選擇性的吸收其中某些頻率后用紅外光譜儀記錄所形成的ppt課件

1、 根本概念 紅外光譜，通常是指有機(jī)物質(zhì)在4000400cm-1紅外線的照射下，選擇性的吸收其中某些頻率后，用紅外光譜儀記錄所構(gòu)成的吸收譜帶。 影響紅外吸收峰的要素 紅外吸收峰的位置 與分子振動(dòng)能級(jí)躍遷間能關(guān)系 紅外吸收峰的數(shù)目 與分子振動(dòng)自在度的關(guān)系 紅外吸收峰的強(qiáng)度 與分子偶極矩間的關(guān)系影響紅外吸收譜帶位移的要素影響紅外吸收譜帶位移的要素 誘導(dǎo)效應(yīng)與共軛效應(yīng)誘導(dǎo)效應(yīng)與共軛效應(yīng) 鍵應(yīng)力效應(yīng)張力效應(yīng)鍵應(yīng)力效應(yīng)張力效應(yīng) 空間效應(yīng)空間效應(yīng) 氫鍵效應(yīng)氫鍵效應(yīng) 振動(dòng)的巧合與費(fèi)米共振振動(dòng)的巧合與費(fèi)米共振 物態(tài)變化的影響物態(tài)變化的影響 溶劑的影響溶劑的影響紅外吸收譜帶紅外吸收譜帶 當(dāng)用一束具有延續(xù)波長(zhǎng)的紅當(dāng)

2、用一束具有延續(xù)波長(zhǎng)的紅外光照射物質(zhì)時(shí)，該物外光照射物質(zhì)時(shí)，該物質(zhì)的分子就會(huì)吸收一定波長(zhǎng)的紅質(zhì)的分子就會(huì)吸收一定波長(zhǎng)的紅外光的光能，并轉(zhuǎn)化為外光的光能，并轉(zhuǎn)化為分子的振動(dòng)能量和轉(zhuǎn)動(dòng)能量。以分子的振動(dòng)能量和轉(zhuǎn)動(dòng)能量。以波長(zhǎng)或波數(shù)橫坐標(biāo)，以波長(zhǎng)或波數(shù)橫坐標(biāo)，以百分透過(guò)率或吸收率為縱坐標(biāo)，百分透過(guò)率或吸收率為縱坐標(biāo)，記錄其吸收曲線，即得記錄其吸收曲線，即得到該物質(zhì)的紅外吸收光譜。到該物質(zhì)的紅外吸收光譜。紅外譜帶的三個(gè)重要特征 譜帶位置 指某一基團(tuán)存在的最有用的特征 譜帶的外形 從譜帶的外形也可以獲得有關(guān)基團(tuán)的一些信息 譜帶的相對(duì)強(qiáng)度 把光譜中一條譜帶的強(qiáng)度和另一條相比，可以得出一個(gè)定量的概念，同時(shí)也可

3、以指示某特殊基團(tuán)或元素的存在。 振動(dòng)自在度與峰數(shù)：振動(dòng)自在度與峰數(shù)： 分子的振動(dòng)自在度分子的振動(dòng)自在度(根本振動(dòng)數(shù)根本振動(dòng)數(shù)) =分子自在度分子自在度(3N)-平動(dòng)自在度平動(dòng)自在度(3)-轉(zhuǎn)動(dòng)自在轉(zhuǎn)動(dòng)自在度度 但現(xiàn)實(shí)上，峰數(shù)往往要小于根本振動(dòng)數(shù)但現(xiàn)實(shí)上，峰數(shù)往往要小于根本振動(dòng)數(shù) 分子在振動(dòng)中分子偶極矩發(fā)生變化，產(chǎn)生分子在振動(dòng)中分子偶極矩發(fā)生變化，產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的交變電場(chǎng)，與紅外輻射發(fā)生相一個(gè)穩(wěn)定的交變電場(chǎng)，與紅外輻射發(fā)生相互作用，產(chǎn)生紅外吸收?；プ饔?，產(chǎn)生紅外吸收。 頻率完全一樣的振動(dòng)彼此發(fā)生簡(jiǎn)并頻率完全一樣的振動(dòng)彼此發(fā)生簡(jiǎn)并 強(qiáng)寬峰往往要覆蓋與他向臨近的弱窄的強(qiáng)寬峰往往要覆蓋與他向臨近的弱窄的

