紅外吸收光譜法IRA課件

1、紅外吸收光譜法IRA課件第一節(jié) 概述 紅外分光光度法：利用物質(zhì)對紅外光區(qū)電磁輻射的選擇性吸 收的特性來進行結(jié)構(gòu)分析、定性和定量的 分析方法，又稱紅外吸收光譜法 (infrared spectrophotometry, IR)一、紅外光的區(qū)劃二、紅外吸收過程 三、紅外光譜的作用 四、紅外光譜的表示方法 五、IR與UV的區(qū)別 一、紅外光的區(qū)劃紅外線：波長在0.76500m (1000m) 范圍內(nèi)的電磁波波數(shù)和波長的關系 紅外光譜區(qū) l (mm) s (cm-1) 能級躍遷近紅外區(qū) 0.76 2.5 13158 4000 -OH和-NH倍頻吸收區(qū)中紅外區(qū) 2.5 50 4000 200 振動（伴隨轉(zhuǎn)

2、動）遠紅外區(qū) 50 1000 200 10 純轉(zhuǎn)動光譜 UV-Vis：200760nm（ UV：200360nm；Vis：260760nm） IR：0.76500m（ 近IR：0.762.5m） （ 中IR：2.550m） （ 遠IR：50500m）二、紅外吸收過程UV分子外層價電子能級的躍遷 （電子光譜） IR分子振動和轉(zhuǎn)動能級的躍遷 （振轉(zhuǎn)光譜）三、紅外光譜的作用1可以確定化合物的類別（芳香類）2確定官能團：例：CO，CC，CC3推測分子結(jié)構(gòu)（簡單化合物）4定量分析四、紅外光譜的表示方法UV光譜表示方法：A-曲線特點：峰向上，峰少IR光譜表示方法： T-曲線：棱鏡（早期） 前密后疏 T-曲

3、線：光柵 前疏后密特點：峰向下，峰多紅外光譜圖： 形式：T-（cm- 1）； 范圍：200（400）4000 （cm- 1）；兩種比例尺：以2000 （cm- 1）為界，前面壓縮。 目的：防止高波數(shù)區(qū)過分擴張。五、IR與UV的區(qū)別 IR UV起源 分子振動-轉(zhuǎn)動能級躍遷 分子外層價電子能級躍遷適用 所有紅外吸收的有機物 具n-* -*躍遷有機物 氣、液、固樣品 溶液為主特征性 特征性強 簡單、特征性不強用途 鑒定化合物類別 定量 鑒定官能團 推測有機物共軛骨架 推測結(jié)構(gòu)第二節(jié) 紅外分光光度法基本原理紅外分光光度法研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)與紅外光譜之間關系 紅外光譜由吸收峰位置和吸收峰強度共同描述一、紅外吸

4、收光譜的產(chǎn)生二、振動形式三、振動的自由度（峰數(shù)）四、特征峰與相關峰五、吸收峰位置（峰位）六、吸收峰強度（峰強）一、紅外吸收光譜的產(chǎn)生紅外光譜主要由分子的振動能級躍遷產(chǎn)生分子的振動能級差遠大于轉(zhuǎn)動能級差分子發(fā)生振動能級躍遷必然同時伴隨轉(zhuǎn)動能級躍遷1振動能級續(xù)前 2振動光譜雙原子分子A-B近似看作諧振子兩原子間的伸縮振動近似看作簡諧振動 續(xù)前基態(tài)第一激發(fā)態(tài)續(xù)前續(xù)前3基頻峰與泛頻峰（P324）1）基頻峰：分子吸收一定頻率紅外線，振動能級從 基態(tài)躍遷至第一振動激發(fā)態(tài)產(chǎn)生的吸收峰 （即V=0 1產(chǎn)生的峰）基頻峰的峰位等于分子的振動頻率對于多基團分子，基頻峰的峰位等于基團的振動頻率基頻峰強度大紅外主要吸收

5、峰 泛 倍頻峰 二倍頻峰（V=0V=2）頻 三倍頻峰（V=0V=3）峰 合頻峰 差頻峰（即V=1V=2，3- - -產(chǎn)生的峰）續(xù)前2）泛頻峰倍頻峰：分子的振動能級從基態(tài)躍遷至第二振動激發(fā)態(tài)、第三振動激發(fā)態(tài)等高能態(tài)時所產(chǎn)生的吸收峰（即V=0V=2，3- - -產(chǎn)生的峰）注：泛頻峰強度較弱，難辨認卻增加了光譜特征性4紅外光譜產(chǎn)生條件： 紅外活性振動：分子振動產(chǎn)生偶極矩的變化， 從而產(chǎn)生紅外吸收的性質(zhì)紅外非活性振動：分子振動不產(chǎn)生偶極矩的變化， 不產(chǎn)生紅外吸收的性質(zhì)分子吸收紅外輻射的頻率恰等于分子基團振動頻率整數(shù)倍分子在振動過程中的凈偶極矩的變化不為0，即分子產(chǎn)生紅外活性振動偶極矩 = q 電荷正負

6、電荷重心間距離 正負電荷重心重合, 則 = 0 二、振動形式（多原子分子） 兩類基本振動形式：伸縮振動和變形振動伸縮振動：鍵長沿鍵軸方向發(fā)生周期性的變化彎曲振動：鍵角發(fā)生周期性的變化振動形式伸縮振動彎曲振動對稱伸縮振動s不對稱伸縮振動as面內(nèi)彎曲面外彎曲變形振動剪式振動面內(nèi)搖擺面外搖擺彎曲振動對稱變形s不對稱變形asAX2AX3（一）AX2 （亞甲基）振動形式 1、伸縮振動2、變形振動（二）AX3 （甲基）振動形式 1、伸縮振動2、變形振動對稱伸縮不對稱伸縮面內(nèi)彎曲剪式振動面內(nèi)搖擺面外彎曲面外搖擺彎曲振動變形振動對稱變形振動不對稱變形振動圖示注：振動自由度反映分子基本振動理論吸收峰數(shù)量 并非每個振動都產(chǎn)生基頻峰吸收峰數(shù)常少于振動自由度數(shù)三、振動的自由度（峰數(shù)）指分子獨立的振動數(shù)目，或基本的振動數(shù)目N個原子組成分子，每個原子在空間具3個運動自由度，分子總的運動自由度為3N示例水分子非線性分子示例CO2分子 線性分子吸收峰數(shù)少于振動自由度的原因：發(fā)生了簡并即振動頻率相同的峰重疊 紅外非活性振動絕大多數(shù)化合物IR吸收峰數(shù)小于理論計算振動自由度其原因有：無偶極矩變化的振動不產(chǎn)生紅外吸收（紅外非活性振動）；吸收簡并；吸收落在儀器檢測范圍以外；儀器分辨率低，譜峰重疊等。四、特征峰與相關峰（一）特征峰：next