《紅外吸收光譜分析》ppt課件-文庫吧
2025-04-27 12:56 本頁面
【正文】 nal Selection Rule） ： D? = 177。 1 非諧振子 實際上雙原子分子不是理想的諧振子 ， 原因有倆： （ 1） 電子云的排斥 ， 兩個原子靠的越近 ， 斥力越大； （ 2） 兩個原子之間的距離增大到一定程度后 ， 分子解離 。 因此雙原子分子應該看成是非諧振子 。 從勢能圖上看區(qū)別 ！ 討論 : （ 1） 振動能級之間的能級差能量較小 ， 分子在振動能級之間躍遷吸收紅外光輻射； （ 2） 從 v=0躍遷至 v＝ 1產(chǎn)生的吸收譜線稱為 基本譜帶或基頻峰 ； （ 3） 從 v＝ 0躍遷至 v＝ 2產(chǎn)生的吸收譜帶稱為 倍頻峰 ， 躍遷至 v＝ 2稱為第一倍頻峰 ， v＝ 3稱為第二倍頻峰；倍頻峰的頻率不是基頻峰的整數(shù)倍 ， 而是略小 。 （ 4） 基頻峰躍遷幾率大 ， 峰最強 ， 倍頻峰較弱 二 、 分子的振動方式 構成分子的原子不是靜止不動的 ， 原子在其平衡位置做相對運動 ， 從而產(chǎn)生振動 ！ 原子與原子之間的相對運動無非有兩種情況 ， 即：鍵長發(fā)生變化 （ 伸縮振動 ，Stretch） ， 鍵角發(fā)生變化 （ 彎曲振動 ， Bend） 對于雙原子分子：沒有彎曲振動 ， 只有一個伸縮振動 伸縮振動： change in bond length 彎曲振動： change in bond angle 先看一下伸縮振動：也兩種情況：對稱和不對稱伸縮 以亞甲基－ CH2為例 (動畫 ) 對于多原子分子來說，情況比較復雜 ?s ?as symmetric asymmetric 再看一下彎曲振動：鍵角發(fā)生變化而鍵長不變 兩類：面內(nèi)彎曲振動 r d scissoring wagging 面外彎曲振動 w t twisting/torsion rocking 三 、 分子的振動自由度 分子振動形式的多少稱為振動的自由度 ， 換句話說 ， 振動自由度就是分子的獨立的振動數(shù)目 。 如何計算分子的振動自由度 ？ 如果一個分子有 N個原子 ， 在三維空間里 （ x,y,z)，每個原子的運動自由度為 3， N個原子的總運動自由度（ 運動數(shù)目 ） ＝ 3N。 分子在空間的運動形式有三種：平動 ， 轉(zhuǎn)動 ， 振動 （ 1） 平動：分子作為一個整體在空間平移 。 有三種平動方式，平動自由度為 3 （ 2） 轉(zhuǎn)動：分子在空間圍繞一個通過其質(zhì)心的軸轉(zhuǎn)動 。 對于線形分子： 有兩種轉(zhuǎn)動方式，轉(zhuǎn)動自由度為 2 對于非線形分子： 有三種轉(zhuǎn)動方式，轉(zhuǎn)動自由度為 3 （ 3） 振動 因此：對于有 N個原子的分子來說 ， 總的運動自由度＝平動自由度＋轉(zhuǎn)動自由度＋振動自由度＝ 3N 振動自由度＝運動自由度－平動自由度－轉(zhuǎn)動自由度 對于線性分子：振動自由度＝ 3N－ 5 對于非線性分子：振動自由度＝ 3N－ 6 例如： H2， 雙原子分子 ， 3N－ 5＝ 1 H2O， 三原子分子 ， 非線性 ， 3N－ 6＝ 3 （ 動畫 ） vs vas d CO2,三原子分子 ， 線性 ， 3N－ 5＝ 4 (動畫 ) + + d t 例如：苯 ， 3N－ 6＝ 30種 ， 實際上苯的紅外譜圖上只有幾個吸收峰 ！ 說明：不單苯 ， 許多化合物在紅外譜圖上的吸收峰數(shù)目要遠小于其振動自由度 （ 理論計算值 ） 。 原因 :(1)相同頻率的峰重疊 ， 即簡并； （ 2） 頻率接近或峰弱 ， 儀器檢測不出； （ 3） 有些吸收峰落在儀器的檢測范圍之外； （ 4） 并不是所有的振動都產(chǎn)生紅外吸收 ！ 那么什么情況下的振動產(chǎn)生紅外吸收 ？ 我們在光學導論提到過 ， 光是電磁波 （ 電場＋磁場 ） 分子也有電場 （ 偶極矩 ） ， 分子中的原子在做振動時 ， 偶極矩會發(fā)生變化 。 紅外吸收的產(chǎn)生是由于分子電場和紅外光電場的相互耦合作用 ！ 重點討論 分子吸收紅外輻射必須同時滿足以下兩個條件： （ 1） 輻射應具有剛好滿足振動躍遷所需的能量 。 （ 2） 只有能使偶極矩發(fā)生變化的振動形式才能吸收紅外輻射 （ 輻射與物質(zhì)間有相互偶合作用 ） 。 A、 對稱分子：沒有偶極矩 ， 輻射不能引起共振 ， 無紅外活性 。 如： N O Cl2 等 。 B、 非對稱分子：有偶極矩 ， 紅外活性 。 四
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