儀器分析紅外分光光度法

1、關(guān)于儀器分析紅外分光光度法第1頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四分子中基團(tuán)的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷產(chǎn)生： 振-轉(zhuǎn)光譜一、概述第2頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四第3頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四 分子的振動(dòng)能量比轉(zhuǎn)動(dòng)能量大，當(dāng)發(fā)生振動(dòng)能級(jí)躍遷時(shí)，不可避免地伴隨有轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷，所以無(wú)法測(cè)量純粹的振動(dòng)光譜，而只能得到 分子的振動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)光譜，這種光譜稱為紅外吸收光譜。 紅外吸收光譜是一種分子吸收光譜。第4頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四第5頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分

2、，星期四一、紅外光區(qū)的劃分 紅外光譜在可見光區(qū)和微波光區(qū)之間，波長(zhǎng)范圍約為 0.75 - 1000m，根據(jù)儀器技術(shù)和應(yīng)用不同，習(xí)慣上又將紅外光區(qū)分為三個(gè)區(qū)：近紅外光區(qū)（0.75 -2.5m ）中紅外光區(qū)（2.5 -25m ）遠(yuǎn)紅外光區(qū)（25 - 1000m ）。 第6頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四 近紅外光區(qū)的吸收帶 （0.75 - 2.5m ） 主要是由低能電子躍遷、含氫原子團(tuán)（如O-H、N-H、C-H）伸縮振動(dòng)的倍頻吸收產(chǎn)生。該區(qū)的光譜可用來研究稀土和其它過渡金屬離子的化合物，并適用于水、醇、某些高分子化合物以及含氫原子團(tuán)化合物的定量分析。第7頁(yè)，共108頁(yè)，

3、2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四中紅外光區(qū)吸收帶（2.5 - 25m ）是絕大多數(shù)有機(jī)化合物和無(wú)機(jī)離子的基頻吸收帶（由基態(tài)振動(dòng)能級(jí)（=0）躍遷至第一振動(dòng)激發(fā)態(tài)（=1）時(shí)，所產(chǎn)生的吸收峰稱為基頻峰）。由于基頻振動(dòng)是紅外光譜中吸收最強(qiáng)的振動(dòng)，所以該區(qū)最適于進(jìn)行紅外光譜的定性和定量分析。第8頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四 同時(shí)，由于中紅外光譜儀最為成熟、簡(jiǎn)單，而且目前已積累了該區(qū)大量的數(shù)據(jù)資料，因此它是應(yīng)用極為廣泛的光譜區(qū)。通常，中紅外光譜法又簡(jiǎn)稱為紅外光譜法。 第9頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四 遠(yuǎn)紅外光區(qū)吸收帶 （25 -

4、1000m ）是由氣體分子中的純轉(zhuǎn)動(dòng)躍遷、振動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)躍遷、液體和固體中重原子的伸縮振動(dòng)、某些變角振動(dòng)、骨架振動(dòng)以及晶體中的晶格振動(dòng)所引起的。 第10頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四 由于低頻骨架振動(dòng)能靈敏地反映出結(jié)構(gòu)變化，所以對(duì)異構(gòu)體的研究特別方便。此外，還能用于金屬有機(jī)化合物（包括絡(luò)合物）、氫鍵、吸附現(xiàn)象的研究。但由于該光區(qū)能量弱，除非其它波長(zhǎng)區(qū)間內(nèi)沒有合適的分析譜帶，一般不在此范圍內(nèi)進(jìn)行分析。 第11頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四 紅外吸收光譜一般用T - 曲線或T -（波數(shù)）曲線表示?？v坐標(biāo)為百分透射比T%，因而吸收峰向下，向上則

