儀器分析紅外吸收光譜法

1、關(guān)于儀器分析紅外吸收光譜法第一張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20一、概述 introduction二、產(chǎn)生紅外吸收的條件condition of Infrared absorption spectroscopy三、分子的振動(dòng)類型basic vibration of the group in molecular四、基頻、倍頻和組頻base frequency 、frequency multiplication、group frequency 五、分子的振動(dòng)自由度degree of freedom vibration 六、紅外吸收光譜圖infrared spectrog

2、raph第一節(jié) 紅外吸收基本原理 principle of IR第二張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20紅外吸收光譜法：利用物質(zhì)對(duì)紅外光區(qū)電磁輻射的選擇性吸收的特性來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、定性和定量的分析方法，又稱紅外分光光度法。一、概述 introduction第三張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/202.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)光譜輻射分子振動(dòng)能級(jí)躍遷紅外光譜官能團(tuán)分子結(jié)構(gòu)近紅外區(qū)：0.782.5m OH和NH倍頻吸收區(qū)中紅外區(qū)：2.515.4m 振動(dòng)、伴隨轉(zhuǎn)動(dòng)光譜遠(yuǎn)紅外區(qū)：15.440m 純轉(zhuǎn)動(dòng)光譜 第四張，PPT共一百一十頁(yè)，

3、創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20第五張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20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(lái)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；3. 紅外光譜與有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)第六張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20二、產(chǎn)生紅外吸收的條件 condition of Inrared absorption spectroscopy 滿足兩個(gè)條件： 1. 分子振動(dòng)時(shí)，必須伴隨有瞬時(shí)偶極矩的變化。對(duì)稱分子：沒(méi)有偶極矩，輻射不能引起

4、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。 如：H2O 、HCl 等 第七張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20續(xù)前 2. 只有當(dāng)照射分子的紅外輻射的頻率與分子某種振動(dòng)方式的頻率相同時(shí)，分子吸收能量后，從基態(tài)振動(dòng)能級(jí)躍遷到較高能量的振動(dòng)能級(jí)，從而在圖譜上出現(xiàn)相應(yīng)的吸收帶。第八張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20三、分子的振動(dòng)形式 basic vibration of the group in molecular1. 分子基團(tuán)(或鍵)的振動(dòng)頻率 分子振動(dòng)的模型，以經(jīng)典力學(xué)的方法可把兩個(gè)質(zhì)量為m1和m2的原子

5、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。由經(jīng)典力學(xué)可導(dǎo)出該體系的基本振動(dòng)頻率計(jì)算公式第九張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20 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）。 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，且第十張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20 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。正己烯中C=C鍵伸縮振動(dòng)頻率實(shí)

6、測(cè)值為1652 cm-1第十一張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20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 4.5 m 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)。第十二張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/202分子的振動(dòng)類型伸縮振動(dòng) 亞甲基：變形振動(dòng) 亞甲基第十三張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20甲基的振動(dòng)形式伸縮振動(dòng) 甲基：變形振動(dòng) 甲基對(duì)稱s(CH3)1

7、380-1 不對(duì)稱as(CH3)1460-1對(duì)稱 不對(duì)稱s(CH3) as(CH3)2870 -1 2960-1第十四張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20第十五張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20例水分子的紅外吸收與振動(dòng)類型第十六張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20例CO2分子第十七張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20四、基頻、倍頻和組頻基頻 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

8、的振動(dòng)頻率。第十八張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/202. 倍頻 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。 由 = 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。 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，二倍頻峰還比較強(qiáng)，三倍頻峰以上，因躍遷幾率很小，一

9、般都很弱，常常不能測(cè)到。 第十九張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20續(xù)前 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：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 極弱第二十張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/203. 組頻 如果分子吸收一個(gè)紅外光子，同時(shí)激發(fā)了基頻分別為 1和2 的兩種躍遷，此時(shí)所產(chǎn)生的吸收頻率應(yīng)

