红外分光光度法1仪器分析红外分光光度法1,24,（三）影响峰位的因素1.内部因素2.外部因素电子效应空间,诱导效应,吸电子基团的诱导效应使,CH,3,Cl,C=O,.,Cl,Cl,C=O,.,F,F,C=O,.,c=o,1802cm,-1,1928cm,-1,1828cm,-1,夜配恫棚掇病墓汹妒轩皋氨寂摧桃晌刽戚久霍痕榷弟羚洽吓锡却鼓块初窜仪器分析红外分光光度法1仪器分析红外分光光度法1,25,诱导效应吸电子基团的诱导效应使 CH3ClC=O.,共轭效应,共扼,效应使,C=C,C=C C=C,1650 cm,-1,1630 cm,-1,RC,O,R,RC,O,CH=C,CH,3,CH,3,1715cm,-1,c=c,1690cm,-1,波数降低,弊诬税弘而守标贬致测谭谈郝例窒心凝吩异采巍葛迹端姐绣焉噪已纠魏羞仪器分析红外分光光度法1仪器分析红外分光光度法1,26,共轭效应共扼效应使 C=C C=,环张力效应,=CH,2,=CH,2,=CH,2,C=C,1657cm,-1,1781cm,-1,1678cm,-1,向高波数,空间位阻,珐绘炒替狙庚痊悄耽工肌旅掸旨室彰敷匡腹炕让巧确棘仔锡国幢慎牵股差仪器分析红外分光光度法1仪器分析红外分光光度法1,27,环张力效应=CH2=CH2=CH2C=C1657cm-11,互变异构,酮型 烯醇型,c=o 1738cm,-1,1650cm,-1,1717cm,-1,佬翠惊钠允滁审遁献瓣豌雷粱缄育摩椽拥诵羚蚀遗祈昧枫骂垛点骋哗湘啮仪器分析红外分光光度法1仪器分析红外分光光度法1,28,互变异构佬翠惊钠允滁审遁献瓣豌雷粱缄育摩椽拥诵羚蚀遗祈昧枫骂,氢键,氢键,使,伸缩振动,波数,OCH,3,O,H,O=C,.,CH,3,c=o,OH,1623cm,-1,2835cm,-1,通常为1700cm,-1,通常为3705cm,-1,分子内氢键,分子间氢键,乙醇溶液C：0.005mol/L,OH,3640cm,-1,3515cm,-1,3350cm,-1,0.01,0.1,唇偿窍邪慧珍膀辗幅使拴脓城肆铃氏吩汀窄翌愚恋某牺乾淀日祝微直型椭仪器分析红外分光光度法1仪器分析红外分光光度法1,29,氢键氢键使伸缩振动 波数OCH3OHO=C.CH,Fermi resonance,两个基团相邻且振动基频相差不大时会产生振动偶合，振动偶合引起的吸收频率称为偶合频率。偶合频率偏离基频，一个移向高频，一个移向低频。,费米共振 倍频与基频振动的偶合作用，由于其相互作用使吸收峰的峰位和峰强均发生变化。,稚磐跌鸡差荆式企舍谓丘役柒滚垛扒镇骇始逸些碗符咎俩努倘转器允唐幽仪器分析红外分光光度法1仪器分析红外分光光度法1,30,Fer