红外光谱光源对称非对称-蒋亚兰.ppt

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1、小组成员：蒋亚兰初 冰蓝奔月,红外光谱基本原理,一、概述 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、红外吸收峰强度,红外光谱的波长范围及划分,0.75-1000m,近红外区14000-4000cm-1中红外区4000-400cm-1远红外区400-10cm-1,主要是由低能电子跃迁、含氢原子团（如O-H、N-H、C-H）伸缩振动的倍频吸收产生。该区的光谱可用来研究稀土和其它过渡金属离子的化合物，并适用于水、醇、某些高分子化合物以及含氢原子团化合物的定量分析。,由气体分子中的纯转动跃迁、振动-转动跃迁，液体和固体中重原子的伸缩振动、某些变角振动、骨架振动以及晶体中的晶格振动所引起

2、的。,由于低频骨架振动能灵敏地反映出结构变化，所以对异构体的研究特别方便。此外，还能用于金属有机化合物（包括络合物）、氢键、吸附现象的研究。但由于该光区能量弱，除非其它波长区间内没有合适的分析谱带，一般不在此范围内进行分析。,是绝大多数有机化合物和无机离子的基频吸收带（由基态振动能级（=0）跃迁至第一振动激发态（=1）时，所产生的吸收峰称为基频峰）。由于基频振动是红外光谱中吸收最强的振动，所以该区最适于进行红外光谱的定性和定量分析,辐射分子振动转动能级跃迁红外光谱官能团分子结构物质能吸收电磁辐射应满足两个条件，即：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。,偶

3、极子在交变电场中的作用示意图,=q d,在偶极矩伸长时，电场的方向与偶极矩的方向相反，因静电的相互吸引，电场施加外力把偶极矩拉得更长；而电场变化的频率与振动频率相同，在偶极矩收缩过程中，电场的方向将与偶极矩的方向相同，因静电的相互排斥，电场施加外力把偶极矩压缩得更短这种相互作用使得分子偶极矩的振幅增加，从而导致了分子振动的振幅增加。,1.照射分子的红外辐射频率与分子某种振动频率相同2.分子振动时，必须伴随有瞬时偶极矩的变化,红外光谱的产生应满足两个条件：,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。,连续改变频率的红外光照射试

4、样各个基团对不同频率红外光的吸收红外光在一些波长范围内变弱（被吸收）在另一些范围内则不变（不吸收）用仪器记录试样的红外吸收光谱图,红外光谱的吸收强度和表示方法,聚乙烯的红外光谱图(a)透过光谱图(b)吸收光谱图,纵坐标：表示透光率或吸光度,峰数、峰位与峰强,（a）、（b）（c）平移运动（d）、（e）转动运动，（f）在X轴上反方向运动，使分子变形，产生振动运动,直线型分子的运动状态,二氧化碳分子的振动，可作为直线型分子振动的一个例子。其基本振动数为33-5=4，故有四种基本振动形式，,振动形式分成两类：伸缩振动和变形振动,（2）变形振动（又称弯曲振动或变角振动）基团键角发生周期变化而键长不变的振

5、动称为变形振动，用符号表示。面内变形振动 剪式（以表示）平面摇摆振动（以表示）面外变形振动 非平面摇摆（以表示）扭曲振动（以表示）,伸缩振动 甲基：,变形振动 甲基,对称s(CH3)1380-1 不对称as(CH3)1460-1,对称 不对称s(CH3)as(CH3)2870-1 2960-1,例水分子（非对称分子）,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。无瞬间偶极矩变化时，无红外吸收。,3、峰强 瞬间偶基距变化大，吸收峰强 红外吸收谱带的强度

6、取决于分子振动时偶极矩的变化，而偶极矩与分子结构的对称性有关。振动的对称性越高，振动中分子偶极矩变化越小，谱带强度也就越弱。极性较强的基团（如C=0，C-X等）振动，吸收强度较大；极性较弱的基团（如C=C、C-C、N=N等）振动，吸收较弱。红外光谱的吸收强度按摩尔吸光系数的大小划分吸收峰的强弱等级：100 非常强峰（vs）20 100 强峰（s）10 20 中强峰（m）1 10 弱峰（w）键两端原子电负性相差越大（极性越大），吸收峰越强；,官,能,=,O,环,骨,架,振,动,),指,纹,区,1,3,5,0,6,5,0,c,m,-,1,（,单,键,区,）,C,-,C,C,-,O,C,-,N,C,

7、-,X,常见术语,基频峰 分子吸收红外辐射后，由基态振动能级（=0）跃迁至第一振动激发态（=1）时，所产生的吸收峰称为基频峰 倍频峰 在红外吸收光谱上除基频峰外，还有振动能级由基态（=0）跃迁至第二激发态（=2）、第三激发态（=3），所产生的吸收峰称为倍频峰。出现在基频峰波数n倍处。为弱吸收。在倍频峰中，二倍频峰还比较强。三倍频峰以上，因跃迁几率很小，一般都很弱，常常不能测到。由于分子非谐振性质，各倍频峰并非正好是基频峰的整数倍，而是略小一些。,基团频率区和指纹区4000 cm-1 1300 cm-1 称为基团频率区、官能团区或特征区。区内的峰是由伸缩振动产生的吸收带，比较稀疏，容易辨认，常用于鉴定官能团。1300 cm-1 600 cm-1称为指纹区，除单键的伸缩振动外，还有因变形振动产生的谱带。这种振动与整个分子的结构有关。当分子结构稍有不同时，该区的吸收就有细微的差异，并显示出分子特征。这种情况就像人的指纹一样，因此称为指纹区。指纹区对于指认结构类似的化合物很有帮助，而且可以作为化合物存在某种基团的旁证。,常见基团的红外吸收带,特征区,指纹区,thank you,