红外活性分子振动引起偶极矩的变化.ppt

红外光区的划分：红外光谱在可见光区和微波光区之间，其波长范围约0.75～1000μm。习惯上将红外光区划分为三个区域。区域绝大多数有机物和无机离子的化学键基频吸收都出现在中红外区。通常说的红外光谱实指中红外光谱区。注：基频的定义——振动能级由基态跃迁到第一激发态时产生的吸收峰称为基频峰，相应的频率称为基频。如果波长以μm为单位，而1μm＝10-4cm，波长与波数的关系为：红外光谱图表示法。第二节基本原理1.产生红外吸收的第一个条件2.产生红外吸收的第二个条件分子在振动，转动过程中必须有偶极矩的净变化。即偶极矩的变化△μ≠0（1）红外活性分子振动引起偶极矩的变化，从而产生红外吸收的性质，称为红外活性。其分子称为红外活性分子。如H2O，HCl，CO为红外活性分子。（2）非红外活性若△μ＝0，分子振动和转动时，不引起偶极矩变化。不能吸收红外辐射。即为非红外活性。其分子称为红外非活性分子。如H2，O2，N2，Cl2….相应的振动称为红外非活性振动。二、分子振动形式2.分子振动的自由度转动：非线性：3个转动自由度线性：2个转动自由度，键轴为轴的转动原子的位置没有改变。不形成转动的自由度。所以非线性分子的振动自由度＝3N-3-3=3N-6线性分子的振动自由度＝3N-3-2=3N-5伸缩振动出现在高频区变形振动出现在低频区如H2O的振动自由度等于3×3－6＝3跃迁概率基频吸收较强倍频吸收较弱四.基团频率a.基频区：4000～1300cm-1官能团区k→大，强度大，峰宽度大。b.指纹区：1300~600cm-1指纹区(弯曲振动)定性分析主要用指纹区，对结构改变比较敏感。（在红外分析中，通常一个基团有多个振动形式，同时产生多个谱峰（基团特征峰及指纹峰），各类峰之间相互依存、相互佐证。通过一系列的峰才能准确确定一个基团的存在。）2.基团频率位移：同一类基团(化学键)，由于所处的化学环境不同，其吸收峰的位置在一定的区域内发生移动叫基团频率位移。引起基团频率位移的因素。(1)内部因素，分子结构本身的影响。a诱导效应：吸电子基团取代，电子密度→大，k→增大，σ→增大，向高频移动。b共轭效应：电子密度→小，k→减小，σ→减小，向低频移动。（2）外部因素a.溶剂效应:μ→大,形成氢键，溶剂极性大,导致向低频移动，强度增大。b.态效应:g(气态)能测得到转动光谱，测得的波数高l.s.下测不到转动光谱测得的波数低同一化合物的气态和液态光谱或液态和固态光谱有很大的差别。查阅标准图谱时，要注意试样状态及制样方法等。消除溶剂效应方法：采用非极性溶剂，如CCl4,CS2等，并以稀溶液来获得红外吸收光谱。第三节、红外光谱仪一.主要部件（一）.光源（二）.吸收池红外吸收池使用可透过红外的材料制成窗片；不同的样品状态（固、液、气态）使用不同的样品池，固态样品可与晶体混合压片制成。（三）.单色器用几个光栅来增加波数范围，狭缝宽度应可调。为减少长波部分能量损失，改善检测器响应，通常采取程序增减狭缝宽度的办法，即随辐射能量降低，狭缝宽度自动增加，保持到达检测器的辐射能量的恒定。（四）.检测器及记录仪红外光能量低，因此常用真空热电偶、测热辐射计、热释电检测器等。二.色散型红外光谱仪与双光束UV-Vis仪器类似，但部件材料和顺序不同。三傅里叶变换红外光谱仪在干涉光的光路上→放置试样→试样吸收了其中某些频率的能量→干涉图的强度曲线发生变化→干涉图经过计算机采集→快速傅立叶变换→得到吸光度或透光率随波长或波数变化的IR谱图。第四节红外吸收光谱分析一.试样制备1.对试样的要求1）试样应为“纯物质”（>98%），通常在分析前，样品需要纯化；对于GC-FTIR则无此要求。2）试样不含有水（水可产生红外吸收且可侵蚀盐窗）；3）试样浓度或厚度应适当，以使T在合适范围。2.制样方法（1）液体或溶液试样1）沸点低易挥发的样品：液体池法。2）高沸点的样品：液膜法（夹于两盐片之间）。3）固体样品可溶于CS2或CCl4等无强吸收的溶液中。液体池（2）固体试样1）压片法：1~2mg样+200mgKBr——干燥处理——研细——混合压成透明薄片——直接测定；2）石蜡糊法：试样——磨细——与液体石蜡混合——夹于盐片间；石蜡为高碳数饱和烷烃，因此该法不适于研究饱和烷烃。3）薄膜法：高分子试样——加热熔融——涂制或压制成膜；高分子试样——溶于低沸点溶剂——涂渍于盐片——挥发除溶剂二、红外光谱定性分析的一般过程1.试样的纯化2.了解试样的来源、性质及其它实验资料可以缩小结构的推测范围。根据试样的元素分析值及相对分子质量得出的分子式，可以计算不饱和度，进而估计分子结构式中是否含有双键、三键及芳香环，并可验证光谱解析结果的合理性。沸点、熔点等性质可作为光谱分析的旁证。3.用适当的方法制样，记录红外吸收光谱图。4.谱图解析5.