紅外光譜基本原理ppt課件(已修改)
2025-01-29 18:53 本頁(yè)面
【正文】 1 第四章 紅外吸收光譜法 2 紅外光譜 (infrared absorption spectrum , IR)又稱 分子振動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)光譜 ,屬 分子吸收光譜 。樣品受到頻率連續(xù)變化的 紅外光 照射時(shí) ,分子吸收其中一些頻率的輻射 , 使振 轉(zhuǎn)能級(jí)從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài) ,相應(yīng)于這些區(qū)域的透射光強(qiáng)減弱 ,記錄百分透過率 T%對(duì)波數(shù)或波長(zhǎng)的曲線 ,即紅外光譜。 光輻射 → 分子振動(dòng)能級(jí)躍遷 → 紅外光譜 → 官能團(tuán) → 分子結(jié)構(gòu) 3 4 紅外光區(qū)的劃分及應(yīng)用 近紅外區(qū)： ～ ?m 中紅外區(qū) ： ～ 50?m 遠(yuǎn)紅外區(qū)： 50～ 1000?m 紅外光區(qū)位于 ～ 1000 ?m 波長(zhǎng)范圍間 5 紅外吸收光譜的特點(diǎn) 只有振 轉(zhuǎn)躍遷 ,能量低 應(yīng)用范圍廣 分子結(jié)構(gòu)更為精細(xì)的表征 可以進(jìn)行定量分析 樣品不限形式 ,用量少 ,不破壞樣品 分析速度快 可聯(lián)用 6 紅外光譜與紫外可見光譜的區(qū)別 分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷；價(jià)電子和分子軌道上的電子在電子能級(jí)上的躍遷 。 2. 研究對(duì)象不同 在振動(dòng)中伴隨有偶極矩變化的化合物；不飽合有機(jī)化合物特別是具有共軛體系的有機(jī)化合物。 ，使用范圍不同 氣、液、固均可，既可定性又可定量，非破壞性分析；既可定性又可定量，有時(shí)是試樣破壞性的。 7 紅外光譜圖 ： 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； 紅外光譜的表示方法 縱坐標(biāo)為透光率 T％，橫坐標(biāo)為波長(zhǎng) λ(?m )或波數(shù) 1/λ(cm1) 可以用峰數(shù)，峰位，峰形，峰強(qiáng)來描述。 8 第一節(jié) 紅外光譜法的基本原理 一、 產(chǎn)生紅外吸收的條件 滿足兩個(gè)條件： (1)紅外 輻射光子的能量與分子振動(dòng)能級(jí)躍遷所需能量相同 。 (2)輻射與物質(zhì)間有相互耦合作用 （ 偶極距有變化 ） 。 對(duì)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。 非對(duì)稱分子 ： 有偶極矩 ， 有紅外活性 。 9 分子的振動(dòng)都有一個(gè) 內(nèi)在的頻率 ，如果輻射到分子上的紅外線的頻率與分子振動(dòng)的內(nèi)在頻率不同，分子振動(dòng)不受到影響。如果二者相同，則會(huì)產(chǎn)生 共振效應(yīng) ，分子吸收入射的紅外線，振幅增大，能量增加。 分子具有內(nèi)在的振動(dòng)頻率只是共振效應(yīng)產(chǎn)生的必要條件之一 。 內(nèi)在頻率的大小決定了分子吸收何種頻率的紅外線。 而這種吸收能否發(fā)生則由分子在振動(dòng)過程中 偶極矩是否發(fā)生變化 所決定。 10 如果一個(gè)分子的正負(fù)電荷的重心不重合，當(dāng)分子進(jìn)行伸縮振動(dòng)時(shí)， 正負(fù)電荷重心的距離跟隨發(fā)生相應(yīng)的變化，因此偶極矩也相應(yīng)的伸長(zhǎng)或者收縮。 當(dāng)一個(gè)紅外光子作用于分子時(shí)，由于紅外光子的波長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于分子的體積，可以認(rèn)為分子處于均勻的電場(chǎng)中 。 在光子的頻率與分子振動(dòng)的頻率相同的條件下，也就是說光子的交變電場(chǎng)變化頻率與分子振動(dòng)的頻率相同時(shí)，以下情況可能發(fā)生： 11 12 二、分子振動(dòng)形式 雙原子分子的 化學(xué)鍵的振動(dòng)類似于連接兩個(gè)小球的彈簧，其 振動(dòng)類似于簡(jiǎn)諧振動(dòng)。 （ 動(dòng)畫演示 ） 13 k單位： dyncm1； k’單位： Ncm1，與鍵能和鍵長(zhǎng)有關(guān)， ? 為雙原子的原子質(zhì)量 折合質(zhì)量 ： ? ＝ m1m2 /（ m1＋ m2） ， Ar為雙原子的原子量的折合質(zhì)量： Ar ＝ M1M 2/ M1＋ M2 發(fā)生振動(dòng)能級(jí)躍遷需要能量的大小取決于鍵兩端原子的折合質(zhì)量 和鍵的 力常數(shù) ， 即取決于分子的結(jié)構(gòu)特征 。 Arkkccm 39。1 30 7211/ 1 ????????14 下表是某些鍵的伸縮力常數(shù)（ mdyn/A＝ N/cm） 鍵類型 － C≡C － ＞
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