演示课件红外光谱基本原理.pptVIP

伸缩振动（亚甲基） 变形振动（亚甲基） (动画 3 4 5 6 ) 原子沿键轴方向 伸缩、键长发生 变化而键角不变 的振动。动画 1 2 基团键角发生周期性变化而键长不变的振动。 可分为面内变形和面外变型振动 演示课件 3. 基本振动的理论数目 设分子的原子数为n，则总自由度3n＝平动自由度＋ 转动自由度＋振动自由度 非线型分子：n个原子应该有3n个自由度，但有3个 平动和3个绕轴转动； ? 对非线型分子，理论振动数＝3n－（3＋3） 如H2O分子，其振动数为3×3－6＝3 线型分子：n个原子有板有3n个自由度，但有3个平 动和2个绕轴转动。 ? 对线型分子，理论振动数＝3n－（3＋2） 如CO2分子，理论振动数为3×3－5＝4 演示课件 理论上，多原子分子的振动数应与光谱峰数相同，实际上，观察到的光谱峰数常常少于理论计算出的振动数，这是因为： a）偶极矩变化??=0的振动，不产生红外吸收, 如CO2对称伸缩振动； b）谱线简并（振动形式虽然不同，但其振动频率相同，发生合并）； c）仪器分辨率或灵敏度不够，有些谱峰观察不到; d）有些吸收带落在仪器检测范围之外。 演示课件 二氧化碳的IR光谱 ? ? ? ? O=C=O O=C=O O=C=O O=C=O ? ? ? ? ? ? ? 对称伸缩振动 反对称伸缩振动 面内弯曲振动 面外弯曲振动 不产生吸收峰 2349 667 667 因此O=C=O的 IR光谱只有2349 和 667/cm 二个吸收峰 演示课件 三、 吸收谱带的强度 问题：C=O 强；C=C 弱；为什么？ 吸收峰强度?偶极矩变化 吸收峰强度 ? 偶极矩的平方 偶极矩变化——结构对称性； 对称性差?偶极矩变化大?吸收峰强度大 符号：s(强)；m(中)；w(弱) 红外吸收峰强度比紫外吸收峰小2～3个数量级； 演示课件 第二节 IR的特征性及其与分子结构的关系 一、基团频率和特征吸收峰 能代表基团存在、并有较高强度的吸收谱带－－基团特征频率，其所在的位置又称特征吸收峰。 例： 2800 ? 3000 cm-1 －CH3 特征峰； 1600 ? 1850 cm-1 C＝O 特征峰； 基团所处化学环境不同，特征峰出现位置变化： －CH2－CO－CH2－ 1715 cm-1 酮 －CH2－CO－O－ 1735 cm-1 酯 －CH2－CO－NH－ 1680 cm-1 酰胺 演示课件 相关峰：由同一基团的不同振动形式所产生的一组应同时存在的峰。 如羧基的相关峰包括：羰基伸缩、羟基伸缩、碳碳氢伸缩、羟基面内弯曲和羟基面外弯曲五个振动吸收峰，这五个峰之间互称为相关峰。 特征峰可用以鉴定官能团的存在，但必须用一组相关峰来作为旁证。 演示课件 二、红外光谱的分区 可分为：4000-1300cm-1的高波数段官能团区，以及1300cm-1以下的低波数段指纹区。 官能团区的峰是由伸缩振动产生的，基团的特征吸收峰一般位于该区，分布较稀疏，容易分辨。 指纹区包含了不含氢的单键伸缩振动、各键的弯曲振动及分子的骨架振动。特点是振动频率相差不大，振动偶合作用较强，易受邻近基团的影响。分子结构稍有不同，该区吸收就有细微差别。 常见的有机化合物基团频率出现的范围：4000 ? 600 cm-1 演示课件 官能团区的划分 依据基团的振动形式，分为四个区： (1)4000 ? 2500 cm-1 X－H伸缩振动区（X=O，N，C，S） (2)2500 ? 2000 cm-1 三键，累积双键伸缩振动区 (3)2000 ? 1500 cm-1 双键伸缩振动区 (4)1500 ? 1300 cm-1 C-H弯曲振动区 演示课件 常见基团的红外吸收带 特征区 指纹