当前位置:文档之家› 第六章红外吸收光谱法

第六章红外吸收光谱法


于是可得产生红外吸收光谱的第一条件为:
EL =△Ev 即 L=△•
分子吸收红外辐射后,由基态振动能级(=0) 跃迁至第一振动激发态(=1)时,所产生的吸 收峰称为基频峰。因为△=1时,L=,所以 基频峰的位置(L)等于分子的振动频率。
在红外吸收光谱上除基频峰外,还有振动能 级由基态(=0)跃迁至第二激发态(=2)、 第三激发态(=3),所产生的吸收峰称为倍 频峰。
键多、空间结构复杂),但可将其分解为多个 简正振动来研究,可分为两类: 1、伸缩振动(stretching vibration), 2、弯曲振动(bending bibration),
3、基本振动的理论数
设分子的原子数为n, 1) 对非线型分子,理论振动数=3n-6
如H2O分子,其振动数为3×3-6=3
(3000-2800) -CH2(2930,2850)
C-H
3000 左右
不饱和=C-H 末端=CH(3085) (3010~3040)
不饱和C-H 较弱(2890)、较强(3300) (2890~3300)
ArC-H 比饱和 C-H 峰弱,但峰
(3030)
形却更尖锐
叁键及累积双键区(2500~1900cm-1)
较大;极性较弱的基团(如C=C、C-C、N=N等)振动,
吸收较弱。红外光谱的吸收强度一般定性地用很强
(vs)、强(s)、中(m)、弱(w)和很弱(vw)等 表示。按摩尔吸光系数的大小划分吸收峰峰(vs)
20< <100
强峰(s)
10< <20
中强峰(m)
1< <10

CC,CN,C=C=C,C=C=O 等
键 RCCH
2100-2140
及 RCCR’ 2196-2260
R=R’则无红外吸收

2240-2260
分子中有 N,H,C,峰
积 CN
(非共轭) 强且锐;

2220-2230
有 O 则弱,离基团越近

(共轭) 则越弱。
双键伸缩振动区(1900~1200cm-1)
2. 辐射与物质之间有耦合作用
只有发生偶极矩变化(△≠0)的振动才能引起可观 测的红外吸收光谱,该分子称之为红外活性的; △=0的分子振动不能产生红外振动吸收,称为非红 外活性的。
二、分子的振动基频跃迁与峰位
(一)双原子分子的振动
影响基本振动频率的直接原因: 相对原子质量 化学键的力常数
三、多原子分子的振动类型和振动自由度 多原子分子的振动更为复杂(原子多、化学
指纹区(可分为两个区)
单、双键伸缩振动 1800-900 C-O(1300-1000)
(不含氢)
C-(N、F、P),P-O,Si-O
面 外弯曲振动 900-650 用于顺反式结构、 取代类型的确定
在红外分析中,通常一个基团有多个振动形式,同时 产生多个谱峰(基团特征峰及指纹峰),各类峰之间相互 依存、相互佐证。通过一系列的峰才能准确确定一个基团 的存在。
第六章红外吸收光谱法
第二节 基本原理
一、产生红外吸收的条件
1 . 辐射光子具有的能量与发生振动跃迁所需的跃迁能量 相等
E = ( +1/2)h (=0,1,2,) 式中为振动量子数( =0,1,2,…);E是与振动量 子数相应的体系能量; 为分子振动的频率。
△Ev = △•h
EL=h L
2) 对线型分子,理论振动数=3n-5 如CO2分子,其理论振动数为3×3-5=4
4、吸收谱带的强度
红外吸收谱带的强度取决于分子振动时偶极矩的变化,
而偶极矩与分子结构的对称性有关。振动的对称性越高,
振动中分子偶极矩变化越小,谱带强度也就越弱。一般
地,极性较强的基团(如C=0,C-X等)振动,吸收强度
弱峰(w)
第四节 红外光谱中的重要区段
中红外光谱区可分成4000 cm-1 ~1300cm-1和 1300 cm-1 ~ 400 cm-1两个区域。 在4000 cm-1 ~ 1300 cm-1 之间,这一区域 称为基团频率区、官能团区或特征区。
1300 cm-1 ~400 cm-1 区域内,除单键的伸 缩振动外,还有因变形振动产生的谱带。这种 振动与整个分子的结构有关。当分子结构稍有 不同时,该区的吸收就有细微的差异,并显示 出分子特征。这种情况就像人的指纹一样,因 此称为指纹区。
苯衍生物的红外光谱图
影响峰位、峰强的因素
1)电子效应 2)空间效应 3)氢键的影响 4)振动耦合 5)Fermi共振 6)峰的对称性
第三节 红外光谱仪
Fourier变换红外光谱仪的特点
(1)扫描速度极快 Fourier变换仪器是在整扫描时间内同时测定所有
频率的信息,一般只要1s左右即可。因此,它可用于测定 不稳定物质的红外光谱。而色散型红外光谱仪,在任何一 瞬间只能观测一个很窄的频率范围,一次完整扫描通常需 要8、15、30s等。 (2)具有很高的分辨率
X-H伸缩振动区:4000-2500cm-1
醇、酚、酸等
O-H 3650~3200 3650~3580 低浓度(峰形尖锐)
3400~3200 高浓度(强宽峰)
N-H 3500~3100
胺、酰胺等,可干扰 O-H 峰
饱和(3000 以下)与不饱和(3000 以上)
饱和-C-H
-CH3(2960,2870)
C=O 1900-1650
C=OC 1680-1620
苯衍生
物 的 泛 2000-1650

强峰。是判断酮、醛、酸、酯及酸酐的 特征吸收峰,其中酸酐因振动偶合而具 有双峰。 峰较弱(对称性较高)。在 1600 和 1500 附近有 2-4 个峰(苯环骨架振动),用于 识别分子中是否有芳环。 C-H 面外、C=C 面内变形振动,很弱, 但很特征(可用于取代类型的表征)。
除此之外,还有光谱范围宽(1000~10 cm-1 );测 量精度高,重复性可达0.1%;杂散光干扰小;样品不受 因红外聚焦而产生的热效应的影响。
通常Fourier变换 红外光谱仪分辨率达0.1~0.005 cm-1,而一般棱镜型的仪器分辨率在1000 cm-1处有3 cm-1 , 光栅型红外光谱仪分辨率也只有0.2cm-1。
(3)灵敏度高
因Fourier变换 红外光谱仪 不用狭缝和单色器, 反射镜面又大,故能量损失小,到达检测器的能量大, 可检测10-8g数量级的样品。
相关主题