10、該等于上述兩種躍遷的吸收頻率之和或之差，故稱組頻。第二十一張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20注：振動(dòng)自由度反映吸收峰數(shù)量 并非每個(gè)振動(dòng)都產(chǎn)生基頻峰吸收峰數(shù)常少于振動(dòng)自由度數(shù)1. 定義：指分子獨(dú)立的振動(dòng)數(shù)目，或基本的振動(dòng)數(shù)目N個(gè)原子組成分子，每個(gè)原子在空間具有三個(gè)自由度四、分子的振動(dòng)自由度第二十二張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20示例水分子非線性分子第二十三張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20示例CO2分子 線性分子第二十四張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/202. 吸收峰數(shù)少于振動(dòng)自由度的

11、原因：發(fā)生了簡(jiǎn)并即振動(dòng)頻率相同的峰重疊 紅外非活性振動(dòng)若干振動(dòng)頻率十分接近，一般紅外光譜儀難以分辨振動(dòng)吸收的能量太小，吸收信號(hào)不被儀器感知第二十五張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20六、紅外吸收光譜圖T 曲線：前疏后密T曲線：前密后疏第二十六張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20一、基團(tuán)頻率與指紋區(qū)group frequency in IR二、典型的有機(jī)化合物的紅外光譜主要特征molecular structure and absorption peaks三、影響基團(tuán)頻率位移的因素factors influenced peak shift 四、

12、重要官能團(tuán)的特征吸收頻率第二節(jié) 紅外吸收光譜與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系infrared spectroscopy and molecular structure 第二十七張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20一、基團(tuán)頻率與指紋區(qū)1. 基團(tuán)頻率 在紅外光譜中，某些化學(xué)基團(tuán)雖然處于不同分子中，但它們的吸收頻率總是出現(xiàn)在一個(gè)較窄的范圍內(nèi)，這類頻率稱為基團(tuán)特征振動(dòng)頻率，簡(jiǎn)稱基團(tuán)頻率。最有分析價(jià)值的基團(tuán)頻率在4000 cm-1 1500 cm-1 之間，這一區(qū)域稱為基團(tuán)頻率區(qū)、官能團(tuán)區(qū)或特征區(qū)。區(qū)內(nèi)的峰是由伸縮振動(dòng)產(chǎn)生的吸收帶，比較稀疏，容易辨認(rèn)，常用于鑒定官能團(tuán)。 主要包括X-H、C=X

13、 、-CX的伸縮振動(dòng)。 第二十八張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20基團(tuán)特征頻率（特征峰） 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。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 酰胺第二十九張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/202. 指紋區(qū) 在1500 cm-1 700 cm-1 區(qū)域內(nèi)，除單鍵的伸縮振動(dòng)外，還有因變形振動(dòng)

14、產(chǎn)生的譜帶。這種振動(dòng)與整個(gè)分子的結(jié)構(gòu)有關(guān)。當(dāng)分子結(jié)構(gòu)稍有不同時(shí)，該區(qū)的吸收就有細(xì)微的差異，并顯示出分子特征。這種情況就像人的指紋一樣，因此稱為指紋區(qū)。指紋區(qū)對(duì)于指認(rèn)結(jié)構(gòu)類似的化合物很有幫助，而且可以作為化合物存在某種基團(tuán)的旁證。第三十張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20二、典型的有機(jī)化合物的紅外光譜主要特征1. 烷烴2. 烯烴和炔烴3. 芳烴4. 醇和酚5. 醚6. 酮和醛7. 酸和酯8. 胺和酰胺第三十一張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/201烷烴（CH3，CH2，CH）(CC,CH )as1460 cm-1 s13801365 cm-1CH

15、3 CH2 剪式振動(dòng)14801440 cm-1CH2 對(duì)稱伸縮2850cm-110CH3 對(duì)稱伸縮2870cm-110 CH2不對(duì)稱伸縮2925cm-110 CH3不對(duì)稱伸縮2960cm-110 3000cm-1 異丙基分裂：有相鄰甲基存在時(shí)， sCH3分裂為雙峰， 且隨相鄰甲基數(shù)的增多，裂距增大。 第三十二張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/202,4-二甲基戊烷(a)、2,4,4-三甲基戊烷(b) 的紅外光譜 C-H30002850cm-1(s)asCH32962cm-1(vs)asCH22926cm-1(s) sCH32872cm-1(vs)sCH22853cm-1

