分析化学红外吸收光谱法讲义共46页文档

第六章红外吸收光谱法

于是可得产生红外吸收光谱的第一条件为：
EL =△Ev 即 L=△•
分子吸收红外辐射后，由基态振动能级（=0）跃迁至第一振动激发态（=1）时，所产生的吸收峰称为基频峰。因为△=1时，L=，所以基频峰的位置（L）等于分子的振动频率。
在红外吸收光谱上除基频峰外，还有振动能级由基态（=0）跃迁至第二激发态（=2）、第三激发态（=3），所产生的吸收峰称为倍频峰。
键多、空间结构复杂），但可将其分解为多个简正振动来研究，可分为两类： 1、伸缩振动（stretching vibration）， 2、弯曲振动（bending bibration），
3、基本振动的理论数
设分子的原子数为n， 1）对非线型分子,理论振动数=3n-6
如H2O分子，其振动数为3×3-6=3
（3000-2800） -CH2(2930，2850)
C-H
3000 左右
不饱和=C-H 末端=CH（3085）（3010~3040）
不饱和C-H 较弱（2890）、较强（3300） (2890~3300)
ArC-H 比饱和 C-H 峰弱，但峰
(3030)
形却更尖锐
叁键及累积双键区（2500~1900cm-1）
较大；极性较弱的基团（如C=C、C-C、N=N等）振动，
吸收较弱。红外光谱的吸收强度一般定性地用很强
（vs）、强（s）、中（m）、弱（w）和很弱（vw）等表示。按摩尔吸光系数的大小划分吸收峰峰（vs）
20< <100
强峰（s）
10< <20
中强峰（m）
1< <10
叁
CC，CN，C=C=C，C=C=O 等
键 RCCH

第四章红外吸收光谱法(讲义)

3)、理论振动数（峰数）:
振动自由度=3n-平动自由度-转动自由度（ n为分子的原子数）
①对非线型分子,理论振动数= 3n - 6
如H2O分子，其振动数为3×3-6=3
水分子的振动形式
②对线型分子，理论振动数= 3n - 5
如CO2分子，其理论振动数为3×3 – 5 = 4
CO2分子的振动形式
子（O2 、H2等）外，几乎所有有机物均有红外吸收；
（3）分子结构更为精细的表征：通过IR谱的波数位置、波峰数目及强度确定分子基团、分子结构；（4）定量分析；（5）固、液、气态样均可用，且用量少、不破坏样品；（6）分析速度快。（7）与色谱等联用（GC-FTIR）具有强大的定性功能。
六、红外光谱的主要缺点
（１）、电子效应：诱导效应(Induction effect)
取代基电负性—静电诱导—电子分布改变—k 增加—特征频率增加（移向高波数）。
共轭效应(Conjugated effect)
电子云密度平均化——键长变长——k降低——特征频率减小（移向低波数）。
中介效应(Mesomeric effect)
5. 振动偶合: 两个化学键的振动频率相等或接近时,常使这两个化学键的基频吸收峰裂分为两个频率相差较大的吸收峰，这种现象叫做振动偶合。振动偶合常常出现在一些二羰基化合物中。例如:瑚珀酸(丁二酸)的两个羰基吸收频率相等，而实际红外谱却出现1700cm-1和1780cm -1 两个吸收带，就是振动偶合的结果。振动偶合的结果使红外线吸收峰数增多。
四、红外光区的划分
近红外(泛频） (0.75~2.5 m) 倍频
红外光谱 (0.75~1000m)
中红外(振动区) (2.5~25 m) 4000~400cm-1 远红外(转动区) (25~1000 m) 分区及波长范围

红外吸收光谱分析通用课件

光转换为电信号。
光源和样品室
提供样品所需的红外光，并保持样品在分析过程中的稳定性。
检测系统
用于检测电信号并转换为光谱数据。
控制和数据处理系统
控制仪器操作，处理和显示光谱数据。
红外吸收光谱仪器的使用与维护
仪器操作
按照操作手册正确设置和使用仪器，确保安全性和准确性。
样品准备
根据分析需求准备样品，注意样品的纯度和浓度。
根据样品类型选择适当的制样方法，并按照操作步骤进行样品制备。
将制备好的样品放入光谱仪的样品仓中，设置合适的扫描参数，如扫描范围、分辨率等。
对光谱数据进行处理和分析，提取所需的信息。
开始扫描，记录红外光谱数据。
实验数据分析方法
峰位分析
峰形分析
通过分析红外光谱的峰位，确定特定官能团或化学键的振动频率。
傅里叶变换红外光谱仪
基于傅里叶变换技术，具有高分辨率和灵敏度，广泛应用于化学、物理和材料科学等领域。
差分移动红外光谱仪
通过差分技术消除背景干扰，适用于气体和液体的分析。
光声红外光谱仪
利用光声效应，适用于痕量气体和低浓度样品的分析。
红外吸收光谱仪器的结构与原理
干涉系统
是傅里叶变换红外光谱仪的核心部分，通过干涉原理将红外
通过分析药物与生物大分子相互作用时的红外光谱变化，可以研究药物的作用机制。
生物活性分子结构分析
分析
红外光谱可以用于检测药物代谢产物的结构和性质。
06
红外吸收光谱分析在环境科学中的应用
大气污染物的红外吸收光谱分析
总结词
大气污染物种类繁多，红外吸收光谱分析能够快速准确地检测出不同污染物的成分和浓度。