5、為谷；橫坐標(biāo)是波長(zhǎng)（單位為m ），或（波數(shù)）（單位為cm-1）。第12頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四 波長(zhǎng)與 波數(shù)之間的關(guān)系為： （波數(shù)） / cm-1 =104 /（ / m ） 中紅外區(qū)的 波數(shù)范圍是4000 - 400 cm-1 。第13頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四二、紅外光譜法的特點(diǎn) 紫外、可見吸收光譜常用于研究不飽和有機(jī)物，特別是具有共軛體系的有機(jī)化合物，而紅外光譜法主要研究在振動(dòng)中伴隨有偶極矩變化的化合物（沒有偶極矩變化的振動(dòng)在拉曼光譜中出現(xiàn)）。第14頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四 因此，除

6、了單原子和同核分子如Ne、He、O2、H2等之外，幾乎所有的有機(jī)化合物在紅外光譜區(qū)均有吸收。除光學(xué)異構(gòu)體，某些高分子量的高聚物以及在分子量上只有微小差異的化合物外，凡是具有結(jié)構(gòu)不同的兩個(gè)化合物，一定不會(huì)有相同的紅外光譜。第15頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四 紅外吸收帶的波數(shù)位置、波峰的數(shù)目以及吸收譜帶的強(qiáng)度反映了分子結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，可以用來鑒定未知物的結(jié)構(gòu)組成或確定其化學(xué)基團(tuán)； 而吸收譜帶的吸收強(qiáng)度與分子組成或化學(xué)基團(tuán)的含量有關(guān)，可用以進(jìn)行定量分析和純度鑒定。 第16頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四 由于紅外光譜分析特征性強(qiáng)，氣體、液體、

7、固體樣品都可測(cè)定，并具有用量少，分析速度快，不破壞樣品的特點(diǎn)。因此，紅外光譜法不僅與其它許多分析方法一樣，能進(jìn)行定性和定量分析，而且是鑒定化合物和測(cè)定分子結(jié)構(gòu)的用效方法之一。第17頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四紅外光譜圖：縱坐標(biāo)為吸收強(qiáng)度，橫坐標(biāo)為波長(zhǎng) （ m ）和波數(shù)1/ 單位：cm-1可以用峰數(shù)，峰位，峰形，峰強(qiáng)來描述。應(yīng)用：有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)解析。定性：基團(tuán)的特征吸收頻率；定量：特征峰的強(qiáng)度；二、紅外光譜與有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)第18頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四滿足兩個(gè)條件： 1輻射應(yīng)具有能滿足物質(zhì)產(chǎn)生振動(dòng)躍遷所需的能量； 2輻射與物質(zhì)

8、間有相互偶合作用。 對(duì)稱分子：沒有偶極矩，輻射不能引起共振，無(wú)紅外活性。 如：N2、O2、Cl2 等。 非對(duì)稱分子：有偶極矩，紅外活性。 偶極子在交變電場(chǎng)中的作用示意圖（一）紅外光譜產(chǎn)生的條件一第19頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四分子的振動(dòng)能級(jí)（量子化）： E振=（V+1/2）hV ：化學(xué)鍵的 振動(dòng)頻率； ：振動(dòng)量子數(shù)。1雙原子分子的簡(jiǎn)諧振動(dòng)及其頻率化學(xué)鍵的振動(dòng)類似于連接兩個(gè)小球的彈簧（二）分子振動(dòng)方程式第20頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四任意兩個(gè)相鄰的能級(jí)間的能量差為：K化學(xué)鍵的力常數(shù)，與鍵能和鍵長(zhǎng)有關(guān)， 為雙原子的折合質(zhì)量 =m1