16、(s) asCH3+CH2第三十三張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/202. 烯烴和炔烴(1) 烯烴=C-H31003000cm-1(m)C=C16801620cm-1(w)=C-H1000650cm-1(s)3000cm-1(不飽和)2,4,4-三甲基-1-戊烯(c)的紅外光譜 =C-HC=C=C-H確定取代位置及構(gòu)型第三十四張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20(2) 炔烴C-H33103300cm-1(s，尖)C-H642615cm-1(s，尖)（彎曲振動(dòng)頻率） CC22602100cm-1(w, 尖)1-己炔的紅外光譜 C-HCC第三十五

17、張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20第三十六張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/203. 芳烴-H 31003000cm-1(wm，通常有三個(gè)峰) C=C 1600cm-1, 1580cm-1 (雙峰), 1500cm-1 (s), 1450cm-1 鑒定有無(wú)芳環(huán)存在-H900650cm-1(s)，（面外彎曲振動(dòng)吸收帶） 確定芳環(huán)取代情況及鑒定芳環(huán)存在第三十七張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20單取代： 770-730,710-690 1,2取代：770 1,3取代： 860 , 810-750,710-6901,4取代

18、： 830-8101,2,3取代：780-760 1,2,4取代：810,850-900 1,3,5取代：860-710 圖 苯衍生物的紅外光譜圖第三十八張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20示例第三十九張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/204. 醇和酚1)O-H伸縮振動(dòng)：2)C-O伸縮振動(dòng)：注：酚還具有苯環(huán)特征第四十張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20第四十一張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/205. 醚（COC）ms1100 1050 1280 1220對(duì)稱伸縮反對(duì)稱伸縮 O Rws94012

19、10 1050對(duì)稱伸縮反對(duì)稱伸縮R-O-R強(qiáng)度吸收峰位振動(dòng)形式基團(tuán)第四十二張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20丁醚的紅外光譜圖1126.2cm 1是醚鍵的不對(duì)稱伸縮振動(dòng) C-O-C第四十三張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/206. 酮和醛 A. 飽和脂肪酮的第一強(qiáng)峰是C=O的峰，1715 cm-1附近； B. 芳香酮或，不飽和酮向低頻移20 40cm-1；1)酮2)醛A. 飽和脂肪醛上C=O的峰比酮高10 cm-1左右；B. 醛基上C-H的伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)發(fā)生費(fèi)米共振1，2,在2830和2720 cm-1出現(xiàn)雙峰；第四十四張，PPT共一百一十

20、頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20丙 酮第四十五張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20丙 醛第四十六張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20第四十七張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/207. 酸和酯(1) 羧酸游離的羧酸C=O的峰在1760 cm-1附近；液態(tài)和固態(tài)的羧酸C=O移到1720 cm-1附近，且O-H移到3200 2500 cm-1，出現(xiàn)寬峰；(2) 酯 羰基的吸收在1740 cm-1附近；C-O-C的不對(duì)稱伸縮在1300 1150 cm-1，對(duì)稱伸縮在 1140 1030 cm-1 。第四十八張，PPT

21、共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20第四十九張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20第五十張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/208. 胺和酰胺(1)胺特征區(qū)分 第五十一張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20示例第五十二張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20特征區(qū)分 注: 共軛 誘導(dǎo) 波數(shù)(2) 酰胺第五十三張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20示例第五十四張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20不同酰胺吸收峰數(shù)據(jù)第五十五張，PPT共一百一十

22、頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20三、影響基團(tuán)頻率位移的因素 molecular structure and absorption peaks1. 樣品的狀態(tài)與溫度效應(yīng)2. 氫鍵的生成3. 振動(dòng)偶合4. 誘導(dǎo)效應(yīng)和共軛效應(yīng)第五十六張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/201. 樣品的狀態(tài)與溫度效應(yīng) 同一物質(zhì)的不同狀態(tài)，由于分子間相互作用力不同，所得到光譜往往不同。 分子在氣態(tài)時(shí)，其相互作用力很弱，此時(shí)可以觀察到伴隨振動(dòng)光譜的轉(zhuǎn)動(dòng)精細(xì)結(jié)構(gòu)。 液態(tài)和固態(tài)分子間作用力較強(qiáng)，在有極性基團(tuán)存在時(shí)，可能發(fā)生分子間的締合或形成氫鍵，導(dǎo)致特征吸收帶頻率、強(qiáng)度和形狀有較大的改變。例如

