波谱分析红外光谱PPT讲稿

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波谱分析红外光谱课件

9.6
νC-O 1307
5.4
12 16 1216
1160 (cm-1)
νCO 1307
12
12 16 1216
1730 (cm-1)
VÉÄÄxzx Éy V{xÅ|áàÜç tÇw V{xÅ|vtÄ XÇz|ÇxxÜ|Çz
一些化学键的伸缩振动频率范围
键型 C≡N C≡C C=O C=C C—C
VÉÄÄxzx Éy V{xÅ|áàÜç tÇw V{xÅ|vtÄ XÇz|ÇxxÜ|Çz
教学内容
2.1 基本原理 2.2 影响振动频率的因素 2.3 红外光谱的分区 2.4 各类有机化合物的红外光谱 2.5 红外光谱解析
VÉÄÄxzx Éy V{xÅ|áàÜç tÇw V{xÅ|vtÄ XÇz|ÇxxÜ|Çz
键型 H—F H—Cl H—Br H—I O—H N—H S—H
K
键型
K
键型
K
9.7 ≡C—H
5.9
C—C
4.5
4.8 =C—H
5.1
C—O
5.4
4.1 —C—H
4.8
C—F
5.9
3.2 —C≡N
18
C—Cl
3.6
7.7 —C≡C
15.6 C—Br
3.1
6.4 —C=O
12
C—I
2.7
4.3 —C=C
VÉÄÄxzx Éy V{xÅ|áàÜç tÇw V{xÅ|vtÄ XÇz|ÇxxÜ|Çz
振动偶合 (Vibrational Coupling)：当分子中两个或两个以上的基团与同一原子相连时, 其振动吸收带常发生裂分, 形成双峰。一个移向高频方向, 一个移向低频方向, 强度加强。有伸缩振动偶合, 弯曲振动偶合、伸缩与弯曲振动偶合三类。

红外光谱分析全解课堂PPT

红外分光光度计测量分辨率主要决定于狭缝的宽度，光谱狭缝宽度愈小，仪器的分辨率愈好。所以为提高仪器的分辨率，应尽可能使狭缝的宽度小。
29
图4-16是聚苯乙烯膜C—H伸缩振动吸收区分辨率与狭缝宽度的关系。由于狭缝宽不仅分辨率降低，而且谱带形状和强度也发生变化。
30
2．测量准确度指仪器记录的样品真实透过度的准确程度。影响测
由于检测器产生的信号很微小，因此，必须将信号放大，才能记录成红外光谱。
28
三、红外分光光度计的操作性能及影响因素
1．分辨率分辨率是仪器的重要性能之一，它表示仪器分开
相邻光谱波数（或波长）的能力。普通红外分光光度计的分辨率至少应为2cm-1或1cm-1，更精密的仪器，如付里叶变换光谱仪的分辨率可达到0.1cm-1，甚至更小。
振动光谱分类
定义：所谓振动光谱是指物质由于吸收了能量而引
起其分子或原子内部基团振动的能量改变所产生的光谱。分类：
主要包括红外吸收光谱和激光拉曼光谱。如果用的光源是红外光谱范围，即0.781000µm，就是红外吸收光谱。如果用的是强单色光，例如激光，产生的是激光拉曼光谱。
1
第一节红外光谱的基本原理
9
（5）谱带的划分：
10
11
高岭石{Al4[Si4O10](OH)8 }红外吸收光谱
透过率/%
80 70 60 50 40 30 20 10
0 -10
4000
3500
3000
2500
2000
波数/cm-1
1500
1000
80 70 60 50 40 30 20 10 0 -10 500
12
三、红外光谱产生的原理
光源单色器检测器电子放大器记录系统

