《现代分析仪器技术》课程教学资源（PPT课件）第6章 红外吸收光谱法（Infrared Absorption Spectroscopy, IR）

第六章 红外吸收光谱分析法 (Infrared Absorption Spectroscopy,IR 红外吸收光谱分析概述 红外吸收光谱法：利用物质对红外光区电磁辐射的 选择性吸收特性来分析分子中有关基团结构的定性、 定量信息的分析方法。 一、红外光的区划 二、红外吸收过程 三、红外光谱的作用 四、红外光谱的表示方法 五、R与UV的区别

第六章 红外吸收光谱分析法 (Infrared Absorption Spectroscopy, IR ) 一、 红外吸收光谱分析概述 红外吸收光谱法：利用物质对红外光区电磁辐射的 选择性吸收特性来分析分子中有关基团结构的定性、 定量信息的分析方法。 一、红外光的区划 一、红外光的区划 二、红外吸收过程 二、红外吸收过程 三、红外光谱的作用 三、红外光谱的作用 四、红外光谱的表示方法 四、红外光谱的表示方法 五、IR 与UV的区别

(一)红外光的分区 红外线：波长在0.76~500μm(1000μm) 范围内的电磁波称为红外线。 近红外区：0.78~2.5μm(12820-4000cm1) 一OH和一NH倍频吸收区 中红外区：2.5~25μm(4000-400cm-1) 基团的基频振动、伴随转动光谱 远红外区：25500μm(400-20cm1) 纯转动光谱

（一）红外光的分区 红外线：波长在0.76~500 μm (1000 μm) 范围内的电磁波称为红外线。 近红外区：0.78~2.5 0.78~2.5 μm （12820-4000cm -1 ） —OH 和 —NH倍频吸收区 中红外区：2.5~25 μm （4000-400cm - 1 ） 基团的基频振动、伴随转动光谱 基团的基频振动、伴随转动光谱 远红外区：25~500 μm （400-20cm - 1 ） 纯转动光谱

(二) 红外光谱的作用 1. 可以确定化合物的类别（芳香类） 2.确定官能团： 例：一CO一， C=C一，-C=C 3.推测分子结构 (简单化合物) 4.定量分析 (三)红外光谱图表示形式的意义 104 o(cm)= 2(m)

（二）红外光谱的作用 1．可以确定化合物的类别（芳香类） 2．确定官能团： 例：—CO— ，—C ＝C— ，—C ≡C— 3．推测分子结构（简单化合物） 4．定量分析 （三）红外光谱图表示形式的意义 )( 10 )( 4 1 m cm μλ σ = −

TA曲线 4000300020001500 0 130011001000900800700650em &脚nyT T~入曲线 前密后疏 苯酚的红外梭镜米谱(Tλ曲线》 Tg曲线 2.5 T~o曲线 t00 789101215m T%0 601 4附 前疏后密 20 0 VC-C 4000 3000 2000 1600 1200 800600cm° 苯酚的红外光棚光谐(T(曲线】

T ~σ曲线 → 前疏后密 T~λ曲线 → 前密后疏

红外分光光度法基本原理 1.振动能级 ·红外光谱主要由分子的振动能级跃迁产生 ”分子的振动能级差远大于转动能级差 ”分子发生振动能级跃迁必然同时伴随转动能级跃迁

™ 红外光谱主要由分子的振动能级跃迁产生 ™ 分子的振动能级差远大于转动能级差 ™ 分子发生振动能级跃迁必然同时伴随转动能级跃迁 1．振动能级 二、 红外分光光度法基本原理

2。振动光谱 双原子分子A-B→近似看作谐振子 两原子间的伸缩振动→近似看作简谐振动 伸 伸 平衡位置 平衡位置 谐振子振动示意图

2．振动光谱 双原子分子A-B→近似看作谐振子 两原子间的伸缩振动→近似看作简谐振动

今分振动恩能量E,=(+号-加 v→分子振动频率 v→分子振动量子数 0=0,1,2,3

⇒ 分子振动总能量 Eυ ）（ ⋅+= hνυ 21 ， 3210 " 分子振动量子数 分子振动频率 = → → υ υ ν

分子振动能级差△E振=△w·hv 光子照射能量EL=hvz 产生红外光谱前提△E振=E红 即V,=△wV V虹→红外光的照射频率 y→分子的振动频率

∵分子振动能级差 Δ 振 = Δυ ⋅ hE ν LL 光子照射能量 = hE ν 产生红外光谱前提 振 =Δ EE L 即 ν L = Δυ ⋅ν 分子的振动频率 红外光的照射频率 → → ν ν L

3.基频峰与泛频峰 a)基频峰：分子吸收一定频率红外线，振动能级从 基态跃迁至第一振动激发态产生的吸收峰 (即"=0→1产生的峰) .·△U=1→V=V ~基频峰的峰位等于分子的振动频率 >基频峰强度大—红外主要吸收峰

3．基频峰与泛频峰 a）基频峰：分子吸收一定频率红外线，振动能级从 基态跃迁至第一振动激发态产生的吸收峰 （即υ=0 → 1产生的峰） ∵Δυ = 1⇒ν L =ν ¾ 基频峰的峰位等于分子的振动频率 基频峰的峰位等于分子的振动频率 ¾ 基频峰强度大——红外主要吸收峰 红外主要吸收峰

b)泛频峰 倍频峰：分子的振动能级从基态跃迁至第二振动激 发态、第三振动激发态等高能态时所产生的吸收峰 (即v=1→0=2,3-产生的峰) 即y=△DV 泛 倍频峰∫二倍频峰(=0→=2) △U=2→yz=2y 频 三倍频峰（v=0→v=3) △U=3→V,=3W 峰 合频峰 VI =V+V2 差频峰（即=1→v=2,3-产生的峰）Yz=4-2 注：泛频峰强度较弱，难辨认→却增加了光谱特征性

泛 倍频峰 二倍频峰（υ=0→υ=2） 频 三倍频峰（υ=0→υ=3） 峰 合频峰 差频峰（即υ=1→υ=2，3- - -产生的峰） b）泛频峰 倍频峰：分子的振动能级从基态跃迁至第二振动激 发态、第三振动激发态等高能态时所产生的吸收峰 （即υ=1→ υ=2，3- - -产生的峰） Δυ = ⇒ν L = 22 ν 即 ν L = Δυ ⋅ν Δυ = ⇒ν L = 33 ν ν L =ν +ν 21 ν L =ν −ν 21 注：泛频峰强度较弱，难辨认 注：泛频峰强度较弱，难辨认→却增加了光谱特征性 却增加了光谱特征性