紅外吸收光譜法ppt課件(已修改)
2025-05-24 12:56 本頁面
【正文】 紅外吸收光譜法 Infrared Absorption Spectroscopy， IR 紅外吸收光譜法 一 、 概念 波數(shù) 電磁輻射的可見光至微波之間的波長區(qū)域稱為紅外區(qū) （ — 500um） ， 一般用波長 λ (um)或 波數(shù)σ (cm1)來表示 。 σ (cm1)＝ 104 ／ λ (um) ： 表示電磁輻射在單位距離 cm中的振動頻率 。 由于 波數(shù)和能量成正比 ， 故紅外光譜更多地采用波數(shù)作為單位 。 紅外吸收光譜法 紅外 、 紫外 、 可見吸收光譜的區(qū)別 光譜區(qū)域 波長 分子運動形式 光譜類型 紫外可見 200－ 780nm 分子外層價電子躍遷 紫外可見吸收光譜 紅外 － 500um 分子振動、轉(zhuǎn)動 紅外吸收光譜 △ E電子 △ E振 △ E轉(zhuǎn) 紅外光的能量較小，分子吸收紅外光不足以引起外層價電子躍遷。 紅外吸收光譜法 紅外分區(qū) 區(qū)域 波長 um 波數(shù) cm1 躍遷類型 近紅外區(qū) — 12820— 4000 OH、 NH及 CH鍵的倍頻吸收 中紅外區(qū) — 25 4000— 400 分子振動 、 轉(zhuǎn)動 ,基頻吸收 遠紅外區(qū) 25— 500 400— 20 轉(zhuǎn)動 紅外吸收光譜法 基頻吸收 ： 極性分子吸收紅外光 ， 產(chǎn)生主要屬于基態(tài) （ V＝ 0） 到第一振動能級（ V＝ 1） 之間的躍遷 ， 即 △ V＝ 1， 其對應的譜帶稱為基頻吸收帶 。 倍頻吸收 ：一次躍遷兩個或多個振動能級 由 V =0 V = 2 即 △ V ＝ 2 V =0 V = 3 即 △ V ＝ 3 3 2 1 V=0 基頻吸收倍頻吸收 注：基態(tài)中不同的振動能級用 V＝ 0， 1， 2， …表示 紅外吸收光譜法 紅外光譜的概念 分子吸收紅外光 ， 由分子振動 、 轉(zhuǎn)動發(fā)生能級的躍遷（ 基態(tài) V＝ 0至第一振動能級 V＝ 1， 即 △ V＝ 1） 產(chǎn)生的光譜 ，稱為中紅外光譜 ， 簡稱紅外光譜 。 絕大多數(shù)有機化合物和無機離子的基頻吸收帶在中紅外區(qū) ， 由于基頻振動是紅外光譜中吸收最強的振動 ， 所以該區(qū)最適合進行定性定量分析 ， 同時 ， 中紅外光譜儀技術(shù)成熟 、簡單 ， 而且目前已積累了該區(qū)的大量的數(shù)據(jù)資料 ， 因此它是目前應用最廣泛的光譜區(qū) 。 紅外吸收光譜法 二 、 紅外吸收光譜的產(chǎn)生條件 紅外吸收光譜的產(chǎn)生有兩個條件： 只有當吸收的紅外輻射能量與能級間的躍遷相當時 ，才會產(chǎn)生吸收譜帶 。 只有偶極矩發(fā)生變化的振動 ， 才能出現(xiàn)吸收譜帶 。 通常可用分子的偶極矩 μ 來描述分子極性的大小 。 設(shè)正負電中心的電荷分別為＋ q和－ q， 正負電荷中心距離為 d，則 μ = q d 紅外吸收光譜法 ?紅外吸收光譜的產(chǎn)生條件 當一定頻率的紅外光照射分子時 ， 如果分子中某個基團的振動頻率和它一致 ， 二者就會產(chǎn)生共振 ， 此時光的能量通過分子偶極矩的變化而傳遞給分子 ， 這個基團就吸收一定的紅外光 ， 產(chǎn)生振動躍遷；如果紅外光的振動頻率和分子中各基團的振動頻率不符合 ，該部分的紅外光就不會被吸收 。 因此若用連續(xù)改變頻率的紅外光照射某試樣 ， 由于該試樣對不同頻率的紅外光的吸收與否 ， 使通過試樣后的紅外光在一些波長范圍內(nèi)變?nèi)?（ 被吸收 ） ， 在另一些范圍內(nèi)則較強 （ 不吸收 ） 。將分子吸收紅外光的情況用儀器記錄 ， 就得到該試樣的紅外吸收光譜圖 。 H Cl +q q q O H H +q +q d d HCl、 H2O 的偶極矩 紅外吸收光譜法 三 、 紅外光譜法的特點 除了單原子分子和同核分子如 Ne、 He、 O H2等外 ，幾乎所有的有機化合物在紅外區(qū)都有吸收；除了光學異構(gòu)體 ， 凡是具有不同結(jié)構(gòu)的有機化合物 ， 一定不會有相同的紅外光譜 。 紅外吸收光譜最重要的特點是具有特征性 。 紅外主要用于定性 。 定量分析也遵循朗伯－比爾定律 ， 但偏離更多 ，準確度不高 ， 應用不多 。 在定量分析方面 ， 可用于測定大氣 、 汽車尾氣中的 CO、 CO2， 水中的油分等 。 紅外吸收光譜三要素： 位置 、 強度 （ S、 M、 W） 、 峰形 （ sh、 b、 v） 紅外吸收光譜法 水楊酸的紅外圖 位置 強度 峰形 紅外吸收光譜法 位置 強度 峰形 水楊酸鈉的紅外圖 紅外吸收光譜
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