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2、区的划分知识点2：红外吸收光谱的表示方法 知识点3：红外光谱法的特点知识点4：分子的基本振动形式知识点5：分子的振动方程知识点6：基本振动数的计算知识点7：产生红外吸收光谱的条件任务一：认识红外吸收光谱法知识点8：红外吸收峰的类型知识点9：中红外光区的划分（特征谱带区和指纹区）知识点10：中红外光区的划分（四区域）知识点11：中红外光区的划分（八吸收段）知识点12：影响基团频率位移的因素知识点13：影响吸收峰强度的因素知识点14：常见官能团的特征吸收频率任务一：认识红外吸收光谱法 红外光谱位于可见光区和微波区之间，其波长范围：0.751000m。可划分为三个区域红外光区类型波长，/um波数/c
3、m-1近红外光区中红外光区远红外光区0.752.52.525251000133334000400040040010知识点1：红外光区的划分 (1)近红外光区：由低能电子跃迁及含氢原子团（如O-H、N-H、C-H等）伸缩振动的倍频吸收产生。可用于研究稀土和其它含过渡离子的化合物，适用于水、醇、某些高分子化合物以及含氢原子团的化合物的定量分析。(2)中红外光区：绝大多数有机化合物和无机离子的基频吸收出现在该区域。最适合红外光谱定性和定量分析，数据资料齐全。所以红外光谱法又称为中红外光谱法。知识点1：红外光区的划分 (3)远红外光区：由简单气体分子中的纯转动跃迁、振动和转动跃迁、液体和固体中原子伸缩
4、振动、某些变角振动、骨架振动、晶格振动产生的。主要用于异构体的研究、有机金属化合物（络合物）、氢键、吸附现象的研究。由于该光区吸收弱，所以一般不在此区域进行分析。知识点1：红外光区的划分 以百分透射比与波数（-）或百分透射比与波长（-）作曲线表示。曲线上的“谷”是光谱吸收峰。波数：波长的倒数。一般用cm-1作为单位，表示为。知识点2：红外吸收光谱的表示方法-曲线：前密后疏 -曲线：前疏后密知识点2：红外吸收光谱的表示方法 1、应用面广，提供信息多且具有特征性 依据分子红外光谱的吸收峰位置，吸收峰的数目及其强度，可以鉴定未知化合物的分子结构或确定其化学基团；依据吸收峰的强度与分子或某化学基团的含
5、量有关，可进行定量分析和纯度鉴定。知识点3：红外光谱法的特点 2、不受样品相态限制，亦不受熔点、沸点和蒸汽压的限制。无论是固态、液态以及气态样品都能直接测定，甚至对一些表面涂层和不溶、不熔融的弹性体，也可直接获得其红外光谱图。3、样品用量少且可回收，不破坏试样，分析速度快，操作方便。4、现已积累了大量标准红外光谱图可供查阅。知识点3：红外光谱法的特点 局限性：有些物质不能产生红外吸收峰；有些物质不能用红外吸收光谱法鉴别；有些吸收峰可能干扰分析测定；一些复杂物质的结构分析，还必须与核磁、质谱等方法配合使用。知识点3：红外光谱法的特点 1.伸缩振动：原子沿键轴方向伸缩，使键长发生变化，而键角不变的
6、振动。对称伸缩振动：键同时伸长或缩短 不对称伸缩振动（反对称伸缩振动）：某键伸长同时某键缩短知识点4：分子的基本振动形式2.变形振动：使键角发生周期性变化的振动。知识点4：分子的基本振动形式 简谐振动模型：=c =1/=c知识点5：分子振动方程式 k化学键的力常数，与键能和键长有关，为双原子的折合质量 =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的力常数，即取决于分子的结构特征。知识点5：分子振动方程式 假设，分子由N个原子组成，分子有3N个自由度：非线性分子：转动有三个自由度 线型分子：转动有二个自由度 一般分子：振动数=3N 6 线型分子：振动数=
7、3N 5 每种振动方式相应地产生一个基频吸收峰，各种振动方式所需能量不同，吸收不同频率的红外光。知识点6：基本振动数的计算峰数少于分子的振动自由度数目，原因：（1）某些振动不使分子发生偶极矩的变化，不产生红外吸收；（2）相同频率的振动吸收重叠；（3）仪器分辨率不高，不能区分频率相近的振动；（4）某些吸收在仪器检测范围之外。例如：CO2的红外吸收光谱（2349cm-1、667cm-1）对称伸缩 不对称伸缩 面内变形 面外变形知识点6：基本振动数的计算 红外光照射分子，引起振动能级的跃迁，从而产生红外吸收光谱，必须具备以下两个条件：1.红外辐射应具有恰好能满足能级跃迁所需的能量，即物质的分子中某个
8、基团的振动频率应正好等于该红外光的频率必要条件。知识点7：产生红外吸收光谱的条件 2.物质分子在振动过程中应有偶极矩的变化充分必要条件(0 )对称分子：0，辐射不能引起共振，红外“非活性”振动。不产生红外吸收，如：N2、O2、H2 等。非对称分子：0，红外“活性”振动。产生红外吸收。知识点7：产生红外吸收光谱的条件1.基频峰：由基态振动能级(n=0)跃迁至第一振动激发态(n=1)时，所产生的吸收峰称为基频峰。2.泛频峰：（1）倍频峰：在红外吸收光谱上除基频峰外，还有振动能级由基态（n=0）跃迁至第二激发态（n=2）、第三激发态（n=3）时所产生的吸收峰。（2）合频峰 （3）差频峰 知识点8：红
