波譜學(xué)紅外部分本科9學(xué)時(shí)-預(yù)覽頁(yè)
【正文】 中最主要。 紅外光譜基本原理 1. 分子的振動(dòng) 分子中的原子是通過(guò)化學(xué)鍵連接起來(lái)，它們不是靜止的，而是在它的平衡位置周?chē)駝?dòng) 振動(dòng)方式分兩大類(lèi) 伸縮振動(dòng) (υ) 彎曲振動(dòng) (σ) (1)伸縮振動(dòng)： 沿 軸 振 動(dòng) ， 只 改 變 鍵 長(zhǎng) ， 不 改 變 鍵 角C對(duì) 稱 伸 縮 振 動(dòng) ( ν s )2 8 5 3 c m 1C不 對(duì) 稱 伸 縮 振 動(dòng) ( ν a s )2 9 2 6 c m 1 (2)彎曲振動(dòng)： C C C C剪 式 振 動(dòng) ( δ s ) 面 內(nèi) 搖 擺 振 動(dòng) ( ρ )+ + ++面 外 搖 擺 振 動(dòng) ( ω ) ( τ )扭 式 振 動(dòng)面 內(nèi) 面 外彎 曲 振 動(dòng) 只 改 變 鍵 角 , 不 改 變 鍵 長(zhǎng) 值得注意的是 ： 不是所有的振動(dòng)都能引起紅外吸收，只有偶極矩 (μ )發(fā)生變化的，才能有紅外吸收。為了簡(jiǎn)化討論，可把原子模擬為不同質(zhì)量（ m m2）的小球；把化學(xué)鍵模擬為不同強(qiáng)度、力常數(shù)為（ K）的彈簧。 吸收峰的峰位：化學(xué)鍵的力常數(shù) k越大， 原子的 折合質(zhì)量越小， 振動(dòng)頻率越大， 吸收峰將出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū) (短波長(zhǎng)區(qū)）； 反之，出現(xiàn)在低波數(shù)區(qū) (高波長(zhǎng)區(qū) ) vckkcc13 0721 ??????? 分子的振動(dòng)是量子化的，其能級(jí)為： 振振 ?hE )21v( ?? 式中： V — 為振動(dòng)量子數(shù) (0,1,2,… )。 故，偶極矩變化大則紅外吸收強(qiáng)度也大。 傅里葉變換紅外光譜儀工作原理圖 邁克爾干涉儀工作原理圖 制樣方法 sampling methods 1）氣體 ——?dú)怏w池 2）液體： ① 液膜法 ——難揮發(fā)液體（ BP》 80?C） ②溶液法 ——液體池 溶劑： CCl4 ， CS2常用。 紅外光譜的八個(gè)峰區(qū) 低頻區(qū) 高 頻 區(qū) 指紋區(qū) 這是因?yàn)樵搮^(qū)域的吸收帶相對(duì)應(yīng)的是 含氫 官能團(tuán)或含 雙鍵、三鍵 的官能團(tuán)。 為何各官能團(tuán)有其穩(wěn)定的吸收頻率？ A. 40001300cm1區(qū)域 該 區(qū)域出現(xiàn)的吸收峰，較為稀疏， 容易辨認(rèn) . (1)Y－ H 伸縮振動(dòng)區(qū)： (2)Y≡ Z 三鍵和累積雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)： 2100～ 2400 cm1， 主要是： C≡C、 C≡N 三鍵和 C＝ C＝ C、 C＝ N＝ O 等累積雙鍵的伸縮振動(dòng)吸收峰。其中各振動(dòng)吸收峰受整個(gè)分子結(jié)構(gòu)影響較大，只要分子結(jié)構(gòu)發(fā)生微小變化就會(huì)引起吸收譜帶的不同，尤如人們各自有獨(dú)特的指紋一樣。另外在該區(qū)內(nèi)，各基團(tuán)間的連接易產(chǎn)生各種振動(dòng)間的較強(qiáng)偶合作用、化合物分子的骨架振動(dòng)等。（ P51例） ： ＞ 3700 cm1的區(qū)域， 出現(xiàn)的吸收峰不表示基團(tuán)的基本 頻率，而是一些基團(tuán)的倍頻率，其 數(shù)值略低于基本頻率 的倍數(shù)。 識(shí)圖先學(xué)飽和烴，三千以下看峰形。 面內(nèi)搖擺 720，長(zhǎng)鏈亞甲亦可辨。 烯氫面外易變形， 1000以下有強(qiáng)峰。 三鍵伸展二千二，炔氫搖擺六百八。 