有机化合物波谱分析-红外.ppt

①对称伸缩振动以s
HH
HH
②不对称伸缩振以as表示。
C
C
(2)弯曲振动(bending vibration)，也叫变角振动，以δ表示
①面内弯曲振动以δs表示。
HH C
HH C
②面外弯曲振动，以δo.o.p表示
剪式振动 s 面内摇摆
HH C
HH C
面外摇动扭曲变形
8
3. 振动图示
按能量高纸顺序排列，通常是：as >s >δs >δo.o.p
OCO 对称伸缩
OCO
OCO
O CO
不对称伸缩弯曲(x,y平面) 弯曲(y,z平面)
峰简并为1个
12
第二章红外光谱（Infrared spectra IR）
（三）峰强 1、峰强的表示方法
红外光谱中峰的强度一般用百分透光率T%或吸光度A 表示。物质对红外光的吸收符合Lambert-Beer定律。测试样品的浓度大，吸收峰强。 1）百分透光率：T%=I/I0×100% 2）吸光度：A=lgI0/I=lgT0/T A---------吸光度 I0---------吸收峰基线的透射比 I----------峰顶的透射比 3）百分吸收率：百分吸收率=（100-T）% 4）摩尔吸光系数
25
第二章红外光谱（Infrared spectra IR）
稀溶液(游离状态)，OH3650~3600cm-1 浓度增加(氢键)，OH3515cm-1(二聚体)，3350cm-1 (多聚体)
乙醇在不同浓度下分子间氢键的影
响
26
第二章红外光谱（Infrared spectra IR）
5、互变异构：峰位移
3

红外光谱解析PPT课件

综上，该化合物为CH2=CHCH2OH.
第二章红外光谱
有机化合物波谱分析
(8)未知物分子式为C6H8N2，其红外图如下图所示，试推其结构。
第二章红外光谱
有机化合物波谱分析
解：（1）不饱和度Ω=1+6+0.5（2-8）=4 3030.70cm-1，1592.66cm-1，1502.26cm-1的峰表明含有苯环。
（3）3095cm-1，1649cm-1表明含有碳碳双键。
综上，可能为乙酸乙烯酯或丙烯酸甲酯。
第二章红外光谱
有机化合物波谱分析
(10) 分子式为 C6H14 ，红外光谱如下，试推其结构。
C
第二章红外光谱
有机化合物波谱分析
（1）不饱和度Ω=1+6+0.5（0-14）=0，所以 C6H14 为饱和烃。
第二章红外光谱
有机化合物波谱分析
解：（1）不饱和度Ω=1+4+0.5（0-8）=1 1740cm-1表示含有C=O。高频区没有出现宽的强吸收峰，表明没有-OH，又因为1740cm-1的峰位于相对高频峰。因此，该化合物为酯类化合物。
（2）3000~2800cm-1的峰为νCH(-CH3,-CH2-)， 1380cm-1处孤峰表明有孤立-CH3，1460cm-1说明含有-CH2-。因此，含有孤立-CH3和
根据（2）得苯环结构和817cm-1强峰，表明该物质为苯的对二取代物。
（4）1380cm-1的单峰和2920cm-1表明含有CH3，则不含有碳碳三键。
根据（4）和2217cm-1处强峰，显示含有碳氮三键。
综上，该化合物为对甲基苯甲氰。
第二章红外光谱
（4）推测C4H8O2的结构

红外光谱谱图解析ppt课件

n=3 730 ~740 cm-1 （中） n≥ 722 cm-1 （中强）
d) CH2和CH3的相对含量也可以由1460 cm-1和1380 cm-1的峰强度估算强度
正庚烷
正十二烷
正二十八烷
1500 1400 1300cm-1 1500 1400 1300 cm-1 1500 1400 1300cm-1
②单核芳烃的C=C键伸缩振动（1626 1650 cm-1 ）
12:59:55
20
苯衍生物的C=C
苯衍生物在 1650 2000 cm-1 出现 C-H和C=C键的面内变形振动的泛频吸收（强度弱），可用来判断取代基位置。
2000
1600
12:59:55
21ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
③C=O （1850 1600 cm-1 ）碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。
—CH3 —CH2— —C—H
2960 cm-1 反对称伸缩振动 2870 cm-1 对称伸缩振动 2930 cm-1 反对称伸缩振动 2850 cm-1 对称伸缩振动 2890 cm-1 弱吸收
3000 cm-1 以下
③不饱和碳原子上的=C—H（ C—H ）苯环上的C—H 3030 cm-1 =C—H 3010 2260 cm-1 C—H 3300 cm-1
12:59:56
32
12:59:56
33
2、烯烃，炔烃
CH
CH 伸
CC 缩
CC 振
a)C-H 伸缩振动(> 3000 cm-1)
动
CH 变
形
振动
H CH H C H C CH2
12:59:55
9
（一）了解样品来源及测试方法

