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更新时间:2025-06-21
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文档摘要

红外光谱的吸取

第六章 红外吸取光谱法

根本要点:

红外光谱分析根本原理;

红外光谱与有机化合物构造;

各类化合物的特征基团频率;

红外光谱的应用;

红外光谱仪.

学时安排: 3学时

第一节 概 述

分子的振动能量比转动能量大,当发生振动能级跃迁时,不可避免地伴随有转动能级的跃迁,所以无法测量纯粹的振动光谱,而只能得到分子的振动-转动光谱,这种光谱称为红外吸收光谱。

红外吸收光谱也是一种分子吸收光谱。

当样品受到频率连续变化的红外光照射时,分子吸收了某些频率的辐射,并由其振动或转动运动引起偶极矩的净变化,产

生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁,使相应于这些吸取区域的透射光强度减弱。记录红外光的百分透射比与波数或波长关系曲线,就得到红外光谱。

—、红外光区的划分

红外光谱在可见光区和微波光区之间,波长范围约为

0.75~1000μm,根据仪器技术和应用不同,习惯上又将红外光区分为三个区:近红外光区〔0.75~2.5μm 〕,中红外光区〔2.5

~25μm 〕,远红外光区〔25~1000μm 〕。近红外光区〔0.75~ 2.5μm 〕

近红外光区的吸取带主要是由低能电子跃迁、含氢原子团

〔如O—H、N—H、C—H〕伸缩振动的倍频吸取等产生的。该区的光谱可用来争论稀土和其它过渡金属离子的化合物,并适用于水、醇、某些高分子化合物以及含氢原子团化合物的定量分析。中红外光区〔2.5~25μm 〕

绝大多数有机化合物和无机离子的基频吸取带消灭在该光区。由于基频振动是红外光谱中吸取最强的振动,所以该区最适于进行红外光谱的定性和定量分析。同时,由于中红外光谱仪最为成熟、简单,而且目前已积累了该区大量的数据资料,因此它是应用极为广泛的光谱区。通常,中红外光谱法又简称为红外光谱法。

远红外光区〔25~1000μm 〕该区的吸取带主要是由气体分子中的纯转动跃迁、

振动-转动跃迁、液体和固体中重原子的伸缩振动、某些变

角振动、骨架振动以及晶体中的晶格振动所引起的。由于低频骨架振动能很灵敏地反映出构造变化,所以对异构体的研究特别方便。此外,还能用于金属有机化合物〔包括络合物〕、氢键、吸附现象的研究。但由于该光区能量弱,除非其它波长区间内没有适宜的分析谱带,一般不在此范围内进展分析。

红外吸收光谱一般用T~ 曲线或T~ 波数曲线表示。纵坐标

为百分透射比T%,因而吸取峰向下,向上则为谷;横坐标是波长?〔单位为μm 〕,或波数〔单位为cm-1〕。

波长?与波数之间的关系为:

波数/cm-1=104/〔?/μm 〕中红外区的波数范围是4000~400cm-1 。

二、红外光谱法的特点

紫外、可见吸收光谱常用于研究不饱和有机物,特别是具有共轭体系的有机化合物,而红外光谱法主要争论在振动中伴随有偶极矩变化的化合物〔没有偶极矩变化的振动在拉曼光谱中出

现〕。因此,除了单原子和同核分子如Ne、He、O2、H2等之外,几乎所有的有机化合物在红外光谱区均有吸收。除光学异构体,某些高分子量的高聚物以及在分子量上只有微小差异的化合物

外,凡是具有构造不同的两个化合物,一定不会有一样的红外光谱。通常红外吸取带的波长位置与吸取谱带的强度,反映了分子结构上的特点,可以用来鉴定未知物的构造组成或