概述及红外基本原理PPT

basic vibration of the group in molecular 四、红外吸收峰强度
intensity of infrared absorption bend
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第一节 概述 introduction
分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振-转光谱 辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构
正己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为1652 cm-1
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二、分子中基团的基本振动形式
basic vibration of the group in molecule
1．两类基本振动形式
伸缩振动 ： 不对称伸缩 对称伸缩
变形振动： 面内变形in plane 面外变形out-of-plane
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C2H4O
1730cm-1 1165cm-1
H
O
C
CH
H 2720cm-1
H
（CH3）2930 cm-1，2850cm-1
（CH3）1460 cm-1，1375 cm-1
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醇的振动形式
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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）。 例１ 水分子 （非对称分子）
（2）峰数 峰数与分子振动自由度有关。无瞬间偶极 距变化时，无红外吸收。
15 17 9.5 9.9
4.5 5.6
4.5m
6.0 m
7.0 m
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。
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例题: 由表中查知C=C键的K=9.5 9.9 ,令其为 9.6, 计算波数值。
v 12 1c k13 k 0 7 131 0 9./6 2 2 716c5 m 10
定性：基团的特征吸收频率；进行有机化合物的结构解析。 定量：特征峰的强度；
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第二节 红外吸收光谱产生的条件
condition of Infrared absorption spectroscopy
(1)辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量； (2)分子振动时有瞬间偶极矩变化。
为双原子的折合质量（reduced mass） =m1m2/（m1+m2）
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。
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表 某些键的伸缩力常数（毫达因/埃）
键类型 力常数 峰位
—CC — > —C =C — > —C — C —
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（3）峰强
intensity of Infrared absorption
问题：C=O 强；C=C 弱；为什么？
吸收峰强度 偶极矩变化值的平方
偶极矩变化又与结构对称性有关； 对称性差 偶极矩变化大 吸收峰强度大 符号：s(强)；m(中)；w(弱) 红外吸收峰强度比紫外吸收峰小2～3个数量级；
(动画)
亚甲基
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甲基的振动形式
伸缩振动
Stretching vibration
对称 υs(CH3) 2870 ㎝-1
变形振动 Deformatio n vibration
对称δs(CH3)1380㎝-1
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不对称 υas(CH3) 2960㎝-1
不对称δas(CH3)1460㎝-振动方程式
双原子分子的简谐振动及其频率 化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧
分子的振动能级（量子化）
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任意两个相邻的能级间的能量差为：
E h h k 2
1 1 k 1307 k
2c
K 化学键的力常数（force constant），与键能和键长有关，
近红外区 0.78-2.5m
中红外区 2.5-25 m
远红外区 25-1000 m
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能级跃迁
电子能级间跃 迁的同时，总伴 随有振动和转动 能级间的跃迁。 即电子光谱中总 包含有振动能级 和转动能级间跃 迁产生的若干谱 线而呈现宽谱带 。
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红外光谱图
纵坐标为透过率%，横坐标为波长λ （ m ）或波数1/λ( 单位 ：cm-1 )。可以用峰数，峰位，峰形，峰强来描述。
第十章
一、概述
红外吸收光谱 分析
introduction 二、红外吸收光谱产生的 条件
infrared absorption spec-
condition of Infrared absorption spectroscopy
troscopy，IR
三、分子中基团的基本振
动形式
第一节 概述
introduction
红外活性 infrared active 有偶极矩变化，有红外活性。如 H2O，HCl, CO2
非红外活性 infrared inactive
没有偶极矩变化，辐射不能引起 共振，无红外活性。 如：N2、 O2、Cl2 等。
(动画)
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例2 CO2分子 （有一种振动无红外活性）
(动画)
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一般规律：
A. 瞬间偶极距变化大，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；
B. 不对称伸缩 > 对称伸缩 > 变形振动
C. 由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的吸收峰，基频 峰；由基态直接跃迁到第二激发态，产生一个弱的吸收峰， 倍频峰；
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