2014第十二章红外解读

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第十一章,第十二章,第十三章,第十四章有机化学名词解释

第十一章,第十二章,第十三章,第十四章有机化学名词解释

名词解释第十一章1.振动光谱——分子振动能级间的能量差比同一振动能级中转动能级之间能量差大100倍左右,他们大多在近红外区域内,因此称为红外光谱。

2.转动光谱——分子转动能级之间的能量差很小,转动光谱位于电磁波谱中的远红外及微波区域内。

3.红外吸收峰的位置——分子振动的频率决定分子所吸收的红外光频率。

4.红外吸收光谱——分子吸收红外光引起的振动和转动能级跃迁产生的信号。

5.红外光谱产生的条件——当一定频率的红外光照射物质时,如果分子中某一基团的振动频率正好与其相同,物质就能吸收这一频率的红外光从低能级跃迁到较高的能级,产生红外吸收光谱。

6.叁键和累积双键区——2500~2000 cm-1各种叁键基团和累积双键的伸缩振动区域7.氢键区——4000~2500cm-1含氢基团的伸缩振动区。

8.双键区——2000~1500 cm-1各种双键基团包括共轭双键以及苯基伸缩振动区域。

9.特征吸收峰——用于鉴定官能团存在的吸收峰。

10.特征谱带区——氢键,双键,叁键区的特征性强,所以4000~1500 cm-1的区域称为官能团特征频率区。

11.核磁共振谱——记录原子核对射频区电磁波的吸收,简称NMR。

12.质子磁共振谱——氢原子核共振谱,简称PMR。

13.化学位移——由于化学环境所引起的核磁共振信号位置的变化。

14.自旋偶合——相邻碳上氢核的相互影响。

15.硝基化合物的还原——硝基苯在强酸介质中,用金属还原时,总是得到苯胺,用催化加氢也可得到同样的结果。

16.胺的碱性——胺与氨相似,氮原子上的未共用电子对能与质子结合,形成带正电的铵离子。

17.胺——可看作氨的衍生物,即氨分子中的氢原子被烃基取代的产物。

18.胺的烃基化——与卤代烃(通常为伯卤代烃和具有活泼卤原子的芳卤化物),醇等烃基化试剂作用,胺基上的氢原子被烃基取代。

19.胺的酰基化——伯胺和仲胺作为亲核试剂可与酰卤,酸酐等酰基化试剂反应,生成N-取代酰胺和N,N-二取代酰胺。

第十二章红外

第十二章红外

亚甲基:
2)面外弯曲γ:垂直几个原子构成的平面方向上的弯曲振动 面外摇摆ω:两个原子同时向面下或面上的振动
蜷曲振动η:一个原子在面上,一个原子在面下的振动
ω:
3)变形振动:多个化学键端的原子相对于其它部分的弯曲振动
对称的变形振动δs:三个键与轴线的夹角同时变大或变小, 形似花瓣开放。 不对称的变形振动δas:三个键与轴线的夹角交替变大或减小
(7)费米共振 频率相近的泛频峰与基频峰的相互作用使 泛频峰强度增加或分裂
νC-H 2800 2δ C-H 2780
(8)振动偶合效应 指分子中两个或两个以上相同的基团靠的很近时, 相同基团之间发生偶合,使其相应特征吸收峰发生 分裂。
2.外部因素:
1)物态效应
气态:低压气体,分子间作用力小,峰窄
红外光能量较低,只能引起分子的振动能级跃迁, 振动能级跃迁时会伴随转动能级的跃迁。 红外吸收光谱法(IR):是以连续波长的红外光为光源 照射样品引起分子振动能级之间的跃迁,而产生红外吸 收光谱,根据化合物的红外吸收光谱进行定性、定量及 结构分析的方法。
红外吸收光谱:分子振-转光谱 红外吸收光谱—T%为纵坐标,ζ或λ为横坐标。
C C
K 15 N / cm K 10 N / cm K 5 N / cm
~ 2060cm 1 ~ 1650cm1 ~ 1190cm1
不同类原子: K 影响大,K L , ,(光谱区左端) u影响大,u L , ,(光谱区右端)
(一)烷烃 1 1. C-H伸缩振动 C H (饱和) 3000 ~ 2850 cm (强)
as 1 s 1 CH ~ 2960 cm ( 很强) ~ 2870 cm (很强) CH 3 3 as 1 CH ~ 2925 cm (强) 2 s 1 CH ~ 2850 cm (强) 2

