傅里叶红外光谱分析原理与方法ppt课件.ppt

材料的红外光谱分析
各个波段的吸收光谱以及用途
可见光波段
- 分光光度法（比色法）
- 镍 + 丁二***肟 = 深红色物质
- 深红的程度 ～ 镍浓度
件
红外吸收光谱的选择定律
必须满足
只有振动过程中，偶极矩发生变化的那种振动方式才能吸收红外，在红外光谱中出现吸收谱带，这种振动方式成为红外活性
经典力学的解释：
分子吸收电磁波如果能引起振动，则振动自己也能发出电磁波；因此振动过程必须有周期性的正负电荷分离（机械能-静电势能转换）。
对称双原子分子无红外光谱
O=C=O 的对称振动模式无红外吸收
但其，非对称模式可吸收红外
研究表明，不同分子含有相同的的特性基团, 其在振动光谱中常含有相同或很为相近的振动频率。
在红外光谱中能代表基团或化学键存在的最强谱峰称为基团或化学键的特征峰，特征峰的中心频率称为基团或化学键的特征频率。
特征频率
而且，整个分子的红外吸收光谱与其分子结构有一一对应关系
- 分子的身份证，指纹
特征吸收峰：代表基团存在并具有较强强度的吸收峰
这些特征频率是如何得到的？
理论计算
从大量的同类型物质进行对比总结
最有说服力的方法：
同位素替换实验
- 只改变一个分子中的一个键的一个原子，观察其整个分子红外光谱的改变
- 非常艰苦的工作
第二部分
如何解读红外光谱
（从光谱 猜测/判断 其分子结构）
如何解析红外光谱?
事实上
分子结构复杂不象理论分析的那么简单
化学键并非 单独振动，而是相互影响
分子之间也会相互作用
会造成峰频率的移动，重叠
- 因此并非简单明了的一一对应关系
- 解读并不容易
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Wavenumbers (cm-1)
指纹特征区
官能区
红外光谱的整个范围可分成4000—1300 cm-1与1300——600 cm-1两个区域。
在 4000 - 1300 cm-1 范围的峰反映分子中化学键的特征伸缩振动产生的吸收，反映其内部的官能团
在1300 - 600 cm-1区域，除化学键的伸缩振动外还有因变形振动，环境影响,未知因素等产生的复杂叠加效应。称为指纹区。
- 指纹是难以解读的(实际上并不能完全弄清楚)
- 只能用于对比
如何解析红外光谱?
红外光谱区可分为
官能区
反映分子中特征基团的振动
指纹区
反映分子结构的细微变化
解析谱图时，可先从官能区开始，发现某基团后，再根据指纹区的吸收谱来进一步证实该基团与其它基团的结合方式
如何解析红外光谱?
谱带的三个重要特征
最重要的因素：位置
表明某一基团存在的重要特征；
分子内各种官能团的特征吸收峰只出现在红外光波谱的一定范围，如：c=o的伸缩振动一般在1700 cm-1左右。
许多不同的基团可能在相同的频率区域产生吸收
次重要的因素：形状
变宽
如：氢键和离子的官能团可以产生很宽的红外谱带；
相对强度
同一红外图谱的不同谱带的比较；
定量的测定
某特殊基团或元素的存在
C—H基团邻接***原子时，将使它的变形振动谱带由弱变强
峰的强度与样品的厚度、仪器状态等有关
红外吸收光谱的总体规律
同一个官能团，伸展振动吸收频率大多高且吸收强度强，而弯曲振动吸收频率大多较低且吸收强度较弱；
价键愈强，吸收频率愈高
C C (700-1500 cm-1)
C C (1600-1800 cm-1)
C C (2000-2500 cm-1)
同一键连接的原子质量愈轻，其振动频率愈高
O-H(3600cm-1), O-D(2630cm-1)
价键振动引起的偶极矩变化愈大，吸收峰的强度愈大
C-C吸收较弱, C =O 吸收较强
红外光谱的峰位表很长，但是不需要全部记住。
只要知道下面这几个最重要的峰，就基本满足要求。
羰基 羟基/氨基 苯环
其他查手册或经验积累。
No 1: 羧基：1600-1900 附近的强峰
含有 C、H、N、O等元素
含有 C、H、O等元素
1）***脂肪*** vc=o ~1715cm-1 芳香*** vc=o ~1695cm-1 *** vc=o ~1675cm-1 2）醛vc=o ~1725cm-1 vc-h 2720cm-1 （鉴别-cho）3）酯vc=o ~1740cm-1 vc-o-c 1300~1150 ? 4）羧酸vc=