第六章 1 红外光谱.ppt

,,近代傅里叶变换红外光谱技术及应用上下卷,1994,、吴平平、周文敏、王俊德等编著,实用付里叶变换红外光谱学,1991,、何欣翔、孙殿卿编著,实用红外光谱学第二版,1990,,高分子结构研究中的光谱方法,1995,高等教育出版社参考书目红外光谱红外光谱(Infraredspectrum,IR)是有机物分子的吸收光谱,是利用有机物在低能量照射下分子发生振动的原理来提供结构信息。红外线FarN紫外线无线电波微波NearMidFarVHFSWMWLSMicrowave-射线x-射线俗称范围Vism10-1110-1010-910-810-710-610-510-410-310-210-11001011021031041051Å1nm10nm100nm1m10m100m1mm1cm1dm1m10m100m1km波长Hz10191018101710161015101410131012101110101091081071061051041031000cm-1100cm-110cm-1频率分子振动原子核激发深层电子跃迁外层电子跃迁分子转动电子转动共振核磁共振物理化学过程105104103**********-110-210-310-410-510-610-710-810-910-1010-11电子伏特eV106105104103**********-110-210-310-410-510-610-710-810-910-10温度K109108107106105104103**********-110-210-310-410-510-610-7热量kcal/mol电磁波谱与能量子关系能量:E=h;温度:T=h/k;热量:Q=Nh;h-1034Js;k-10-23JK-1;N-1023mol-1Hh光谱吸收第一节基本原理我们已经知道,红外光是超过800nm的低能量光,,远远小于紫外光。这样,低能量的红外光就不能引起有机分子中电子的跃迁,只能使有机分子中各原子间发生振动或转动。由于红外光谱是测定有机物分子的振动光谱,因而不象紫外光谱以波长表示,而是以红外光波长的倒数来表示。这一波长的倒数称作波数,单位为cm-1,表示红外光波在单位距离中振动的次数,即振动频率。常用的红外光谱仪所测定的波数在400-4000cm-1范围,少数特殊的红外光谱仪测定的波数可以达到10-12500cm-1范围。红外光谱的选律时间电场偶极矩电场引起的力即使红外辐射与分子振动有相同的频率,分子对红外光的吸收也只发生在特定的条件下,这就是红外光谱的选律。一个振动分子偶极矩的周期性变化将引起相同频率的吸收或发射,其强度正比于偶极矩变化的平方。C常数;偶极矩;Q位移分子振动与红外能量求解:求解:x-振动位移;c-光速;k-两个原子间化学键的力常数;-两个原子的折合质量(m1andm2)。于是:(阻尼振动:-阻尼系数)举例:C=O伸缩振动:k~1x106dynes/cm,x10-23理论计算:=1600cm-1实验结果:=1500-1900cm-1无阻尼自由振动:,即:1υ=2πcυ为振动频率,c为光速,k为化学键键合常数,m1和m2分别为键合两原子的质量这样,分子的振动频率与原子的质量成反比,与化学键的强度成正比。即原子质量愈大,振动频率愈小;化学键愈强,振动频率愈大。如碳碳叁键强于双键,双键强于单键,也就是说碳碳叁键的键合系数k>双键>单键,因而,碳碳叁键的振动频率>双键>单键。同样,若将C-H键中的氢换成质量更大的氘(D),则C-D键的振动频率应当减小。2。红外的振动频率