文档介绍：一、概述
introduction
二、红外吸收光谱产生的条件
condition of Infrared absorption spectroscopy
三、分子中基团的基本振动形式
basic vibration of the group in molecular
四、红外吸收峰强度
intensity of infrared absorption bend
五、红外光谱的基团频率
group frequency in IR
第三节 红外光谱分析基本原理
六、分子结构与吸收峰
molecular structure and absorption peaks
七、影响峰位移的因素
factors influenced peak shift
八、仪器类型与结构
types and structure of instruments
九、制样方法
sampling methods
十、联用技术
hyphenated technology
2017/11/11
分子中基团的振动和转动能级跃迁产生:振-转光谱
一、概述 introduction
辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构
近红外区
中红外区
远红外区
2017/11/11
物质分子内部三种运动形式:
(1)电子相对于原子核的运动;
(2)原子核在其平衡位置附近的相对振动;
(3)分子本身绕其重心的转动。
分子具有三种不同能级:电子能级、振动能级和转动能级
三种能级都是量子化的,且各自具有相应的能量。
分子的内能:电子能量Ee 、振动能量Ev 、转动能量Er
即: E=Ee+Ev+Er
ΔΕe>ΔΕv>ΔΕr
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能级跃迁
电子能级间跃迁的同时,总伴随有振动和转动能级间的跃迁。即电子光谱中总包含有振动能级和转动能级间跃迁产生的若干谱线而呈现宽谱带。
2017/11/11
讨论:
(1) 转动能级间的能量差ΔΕr:~,跃迁产生吸收光谱位于远红外区。远红外光谱或分子转动光谱;
(2) 振动能级的能量差ΔΕv约为:~1eV,跃迁产生的吸收光谱位于红外区,红外光谱或分子振动光谱;
(3) 电子能级的能量差ΔΕe较大1~20eV。电子跃迁产生的吸收光谱在紫外—可见光区,紫外—可见光谱或分子的电子光谱;
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红外光谱图:
纵坐标为吸收强度,
横坐标为波长λ
( m )
和波数1/λ
单位:cm-1
可以用峰数,峰位,峰形,峰强来描述。
应用:有机化合物的结构解析。
定性:基团的特征吸收频率;
定量:特征峰的强度;
红外光谱与有机化合物结构
2017/11/11
二、红外吸收光谱产生的条件 condition of Infrared absorption spectroscopy
满足两个条件:
(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。
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。
偶极子在交变电场中的作用示意图
(动画)
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三、分子中基团的基本振动形式 basic vibration of the group in molecular
伸缩振动
亚甲基:
变形振动
亚甲基
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甲基的振动形式
伸缩振动
甲基:
变形振动
甲基
对称δs(CH3)1380㎝-1 不对称δas(CH3)1460㎝-1
对称不对称
υs(CH3) υas(CH3)
2870 ㎝-1 2960㎝-1
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例1 水分子
(非对称分子)
、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。无瞬间偶基距变化时,无红外吸收。
2017/11/11