9、外吸收峰的类型 泛频峰可以观察到，但很弱，可提供分子的“指纹”。3.特征峰：可以用于鉴定官能团存在的吸收峰 例如，CN：2247cm-14.相关峰：用于鉴定官能团存在的一组吸收峰 例如，CHCH2：四个特征峰知识点8：红外吸收峰的类型 1、特征谱带区（40001330cm-1，即2.57.5m）吸收峰比较稀疏，容易辨认，主要反映分子中特征基团的振动，便于基团鉴定，有时也称之为基团频率区）知识点9：中红外光区的划分（特征谱带区和指纹区）2、指纹区：吸收光谱复杂：单键的伸缩振动、各种变形振动 键强度差别不大，变形振动能极差小，该区谱带密集，能反映分子结构的细微变化。知识点9：中红外光区的划分（特征
10、谱带区和指纹区）特征谱带区（2.57.5m）:用于基团的鉴定。指纹区（7.515m）：反映分子结构细微的差异。四区：常见的有机化合物基团频率出现的范围：4000670cm1依据基团的振动形式，分为四个区：知识点10：中红外光区的划分（四区域）(1)40002500cm-1：XH伸缩振动区（X=O，N，C，S）(2)25001900cm-1：三键，累积双键伸缩振动区(3)19001200cm-1：双键伸缩振动区(4)1200670cm-1：XY伸缩、XH变形振动区 知识点10：中红外光区的划分（四区域）1、O-H、N-H伸缩振动段：O-H（37003100cm-1）判断有无醇、酚、羧酸 N-H（
11、35003300cm-1）中等强度的吸收2、不饱和C-H伸缩振动段（烯、炔、芳烃）：大部分在31003000cm-1，CH：3300-13、饱和C-H伸缩振动段：30002700cm-1 醛基上的C-H伸缩在2720-1 ，其余均产生在30002800-1知识点11：中红外光区的划分（八吸收段）4、叁键、累积双键段：24002100cm-1CC CN C=C=C N=C=O产生在24002100-1 波数范围内注意：在此吸收段内存在CO2的干扰（2349-1）5、羰基伸缩振动段：19001650cm-1 羰基伸缩振动产生在19001650-1产生极强的吸收峰，一般在1700-1附近判断有无醛、
12、酮、酯、羧酸、酸酐 6、双键伸缩振动：16751500cm-1C=C、C=N、苯环的双键的伸缩振动产生在这个吸收段知识点11：中红外光区的划分（八吸收段）7、C-H面内变形振动段：14751300cm-1 由于存在着对称与不对称变形振动，通常看到两个以上的吸收峰。8、不饱和C-H面外变形振动段 烃类 C-H 1000800-1 芳烃 C-H 900650-1 不同的取代类型C-H产生的伸缩振动所在的位置不同，红外光谱的吸收位置不同。知识点11：中红外光区的划分（八吸收段）1.外部因素 试样状态、测定条件、溶剂的选择 例如丙酮的羰基CO 气态1742cm-1 液态1781cm-1 查阅标准红外谱
13、图时，应注意试样的状态和制样的方法知识点12：影响基团频率位移的因素2.内部因素：(1)电效应：由于化学键的电子分布不均匀引起的*诱导效应：取代基电负性静电诱导电子分布改变k增加特征频率增加*共轭效应：电子云密度均化键长变长k 降低特征频率减小(2)氢键：使电子云密度平均化，改变化学键的力常数，使基团频率变化知识点12：影响基团频率位移的因素(3)振动耦合：两个相近的振动基团相互作用而发生裂分的现象。例如：羧酸酐分裂为 C=O（1820cm-1、1760cm-1）(4)费米共振：一个振动的倍频和一个振动的基频相近时相互作用而产生 强吸收或裂分的现象。知识点12：影响基团频率位移的因素(5)立体
14、障碍：由于空间位阻使CO和“”之间的共轭关系受限，使增加。空间效应的另一种情况是张力效应：四元环五元环六元环。随环张力增加，红外峰向高波数移动。知识点12：影响基团频率位移的因素 1.吸收峰强度的表示：，分为五个级别 vssmwvw极强峰强峰中强峰弱峰极弱峰100=20100=1020=1104 725720cm-1,n=3 729726cm-1 n=2 743734cm-1,n=1 785-770cm-1 知识点14：常见官能团的特征吸收频率正己烷红外光谱图 2、烯烃：C=C伸缩振动：出现在16901560cm-1附近 频率和强度受取代基的对称性、共轭等因素影响双键=CH伸缩和变形振动：伸缩振动在31003000cm-1，高于3000cm-1 面外摇摆振动的位置随取代类型的不同而不同，峰很强，是鉴定烯烃最有用的谱带。知识点14：常见官能团的特征吸收频率 3、炔烃：C-H伸缩和变形振动：伸缩振动在3300cm-1，吸收很强，呈尖峰；面外变形振动在700610cm-1出现一个宽的强谱带CC伸缩振动：单取代炔烃21002400cm-1，双取代炔烃22602190cm-1 知识点14：常见官能团的特征吸收频率