实验二十三红外吸收光谱 目的和要求 1.通过红外吸收光谱实验,了解红外光谱的基本原理,初步掌握红外定性分析法。 2.了解红外分光光度计的工作原理,掌握红外吸收光谱的测量技术。 二.基本原理 当一束连续变化的各种波长的红外光照射样品时,其中一部分被吸收,吸收的这部分 光能就转变为分子的振动能量和转动能量:另一部分光透过,若将其透过的光用单色器 进行色散,就可以得到一带暗条的谱带。若以波长或波数为横坐标,以百分吸收率为纵 坐标,把这谱带记录下来,就得到了该样品的红外吸收光谱图 根据量子力学的观点,分子的每一个运动状态都属于一定的能级,处于某特定的运 动状态的分子之能量E可以近似地分三部分:分子中的电子运动能E电,组成分子 的振动能E振和分子的整体转动能E转,于是 E=E电()+E振()+E转(J) 式中n,v,J分别为电子量子数,振动量子数和转动量子数。如果这些分子在光照射下发 生能级迁跃,就会产生分子对光的吸收或发射。分子由低能级E'跃迁到高能级E"时 吸收光的频率(以波数表示) =d2=(E-E)+(E最-E)+(-E 式中c为光速,h为普朗克常数。由于 E)>>(E振-E振)>>(E转一E转) 电子能级跃迁引起的电子光谱,出现在紫外和可见区,称之为紫外和可见光谱。振 动能级跃迁引起的振动光谱区出现在红外光谱区,称之为红外光谱。纯转动能级的跃迁 引起的转动光谱,出现在极远红外及微波区。实际上,电子能级的跃迁,常常伴随振动, 转动能级的跃迁,得到所谓电子一振动一转动光谱。同样振动能级的跃迁伴随转动能级 的跃迁,这时得到振动一转动光谱。 我们知道,谐振子模型是双原子的极好模型,在解薛定谔方程后可得双原子分子的振 动能级为 E振()=(+=)hcv 式中v为分子的振动频率(以波数表示)。在室温下一般分子处在势能较低的v=0 振动状态,因此我们只须考虑从v=0跃迁到v所吸收的红外频率v→v,于是有实验二十三 红外吸收光谱 一． 目的和要求 1. 通过红外吸收光谱实验 ，了解红外光谱的基本原理，初步掌握红外定性分析法。 2. 了解红外分光光度计的工作原理，掌握红外吸收光谱的测量技术。 二 . 基本原理 当一束连续变化的各种波长的红外光照射样品时，其中一部分被吸收，吸收的这部分 光能就转变为分子的振动能量和转动能量；另一部分光透过，若将其透过的光用单色器 进行色散，就可以得到一带暗条的谱带。若以波长或波数为横坐标，以百分吸收率为纵 坐标，把这谱带记录下来，就得到了该样品的红外吸收光谱图。 根据量子力学的观点，分子的每一个运动状态都属于一定的能级，处于某特定的运 动状态的分子之能量 E 可以近似地分三部分：分子中的电子运动能 E电 ，组成分子 的振动能 E振 和分子的整体转动能 E转 ，于是 E = E电(n)+ E振（v）+ E转（J） 式中 n，v, J 分别为电子量子数，振动量子数和转动量子数。如果这些分子在光照射下发 生能级迁跃，就会产生分子对光的吸收或发射。分子由低能级 E 跃迁到高能级 E 时， 吸收光的频率（以波数表示） (E电 E电 ) (E振 E振 ) (E转 E转 ) ch ch E E v =  −  +  −  +  −   −  = 1 式中 c 为光速， h 为普朗克常数。由于 (E电  − E电  )  (E振  − E振  )  (E转  − E转  ) 电子能级跃迁引起的电子光谱，出现在紫外和可见区，称之为紫外和可见光谱。振 动能级跃迁引起的振动光谱区出现在红外光谱区，称之为红外光谱。纯转动能级的跃迁 引起的转动光谱，出现在极远红外及微波区。实际上，电子能级的跃迁，常常伴随振动， 转动能级的跃迁，得到所谓电子—振动—转动光谱。同样振动能级的跃迁伴随转动能级 的跃迁，这时得到振动—转动光谱。 我们知道，谐振子模型是双原子的极好模型，在解薛定谔方程后可得双原子分子的振 动能级为 E )hcv 2 1 振 ( ) = ( + 式中  为分子的振动频率（以波数表示）。在室温下一般分子处在势能较低的  = 0 振动状态，因此我们只须考虑从  = 0 跃迁到  所吸收的红外频率  0 → ，于是有