红外吸取光谱法
第一节概述
一、红外光谱测定的优点
20世纪50年月初期，红外光谱仪问世，揭开了有机物构造鉴定的篇章。到了50年月末期，已经积存了大量的红外光谱数据，到70年月中期，红外光谱法成为了有机构造鉴定的重要方法。红外光谱测定的优点：
1、任何气态、液态、固态样品都可以进展红外光谱的测定，这是核磁、质谱、紫外等仪器所不及的。
2、每种化合物均有红外吸取，又有机化合物的红外光谱可以获得丰富的信息。
3、常规红外光谱仪价格低廉，易于购置。
4、样品用量小。
二、红外波段的划分σ=104/λ〔λnm σcm-1〕
红外波段范围又可以进一步分为远红外、中红外、近红外
波段
波长nm
波数cm-1
近红外
0.75~2.5
13300~4000
中红外
2.5~15.4
4000~650
远红外
15.4~830
650~12
三、红外光谱的表示方法
红外光谱图多以波长λ〔nm〕或波数σ〔cm-1〕为横坐标，表示吸取峰的位置，多以透光率T%为纵坐标，表示吸取强度，此时图谱中的吸取“峰”，其实是向下的“谷”。一般吸取峰的强弱均以很强〔ε大于200〕、强〔ε在75-200〕、中〔ε在25-75〕、弱〔ε在5-25〕、很弱〔ε小于5〕，这里的ε为表观摩尔吸取系数
红外光谱中吸取峰的强度可以用吸光度〔A〕或透过率T%表示。峰的强度遵守朗伯-比耳定律。吸光度与透过率关系为
TA=lg(1 )
T
所以在红外光谱中“谷”越深〔T%小〕，吸光度越大，吸取强度越强。
其次节 红外吸取光谱的根本原理一、分子的振动与红外吸取
任何物质的分子都是由原子通过化学键联结起来而组成的。分子中的原子与化学键都处于不断的运动中。它们的运动，除了原子外层价电子跃迁以外，还有分子中原子的振动和分子本身的转动。这些运动形式都可能吸取外界能量而引起能级的跃迁，每一个振动能级常包含有很多转动分能级，因此在分子发生振动能级跃迁时，不行避开的发生转动能级的跃迁，因此无法测得纯振动光谱，故通常所测得的光谱实际上是振动-转动光谱，简称振转光谱。1、双原子分子的振动
分子的振动运动可近似地看成一些用弹簧连接着的小球的运动。以双原子分子为例，假设把两原子间的化学键看成质量可以无视不计的弹簧，长度为〔r键长〕，两个原子分子量为m1、m2。假设把两个原子看成两个小球，则它们之
间的伸缩振动可以近似的看成沿轴线方向的简谐振动，如图3—2。因此可以
把双原子分子称为谐振子。这个体系的振动频率υ〔以波数表示〕，由经典力学〔虎克定律〕可导出：
C——光速〔3×108m/s〕
cυ= 1 K K——化学键的力常数〔N/m〕
c
2π μ mm
μ——折合质量〔kg〕 μ=m1 2
1+m2
假设力常数以N/m为单位，折合质量μ以原子质量为单位，则上式可简化为
υ=130.2 K
μ
双原子分子的振动频率取决于化学键的力常数和原子的质量，化学键越
强，相对原子质量越小，振动频率越高。
H-Cl 2892.4cm-1 C=C 1683cm-1
C-H 2911.4cm-1 C-C 1190cm-1
同类原子组成的化学键〔折合质量一样〕，力常数大的，根本振动频率就大。由于氢的原子质量最小，故含氢原子单键的根本振动频率都消灭在中红外的高频率区。
2、多原子分子的振动
、根本振动的类型
多原子分子根本振动类型可分为两类：伸缩振动和弯曲振动。亚甲基CH2的各种振动形式。
C C
对称伸缩振动 不对称伸缩振动
亚甲基的伸缩振动
+ + +
C C C C
剪式振动 面内摇摆 面外摇摆 扭曲变形面内弯曲振动 面外弯曲振动
亚甲基的根本振动形式及红外吸取
A、伸缩振动用υ表示，伸缩振动是指原子沿着键轴方向伸缩，使键长发生周期性的变化的振动。
伸缩振动的力常数比弯曲振动的力常数要大，因而同一基团的伸缩振动常在高频区消灭吸取。四周环境的转变对频率的变化影响较小。由于振动偶合作用，原子数N大于等于3的基团还可以分为对称伸缩振动和不对称伸缩振动符号分别为υs和υas一般υas比υs的频率高。
B、弯曲振动用δ表示，弯曲振动又叫变形或变角振动。一般是指基团键角
发生周期性的变化的振动或分子中原子团对其余局部作相对运动。弯曲振动的力常数比伸缩振动的小，因此同一基团的弯曲振动在其伸缩振动的低频区消灭，另外弯曲振动对环境构造的转变可以在较广的波段范围内消灭，所以一般不把它作为基团频率处理。
、分子的振动自由度
多原子分子的振动比双原子振动要简单的多。双原子分子只有一种振动方式〔伸缩振动〕，所以可以产生一个根本振动吸取峰。而多原子分子随着原子数目的增加，振动方式也越简单，因而它可以消灭一个以上的吸取峰，并且这些峰的数目与分子的振动自由度