华中农业大学：《仪器分析》课程教学资源（PPT课件讲稿）第五章 红外光谱法（1/2，李斌）

第五章红外光谱法 Infrared absorption spectrographic analysis

第五章 红外光谱法 Infrared absorption spectrographic analysis

学了红外光镨有何用途? 主要定性,有时定量,是结构分析的利器!

学了红外光谱有何用途? 主要定性, 有时定量,是结构分析的利器!

分子的振动、转动光谱,只产生分子的振动和转动 吸收能量较低,波长范围在红外区的电磁波 分子不产生电子能级的跃迁

➢分子的振动、转动光谱,只产生分子的振动和转动 ➢吸收能量较低，波长范围在红外区的电磁波 ➢分子不产生电子能级的跃迁

第一节基本原理 红外光谱的基本概念 1.红外区按波长分成三个波区: A.近红外区078-25um(780nm-2500mm) C-H,NH,O.H的振动能级跃迁所产生的泛频吸收 或能量较低的电子能级的跃迁发生在此波区 主要用于蛋白质、脂肪、水分、淀粉、纤维、半纤 维、木质素等的定性定量分析

第一节 基本原理 一. 红外光谱的基本概念 1. 红外区按波长分成三个波区: A. 近红外区 0.78 - 2.5 um (780 nm – 2500 nm) C-H, N-H, O-H 的振动能级跃迁所产生的泛频吸收 或能量较低的电子能级的跃迁发生在此波区。 主要用于蛋白质、脂肪、水分、淀粉、纤维、半纤 维、木质素等的定性定量分析

B.中红外区2.5-25um(4000m1-400cm1) 绝大部分的有机化合物和许多无机化合物的化学键的振 动基频都出现在此区,是红外分析最重要的区域。此区又分 二个区: 官能团区:2.5-75um(4000cm1~133cm 此区光谱主要反映分子中特征基团的振动,受分子骨架 影响小,基团的波数位置较固定。鉴别基团结构 指纹区:75-25um(1333m1~4cm1) 反映分子结构的细微变化每一种化合物在该区的谱带 位置、形状、强庋都不一样,相当于人的指纹,故称指纹区。 鉴别分子结构细微变化及异构体 C远红外区25-1000um 纯转动能级的跃迁。主要是鉴别气体分子纯转动能级的 跃迁及卤素、硫等原子的伸缩振动引起

B. 中红外区 2.5 – 25 um（4000cm-1~400cm-1） 绝大部分的有机化合物和许多无机化合物的化学键的振 动基频都出现在此区,是红外分析最重要的区域。此区又分 二个区: 官能团区: 2.5 - 7.5 um(4000cm-1~1333cm-1 ) 此区光谱主要反映分子中特征基团的振动,受分子骨架 影响小,基团的波数位置较固定。鉴别基团结构。 指纹区: 7.5 – 25 um (13333cm-1~400cm-1 ) 反映分子结构的细微变化,每一种化合物在该区的谱带 位置、形状、强度都不一样,相当于人的指纹,故称指纹区。 鉴别分子结构细微变化及异构体。 C.远红外区 25 - 1000 um 纯转动能级的跃迁。主要是鉴别气体分子纯转动能级的 跃迁及卤素、硫等原子的伸缩振动引起

2.红外光谱图 线性波长表示法:横坐标为波长(um),纵坐标为A或T 线性波数表示法:横坐标为波数(cm4),纵坐标为A或T 各种峰的描述: 宽峰 尖峰 肩峰 双峰 峰强度的描述 (very strong)(strong)(medium)(weak)(very weak)

2. 红外光谱图 线性波长表示法: 横坐标为波长(um), 纵坐标为A或T。 线性波数表示法: 横坐标为波数(cm-1 ), 纵坐标为A或T。 各种峰的描述: 宽峰 尖峰 肩峰 双峰 峰强度的描述: VS S M W VW (very strong) (strong) (medium) (weak) (very weak)

二.分子振动的几种方式 1.伸缩振动 沿键轴方向伸缩,使键长发生变化的振动 伸缩振动有两种方式: 对称伸缩振动(用Vs表示); 反对称伸缩振动(亦称不对称伸缩振动,用Vs表示) 2.弯曲振动(变形振动) 键角发生变化的振动 面内弯曲振动:剪式振动(6)和平面摇摆振动(γ)。 面外弯曲振动:扭曲振动()和非平面摇摆振动(o)

二. 分子振动的几种方式 1. 伸缩振动 ----沿键轴方向伸缩, 使键长发生变化的振动。 伸缩振动有两种方式： 对称伸缩振动 (用 VS表示); 反对称伸缩振动(亦称不对称伸缩振动,用VAS表示) 2. 弯曲振动(变形振动) -------键角发生变化的振动。 面内弯曲振动: 剪式振动(δ)和平面摇摆振动(γ)。 面外弯曲振动:扭曲振动(τ)和非平面摇摆振动(ω)

振动自由度 一般分子:3n-6个自由度 线性分子:3n-5个自由度 例:CO2三原子线性分子,振动自由度为3×3-5=4 0-C-0→)<0-C<00-C-0 0-C-0 V。1388cm1V,2368cm18668cm δ668cm

三. 振动自由度 一般分子: 3n-6个自由度 线性分子: 3n-5个自由度 例: CO2三原子线性分子, 振动自由度为 3×3-5=4   + - + O-C-O→ O-CO O-C-O O-C-O  Vs 1388cm-1 Vas 2368cm-1 δ 668cm-1 δ 668cm-1

四.圾收红外幅射的选择定则 1.只有在振动过程中偶极矩发生变化的那种振动 方式,才能吸收红外幅射在红外光谱中出现吸收谱带 这种方式称红外活性的,否则称红外非活性的 2只有符合△V=±1,±2的跃迁才会产生红外吸收带 例:CO2三原子线性分子,振动自由度为3×35=4 但Vs1388cm1为非活性的,δ668cm1频率相同,发 生筒并,故只有二条

四. 吸收红外幅射的选择定则 1. 只有在振动过程中偶极矩发生变化的那种振动 方式, 才能吸收红外幅射,在红外光谱中出现吸收谱带 。这种方式称红外活性的,否则称红外非活性的。 2.只有符合△V=±1,±2..的跃迁才会产生红外吸收带。 例: CO2三原子线性分子, 振动自由度为3×3-5=4 但Vs 1388cm-1 为非活性的, δ 668cm-1频率相同, 发 生简并, 故只有二条