4、吸收峰吸收峰 吸收峰有時(shí)落在紅外區(qū)以外吸收峰有時(shí)落在紅外區(qū)以外 吸收強(qiáng)度太弱，反映不出來(lái)吸收強(qiáng)度太弱，反映不出來(lái) 峰強(qiáng)度的表示方法：用摩爾吸收系數(shù)表示峰強(qiáng)度的表示方法：用摩爾吸收系數(shù)表示 決議峰強(qiáng)度的要素決議峰強(qiáng)度的要素:震動(dòng)過(guò)程中偶極矩的變化震動(dòng)過(guò)程中偶極矩的變化,能能級(jí)躍遷的幾率級(jí)躍遷的幾率 對(duì)于倍頻峰來(lái)說(shuō)，對(duì)于倍頻峰來(lái)說(shuō)， 躍遷幾率很低，結(jié)果峰強(qiáng)反躍遷幾率很低，結(jié)果峰強(qiáng)反而很弱。而很弱。 對(duì)于基頻峰來(lái)說(shuō)，主要決議于振動(dòng)過(guò)程中偶極矩對(duì)于基頻峰來(lái)說(shuō)，主要決議于振動(dòng)過(guò)程中偶極矩的變化，而偶極矩的變化，而偶極矩 與以下幾個(gè)要素有關(guān)與以下幾個(gè)要素有關(guān) 1 原子的電負(fù)性原子的電負(fù)性 2 化學(xué)鍵的振動(dòng)

5、方式化學(xué)鍵的振動(dòng)方式 3 分子的對(duì)稱性分子的對(duì)稱性 4 基頻峰，倍頻峰和組頻峰基頻峰，倍頻峰和組頻峰 5 氫鍵的構(gòu)成氫鍵的構(gòu)成 6 與偶極矩大的基團(tuán)共軛與偶極矩大的基團(tuán)共軛Lc*1II0Lgl 誘導(dǎo)效應(yīng)誘導(dǎo)效應(yīng): l 1725cm-1 1780cm-1 1872cm-1l 共軛效應(yīng)：共軛效應(yīng)： 類似類似1，3丁二烯的化合物中，丁二烯的化合物中，共軛體系的一切碳原子處在同一平面內(nèi)，共軛體系的一切碳原子處在同一平面內(nèi)，因此所構(gòu)成的分子軌道包含一切的碳原子，因此所構(gòu)成的分子軌道包含一切的碳原子，電子離域，使碳碳單鍵有了一定程度的雙電子離域，使碳碳單鍵有了一定程度的雙鍵的性質(zhì)，原來(lái)的雙鍵性質(zhì)有所降低添

6、加鍵的性質(zhì)，原來(lái)的雙鍵性質(zhì)有所降低添加了穩(wěn)定性。了穩(wěn)定性。H3CClOH3CCH3OClClO振動(dòng)的巧合與費(fèi)米共振 假設(shè)一個(gè)分子的兩個(gè)基團(tuán)位置很接近，它們的振動(dòng)頻率幾乎一樣，并且有對(duì)稱性，其相應(yīng)的特征吸峰常發(fā)生分裂，使譜帶在一分為二，原譜帶位置的高頻和低頻的一側(cè)各處現(xiàn)一條譜帶 當(dāng)分子中的一個(gè)基團(tuán)振動(dòng)的倍頻和合頻與另一個(gè)基團(tuán)的振動(dòng)頻率相近，并具有一樣的對(duì)稱性時(shí)，也能產(chǎn)生共振使譜帶分裂，并使強(qiáng)度很弱的倍頻或合頻譜帶異常的加強(qiáng)這種景象就是費(fèi)米共振1*2ABABkmmmm12ABmmkABmm 表示A、B的折合質(zhì)量 l按簡(jiǎn)諧振動(dòng)大處置，雙原子分子的振動(dòng)頻率是化學(xué)鍵力常按簡(jiǎn)諧振動(dòng)大處置，雙原子分子的振動(dòng)

