有机波谱分析基础.ppt

第8章有机波谱分析基础
电磁波谱的概念
红外光谱
核磁共振谱
电磁波谱的概念
电磁波的波长与频率的关系可用下式表示:
代表频率,单位为Hz;с代表光速,其量值为3×1010cm/s;代表波长,单位为cm,常用单位为nm(1nm=10-7cm)
电磁波具有能量,分子吸收电磁波从低能级跃迁到高能级,其吸收能量与频率之间的关系为:
△E=h
△E=h
△E=h
△E=h
△E为吸收能量,即光子的能量,单位为J(焦耳);h是Planck常数(×10-34J·s),为光的频率,单位是Hz(赫兹)。
分子内的各种跃迁都是不连续的,即量子化的.
只有当光子的能量与两个能级之间的能量差相等时,这个光子的能量才能被吸收产生分子内跃迁。
分子吸收电磁波所形成的光谱叫吸收光谱。
由于分子结构不同,各能级之间的能量差不同,因而可形成不同的特征吸收光谱.
可以鉴别和测定有机化合物的结构。
红外光谱
红外光谱是由于物质吸收红外光区的辐射能而产生的,当红外光照射有机化合物时,主要是引起分子振动能级的变化。
红外光谱波长范围
波长范围为780-5×105 nm.
三个区域:
近红外(λ=780-2500 nm,υ=12820-4000 cm-1);
中红外(λ=2500-25000nm,υ=4000-400cm-1);
远红外(25000-5×105 nm,υ=400-20 cm-1)。

一般红外光谱仪使用的波数为4000-400cm-1,属中红外区,相当于分子的振动能量,红外光谱也称为振动光谱。
分子的振动形式和红外光谱
红外光谱的基本原理
分子是由各种原子通过化学键互相连接而成的。
分子的振动是键合的原子通过化学键而引起的伸缩或弯曲运动。
物质吸收红外光的能量大小与原子振动能级能量相当,就产生振动能级跃迁,产生红外吸收光谱,振动能级的大小与化学键的类型和其振动方式有关。
分子的振动类型
1. 伸缩振动

两原子沿着共价键方向的快速往返运动称为伸缩振动,通常用υ表示,其特点是振动时只发生键长的变化,无键角的变化。
对称伸缩振动υs
不对称伸缩振动υas

弯曲振动是离开键轴进行前、后、左、右的振动,其特点是振动是键长不变化,而键角发生变化,力常数变化小,因此。它们的振动频率较低。弯曲振动分为面内弯曲和面外弯曲,面内弯曲又有剪式和摇摆式振动;面外弯曲又有摆式和扭式振动。
摇摆
剪式
摆式
扭式
面内弯曲
面外弯曲
红外光谱产生的条件
一:红外辐射光的频率(能量)能满足分子振动能级跃迁需要的能量,即辐射光的频率与分子振动的频率相当,才能被物质吸收从而产生红外吸收光谱。
二:在振动过程中能引起分子偶极矩发生变化的分子才能产生红外吸收光谱。
H2、O2、N2 (无))