红外分光光度法

d
e f
d′ e′ f′
分子振动总能量 EV U T
U 位能 T 动能
当 r re U 0 ，EV T
当（r re）最大 T 0 ，EV U
分子振动总能量
EV
（V

1） h
2
分子振动频率
V 分子振动量子数
V 0 ，1 ，2 ，3
2．振动光谱
双原子分子A-B→近似看作谐振子。 两原子间的伸缩振动→近似看作简谐振动。
简谐振动位能
U

1 2
K (r

re
)2
r 原子间实际距离 re 原子间平衡距离 K 化学键力常数（N / cm）
当r re U 0 当r re或r re U 0
双原子振动过程位能的变化ห้องสมุดไป่ตู้
— (CH2 )n — n 4
续前
2．面外弯曲γ：弯曲振动垂直几个原子构成的平面 1）面外摇摆ω：两个X原子同时向面下或面上的振动
AX 2型分子
CH2 ~ 1300cm1
2）蜷曲τ：一个X原子在面上，一个X原子在面下的 振动
AX 2型分子
CH2 ~ 1250cm1
续前
3、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
陈定一主编
分析仪器
张达英主编
第一节 概述 一、定义 二、红外光谱的表示方法 三、红外光谱与紫外吸收光谱的区别
一、定义:
UV— 分子外层价电子能级的跃迁（电子光谱）
IR — 分子振动和转动能级的跃迁 （振转光谱）
红外吸收光谱法：利用红外吸收光谱进行定性、 定量及测定分子结构的方法，称为红外吸收光谱法 或红外光谱法。
（二）弯曲振动δ （变形振动，变角振动）： 指键角发生周期性变化、而键长不变的振动
1．面内弯曲振动β： 弯曲振动发生在由几个原子构成的平面内
1）剪式振动δ：振动中键角的变化类似剪刀的开闭
AX 2型分子
CH2 ~ 1465 20cm1
2）面内摇摆ρ：基团作为一个整体在平面内摇动
AX 2型分子
CH2 ~ 720cm1
续第二节
基本振动频率
1 K 2 m
υ：谐振子的振动频率 K：弹簧的力常数 m：小球质量

c
1 K 2c m
以折合质量
m1m2
m1 m2
来代替m，
用化学键的力常数k代替K ，则：
1 2c
k

化学键的力常数k就等于将两个原子由平衡位置伸长
0.1nm时所需的恢复力。
特征性 特征性强
简单、特征性不强
醋λ 酸ma可x=的23松8±（1Cnm23H30O6) 醋λ 酸ma泼x=尼23松8±1(Cnm23H28O6)
E 1% 1c m

390
E 1% 1c m

385
第二节 红外吸收光谱法基本原理
红外吸收光谱法—研究物质结构与红外光谱之间关系。 红外光谱—由吸收峰位置和吸收峰强度共同描述。
以折合原子量
m m1m2 m1 m2
代替μ
1307 k
m 注：k ↑ ↑ m´↓ ↑
同类原子组成的化学键力常数越大，则基频 峰的频率越高；
不同原子组成的化学键，振动频率取决于力 常数和折合质量中影响较大的因素。
二、振动形式（多原子分子） （一）伸缩振动ν
指键长沿键轴方向发生周期性变化的振动
第十三章 红外分光光度法
第一节 概述
一、定义 二、红外光谱的表示方法 三、红外光谱与紫外吸收光谱的区别
第二节 基本原理
一、红外光谱的产生 二、振动形式 三、振动自由度 四、基频峰与泛频峰
五、特征峰与相关峰 六、吸收峰峰位 七、吸收峰峰数 八、吸收峰强度
第三节 影响谱带位置的因素
一、内部因素 二、外部因素
AX 3型分子
s CH 3
~ 1375cm1
2）不对称的变形振动δas：三个AX键与轴线的夹角不
同时变大或减小
AX 3型分子
as CH 3
~ 1450cm1
远红外区： 50~500μm
200-20
纯转动光谱
T~λ曲线 →前密后疏
σ(cm1) 104
(m)
T ~σ曲线 →前疏后密
三、IR与UV的区别
IR
UV
起源 分子振动能级伴随转动能级跃迁 分子外层价电子能级跃迁
适用 所有红外吸收的有机化合物
具n-π*跃迁有机化合物 具π-π*跃迁有机化合物
二、红外光谱的表示方法
1. 红外光区的划分
红外线：波长在0.76~500μm (1000μm) 范围内的 电磁波。
区域

波长 （λ μ m) 波数（υ cm-1) 能级跃迁类型
近红外区： 0.76~2.5μm
13158-4000
-OH和-NH倍频吸收区
中红外区： 2.5~50μm
4000-200
振动、伴随转动光谱
第四节 红外光谱仪 第五节 红外光谱与分子结构的关系
一、特征区与指纹区 二、红外光谱的九个重要区段 三、典型光谱
第六节 红外光谱在中药研究中的应用
一、定性分析 二、纯度检查 三、定量分析 四、图谱解析
参考书：
有机化合物波谱分析 姚新生主编
分析化学 （全国高等学校教材） 李发美主编
分析化学
当V 0， E振 1/ 2hν
光子照射能量 EL h L
分子振动能级差hL E振 (V 2 1/ 2)h (V 1 1/ 2)h V h
即 L V
产生红外光谱前提 E振 EL
L 红外光的照射频率 分子的振动频率
一、红外吸收光谱的产生 二、振动形式 三、振动的自由度 四、基频峰与泛频峰
五、特征峰与相关峰 六、吸收峰峰位 七、吸收峰峰数 八、吸收峰强度
一、红外吸收光谱的产生
1．振动能级
E振 0.05 ~ 1.0eV E转 0.0001 ~ 0.05eV
E E振 E转 红外光谱主要由分子的振动能级跃迁产生 分子的振动能级差远大于转动能级差 分子发生振动能级跃迁必然同时伴随转动能级跃迁
1．对称伸缩振动：νs键长沿键轴方向的运动同时发生
AX 2型分子
AX 3型分子
s CH 2
~ 2850cm1
s CH 3
~
2870cm1
2．反称伸缩振动：νas键长沿键轴方向的运动交替发生
AX 2型分子
AX 3型分子
as CH 2
~
2925cm1
as CH 3
~
2960cm1
续前