文档介绍：第五章红外光谱法
Infrared absorption spectrographic analysis
学了红外光谱有何用途?
主要定性, 有时定量,是结构分析的利器!
分子的振动、转动光谱,只产生分子的振动和转动
吸收能量较低,波长范围在红外区的电磁波
分子不产生电子能级的跃迁
第一节基本原理
一. 红外光谱的基本概念
1. 红外区按波长分成三个波区:
A. 近红外区 - um (780 nm – 2500 nm)
C-H, N-H, O-H 的振动能级跃迁所产生的泛频吸收
或能量较低的电子能级的跃迁发生在此波区。
主要用于蛋白质、脂肪、水分、淀粉、纤维、半纤
维、木质素等的定性定量分析。
B. 中红外区 – 25 um(4000cm-1~400cm-1)
绝大部分的有机化合物和许多无机化合物的化学键的振动基频都出现在此区,是红外分析最重要的区域。此区又分二个区:
官能团区: - um(4000cm-1~1333cm-1)
此区光谱主要反映分子中特征基团的振动,受分子骨架影响小,基团的波数位置较固定。鉴别基团结构。
指纹区: – 25 um (13333cm-1~400cm-1)
反映分子结构的细微变化,每一种化合物在该区的谱带位置、形状、强度都不一样,相当于人的指纹,故称指纹区。鉴别分子结构细微变化及异构体。
25 - 1000 um
纯转动能级的跃迁。主要是鉴别气体分子纯转动能级的跃迁及卤素、硫等原子的伸缩振动引起。
2. 红外光谱图
线性波长表示法: 横坐标为波长(um), 纵坐标为A或T。
线性波数表示法: 横坐标为波数(cm-1), 纵坐标为A或T。
各种峰的描述:
 
 
 
 

宽峰尖峰肩峰双峰
 
峰强度的描述:
VS S M W VW
(very strong) (strong) (medium) (weak) (very weak)
二. 分子振动的几种方式
1. 伸缩振动
----沿键轴方向伸缩, 使键长发生变化的振动。
伸缩振动有两种方式:
对称伸缩振动(用 VS表示);
反对称伸缩振动(亦称不对称伸缩振动,用VAS表示)

2. 弯曲振动(变形振动)
-------键角发生变化的振动。
面内弯曲振动: 剪式振动(δ)和平面摇摆振动(γ)。
面外弯曲振动:扭曲振动(τ)和非平面摇摆振动(ω)。
三. 振动自由度

一般分子: 3n-6个自由度
线性分子: 3n-5个自由度
例: CO2三原子线性分子, 振动自由度为 3×3-5=4
+ - +
O-C-OO-CO O-C-O O-C-O

Vs 1388cm-1 Vas 2368cm-1 δ 668cm-1 δ 668cm-1
四. 吸收红外幅射的选择定则
 
1. 只有在振动过程中偶极矩发生变化的那种振动方式, 才能吸收红外幅射,在红外光谱中出现吸收谱带。这种方式称红外活性的,否则称红外非活性的。
△V=±1,±2..的跃迁才会产生红外吸收带。
 
例: CO2三原子线性分子, 振动自由度为 3×3-5=4
但Vs 1388cm-1 为非活性的, δ 668cm-1频率相同, 发生简并, 故只有二条。