12 第十二章(2)红外、核辐射

12 第十二章(2)红外、核辐射
是静止着还是走动着。
22
上 下 范 围
2.
光子探测器
光子探测器的工作机理是:利用入射光辐射的光 子流与探测器材料中的电子互相作用,从而改变电子 的能量状态,引起各种电学现象——这种现象称为光子 效应。根据所产生的不同电学现象,可制成各种不同 的光子探测器。光子探测器有内光电和外光电探测器 两种,后者又分为光电导、光生伏特和光磁电探测器 等三种。光子探测器的主要特点是灵敏度高,响应速 度快,具有较高的响应频率,但探测波段较窄,一般 需在低温下工作。
传播,并具有明显的波粒二相性。
3
红外辐射和所有电磁波一样,是以波的形 式在空间直线传播的。它在大气中传播时,大 气层对不同波长的红外线存在不同的吸收带, 红外线气体分析器就是利用该特性工作的,空 气中对称的双原子气体,如N2、O2、H2等不吸 收红外线。而红外线在通过大气层时,有三个 波段透过率高,它们是2~2.6μ m、3~5 μ m和 8~14 μ m,统称它们为“大气窗口”。这三个 波段对红外探测技术特别重要,因此红外探测 器一般都工作在这三个波段(大气窗口)之内。
10
热释电传感器的内部电路
场效应管
两块反向 串联的热 释电晶片
11
热释电传感器工作原理
热释电晶片表面必须罩上一块由一组平 行的棱柱型透镜所组成菲涅尔透镜,每一透 镜单元都只有一个不大的视场角,当人体在 透镜的监视视野范围中运动时,顺次地进入 第一、第二单元透镜的视场,晶片上的两个 反向串联的热释电单元将输出一串交变脉冲 信号。当然,如果人体静止不动地站在热释 电元件前面,它是“视而不见”的。
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4.核辐射与物质间的相互作用
核辐射与物质间的相互作用主要是
电离、吸收、 反射
电离作用: 带电粒子在物质中穿行时会使物质的原子发生 电离,在它们经过的路程上形成离子对。 其中:α 粒子质量大,电荷量多,电离能力

红外光谱分析全解课堂PPT

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
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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
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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

红外解析基本知识

红外解析基本知识

红外谱图解析基本知识基团频率区中红外光谱区可分成4000 cm-1 ~1300(1800)cm-1和1800 (1300 )cm-1 ~ 600 c m-1两个区域。

最有分析价值的基团频率在4000 cm-1 ~ 1300 c m-1 之间,这一区域称为基团频率区、官能团区或特征区。

区内的峰是由伸缩振动产生的吸收带,比较稀疏,容易辨认,常用于鉴定官能团。

在1800 c m-1 (1300 c m-1 )~600 c m-1 区域内,除单键的伸缩振动外,还有因变形振动产生的谱带。

这种振动基团频率和特征吸收峰与整个分子的结构有关。

当分子结构稍有不同时,该区的吸收就有细微的差异,并显示出分子特征。

这种情况就像人的指纹一样,因此称为指纹区。

指纹区对于指认结构类似的化合物很有帮助,而且可以作为化合物存在某种基团的旁证。

基团频率区可分为三个区域(1) 4000 ~2500 cm-1 X-H伸缩振动区,X可以是O、N、C或S等原子。

O-H基的伸缩振动出现在3650 ~3200 cm-1 范围内,它可以作为判断有无醇类、酚类和有机酸类的重要依据。

当醇和酚溶于非极性溶剂(如CCl4),浓度于0.01mol. dm-3时,在3650 ~3580 cm-1 处出现游离O-H基的伸缩振动吸收,峰形尖锐,且没有其它吸收峰干扰,易于识别。