9、m2/（m1+m2）發(fā)生振動(dòng)能級(jí)躍遷需要能量的大小取決于鍵兩端原子的折合質(zhì)量和鍵的力常數(shù)，即取決于分子的結(jié)構(gòu)特征。分子振動(dòng)方程式第21頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四表 某些鍵的伸縮力常數(shù)（毫達(dá)因/埃）鍵類型 CC C =C C C 力常數(shù) 15 17 9.5 9.9 4.5 5.6峰位 4.5m 6.0 m 7.0 m 化學(xué)鍵鍵強(qiáng)越強(qiáng)（即鍵的力常數(shù)K越大）原子折合質(zhì)量越小，化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率越大，吸收峰將出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū)。第22頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四例題: 由表中查知C=C鍵的K=9.5 9.9 ,令其為9.6, 計(jì)算波數(shù)值正己烯

10、中C=C鍵伸縮振動(dòng)頻率實(shí)測(cè)值為1652 cm-1第23頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四一、產(chǎn)生紅外吸收的條件 1 . 輻射光子具有的能量與發(fā)生振動(dòng)躍遷所需的躍遷能量相等 紅外吸收光譜是分子振動(dòng)能級(jí)躍遷產(chǎn)生的。因?yàn)榉肿诱駝?dòng)能級(jí)差為0.05 1.0eV，比轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)差（0.0001 0.05eV）大，因此分子發(fā)生振動(dòng)能級(jí)躍遷時(shí)，不可避免地伴隨轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷，因而無(wú)法測(cè)得純振動(dòng)光譜，但為討論方便，以雙原子分子振動(dòng)光譜為例，說明紅外光譜產(chǎn)生的條件。第二節(jié) 基本原理第24頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四 若把雙原子分子（A-B）的兩個(gè)原子看作兩個(gè)小球

11、，把連結(jié)它們的化學(xué)鍵看成質(zhì)量可以忽略不計(jì)的彈簧，則兩個(gè)原子間的伸縮振動(dòng)，可近似地看成沿鍵軸方向的間諧振動(dòng)。第25頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四由量子力學(xué)可以證明，該分子的振動(dòng)總能量(E)為： E = （ +1/2）h （=0，1，2，） 式中為振動(dòng)量子數(shù)（ =0，1，2，）；E是與振動(dòng)量子數(shù)相應(yīng)的體系能量； 為分子振動(dòng)的頻率。 第26頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四 在室溫時(shí)，分子處于基態(tài)（ = 0），E= 1/2h ，此時(shí)，伸縮振動(dòng)的頻率很小。當(dāng)有紅外輻射照射到分子時(shí)，若紅外輻射的光子（L）所具有的能量（EL）恰好等于分子振動(dòng)能級(jí)的能

12、量差（Ev）時(shí)，則分子將吸收紅外輻射而躍遷至激發(fā)態(tài)，導(dǎo)致振幅增大。第27頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四分子振動(dòng)能級(jí)的能量差為 Ev = h 又光子能量為 EL=h L 于是可得產(chǎn)生紅外吸收光譜的第一條件為： EL =Ev 即 L= 第28頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四 因此，只有當(dāng)紅外輻射頻率等于振動(dòng)量子數(shù)的差值與分子振動(dòng)頻率的乘積時(shí)，分子才能吸收紅外輻射，產(chǎn)生紅外吸收光譜。 分子吸收紅外輻射后，由基態(tài)振動(dòng)能級(jí)（=0）躍遷至第一振動(dòng)激發(fā)態(tài)（=1）時(shí)，所產(chǎn)生的吸收峰稱為基頻峰。因?yàn)?1時(shí)，L=，所以 基頻峰的位置（L）等于分子的振動(dòng)頻率

13、。 第29頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四 在紅外吸收光譜上除基頻峰外，還有振動(dòng)能級(jí)由基態(tài)（ =0）躍遷至第二激發(fā)態(tài)（ =2）、第三激發(fā)態(tài)（ =3），所產(chǎn)生的吸收峰稱為倍頻峰。 = 0躍遷至 = 2時(shí)， （振動(dòng)量子數(shù)的差值） = 2，則L = 2，即吸收的紅外線譜線（ L ）是分子振動(dòng)頻率的二倍，產(chǎn)生的吸收峰稱為二倍頻峰。第30頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四 由 = 0躍遷至 = 3時(shí)， （振動(dòng)量子數(shù)的差值） = 3，則L = 3，即吸收的紅外線 譜線（ L ）是分子振動(dòng)頻率的三倍，產(chǎn)生的吸收峰稱為三倍頻峰。其它類推。在倍頻峰中，二倍頻

