[高等教育]第15章紅外吸收光譜法(已修改)
2025-02-02 23:19 本頁面
【正文】 第十五章 紅外吸收光譜分析法 紅外吸收基本原理 Basic principle of infrared absorption spectroscopy 紅外吸收光譜與分子結(jié)構(gòu) 的關(guān)系 Infrared spectroscopy and molecular structure 紅外光譜儀 Infrared absorption spectrophotometer 樣品的處理 紅外 吸 收光譜法的應(yīng)用 Analysis of Infrared spectrograph 1. 分子的能級 E2 E1 E0 υ 0 υ 1 υ 2 υ ,0 υ ,1 υ ,2 1 J 0 2 3 J 0 2 3 1 J 0 2 3 1 J 0 2 3 1 )(/)(ΔΔΔΔ轉(zhuǎn)動振 動電 子轉(zhuǎn)動振 動電 子轉(zhuǎn)動振 動電 子分子λλλhcνννhEEEE?????????紫外吸收光譜 分子可見吸收光譜 Δ 1 ~2 0 e V1 .2 5 ~0 .0 6 μ mEλ??電 子電 子Δ 0 . 0 2 5 ~ 1 e V5 0 ~ 1 μ mEλ??振 動振 動Δ 0 . 0 2 5 ~ 0 . 0 0 4 e V5 0 ~ 3 0 0 μ mEλ??轉(zhuǎn) 動轉(zhuǎn) 動遠紅外光譜 紅外光譜 紫外 可見光譜 分子光譜的產(chǎn)生 紫外可見吸收光譜 紅外光譜 遠紅外光譜 連續(xù)光譜 帶光譜 利用物質(zhì)中的分子對紅外輻射的吸收，可得到與分子結(jié)構(gòu)相應(yīng)的紅外吸收光譜圖，從而來鑒別分子結(jié)構(gòu)，稱為紅外吸收光譜法。 分子振動能量比轉(zhuǎn)動能量大，當(dāng)發(fā)生振動能級躍遷時，不可避免地伴隨有轉(zhuǎn)動能級的躍遷，分子的振動 轉(zhuǎn)動光譜 — 紅外吸收光譜。帶光譜。 E2 E1 E0 1 J 0 2 3 J 0 2 3 1 J 0 2 3 1 J 0 2 3 1 υ 0 υ 1 υ 2 υ ,0 υ ,1 υ ,2 分子振動 ? 原子核在其平衡位置附近做微小運動，使鍵長和鍵角發(fā)生周期性的微小變化。 分子振動能級的躍遷？ 原子核所受的力與這個變化的大小成正比 諧振子 分子能級不連續(xù) 化學(xué)鍵 分子 原子 紅外吸收光譜產(chǎn)生的條件 滿足兩個條件： (1) 分子振動時 ， 必須伴有瞬時 偶極矩 的 變化 。 (2) 照射分子的紅外輻射的頻率與分子某種振動方式的 頻率相同 ,分子吸收能量 ， 從振動基態(tài)躍遷到振動激發(fā)態(tài) ， 從而產(chǎn)生吸收帶 。 偶極矩 正、 負電荷 中心間的距離 r和電荷中心所帶電量 q的乘積，叫做偶極矩 D＝ r q 它是一個矢量，方向規(guī)定為從負電荷中心指向正電荷中心。 CO,CO2：（ w.） 同核分子 （對稱雙核） ： 沒有偶極矩變化，輻射不能引起共振，無紅外活性。如： N O Cl2 等。 對稱線型分子 ：對稱伸縮，無紅外活性；不對稱伸縮，有紅外活性。 一定頻率紅外光照射分子，如分子中某基團振動頻率和它一致，會產(chǎn)生共振， 光的能量 通過 分子偶極矩的變化 傳遞給分子，基團吸收一定頻率的紅外光，產(chǎn)生振動躍遷。 偶極子在交變電場中的作用示意圖 如用連續(xù)頻率紅外光照射樣品，分子對不同頻率的紅外光吸收程度不同（偶極矩變化大的吸收強），通過分子的紅外光強度在一些波數(shù)范圍減弱（被吸收）或者沒變化（不吸收），通過儀器將作用以后的紅外光記錄下來即得紅外吸收光譜圖。 可以用峰數(shù)、 峰位 、峰形、峰強 來描述。 應(yīng)用：有機化合物的結(jié)構(gòu)解析 定性：基團的特征吸收頻率 定量：特征峰的強度 紅外吸收光譜 紅外光譜圖： 縱坐標(biāo)－透射百分比 T%； 橫坐標(biāo)－波長 λ （ ?m ） 和波數(shù)（ cm1） 分子的振動類型 1. 分子基團（或鍵）的振動頻率 以雙原子分子為例， 類似于連接在一根彈簧上的兩個小球， 12112kkcc?????? ? ??? ? ? k 化學(xué)鍵的 力常數(shù) ，與鍵能和鍵長有關(guān)， ?為雙原子的 折合質(zhì)量 ? =m1m2/（ m1+m2） 例 P331 例 :求 C=C波數(shù)值。 由表中查知 C=C鍵的 K為 , 正己烯中 C=C鍵伸縮振動頻率實測值為 1652 cm1 11 6 50212691 3 071 3 07211 ?????? cm/.????kkcv鍵類型 — C?C — — C
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