第一节红外吸收光谱及主要用途 红外光谱在化学领域中的应用 红外光谱在化学领域中的应用大体上可分为两个方 面：一是用于分子结构的基础研究，应用红外光谱可以 测定分子的键长、键角，以此推断出分子的立体构型； 根据所得的力常数可以知道化学键的强弱；由简正频率 来计算热力学函数。二是用于化学组成的分析，红外光 谱最广泛的应用在于对物质的化学组成进行分析，用红 外光谱法可以根据光谱中吸收峰的位置和形状来推断未 知物结构，依照特征吸收峰的强度来测定混合物中各组 分的含量，它已成为现代结构化学、分析化学最常用和 不可缺少的工具。 疮潮清商業大孕 HARBIN LNTVERSITY OP COMMERCE
红外光谱在化学领域中的应用大体上可分为两个方 面：一是用于分子结构的基础研究，应用红外光谱可以 测定分子的键长、键角，以此推断出分子的立体构型； 根据所得的力常数可以知道化学键的强弱；由简正频率 来计算热力学函数。二是用于化学组成的分析，红外光 谱最广泛的应用在于对物质的化学组成进行分析，用红 外光谱法可以根据光谱中吸收峰的位置和形状来推断未 知物结构，依照特征吸收峰的强度来测定混合物中各组 分的含量，它已成为现代结构化学、分析化学最常用和 不可缺少的工具。 一、红外光谱在化学领域中的应用 第一节 红外吸收光谱及主要用途
红外光区的划分 习惯上按红外线波长，将红外光谱分成三个区域： 近红外区：0.78~2.5μm(12820~4000cm1),主要 用于研究分子中的0一H、N一H、C一H键的振动倍频与组频。 2、中红外区：2.5~25μm(4000400cm1),主要用于研 究大部分有机化合物的振动基频。， 3、远红外区：25~300μm(400~33cm1),主要用于研究 分子的转动光谱及重原子成键的振动。 其中，中红外区(2.5~25μm即4000~400cm1)是 研究和应用最多的区域，通常说的红外光谱就是指中红外 区的红外吸收光谱。红外光谱除用波长入表征横坐标外， 更常用波数(wave number)表征。纵坐标为百分透射比T %。 宏源演商業大圣 HARBIN LNTVERSTTY OF COMMERCE
二、红外光区的划分 习惯上按红外线波长，将红外光谱分成三个区域： 1、近红外区：0.78～2.5μm（12 820～4 000cm-1），主要 用于研究分子中的O—H、N—H、C—H键的振动倍频与组频。 2、中红外区：2.5～25μm（4 000～400cm-1），主要用于研 究大部分有机化合物的振动基频。 3、远红外区：25～300μm（400～33cm-1），主要用于研究 分子的转动光谱及重原子成键的振动。 其中，中红外区（2.5～25μm即4 000～400cm-1）是 研究和应用最多的区域，通常说的红外光谱就是指中红外 区的红外吸收光谱。红外光谱除用波长λ表征横坐标外， 更常用波数（wave number）表征。纵坐标为百分透射比T %
E、 红外光谱法的特点 1、特征性高。就像人的指纹一样，每一种化合物都 有自己的特征红外光谱，所以把红外光谱分析形象 的称为物质分子的“指纹”分析。 2、应用范围广。从气体、液体到固体，从无机化合 物到有机化合物，从高分子到低分子都可用红外光 谱法进行分析。 3、用样量少，分析速度快，不破坏样品。 疮潮清月業大孕 HARBIN LNTVERSITY OP COMMERCE
三、 红外光谱法的特点 1、特征性高。就像人的指纹一样，每一种化合物都 有自己的特征红外光谱，所以把红外光谱分析形象 的称为物质分子的“指纹”分析。 2、应用范围广。从气体、液体到固体，从无机化合 物到有机化合物，从高分子到低分子都可用红外光 谱法进行分析。 3、用样量少，分析速度快，不破坏样品
第二节红外吸收光谱基本原理 二、产生红外吸收的条件 红外光谱是由于分子振动能级（同时伴随转动。 能级)跃迁而产生的，物质吸收红外辐射应满足两 ,个条件： (1)辐射光具有的能量与发生振动跃迁时所需的能 ,量相等；， (2)辐射与物质之间有偶合作用。 给潮清月掌大呈 HARBIN LNTVERSTTY OF COMMERCE