当试样浓度增加时,羟基化合物产生缔合现象,O-H基的伸缩振动吸收峰向低波数方向位移,在3400 ~3200 c m-1 出现一个宽而强的吸收峰。

胺和酰胺的N-H伸缩振动也出现在3500~3100 cm-1 ,因此,可能会对O-H伸缩振动有干扰。

C-H的伸缩振动可分为饱和和不饱和的两种:饱和的C-H伸缩振动出现在3000 c m-1以下,约3000~2800 c m-1 ,取代基对它们影响很小。

如-CH3 基的伸缩吸收出现在2960 c m-1和2876 c m-1附近;R2CH2基的吸收在2930 c m-1 和2850 c m-1附近;R3CH基的吸收基出现在2890 c m-1 附近,但强度很弱。

《分析化学》第十二章 红外吸收光谱法

《分析化学》第十二章 红外吸收光谱法

第十二章红外吸收光谱法- 经典习题1.下列叙述不正确的是(D)A.共轭效应使红外吸收峰向低波数方向移动B.氢键作用使红外吸收峰向低波数方向移动C.诱导效应使红外吸收峰向高波数方向移动D.氢键作用使红外吸收峰向高波数方向移动2.在红外光谱上νC-H发生在(高波数)区间,大体以(3000cm-1)为界,νC-H(>3000cm-1)时,连接氢的碳原子是不饱和的;νC-H(<3000cm-1)时,连接氢的碳原子是饱和的。

烷烃、烯烃、炔烃νC-H峰位由高到低的顺序为(ν≡C-H >ν=C-H>νC-H)。

3.某化合物在4000~600cm-1区间的红外吸收光谱如下图,试推断其为下列化合物中的哪一个?为什么?(A)CH3(CH2)5OH (B)(C)(D)(E)解:此题为已知范围的未知物,故不需按光谱解析程序解析。

(1)3060、3040、3020cm-1为芳香族的ν=C-H峰;1600、1584、1493cm-1为芳香族νC=C 峰;756、702cm-1为芳香族γ=C-H峰,A、B无上述峰。

否定A、B。

(2)图中无~2200cm-1峰,否定D。

(3)图中无~3300cm-1峰,否定C。

应为E。

综上所述,其峰归属:3060cm-1、3040cm-1、3020cm-1(苯环ν=C-H)、1600cm-1、1584cm-1、1493cm-1(苯环νC=C )、756cm-1、702cm-1(单取代苯γ=C-H)、2938cm-1、2918cm-1、2860cm-1(亚甲基νCH )、1452cm-1(亚甲基δCH2)。

4.某未知化合物的分子式为C14H14,测得其红外光谱如下图,试通过光谱解析推断其分子结构式。

解:(1)计算不饱和度:u=(2+2×14-14)/2=8,说明可能含有两个苯环、或一个苯环及两个叁键、或一个苯环及四个双键。

但由上图显示,2400~2100cm-1区间没有吸收峰,即结构中不含-C≡C-及-C≡N键;分子式中不含氧原子,1700cm-1左右也没有νC=O峰,即结构式中也不含C=O基。

分析化学第十二章红外光谱法.

分析化学第十二章红外光谱法.

O‖ R—C—R′
1715cm-1
O‖ R—C—OR′
1735cm-1
O‖ R—C—Cl
1800cm-1
O‖ R—C—F
1870cm-1
⑵共轭效应: 共轭效应引起双键的极性增加,双键性降低,
力常数减小,因而其伸缩振动频率下降。 A.π-π共轭体系
由于共轭分子电子云平均化使共轭双键的双 键性下降。原来双键键长增加,力常数减小,振动 频率下降。
⒋红外吸收光谱产生必须满足的条件:
①νL = ⊿V﹒ν
②⊿≠0
⒌实际峰数小于理论计算峰数的原因:
① ⊿=0,不产生红外吸收;
②简并; ③仪器不能区别那些频率十分接近或吸收带很弱的振动, 仪器检测不出; ④吸收峰落在仪器检测范围之外。
㈡吸收峰的强度
⒈强弱的划分
红外光谱法中,一般是按摩尔吸光系数ε的
大小来划分吸收带的强弱。
O HH
O HH
O HH
s OH
3652cm -1
as OH
3756cm -1
OH1595cm-1
OCO
s C=O
1340cm 1
OCO
as C=O
2350cm
1
O C=O
C=O 666cm 1
++
OCO
C=O666cm1
二、红外吸收光谱产生的条件和吸收峰强度
㈠红外吸收光谱产生的条件 ⒈红外活性振动:
使分子偶极矩发生变化的振动方式,才会吸收特 定的红外辐射,这种振动方式称为具有红外活性。 ⒉红外非活性振动:
不能引起偶极矩的变化的振动。 分子是否显示红外活性,与分子是否有永久偶极 矩无关。只有同核双原子分子(H2、N2)才显红 外非活性。

