第三章 红外光谱法2--本科生
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第三章红外光谱法3.1 引言红外光谱属于分子光谱,分子光谱是四大谱学之一。
红外光谱和核磁共振光谱,质谱,紫外光谱一样,是鉴别化合物和确定物质分子结构的常用手段之一。
红外光谱分析技术的优点之一是应用范围非常广泛,可以说,对于任何样品,只要样品的量足够多,都可以得到一张红外光谱。
对固体,液体或气体样品,对单一组分的纯净物和多组分的混合物都可以用红外光谱法测定。
对于不同的样品要采用不同的红外制样技术。
对于同一样品,也可以采用不同的制样技术。
采用不同的制样技术测试同一样品时,可能会得到不同的光谱。
因此,要根据测试目的和测试要求采用合适的制样方法,这样才能得到准确可靠的测试数据。
对单一组分或混合物中各组分也可以进行定量分析,尤其是对于一些较难分离并在紫外,可见光区找不到明显特征峰的样品也可以方便,迅速地完成定量分析。
3.2 方法原理红外吸收光谱分析方法主要是依据分子内部原子间的相对振动和分子转动等信息进行测定。
3.2.1 双原子分子的红外吸收频率分子振动可以看作是分子中的原子以平衡点为中心,以很小的振幅做周期性的振动。
这种分子振动的模型可以用经典的方法来模拟,化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧,m1和m2分别代表两个小球的质量,即两个原子的质量,弹簧的长度就是分子化学键的长度。
上式中,ν是频率,Hz;к是化学键的力常数,g/s2; μ是原子的折合质量。
发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的折合质量和键的力常数,即取决于分子的结构特征。
表某些键的伸缩力常数(毫达因/埃)键类型—C≡C —> —C =C —> —C — C —力常数15 ~ 17 9.5 ~ 9.9 4.5 ~ 5.6峰位 4.5μm 6.0 μm 7.0 μm化学键键强越强(即键的力常数K越大)原子折合质量越小,化学键的振动频率越大,吸收峰将出现在高波数区。
一般说来,单键的к=4×105~6×105 g/s2; 双键的к=8×105~12×105 g/s2;三键的к=12×105~20×105 g/s2。