23、，丙酮在氣態(tài)時(shí)的C-H為1742 cm-1 ，而在液態(tài)時(shí)為1718 cm-1 。溫度升高，帶寬增加，帶數(shù)減少。第五十七張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/202.氫鍵的生成 (分子內(nèi)氫鍵；分子間氫鍵)：使伸縮振動(dòng)頻率向低波數(shù)方向移動(dòng)，且?guī)捈皬?qiáng)度都增加；使彎曲振動(dòng)頻率向高波數(shù)方向移動(dòng)。 cm-1 cm-1 cm-1 cm-1第五十八張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20分子間氫鍵的影響比分子內(nèi)氫鍵更顯著。分子內(nèi)的氫鍵不受溶液濃度的影響，分子間的氫鍵與溶質(zhì)的濃度及溶劑的性質(zhì)有關(guān)。因此，可以采用改變?nèi)芤旱臐舛葴y(cè)量紅外光譜，以判別兩個(gè)不同的氫鍵。 不同濃

24、度乙醇在CCl4溶液中的紅外光譜第五十九張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/203. 振動(dòng)偶合 當(dāng)兩個(gè)振動(dòng)頻率相同或相近的基團(tuán)相鄰具有一公共原子時(shí)，由于一個(gè)鍵的振動(dòng)通過(guò)公共原子使另一個(gè)鍵的長(zhǎng)度發(fā)生改變，產(chǎn)生一個(gè)“微擾”，從而形成了強(qiáng)烈的振動(dòng)相互作用。其結(jié)果是使振動(dòng)頻率發(fā)生變化，一個(gè)向高頻移動(dòng)，另一個(gè)向低頻移動(dòng)，譜帶分裂。振動(dòng)耦合常出現(xiàn)在一些二羰基化合物中，如，羧酸酐。兩個(gè)羰基的振動(dòng)耦合，使C=O吸收峰分裂成兩個(gè)峰，波數(shù)分別為1820 cm-1 （反對(duì)稱耦合）和1760 cm-1 （對(duì)稱耦合）第六十張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20例如：(CH3

25、CH2CO)2O第六十一張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20Fermi共振 當(dāng)一振動(dòng)的倍頻與另一振動(dòng)的基頻接近時(shí)，由于發(fā)生相互作用而產(chǎn)生很強(qiáng)的吸收峰或發(fā)生裂分，這種現(xiàn)象稱為Fermi共振。第六十二張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/204. 誘導(dǎo)效應(yīng)和共軛效應(yīng) (1)誘導(dǎo)效應(yīng)(I效應(yīng))吸電子基團(tuán)使吸收峰向高頻方向移動(dòng)（藍(lán)移）vC=0=1715cm-1vC=0=1800cm-1vC=0=1920cm-1vC=0 = 1928cm-1vC=0=1730cm-1化合物電負(fù)性XX+YY4.475.415.595.736.927.90vC=0/cm-117

26、5217941803182018681928第六十三張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20 (2) 共軛效應(yīng)(C效應(yīng)) 共軛vC=0=1670 1660cm-1vC=0=1700 1680cm-1vC=0=1670 1660cm-1vC=0=1685 1665cm-1vC=0=1715cm-1vC=0=17251705cm-1第六十四張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20 (3) 中介效應(yīng)(M效應(yīng)) n 共軛I效應(yīng) C效應(yīng)vC=0=1680cm-1vC=0=1715cm-1vC=0=1690cm-1vC=0=1680cm-1C效應(yīng) I效應(yīng)vC=0