第十二章 红外吸收光谱法

第十二章 红外吸收光谱法

第十二章 红外吸收光谱法一、选择题1.中红外区的特征区是指( )cm -1范围内的波数。

A 、4000~200B 、4000~1250C 、1250~200D 、10 000~102.已知CO 2的结构式为O=C=O ,请推测其红外光谱中,基本振动数为( )。

A 、4个B 、3个C 、2个D 、1个3.红外光谱中,不是分子的所有振动形式的相应红外谱带都能被观察到,这是因为()A 、分子中既有振动运动,又有转动运动B 、分子中有些振动能量是简并的C 、因为分子中有C 、H 、O 以外的原子存在D 、分子中有些振动能量相互抵消4.关于红外光谱的吸收峰,下列叙述不正确的是( )A 、共轭效应使红外吸收峰向低波数方向移动B 、诱导效应使红外吸收峰向高波数方向移动C 、氢键使红外吸收峰向低波数方向移动D 、氢键使红外吸收峰向高波数方向移动5.若 O —H 键的键力常数 K = 7.12N /cm ,则它的振动波数( cm -1)为( )A 、3584B 、3370C 、3474D 、35006.欲获得红外活性振动,吸收红外线发生能级跃迁,必须满足( )条件。

A 、△μ>0或△μ<0B 、△μ≠0并服从νL=v△VC 、△μ=0及vL=△VvD 、△μ≠07.CO 2的下列振动中,属于红外非活性振动的是( )。

8.下列三种物质:甲R-CO-CH2CH3、乙R-CO-CH=C(CH3)2、、丙R-COCl,问其V C=O波数大小次序为( )。

A、甲>乙>丙B、乙>甲>丙C、丙>乙>甲D、丙>甲>乙9.三种振动νc=o,νc=N及νc=C的频率大小次序为( )。

(电负性:C为2.6,N为3.0,O为3.5)A、νc=o>νc=N>νc=CB、νc=C>νc=N>νc=oC、νc=N>νc=C>νc=oD、νc=N>νc=o>νc=C10.同一分子中的某基团,其各振动形式的频率大小顺序为( )。

红外光谱详解课件

红外光谱详解课件

06
习题与思考题
基础概念题
题目1
简述红外光谱的基本原理
答案1
红外光谱是利用物质对红外光的吸收特性来研究物质分子结构和组成的一种方法。当红 外光与物质分子相互作用时,某些波长的光被吸收,形成特定的光谱图,通过分析这些
光谱图可以了解物质分子的振动和转动能级。
基础概念题
要点一
题目2
列举红外光谱中的主要吸收区域
要点二
答案2
红外光谱主要分为四个吸收区域,分别是近红外区( 12500-4000 cm^-1)、中红外区(4000-400 cm^-1) 、远红外区(400-10 cm^-1)和超远红外区(10-5 cm^-1)。其中中红外区是研究分子振动和转动能级的主 要区域。
光谱解析题
题目3
根据给定的红外光谱图,分析可能的物质组 成
分子转动
02
分子除了振动外,还会发生转动,转动也会产生能量变化,从
而吸收特定波长的红外光。
分子振动和转动与红外光谱的关系
03
分子振动和转动产生的能量变化与红外光的能量相匹配时,光
子会被吸收,形成红外光谱。
分子振动与转动
振动模式
分子中的原子或分子的振动模式决定 了其吸收特定波长的红外光。不同化 学键或基团具有独特的振动模式,形 成了特征的红外光谱。
镜反射后相干叠加。
检测器
检测器用于检测干涉仪产生的相干 光束,将光信号转换为电信号。
光谱采集系统
光谱采集系统负责收集检测器输出 的电信号,并将其转换为光谱数据 。
傅里叶变换红外光谱技术
傅里叶变换
傅里叶变换是一种数学方法,用于将干涉图转换为光谱图 。通过傅里叶变换,可以获得样品的红外光谱。
分辨率