14、峰還比較強(qiáng)。三倍頻峰以上，因躍遷幾率很小，一般都很弱，常常不能測(cè)到。 第31頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四 基頻峰（01） 2885.9 cm-1 最強(qiáng)二倍頻峰（ 02 ） 5668.0 cm-1 較弱三倍頻峰（ 03 ） 8346.9 cm-1 很弱四倍頻峰（ 04 ） 10923.1 cm-1 極弱五倍頻峰（ 05 ） 13396.5 cm-1 極弱 由于分子非諧振性質(zhì)，各倍頻峰并非正好是基頻峰的整數(shù)倍，而是略小一些。以HCl為例：第32頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四 除此之外，還有合頻峰（1+2，21+2，），差頻峰（ 1-2，

15、21-2， ）等，這些峰多數(shù)很弱，一般不容易辨認(rèn)。倍頻峰、合頻峰和差頻峰統(tǒng)稱為泛頻峰。第33頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四2 輻射與物質(zhì)之間有耦合作用 為滿足這個(gè)條件，分子振動(dòng)必須伴隨偶極矩的變化。紅外躍遷是偶極矩誘導(dǎo)的，即能量轉(zhuǎn)移的機(jī)制是通過振動(dòng)過程所導(dǎo)致的偶極矩的變化和交變的電磁場(chǎng)（紅外線）相互作用發(fā)生的。 分子由于構(gòu)成它的各原子的電負(fù)性的不同，也顯示不同的極性，稱為偶極子。通常用分子的偶極矩（）來描述分子極性的大小。 第34頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四 當(dāng)偶極子處在電磁輻射電場(chǎng)時(shí)，該電場(chǎng)作周期性反轉(zhuǎn)，偶極子將經(jīng)受交替的作用力而

16、使偶極矩增加或減少。由于偶極子具有一定的原有振動(dòng)頻率，顯然，只有當(dāng)輻射頻率與偶極子頻率相匹時(shí)，分子才與輻射相互作用（振動(dòng)耦合）而增加它的振動(dòng)能，使振幅增大，即分子由原來的基態(tài)振動(dòng)躍遷到較高振動(dòng)能級(jí)。第35頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四 因此，并非所有的振動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生紅外吸收，只有發(fā)生偶極矩變化（0）的振動(dòng)才能引起可觀測(cè)的紅外吸收光譜，該分子稱之為紅外活性的； =0的分子振動(dòng)不能產(chǎn)生紅外振動(dòng)吸收，稱為非紅外活性的。 第36頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四 當(dāng)一定頻率的紅外光照射分子時(shí)，如果分子中某個(gè)基團(tuán)的振動(dòng)頻率和它一致，二者就會(huì)產(chǎn)生共振，

17、此時(shí)光的能量通過分子偶極矩的變化而傳遞給分子，這個(gè)基團(tuán)就吸收一定頻率的紅外光，產(chǎn)生振動(dòng)躍遷。第37頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四 如果用連續(xù)改變頻率的紅外光照射某樣品，由于試樣對(duì)不同頻率的紅外光吸收程度不同，使通過試樣后的紅外光在一些波數(shù)范圍減弱，在另一些波數(shù)范圍內(nèi)仍然較強(qiáng)，用儀器記錄該試樣的紅外吸收光譜，進(jìn)行樣品的定性和定量分析。第38頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四二、雙原子分子的振動(dòng) 分子中的原子以平衡點(diǎn)為中心，以非常小的振幅（與原子核之間的距離相比）作周期性的振動(dòng)，可近似的看作簡(jiǎn)諧振動(dòng)。這種分子振動(dòng)的模型，以經(jīng)典力學(xué)的方法可把兩