第二节 红外吸收光谱基本原理 一、 产生红外吸收的条件 红外光谱是由于分子振动能级（同时伴随转动 能级）跃迁而产生的，物质吸收红外辐射应满足两 个条件： （1）辐射光具有的能量与发生振动跃迁时所需的能 量相等； （2）辐射与物质之间有偶合作用
、 分子振动简介 1、双原子分子振动 m m, 1m2 仲缩。仲 图2.6谐振子振动示意图 k V= 2πc (2.7) 给源清商業大 HARBIN LNTVERSITY OF COMMERCE
二、分子振动简介 1、双原子分子振动 图2.6 谐振子振动示意图 k 2 c 1 ~ = (2.7)
武中：k是弹簧力常数，也即连接原子的化学键的力常数 (两原子由平衡位置伸长1A0的恢复力，单位为Ncm1) (2.8) (式中a,b一常数X,X,一原子电负性N一价键数 d一平衡核间距)；·是两个小球（即两个原子）的折合 质量（单位为g) u≥ m1*m2 m1+m2 (2.9) 分酒爱商常大多 HARBIN LNTVERSTTY OF COMMERCE
式中：k是弹簧力常数，也即连接原子的化学键的力常数 （两原子由平衡位置伸长1A0的恢复力，单位为N·cm-1） （式中a，b—常数 xa，xb—原子电负性 N—价键数 d—平衡核间距）； μ是两个小球（即两个原子）的折合 质量（单位为g） b d x x k a N a b = ( ) + 2 1 2 1 2 m m m m μ + = (2.8) (2.9)
根据小球的质量和相对原子质量之间的关系，式 (2.7)可写作： A V= 2.10 2πcVM 其中Na为阿伏加德罗(Avogadro)常数 (6.022×1023),M是折合相对原子质量，. M= M1*M2 2.11 M1+M2 疮爾清月業大孕 HARBIN LNTVERSITY OP COMMERCE
根据小球的质量和相对原子质量之间的关系，式 （2.7）可写作： 其中NA 为阿伏加德罗（Avogadro）常数 （6.022×1023），M是折合相对原子质量， M k c N v A 2 1/ 2 ~ = 1 2 1 2 M M M M M + = 2.10 2.11
式(2.10)为分子的振动方程式。由此式可见， 影响基本振动频率的直接因素是相对原子质量和化学 键的力常数。谐振子的振动频率和原子的质量有关， 而与外界能量无关，外界能量只能使振动振幅加大 (频率不变)。 对于多原子分子中的每个化学键也可以看成一个 谐振子。 给酒渭商業大是 HARBIN LNTVERSTTY OF COMMERCE
式（2.10）为分子的振动方程式。由此式可见， 影响基本振动频率的直接因素是相对原子质量和化学 键的力常数。谐振子的振动频率和原子的质量有关， 而与外界能量无关，外界能量只能使振动振幅加大 （频率不变）。 对于多原子分子中的每个化学键也可以看成一个 谐振子
2 振动的量子化处理 根据量子力学，其分子的振动能 .E=(o+1/2)hv振 (2.12) 在光谱学中，体系从能量E变到能量E,',要遵循一 定的规则，即选择定则，谐振子振动能级的选择定则 △)=±1。由选择定则可知，振动能级跃迁只能发生在 相邻的能级间。 E=o+112)2元V2 h k (2.13) 哈源頒章大孕 HARBIN LNTVERSITY OP COMMERCE
2、振动的量子化处理 根据量子力学，其分子的振动能 E＝(υ+1/2)h v振 （2.12） 在光谱学中，体系从能量E变到能量E1＇，要遵循一 定的规则，即选择定则，谐振子振动能级的选择定则 △υ＝±1。由选择定则可知，振动能级跃迁只能发生在 相邻的能级间 。 k π h E υ 2 = ( +1/ 2) (2.13)
根据选择定则：可得任一相邻能级间能量差为： AE= h 2πu (2.14) 当照射的电磁辐射能正好能使振动能级跃迁时： 给酒渭商業大是 HARBIN LNTVERSTTY OF COMMERCE
根据选择定则：可得任一相邻能级间能量差为： 当照射的电磁辐射能正好能使振动能级跃迁时： h k E 2 = (2.14)