第十二章 红外吸收光谱法_7

第十二章 红外吸收光谱法_7

第十二章红外吸收光谱法思考题和习题1.化合物的结构式如下,试写出各基团的特征峰、相关峰、并估计峰位。

烯烃:ν=C-H : 3100-3000cm-1,νC=C:( ~1650cm-1) 因为连接苯环峰位置向低频移动.芳香烃(苯环): ν=C-H:(3100-3000cm-1), 苯环νC=C(1650-1430cm-1,共轭作用向低频移动.)羰基:ν=C-O: 1700cm-1.含氮化合物: νNH(仲胺):3500-3300cm-1, δNH(仲胺):1650-1510cm-1,νC-N(仲胺): 1360-1020cm-1.2.某化合物分子式为C5H6O,其紫外光谱的最大吸收在227 nm(ε=104),其红外光谱有吸收带:3015,2905,1687和1620cm-1.试判断该化合物的结构。

3.如合用红外吸收光谱区别一下化合物?νNH: 伯胺在3500cm-1和3400cm-1出现双峰,游离仲胺在3500~3300cm-1有一个峰,叔胺无此峰.4.下列基团的C-H伸缩振动(νC-H)出现在什么区域?(1) –CH3(2) =CH2(3) ≡CH (4) -CHOνCH3:~2962cm-1(as), ~2872cm-1(s).ν=CH2:~3100cm-1. ν≡CH:~ 3330cm-1.νCHO:~2820cm-1(as), ~2720cm-1(s).5.化合物(A)、(B)、(C)在红外区域有何吸收?(A)HC≡C-CH2OH (B)缺少化合物的结构图(C)缺少化合物的结构图6.如何用红外光谱法区别下列化合物?分别化合物各基团的红外吸收波数。

1) -CH3中的νas C-H 在2962cm-1,δas CH在1450cm-1,δs CH在1380cm-1处有一个峰.-CH(CH3)2的δs CH在1385cm-1和1375cm-1处出现两个峰,且峰强度相等.-C (CH3)3的δs CH在1365cm-1和1395cm-1处出现两个峰,且前者峰强度约是后者的两倍.2)苯甲胺:νNH(伯胺):在约3500和3400cm-1,出现双峰.苯甲醇:νOH(醇羟基):在约3600~3200 cm-1,出现单峰,且峰稍宽.苯乙酸:νOH: 在约3400~25 00 cm-1,出现峰,且峰宽而钝.νCO: 在1700cm-1左右出现峰.7.某化合物分子式为C10H10O,测得的红外光谱如图12-25.试通过光谱解析推断其分子结构式。