7、頻率是化學(xué)鍵力常數(shù)數(shù)k和和A、B質(zhì)量的函數(shù)質(zhì)量的函數(shù)力常數(shù)有以下規(guī)律：三鍵雙鍵單鍵力常數(shù)有以下規(guī)律：三鍵雙鍵單鍵分子振動(dòng)有以下規(guī)律：分子振動(dòng)有以下規(guī)律：V Vc=cVc-c與碳原子成鍵的其他原子，隨著其原子質(zhì)量的與碳原子成鍵的其他原子，隨著其原子質(zhì)量的 遞增，折合質(zhì)量遞增，遞增，折合質(zhì)量遞增，那么紅波數(shù)遞減那么紅波數(shù)遞減與氫原子相連的化學(xué)鍵的折合質(zhì)量都小，紅外吸收在高波數(shù)區(qū)。與氫原子相連的化學(xué)鍵的折合質(zhì)量都小，紅外吸收在高波數(shù)區(qū)。彎曲振動(dòng)比伸縮振動(dòng)容易。彎曲振動(dòng)比伸縮振動(dòng)容易。K小，故在低波數(shù)區(qū)小，故在低波數(shù)區(qū)cc分子的振動(dòng)能級(jí)：E振=V+1/2hv化學(xué)鍵的振動(dòng)能曲線不能像簡(jiǎn)諧動(dòng)那樣對(duì)稱而略有

8、偏斜，如圖：緣由解釋如下: 原子振動(dòng)是振幅增大，振動(dòng)能相應(yīng)增大 隨震動(dòng)量子數(shù)的增大，振幅也增寬，于是勢(shì)能曲線的能級(jí)間隔漸密 從基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)時(shí)將產(chǎn)生一個(gè) 吸收峰，稱為基頻峰，到第二激發(fā)態(tài)時(shí)產(chǎn)生一個(gè)弱的吸收峰，倍頻峰。一將整個(gè)紅外光譜劃分成特征官能團(tuán)區(qū)一將整個(gè)紅外光譜劃分成特征官能團(tuán)區(qū)40001333cm1和指紋區(qū)和指紋區(qū)1333667cm-1,由高頻區(qū)至低頻區(qū)依次檢查吸收由高頻區(qū)至低頻區(qū)依次檢查吸收峰存在的情況找出相應(yīng)的化合物所屬的能夠類峰存在的情況找出相應(yīng)的化合物所屬的能夠類型和所含的主要官能團(tuán)型和所含的主要官能團(tuán) 二確定了化合物的類型和能夠的官能團(tuán)后，二確定了化合物的類型和能夠的官能

9、團(tuán)后，可以查表，并遵照影響特征頻率挪動(dòng)的規(guī)那么可以查表，并遵照影響特征頻率挪動(dòng)的規(guī)那么及相關(guān)峰，進(jìn)一步研討構(gòu)造細(xì)節(jié)。及相關(guān)峰，進(jìn)一步研討構(gòu)造細(xì)節(jié)。 三三 按照上述兩步確定了化合物能夠的構(gòu)造按照上述兩步確定了化合物能夠的構(gòu)造后，在與規(guī)范圖譜或與標(biāo)樣在同一條件下測(cè)定后，在與規(guī)范圖譜或與標(biāo)樣在同一條件下測(cè)定的紅外光譜對(duì)照，同時(shí)確證。結(jié)合核磁共振，的紅外光譜對(duì)照，同時(shí)確證。結(jié)合核磁共振，質(zhì)譜，紫外光譜及元素分析等結(jié)果作出最后確質(zhì)譜，紫外光譜及元素分析等結(jié)果作出最后確實(shí)證實(shí)證 紅外光譜識(shí)譜的普通程序紅外光譜儀傅立葉變換紅外光譜儀 未知物化學(xué)構(gòu)造的測(cè)定未知物化學(xué)構(gòu)造的測(cè)定 紅外定量分析紅外定量分析 紅外光譜在其他方面的運(yùn)用：紅外光譜在其他方面的運(yùn)用： 寶石的鑒定對(duì)塑料，環(huán)氧樹脂和硅基聚合物等高分寶石的鑒定對(duì)塑料，環(huán)氧樹脂和硅基聚合物等高分