仪器分析 第12章波谱分析法简介 §12-1红外光谱 §12-1核磁共振波谱 §12-1有机质谱 §12-1波谱的综合利用 大连理工大学国家精品保程 D10442
01:04:42 第12章 波谱分析法简介 §12-1 红外光谱 §12-1 核磁共振波谱 §12-1 有机质谱 §12-1 波谱的综合利用
仪器析 有机化合物数目庞大，种类繁多，但主要仅 由C、H元素的原子以及0、N、S、P、卤素等杂 原子组成。 虽然组成元素的种类远不如无机化合物多， 但有机化合物的种类和数量却远远比无机化合 物多，且性质也有较大的差异。其主要原因是 有机化合物结构特殊，存在同分异构现象。因 此，有机化合物结构分析是有机物分析的重要 任务。 大连理工大学国家精品裸程 01442 ▣四
01:04:42 有机化合物数目庞大，种类繁多，但主要仅 由C、H元素的原子以及O、N、S、P、卤素等杂 原子组成。 虽然组成元素的种类远不如无机化合物多， 但有机化合物的种类和数量却远远比无机化合 物多，且性质也有较大的差异。其主要原因是 有机化合物结构特殊，存在同分异构现象。因 此，有机化合物结构分析是有机物分析的重要 任务
仪器分析 波谱分析主要是以光学理论为基础，以物质与光 相互作用为条件，建立物质分子结构与电磁辐射 之间的相互关系，从而进行物质分子结构分析和 鉴定的方法。 主要包括紫外光谱法、红外光谱法、核磁共振波 谱法和质谱分析法。号称“四大谱”。 波谱分析法由于其快速、灵敏、准确、重现性好 在有机物结构分析和鉴定研究中起着重要的作用 已成为有机物结构分析和鉴定常用的分析工具和 重要的分析方法。 大连理工大学 囝家精品裸程 D104A2
01:04:42 波谱分析主要是以光学理论为基础，以物质与光 相互作用为条件，建立物质分子结构与电磁辐射 之间的相互关系，从而进行物质分子结构分析和 鉴定的方法。 主要包括紫外光谱法、红外光谱法、核磁共振波 谱法和质谱分析法。号称“四大谱” 。 波谱分析法由于其快速、灵敏、准确、重现性好 在有机物结构分析和鉴定研究中起着重要的作用， 已成为有机物结构分析和鉴定常用的分析工具和 重要的分析方法
旦 电子教案 仪器分析 §12-1 一、基本原理 红外光谱 二、红外光谱仪 Infrared absorption spectroscopy,IR 三、红外光谱的 应用 01:04:42
01:04:42 §12-1 红外光谱 一、 基本原理 二、红外光谱仪 三、红外光谱的 应用 Infrared absorption spectroscopy，IR
仪器分析 一、基本原理 分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振转光谱。 辐射→分子振动能级跃迁（含转动能级）→红外 光谱→官能团 高 频率V 能量 低 →分子结构 原子内电子跃迁份子内电子氏迁引 振动跃迁 小特动妖迁原子核自钩青鞋 无线 x射线 紫外 可见 红外 微波 电波 射频 近 中 远 近红外区 IR 风R 中红外区 电子能谱 紫外 可见 振动红外 核磁共振 远红外区 200nm 400nm 800nm2.5u 15从1m 短 波长 长 光波谱区及能量跃迁相关图 大连理工大学国家精品保程 D10442
01:04:42 一、基本原理 分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振-转光谱。 辐射→分子振动能级跃迁（含转动能级）→红外 光谱→官能团 →分子结构 近红外区 中红外区 远红外区
仪器令析 1.两类基本振动形式 分子内以化学键相连接的各 个原子，在各自的平衡位置 作微小振动。伸缩振动 对称伸缩振动 反对称伸缩振动 亚甲基： 0s:2926cm-1Uas:2853cm1 (强吸收S) 变形振动 摇摆（面外）扭曲 剪式（面内）摇摆 亚甲基： v:1306-1303cm1T:1250cm1δ：1468cm1p:720cm1 (弱吸收) (中等吸收M) 大连理王大学 国家精品裸程142
01:04:42 1．两类基本振动形式 分子内以化学键相连接的各 个原子，在各自的平衡位置 作微小振动。 伸缩振动 亚甲基： 变形振动 亚甲基:
仪器分析 二氧化碳的振动类型及振动频率 00-0-0-00-0-0⊙-0-0 对称伸缩 不对称伸缩 面内弯曲 面外弯曲 :1388cm1 .:2349cm 6:667cm1 y:667 cm- 图10-6 C0,分子的简正振动形式 C02分子： 四种振动类型，两个吸收峰。 (对称振动无红外活性，两变 形振动吸收峰简并) 大连理王大学国家精品裸程 D10442
01:04:42 二氧化碳的振动类型及振动频率 图10-6 CO2分子： 四种振动类型，两个吸收峰。 （对称振动无红外活性＜偶极矩没有变化＞，两变 形振动吸收峰简并）
仪器多析 不同的基团有不同的振动频率。由经典力学可导出双 原子分子的分子振动方程式： 臣日 k为化学键的力常数(N/cm=mdyn/A) 4=(%+m,) 为基团中原子的折合质量 mm 因此，随着化学键强度增加，基团频率将增大；随着 基团原子折合质量增大，振动频率减少。 大连理王大学 国家精品裸程 0川442
01:04:42 不同的基团有不同的振动频率。由经典力学可导出双 原子分子的分子振动方程式： 1 2 1 2 ( ) m m m + m = k k c 1307 2 1 1 = = = k为化学键的力常数（N/cm = mdyn/Å） 为基团中原子的折合质量 因此，随着化学键强度增加，基团频率将增大；随着 基团原子折合质量增大，振动频率减少
仪器分析 a)影响基本振动跃迁的波数（或频率）的直接因 素为化学键力常数k和双原子折合质量μ k大，化学键的振动波数高，如 kc=c(2222cm-)>kcc(1667cm)>kc-c(1429cm1)(质 量相近) 质量μ大，化学键的振动波数低，如 μc-c(1430cm1)<μc-N(1330cm)<μc-o(1280cm )(力常数相近) 大连理工大学国家精品裸程 D10442
01:04:42 a)影响基本振动跃迁的波数（或频率）的直接因 素为化学键力常数k 和双原子折合质量 。 k大，化学键的振动波数高，如 kCC(2222cm-1)>kC=C(1667cm-1)>kC-C(1429cm-1)（质 量相近） 质量大，化学键的振动波数低，如 C-C(1430cm-1)< C-N(1330cm-1)< C-O(1280cm- 1)(力常数相近）
仪器令析 b)、经典力学导出的波数计算式为近似式。 因为振动能量变化是量子化的，同时分子 中各基团之间、化学键之间会相互影响， 因此，分子振动的波数还与分子结构（内 因)和所处的化学环境（外因）有关。 例如：C-H键基频振动的计算值为2920 cm1,而实测值为2915cm1 大连理工大学国家精品裸程 01442
01:04:42 b)、经典力学导出的波数计算式为近似式。 因为振动能量变化是量子化的，同时分子 中各基团之间、化学键之间会相互影响， 因此，分子振动的波数还与分子结构（内 因）和所处的化学环境（外因）有关。 例如：C-H键基频振动的计算值为2920 cm-1 ，而实测值为2915 cm-1