材料测试技术基础 材料现代研究方法 第十二章 红外光谱与拉曼光谱

材料测试技术基础 材料现代研究方法 第十二章 红外光谱与拉曼光谱
第十二章 红外光谱与拉曼光谱
主讲人:苏晓磊 主讲人: E-mail:suxlei@ :
西安工程大学机电工程学院
红外(IR)和拉曼(Raman)光谱在高聚物 研究中占有十分重要的地位,它们是研究 高聚物的化学和物理性质及其表征的基本 手段。红外光谱技术发展到60年代末,已 为高聚物的研究提供了各种信息。至今, 已逐渐扩展到多种学科和领域,应用日趋 广泛。随着激光技术的发展,激光拉曼光 谱器问世以来,拉曼光谱在高聚物研究中 的应用也日益增多。
15.1红外光谱 15.1
基团频率 对于高聚物光谱的解析,是建立在基团频率 这一基本前提之上的,即高聚物中原子基 团的振动与分子其余部分的振动之间的机 械耦合及电子耦合均很少。因此,从小分 子或简单的高分子所获得的理论或经验的 特征频率数据均可应用于高聚物的光谱解 析。
15.1红外光谱 15.1
15. 15.2拉曼光谱
3.拉曼光谱的主要参数 拉曼光谱的主要参数是拉曼位移,即频率位 移。
15. 15.2拉曼光谱
实验设备及实验技术 激光拉曼光谱仪由以下部分组成:激光器(光 源)、样品光学系统、单色仪和接收器,电子 线路和记录器系统。 在记录拉曼光谱时应注意以下几点: (l)因为散射光强度正比于v 04,因此低频激发 线(红光和黄光)所产生的拉曼带一定比高频 激发线(蓝光和绿光)来得弱。 (2)通常所用的S20光电倍增管的响应伙赖于入射 光的频率。
15.1红外光谱 15.1
红外光谱的基本原理 当一束连续的光辐射逼过物质后,其中频率 为v0的光的强度减弱了,就说是光被物质所 吸收,这时有∆E=hv0。∆E是被物质分子所 吸收的光能量;它等于该物质分子的两个 能级之间的能量差,v0便是被吸收的光的频 率;这样在一定频率范围内,由于被物质 吸收而产生的光强度按其频率的分布称为 吸收光谱。

红外吸收光谱法一文稿演示

红外吸收光谱法一文稿演示

2、特征峰与相关峰
(1)特征峰(characteristic absorption band):next 可用于鉴别官能团存在的吸收峰,称~
(2)相关峰(correlative absorption band):next
由一个官能团引起的一组具有相互依存关系的特征峰,称 ~
ü 注: • 相关峰的数目与基团的活性振动及光谱的波数范
围有关 • 用一组相关峰才可以确定一个官能团的存在
CN 224c7m1
as CH2
309c0m1
C sC163c9m1
CH2 990cm1
CH 909cm1
返回
三、吸收峰的峰位及影响因素
(二)吸收峰的位置(峰位)
即振动能级跃迁所吸收的红外线的波长或波数
1.基本振动频率
EEL
1h h 2 2
k 1302K
2)泛频峰
倍频峰:分子的振动能级从基态跃迁至第二振动激发态、
第三振动激发态等高能态时所产生的吸收峰(即 V=0→V=2,3……产生的峰)
即L V
泛 倍频峰 二倍频峰(V=0→V=2)

三倍频峰(V=0→V=3)
峰 合频峰
差频峰(即V=1→V=2,3 ……产生的峰)
注:泛频峰强度较弱,难辨认→却增加了光谱特征性
特征性 特征性强
简单、特征性不强
用途
鉴定化合物类别 鉴定官能团
推测结构
定量 推测有机化合物共轭骨架
第十三章 红外分光光
度法
第二节 基本原理
一、分子振动能级和 振动形式
二、吸收峰位置及其 影响因素
三、吸收峰强度
一、分子振动能级和振动形式
1.双原子分子的简谐振动及其频率

第十二章 酚

第十二章  酚
△ 乙酸酐
(或乙酰氯CH3COCl)
② 酚酯的重排反应──Fries重排
+ CH3COOH
酚酯与氯化铝或氯化锌等Lewis酸共热,重排生成邻或
对羟基酮,称为Fries(弗里斯)重排。
OCOCH3
25℃
HO
AlCl3
COCH3 (主)
165℃ AlCl3
OH
(主)
COCH3
4. 与三氯化铁的显色反应
不能与NaHCO3或Na2CO3 作用。酚的钠盐则能被碳酸
所分解而成酚。
OH NaOH
(浑浊)
酸化使酚游离出来 ——分离、提纯、鉴别
ONa
(澄清) CO2 H2O
H2O OH
Na2HCO3
■ 取代基对酚酸性的影响 :OH
OH NO2
OH
NO2
NO2
N
NO2
OO
pKa: 7.15
4.09
NO2 0.25
一般: 芳环上连接吸电子基 —— 酸性
芳环上连接供电子基 —— 酸性 影响程度:邻/对位取代基 > 间位
OH OH OH OH
OH
OH
< CH3
<
<
<
<
Cl
NO2
Cl
NO2
2. 成醚反应与Claisen重排 ① 酚醚的形成
酚羟基的C-O键比醇牢固,不能直接失水成醚,而必 须用间接的方法:
酚金属 + 烷基化试剂(如碘甲烷或硫酸二甲酯)
OH
OH
H2, Ni 120 ~ 200℃,1 ~ 2 MPa
工业上生产环己醇的方法之一
12.2.4 与羰基化合物的缩合反应
1. Kolbe-Schmitt反应

