南大仪器分析课件第15章红外吸收光谱法

1第十五章红外吸收光谱法Infrared absorption spectrometry红外吸收光谱法是依据物质对红外辐射的特征吸收建立起来的一种光谱分析方法。分子吸收红外辐射后发生振动能级和转动能级的跃迁，因而IR又称为分子振动－转动光谱。红外光谱区是指波长为0.78~40μm的电磁辐射区。1.2×1014～ 2.0×10134000~6702.5～15最常用骨架振动转动6.0×1012 ～ 3.0×1011200~1050～1000远红外振动,转动1.2×1014～ 6.0×10124000~2002.5~50中红外OH NH及CH键倍频吸收区4.0×1014～ 1.2×1014 13000~40000.75～2.5近红外能级跃迁类型ν (Hz)σ(cm-1 )λ(μm)区域红外光谱区红外与紫外相比具有以下特点：1. UV-VIS是电子-振-转光谱，常用于研究不饱和化合物，特别是具有共轭体系的有机物；而IR是振-转能级能级跃迁，主要涉及振动能级跃迁，几乎可用于所有化合物的研究。2. IR最重要和最广泛的用途是对有机化合物进行结构分析.3. IR可用于定量分析但干扰较大。4. 可测定气、液、固体样品，样品用量少，分析速度快，不破坏样品。红外光谱图：纵坐标为吸收强度，横坐标为波长λ（ μm ）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；一、红外吸收光谱产生的条件满足两个条件：(1)辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量；(2)分子有瞬时偶极矩的变化。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。15.1 红外吸收基本原理2分子振动方程式分子的振动能级（量子化）：E振=（V+1/2）hνV ：振动量子数（0、1、2 … … ）；ν：化学键的振动频率。双原子分子的简谐振动及其频率化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧≠00h21Eυ=不同的振动量子数，对应不同的振动能级，对应不同的振动状态，即分子的振动能量是量子化的。* 注意当v=0时Ev0，即最低振动态的能量不为0。称为零点振动能，这是测不准关系的必然结果特点：振动能级是等间距排列的。任意两个相邻的能级间的能量差为：μμπλνμπνkkckhhE13072112=====Δk化学键的力常数，与键能和键长（化学键强弱）有关，μ为双原子的折合质量 μ =m1m2/(m1+m2)发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的折合质量和键的力常数，即取决于分子的结构特征。化学键键强越强（即键的力常数k越大）原子折合质量越小，化学键的振动频...