紅外與拉曼光譜教學(xué)ppt課件

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1、第二章紅外與拉曼光譜法第一節(jié)紅外光譜分析基本原理第二節(jié)儀器簡(jiǎn)介與實(shí)驗(yàn)技術(shù)第三節(jié)影響振動(dòng)頻率的因素第四節(jié)紅外特征吸收與光譜解析第五節(jié)拉曼光譜法1.紅外光譜是怎樣產(chǎn)生的？2.紅外光譜與紫外光譜有什么區(qū)別？3.紅外（IR）是否存在選律？4.分子有哪些基本振動(dòng)類型？?jī)?nèi)容提要5.基團(tuán)的振動(dòng)頻率是否可以計(jì)算？第一節(jié)紅外光譜分析基本原理γ射線→X射線→紫外光→可見(jiàn)光→紅外光→微波→無(wú)線電波電磁波譜分子?電磁輻射相互作用為基礎(chǔ)四大波譜：紫外-可見(jiàn)光譜（UV)、紅外光譜（IR)、核磁共振波譜(NMR)、質(zhì)譜(MS)基團(tuán)結(jié)構(gòu)和連接順序？……分子量，分子式？……骨架結(jié)構(gòu)？…..官能團(tuán)?……UVIR-OH-CH3-

2、CH2NMRMS2.1概述紅外光波長(zhǎng)：0.75-1000mm近紅外：0.75-2.5mm遠(yuǎn)紅外：25-1000mm(4000-400cm-1)ν~ν~=104/?(mm)中紅外：2.5-25mm紅外光譜---官能團(tuán)-----分子結(jié)構(gòu)信息紅外光譜圖：縱坐標(biāo)為透過(guò)率T%（或吸光度A），橫坐標(biāo)為波數(shù)(cm-1)或波長(zhǎng)，可以用峰數(shù)，峰位，峰形，峰強(qiáng)來(lái)描述。經(jīng)典力學(xué)----共振量子力學(xué)----振動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷2.2紅外光譜的產(chǎn)生定性鑒別及結(jié)構(gòu)分析定量，推測(cè)共軛體系光譜復(fù)雜，特征性強(qiáng)光譜簡(jiǎn)單，特征性不強(qiáng)有紅外吸收化合物，應(yīng)用廣泛含有共軛?→?*、n→?*躍遷的不飽和化合物振-轉(zhuǎn)光譜，譜帶較窄電子光譜，譜

3、帶寬用途表示方法特征性適用范圍起源IRUVA~?T%~~ν2.3IR與UV的區(qū)別2.4IR選律IR選律：只有偶極距發(fā)生變化的振動(dòng)才會(huì)產(chǎn)生紅外吸收。HF;CH3COOH;Cl2;O2分子中既有紅外活性振動(dòng)，又有紅外非活性振動(dòng)。有紅外“活性”分子紅外“非活性”分子CO2;CS22.5分子的基本振動(dòng)類型兩類基本振動(dòng)形式伸縮振動(dòng)ν彎曲振動(dòng)(變形振動(dòng))δ~?s:2853cm-1?as:2926cm-1（強(qiáng)吸收S）~~環(huán)己烷?s:2853cm-1?as:2928cm-1δ：1460cm-12.6分子振動(dòng)方程式化學(xué)鍵的振動(dòng)類似于連接兩個(gè)小球的彈簧任意兩個(gè)相鄰的能級(jí)間的能量差為：K單位為毫達(dá)因/埃，相當(dāng)于10