红外解析实例与应用简介

红外解析实例与应用简介

红外吸收光谱应用举例
(3)利用红外光谱进行产品纯度的鉴定
样品中若含有杂质,它的红外谱图与纯物质相比,会出现多余的 吸收峰,可以比较物质提纯前后的红外光谱来了解物质提纯过程 中杂质的消除情况,以此来鉴定物质的纯净程度。 例如:二甲苯产品中含有邻、间、对三种异构体,为了得到其中对 二甲苯纯品,采用低温分布结晶法提纯,可用红外光谱来鉴定分 离提纯的程度。如图(a)、(b)、(c)所示。

—CH3 —CH3 —CH2 —CH2
3300附近 3010— 3040 3030附近

Hale Waihona Puke 反对称伸缩 对称伸缩 反对称伸缩 对称伸缩
s s s s
三元环中的CH2出现在3050cm-1 —C—H出现在2890cm-1,很弱
2960±5 2870±10 2930±5 2850±10
各种官能团的吸收频率范围
例8. 判断Z-3-己烯-1-醇和E-3-己烯-1-醇.
E
Z
例9. 选择正确答案
3、红外光谱的应用举例
(1)已知化合物的确认

用已知物的标准样品和待测物在相同条件下测定红外光 谱,进行对照。
例:为了确定用发酵法生产D-核糖的结构,在相同的条件 下,测试发酵产物与标准样品的红外光谱,其红外光谱 与标准D-核糖完全一致,可确定发酵产物为D-核糖。
区域
波数
3300 3100~3000 2900~3000 2800~2700 2200 1730 1640
基团
-OH, NH,≡CH =CH -CH CHO C≡C, C≡N C=O C=C PhCH2,CH3 CH3 C-O -CH=CH2 E C=CH2 m p -C=CHoMono-ph Z (CH2)n
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第十二章 红外吸收光谱法
1

利用物质的分子对红外辐射的吸收,得到与分 子结构相应的红外光谱图,从而来鉴别分子结 构的方法,称为红外吸收光谱法(IR)。 近红外 0.76 ~ 2.5 um


中红外 2.5 ~ 25 um 远红外 25 ~ 1000 um
2
(4000 ~ 670 cm-1,即2.5 ~ 15 um 最广泛)
实际上计算结果比实测值大(x:非谐振常数)
~ ~ 2 ~x
例 某芳香族有机化合物的C-H键的伸缩振动出现在红外
光谱的3030cm-1处,求该C-H键的力常数
1 ~ 解: 2 πc k μ m1 m 2 μ m1 m 2
12.01 1.008 24 C H的值: 1 . 54 10 g 23 ( 12.01 1 .008 ) 6 .02 10 ~ 2 4 π 2 ( 3.00 1010 )2 ( 1.54 10 24 ) 30302 k 4 π 2 c 2 μ 5.03 105 g s 2 5.03N cm 1 或 2 ~2 k μ 12 . 01 1 . 008 3030 ~ 1302 k 2 μ 1302 12.01 1.008 13022 5.03N cm 1
9
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
变形振动: 1)对称的变形振动δs:三个AX键与轴线的夹角同 时变大或变小
AX 3 型分子
s 1 CH ~ 1375 cm 3
2)不对称的变形振动δas:三个AX键与轴线的夹角 交替变大或减小
AX 3 型分子

