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1、1,分析化學(xué),第十三章 紅外吸收光譜法,2,第一節(jié) 概述,紅外分光光度法：利用物質(zhì)對紅外光區(qū)電磁輻射的選擇性吸收的特性來進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、定性和定量的分析方法，又稱紅外吸收光譜法,一、紅外光的區(qū)劃二、紅外吸收過程 三、紅外光譜的作用 四、紅外光譜的表示方法 五、IR與UV的區(qū)別,3,一、紅外光的區(qū)劃,紅外線：波長在0.76500m (1000m) 范圍內(nèi)的 電磁波,二、紅外吸收過程,UV分子外層價(jià)電子能級(jí)的躍遷（電子光譜）IR分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷 （振轉(zhuǎn)光譜）,4,三、紅外光譜的作用,1可以確定化合物的類別（芳香類）2確定官能團(tuán)：例：CO，CC，CC3推測分子結(jié)構(gòu)（簡單化合物）4定量分析,5,

2、四、紅外光譜的表示方法,T 曲線 前疏后密,T曲線 前密后疏,6,五、IR與UV的區(qū)別,IR UV起源 分子振動(dòng)能級(jí)伴隨轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷 分子外層價(jià)電子能級(jí)躍遷適用 所有紅外吸收的有機(jī)化合物 具n-*躍遷有機(jī)化合物 具-*躍遷有機(jī)化合物特征性 特征性強(qiáng) 簡單、特征性不強(qiáng)用途 鑒定化合物類別 定量 鑒定官能團(tuán) 推測有機(jī)化合物共軛骨架 推測結(jié)構(gòu),7,第二節(jié) 紅外分光光度法基本原理,紅外分光光度法研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)與紅外光譜之間 關(guān)系紅外光譜由吸收峰位置和吸收峰強(qiáng)度共同描述,一、紅外吸收光譜的產(chǎn)生二、振動(dòng)形式三、振動(dòng)的自由度四、特征峰與相關(guān)峰五、吸收峰位置六、吸收峰強(qiáng)度,8,一、紅外吸收光譜的產(chǎn)生,紅外光譜主

3、要由分子的振動(dòng)能級(jí)躍遷產(chǎn)生分子的振動(dòng)能級(jí)差遠(yuǎn)大于轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)差分子發(fā)生振動(dòng)能級(jí)躍遷必然同時(shí)伴隨轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷,1振動(dòng)能級(jí),9,續(xù)前,2振動(dòng)光譜,雙原子分子A-B近似看作諧振子兩原子間的伸縮振動(dòng)近似看作簡諧振動(dòng),10,續(xù)前,11,續(xù)前,12,續(xù)前,3基頻峰與泛頻峰,1）基頻峰：分子吸收一定頻率紅外線，振動(dòng)能級(jí)從 基態(tài)躍遷至第一振動(dòng)激發(fā)態(tài)產(chǎn)生的吸收峰 （即V=0 1產(chǎn)生的峰）,基頻峰的峰位等于分子的振動(dòng)頻率基頻峰強(qiáng)度大紅外主要吸收峰,13,續(xù)前,2）泛頻峰,倍頻峰：分子的振動(dòng)能級(jí)從基態(tài)躍遷至第二振動(dòng)激發(fā)態(tài)、第三振動(dòng)激發(fā)態(tài)等高能態(tài)時(shí)所產(chǎn)生的吸收峰（即V=1V=2，3- - -產(chǎn)生的峰）,注：泛頻峰強(qiáng)度較弱

4、，難辨認(rèn)卻增加了光譜特征性,14,4紅外光譜產(chǎn)生條件：,紅外活性振動(dòng)：分子振動(dòng)產(chǎn)生偶極矩的變化， 從而產(chǎn)生紅外吸收的性質(zhì)紅外非活性振動(dòng)：分子振動(dòng)不產(chǎn)生偶極矩的變化， 不產(chǎn)生紅外吸收的性質(zhì),分子吸收紅外輻射的頻率恰等于分子振動(dòng)頻率整數(shù)倍分子在振、轉(zhuǎn)過程中的凈偶極矩的變化不為0， 即分子產(chǎn)生紅外活性振動(dòng),15,二、振動(dòng)形式（多原子分子）,（一）伸縮振動(dòng) 指鍵長沿鍵軸方向發(fā)生周期性變化的振動(dòng),1對稱伸縮振動(dòng)：鍵長沿鍵軸方向的運(yùn)動(dòng)同時(shí)發(fā)生 2反稱伸縮振動(dòng)：鍵長沿鍵軸方向的運(yùn)動(dòng)交替發(fā)生,16,續(xù)前,（二）彎曲振動(dòng)（變形振動(dòng)，變角振動(dòng)）： 指鍵角發(fā)生周期性變化、而鍵長不變的振動(dòng),1面內(nèi)彎曲振動(dòng)： 彎曲振動(dòng)

5、發(fā)生在由幾個(gè)原子構(gòu)成的平面內(nèi) 1）剪式振動(dòng)：振動(dòng)中鍵角的變化類似剪刀的開閉 2）面內(nèi)搖擺：基團(tuán)作為一個(gè)整體在平面內(nèi)搖動(dòng),17,續(xù)前,2面外彎曲：彎曲振動(dòng)垂直幾個(gè)原子構(gòu)成的平面1）面外搖擺：兩個(gè)X原子同時(shí)向面下或面上的振動(dòng) 2）蜷曲：一個(gè)X原子在面上，一個(gè)X原子在面下的 振動(dòng),18,續(xù)前,3變形振動(dòng)： 1）對稱的變形振動(dòng)s：三個(gè)AX鍵與軸線的夾角同時(shí) 變大 2）不對稱的變形振動(dòng)as：三個(gè)AX鍵與軸線的夾角不 同時(shí)變大或減小,19,圖示,20,注：振動(dòng)自由度反映吸收峰數(shù)量 并非每個(gè)振動(dòng)都產(chǎn)生基頻峰吸收峰數(shù)常少于振動(dòng)自由度數(shù),三、振動(dòng)的自由度,指分子獨(dú)立的振動(dòng)數(shù)目，或基本的振動(dòng)數(shù)目,N個(gè)原子組成分子，每個(gè)原子在空間具三個(gè)自由度,21,示例,水分子非線性分子,22,示例,CO2分子 線性分子,吸收峰數(shù)少于振動(dòng)自由度的原因：發(fā)生了簡并即振動(dòng)頻率相同的峰重疊 紅外非活性振動(dòng),23,五、特征峰與相關(guān)峰,（一）特征峰：next 可用于鑒別官能團(tuán)存在的吸收峰，稱,（二）相關(guān)峰：next 由一個(gè)官能團(tuán)引起的一組具有相互依存關(guān)系的 特征峰，稱,注：相關(guān)峰的數(shù)目與基團(tuán)的活性振動(dòng)及光譜的波數(shù)范圍 有關(guān)用一組相關(guān)峰才可以確定確定一個(gè)官能團(tuán)的存在,24,圖示,back,25,續(xù)前,