《仪器分析仪器分析仪器分析 (10).pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《仪器分析仪器分析仪器分析 (10).pdf（21页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、INSTRUMENTAL ANALYSIS引入物质能吸收红外光吗？3.1红外光谱分析法基本知识PARTTWOBasic knowledge of infrared spectroscopy目录0102红外光谱法概述红外光谱法基本原理03红外光谱分析法中常用术语一、红外光谱法概述1.定义红外吸收光谱是物质的分子吸收了红外辐射后，引起分子的振动-转动能级的跃迁而形成的光谱，因为出现在红外区，所以称之为红外光谱。利用红外光谱进行定性定量分析的方法称之为红外吸收光谱法。2.红外光谱法的特点01气态、液态和固态样品均可进行红外光谱测定；02研究对象：具有红外活性的化合物，即含有共价键、并在振动过程中伴随
2、有偶极矩变化的化合物。03常规红外光谱仪价格低廉，易于购置；04样品用量少：可减少到微克级；05用途:结构鉴定、定量分析和化学动力学研究等。3.红外光谱法的分类名称/m/cm-1能级跃迁类型近红外0.78-2.512820-4000 C-H；N-H；O-H中红外2.5-25 4000-400分子中基团振动,分子转动远红外25-300400-33 分子转动,晶格振动波长，更多用波数表征。物理意义：单位厘米长度所通过波的数目。4.表征纵坐标为百分透射比T%，横坐标为波长（m），和波数 1/（cm-1）5.表示方法T曲线前密后疏特点：（1）倒峰（2）具有精细结构,吸收峰数目多,峰形复杂T曲线前疏后密
3、用峰数，峰位，峰形，峰强描述二、红外光谱分析基本原理01辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量（基团的振动频率与外界红外辐射的频率一致）02辐射与物质间有相互偶合作用（分子必须有偶极矩的变化）1.红外光谱产生的条件 满足两个条件：分子的极性用分子的偶极矩描述：=q d正负电荷中心的距离：d；正负电中心的电荷：+q、-q。（1）完全对称分子，没有偶极矩变化，辐射不能引起共振，无红外活性，如：N2、O2、Cl2等；（2）非对称分子，有偶极矩，属红外活性，如 HCl。对于双原子分子，可认为分子中的原子以平衡点为中心，以非常小的振幅作周期性的振动即化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧，可按简谐振动
4、模式处理。根据经典力学的虎克定律：分子振动频率2.分子振动方程式k-化学键的力常数(N/cm)，与键能和键长有关；-双原子的折合原子量:=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力常数，即取决于分子的结构特征。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。3.分子的振动形式（1）两类基本振动形式振动类型伸缩振动对称性伸缩振动 V S变形振动反对称性伸缩振动 V aS面内变形振动面外变形振动剪式振动S非平面摇摆扭曲振动平面摇摆伸缩振动的k比变形振动k大；因此伸缩振动出现在红外吸收光谱的高波数区，变形
5、振动出现在红外吸收光谱的低波数区。伸缩振动（键长变化但键角不变）亚甲基（高频区）变形振动（键角变化但键长不变）亚甲基（低频区）（1）两类基本振动形式设分子由n个原子组成，每个原子在空间都有三个自由度，n个原子共有3n个自由度，即3n个运动状态。（2）分子的基本振动数（a）非线性分子的振动形式只有(3n-6)种；如水分子的基本振动数为33-6=3(b)直线型分子的振动 形式为(3n-5)种。CO2分子的振动数 为33-5=4（2）分子的基本振动数01位置由振动频率决定，化学键的力常数 K 越大，原子折合质量 m 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
6、波长区）。（3）红外光谱峰的位置、峰数与强度02峰数（分子的基本振动数）峰数与分子振动形式有关。非线性分子的振动形式只有(3n-6)种 直线型分子的振动形式为(3n-5)种。绝大多数化合物红外吸收峰数远小于理论计算振动自由度（原因：无偶极矩变化的振动不产生红外吸收；吸收简并；吸收落在仪器检测范围以外；仪器分辨率低，谱峰重叠等。）（3）红外光谱峰的位置、峰数与强度强度红外光谱的峰强度与分子振动时偶极矩变化有关，瞬间偶极距变化大，吸收越强；偶极矩的变化和结构的对称性有关，结构 越不对称，吸收越强；键两端原子电负性相差越大（极性越大），吸收越强。（3）红外光谱峰的位置、峰数与强度03三、常用的红外光谱术语01基频峰：由基态跃迁到第一激发态，产生的强吸收峰，称为基频峰(强度大)；02倍频峰：由基态直接跃迁到第二、第三等激发态，产生弱的吸收峰，称为倍频峰；03合频峰：两个基频峰频率相加的峰;04差频峰：两个基频峰频率相减的峰05泛频谱带：倍频峰、合频峰、差频峰合称06简并：振动形式不同但振动频率相同