分子振动光谱红外光谱与拉曼光谱

Bending Mode
IR Absorbance
2349
(Has dipole moment so IR active)
667 1388
OCO
Symmetric Stretch
(Dipole moment = 0 so not IR active)
1388
Wavenumber (cm-1)
A Dipole Moment = charge 分im子b振a动la光n谱ce红i外n光th谱e与m拉o曼le光c谱ule
C≡C, 2060cm-1
分子振动光谱红外光谱与拉曼光谱
9
短波
长波
分子振动光谱红外光谱与拉曼光谱
10
The Infrared Part of the EM Spectrum
IR units: wavenumbers (cm-1)
10 micron wavelength 1000 cm-1
1 eV 8100 cm-1
= 2
R2
R0
R1
-1 = MA-1 + MB-1
A
B
:折合质量
A
B
k :化学键的键力常数
:与化合物组成和结构有关 分子振动光谱红外光谱与拉曼光谱
5
=
1 2
k
E=(n+
1 2
)h
n=0,1,2,3,,,,
能量量子化 能级
2
1 0
分子振动光谱红外光谱与拉曼光谱
6
Spectroscopy
resonance
21
电场
dipole
时间
偶极矩为零的振动 没有红外吸收
分子振动光谱红外光谱与拉曼光谱
22
基团频率
多原子分子的结构特征 在红外光谱中的反映
C=O
3N-6 Or 3N-5 ?
分子振动光谱红外光谱与拉曼光谱
23
基团频率
4000 cm-1 1300 cm-1
1.最有分析价值的基团频率,这一区 域称为基团频率区、官能团区或特征 区。
excited
v1
state
v0
UVabsorption
ground
2
1
state 0
Infrared 分子振动光谱红外光谱与拉曼光谱
14
多原子分子
分子振动光谱红外光谱与拉曼光谱
15
水的红外光谱
对称伸缩 3652cm-1
反对称伸缩 3756cm-1
弯曲, 1595cm-1
分子振动光谱红外光谱与拉曼光谱
分子振动光谱红外光谱与拉曼光谱
7
偶极子在光波电场矢量中的运动
电场
dipole
时间
分子振动光谱红外光谱与拉曼光谱
+
8
分子振动的与吸收
Байду номын сангаас
Single bond: k = 4 -6N·cm-1
C-C, 1190cm-1
Double bond: k = 8-12N·cm-1
C=C, 1683cm-1
Triple bond: k = 12-18N·cm-1
16
多原子分子的运动及其自由度
分子: N个原子
y
空间的运动：3N freedom
整个分子重心的平动 (3 freedom)
整个分子绕其重心的转动 (3 freedom)
每个原子相对于其它原子的运动（振动）
z
x
3N-6 3N-5
一个点: 3自由度 N个点: 3N自由度
OH OH
(linear molecule)
IR Absorbance
2349
Bending Mode
667
?
OCO
Symmetric Stretch
1388
Wavenumbe分r (c子m振-1)动光谱红外光谱与拉曼光谱
20
An Example: CO2
Asymmetric Stretch
(Has dipole moment so IR active)
The Science Museum, UK
分子振动光谱红外光谱与拉曼光谱
12
分子振动与红外吸收
Single bond: k = 4 -6N·cm-1
C-C, 1190cm-1
300 000 30
分子振动光谱红外光谱与拉曼光谱
2 500nm 4 000cm-1
13
分子的能级Energy Levels 与跃迁Transition
Vibration spectroscopy
Infrared spectroscopy and Raman spectroscopy ( IR and Raman )
分子振动光谱
---红外光谱与拉曼光谱---
分子振动光谱红外光谱与拉曼光谱
1
? 生命的本质
运动
? 如何感知
眼睛
分子振动光谱红外光谱与拉曼光谱
2
Molecular movement diatomic molecule
分子振动光谱红外光谱与拉曼光谱
3
Vibration
intrinsic property
bond distance
Energy
R2
R0
nm
R1
分子振动光谱红外光谱与拉曼光谱
4
Stretching vibration
键长
1k
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
Near-IR: 4000 – 14000 cm-1
1 THz 33 cm-1
Mid-IR: 500 – 4000 cm-1
300 Kelvin
210 cm-1 Far-IR: 5
分子振动光谱红外光谱与I拉R曼c光o谱vers
– ~
500 cm-1 1 meV to
1
e1V1
Around 1800, Herschel studied the spectrum of sunlight using a prism. He measured the temperature of each color, and found the highest temperature was just beyond the red, what we now call the 'infrared'.
HO
H
H
H
H
OH
分子振动光谱红外光谱与OH拉曼光谱 OH
17
symmetrical
asymmetrical
多原子分 子的振动
scissoring rocking
wagging twisting
分子振动光谱红外光谱与拉曼光谱
18
?
分子振动光谱红外光谱与拉曼光谱
19
An Example: CO2
Asymmetric Stretch
2.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。
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指纹区
1800 cm-1 （1300 cm-1 ） 600 cm-1
在此区域内，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