红外光谱-20190405
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Infrared SpectroscopyDalian(116029),China2005-02-25红外光谱(IR)分子振动与红外光谱的基本原理分子中的原子与原子之间的化学键键长、键角不是固定不变的,如同弹簧连接起来的一组球。
整个分子一直在不断的振动着,当一定频率的光经过分子时,就被分子中相同频率的振动的键所吸收,如果分子中没有振动频率相同的键,红外光就不会被吸收。
因此,用连续改变频率的红外光照射样品时,则通过样品槽的红外光有些区域较弱,有些区域较强。
如用频率(v)或波长为横坐标,用透光率(Transmittance,T%)为纵坐标作图,就得到了红外吸收光谱。
可以设想分子中的键与弹簧相似,因此,化学键的振动可按谐振动处理,不同的是化学键振动能量是量子化的。
双原子分子振动的机械模型如下图:子质量(m1与m2)的函数:振动频率如以波数表示,则:分子的振动自由度与峰数分子中键的振动大致可分为伸缩振动和弯曲振动两种,分别以v 和δ表示,如下图所示:伸缩振动引起键长的变化,它们所产生的吸收带在高波数一端,伸缩振动有不对称伸缩和对称伸缩之分,前者在高波数一段。
弯曲振动引起键角的变化,它们的力常数较小,因此它们所产生的吸收带在低波数一端,弯曲振动有面内振动和面外振动之分,前者也在高波数一端。
它们的表示方法如下图:IR谱产生的吸收峰的数目取决于分子振动自由度。
一个原子在空间运动有三个自由度,即向x、y、z三个坐标方向运动,在含有n个原子的分子中,由于当原子结合成分子时,自由度数不损失,所以,分子自由度的总数为3n个。
分子作为一个整体,其运动状态可分为平动、振动及转动三类。
分子自由度数=平动自由度数+转动自由度数+振动自由度数振动自由度数=分子自由度数-平动自由度数-转动自由度数【注意】线性分子的转动自由度为2,非线性分子的转动自由度为3 因此,线性分子振动自由度为3n-5,非线性分子振动自由度为3n-6。
理论上讲,每个振动自由度在红外光谱区都将产生一个吸收峰。
红外光谱实验报告引言:光谱是研究物质结构和性质的重要手段之一。
其中,红外光谱作为一种常用的分析技术,被广泛应用于物质的鉴定、分析和表征。
本实验旨在通过红外光谱仪器验证不同物质的红外吸收特性,并对实验结果进行分析和解释。
实验材料和仪器:本次实验所用的样品包括有机化合物甲醇、乙醇和丙酮等。
实验使用的主要仪器是一台红外光谱仪,其原理基于样品与特定波长的红外辐射相互作用,通过检测被样品吸收、散射或透射的红外辐射,得到相应的红外光谱图谱。
实验步骤:1. 样品制备:将甲醇、乙醇和丙酮分别取少量于试管中。
2. 实验操作:将试管放入红外光谱仪中,进行光谱扫描操作。
3. 结果记录:记录各样品的红外光谱图谱,并进行观察和分析。
实验结果与讨论:通过实验操作得到的红外光谱图谱如下图所示(图1)。
[插入图1]从图中可以看出,甲醇、乙醇和丙酮的红外吸收峰位数目和位置存在明显差异。
接下来,我们将对各个样品的红外吸收峰进行解析。
甲醇样品:在图谱中可观察到两个主要峰位,分别出现在3000-3400 cm-1和1000-1300 cm-1范围内。
前一个峰位为甲醇分子中的O-H伸缩振动,后一个峰位则表示甲醇中的C-O伸缩振动。
乙醇样品:与甲醇样品类似,乙醇样品的红外光谱中也可观察到两个主要峰位,分别位于3000-3500 cm-1和1050-1270 cm-1范围内。
两个峰位的解释与甲醇相似,分别对应乙醇中的O-H伸缩振动和C-O伸缩振动。
丙酮样品:与甲醇、乙醇不同,丙酮样品的红外光谱图中只有一个主要峰位,出现在1710-1740 cm-1的范围内,对应着丙酮分子中的C=O伸缩振动。
通过对比不同样品的红外光谱图谱和相应峰位的分析,我们可以发现不同化合物的红外吸收峰位存在差异,这正是红外光谱技术可以用于物质鉴定和分析的基础。
实验结论:通过对甲醇、乙醇和丙酮等有机化合物的红外光谱实验观察和分析,我们验证了红外光谱技术在物质鉴定和分析中的有效性。
红外光谱必备知识资料红外光谱(I R)(Infrared Spectroscopy)【1】(2007-12-22 12:54:17)标签:我记录我的校园教育杂谈 ir第一节:概述1、红外吸收光谱与紫外吸收光谱一样是一种分子吸收光谱。
红外光的能量(△E=0.05-1.0ev)较紫外光(△E=1-20ev)低,当红外光照射分子时不足以引起分子中价电子能级的跃迁,而能引起分子振动能级和转动能级的跃迁,故红外吸收光谱又称为分子振动光谱或振转光谱。
2、红外光谱的特点:特征性强、适用范围广。
红外光谱对化合物的鉴定和有机物的结构分析具有鲜明的特征性,构成化合物的原子质量不同、化学键的性质不同、原子的连接次序和空间位置不同都会造成红外光谱的差别。
红外光谱对样品的适用性相当广泛,无论固态、液态或气态都可进行测定。
3、红外光谱波长覆盖区域:0.76 mm ~ 1000mm.红外光按其波长的不同又划分为三个区段。
(1)近红外:波长在0.76-2.5mm之间(波数12820-4000cm-1)(2)中红外:波长在2.5-25mm(在4000-400 cm-1)通常所用的红外光谱是在这一段的(2.5-15mm,即4000-660 cm-1)光谱范围,本章内容仅限于中红外光谱。
(3)远红外:波长在25~1000mm(在400-10 cm-1)转动光谱出现在远红外区。
4、红外光谱图:当物质分子中某个基团的振动频率和红外光的频率一样时,分子就要吸收能量,从原来的振动能级跃迁到能量较高的振动能级,将分子吸收红外光的情况用仪器记录,就得到红外光谱图。
5、红外光谱表示方法:(1)红外光谱图红外光谱图以透光率T %为纵坐标,表示吸收强度,以波长l ( mm) 或波数s (cm-1)为横坐标,表示吸收峰的位置,现主要以波数作横坐标。
波数是频率的一种表示方法(表示每厘米长的光波中波的数目)。
通过吸收峰的位置、相对强度及峰的形状提供化合物结构信息,其中以吸收峰的位置最为重要。