《红外光谱解谱》PPT课件.ppt
《《红外光谱解谱》PPT课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《红外光谱解谱》PPT课件.ppt(53页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、第3章 红外光谱法(Infrared Analysis,IR),3.1 概述3.2 基本原理 1.产生红外吸收的条件 2.分子振动 3.谱带强度 4.振动频率 5.影响基团频率的因素3.3 红外光谱仪器3.4 试样制备3.5 应用简介,3.1 概述1.定义:红外光谱又称分子振动转动光谱,属分子吸收光谱。样品受到频率连续变化的红外光照射时,分子吸收其中一些频率的辐射,分子振动或转动引起偶极矩的净变化,使振-转能级从基态跃迁到激发态,相应于这些区域的透射光强减弱,记录百分透过率T%对波数或波长的曲线,即为红外光谱。主要用于化合物鉴定及分子结构表征,亦可用于定量分析。,红外光谱的表示方法:红外光谱以
2、T或T 来表示,下图为苯酚的红外光谱。,T(%),注意换算公式:,That is 0.75-1000 m(1m=10-4cm)FIR 0.75-2.5 mMIR 2.5-25 m(4000-400cm-1)NIR 25-1000 m Wave number()=104/(m),3.红外光谱特点1)红外吸收只有振-转跃迁,能量低;2)应用范围广:除单原子分子及单核分子外,几乎所有有机物均有红外吸收;3)分子结构更为精细的表征:通过IR谱的波数位置、波峰数目及强度确定分子基团、分子结构;4)定量分析;5)固、液、气态样均可用,且用量少、不破坏样品;6)分析速度快。7)与色谱等联用(GC-FTIR)
3、具有强大的定性功能。,3.2 基本原理1.产生红外吸收的条件 分子吸收辐射产生振转跃迁必须满足两个条件:条件一:辐射光子的能量应与振动跃迁所需能量相等。根据量子力学原理,分子振动能量Ev 是量子化的,即EV=(V+1/2)h为分子振动频率,V为振动量子数,其值取 0,1,2,分子中不同振动能级差为EV=Vh 也就是说,只有当EV=Ea或者a=V时,才可能发生振转跃迁。例如当分子从基态(V=0)跃迁到第一激发态(V=1),此时V=1,即a=,2.分子振动1)双原子分子振动 分子的两个原子以其平衡点为中心,以很小的振幅(与核间距相比)作周期性“简谐”振动,其振动可用经典刚性振动描述:k为化学键的力
4、常数(dyn/cm);c=3 1010cm/s;为双原子折合质量如折合质量 以原子质量为单位;k以mdyn/为单位。则有:,例如:HCl分子k=5.1 mdyn/,则HCl的振动频率为:对于C-H:k=5 mdyn/;=2920 cm-1对于C=C,k=10 mdyn/,=1683 cm-1对于C-C,k=5 mdyn/;=1190 cm-1,=1,=6,影响基本振动跃迁的波数或频率的直接因素为化学键力常数 k 和原子质量。k 大,化学键的振动波数高,如:kCC(2222cm-1)kC=C(1667cm-1)kC-C(1429cm-1)(质量相近)质量m大,化学键的振动波数低,如:mC-C(1
5、430cm-1)mC-N(1330cm-1)mC-O(1280cm-1)(力常数相近)经典力学导出的波数计算式为近似式。因为振动能量变化是量 子化的,分子中各基团之间、化学键之间会相互影响,即分子 振动的波数与分子结构(内因)和所处的化学环境(外因)有关。,2)多原子分子 多原子分子的振动更为复杂(原子多、化学键多、空间结构复杂),但可将其分解为多个简正振动来研究。简正振动 整个分子质心不变、整体不转动、各原子在原地作简谐振动且频率及位相相同。此时分子中的任何振动可视为所有上述简谐振动的线性组合。简正振动基本形式伸缩振动:原子沿键轴方向伸缩,键长变化但键角不变的振动。变形振动:基团键角发生周期
6、性变化,但键长不变的振动。又称 弯曲振动或变角振动。下图给出了各种可能的振动形式(以甲基和亚甲基为例)。,非线型分子:n个原子一般有3n个自由度,但有3个平动和3个绕轴转动无能量变化;线型分子:n个原子一般有3n个自由度,但有3个平动和2个绕轴转动无能量变化。,理论上,多原子分子的振动数应与谱峰数相同,但实际上,谱峰数常常少于理论计算出的振动数,这是因为:a)偶极矩的变化=0的振动,不产生红外吸收,如CO2;b)谱线简并(振动形式不同,但其频率相同);c)仪器分辨率或灵敏度不够,有些谱峰观察不到。以上介绍了基本振动所产生的谱峰,即基频峰(V=1允许跃迁)。在红外光谱中还可观察到其它峰跃迁禁阻峰
7、:倍频峰:由基态向第二、三.振动激发态的跃迁(V=2、3.);合频峰:分子吸收光子后,同时发生频率为1,2的跃迁,此时 产生的跃迁为 1+2的谱峰。差频峰:当吸收峰与发射峰相重叠时产生的峰 1-2。泛频峰可以观察到,但很弱,可提供分子的“指纹”。,泛频峰,3.谱带强度 分子对称度高,振动偶极矩小,产生的谱带就弱;反之则强。如C=C,C-C因对称度高,其振动峰强度小;而C=X,C-X,因对称性低,其振动峰强度就大。峰强度可用很强(vs)、强(s)、中(m)、弱(w)、很弱(vw)等来表示。说明:1)吸收峰强度与分子偶极距变化的平方成正比。而偶极距变化主要由化学键两端原子间的电负性差;振动形式;其
8、它如共振、氢键、共轭等因素;2)强度比UV-Vis强度小2-3个数量级;3)IR光度计能量低,需用宽狭缝,同一物质的随不同仪器而不同,因此常用vs,s,m等来表示吸收强度。,4.振动频率1)基团频率 通过对大量标准样品的红外光谱的研究,处于不同有机物分子的同一种官能团的振动频率变化不大,即具有明显的特征性。这是因为连接原子的主要为价键力,处于不同分子中的价键力受外界因素的影响有限!即各基团有其自已特征的吸收谱带。通常,基团频率位于40001300cm-1之间。可分为三个区。,Region:X-H Stretching(X=C,O,N,S)4000-2500 cm-1,叁键及累积双键区(2500
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 红外光谱解谱 红外 光谱 PPT 课件
链接地址:https://www.31ppt.com/p-5566638.html