第四章分子光谱分析法 之三、红外吸收光谱法 ●特征谱基础之分子振动与振动能级 ●电子辐射与材料相互作用之红外光 谱 ●基本原理 ●傅立叶变换红外光谱仪 1 ●红外图谱的解析及应用
1 第四章 分子光谱分析法 之三、红外吸收光谱法 特征谱基础之分子振动与振动能级 电子辐射与材料相互作用 之 红外光 谱 基本原理 傅立叶变换红外光谱仪 红外图谱的解析及应用
通知： 1.红外光谱仪演示（1号实验楼，三楼南分析测试中 心，牛老师)12周周四5-6节 每节课20位同学左右 2.红外光谱谱图分析，13周周一5-6节13#126 注意事项： 1.实验前预习实验指导书实验四(P16-18) 2.带实验指导书、笔、计算器、实验报告纸等用具
通知： 1. 红外光谱仪演示（1号实验楼，三楼南 分析测试中 心，牛老师）12周 周四5-6节 每节课20位同学左右 2. 红外光谱谱图分析，13周周一5-6节 13#126 注意事项： 1. 实验前预习实验指导书实验四 （P16-18） 2. 带实验指导书、笔、计算器、实验报告纸等用具
参考书目 v中西香尔（美）等，红外光谱分析100例，北京 -科学出版社，1984.08 v杨南如，无机非金属材料测试方法，武汉工 业大学出版社，1990 v翁诗甫，傅立叶变换红外光谱仪，化学工业 出版社，北京，2005年 3
3 参考书目 v 中西香尔(美) 等，红外光谱分析100例，北京 -科学出版社，1984.08 v 杨南如，无机非金属材料测试方法，武汉工 业大学出版社，1990 v 翁诗甫，傅立叶变换红外光谱仪，化学工业 出版社，北京，2005年
回顾：分子运动与能态 ·分子由原子组成，原子结合成分子时可以是共价键，也可以 是离子键，本处仅限于讨论共价键的情况. 1、分子的总能量与能级结构 一般分子总能量(E)可近似认为由分子中各原子核外电子 轨道运动能量(E),原子（或原子团）相对振动能量 E,)及整个分子绕其质心转动的能量E)组成，即 E-E+E+E
4 回顾：分子运动与能态 p 分子由原子组成，原子结合成分子时可以是共价键，也可以 是离子键，本处仅限于讨论共价键的情况． 1．分子的总能量与能级结构 一般分子总能量(E)可近似认为由分子中各原子核外电子 轨道运动能量(Ee )，原子(或原子团)相对振动能量 (Ev )及整个分子绕其质心转动的能量(Er )组成，即
V=2 兰4 V'=1 J=2 升=0 V'=0 '=2 B '=0 V=4 y"=3 V"兰2。 J-4 三J=2 J*=0 J=4 J"=2 V=0 J"0 (双原子)分子能级（结构）示意图 A、B电子能级；V口、V口口-振动能级；J口、J口口- 转动能级
5 （双原子）分子能级（结构）示意图 A、B-电子能级；V 、V -振动能级；J 、J - 转动能级
转动能级差： (相当于微波和远红外) 1:1.25 -0.012 cm 振动能级差： (红外) 1:2.5′10-3-1.25'10-4cm 电子能级跃迁： (近红外，可见，紫外，远紫外) 1:1.25’10-4-6'106cm 一般地， □ER<OEv<□Ee 6
6 转动能级差： （相当于微波和远红外） 振动能级差： （红外） 电子能级跃迁： （近红外，可见，紫外，远紫外) 一般地, ER < Ev < Ee
回顾：红外（吸收）光谱 红外吸收光谱是物质在红外辐射作用下分子振动能 级跃迁而产生的，由于同时伴有分子转动能级跃迁， 因而红外吸收光谱又称振-转光谱，也是由吸收带组 成的带状光谱。 !红外辐射与物质相互作用产生红外吸收光谱，必须有 分子偶极矩的变化。只有发生偶极矩变化的分子振动， 才能引起可观测到的红外吸收光谱带，称这种分子振 动为红外活性的，反之则称为非红外活性的
7 回顾：红外(吸收)光谱 l 红外吸收光谱是物质在红外辐射作用下分子振动能 级跃迁而产生的，由于同时伴有分子转动能级跃迁， 因而红外吸收光谱又称振-转光谱，也是由吸收带组 成的带状光谱。 l 红外辐射与物质相互作用产生红外吸收光谱，必须有 分子偶极矩的变化。只有发生偶极矩变化的分子振动， 才能引起可观测到的红外吸收光谱带，称这种分子振 动为红外活性的，反之则称为非红外活性的。
y 以偶极矩（口）作为衡量分子有无极性和极性大 小的物理量，口方向由正电中心指向负电中心， 其大小（口）是与正（或负）极上电荷量()的乘 积，即 =qr )分子吸收红外辐射产生振动能级跃迁，这种能 量的转移实质是通过偶极矩的变化来实现的
8 ÿ 以偶极矩( )作为衡量分子有无极性和极性大 小的物理量， 方向由正电中心指向负电中心， 其大小( )是r与正(或负)极上电荷量(q)的乘 积，即 =qr ÿ 分子吸收红外辐射产生振动能级跃迁，这种能 量的转移实质是通过偶极矩的变化来实现的
红外光缮与偶极距的关系 =0 对称伸缩 反对称伸缩 偶极距不变无红外活性 偶极照变有红外活性
9 红外光谱与偶极距的关系 O=C=O 对称伸缩 O=C=O 反对称伸缩 偶极距不变无红外活性 偶极距变有红外活性
回顾：分子的振动与振动能级 双原子分子的振动 p分子振动是指分子中原子（或原子团）以平衡位置为中心的相 对（往复）运动。双原子分子的振动可近似用弹簧谐振子模拟。 虎克定律： F =-k·dx 牛顿第二定律： d(dx)2 3ymx =m dt 2 p 可求得谐振子振动频率（口）是弹簧力常数（k)和小球质量 (m)的函数 k /m k/m mm m= 2p 2p m1+m2 双原子分子振动的振动频率（口)与弹簧力常数(k), 即化学键的强度和原子折合质量（口）有关。 10
10 p 分子振动是指分子中原子（或原子团）以平衡位置为中心的相 对（往复）运动。双原子分子的振动可近似用弹簧谐振子模拟。 虎克定律： 牛顿第二定律： p 可求得谐振子振动频率（ ）是弹簧力常数（k）和小球质量 （m）的函数 回顾：分子的振动与振动能级 双原子分子的振动 p 双原子分子振动的振动频率（ ）与弹簧力常数（k）， 即化学键的强度和原子折合质量（ ）有关