文档介绍：第三章 红外吸收光谱分析
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红外吸收光谱分析
红外吸收光谱分析也叫红外分光光度法，是以研究物质分子对红外辐射的吸收特性而建立起来的一种定性（包括结构分析）、定量分析法。
红外与可见、 ，所以 基频峰的位置等于分子的振动频率。
在红外吸收光谱上除基频峰外，还有振动能级由基态（ V =0）跃迁至第二激发态（ V =2）、第三激发态（ V =3），所产生的吸收峰称为倍频峰。
除此之外，还有合频峰（1+2，21+2，），差频峰（ 1-2，21-2， ）等，这些峰多数很弱，一般不容易辨认。
倍频峰、合频峰和差频峰统称为泛频峰。
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由V = 0跃迁至V = 2时，（振动量子数的差值）△ V = 2，则L = 2，即吸收的红外线谱线（ L ）是分子振动频率的二倍，产生的吸收峰称为二倍频峰。
由V = 0跃迁至V = 3时， △ = 3，则L = 3，即吸收的红外线谱线（ L ）是分子振动频率的三倍，产生的吸收峰称为三倍频峰。
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。
基频峰和倍频峰
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HCl的基频峰和倍频峰
基频峰（V0→1） cm-1 最强
二倍频峰（ V0→2 ） cm-1 较弱
三倍频峰（ V0→3 ） cm-1 很弱
四倍频峰（ V0→4 ） cm-1 极弱
五倍频峰（ 0→5 ） cm-1 极弱
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为满足这个条件，分子振动必须伴随偶极矩的变化。
红外跃迁是偶极矩诱导的，即能量转移的机制是通过振动过程所导致的偶极矩的变化和交变的电磁场（红外线）相互作用 发生的。
分子由于构成它的各原子的电负性的不同，也显示不同的极性，称为偶极子。
通常用分子的偶极矩（）来描述分子极性的大小。
条件二：辐射与物质之间必须有耦合作用
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设正负电中心的电荷分别为+q和-q，正负电中心距离为d，则= q. d
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当偶极子处在电磁辐射电场时，该电场作周期性反转，偶极子将经受交替的作用力而使偶极矩增加或减少。
由于偶极子具有一定的原有振动频率，显然，只有当辐射频率与偶极子频率相匹时，分子才与辐射相互作用（振动耦合）而增加它的振动能，使振幅增大。
分子由原来的基态振动跃迁到较高振动能级。
因此，并非所有的振动都会产生红外吸收。
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只有发生偶极矩变化（△≠0）的振动才能引起可观测的红外吸收光谱，该分子称之为红外活性的；
△=0的分子振动不能产生红外振动吸收，称为非红外活性的。
红外活性和非红外活性
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红外光谱的产生
当一定频率的红外光照射分子时，如果分子中某个基团的振动频率和它一致，二者就会产生共振，此时光的能量通过分子偶极矩的变化而传递给分子，这个基团就吸收一定频率的红外光，产生振动跃迁。
如果用连续改变频率的红外光照射某样品，由于试样对不同频率的红外光吸收程度不同，使通过试样后的红外光在一些波数范围减弱，在另一些波数范围内仍然较强，用仪器记录该试样的红外吸收光谱，进行样品的定性和定量分析。
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第三章 红外吸收光谱分析
基本原理
双原子分子的振动
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红外光谱是由于分子振动能级的跃迁（同时伴有转动能级跃迁）而产生，即分子中的原子以平衡位置为中心作周期性振动，其振幅非常小。这种分子的振动通常想象为一根弹簧联接的两个小球体系，称为谐振子模型。这是最简单的双原子分子情况，如下图所示。
把两原子的化学键设想成无质量的弹簧，弹簧的长度r就是分子化学键的长度。
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根据虎克定律，可以得出成键双原子间的振动频率为
，若以波数
表示，
则
K ：化学键力常数：将两原子由平衡位置伸长单位长度时的恢复力 ， -1；
μ：成键两原子的折合