27、=1730cm-1vC=0=1735cm-1vC=0=1715cm-1I效應(yīng)解釋不了第六十五張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20四、重要官能團(tuán)的特征吸收頻率第六十六張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20常見(jiàn)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-H（氫鍵）C=OC-C，C-N，C-O=C-HC-HCCC=C第六十七張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20一、色散型紅外光譜儀二、傅立葉變換紅外光譜儀第

28、三節(jié) 紅外光譜儀infrared absorption spectrometer第六十八張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20一、色散型紅外光譜儀1. 光學(xué)系統(tǒng)2. 主要部件第六十九張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/201. 光學(xué)系統(tǒng)第七十張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/202. 主要部件 （1）光源硅碳棒(Globar)硅碳棒是由SiC加壓在2000 燒結(jié)而成供電電流：45A; 工作溫度：12001500 ;使用壽命：1000h. 能斯特?zé)?Nernst Lamp)主要成分：氧化鋯(75%)、氧化釔、氧化釷等，并含有少

29、量的氧化鈣、氧化鈉、氧化鎂等.供電電流：0.51.2A;工作溫度：13001700;使用壽命：2000h.需要預(yù)熱 700 .不要預(yù)熱 能斯特?zé)羰怯上⊥两饘傺趸餆Y(jié)的空心棒或?qū)嵭陌?。第七十一張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20(2) 吸收池 因玻璃、石英等材料不能透過(guò)紅外光，紅外吸收池使用可透過(guò)紅外的材料制成窗片；不同的樣品狀態(tài)（固、液、氣態(tài)）使用不同的樣品池，固態(tài)樣品可與晶體混合壓片制成。第七十二張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20單色器由色散元件、準(zhǔn)直鏡和狹縫構(gòu)成。色散元件常用光柵 以光柵為分光元件的紅外光譜儀不足之處：需采用狹縫，光能

30、量受到限制；掃描速度慢，不適于動(dòng)態(tài)分析及和其它儀器聯(lián)用；不適于過(guò)強(qiáng)或過(guò)弱的吸收信號(hào)的分析。(3)單色器第七十三張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20(4) 檢測(cè)器 檢測(cè)器的作用是將照射在它上面的紅外光變成電信號(hào)。紅外光能量低，因此常用熱電偶、測(cè)熱輻射計(jì)、熱釋電檢測(cè)器和碲鎘汞檢測(cè)器等。第七十四張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20表 幾種紅外檢測(cè)器第七十五張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20二、傅里葉變換紅外光譜儀1. 傅里葉變換紅外光譜儀結(jié)構(gòu)框圖2. 傅里葉變換紅外光譜儀的原理與特點(diǎn)第七十六張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于

31、2022年6月2022/8/201. 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第七十七張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/202. 傅立葉變換紅外光譜儀的原理與特點(diǎn) 光源發(fā)出的輻射經(jīng)干涉儀轉(zhuǎn)變?yōu)楦缮婀?，通過(guò)試樣后，包含的光信息需要經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)上的傅立葉變換解析成普通的譜圖。特點(diǎn)：(1) 掃描速度極快(1s)；適合儀器聯(lián)用； (2)不需要分光，信號(hào)強(qiáng)，靈敏度很高； (3)儀器小巧。第七十八張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20傅里葉變換紅外光譜儀工作原理圖 第七十九張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月

32、2022/8/20邁克爾干涉儀工作原理圖 第八十張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20一、氣體樣品二、液體和溶液樣品三、固體樣品第四節(jié) 樣品的處理sampling methods第八十一張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20一、氣體樣品氣體、蒸氣壓高的液體、固體或液體分解所產(chǎn)生的氣體，都可以用氣體池測(cè)定。對(duì)于含量較低的氣體還可以采用多重反射氣體池進(jìn)行測(cè)定。圖 紅外氣體槽體 第八十二張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20二、液體和溶液樣品用溶劑CS2、CCl4、CHCl3等溶解吸收很強(qiáng)的液體后，再液膜法進(jìn)行測(cè)定。主要起稀釋作

