【正文】 原理 一、振動 轉(zhuǎn)動 光譜 二、紅外光譜產(chǎn)生的條件和吸收峰強(qiáng)度 三、吸收峰的位置 四、特征峰與相關(guān)峰 第二 節(jié) 基本原理 第三節(jié) 影響譜帶位置的因素 一、振動 轉(zhuǎn)動光譜 0 . 0 5 e V~0 . 0 0 0 1ΔE1 . 0 e V~0 . 0 5ΔE 轉(zhuǎn)振 ?????（一）諧振子 與位能曲線 轉(zhuǎn)振 EEE ??????? 紅外光譜主要由分子的振動能級躍遷產(chǎn)生 ? 分子的振動能級差遠(yuǎn)大于轉(zhuǎn)動能級差 ? 分子發(fā)生振動能級躍遷必然同時伴隨轉(zhuǎn)動能級躍遷 ? 雙原子分子 AB→ 近似看作諧振子 ? 兩原子間的伸縮振動 → 近似看作簡諧振動 2)(21errKU ??簡諧振動位能）化學(xué)鍵力常數(shù)（原子間平衡距離原子間實際距離cmNKrre/???00???????UrrrrUrreee或當(dāng)當(dāng) TUE V ??分子振動總能量動能位能??TUTEUrr Ve ???? ，當(dāng) 0UETrr Ve ???? ，）最大當(dāng)（ 0?hVE V ???? ）（分子振動總能量 21?3210 ，分子振動量子數(shù)分子振動頻率???VV? ?hVE ???? 振分子振動能級差?LL hE ??光子照射能量LEE ?? 振產(chǎn)生紅外光譜前提 ?? ??? VL即分子的振動頻率紅外光的照射頻率???? L 分子振動能級躍遷的必要條件之一是： υ L = △ Vυ 當(dāng)△ V=1 ( V0→ V1 ) 時，則： υ L = υ (二 )振動能與振動頻率 分子振動方程式 : K:化學(xué)鍵力常數(shù) ( N/cm ) 單健 : K ≈5 N/cm ； 雙健 : K ≈10 N/cm。所有含 H官能團(tuán)的伸縮振動能級躍遷產(chǎn)生的基頻峰，一般出現(xiàn)在紅外光譜的高波數(shù)區(qū)（左端），如 υCH， υO(shè)H，υNH ?折合質(zhì)量相同時， K越大，頻率越高。 例１ 水分子 （ 非對稱分子 ） 七、紅外光譜產(chǎn)生的條件和吸收峰強(qiáng)度 吸收峰數(shù)少于振動自由度的原因： ?簡并 —— 即振動頻率相同的峰重疊 ?紅外非活性振動 例 CO2分子 （有一種振動無紅外活性） （一）紅外吸收光譜產(chǎn)生的條件 滿足兩個條件： ?紅外輻射的能量必須與分子的振動能級差相等 ?△ μ ≠ 0 分子振動過程中偶極矩必須發(fā)生變化 對稱分子 ：沒有偶極矩，輻射不能引起共振，無紅外活性。 ? 躍遷幾率越大，吸收峰的強(qiáng)度越大 。相同基團(tuán)的特征吸收并不總在一個固定頻率上。 2．共軛效應(yīng) COH 3 C C H 3COC H 3 COC H 3 CO1 7 1 5 1 6 8 5 1 6 8 5 1 6 6 0cm 1 cm 1 cm 1 cm 1 RCONH2 ?C=0 1690cm1 由于 π— π或 P— π共軛引起 π電子的“離域”，使電子云的分布在整個共軛鏈上趨于平均化，結(jié)果雙鍵的電子云密度降低，鍵的力常數(shù)減小，振動頻率向低頻方向移動； （二）空間效應(yīng) C H 30603030 cm1 29002800 cm1 C H C H C H C H 1 5 7 6 c m 1 1 6 1 1 c m 1 1 6 4 4 c m 1 1 7 8 1 c m 1 1 6 7 8 c m 1 1 6 5 7 c m 1 1 6 5 1 c m 1 2 2 2 2 環(huán)張力效應(yīng)（鍵角效應(yīng)） 空間位阻 C C H 3 OC C H 3 OC H 3C C H 3 OC H 3C H 3C H 3υC=O 1663cm－ 1 υC=O 1686cm－ 1 υC=O 1693cm－ 1 空間效應(yīng)破壞了共軛 (三 )偶極場效應(yīng) OC HHH H C lC lCCδOC HH H H C lC lCCδδOC C lH H H C lC lCCδδ δυC=O 1728cm－ 1 υC=O 1742cm－ 1 υC=O 1755cm－ 1 (四 )氫鍵效應(yīng) 分子內(nèi)氫鍵：對峰位的影響大，不受濃度影響 分子間氫鍵：受濃度影響較大， 濃度稀釋，吸收峰 位向高 頻移動。 （ 2）溶劑效應(yīng) ( 單體 ) R－ COOH υC=O 1760cm－ 1 COO H … … O… … H OC( 二聚體 ) υC=O 1710cm－ 1 醚溶液中： υC=O 1735cm－ 1 COO H … … OR 39。 光柵型紅外分光光度計的工作原理 光源光被分成兩束，分別作為參比和樣品光束通過樣品池。使用單光束儀器時，大氣中的 H2O、 CO2 在重要的紅外區(qū)域內(nèi)有較強(qiáng)的吸收，因此需要一參比光路來補(bǔ)償，使這兩種物質(zhì)的吸收補(bǔ)償?shù)搅恪? 二、傅里葉變換紅外光譜儀 構(gòu)成： 光源發(fā)出的紅外輻射，由邁克遜干涉儀產(chǎn)生干涉圖，通過樣品后，得到帶有樣品信息的干涉圖到達(dá)檢測器，經(jīng)放大器將信號放大，這種干涉信號難以進(jìn)行光譜解析，將它輸入到專用計算機(jī)的磁芯儲存體系中，由計算機(jī)進(jìn)行傅里葉變換的快速計算，將干涉圖進(jìn)行演算后，再經(jīng)數(shù)字 模擬轉(zhuǎn)換 (D/A) 及波數(shù)分析器掃描記錄，得到通常的紅外光譜圖。此區(qū)間的紅外線能量較低，所出現(xiàn)的譜帶起源于各種單鍵的伸縮振動，以及多數(shù)基團(tuán)的彎曲振動。 10 CH3 對稱伸縮 2872cm1177。 b)C— C骨架振動 明顯 c) CH2面外變形振動 — (CH2)n— ， 證明長碳鏈的存在。 R O O H 1715cm1 1685cm1 1680cm1 1665cm1 1640cm1 2．醛 3．酰氯 ? 共軛效應(yīng)使吸收峰 → 低波數(shù)區(qū) ? 雙峰原因 → 費(fèi)米共振 誘導(dǎo)效應(yīng)使吸收峰 → 高波數(shù)區(qū) （強(qiáng)，尖銳）（醛） 11725~ ?? cmOC?（雙峰）和 1)( 27202820~ ?cmOCH?分裂成雙峰接近二倍頻峰與?? 1)()( 2850 cmOCHOCH ??11 8 0 0~ ?? cmOC （酰氯）? 1 7 1 5（酮）OC ??1 7 2 5（醛）OC ??1 8 0 0（酰氯）OC ?? 900OCC ???2 7 2 0,2 8 2 0（醛）OC ??）（（羧酸鹽） sv asC O O 1 5 5 01 6 1 0 ???4． 羧酸其鹽 5． 酯 6． 酸酐 （強(qiáng)）（酯） 11735~ ?? cmOC?11100~1280 ?? cmOC （酯）?（強(qiáng)） 11 1 0 0~1 2 8 0 ?? cmas OC? （弱） 11 0 0 0~1 1 5 0 ?? cms OC?（較強(qiáng)）（強(qiáng)）雙峰（酸酐）111 7 4 0~1 7 8 01 8 0 0~1 8 5 0????? ?cmcmsOCasOCOC???（強(qiáng)）（酸酐） 19 0 0~1 3 0 0 ?? cmOC?（強(qiáng)、鈍峰）（羧酸） 11 6 8 0~1 7 4 0 ?? cmOC?（強(qiáng)、寬峰）（羧酸） 12 5 0 0~3 4 0 0 ?cmOH?（中強(qiáng)）（羧酸） 11200~1320 ?? cmOC?）（（羧酸鹽） sv sC O O 1 3 6 01 4 4 0 ??? 1 7 1 8（羧酸）OC ??1744（酯）OC ??（雙）（酸酐） 1 7 5 7,1 8 2 4OC ??1248OC ??為中心（強(qiáng)寬）以 3000OH?1190OC ??（強(qiáng)）1 0 4 2OC ?? ? 特征區(qū)分 → （強(qiáng)）（酰胺） 11 6 3 0~1 6 8 0 ?? cmOC?（強(qiáng)）（酰胺） 13 1 0 0~3 5 0 0 ?cmNH?峰叔酰胺：無尖銳單峰仲酰胺：