知识点3-多原子分子的振动

两类基本振动形式 伸缩振动 ν 弯曲振动 (变形振动) δ
~
（强吸收S）
~ s: 2853cm-1
~ : 2926cm-1 as
以亚甲基为例
v 伸缩振动 H C H H H C + H C
—
对称伸缩振动
v 弯曲振动 H C H
相向
反对称伸缩振动
+ H + H C
同一方向
H C
H
同向
H
相反方向
（所有分子在一条直线上）
Eg1: H2O is a bent molecule, so it has 3 fundamentals: 3N-6=3×3-6=3
the fundamental vibration of water
水分子
Eg2: CO2 is a linear molecule, so it has 4 fundamental vibration: 3N-5=3×3-5=4
（2）吸收峰增多原因
v
产生倍频峰（ v0 v2、 v3）和组合频峰(各种振动间相互 作用而形成）——统称泛频 （如 苯环的泛频吸收） 振动偶合—相邻的两个基团相互振动偶合使峰数目增多 （如 酸酐的C=O伸缩振动偶合） 费米共振—当倍频或组合频与某基频峰位相近时，由于相互 作用产生强吸收带或发生峰的分裂，这种倍频峰或组合频峰 与基频峰之间的偶合称为费米共振。（如醛类的O=C-H)
§1 红外吸收光谱的基本原理 知识点：
双原子分子的振动 多原子分子的振动 红外光谱产生条件与谱带强度
二、多原子分子的振动
（一）振动的基本类型 v 伸缩振动：表示 原子沿着化学键的方向来回振动涉及化学键键长 改变，键角不变
v
弯曲振动： 表示 原子沿着化学键的垂直方 向振动，又称变形振动涉 及键角及键的方向改变， 键长不变
v
v
v The
number of fundamentals includes: ~ symmetric s stretching ~ asymmetric as
in-plane bending scissoring δ 剪式 rocking γ 面内摇摆
bending
out-of-plane wagging ω 面外摇摆 bending twisting 扭曲
Why?
实际上红外谱图上峰的数目比理论值少得多 （1）吸收峰减少原因：
没有偶极矩变化的振动不产生红外吸收 吸收频率相同，简并为一个吸收峰，有时频率接近，仪器 分辨不出，表现为一个吸收峰 有些吸收程 度太弱，仪器检测不出 有些吸收频率超出了仪器的检测范围 O=C=O 对称伸缩 无吸收峰 O=C=O 反对称伸缩 O=C=O O=C=O 面内弯曲 面外弯曲 简并为一个吸收峰
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the fundamental vibration of carbondioxide
CO2分子
C6H6 is a bent molecule, so it has 30 fundamentals: 3N-6=3×12-6=30 In fact, it has no so many fundamentals
剪式振动 摇转振动 面内弯曲振动
摇摆振动 扭曲振动 面外弯曲振动
环己烷
as: 2928cm-1
s: 2853cm-1
δ：1460 cm-1
（二）基本振动的理论数
• 理论上讲，分子的每一种振动形式都会产生一个基频吸 收峰，即一个多原子分子产生的基频峰的数目=分子所有 的振动形式的数目。 • 在空间确定一个原子的位置，需要3个坐标，若分子有n 个原子，需要3n个坐标或自由度。 •分子自由度总数：3n=平动+振动+转动（自由度） •振动形式数目： •振动自由度= 3n-平动-转动 = 3n-6 = 3n-5 非线性分子 线性分子