18、個(gè)質(zhì)量為m1和m2的原子看成鋼體小球，連接兩原子的化學(xué)鍵設(shè)想成無(wú)質(zhì)量的彈簧，彈簧的長(zhǎng)度r就是分子化學(xué)鍵的長(zhǎng)度。第39頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四由經(jīng)典力學(xué)可導(dǎo)出該體系的基本振動(dòng)頻率計(jì)算公式 式中k為化學(xué)鍵的力常數(shù)，定義為將兩原子由平衡位置伸長(zhǎng)單位長(zhǎng)度時(shí)的恢復(fù)力（單位為Ncm-1）。第40頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四 單鍵、雙鍵和三鍵的力常數(shù)分別近似為5、10和15 Ncm-1；c為光速（2.9981010cm s-1），為折合質(zhì)量，單位為g，且 根據(jù)小球的質(zhì)量和相對(duì)原子質(zhì)量之間的關(guān)系，上式可寫成： Ar為折合相對(duì)原子質(zhì)量。第41頁(yè)

19、，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四 影響基本振動(dòng)頻率的直接原因是相對(duì)原子質(zhì)量和化學(xué)鍵的力常數(shù)。 化學(xué)鍵的力常數(shù)k越大，折合相對(duì)原子質(zhì)量Ar越小，則化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率越高，吸收峰將出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū)；反之，則出現(xiàn)在低數(shù)區(qū)。 第42頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四 例如CC、 CC、 CC三種碳碳鍵的質(zhì)量相同，鍵力常數(shù)的順序是三鍵 雙鍵 單鍵。因此在紅外光譜中， CC的吸收峰出現(xiàn)在2222 cm-1，而CC約在1667 cm-1 ，C-C在1429 cm-1。第43頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四 對(duì)于相同化學(xué)鍵的基團(tuán)，波數(shù)

20、與相對(duì)原子質(zhì)量平方根成反比。例如C-C、C-O、C-N鍵的力常數(shù)相近，但相對(duì)折合質(zhì)量不同，其大小順序?yàn)镃-C C-N 100 非常強(qiáng)峰（vs）20 100 強(qiáng)峰（s）10 20 中強(qiáng)峰（m）1 10 弱峰（w）第65頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四1兩類基本振動(dòng)形式伸縮振動(dòng) 亞甲基：三、分子中基團(tuán)的基本振動(dòng)形式第66頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四變形振動(dòng) 亞甲基第67頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四例水分子峰位、峰數(shù)與峰強(qiáng)（1）峰位 化學(xué)鍵的力常數(shù)K越大，原子折合質(zhì)量越小，鍵的振動(dòng)頻率越大，吸收峰將出現(xiàn)在高波

21、數(shù)區(qū)（短波長(zhǎng)區(qū)）；反之，出現(xiàn)在低波數(shù)區(qū)（高波長(zhǎng)區(qū)）。（）峰數(shù) 峰數(shù)與分子自由度有關(guān)。無(wú)瞬間偶基距變化時(shí)，無(wú)紅外吸收。第68頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四峰位、峰數(shù)與峰強(qiáng)例CO2分子（）由基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)，產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)的吸收峰，基頻峰；（）由基態(tài)直接躍遷到第二激發(fā)態(tài)，產(chǎn)生一個(gè)弱的吸收峰，倍頻峰；（）瞬間偶基距變化大，吸收峰強(qiáng)；鍵兩端原子電負(fù)性相差越大（極性越大），吸收峰越強(qiáng)；第69頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四1內(nèi)部因素（1）電子效應(yīng) a誘導(dǎo)效應(yīng)：吸電子基團(tuán)使吸收峰向高頻方向移動(dòng)（蘭移）化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率不僅與其性質(zhì)有關(guān)，還受分子的內(nèi)部

