第九章 概述 红外吸收光 二、红外光谱与有机 化合物结构 谱分析法 三、分子中基团的基 本振动形式 第一节 四、影响峰位变化的 红外光谱分析 因素 基本原理 下页 帽財 越回
第九章 红外吸收光 谱分析法 一、概述 二、红外光谱与有机 化合物结构 三、分子中基团的基 本振动形式 四、影响峰位变化的 因素 第一节 红外光谱分析 基本原理
、 概述 分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振-转光谱 高 频率V 低 1 能量 化学健断裂 电子低迁 振动跃迁 片动概迁原子候自钳青赶 V"=0 无线 x射线 紫外 红外 微波 电波 射频区 3 纯电子 IR R 跃迁 紫外 可见 振动红外 核磁共振 ”=0 154 5m 纯转动 纯振动 200nm 400nm 800nm2.5μ 试土 联迁 W'=0 短 波长A 长 光波谱区及能量跃迁相关图 双原子分子的三种能级跃迁示意图 页 下页 返回
分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振-转光谱 一、概述
3 5 B E2 3 2 V=0 0 谐振子(a)及非谐振子(b)的势能曲线 上页 下页返回
二、 红外光谱与有机化合物结构 红外光谱图： 纵坐标为吸收强度， .5 91012 162025 横坐标为波长入 (m) 和波数1/入 单位：cml 可以用峰数，峰位， 40003600320028002400200018001600140012001000800 600 峰形，峰强来描述。 仲丁醇的红外光谱 应用：有机化合物的结构解析。 定性：基团的特征吸收频率； 定量：特征峰的强度； 上页 下页 返回
红外光谱图： 纵坐标为吸收强度， 横坐标为波长λ （ μm ） 和波数1/λ 单位：cm-1 可以用峰数，峰位， 峰形，峰强来描述。 应用：有机化合物的结构解析。 定性：基团的特征吸收频率； 定量：特征峰的强度； 二、红外光谱与有机化合物结构
1.红外光谱产生的条件 满足两个条件： (1) 辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量； (2) 辐射与物质间有相互偶合作用。 对称分子：没有偶极矩， 作用力 辐射不能引起共振，无红外活 性。 偶极 如：N2、O2、C12等。 电场 非对称分子：有偶极矩， 红外活性。 HC1 H2O C1 H H 偶极子在交变电场中的作用 -q +a +q 示意图 止页 下页 返回
1.红外光谱产生的条件 满足两个条件： (1) 辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量； (2) 辐射与物质间有相互偶合作用。 对称分子：没有偶极矩， 辐射不能引起共振，无红外活 性。 如：N2、O2、Cl2 等。 非对称分子：有偶极矩， 红外活性。 偶极子在交变电场中的作用 示意图
2.分子振动方程式 ()双原子分子的简谐振动及其频率 化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧 虎克定律 1 1=01m2 000000000000 V= 2π 孤1十2 分子的振动能级（量子化）： E振=(V+l/2)hy V:化学键的振动频率； :振动量子数。 上页 下页 返回
2. 分子振动方程式 分子的振动能级（量子化）： E振=（V+1/2）h V ：化学键的 振动频率； ：振动量子数。 (1) 双原子分子的简谐振动及其频率 化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧
(2) 分子振动方程式 任意两个相邻的能级间的能量差为： △E=hy= 2π k 2πC =1307, K化学键的力常数，与键能和键长有关， u为双原子的折合质量μ=m1m/（m+m2) 发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的 折合质量和键的力常数，即取决于分子的结构特征。 下页 返回
(2) 分子振动方程式 任意两个相邻的能级间的能量差为： k k c h k E h 1307 2 1 1 2 = = = = = K化学键的力常数，与键能和键长有关， 为双原子的折合质量 =m1m2 /（m1+m2） 发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的 折合质量和键的力常数，即取决于分子的结构特征
表 某些键的伸缩力常数 （毫达因埃) 键 分子 k 键 分子 k F H- HF 9.7 H-C CH2-CH2 5.1 H-C1 1 4.8 H-C CH≡CH 5.9 H-Br Br 4.1 C-Cl CH:Cl 3.4 H- H 3.2 C-C 4.5w5.6 H- 0 H20 7.8 C-C 9.5m9.9 H-S H2S 4.3 C=C 15w17 H-N NH3 6.5 C-0 12~13 H-C CHaX 4.7w5.0 C=0 16m18 键类型： C≡C C=C- > -CC 力常数： 15~17 9.59.9 4.5≈5.6 峰位： 4.5μm 6.0um 7.0m 化学键键强越强（即键的力常数越大）原子折合质量 越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。 回
表 某些键的伸缩力常数（毫达因/埃） 键类型: —CC — > —C =C — > —C — C — 力常数: 15 17 9.5 9.9 4.5 5.6 峰位: 4.5m 6.0 m 7.0 m 化学键键强越强（即键的力常数K越大）原子折合质量 越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区
例题：由表中查知C=C键的k=9.5~9.9,令其为9.6， 计算波数值 =1307 =1307 9.6 =1650cm-1 12/2 正己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为1652cm1 下页 返回
例题: 由表中查知C=C键的k=9.5 9.9 ,令其为9.6, 计算波数值 正己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为1652 cm-1 1 1650cm 12 / 2 9.6 1307 1307 2 1 1 − = = = = = k k c v
三、分子中基团的基本振动形式 1.两类基本振动形式 伸缩振动 亚甲基： 对称伸缩振动 反对称伸缩振动 0s:2926cm10as:2853cm-1 (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W) (中等吸收M) 下页 返回
三、分子中基团的基本振动形式 1．两类基本振动形式 伸缩振动 亚甲基： 变形振动 亚甲基