第2章红外光谱分解.ppt

第2章 红外光谱 概况 一、光谱和红外光谱 光谱：是电磁波与某种运动状态的物质相互作用进行能量交换的信息。 红外光谱：用红外光（0.8-1000μ)照射分子时,部分能量被分子所吸收, 从而发生振动和转动能级的跃迁所出现的吸收谱带. 以波数为横坐标,吸收度或透过率为纵坐标表示 二、红外光谱的发展 二、红外光谱的特点 适用于官能团的确定；不破坏样品且对任何样品的存在状态都适用；特征性高，从其指纹区可以确定化合物的异同；分析快速；所用样品量少且可回收。 能级跃迁与分子光谱 分子能量 ：E=Ee+Ev+Er 能级跃迁的能级差：ΔE=ΔEe+ΔEv+ΔEr 吸收远红外光=ΔEr 转动光谱 吸收红外光=ΔEv 振动光谱 吸收紫外-可见光=ΔEe 电子吸收光谱（紫外可见光谱） 双原子分子能级跃迁示意图 第二节 基本原理 一.红外光谱可分为 近红外光谱（12500-4000 cm-1 ）:主要用于研究分子中的O-H、N-H、C-H键的振动倍频与组频。 中红外光谱（4000-400 cm-1 ）:主要用于研究大部分有机化合物的振动基频。 远红外光谱（400-10 cm-1 ）:主要用于研究分子的转动光谱以及重原子成键的振动等。 二、振动方程和跃迁选律 1、分子振动频率：P92 υ由化学键的力常数和成键原子的质量决定。 υ是分子本身固有的性质。 通常化学键越强（越稳定），其力常数k越大， υ越大。而成键原子的质量越小υ越大。 力常数k：与键长、键能有关：键能大，键长短，k↑。 折合质量M：两振动原子只要有一个的质量↓，M↓，(v)↑，红外吸收信号将出现在高波数区。 三、多原子分子的振动光谱 1、简正振动 2、振动形式与振动的简并 伸缩振动（ ? ） : 对称 （ ?s） 不对称（?as） 变角振动（ ?）: 面内 面外 对称 , 不对称 振动形式与红外活性： 不是所有的振动都能引起红外吸收，只有偶极矩(μ)发生变化的，才能有红外吸收。 H2O的振动： ?s （ 3652 ），?as（ 3756 ） ，?（1545） CO2的对称伸缩振动是非红外活性。 H2、O2、N2 电荷分布均匀，振动不能引起红外吸收。 H―C≡C―H、R―C≡C―R，其C≡C振动 也不能引起红外吸收。 2、几个概念： 基频 倍频 和频 差频 热带 四、峰强及其影响因素 1、谱带强度的表示方法：吸收度（A）或透射率（T） 2、影响峰强的因素： 原子电负性及振动方式的影响：化学键极性越大，偶极矩变化也越大，峰越强。偶极矩变化大小还与振动形式有关，伸缩振动大于变角振动，不对称振动大于对称振动。 分子的对称性 能级跃迁几率 其他因素如氢键、费米共振等。 强度通常以VS 、 S、M、W来表示。 五.红外光谱的测定 1.样品的制备要求 纯度；浓度或厚度；干燥程度；溶剂 2.测试方法： 液体样品—溶液法、液膜法 固体样品；压片法、浆糊法、薄膜法 气体样品：气体池法、溶液法 第三节 基团与振动频率（υ ）的关系 一、 υ与质量和键能的关系 二、基团频率（基团的特征吸收） 1、概念 2、分区：基团频率区（1350 cm-1 以 上）和指纹区（1350 cm-1 以 下） （4）跨环效应 2、键的张力和空间位阻 空间位阻 3、偶合作用和Fermi共振 Fermi共振 4、互变异构 5、氢键:氢键对特征吸收的峰位和强度均有影响，使峰位频率下降，峰形变宽、变强。 第四节 基团频率功能与分子结构 第一组 氢原子成键区（3700 ～ 2400 cm-1 ） 1、 νOH 和νNH （3700 ～ 3200 cm-1 ） νOH： 1）游离型在3650 ～ 3580cm -1 ； 2）氢键缔合后3550~3200 cm –1，分子内氢键缔合后更低，且峰变强变宽。 3）羧酸中3300～2500 cm-1（br,s），中心3000cm-1左右。 （2650cm-1左右有几个Fermi共振谱带） 苯酚的νOH受苯环上取代基的影响：推电子基团使νOH增大，而吸电子基使νOH降低。在对邻对位时影响较大，在间位影响较小。 ? N－H （胺、酰胺, 3500-3200 cm-1 ） ? OH 峰宽，强；? N－H峰尖，中-强。 伯胺、伯酰胺：两个峰 3360；3200 cm-1 仲胺、仲酰胺：单峰 3300 cm-1 叔胺无此吸收。用2850-2700 c