文档介绍：红外光谱测试实验
一、引言
红外光谱法是鉴别化合物和确定物质分子结构的常用手段之一，用于物质(在振动中伴随有偶极矩变化的化合物)的定性鉴别和定量分析，广泛应用于有机化学、高分子化学、无机化学、化工、催化、石油、材料、生物、医药、环境等领称仰动（n或①）。后者两个键异方向运动，为扭动（t）。它们都是平面外的弯曲振动（面外）。上述面内和面外弯曲振动有时以和“Y”分别表示之。
同等原子之间键的伸缩振动所需能量远比弯曲振动的能量高，因此伸缩振动的吸收峰波数比相应键的弯曲振动峰波数高。
1)
〔Vs）
b・不对称伸缩振动（Vas）+J
SjnTUTLetricstretching(.Vs^htl.)
1申言宿扼討］(.stretchingvibratiun.):
Amymjn已triestretching(.VasjnTL.)4
Ch：mgeinbemd1engths
rocking(.p.)
i.'raggmg
（TWtwisting/t弯曲振动（bendingvibration）:Changeinbondangles*-1
非线型分子中基团的各种振动方式"
图1非线型分子的振动方式
（4）双原子形成化学键的波数
以经典力学来处理分子中化学键的振动：将复杂分子看成是由不同质量的小球和不同倔强系数的弹簧组成的，小球代表原子，弹簧代表化学键。化学键振动近似为弹簧振子。若将双原子看成是质量分别为m「m2的两个小球，把它们之间的化学键看成质量可忽略不计的弹簧，其长度为r（键长），两个原子（谐振子）之间的伸缩振动可近似地看成沿轴线方向的简谐振动。
图2双原子振动模型
伸缩振动的基频可由胡克（Hooke）定律推导的式（1）计算其近似值
2)
式中：f——键的振动基频(单位为Hz)
V波数(单位为cm-1)
c光速(3XlOiocm•s-i)
k——化学键的力常数(其单位：-i)
m——折合原子质量(单位：g)
可见，双原子分子红外吸收的频率决定于折合质量和键力常数。
若力常数k用N・cm-1为单位，折合质量m以原子量为单位，则上式可简化为
(cm-1)
式中叫为Avogadro常数(-i)
表2常见化学键的伸缩力常数
键
分子
k/N・cm-1
键
分子
k/N*cm-1
H-F
HF
H-C
CH2=CH2
H-Cl
HCl
H-C
CH三CH
H-Br
HBr
C-Cl
CH3Cl
H-I
HI
c-c
〜
H-O
H2O
C=C
〜
H—0游离
C=C
〜
H-S
H2S
C-O
〜
H-N
NH3
C=O
〜
H-C
CH3X
〜
C=N
〜
［例］计算HCl分子(k=・cm-1)的振动波数。
解:
^=1302i=^_1
^()/(+)
-】。
［例］计算-C=0(k=・cm-1)的振动波数。
解:
U=1302空=-1
()/(+)
式(1)和式(2)表明影响基本振动跃迁的频率或波数的直接因素为化学键力常数k和原子
质量m。k越大，化学键的振动频率或波数越高，如
kC三c(2222cnn)>kC=C(1667cnn)>kC-C(1429cnn)(质量相近)
m越大，化学键的振动频率或波数越低，如
m(1430cnn)>mCN(1330cmi)>m(1280cnn)(力常数相近)
C-CC-NC-O
需说明的是，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。
红外光谱产生的条件
当以红外光照射物质分子时，可能产生红外吸收。但并不是分子的任何振动都能产生红外吸收光谱，只有物质吸收了电磁辐射满足下列两个条件时,才能产生红外吸收光谱。
条件之一：光辐射的能量恰好能满足物质分子振动跃迁所需的能量。
即
E=hu=△E>=Evn~Ev0
说明了只有当红外辐射频率等于振动能级跃迁时的能量时，物质分子才能吸收红外光辐射，产生红外光谱。这是红外光谱产生的第一个条件。
条件之二：光辐