(二)吸收峰的强度



振动能级的跃迁几率 几率越大,峰越强(基频峰强于倍频峰) 偶极矩 电负性相差越大,分子对称性越差,则偶极矩 变化越大,峰越强 反对称伸缩>对称伸缩>弯曲振动
T%
C=O (1745cm-1)
C=C (1650cm-1)
cm-1
16
三、吸收峰的位置
(一) 基频峰和泛频峰
(1)基频:V=±1
1. 折合质量越小,基团的伸缩振动频率越高
例如, νO-H νN-H νC-H出现在高波数段

2. 折合质量相同,化学键力常数越大,伸缩振基 频峰的频率越高 例如, νCC >νC=C > νC-C 3. 折合质量相同的基团,一般>>

例如, νC-H > C-H > C-H
19
(三)影响峰位的因素
(2)倍频:V=±2, ±3(弱)
一级泛音,二级泛音 (3)合(组)频和差频:如果分子吸收了一个红外光子, 同时激发了基频分别为ν1和 ν2的两种跃迁,此时所 产生的吸收频率等于上述两种跃迁的吸收频率之和 时称为合(组)频;等于两者之差时称为差频。 倍频峰、合频峰和差频峰统称为泛频峰。
17
(二)基频峰的分布规律
(二)振动形式

伸缩振动
化学键两端的原于沿键轴方向作来回周期运动 对称伸缩振动s、非对称伸缩振动as 键长有变化,键角无变化。

弯曲振动
使化学键的键角发生周期性变化的振动 面内弯曲振动(剪式振动、面内摇摆) 面外弯曲振动(面外摇摆、扭曲振动) 变形振动(对称变形振动s、不对称变形振动as )
4000~2500 cm1 氢键区 νO-H νN-H νC-H 2500~2000 cm1 叁键区 νCC νCN
2000~1500 cm1 双键区 νC=C νC=N νC=O
1500~1000 cm1 单键区 νC-C νC-N νC-O
18
规 律

~
1 2c
k

k ~ 1302
13
二、红外吸收光谱的产生和吸收峰强度
(一) 红外吸收光谱产生的条件
(1)照射分子的红外辐射频率与分子某种振动频 率相同
h L EV V h
L V
(2)分子振动时,必须伴随有瞬时偶极矩的变化
偶极矩:分子中正电荷与负电荷重心之间的距 离和电荷重心带电量的乘积
14
15
m1 m 2 = m1 m 2
(μ为折合质量)
1 EV ( V )h 2 h L EV Vh
当V 1时 h EV h 2 k h ~ h hc 2 c k


1 ~ 2c ~ 1302
k

k
当k以N / cm 为单位, 以摩尔原子质量为单位 时
1. 电子效应
(1)诱导效应
电负性不同的取代基,通过静电诱导效应,引起 分子中电子分布的变化,改变了键的力常数,使基团 频率发生位移。诱导效应越强,吸收峰向高波数移动 的程度越显著。
CF3COOCH3 CCl3COOCH3 CHCl2COOCH3 CH2BrCOOCH3
双 原 子 分 子 位 能 曲 线
re 量子力学中分子振动的总能量为
1 EV ( V )h 2 V 0 V 0 分子处于基态 分子处于激发态
r
1 EV h 2
5
2. 振动频率(教材231页)
A
伸 平衡位置 缩
B
伸 平衡位置
re
以双原子分子的简谐振动为例 Hooke定律
1 k = 2
as CH 3
~ 1450cm
1
(三)振动自由度


3N-6 非线性分子(平动3、转动3)
3N-5 线性分子(平动3、转动2)
平动
转动
12

3N-6 非线性分子 3N-5 线性分子 实际吸收峰数远小于理论计算的振动数
(1)某些振动方式为非红外活性,不伴随偶极矩 的变化; (2)振动方式的频率相同,发生简并现象; (3)若干振动频率十分接近,或吸收弱,仪器难 以检测; (4)有些吸收带落在仪器检测范围外。

3
第一节 基本原理
一、 分子的振动
(一)振动能级和振动频率 1. 振动能级
1 位能U K ( r re )2 2 r re时,U 0
伸 平衡位置
A

B re

r re或r re时,U 0 EV U T
4
平衡位置
以双原子分子的简谐振动为例
U
非谐振子 谐振子
Hale Waihona Puke 零点能
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