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第十八章 光谱简介（4学时） [目的要求]： 1．初步掌握红外光谱、核磁共振谱的应用； 2，了解紫外光谱应用。 §18—1 电磁波 电磁波谱包括一个极广阔的区域。 100nm 200nm 400nm 800nm 20μm 500μm X射线 远紫外 近紫外 可见光 近红外 远红外 无线电波 ν= c /λ ν： 频率 单位 赫（Hz） c： 速度 3*1010（cm/s） λ： 波长（cm） 波长愈短，频率愈高，则波长与频率呈反比关系。 频率愈高（波长愈短）获得的能量愈大。 ΔE = h h=planck常数 6.626*10—34J/S ΔE是获得的能量 分子获得光谱后可以增加原子的转动或振动，或激发电子到较高的能级。 ·紫外光的波长较短（一般指100—200nm）。能量较高，当它照射到分子上时，会引起分子中价电子能级的跃迁。 ·红外光的波长较长（一般指2.5—25μm），能量稍低，它只能引起分子中成键原子的振动和转动能级跃迁。 ·核磁共振谱的能量更低（一般指60—250MHz，波长约105cm）它产生的是原子核自旋能级的跃迁。 紫外光谱、红外光谱、核磁共振谱等都是吸收光谱。 分子吸收光谱可分为三类： 1．转动光谱 在转动光谱中分子所吸收的光能只引起分子转动能级的变化，即使分子从较低的转动能级激发到较高的转动能级。转动光谱是由彼此分开的谱线所组成。由于分子转动能级之间的能量差很小，所以转动光谱位于电磁波谱中的长波部分，即在远红外线用微波区域内。根据简单分子的转动光谱可以测定键长和键角，但在有机化学中的用途不大。 2．振动光谱 在振动光谱中分子所吸收的光能引起振动能级的变化。分子中振动能级之间能量要比同一振动能级中转动能级之间能量差大100倍左右。振动能级的变化常伴随着转动能级的变化，所以，振动光谱是由一些谱带组成的。它们大多在中红外区域内，因此，叫红外光谱。 3．电子光谱 在电子光谱中分子所吸收的光能使电子激发到较高的能级使电子能级发生变化所需的能量约为使振动能级发生变化所需能量的10—100倍。电子能级的变化常伴随着转动和振动能级的变化。因此从一个电子能级转变到另一个时，产生的谱线不是一条，而是无数条，实际上观测到的是一些互相重叠的谱带。电子光谱在可见及紫外区域内出现。 §18—2红外光谱 红外光谱提供了分子振动的信息，是分子振动能级的跃迁。 一、基本原理 1．分子的振动类型 ① 伸缩振动 键长有变化，键角不变。 ② 弯曲振动 键长不变，键角有变化。 ③ 机械模型： 振动频率主要与键的强度，原子的质量有关。 吸收频率可用波数表示： σ= k是化学键的力常数。μ为折合质量 2． 基本振动数：一个多原子分子可能存在很多振动方式： 3． 产生吸收峰的条件 ：只有偶极矩大小或方向有一定改变的振动才能吸收红外光而发生振动能级跃迁。在分子中发生振动能级跃迁所需要的能量大于转动能级跃迁所需要的能量，所以发生振动能级跃迁的同时，必然伴随转动能级的跃迁，因此红外光谱也称为振动光谱。 4．红外光谱与有机分子结构的关系： ① C—H 伸缩振动，在波数2850—3000cm—1间将出现吸收峰。 ② O—H 伸缩振动，在波数2500—3650cm—1间将出现吸收峰。 ③ 而C—O—H其平均的弯曲振动会在1250—1500cm—1 间出现吸收峰 ④　C=0伸缩振动，在波数1730cm出现吸收峰 ⑤ 表8-3红外光谱中的八个重要区段。 ⑥ 表8-4一些重要基团的特征频率。 ⑦ 吸电基使吸收峰向高频区移动，供电基使吸收峰向低频区移动。 例：⑴ CH3CH=O νC=O 1730cm—1， CH3（C6H5）C=O νC=O 1680cm—1 吸收峰向低波数（低频）方向移动，所以 C6H5是供电基。 ⑵ RCH=O νC=O 1730cm—1 νC=O 1800cm—1增加，Cl是吸电基（+C〈 -I）。 νC=O 1650—1690cm—1 降低，NH2是供电基，所以 +C 〉-I。 二、红外光谱谱图的表示方法 1． 吸收峰的位置 多用波长（或波数）为横坐标以表示吸收峰的位置。 波长单位：微米