东北石油大学：《有机波谱分析》课程教学资源（PPT课件）第三章 红外光谱

第三章红外光谱 31基本原理 311波长和波数 电磁波的波长(λ)、频率(υ)、能量(E)之间的关系: E= hv h: Plank常数 C=入y c:光速 y=c/入=cv:波数(cm1) v(cm-1) 10 a (um)

第三章 红外光谱 3.1 基本原理 3.1.1波长和波数 电磁波的波长（ ）、频率（v）、能量（E）之间的关系：

312近红外、中红外和远红外 波段名称波长p 波数(cm1) 近红外07525 13300-4000 中红外2.5-25 4000-400 远红外25-1000 400-10

3.1.2 近红外、中红外和远红外 波段名称 波长 μ 波数（cm-1） 近红外 0.75—2.5 13300－4000 中红外 2.5－25 4000－400 远红外 25－1000 400－10

3.1.3红外光谱的表示方法 红外光谱是研究波数在4000-400cm1范围内不同 波长的红外光通过化合物后被吸收的谱图。谱图以波 长或波数为横坐标,以透光度为纵坐标而形成。 透光度以下式表示 100 I:表示透过光的强度; 0:表示入射光的强度

红外光谱是研究波数在4000-400cm-1范围内不同 波长的红外光通过化合物后被吸收的谱图。谱图以波 长或波数为横坐标，以透光度为纵坐标而形成。 透光度以下式表示： % 100 % 0 =  I I T I：表示透过光的强度； I0：表示入射光的强度。 3.1.3 红外光谱的表示方法

A/um 1012162025 40003600320028002400200018001600140012001000800600 b)仲丁醇的红外光谱 / 横坐标:波数()400~4000cm1;表示吸收峰的位置。 纵坐标:透过率(T%),表示吸收强度。T↓,表明吸 收的越好,故曲线低谷表示是一个好的吸收带

横坐标：波数( )400～4000 cm-1；表示吸收峰的位置。 纵坐标：透过率（T %），表示吸收强度。T↓，表明吸 收的越好，故曲线低谷表示是一个好的吸收带。 v

3.1.4分子振动与红外光谱 1.分子的振动方式 (1)伸缩振动: 000000 沿轴振动,只改变键长,不改变键角 对称伸缩振动(v) 不对称伸缩振动(va) (2853cm (2926cm

3.1.4 分子振动与红外光谱 1.分子的振动方式 (1)伸缩振动： 沿轴振动，只改变键长，不改变键角 C 对称伸缩振动(νs ) (2853 cm -1 ) C 不对称伸缩振动(vas ) (2926 cm -1 )

(2)弯曲振动: 剪式振动(8s) 面内摇摆振动(0)面外摇摆振动() 扭式振动(T) 面内 面外 弯曲振动只改变键角,不改变键长 值得注意的是:不是所有的振动都能引起红外吸收, 只有偶极矩()发生变化的,才能有红外吸收 H2、O2、N2电荷分布均匀,振动不能引起红外吸收。 H-C≡C-H、R一C≡C-R,其C≡C(三键)振动 也不能引起红外吸收

(2)弯曲振动： C C C C 剪式振动(δs) 面内摇摆振动 (ρ) + + + + 面外摇摆振动 (ω) 扭式振动(τ) 面 内 面 外 弯曲振动只改变键角,不改变键长 值得注意的是：不是所有的振动都能引起红外吸收， 只有偶极矩(μ)发生变化的，才能有红外吸收。 H2、O2、N2 电荷分布均匀，振动不能引起红外吸收。 H―C≡C―H、R―C≡C―R，其C≡C（三键）振动 也不能引起红外吸收

2.振动方程式(Hook定律) V振2兀 11+m2 式中:k一化学键的力常数,单位为Ncm1 折合质量,单位为 力常数k:与 有关:键能(大),键长 4(短),k。 化学 键长 力常数 波数范围 键 (nm) c键磨 (KJmol-1) k (NcmD) cm 0.154 347.3 4.5 700~1200 0.134 610.9 9.6 1620~1680 C≡C 0.116 836.8 15.6 2100~2600

2.振动方程式（Hooke定律）    k 2 1 振 = 1 2 1 2 . m m m m +  = 式中：k — 化学键的力常数，单位为N.cm-1 μ — 折合质量，单位为g 力常数k：与键长、键能有关：键能↑（大），键长 ↓(短)，k↑。 化学 键 键长 （nm） 键能 （KJ mol-1） 力常数 k（N.cm-1） 波数范围 （cm-1） C―C 0.154 347.3 4.5 700～1200 C＝C 0.134 610.9 9.6 1620～1680 C≡C 0.116 836.8 15.6 2100～2600

些常见化学键的力常数如下表所示: 键型0一N一C一=C=H-C-HC≡NC≡CC=0C=CC-0C-C kN.cm7.76.45.95.14.817.715.612.19.65.44.5 折合质量μ:两振动原子只要有一个的质量↓, n,(吵),红外吸收信号将出现在高波数区 C-H N-H 0-H 2800-3000cm 3000-3600cm

键 型 O H N H C H C H C H C N C C C O C C C O C C k /N.cm -1 7.7 6.4 5.9 5.1 4.8 17.7 15.6 12.1 9.6 5.4 4.5 折合质量μ：两振动原子只要有一个的质量↓， μ↓，(v)↑，红外吸收信号将出现在高波数区。 一些常见化学键的力常数如下表所示： C H N H O H 2800-3000cm -1 3000-3600cm -1

分子振动频率习惯以v(波数)表示: 1|k c cvU 由此可见:v(v)∝k,v(v)与p成反比。 吸收峰的峰位:化学键的力常数越大,原子的折 合质量越小,振动频率越大,吸收峰将出现在高波数 区(短波长区);反之,出现在低波数区(高波长区)

分子振动频率习惯以 (波数)表示： 由此可见： (v）∝ k， (v)与μ成反比。 吸收峰的峰位：化学键的力常数k越大，原子的折 合质量越小，振动频率越大，吸收峰将出现在高波数 区(短波长区）；反之，出现在低波数区(高波长区) v v v 1 2 k v c c    = =

结论 产生红外光谱的必要条件是: 1.红外辐射光的频率与分子振动的频率相 当,才能满足分子振动能级跃迁所需的能 量,而产生吸收光谱。 2.必须是能引起分子偶极矩变化的振动才能 立生红外吸收光谱

结论： 2. 必须是能引起分子偶极矩变化的振动才能 产生红外吸收光谱。 1. 红外辐射光的频率与分子振动的频率相 当，才能满足分子振动能级跃迁所需的能 量，而产生吸收光谱。 产生红外光谱的必要条件是：