33、用。注意：溶劑化效應(yīng)、溶劑自身的紅外吸收峰。液膜0.015 mm以下時(shí)，可以借助窗片的附著力，使其自然形成液膜。1樣品池的類型 固定池、可拆池、可變厚度池、微量池2液體樣品的制備(1) 液膜法固定池：用于易揮發(fā)性液體的測(cè)定?？刹鸪兀河糜诟叻悬c(diǎn)、粘稠型液體的測(cè)定液膜厚度的選擇： 脂肪族碳?xì)浠衔?0.02mm 鹵化物、芳香族化合物 0.01mm 含氧、氮的有機(jī)物 0.005mm 含硅、氟的有機(jī)物 0.03mm(2) 溶液法第八十三張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20三、固體樣品1壓片法KCl、KBr在加壓下呈現(xiàn)所謂冷脹現(xiàn)象并變?yōu)榭伤芪铮谥屑t外光區(qū)完全透明，因此常用作固

34、體樣品的稀釋劑。稀釋劑的比例：樣品/稀釋劑 1/100稀釋劑的要求：純度高、粒度小于2.5m、不含水分。 油壓機(jī)壓力：510107Pa (510t/cm2)；加壓同時(shí)要抽去空氣。光散射現(xiàn)象較嚴(yán)重第八十四張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/203薄膜法(1050m)熔 融 法：對(duì)于熔點(diǎn)較低，而且熱穩(wěn)定性好的樣品，可以采用此法。常用于高分子有機(jī)化合物的測(cè)定。2糊狀法 選取與試樣的折射率相近的液體分散介質(zhì)與固體粉末混合研磨制成糊膏，然后用液體池進(jìn)行測(cè)定。減少了光散射現(xiàn)象。 固體有機(jī)化合物的折射率一般在1.51.6。 常用的液體分散介質(zhì)： 液體石蠟油(nd=1.46)、六氯丁二烯

35、(nd=1.55)、氟化煤油 這些液體分散介質(zhì)自身也有各自的吸收峰。溶液成膜法：將試樣溶解于沸點(diǎn)較低的溶劑中，然后將溶液分布在成膜介質(zhì)（水銀、玻璃、塑料、金屬板)上，讓溶劑蒸發(fā)后形成試樣膜。第八十五張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20一、定性分析qualitative analysis二、定量分析quantitative analysis第五節(jié) 紅外吸收光譜法的應(yīng)用applacations of IR第八十六張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20一、定性分析1. 定性前的準(zhǔn)備工作2. 圖譜的解析3. 化合物結(jié)構(gòu)的驗(yàn)證第八十七張，PPT共一百一十

36、頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/201. 定性前的準(zhǔn)備工作樣品制備做紅外光譜圖了解試樣的來(lái)源、以估計(jì)其可能是哪類化合物；測(cè)定試樣的物理常數(shù)，如熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度、折光率等。第八十八張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/202. 圖譜的解析(1) 確定化合物的類型(2) 判斷可能含有的官能團(tuán)(3) 根據(jù)吸收峰的位置推測(cè)基團(tuán)所處的環(huán)境(4) 參考其他信息列出可能結(jié)構(gòu)(5) 對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)譜圖或標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)第八十九張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20(1) 確定化合物的類型區(qū)分有機(jī)物還是無(wú)機(jī)物 3000 cm-1 附近是否有飽和或不飽和 CH； 譜圖中峰形和

37、峰的個(gè)數(shù)。第九十張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20區(qū)分飽和與不飽和化合物以3000cm-1為界限，大于3000cm-1 的尖峰為不飽和CH；三鍵和雙鍵區(qū)是否有吸收峰。區(qū)分脂肪族化合物和芳香族化合物16001450cm-1是否有24個(gè)苯環(huán)骨架振動(dòng)吸收峰。第九十一張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20(2) 判斷可能含有的官能團(tuán) 主要利用官能團(tuán)特征頻率區(qū)提供的信息40002500cm-1屬氫鍵區(qū)：OH、NH、CH等；25002000cm-1屬三鍵和累積雙鍵區(qū)：CC、CN、CCC、NCO等；20001500cm-1屬雙鍵區(qū)：CC、CO、NO、苯環(huán)等