《红外光谱》PPT课件

）
(cm-1) = 104 / λ (μ m)
纵坐标：吸光度（A）或透光率（T）多以百分透光率T%来表示
*
T = I / I0 （遵守Lambert-Beer定律
）
A = lg (1 / T)
IR中，“谷”越深（T越小），吸光度越大，吸收强度越强。
*
二、红外光谱基本原理
满足两个条件： (1)辐射能满足物质产生振动能级跃迁所需的能量； (2)伴随净的偶极矩的变化。
*
对称伸缩振动s 非对称伸缩振动as 剪式振动
面内摇摆
*
面外摇摆
扭曲振动
分子振动自由度
研究多原子分子时，常把复杂振动分解为许多简单的基本振动，这些基本振动数目称为分子的振动自由度，简称分子自由度。
原子在三维空间的位置可用x，y，z表示，即3个自由度。
含N个原子的分子，分子自由度的总数为3N个。
分子总的自由度3N=平动自由度+转动自由度+振动自由度
非线性分子：3N-6 （平动3、转动3）线性分子：3N-5 （平动3、转动2）
*
峰位、峰数与峰强
（1）峰位化学键的力常数K越大，原子折合质量越小，键的
振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区（短波长区）；反之，出现在低波数区（高波长区）。
（2）峰数峰数与分子自由度有关。无瞬间偶极距变化时，无红外吸收。
（3）瞬间偶基距变化大，吸收峰强；键两端原子电负性相差越大（极性越大），吸收峰越强。
（4）由基态跃迁到第一激发态，产生一个强吸收峰，基频峰。
（5）由基态跃迁到第二激发态或更高激发态，产生的弱的吸收峰，倍频峰。
*
影响吸收谱带位置的主要因素（内部因素）
1. 诱导效应（I效应）