22、結(jié)構(gòu)和外部因素影響。相同基團(tuán)的特征吸收并不總在一個(gè)固定頻率上。四、影響峰位變化的因素第70頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四cm -1cm -1cm -1cm -1b.共軛效應(yīng)：R-COR C=0 1715cm-1 ; R-COH C=0 1730cm -1 ；R-COCl C=0 1800cm-1 ; R-COF C=0 1920cm-1 ; F-COF C=0 1928cm-1 ; R-CONH2 C=0 1920cm-1 ;第71頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四CHCHCHCH1576cm-11611cm-11644cm-11781c

23、m-11678cm-11657cm-11651cm-12222CH3060-3030 cm-12900-2800 cm-1（2）空間效應(yīng)第72頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四（）空間效應(yīng)：場(chǎng)效應(yīng)；空間位阻；環(huán)張力（）氫鍵效應(yīng) (分子內(nèi)氫鍵；分子間氫鍵)：對(duì)峰位，峰強(qiáng)產(chǎn)生極明顯影響，使伸縮振動(dòng)頻率向低波數(shù)方向移動(dòng)。影響峰位變化的因素第73頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四一、紅外光譜的特征性二、有機(jī)化合物分子中常見基團(tuán)吸收峰三、基團(tuán)吸收帶數(shù)據(jù)四、分子的不飽和度第三節(jié) 紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)第74頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分

24、，星期四 與一定結(jié)構(gòu)單元相聯(lián)系的、在一定范圍內(nèi)出現(xiàn)的化學(xué)鍵振動(dòng)頻率基團(tuán)特征頻率（特征峰）；例： 2800 3000 cm-1 CH3 特征峰； 1600 1850 cm-1 C=O 特征峰；基團(tuán)所處化學(xué)環(huán)境不同，特征峰出現(xiàn)位置變化：CH2COCH2 1715 cm-1 酮CH2COO 1735 cm-1 酯CH2CONH 1680 cm-1 酰胺一、紅外光譜的特征性第75頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四常見的有機(jī)化合物基團(tuán)頻率出現(xiàn)的范圍：4000 670 cm-1依據(jù)基團(tuán)的振動(dòng)形式，分為四個(gè)區(qū)：14000 2500 cm-1 XH伸縮振動(dòng)區(qū)（X=O，N，C，S）22

25、500 1900 cm-1 三鍵，累積雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)31900 1200 cm-1 雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)41200 670 cm-1 XY伸縮， XH變形振動(dòng)區(qū)紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)第76頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四二、有機(jī)化合物分子中常見基團(tuán)吸收峰1 XH伸縮振動(dòng)區(qū)（4000 2500 cm-1 ）（1）OH 3650 3200 cm-1 確定 醇，酚，酸 在非極性溶劑中，濃度較小（稀溶液）時(shí)，峰形尖銳，強(qiáng)吸收；當(dāng)濃度較大時(shí)，發(fā)生締合作用，峰形較寬。第77頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四（3）不飽和碳原子上的=CH（ CH ） 苯環(huán)上的CH

26、3030 cm-1 =CH 3010 2260 cm-1 CH 3300 cm-1 （2）飽和碳原子上的CH3000 cm-1 以上 CH3 2960 cm-1 反對(duì)稱伸縮振動(dòng) 2870 cm-1 對(duì)稱伸縮振動(dòng) CH2 2930 cm-1 反對(duì)稱伸縮振動(dòng) 2850 cm-1 對(duì)稱伸縮振動(dòng) CH 2890 cm-1 弱吸收3000 cm-1 以下第78頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四2 雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)（1200 1900 cm-1 ）苯衍生物在 1650 2000 cm-1 出現(xiàn) C-H和C=C鍵的面內(nèi)變形振動(dòng)的泛頻吸收（強(qiáng)度弱），可用來判斷取代基位置。（1） RC=

