文档介绍：红外光谱
【摘要】时至今日,波谱分析已经成为探究有机分子和生物大分子的最可靠、最有效的结构分析手段。因此掌握波谱实验法并利用谱图提供的结构信息,实为从事有机化学及相关学科工作民必需。在我国,理科院校有机波谱分析也已成为有机化学、有机分析的中心内容之一。对有机化合物的结构表征应用最为广泛的仪器分析法是:紫外光谱、红外光谱、核磁共振谱质谱。本文就红外光谱综合阐述其原理。
【关键词】波谱分析,红外线谱
【引言】波普分析比较化学分析法:省时、省力、省钱、快速、准确,样品消耗量是微克级的,甚至更少。不仅可以研究分子的结构,而且还能探索到分子间各种集聚态的结构构型和构象的状况,对人类所面临的生命科学、材料科学的发展,具有极其重要的帮助。

分子运动的方式除了吸收紫外线产生的分子中价电子跃迁之外,还有分子中化学键的振动和分子本身的转动,这些运动也需要吸收一定的辐射能量,但这些能量低于电子跃迁所需要的能量,所以吸收的波长较长,落在红外区,故红外光谱又称振转光谱。

近红外区: ~ cm-1~ 4000 cm-1
中红外区: ~ cm-1 ~ 650 cm-1
远红外区: ~ 830μm波数650 cm-1 ~ 12 cm-1
绝大多数有机化合物红外吸收波数范围:4000 cm-1 ~ 665cm-1
透光度用下式表示:%100%0×=IIT
I:表示透过光的强度;
I0 :表示入射光的强度。

横坐标:波数( )400~4000 cm-1;表示吸收峰的位置。
纵坐标:透过率(T %),表示吸收强度。T↓,表明吸收
的越好,故曲线的低谷表示是一个好的吸收带。
二. 基本原理
分子中的原子不是固定在一个位置上的,而是不停的振动。两个原子的距离可以发生变化,分子随原子间距离的增大,能量增高,分子从较低振动能级变为较高的振动能级。这种能级跃迁需要红外辐射提供能量,对于特定原子组成的分子,这两个能级之差是一定的,即对于特定的分子或基团,仅在一定的波长发生吸收。红外谱图中,从基态到第一激发态的振动吸收信号最强,所以红外谱主要研究这个振动能级跃迁产生的红外吸收峰。一般而言,一种振动方式对应于一个强的吸收。值得注意的是:并不是所有的振动都能引起红外吸收,只有偶极矩(μ)发生变化的,才会有红外吸收。H2 、O2 、N2 电荷分布均匀,振动不能引起红外吸收; H―C≡C―H、R―C≡C―R,其C≡C(三键)振动也不能引起红外吸收。随原子数目增加,分子振动方式增加很快。一般多原子分子振动方式为3n-6种(n为分子中原子个数),因为振动方式是相应于红外吸收的,振动方式越多,红外吸收峰越多,因此,一般有机物的红外吸收是很复杂的。对每一个吸收峰都进行解析是不可能的,所以我们把注意力放在那些较强的特征吸收峰上,究官能团与这些特征吸收峰的关系,以达到识谱的目的。
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1. 红外辐射光的频率与分子振动的频率相当,才能满足分子振动能级跃迁所需的能量,而产生吸收光谱。
2. 必须是能引起分子偶极矩变化的振动才能产生红外吸收光谱。