《工程化学》课程教学资源_现代分析与测试技术_拓展课件2020_01红外吸收光谱分析-上

红外吸收光谱分析 Infrared Absorption Spectroscopy,IR

红外吸收光谱分析 Infrared Absorption Spectroscopy, IR

红外吸收光谱产生的基本原理和条件 分子振动方程式及分子振动的基本形式

红外吸收光谱产生的基本原理和条件 分子振动方程式及分子振动的基本形式

红外吸收光谱产生的基本原理 概述 1 V"=0 B 当红外光照射时， 物质的分子将吸收 4 红外辐射，引起分 纯电子 子的振动和转动能 2 跃迁 6 级间的跃迁所产生 j”=0 的分子吸收光谱， 6 4 纯转动 纯振动 称为红外吸收光谱 2 跃迁 跃迁 V'=0 或振动-转动光谱。 双原子分子的三种能级跃迁示意图

当红外光照射时， 物质的分子将吸收 红外辐射，引起分 子的振动和转动能 级间的跃迁所产生 的分子吸收光谱， 称为红外吸收光谱 或振动-转动光谱。 一、概述 红外吸收光谱产生的基本原理

二、红外光区的划分 分子振动能级间跃迁需要的能量小，一般在0.025~1eV。 波长范围：0.75≈1000m。 红外光谱区在可见光区与微波区之间 近红外区：0.75~2.5m (13333~4000cm1) 一OH、一NH、一CH倍频吸收区 中红外区：2.5~25m（4000~400cmr1) 基团的基频振动、伴随转动光谱 远红外区：25~1000m (400~10cm1) 转动光谱、晶格振动

分子振动能级间跃迁需要的能量小，一般在0.025～1 eV。 波长范围：0.75～1000 µm。 红外光谱区在可见光区与微波区之间 近红外区：0.75~2.5 µm （13333 ～ 4000 cm-1 ） —OH、—NH、— CH倍频吸收区 中红外区：2.5~25 µm （4000 ～ 400 cm-1 ） 基团的基频振动、伴随转动光谱 远红外区：25~1000 µm （400 ～ 10 cm-1 ） 转动光谱 、晶格振动 二、红外光区的划分

三、红外光谱图表示形式 当样品受到频率连续变化的红外光照射时， 分子吸收某些频率的辐射，产生分子振动和转动 能级从基态到激发态的跃迁，使相应于这些吸收 区域的透射光强度减弱。记录红外光的百分透射 比与波数或波长关系曲线，就得到红外吸收光谱 10 20 2 400036003200280024002000180016001400 1200 1000 800 600 仲丁醇的红外光谱 o/:m-

当样品受到频率连续变化的红外光照射时， 分子吸收某些频率的辐射，产生分子振动和转动 能级从基态到激发态的跃迁，使相应于这些吸收 区域的透射光强度减弱。记录红外光的百分透射 比与波数或波长关系曲线，就得到红外吸收光谱。 三、红外光谱图表示形式

红外吸收光谱一般用T~入曲线或T~σ（波数）曲线表 示。纵坐标为百分透射比T%,因而吸收峰向下；横 坐标是波长（单位为m),或σ（波数）（单位为 cm-) 波长入与σ波数之间的关系为： 波数o)/cmr=104/2/m) 中红外区的波数范围是4000~400cm1。 根据红外吸收光谱中吸收峰的位置和形状来推测未知 物结构，进行定性分析和结构分析；根据吸收峰的强 弱与物质含量的关系进行定量分析

红外吸收光谱一般用T~曲线或T~σ（波数）曲线表 示。纵坐标为百分透射比T%，因而吸收峰向下；横 坐标是波长(单位为 µm)，或 σ(波数) (单位为 cm-1 )。 波长与σ波数之间的关系为： (波数σ) / cm-1 =104 /( / µm) 中红外区的波数范围是4000 ~ 400 cm-1 。 根据红外吸收光谱中吸收峰的位置和形状来推测未知 物结构，进行定性分析和结构分析；根据吸收峰的强 弱与物质含量的关系进行定量分析

红外光谱产生的条件 、j 产生条件 满足两个条件： 1.辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量； 2.辐射与物质间有相互偶合作用。 对称分子：没有偶极矩变化，辐射不能引起共振，无红外活性 如：N2、O2、C,等。 非对称分子：有偶极矩变化，红外活性。 只有发生偶极矩变化（△呋0）的振动才能引起可观测的红外吸收 光谱，该分子称之为红外活性的；△=0的分子振动不能产生红 外振动吸收，称为非红外活性的

红外光谱产生的条件 一、产生条件 满足两个条件： 1．辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量； 2．辐射与物质间有相互偶合作用。 对称分子：没有偶极矩变化，辐射不能引起共振，无红外活性。 如：N2、O2、Cl2 等。 非对称分子：有偶极矩变化，红外活性。 只有发生偶极矩变化(Δµ≠0)的振动才能引起可观测的红外吸收 光谱，该分子称之为红外活性的；Δμ=0的分子振动不能产生红 外振动吸收，称为非红外活性的

红外光谱法的特点 紫外、可见吸收光谱常用于研究不饱和有机物， 特别是具有共轭体系的有机化合物，而红外光谱法 主要研究在振动中伴随有偶极矩变化的化合物（没 有偶极矩变化的振动在拉曼光谱中出现)。 除了单原子和同核分子如Ne、He、O2、H2等之 外，几乎所有的有机化合物在红外光谱区均有吸收。 除光学异构体，某些高分子量的高聚物以及在分子 量上只有微小差异的化合物外，凡是具有结构不同 的两个化合物，一定不会有相同的红外光谱

二、红外光谱法的特点 紫外、可见吸收光谱常用于研究不饱和有机物， 特别是具有共轭体系的有机化合物，而红外光谱法 主要研究在振动中伴随有偶极矩变化的化合物（没 有偶极矩变化的振动在拉曼光谱中出现）。 除了单原子和同核分子如Ne、He、O2、H2等之 外，几乎所有的有机化合物在红外光谱区均有吸收。 除光学异构体，某些高分子量的高聚物以及在分子 量上只有微小差异的化合物外，凡是具有结构不同 的两个化合物，一定不会有相同的红外光谱

不同点 紫外、可见吸收光谱 红外吸收光谱 光源 紫外、可见光 红外光 起源 电子能级跃迁 振动、转动能级跃 迁 研究 不饱和有机化合物 几乎所有有机化合 物； 范围 共轭双键、芳香族等 许多无机化合物 特色 反映生色团、助色团 反映各个基团的振 的情况 动及转动特性

不同点 紫外、可见吸收光谱 红外吸收光谱 光 源 紫外、可见光 红外光 起 源 电子能级跃迁 振动、转动能级跃 迁 研 究 范 围 不饱和有机化合物 共轭双键、芳香族等 几乎所有有机化合 物; 许多无机化合物 特 色 反映生色团、助色团 的情况 反映各个基团的振 动及转动特性

由于红外光谱分析特征性强，气体、液体、 固体样品都可测定，并具有用量少，分析速度 快，不破坏样品的特点。因此，红外光谱法不 仅与其它许多分析方法一样，能进行定性和定 量分析，而且是鉴定化合物和测定分子结构的 有效方法之一

由于红外光谱分析特征性强，气体、液体、 固体样品都可测定，并具有用量少，分析速度 快，不破坏样品的特点。因此，红外光谱法不 仅与其它许多分析方法一样，能进行定性和定 量分析，而且是鉴定化合物和测定分子结构的 有效方法之一