分析化学第六章红外吸收光谱法

面外弯曲振动（out-of-plane bending vibration）γ：
面外摇摆振动ω：两个X原子同时向平面上（用+
表示）或向平面下（用－表示）的振动。
面外扭曲振动τ：一个X原子向平面上，另一个X
原子向平面下的振动。
3. 分子基本振动的数目
分子基本振动数目又称分子的振动自由度 f 。
6.1.2 红外吸收光谱 1. 红外吸收光谱产生条件
能量条件：红外光的频率要与分子中键振动的频率相当。即红外的光能量要等于分子发生振动能级跃迁所需的能量耦合条件：分子振动须引起分子偶极矩的变化。红外光通过与分子振动耦合将光能量有效转移给分子，引起分子振动能级跃迁产生红外吸收，这样的分子称为红外活性分子。若分子振动时不会引起偶极矩变化，则不产生红外吸收，这样的分子即为非红外活性分子。
第六章红外吸收光谱法
(Infrared Spectrometry，IR)
6.1 基本原理和红外吸收光谱的产生 6.2 基团频率及其影响因素
6.3 红外吸收光谱仪器
6.4 试样预处理和制备方法 6.5 红外吸收光谱分析应用
6.1 基本原理和红外吸收光谱的产生
什么红外吸收光谱
波长0.75～1000μm的红外光辐射作用于物质分子，可引起分子内化学
1 2
k
或
1 k 2 c
m1 m2 m1 m2
若以原子的相对质量计算：
k 1307
结论：化学键伸缩振动频率主要取决于键的力常数和原子的折合质量。折合质量相同时，键的力常数越大，振动频率（或波数）越高；折合质量越小，振动频率（或波数）越高。
常见化学键的实测力常数和伸缩振动频率化学键 H-C H-N H-O H-Cl C-C C=C C=C C≡C 折合质量μ / g· mol-1 0.923 0.933 0.941 0.972 6.00 6.00 6.00 6.00 分子 C 6 H6 NH3 H2 O HCl C 6 H6 C 2 H4 力常数k / N· cm-1 5.10 6.50 7.80 5.15 5.00 7.62 10.0 15.0 振动波数σ /cm-1 2940～3040 3438 3750 2886 1198 1500～1600 1681 2059

分析化学课件 PPT讲义红外吸收外光谱

图上可见芳香化合物的一系列特征吸收
3060 ，3040 和3020cm1有吸收为芳环 H 1600 ，1584 和 1493cm1三处吸收为芳环 CC 756 和 702cm（1 双峰）为芳环 H（单取代形式）
药物分析教研室
第五节应用与示例
3600 ~ 3200cm1 无 OH 吸收，否定结构 2
药物分析教研室
第一节基本原理
药物分析教研室
第一节基本原理
药物分析教研室
第一节基本原理
药物分析教研室
第一节基本原理
✓ CO2分子 ——线性分子 F 3 3 5 4
药物分析教研室
第一节基本原理
药物分析教研室
第一节基本原理
药物分析教研室
第一节基本原理
产生红外光谱需要满足的两个条件
物分析教研室
第三节吸收光谱与结构关系
（八）含氮化合物
药物分析教研室
第三节吸收光谱与结构关系
药物分析教研室
第三节吸收光谱与结构关系
药物分析教研室
第三节吸收光谱与结构关系
硝基
as NO2
1600 ~ 1500cm（1 强）
s NO2
1390 ~ 1300cm（1 强）
腈 CN 2260 ~ 2240cm（1 强）
3．面外弯曲γ：弯曲振动垂直几个原子构成的平面 1）面外摇摆ω：两个X原子同时向面下或面上的振动
AX 2型分子
CH2 ~ 1300cm1
2）蜷曲τ：一个X原子在面上，一个X原子在面下的振动
AX 2型分子
CH2 ~ 1250cm1
药物分析教研室
第一节基本原理
4．变形振动： 1）对称的变形振动δs：三个AX键与轴线的夹角同时变大

第六章红外吸收光谱法-精品文档

—CH2—CO—CH2—
—CH2—CO—O—
11
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
井冈山大学化学化工学院
12
2. 分子的振动自由度

