11.1.1红外吸收光谱法基本原理（课件）-《分析化学》同步教学（高教版）

重点： 1.红外光谱法、基频峰、特征峰、相关峰、特征区、指纹区等基本概念 2.峰位、峰强及影响因素 难点：峰位、峰强 红外吸收光谱法基本原理 一、概述 红外光谱法：利用物质对红外光区电磁辐射的选择性吸收的特性来进行结构分析、定性和定量的分析方法，又称红外分光光度法，红外吸收光谱法。 红外吸收光谱法基本原理 红外线是指波长位于0.75μm～1000μm范围内的 电磁波。按波长红外线可划分为： 区 域 波长λ（μm） 波数σ（cm-1） 能级跃迁类型 近红外区 0.75～2.5 13158～4000 OH、NH、CH键的倍频 吸收区 中红外区 2.5～50 4000～200 振动，伴随转动 （基本振动区） 远红外区 50～1000 200～10 纯转动 红外吸收光谱法基本原理 红外吸收光谱法基本原理 T ~σ曲线 →前疏后密 T~λ曲线 →前密后疏 红外光谱的表示方法:多用T-σ或T-λ曲线描述 苯酚的红外光谱图 红外吸收光谱法基本原理 红外光谱的主要用途 可以确定化合物的类别 识别官能团 推测分子结构（简单化合物） 定量分析（不如紫外灵敏、准确，实际应用不多） 红外吸收光谱法基本原理 二、红外吸收峰的类型 基频峰： V=0→V=2 倍频峰 二倍频峰（V=0→V=2） 三倍频峰（V=0→V=3） 合频峰 、 ……， 差频峰 、 ……， 泛频峰 红外吸收光谱法基本原理 特征峰与相关峰 能够用于鉴别官能团存在并具有较高强度的吸收峰。 由一个官能团所产生的一组具有依存关系的特征峰称为相关吸收峰。 红外吸收光谱法基本原理 三、吸收峰的位置及影响因素 峰位：吸收峰的位置。 表示形式：吸收的红外光的λmax（或σmax、νmax）。 红外吸收光谱法基本原理 1．内部因素： （1）电子效应： 取代基的诱导效应（吸电效应），使振动频率移向高波数区 νC=O 1715 cm-1 1800 cm-1 1920 cm-1 吸电性↑，双键极性↑，K ↑ ν↑ 影响峰位的因素 红外吸收光谱法基本原理 共轭效应 使振动频率移向低波数区 共轭效应使π 电子离域，双键极性↓，K ↓ ν↓ νC=O 1715 cm-1 1670 cm-1 红外吸收光谱法基本原理 分子内氢键：对峰位的影响大，不受浓度影响 分子间氢键：受浓度影响较大 浓度稀释，吸收峰位发生变化 使伸缩频率降低 （2）氢键效应： 红外吸收光谱法基本原理 （3）空间效应 环张力，使环内双键伸缩振动频率降低，环外双键伸缩振动频率升高。 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 红外吸收光谱法基本原理 空间位阻，使吸收峰向高频方向移动。 1663cm-1 1686cm-1 1693cm-1 红外吸收光谱法基本原理 外部因素主要是指溶剂效应以及被测定物质的状态等因素。 2．外部因素 （1）溶剂的影响 溶剂的种类、溶液的浓度和测定时的温度不同，同一物质所测得的光谱也不相同。 （2）物质的聚集状态 同一化合物聚集状态不同，吸收频率和强度不同。 红外吸收光谱法基本原理 吸收峰强的分类 吸收峰的强度简称峰强，是指吸收曲线上吸收峰（谱带）的相对强度或摩尔吸光系数ε的大小 吸收峰 极强峰（vs） 强峰（s） 中强峰（m） 弱峰（ｗ） 极弱峰