27、CR 1620 1680 cm-1 強(qiáng)度弱， R=R（對(duì)稱）時(shí)，無(wú)紅外活性。 （2）單核芳烴 的C=C鍵伸縮振動(dòng)（1626 1650 cm-1 ）第79頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四（3）C=O （1850 1600 cm-1 ） 碳氧雙鍵的特征峰，強(qiáng)度大，峰尖銳。醛，酮的區(qū)分？第80頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四3 叁鍵（C C）伸縮振動(dòng)區(qū)（2500 1900 cm-1 ）4. XY，XH 變形振動(dòng)區(qū) 1650 cm-1 指紋區(qū)(1350 650 cm-1 ) ,較復(fù)雜。 C-H，N-H的變形振動(dòng)； C-O，C-X的伸縮振動(dòng)； C-

28、C骨架振動(dòng)等。精細(xì)結(jié)構(gòu)的區(qū)分。（1）RC CH （2100 2140 cm-1 ） RC CR （2190 2260 cm-1 ） R=R 時(shí)，無(wú)紅外活性（2）RC N （2100 2140 cm-1 ） 非共軛 2240 2260 cm-1 共軛 2220 2230 cm-1 第81頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四三、基團(tuán)吸收帶數(shù)據(jù)第82頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四常見基團(tuán)的紅外吸收帶特征區(qū)指紋區(qū)500100015002000250030003500C-H，N-H，O-HN-HCNC=NS-HP-HN-ON-NC-FC-XO-HO-

29、H（氫鍵）C=OC-C，C-N，C-O=C-HC-HCCC=C第83頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四四、分子的不飽和度定義： 不飽和度是指分子結(jié)構(gòu)中達(dá)到飽和所缺一價(jià)元素的“對(duì)”數(shù)。如：乙烯變成飽和烷烴需要兩個(gè)氫原子，不飽和度為1。計(jì)算： 若分子中僅含一，二，三，四價(jià)元素（H，O，N，C），則可按下式進(jìn)行不飽和度的計(jì)算： = （2 + 2n4 + n3 n1 ）/ 2 n4 ， n3 ， n1 分別為分子中四價(jià)，三價(jià)，一價(jià)元素?cái)?shù)目。作用： 由分子的不飽和度可以推斷分子中含有雙鍵，三鍵，環(huán)，芳環(huán)的數(shù)目，驗(yàn)證譜圖解析的正確性。例： C9H8O2 = （2 +29 8 ）/

30、 2 = 6第84頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四一、儀器類型與結(jié)構(gòu)二、制樣方法三、聯(lián)用技術(shù)第四節(jié) 紅外分光光度計(jì)第85頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四一、儀器類型與結(jié)構(gòu)兩種類型：色散型 干涉型（付立葉變換紅外光譜儀）第86頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四內(nèi)部結(jié)構(gòu)Nicolet公司的AVATAR 360 FT-IR第87頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四傅里葉變換紅外光譜儀結(jié)構(gòu)框圖干涉儀光源樣品室檢測(cè)器顯示器繪圖儀計(jì)算機(jī)干涉圖光譜圖FTS第88頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四傅里葉變換紅外光譜儀工作原理圖 第89頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四邁克爾干涉儀工作原理圖 第90頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四二、制樣方法1）氣體氣體池2）液體：液膜法難揮發(fā)液體（BP80C）溶液法液體池溶劑： CCl4 ，CS2常用。3) 固體:研糊法（液體石臘法）KBR壓片法薄膜法第91頁(yè)，共108頁(yè)，2022年，5月20日，18點(diǎn)56分，星期四三、聯(lián)用技術(shù)GC/FTIR（氣相色譜紅外光譜聯(lián)用）LC/FTIR（液相色譜紅外光譜聯(lián)用）PAS/FTIR（光聲紅外光譜）MIC/FTIR（顯微紅外光譜）