基本振动的数目称为振动自由度。在x,y,z的空间里，分子的运动状态可分为平动，转动和振动，其运动总数为3N个，其中包括3个平动自由度和3个转动自由度，故其非线性分子中振动自由度（3N－6）个。线性分子中只有2个转动自由度，其振动自由度为（3N－5）个。理论上，一个振动自由度产生一个红外吸收峰，但由于有的振动是非红外活性的，故不产生吸收峰，这也是实际吸收峰数减少的原因之一。
第六章红外吸收光谱分析法
Infrared Absorption Spectroscopy ，IR
井冈山大学化学化工学院
1
第一节概述
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→红外光谱→官能团→分子结构近红外区中红外区远红外区
井冈山大学化学化工学院
2
井冈山大学化学化工学院
C2H4O
O
1730cm-1
1165cm-1
H H H
C
H
C
2720cm-1
（CH3）1460 cm-1，1375 cm-1。（CH3）2930 cm-1，2850cm-1。
井冈山大学化学化工学院
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四、红外吸收峰强度
问题：C=O 强；C=C 弱；为什么？
吸收峰强度跃迁几率偶极矩变化吸收峰强度偶极矩的平方偶极矩变化——结构对称性；对称性差偶极矩变化大吸收峰强度大
3
红外光谱与有机化合物结构

红外吸收光谱法课件PPT

02 红外吸收光谱仪的组成与操作
红外吸收光谱仪的组成
01
02
03
04
光源
发射特定波长的红外光，为样品提供能量。
干涉仪
将红外光分成两束，分别经过样品和参比，再合并形成干涉
。
检测器
检测干涉后的红外光，转换为电信号。
数据处理系统
处理检测器输出的电信号，生成红外吸收光谱。
红外吸收光谱仪的操作流程
多光谱融合
将红外光谱与其他光谱技术进行融合，实现多维度、多角度的物质成分和结构分析。
云平台与大数据
利用云平台和大数据技术，实现红外光谱数据的共享、挖掘和分析，推动科研合作与成果转化。
感谢您的观看
THANKS
检查部件
定期检查仪器各部件是否正常工作，如光源、干涉仪、检测器等。
定期校准
为保证测试结果的准确性，应定期对仪器进行校准。
数据备份
对测试结果进行备份，以防数据丢失。
03 红外吸收光谱法的实验技术
样品的制备与处理
样品制备
将待测物质研磨成粉末，以便更好地分散在测试介质中。
样品处理
根据实验需求，对样品进行纯化、干燥等预处理，以消除干扰因素。
用于检测大气和水体中的污染物，如挥发性有机化合物、重金属等。
用于研究生物大分子的结构和功能，如蛋白质、
核酸等。
红外吸收光谱法的历史与发展
历史
红外吸收光谱法自19世纪中叶被发现以来，经历了多个发展阶段，不断完善和改进。
发展
随着仪器的改进和计算机技术的发展，红外吸收光谱法的应用范围不断扩大，分析精度和灵敏度也不断提高。未来，红外吸收光谱法将继续在各个领域发挥重要作用。

红外吸收光谱演示文稿

面内弯曲振动
特点：吸收峰密集、难辨认→指纹
注：相关峰常出现在指纹区
第36页，共104页。
第二节各种化合物的典型光谱
一、脂肪烃类化合物二、芳香族化合物三、醇、酚、醚四、羰基化合物五、含氮化合物
第37页，共104页。
一、基团的特征峰与相关峰
1.特征峰用于鉴别官能团存在的吸收峰。
C-H、 C=C、 C-N、 C=O 、C-X
1．内部因素：（1）诱导效应（吸电效应）：
使振动频率移向高波数区
吸电性，双键性，K
第31页，共104页。
（2）共轭效应：使振动频率移向低波数区
共轭效应使电子离域，双键性，K
第32页，共104页。
（3）氢键效应：使伸缩频率降低
分子内氢键：对峰位的影响大不受浓度影响
第33页，共104页。
推测结构
第8页，共104页。
第一节红外分光光度法基本原理一、分子振动能级和振动形式（一）振动能级
E振 0.05 ~ 1.0eV E转 0.0001 ~ 0.05eV
E E振 E转
红外光谱主要由分子的振动能级跃迁产生分子的振动能级差远大于转动能级差分子发生振动能级跃迁必然同时伴随转动能级跃迁
第5页，共104页。
二、红外光谱的表示方法
T~λ曲线 →前密后疏
(cm1 ) 104 ( m)
T ~σ曲线 →前疏后密
第6页，共104页。
三、红外光谱的特点
1. 红外吸收只有振-转跃迁，能量低 2. 应用范围广：除单原子分子及单核分子外，几乎所有有机物均有红外吸收 3. 固、液、气态样均可用，且用量少、不破坏样品
注：振动自由度反映吸收峰数量并非每个振动都产生基频峰吸收峰数常少于振动自由度数