五氫吸收有兩峰， 700和 750； 四氫只有 750，二氫相鄰 830； 間二取代出三峰， 700、 780， 880處孤立氫 醇酚羥基易締合，三千三處有強(qiáng)峰。 若與 π鍵緊相連，二個(gè)吸收要看準(zhǔn)， 1050對(duì)稱峰， 1250反對(duì)稱。 酸酐也有 C－ O鍵，開(kāi)鏈環(huán)酐有區(qū)別， 開(kāi)鏈強(qiáng)寬一千一，環(huán)酐移至 1 二千五到三千三，羧酸氫鍵峰形寬， 920，鈍峰顯，羧基可定二聚酸、 酸酐千八來(lái)偶合，雙峰 60嚴(yán)相隔， 鏈狀酸酐高頻強(qiáng)，環(huán)狀酸酐高頻弱。 1600兔耳峰，常為鄰苯二甲酸。 胺尖常有干擾見(jiàn)， N－ H伸展三千三， 叔胺無(wú)峰仲胺單，伯胺雙峰小而尖。 硝基伸縮吸收大，相連基團(tuán)可弄清。 鹽酸鹽，羧基顯，鈉鹽蛋白三千三。 1100是硫酸根， 1380硝酸鹽， 1450碳酸根，一千左右看磷酸。所以同一基團(tuán)的特征吸收會(huì)在一定范圍內(nèi)波動(dòng)。 FCOF ?C=0 1928cm1 。 游離羧酸的 C=O鍵頻率出現(xiàn)在 1760 cm1 左右，在固體或液體中，由于羧酸形成二聚體， C=O鍵頻率出現(xiàn)在 1700 cm1 。 常出現(xiàn)在一些二羰基化合物中，例如：乙酸酐的兩個(gè)羰基間隔一個(gè)氧原子，它們發(fā)生耦合。 當(dāng)一振動(dòng)的倍頻與另一振動(dòng)的基頻接近時(shí)，由于發(fā)生相互作用而產(chǎn)生很強(qiáng)的吸收峰或發(fā)生裂分，這種現(xiàn)象稱為 Fermi共振。 液態(tài)和固態(tài)分子間作用力較強(qiáng)，在有極性基團(tuán)存在時(shí)，可能發(fā)生分子間的締合或形成氫鍵，導(dǎo)致特征吸收帶頻率、強(qiáng)度和形狀有較大的改變。 :驗(yàn)證 (Sadtler紅外譜圖集）。只有當(dāng)吸收峰位置和強(qiáng)度都處于一定范圍時(shí)，才能準(zhǔn)確推斷某官能團(tuán)存在。例：締合羥基，締合伯胺基和炔氫，它們的吸收峰位置只是略有差別，但主要差別在于吸收峰形不一樣：締合羥基圓滑而鈍；締合伯胺基只有一個(gè)小或大的分叉，炔氫則顯示尖銳的峰形。若為芳香族化合物，應(yīng)找出苯環(huán)取代位置。如： 分別把兩種化合物進(jìn)行紅外光譜測(cè)定，然后對(duì)照兩者光譜圖。 證明可能含有苯環(huán) 1600 1480 770 710 2960 2870 1475 1380 3030 故該化合物結(jié)構(gòu)式為： C H 3 1380cm1 1475cm1 2870cm1 2960cm1 υC HC Hδ證明有飽和 CH3 IR: 3030cm1 υ C H1480cm1 1600cm1 C Cυ證有苯環(huán) 710cm1 770cm1 證為一取代苯 δ C H化合物類(lèi)型 鍵的類(lèi)型 特征頻率范圍（ cm1） 強(qiáng)度 烷 烴 CH伸縮 CH彎曲 2850~2960 1350~1470 強(qiáng) 中 烯 烴 （芳 烴） =CH伸縮 C=C伸縮 3010~3100 1620~1680 （芳烴 1500~1600） 中 可變 炔 烴 =CH伸縮 C=C伸縮 ~3300 2100~2260 強(qiáng) 可變 鹵代烴 CCl CBr 700~750 500~700 中 中 醇 酚 醇、酚、醚 OH伸縮 O=H彎曲 CO伸縮 稀溶液 3590~3650 氫 鍵 3200~3550 1260~1500 1080~1300 尖峰，強(qiáng)度可變 寬峰，強(qiáng) 強(qiáng)（氫鍵則寬） 強(qiáng) 醛、酮 C=O伸縮 O=CH伸縮 1690~1760 2720， 2820 強(qiáng) （常呈雙峰） 羧酸及其衍生物 COOH 2800~3200 1700~1850 寬，強(qiáng) 強(qiáng) 胺 NH伸縮 NH彎曲 CN伸縮 3300~3500 1590~1650 1030~1230 強(qiáng)度可變，尖 弱或中 中
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