38、； 15001300cm-1：CH的彎曲振動(dòng)； 1300400cm-1：CO、CX、苯環(huán)和雙鍵取代類型等。 第九十二張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20(3) 根據(jù)吸收峰的位置推測(cè)基團(tuán)所處的環(huán)境 如：相鄰是否有產(chǎn)生共軛或誘導(dǎo)效應(yīng)的基團(tuán)； 從1000650 cm-1的信息確定烯烴或芳烴的取代類型； 從1380 cm-1的存在、是否裂分以及相對(duì)強(qiáng)度等判斷甲基的情況，等。第九十三張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20(4) 參考其他信息列出可能結(jié)構(gòu) 樣品來(lái)源和用途，熔點(diǎn)、沸點(diǎn)及其他物理化學(xué)性質(zhì) 其他波譜信息（紫外光譜，質(zhì)譜，核磁共振譜等） 根據(jù)分子式

39、計(jì)算出化合物的不飽和度第九十四張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20不飽和度的計(jì)算U=0, 飽和U=1，可能有一個(gè)雙鍵或脂環(huán)；U=2，可能有兩個(gè)雙鍵和脂環(huán)，也可能有一個(gè)叁鍵；U=4，可能有一個(gè)苯環(huán)。第九十五張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20(5) 對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)譜圖或標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù) 紅外光譜比較復(fù)雜，特別是指紋區(qū)的吸收很難一一歸屬，但整體特征性強(qiáng)。在相同條件下測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)化合物的紅外光譜，然后進(jìn)行比較；與紅外標(biāo)準(zhǔn)譜圖進(jìn)行比較(*注意測(cè)定條件)。 第九十六張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20譜圖解析示例 例1：已知該化合物的元素組成為

40、C7H8O。=C-H3039,3001C-H 2947芳環(huán)骨架振動(dòng)C=C1599,1502C-O-C 1040芳環(huán)單取代=C-H756,693例1：推測(cè)化合物的C7H8O結(jié)構(gòu)。第九十七張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20第一步：3039cm-1，3001cm-1 是不飽和C-H伸縮振動(dòng)=C-H，說(shuō)明化合物中有不飽和雙鍵2947cm-1是飽和C-H伸縮振動(dòng)C-H ，說(shuō)明化合物中有飽和C-H鍵1599cm-1，1503cm-1是芳環(huán)骨架振動(dòng)C=C ，說(shuō)明化合物中有芳環(huán)芳環(huán)不飽和度為4，這說(shuō)明該化合物除芳環(huán)以外的結(jié)構(gòu)是飽和的1040cm-1是醚氧鍵的伸縮振動(dòng)C-O-C ，說(shuō)

41、明化合物中有C-O-C鍵756cm-1，694cm-1 是芳環(huán)單取代面外彎曲振動(dòng)=C-H，說(shuō)明化合物為單取代苯環(huán)化合物第二步：第九十八張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20第三步：綜合以上推測(cè)，由化合物分子式C7H8O得出該化合物結(jié)構(gòu)為：2839cm-1進(jìn)一步證明了化合物中CH3的存在 ，它是CH3 的伸縮振動(dòng)C-H 1460cm-1 是也進(jìn)一步證明了化合物中CH3的存在 ，它是CH3 的面內(nèi)彎曲振動(dòng)C-H 第九十九張，PPT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20例2：推測(cè)化合物C8H7N的結(jié)構(gòu)例2：已知化合物的元素組成為C8H7N，推測(cè)其結(jié)構(gòu)。=C-H3062C-H2923C N2229芳環(huán)骨架振動(dòng)C=C1589，1481，1458芳環(huán)間位二取代=C-H786，686第一百?gòu)垼琍PT共一百一十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/20第一步：3062cm-1是不飽和C-H伸縮振動(dòng)=C-H，說(shuō)明化合物有不飽和雙鍵2924cm-1是飽和C-H伸縮振動(dòng)C-H ，說(shuō)明化合物中有飽和C-H鍵2229cm-1是不飽和叁鍵CN伸縮振動(dòng) C N，不飽和度為21589cm-1，1481 cm-1 ，1458cm-1是芳環(huán)骨架振動(dòng)C=C ，說(shuō)明化合物中有芳環(huán)