红外与拉曼光谱课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,红外与拉曼光谱,Infrared Absorption spectroscopyRaman spectroscopy,刘和文,学时安排,9,学时,基本原理，谱仪与实验技术,特征官能团的特征谱带,谱图解析与应用,红外光谱概述,分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振,-,转光谱,红外光谱与有机化合物结构,红外光谱图,：,纵坐标为吸收强度，,横坐标为波长,（,m,）,和波数1/,单位：,cm,-1,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；,红外光谱产生的条件,(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：,N,2,、O,2,、Cl,2,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,分子振动方程式,化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧,任意两个相邻的能级间的,能量差为：,K,化学键的力常数,为双原子的折合质量,=,m,1,m,2,/（,m,1,+,m,2,）,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:4.5,m 6.0,m 7.0,m,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。,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1652,cm,-1,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,伸缩振动,甲基：,变形振动,甲基,对称,s,(CH,3,)1380,-1,不,对称,as,(CH,3,)1460,-1,对称 不对称,s,(CH,3,),2870-1,as,(CH,3,)2960,-1,甲基的振动形式,分子中基团的基本振动形式,例水分子,（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。,CO,2,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；,红外吸收峰强度,问题,：,C=O,强；,C=C,弱；为什么？,吸收峰强度,跃迁几率,偶极矩变化,吸收峰强度,偶极矩的平方,偶极矩变化结构对称性；,对称性差,偶极矩变化大,吸收峰强度大,符号：,s,(,强)；,m,(,中)；,w,(,弱),红外吸收峰强度比紫外吸收峰小23个数量级；,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。,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）,R-COR,C=0,1715cm,-1,;,R-COH,C=0,1730cm,-1,；,R-,COCl,C=0,1800cm,-1,;,R-COF,C=0,1920cm,-1,;,F-COF,C=0,1920cm,-1,;,R-CONH,2,C=0,1928cm,-1,;,影响峰位变化的因素,-,电子效应,影响峰位变化的因素,-,电子效应,cm,-1,cm,-1,cm,-1,cm,-1,共轭效应,场效应；空间位阻；环张力,影响峰位变化的因素,-,空间效应,C,H,C,H,C,H,C,H,1,5,7,6,c,m,-,1,1,6,1,1,c,m,-,1,1,6,4,4,c,m,-,1,1,7,8,1,c,m,-,1,1,6,7,8,c,m,-,1,1,6,5,7,c,m,-,1,1,6,5,1,c,m,-,1,C,H,3060-3030,cm,-1,2900-2800,cm,-1,2,2,2,2,2,外部因素：,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。,影响峰位变化的因素,-,氢键效应,干涉仪,光源,样品室,检测器,显示器,绘图仪,计算机,干涉图,光谱图,FTS,傅里叶变换红外光谱仪结构框图,制样方法,1）气体气体池,2）液体：,液膜法难挥发液体（,bp,80,C）,溶液法液体池,溶剂：,CCl,4，,CS,2,常用。,研糊法（液体石腊法）,KBr,压片法,薄膜法,