仪器分析-第三章 红外光谱法.ppt

第三章 红外光谱法 一、概述 二、红外光谱图 第三章 红外光谱法 一、分子的振动 二、红外吸收光谱产生的条件 三、分子中基团的基本振动形式 四、影响峰位变化的因素 一、 分子的振动 2.分子振动方程式 二、红外吸收光谱产生的条件 三、分子中基团的基本振动形式 四、影响峰位变化的因素 ｂ．共轭效应 （２）空间效应场效应；空间位阻；环张力 2.氢键效应 第三章 红外光谱法 一、红外光谱的特征性 二、有机化合物分子中常见基团吸收峰 三、基团吸收带数据 四、分子的不饱和度 五、红外谱图解析示例 六、未知物结构鉴定 一、红外光谱的特征性 红外光谱与分子结构 二、有机化合物分子中常见基团吸收峰 （2）饱和碳原子上的—C—H 三、基团吸收带数据 四、分子的不饱和度 五、红外谱图解析示例 对比 六、未知物结构确定 第三章 红外光谱法 一、仪器类型与结构 一、仪器类型与结构 内部结构 傅里叶变换红外光谱仪结构框图 傅里叶变换红外光谱仪工作原理图 迈克尔干涉仪工作原理图 第三章 红外光谱法 一、制样方法 二、联用技术 二、联用技术 第三章 红外光谱法 一、红外光谱法应用 3.醇 氢键 缔合 ４．醛、酮 5．羧酸及其衍生物 未知物1 第四节  红外光谱仪 两种类型：色散型 干涉型（付立叶变换红外光谱仪） Nicolet公司的AVATAR 360 FT-IR 干涉仪 光源 样品室 检测器 显示器 绘图仪 计算机 干涉图 光谱图 FTS （动画） （动画） 第五节  实验技术 3.气体——气体池 2.液体： ①液膜法——难挥发液体（bp80?C） ②溶液法——液体池 溶剂： CCl4 ，CS2常用。 1. 固体: ①研糊法（液体石腊法） ②KBr压片法 ③薄膜法 一、制样方法 GC/FTIR（气相色谱红外光谱联用） LC/FTIR（液相色谱红外光谱联用） PAS/FTIR（光声红外光谱） MIC/FTIR（显微红外光谱）——微量及微区分析 第六节 红外吸收光谱的应用 * * 第一节 概述 分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振-转光谱 一、概述 红外光谱图： 纵坐标为吸收强度， 横坐标为波长λ （ μm ） 和波数1/λ 单位：cm-1 可以用峰数，峰位，峰形，峰强来描述。 应用：有机化合物的结构解析。 定性：基团的特征吸收频率； 定量：特征峰的强度； 二、红外光谱图 第二节 红外吸收光谱的原理 分子的振动能级（量子化）： E振=（V+1/2）h? V ：化学键的 振动频率； ?：振动量子数。 1.双原子分子的简谐振动及其频率 化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧 任意两个相邻的能级间的能量差为： K化学键的力常数，与键能和键长有关， ?为双原子的折合质量 ? =m1m2/（m1+m2） 发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的折合质量和键的力常数，即取决于分子的结构特征。 表 某些键的伸缩力常数（毫达因/埃） 键类型: —C?C — —C =C — —C — C — 力常数: 15 ? 17 9.5 ? 9.9 4.5 ? 5.6 峰位: 4.5?m 6.0 ?m 7.0 ?m 　　化学键键强越强（即键的力常数K越大）原子折合质量越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。 例题: 由表中查知C=C键的k=9.5 ? 9.9 ,令其为9.6, 计算波数值 正己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为1652 cm-1 满足两个条件： (1) 辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量； (2) 辐射与物质间有相互偶合作用。 对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振，无红外活性。 如：N2、O2、Cl2 等。 非对称分子：有偶极矩，红外活性。 偶极子在交变电场中的作用示意图 （动画） 1．两类基本振动形式 伸缩振动 亚甲基： 变形振动 亚甲基 （动画） 例１　水分子 ２．峰位、峰数与峰强 （1）峰位 化学键的力常数k 越大，原子折合质量越小，键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区（短波长区）；反之，出现在低波数区（高波长区）。 （2）峰数 峰数与分子自由度有关。无瞬间偶基距变化时，无红外吸收。 （动画） 例2 CO2分子 （4）由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的吸收峰，基频峰； （5）由基态直接跃迁到第二激发态，产生一个