43 第九章 红外吸收光谱分析法 第一节红外基本原理.ppt

第1页：第一节 红外光谱分析基本原理

第九章红外吸收光谱分析法一、概述二、红外光谱与有机化合物结构三、分子中基团的基本振动形式四、影响峰位变化的因素第一节红外光谱分析基本原理

第2页：三、分子中基团的基本振动形式

分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振-转光谱一、概述

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第4页：红外光谱图

• 红外光谱图：纵坐标为吸收强度，横坐标为波长λ（μm）和波数1/λ单位：cm-1可以用峰数，峰位，峰形，峰强来描述。应用：有机化合物的结构解析。定性：基团的特征吸收频率；定量：特征峰的强度；
• 二、红外光谱与有机化合物结构

第5页：1.红外光谱产生的条件满足两个条件

• 1.红外光谱产生的条件满足两个条件：
• (1)辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量；
• (2)辐射与物质间有相互偶合作用。对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振，无红外活性。如：N2、O2、Cl2等。非对称分子：有偶极矩，红外活性。偶极子在交变电场中的作用示意图

第6页：2.分子振动方程式分子的振动能级

• 2.分子振动方程式分子的振动能级（量子化）：E振=（V+1/2）hνV：化学键的振动频率；ν：振动量子数。
• (1)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

第7页：(2)分子振动方程式任意两个相邻的能级间

(2)分子振动方程式任意两个相邻的能级间的能量差为：K化学键的力常数，与键能和键长有关，μ为双原子的折合质量μ=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。

第8页：表某些键的伸缩力常数

表某些键的伸缩力常数（毫达因/埃）键类型:—C≡C—>—C=C—>—C—C—力常数: 15～17 9.5～9.9 4.5～5.6峰位: 4.5μm 6.0μm 7.0μm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。

第9页：表某些键的伸缩力常数（续）

例题:由表中查知C=C键的k=9.5～9.9 ,令其为9.6,计算波数值正己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为1652cm-1

第10页：三、分子中基团的基本振动形式

三、分子中基团的基本振动形式1．两类基本振动形式伸缩振动亚甲基：变形振动亚甲基

第11页：例１水分子２．峰位

• 例１水分子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）。
• （2）峰数峰数与分子自由度有关。无瞬间偶基距变化时，无红外吸收。

第12页：例2CO2分子（4）由基态跃迁到第一激发

• 例2CO2分子（4）由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的吸收峰，基频峰；
• （5）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；
• （3）瞬间偶基距变化大，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；

第13页：1．内部因素

1．内部因素（1）电子效应a．诱导效应：吸电子基团使吸收峰向高频方向移动（兰移）四、影响峰位变化的因素化学键的振动频率不仅与其性质有关，还受分子的内部结构和外部因素影响。各种化合物中相同基团的特征吸收并不总在一个固定频率上。R-CORνC=01715cm-1;R-COHνC=01730cm-1；

R-COClνC=01800cm-1;R-COFνC=01920cm-1;F-COFνC=01920cm-1;R-CONH2νC=01928cm-1;

第14页：ｂ．共轭效应cm-1cm-1cm-1cm

ｂ．共轭效应cm-1cm-1cm-1cm-1规律：

第15页：ｂ．共轭效应cm-1cm-1cm-（续）

CHCHCHCH1576cm-11611cm-11644cm-11781cm-11678cm-11657cm-11651cm-1（２）空间效应场效应；空间位阻；环张力CH3060-3030cm-12900-2800cm-12222

第16页：2.氢键效应氢键

2.氢键效应氢键(分子内氢键；分子间氢键)：对峰位，峰强产生极明显影响，使伸缩振动频率向低波数方向移动。

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内容选择：第一节红外基本原理第二节红外光谱仪器第三节红外光谱与分子结构第四节红外谱图解析结束