有機(jī)波譜分析：1.1 紅外光譜基本原理

11.1紅外光譜基本原理2電磁波區(qū)域劃分3紅外光譜基本原理紅外光譜：分子振動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)光譜，屬分子吸收光譜。紅外吸收：樣品受到頻率連續(xù)變化的紅外光照射時(shí)，物質(zhì)分子中某個(gè)基團(tuán)的振動(dòng)頻率或轉(zhuǎn)動(dòng)頻率和紅外光的頻率一樣時(shí)，分子就吸收能量由原來的基態(tài)振動(dòng)能級躍遷到能量較高的振動(dòng)能級。該處波長的光就被物質(zhì)吸收，相應(yīng)于這些區(qū)域的投射光強(qiáng)減弱。4若輻射能等于振動(dòng)基態(tài)的能及級（E0）與第一振動(dòng)激發(fā)態(tài)的的能級（E1）之差（ΔE）時(shí)，則分子可吸收能量，即分子的振動(dòng)能級ΔE=E1-E0=hυ記錄光譜變化吸收連續(xù)紅外光待測樣品輻照分子吸收某些波長光譜，躍遷到振動(dòng)激發(fā)態(tài)6波長λ（

m）或波數(shù)1/λ單位：cm-1(4000-400)透過率100%峰強(qiáng)峰位紅外光譜示意圖7紅外光區(qū)劃分8CH3CO(CH2)2CH3

輻射→分子振動(dòng)能級躍遷→紅外光譜紅外光譜實(shí)例9分子的振（轉(zhuǎn)）動(dòng)能級10紅外光譜特點(diǎn)11紅外吸收光譜產(chǎn)生的條件

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)間有相互偶合作用。保證了紅外光的能量能傳遞給分子，這種能量的傳遞是通過分子振動(dòng)偶極矩的變化來實(shí)現(xiàn)的。12IR選律：偶極矩(Δμ)發(fā)生變化的振動(dòng)，即在振動(dòng)過程中時(shí)，

Δμ≠0才會產(chǎn)生紅外吸收（保證能量傳遞）紅外光譜選律對稱雙原子分子：沒有偶極矩，輻射不能引起共振，無紅外吸收，如：N2、O2、Cl2

等。1313CO2分子的振動(dòng)方式紅外非活性紅外活性紅外活性14聯(lián)系方式武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院生物醫(yī)用高分子材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(化北512）手機(jī)mail:cjliu@15H―C≡C―C≡NCH3CO(CH2)2CH3

紅外光譜圖實(shí)例峰數(shù)峰位峰強(qiáng)峰形16紅外光譜——峰數(shù)本質(zhì)：峰數(shù)與分子振動(dòng)方式有關(guān)現(xiàn)象：原子數(shù)越多，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，峰越多峰數(shù)與分子的振動(dòng)自由度分子：n個(gè)原子空間的運(yùn)動(dòng)：3n個(gè)自由度其中：3個(gè)平移運(yùn)動(dòng)自由度3個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)自由度（線性分子只有2個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度）振動(dòng)自由度：非線性分子3n-6線性分子3n-518伸縮振動(dòng)變形振動(dòng)分子振動(dòng)形式——以亞甲基為例19紅外光譜——峰強(qiáng)偶極矩：鍵兩端原子電負(fù)性相差越大，分子對稱性越差，則振動(dòng)時(shí)偶極矩變化越大，吸收峰越強(qiáng)。符號：s(強(qiáng))；m(中)；w(弱)（υC=O>υC=C)（反對稱伸縮振動(dòng)>對稱伸縮>變形振動(dòng)）20分子的兩個(gè)原子以其平衡點(diǎn)位中心。以很小的振幅作周期性“簡諧”振動(dòng)，其振動(dòng)可用經(jīng)典剛性振動(dòng)描述（虎克定律），K為化學(xué)鍵力常數(shù)，μ為折合質(zhì)量紅外光譜——峰位21紅外光譜——峰位峰位：吸收峰的位置（波數(shù)），與化學(xué)鍵力常數(shù)和原子質(zhì)量等相關(guān)?；瘜W(xué)鍵力常數(shù)越大，原子質(zhì)量越小,則鍵的振動(dòng)頻率越大，吸收峰出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū)22CH3CH2OH紅外光譜實(shí)例CH3OCH3O-H伸縮振動(dòng)23紅外光譜——峰形峰形：分裂，峰的對稱度，半峰寬等影響因素較為復(fù)雜，與倍頻，振動(dòng)耦合，氫鍵等較多因素有關(guān)。24紅外光譜2.倍頻帶ΔE=E1-E0=hυΔE1=E2-E0=hυ1.基頻峰3.合頻帶:有xcm-1，和ycm-1，出現(xiàn)(x+y）cm-1或(x-y）cm-1254.振動(dòng)耦合：當(dāng)分子中兩個(gè)或兩個(gè)以上相同的基團(tuán)與同一原子連接時(shí)，其振動(dòng)吸收帶常發(fā)生裂分，形成雙峰；5.費(fèi)米共振：當(dāng)強(qiáng)度很弱的倍頻帶或組頻帶位于某強(qiáng)基頻吸收帶附件時(shí)，弱的倍頻帶或組頻帶和基頻帶之間發(fā)生耦合，產(chǎn)生費(fèi)米共振。（不飽和內(nèi)酯，醛，苯酰氯）；紅外光譜基本原理小結(jié)1.紅外吸收的原因：分子振（轉(zhuǎn)）動(dòng)3.IR譜要素：峰數(shù)、峰位、峰強(qiáng)、峰形2.IR選律：偶極矩(Δμ)變化的振動(dòng)峰數(shù)：偶極矩變化的振動(dòng)方式數(shù)目相關(guān)峰位：化學(xué)鍵力常數(shù)及原子質(zhì)量