4、5達(dá)因cm-1例題:由表中查知C=C鍵的K=9.5?9.9,令其為9.6,計(jì)算波數(shù)值.正己烯中C=C鍵伸縮振動(dòng)頻率實(shí)測(cè)值為1652cm-1表某些鍵的伸縮力常數(shù)（毫達(dá)因/埃）1dyn=10-5N鍵類型—C?C—>—C=C—>—C—C—力常數(shù)15?179.5?9.94.5?5.6峰位高波數(shù)中較低化學(xué)鍵鍵強(qiáng)越強(qiáng)（即鍵的力常數(shù)K越大）原子折合質(zhì)量越小，化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率越大，吸收峰將出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū)。三個(gè)原子的非線性分子H2O紅外光譜圖中對(duì)應(yīng)出現(xiàn)個(gè)吸收峰,苯在紅外光譜上應(yīng)出現(xiàn)個(gè)峰，CO2呢？H2O理論振動(dòng)數(shù)為3CO2理論振動(dòng)數(shù)為4苯理論振動(dòng)數(shù)為3×12-6=30理論振動(dòng)數(shù)（峰數(shù)）?對(duì)于非線形分子,理論振動(dòng)

5、數(shù)=3n-6?對(duì)于線形分子,理論振動(dòng)數(shù)=3n-5思考：水分子峰位、峰數(shù)與峰強(qiáng)CO2分子小結(jié)紅外光譜的產(chǎn)生----紅外輻射引起分子振-轉(zhuǎn)能級(jí)躍遷2.IR與UV區(qū)別----躍遷類型；譜帶特征；表示方式；用途3.IR選律----偶極矩變化的振動(dòng)4.分子振動(dòng)類型----伸縮；彎曲（變形）5.分子振動(dòng)方程----理論振動(dòng)頻率和振動(dòng)數(shù)計(jì)算一、儀器簡(jiǎn)介二、實(shí)驗(yàn)技術(shù)第二節(jié)儀器簡(jiǎn)介與實(shí)驗(yàn)技術(shù)第二章紅外與拉曼光譜法一、儀器簡(jiǎn)介兩種類型：1.色散型光源樣品單色器檢測(cè)器光譜圖2.干涉型（傅立葉變換紅外光譜儀）光源干涉儀樣品檢測(cè)器干涉圖光譜圖傅立葉變換干涉型（傅立葉變換紅外光譜儀）光源定鏡動(dòng)鏡分束器檢測(cè)器干涉信號(hào)傅立

6、葉變換麥克爾遜干涉儀02l2l-l-l光程差信號(hào)強(qiáng)度02l2l-l-l光程差信號(hào)強(qiáng)度FTIR的優(yōu)點(diǎn)掃描速度快，測(cè)量時(shí)間短，可在1s至數(shù)s內(nèi)獲得光譜圖，比色散型儀器快數(shù)百倍；靈敏度高，檢測(cè)限低，可達(dá)10-9～10-12g；分辨率高，波數(shù)精度一般可達(dá)0.1cm-1；波數(shù)范圍可達(dá)10～104cm-1，涵蓋了整個(gè)紅外光區(qū)；精密度、重現(xiàn)性好，可達(dá)0.1％，雜散光小于0.3％。二、實(shí)驗(yàn)技術(shù)1）氣體——?dú)怏w池2）液體：①液膜法——難揮發(fā)液體（BP》80?C）②溶液法——液體池溶劑：CCl4，CS2常用。3)固體:①研糊法（液體石臘法）②KBr壓片法③薄膜法一、外部因素二、內(nèi)部因素第三節(jié)影響振動(dòng)頻率的因素第二

7、章紅外與拉曼光譜法化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率不僅與其性質(zhì)有關(guān)，還受分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部因素影響。相同基團(tuán)的特征吸收并不總在一個(gè)固定頻率上。一.外部因素1樣品物態(tài)、濃度影響固態(tài),液態(tài),氣態(tài)時(shí)IR光譜不同不同濃度乙醇在CCl4溶液中的紅外光譜片斷2溶劑的影響1鍵力常數(shù)和成鍵原子影響二．內(nèi)部因素化學(xué)鍵波數(shù)（cm-1）化學(xué)鍵波數(shù)（cm-1）C?C1250~1150H?O3600C=C1680~1600H?S257