級躍遷產(chǎn)生的吸收信號按波長范圍紅外光可分為三個(gè)區(qū)域.ppt

1、第九章 紅外光譜 紅外吸收光譜是分子吸收紅外光引起的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級躍遷產(chǎn)生的吸收信號 。 按波長范圍紅外光可分為三個(gè)區(qū)域： 近紅外光 =0.733m 中紅外光 =3.030m 遠(yuǎn)紅外光 =30300m,通常所說的紅外光譜主要在中紅外區(qū) =2.525m =4000400cm-1,紅外光譜通常以百分透過率T%波數(shù)（或頻率）曲線表示 。如,一、基本原理 1、分子的振動(dòng)與紅外光譜： 分子中的原子是靠化學(xué)鍵連接起來的。在室溫下，大多數(shù)分子處于最低的振動(dòng)能級。當(dāng)受到光的照射，且光量子的能量等于兩振動(dòng)能級之差時(shí),分子吸收光量子的能量從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài),A、雙原子分子：分子的振動(dòng)只產(chǎn)生鍵長的變化 B、多原子分

2、子：分子的振動(dòng)分為伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng) 1）伸縮振動(dòng)（） ：改變瞬間化學(xué)鍵鍵長,對稱伸縮振動(dòng),不對稱伸縮振動(dòng),2）彎曲振動(dòng)：改變瞬間化學(xué)鍵的鍵角,剪式彎曲,平面搖擺,注,每種分子可能有幾種不同的振動(dòng)方式，當(dāng)入射光的頻率與分子的振動(dòng)頻率一致，且分子的振動(dòng)能引起分子的瞬間偶極矩變化時(shí)，分子即吸收紅外光，在紅外光譜上有反映,2、化學(xué)鍵 的振動(dòng)頻率,虎克定律,m 為成鍵原子的質(zhì)量 k 為化學(xué)鍵的力常數(shù),說明：1）化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率或波數(shù)與其力常數(shù)k的平方根成正比，k愈大，振動(dòng)頻率亦愈大。而化學(xué)鍵的鍵能越大，鍵長越短，其力常數(shù)越大。如,CC吸收出現(xiàn)在較低的波數(shù)區(qū)，1200700cm-1， 而C=C在1700

3、1450 cm-1， CC在23002100cm-1,鍵能大小順序： CC C=C CC,2）振動(dòng)頻率或波數(shù)與原子的折合質(zhì)量m1m2/(m1+m2)的平方根成反比。因此，當(dāng)兩個(gè)振動(dòng)原子中有一個(gè)為氫原子時(shí)，m1m2/(m1+m2) 很小，振動(dòng)頻率或波數(shù)就大。 如C-H，O-H，N-H鍵的伸縮振動(dòng)吸收出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū)（ 3000cm-1 左右,3、紅外光譜產(chǎn)生的條件 1）入射光的頻率與分子中某一基團(tuán)的振動(dòng)頻率相同時(shí)，分子吸收這一頻率的紅外光從低能級躍遷到較高的能級，產(chǎn)生紅外吸收光譜,2）只有當(dāng)分子的振動(dòng)能引起分子的偶極矩變化時(shí)，才能引起紅外吸收。 能吸收紅外光 的物質(zhì)，叫紅外光活性物質(zhì)。 不能吸收紅

4、外光 的物質(zhì)，叫紅外非光活性物質(zhì),二、紅外光譜與分子結(jié)構(gòu) A、 40001500cm-1 為特征譜帶區(qū)（官能團(tuán)區(qū)） 其中 40002500cm-1，為含氫基團(tuán)的伸縮振動(dòng)區(qū)，通常稱為“氫鍵區(qū)”。OH、NH、CH、SH等基團(tuán)的伸縮振動(dòng)都出現(xiàn)在這一區(qū)域中。 25002000cm-1，叁鍵和累積雙鍵區(qū)。各種叁鍵基團(tuán)如CC、CN以及累積雙鍵如C=C=C、N=C=O(異腈酸酯)的伸縮振動(dòng)都落在此區(qū)域中。 20001500cm-1，雙鍵區(qū)。各種雙鍵基團(tuán)，如C=C、C=O、C=N、C=S、N=O以及苯基的伸縮振動(dòng)都在這一頻率范圍,B、1500400cm-1，指紋區(qū)。包括CC、CO、CN等單鍵的伸縮振動(dòng)和含氫基

5、團(tuán)OH、NH、CH等的彎曲振動(dòng)都出現(xiàn)在這一區(qū)域內(nèi)。這一區(qū)域譜帶較密集，難辨認(rèn)，象人的指紋。每個(gè)化合物在這一區(qū)域都有不同于其他分子的特征譜帶，對鑒定化合物有用,C、影響基團(tuán)吸收位置的因素： 很復(fù)雜 1）對同一化合物，氣態(tài)在高波數(shù)區(qū)，液態(tài)或固態(tài)在低波數(shù)區(qū)。 例如：丙酮的羰基伸縮振動(dòng)吸收，氣態(tài)時(shí) 1738cm-1 液態(tài)時(shí) 1715cm-1 2）分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也有影響,羰基伸縮振動(dòng) 1730cm-1 1800cm-1 17001640cm-1,3）共軛體系,C=C C=O 1647cm-1 1720cm-1 1627cm-1 1685cm-1,4）分子內(nèi)氫鍵締合，譜帶變寬,三、各類有機(jī)化合物的特征吸收簡介（見表9-2） 1、烷烴,甲基環(huán)己烷的紅外光譜圖,2、烯烴,環(huán)己烯的紅外光譜圖,3、芳烴,乙苯