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M
例：已知c c、C=C和C-C 键的伸缩振动力常
数分别为1650N·s-1、960N·s-1和450N·s-1，求它们
的伸缩振动波数。
解：
M 12 12 6 12 12
c c 130.3 1650 2160cm1
6
c c 130.3 960 1648cm1
6
c c 130.3 450 1128cm1
6
由上面的公式可以得出以下结论：
a.分子的折合质量越小，振动频率越高； b.化学键的力常数越大，振动频率越高。
由这两条结论我们可以得到以下规律： a.力常数与化学键的键能成正比，质量接近的基团，力常数有以下规律：
K叁键 > K双键 > K单键
IR 吸收频率：
cc cc cc
b.与氢原子相连的化学键的折合质量都小，红外吸收在高波数区；
波谱分析红外光谱课件
引言
红外光谱（infrared spectroscopy, IR）是研究分子运动的吸收光谱，亦称为分子光谱。通常 IR 指波长 2~25μm 之间的吸收光谱，这段波长范围反映出分子中原子间的振动和变角运动。
尽管转动所涉及的能量变化较小，处于远红外区，但转动影响到振动产生偶极矩的变化，因而在红外光谱区实际所测得的谱图是分子的振动与转动的加合表现。
主要用于研究分子的纯转动能级的跃迁和晶体的晶格振动。
振动频率
以双原子为例，在双原子作伸缩振动时，可以将其视为一个简单的谐振子。根据经典力学原理，简谐振动遵循胡克定律：
m1
m2
1 K 2 m
式中： ν ----振动频率 K ----化学键的力常数（N·m-1）
对于双原子分子来讲，可用折合质量 μ（Kg）代替 m：
e．不对称伸缩振动对分子偶极的改变比对称伸缩振动大，所以 νas 吸收带出现在较高的波数区，且吸收强度高。
振动能级
根据量子力学，谐振子的能量是量子化的，其能
量由下式确定：
EV
(V
1 )h
2
(V
1) h
2 2
K
式中 V---振动量子数，其值为0，1，2，3… E0为振动基态；
E1为第一振动激发态； E2为第二振动激发态；余此类推。
且电磁波的频率（波数）与谐振子的振动频率（波数）相等是产生红外吸收光谱的必要条件：
` `
基本术语
光谱选律
主要用于研究 O-H、N-H 和 C-H 键的倍频吸收和组合频吸收，此区域的吸收峰的强度一般比较弱。
中红外区（基频区）
λ：2 ~ 25 μm
：5000 ~4 00 cm-1
主要研究分子的振转能级的跃迁。绝大多数有机
化合物和无机化合物的基频吸收都落在这一区域。
远红外区
λ：25 ~ 300 μm
：400 ~ 33 cm-1
1 K 2
1 K 2c
式中：
m1m2
m1 m2
因为
mi
Mi 103 N A
式中：Mi--- i 原子的摩尔质量，g
式中
NA---阿伏加德罗常数（6.02×1023mol-1）
M 103 N A
M M1 M2 M1 M2
则：
3.906 1012 K (s1)
M
130.3 K (cm1)
C-H伸缩振动在 ~3000cm-1， O-H伸缩振动在3000~3600cm-1 ， N-H伸缩振动在 ~3300cm-1
c.与碳原子成键的其他原子，随其原子质量的递增，折合质量也递增，导致红外波数递减；
d. 弯曲振动比伸缩振动容易，弯曲振动的 K 均较小，故其吸收在低波数区。
例如：C-H伸缩振动吸收位于 ~3000cm-1，而弯曲振动吸收位于 ~1340cm-1。
禁阻跃迁：如果两个能级间的跃迁根据选律是不可能的。跃迁概率小，吸收强度很弱甚至观察不到。
振动能级跃迁与红外吸收光谱
两个相邻振动能级间的能量差ΔEV可由下式确定：
EV E(V 1) EV h hc
当光子的能量hν`与振子的跃迁能相等，即：
h ` hc ` EV h hc
时，光子有可能被谐振子吸收，振子由低能级跃迁到高能级态，同时产生吸收谱带。
近来，已采用可调激光器作为光源来代替单色器，研制成功了激光红外分光光度计，即第四代红外分光光度计，
它具有更高的分辨率和更广的应用范围，但目前还未普及。
第一节 IR 的基本原理
一、红外吸收光谱
13 当用一束具有连续波长红外光照射物质时，该物质的分子就会吸收一定波长的红外光的光能，并转化为分子的振动能量和转动能量。如果以波长或波数为横坐标，以百分吸收率或透过率为纵坐标，把这谱带记录下来，就得到该物质的红外吸收光谱图。
1947年第一台实用的双光束自动记录的红外分光光度计问世。这是一台以棱镜作为色散元件的第一代红外分光光度计。
到了六十年代，用光栅代替棱镜作分光器的第二代红外光谱仪投入了使用。这种计算机化的光栅为分光部件的第二代红外分光光度计仍在应用。
七十年代后期，干涉型傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)投入了使用，这就是第三代红外分光光度计。
IR 光谱又称分子振转光谱。
红外光谱的发展历史
在十九世纪初就发现了红外线,到1892年有人利用岩盐棱镜和测热幅射计(电阻温度计)测定了20多种有机化合物的红外光谱
1905年科伯伦茨发表了128种有机和无机化合物的红外光谱，红外光谱与分子结构间的特定联系才被确认。
到1930年前后，随着量子理论的提出和发展，红外光谱的研究得到了全面深入的开展，并且测得大量物质的红外光谱。
横坐标：波数( v )400～4000 cm-1；表示吸收峰的位置。
纵坐标：透过率（T %），表示吸收强度。 T↓，表明吸收的越好，故曲线低谷表示是一个好的吸收带。
7
23 红外光区（0.78 ~ 300μm）的划分：按波长分为三个区：近红外区（泛频区）
λ：0.78 ~ 2 μm
：12820 ~ 5000 cm-1
双原子分子实际势能随核间距离的增大而增大。按非谐振子的势能函数求解薛氏方程，体系振动：
EV
(V
1 )h
2
(V
1)2 h
2
……
光谱选律：原子和分子与电磁波相互作用，从一个能量状态跃迁到另一个能量状态要服从一定的规律。
允许跃迁：如果两个能级间的跃迁根据选律是可能的。跃迁概率大，吸收强度大。