第十章 红外吸收光谱法（课件）- 《分析化学》第一课时同步教学（人卫版第9版）

（IR） 第十章 红外吸收光谱法 1. 红外吸收光谱法简介　　　　　　 ①分子吸收光谱法 ②波长范围　　λ：2.5 ～ 25　μｍ　中红外区 　　　　　　　σ ：4000 ～ 400 cm-1 ③振转光谱 ④图谱 T% 概述 应用：定性、定量、结构分析 定性特征比紫外强，药典方法通常与标准品对照 结构分析：不同的官能团有自己的特征吸收峰，-NH2 , -OH , C=C等 3. 与UV-Vis的区别 ② 适应范围: IR适于所有有机化合物和某些无机物 ③ 特征性强 ① 起源不同，分别为电子光谱和振转光谱 知识点2 分子振动能级、振动形式和振动自由度 一、分子振动能级和振动形式 1. 分子振动 振动位能 K为化学键力常数 平衡位置 平衡位置 re 伸 缩 伸 缩 A B 第一节 基本原理 以双原子分子为例讨论： A—B 看作两个小球，化学键看作弹簧，把A,B之间伸缩振动看作简谐振动: 2.分子振动能级 振动量子数 分子振动频率 动能 位能 分子总能量 V=0 基态，V=1 第一激发态 能级差： 若 ，则分子发生振动能级跃迁产生红外吸收 即 或 （波数） 分子振动频率为2886cm-1 由v=0跃迁至v=1， , 用分子吸收红外线频率表示峰位 当△V=1时， （分子吸收红外线的频率和分子振动频率相等），产生基频峰。 如HCl 说明： 倍频峰？ 3. 分子振动频率的理论计算公式 原子量 C-C C-H K--化学键力常数 --折合相对原子质量 9 类型 化学键力常数(K) C-C 5 N/cm C=C 10 N/cm C≡C 15 N/cm 返回 讨论：（1） K↗，  ↑ （2） u ↙，  ↑ 4.分子振动形式 弯曲振动 面内弯曲振动(β) 面外弯曲振动(γ) 变形振动（δ） 伸缩振动() 对称伸缩振动 不对称伸缩振动 面内弯曲振动(β) 面外弯曲振动(γ) 面外摇摆 蜷曲振动 变形振动（δ） 形似花瓣的开与闭 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 5.振动自由度 分子振动自由度（基本振动数）在理论上等于基频峰数 分子中原子可以向x, y, z三个坐标方向独立运动 分子平动自由度为3，分子重力中心向3个方向平移 分子转动自由度：线性分子为2，线性分子以键轴为 中心转动能量无变化，非线性分子为3。 线性分子：振动自由度 3N-5, 如 非线性分子：振动自由度3N-6，如 原子个数 由：分子自由度数（3N）=平动自由度+转动自由度+ 振动自由度数 6.基频峰数小于基本振动数的原因 ③峰弱，测不出来。 振动前 振动后 ①简并。振动频率相同峰只观察到一个 ②红外非活性振动。振动过程中， =0 （偶极矩变化为0），分子不能吸收红外线产生吸收峰 电荷 正负电荷中心距离 =0 知识点3 红外吸收光谱产生的条件和吸收峰的强度 1.红外吸收光谱产生的条件 ① ② 2.吸收峰的强度 Why? 二、红外吸收光谱产生的条件和吸收峰的强度 影响因素 与跃迁几率（跃迁过程中激发态分子占总分子的百分数）成正比。 ↑，峰强。 c=o基团极性大，键的偶极矩大，偶极矩变化大（c=o>c=c） ① ③振动形式： 基频峰＞倍频峰 ④分子不对称性强， 分子完全对称，峰消失 (~1650cm-1) （无峰） （无峰） 知识点4 吸收峰的位置及其影响因素 1.基频峰和泛频峰 基频峰：由振动能级v=0跃迁至v=1,产生基频峰（一般较强）。 倍频峰：由v=0跃迁至v=2…v=3…。倍频峰频率比理论值小一些。 合频峰、差频峰：1+2或1-2。即由两个基频峰的和或差产生的峰。 三 吸收峰的位置 泛频峰：倍频峰，合频峰及差频峰统称泛频峰 取代苯泛频峰：2000-1667cm-1 2.基频峰的分布规律 ①u`小， ②K大， ③ u`相同， C≡O相当于三键 ①诱导效应 吸电子基团的诱导效应使吸收峰向高频方向移动 3.影响吸收峰位的因素（频率） 1650cm-1 硫酯 由于硫的电负性比氧小，所以共轭主导，1690cm-1 酯诱导主导，1735cm-1 酮 1715cm-1 1630cm-1 ② 双键性减弱 ③环张力效应 环内双键，环张力增加， 环外双键，环张力增加（小环） 环小,环张力大 分子内氢键，不受浓度影响；分子间氢键受浓度影响，稀释后向高频移动 ④氢键影响，生成氢键， ⑤其他影响因素： (ⅰ) 互变异构 乙酰乙酸乙酯 戊二酮 (ⅲ) 外部因素