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13.2分子的振动与红外吸收

分子中的原子不是同定在一个位置上，而是不停地振动。如双原子分子，两个原子由化学键相连，就像两个用弹簧连接的球体一样（图13-1)，两个原子的距离可以发生变化。分子随原子间距离的增大，能增高，分子从较低的振动能级变为较高的振动能级。这种能级跃迁需要红外光辐射提供能量。对于一定原子组成的分子，这两个能级之差是一定的，根据ΔΕ=hυ可知，需要的红外光波长（频率）也是一定的。也就是说，对于特定分子或基团，仅在一定的波长（频率）发生吸收。红外谱图中，从基态到第一激发态的振动吸收信号最强所以红外光谱主要研究这个振动能级跃迁产生的红外吸收峰。;一般而言，一种振动方式相应于一个强的吸收峰。但应该注意的是只有能引起偶极矩变化的振动，才会产生红外吸收。对于一些对称分子如H2、N2、C12等则无红外吸收。;多原子分子，因原子个数和化学键的增加，它的振动方式也变得复杂了。如三原子分子可有三种振动方式（图13-2)。随原子数目增加，分子振动方式增加很快。一般多原子分子振动方式为3n-6种（n为分子中原子的个数）。因为振动方式是相应于红外吸收的，振动方式越多，红外吸收峰越多。因此一般有机化合物的红外光谱是较复杂的。如苯的红外光谱就有30多个吸收峰。对每一个吸收峰都进行解析是不可能的，注意力应放在那些较强的特征吸收峰(基频峰)上，研究官能团与这些特征吸收的关系，以达到识谱的目的。