分子振动光谱

一、红外光谱

1.1 红外光谱概述 1.2 红外光谱仪及实验方法 1.3 影响振动频率的因素 1.4 有机化合物基团的特征吸收

1.1红外光谱概述

(1)红外光谱图(表示方法一)纵坐标为吸收强度，横坐标为波长λ( m)和波数 1/λ,单位：cm-1 。可以用峰数，峰位，峰形，峰强 来描述。 纵坐标是：吸光度A 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；

(表示方法二) 纵坐标是百分透过率T%。 百分透过率的定义是辅射光透过样品物质的百分率，即T%= I/I0×100%,

I是透过强度，Io为入射强度。

横坐标：上方的横坐标是波长λ,单位μm;下方的横坐 _ 标是波数(用 表示，波数大，频率也大),单位是 cm-1。

波数即波长的倒数，表示单位(cm)长度光中所含光波的 数目。波长或波数可以按下式互换：

( cm-1)=1/λ(cm)=104/λ(μm) _ 在2.5μm处，对应的波数值为： = 104/2.5 (cm-1)=4000cm-1 一般扫描范围在4000~400cm-1。

_

4.红外吸收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。

分子的振动分为伸缩振动和变形振动两类。伸缩振动是沿原子核之间的轴线作振动，键长有变化 而键角不变，用字母υ来表示。 伸缩振动分为不对称伸缩振动υas和对称伸缩振动υs。 变形振动是键长不变而键角改变的振动方式，用字母δ 表示。

伸缩 振动 υ 亚甲基 的振动

对称伸 缩振动

υ

S

不对称 伸缩振动

υ

as

面内摇摆 面内变 形振动 变形 振动 δ 面外变 形振动 δ 面外 δ 面内 面外摇摆 扭曲振动 剪式振动

ρ δs

ω τ

5.峰位、峰数与峰强(1)峰位 化学键的力常数K越大，原子折合质量

越小，键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数

区(短波长区);反之,出现在低波数区(高波长区)

(2)峰数

峰数与分子自由度有关。无瞬间

偶基距变化时，无红外吸收。

(3)瞬间偶极矩大，吸收峰强；键两端原子电 负性相差越大(极性越大),吸收峰越强；(4)由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的 吸收峰，基频峰； (5)由基态直接跃迁到第二激发态，产生一个 弱的吸收峰，倍频峰.

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 符号：S (strong) M (medium) W (weak)B (broad) Sh (sharp)

红外吸收峰强度

比紫外吸收峰小2~3个数量级；