南方医科大学：《仪器分析》课程教学资源（PPT课件讲稿）第十三章 红外吸收光谱法（infrared spectrum, IR）

教学目标 冷熟悉红外光谱的基本原理与应用。 了解红外分光光度计的主要部件和制 样方法。 了解几类化合物红外光谱的主要特征 及光谱解析的一般步骤

教学目标 ❖熟悉红外光谱的基本原理与应用。 ❖了解红外分光光度计的主要部件和制 样方法。 ❖了解几类化合物红外光谱的主要特征 及光谱解析的一般步骤

红外吸收光谱法 (infrared spectrum, IR) 用具有红外连续光谱的光源照射样品 样品分子将吸收一定频率红外辐射,实 现分子的振动能级和转动能级的跃迁, 从而形成红外吸收光谱。根据红外吸收 光谱中吸收峰的位置、强度和形状可进 行有机物的结构鉴定及定量测定

红外吸收光谱法 (infrared spectrum, IR) ❖用具有红外连续光谱的光源照射样品， 样品分子将吸收一定频率红外辐射，实 现分子的振动能级和转动能级的跃迁， 从而形成红外吸收光谱。根据红外吸收 光谱中吸收峰的位置、强度和形状可进 行有机物的结构鉴定及定量测定

红外光谱区划 区域 波长 波数 (m) 能级跃迁类型 o cm 近红外区0.76-2.513158-4000倍频吸收区 中红外区2.550400200振动伴转动 远红外区50-50020020 转动

红外光谱区划 区域 波长 （ m ） 波数 （cm-1） 能级跃迁类型 近红外区 中红外区 远红外区 0.76~2.5 2.5~50 50~500 13158~4000 4000~200 200~20 倍频吸收区 振动,伴转动 转动

苯酰胺的红外光谱 2.5 67891012152025(gm) T% eC VC-N o KBr压片 400035003000250000018001600140012001000800600400 a/cm

苯酰胺的红外光谱

红外光谱与紫外光谱的区别 红外光谱 紫外光谱 起源分子振动能级/分子外层价电子 能级跃迁 应用泛,凡振动类型 范[ 中伴有偶极矩的化 较窄,适用于研 合物 究不饱和化合物 特征性高度特征性 光谱简单,特征 性较弱

红外光谱与紫外光谱的区别 红外光谱 紫外光谱 起源 分子振动能级跃迁 分子外层价电子 能级跃迁 应用 范围 广泛，凡振动类型 中伴有偶极矩的化 合物 较窄，适用于研 究不饱和化合物 特征性 高度特征性 光谱简单，特征 性较弱

红外吸收光谱法的基本原理 红外吸收峰是怎样形成的? 为何不同化合物的红外光谱不同 ☆红外光谱中吸收峰的数目、峰位、峰强、 峰形取决于哪些因素?

红外吸收光谱法的基本原理 ❖红外吸收峰是怎样形成的？ ❖为何不同化合物的红外光谱不同 ❖红外光谱中吸收峰的数目、峰位、峰强、 峰形取决于哪些因素？

双原子分子的简谐振动 U b b 6 5 平衡位置 平衡位置 U=K(r-r) V=1° 零点能 Er=(+=)h 位能曲线 V=0,1,2,3 ●t●●●

3 4 5 6 7 a b a’ b’ re V=0 f f’ V=1 e e’ 2 d d’ re 平衡位置 平衡位置 零 点 能 U r 位能曲线 双原子分子的简谐振动 E V hv U K r r V e ) 2 1 ( ( ) 2 1 2 = + = − V＝0，1，2，3……

振动频率 1 K K:化学键力常数,将 化学键两端的原子由 平衡位置拉长0.1nm后 V 的恢复力 u:折合质量 1 K O)= B u 1302Vu m+m B u折合原子量

振动频率 u K v 2 1 = 1302 ' 1 ( ) u K v  = K：化学键力常数，将 化学键两端的原子由 平衡位置拉长0.1nm后 的恢复力。 u：折合质量 A B A B m m m m u +  = u ’折合原子量

振动形式 伸缩(ν):对称(y) 如vcm,~2850cm1 不对称(vs) vascHa2925cm-I 弯曲:面内弯曲(β):简动(8)8cm2-1465cm 摇摆(p)pcm,~720cm 面外弯曲(y):摇摆(o)ocm,-130cm1 扭曲(τ)τcm,-1250cm 变形:对称(8) CH 1375cm 不对称(8 8°cH-1460cm

伸缩（  ）：对称（ s） 不对称（  as ） 弯曲：面内弯曲（）：简动（） 摇摆（） 面外弯曲（）：摇摆（） 扭曲（ ） 变形：对称（  s ） 不对称（  as ） 如 s CH2 ~2850cm-1 振动形式  as CH2 ~2925cm-1 CH2 ~1465cm-1 CH2 ~720cm-1 CH2 ~1300cm-1  CH2 ~1250cm-1  s CH3 ~1375cm-1  as CH3 ~1460cm-1

振动自由度 冷非线性分子振动自由度3N-6 线性分子振动自由度3N-5 例如:H2Q,非线性,振动自由度=3N-6=3 CO2,线性分子,振动自由度=3N-5=4

振动自由度 ❖非线性分子振动自由度 3N-6 ❖线性分子振动自由度 3N-5 ❖ 例如：H2O，非线性，振动自由度=3N-6=3 CO2， 线性分子，振动自由度=3N-5=4