《分析化學(xué)》12-1紅外分光光度法hwfgA.ppt

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第十四章紅外分光光度法,第一節(jié)概述,紅外分光光度法：利用物質(zhì)對(duì)紅外光區(qū)電磁輻射的選擇性吸收的特性來進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、定性和定量的分析方法，又稱紅外吸收光譜法,一、紅外光的區(qū)劃二、紅外吸收過程三、紅外光譜的作用四、紅外光譜的表示方法五、IR與UV的區(qū)別,,一、紅外光的區(qū)劃,紅外線：波長(zhǎng)在0.76~500μm(1000μm)范圍內(nèi)的電磁波,二、紅外吸收過程,UV——分子外層價(jià)電子能級(jí)的躍遷（電子光譜）IR——分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷（振轉(zhuǎn)光譜）,三、紅外光譜的作用,1．可以確定化合物的類別（芳香類）2．確定官能團(tuán)：例：—CO—，—C＝C—，—C≡C—3．推測(cè)分子結(jié)構(gòu)（簡(jiǎn)單化合物）4．定量分析,,四、紅外光譜的表示方法,T~σ曲線→前疏后密,T~λ曲線→前密后疏,五、IR與UV的區(qū)別,IRUV起源分子振動(dòng)能級(jí)伴隨轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷分子外層價(jià)電子能級(jí)躍遷適用所有紅外吸收的有機(jī)化合物具n-π*躍遷有機(jī)化合物具π-π*躍遷有機(jī)化合物特征性特征性強(qiáng)簡(jiǎn)單、特征性不強(qiáng)用途鑒定化合物類別定量鑒定官能團(tuán)推測(cè)有機(jī)化合物共軛骨架推測(cè)結(jié)構(gòu),,第二節(jié)紅外分光光度法基本原理,紅外分光光度法——研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)與紅外光譜之間關(guān)系紅外光譜——由吸收峰位置和吸收峰強(qiáng)度共同描述,一、紅外吸收光譜的產(chǎn)生二、振動(dòng)形式三、振動(dòng)的自由度四、特征峰與相關(guān)峰五、吸收峰位置六、吸收峰強(qiáng)度,一、紅外吸收光譜的產(chǎn)生,紅外光譜主要由分子的振動(dòng)能級(jí)躍遷產(chǎn)生分子的振動(dòng)能級(jí)差遠(yuǎn)大于轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)差分子發(fā)生振動(dòng)能級(jí)躍遷必然同時(shí)伴隨轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷,1．振動(dòng)能級(jí),續(xù)前,2．振動(dòng)光譜,雙原子分子A-B→近似看作諧振子兩原子間的伸縮振動(dòng)→近似看作簡(jiǎn)諧振動(dòng),續(xù)前,,,續(xù)前,,,續(xù)前,3．基頻峰與泛頻峰,1）基頻峰：分子吸收一定頻率紅外線，振動(dòng)能級(jí)從基態(tài)躍遷至第一振動(dòng)激發(fā)態(tài)產(chǎn)生的吸收峰（即V=0→1產(chǎn)生的峰）,基頻峰的峰位等于分子的振動(dòng)頻率基頻峰強(qiáng)度大——紅外主要吸收峰,續(xù)前,2）泛頻峰,倍頻峰：分子的振動(dòng)能級(jí)從基態(tài)躍遷至第二振動(dòng)激發(fā)態(tài)、第三振動(dòng)激發(fā)態(tài)等高能態(tài)時(shí)所產(chǎn)生的吸收峰（即V=1→V=2，3---產(chǎn)生的峰）,注：泛頻峰強(qiáng)度較弱，難辨認(rèn)→卻增加了光譜特征性,,4．紅外光譜產(chǎn)生條件：,紅外活性振動(dòng)：分子振動(dòng)產(chǎn)生偶極矩的變化，從而產(chǎn)生紅外吸收的性質(zhì)紅外非活性振動(dòng)：分子振動(dòng)不產(chǎn)生偶極矩的變化，不產(chǎn)生紅外吸收的性質(zhì),分子吸收紅外輻射的頻率恰等于分子振動(dòng)頻率整數(shù)倍分子在振、轉(zhuǎn)過程中的凈偶極矩的變化不為0，即分子產(chǎn)生紅外活性振動(dòng),二、振動(dòng)形式（多原子分子）,（一）伸縮振動(dòng)指鍵長(zhǎng)沿鍵軸方向發(fā)生周期性變化的振動(dòng),1．對(duì)稱伸縮振動(dòng)：鍵長(zhǎng)沿鍵軸方向的運(yùn)動(dòng)同時(shí)發(fā)生2．反稱伸縮振動(dòng)：鍵長(zhǎng)沿鍵軸方向的運(yùn)動(dòng)交替發(fā)生,續(xù)前,（二）彎曲振動(dòng)（變形振動(dòng)，變角振動(dòng)）：指鍵角發(fā)生周期性變化、而鍵長(zhǎng)不變的振動(dòng),1．面內(nèi)彎曲振動(dòng)β：彎曲振動(dòng)發(fā)生在由幾個(gè)原子構(gòu)成的平面內(nèi)1）剪式振動(dòng)δ：振動(dòng)中鍵角的變化類似剪刀的開閉2）面內(nèi)搖擺ρ：基團(tuán)作為一個(gè)整體在平面內(nèi)搖動(dòng),續(xù)前,2．面外彎曲γ：彎曲振動(dòng)垂直幾個(gè)原子構(gòu)成的平面1）面外搖擺ω：兩個(gè)X原子同時(shí)向面下或面上的振動(dòng)2）蜷曲τ：一個(gè)X原子在面上，一個(gè)X原子在面下的振動(dòng),,續(xù)前,3．變形振動(dòng)：1）對(duì)稱的變形振動(dòng)δs：三個(gè)AX鍵與軸線的夾角同時(shí)變大2）不對(duì)稱的變形振動(dòng)δas：三個(gè)AX鍵與軸線的夾角不同時(shí)變大或減小,,圖示,,,,注：振動(dòng)自由度反映吸收峰數(shù)量并非每個(gè)振動(dòng)都產(chǎn)生基頻峰吸收峰數(shù)常少于振動(dòng)自由度數(shù),三、振動(dòng)的自由度,指分子獨(dú)立的振動(dòng)數(shù)目，或基本的振動(dòng)數(shù)目,N個(gè)原子組成分子，每個(gè)原子在空間具三個(gè)自由度,示例,水分子——非線性分子,,示例,CO2分子——線性分子,吸收峰數(shù)少于振動(dòng)自由度的原因：發(fā)生了簡(jiǎn)并——即振動(dòng)頻率相同的峰重疊紅外非活性振動(dòng),五、特征峰與相關(guān)峰,（一）特征峰：next可用于鑒別官能團(tuán)存在的吸收峰，稱~,（二）相關(guān)峰：next由一個(gè)官能團(tuán)引起的一組具有相互依存關(guān)系的特征峰，稱~,注：相關(guān)峰的數(shù)目與基團(tuán)的活性振動(dòng)及光譜的波數(shù)范圍有關(guān)用一組相關(guān)峰才可以確定確定一個(gè)官能團(tuán)的存在,圖示,back,,續(xù)前,,,