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有机化合物波谱分析2011-红外.ppt

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有机化合物波谱分析2011-红外.ppt
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1,有机化合物波谱解析,动物科技学院------潘春媛,2,主 要 内 容,,绪论 紫外光谱 红外光谱 核磁共振 质谱,,3,1. 红外光谱:以连续波长的红外线照射样品,引起分子振动能级和转动能级的跃迁而产生的吸收光谱。红外线可引起分子振动能级和转动能级的跃迁, 所以又称振-转光谱。红外光的三个区域: 1)近红外区:12500~4000cm-1( 0.8nm~2.5m),分子O-H、N-H、C-H键的振动倍频与组频。 2)中红外区:4000~400cm-1(2.5~25m),大部分有机化合物的振动基频。 3)远红外区: 400~25cm-1(25~1000m),分子的转动光谱以及重原子成键的振动等。,(一)基础知识,,4,红外光谱产生的基本条件: 1)只有当照射体系产生的红外线能量(E光)与分子的振动能级差(△E)相当时,才会发生分子的振动能量跃迁。E光子=h光子= E振=h振==hc(E=hc/λ,λ=1/) 2)红外光与分子之间有偶合作用,即分子振动时其偶极矩必须发生变化,△μ≠0。 总结: 辐射应具有满足物质产生振动月跃迁所需的能量 辐射与物质间有相互偶合作用,5,2.5mm 波长,4000cm-1 波数,6,2. 红外光谱原理,,单一粒的简谐振动,,,,分子中键的振动频率:分子的固有性质,它随着化学键力常数(K)的增大而增加,同时也随着原子折合质量(μ)的增加而降低。,7,,(二)多原子分子的振动,1. 分子振动自由度 振动自由度:基本振动的数目。 振动自由度 = 分子自由度数(3N)- 平动自由度 - 转动自由度非线性分子振动自由度 = 3N-(3+3) = 3N-6线性分子振动自由度 = 3N-(3+2) = 3N-5理论上:每个振动自由度(基本振动数)在红外光谱区均产生一个吸收峰带,8,(1)伸缩振动(stretching vibration),以表示①对称伸缩振动以s表示。②不对称伸缩振以as表示。 (2)弯曲振动(bending vibration),也叫变角振动,以δ表示①面内弯曲振动以δs表示。 ②面外弯曲振动,以δo.o.p表示,2. 振动类型,剪式振动 s,面内摇摆 ,面外摇动 ,扭曲变形 ,9,3. 振动图示,,按能量高纸顺序排列,通常是:as s δs δo.o.p,依次 对称伸缩振动、不对称伸缩振动、剪式振动 非平面摇摆振动,10,4. 影响(减少)峰数的因素,峰数往往少于基本振动数目(振动自由度) (1) 振动过程中分子无偶极矩变化,不引起红外吸收。 (2)频率完全相同的振动彼此发生简并。 (3)强宽峰往往覆盖与其频率相近的弱而窄的吸收 峰。 (4)吸收峰有时落在中红外区域(4000~400cm-1)以外。 (5)吸收强度太弱,以致无法测定。,11,,多在中红外以外,峰强弱,12,对称伸缩 不对称伸缩 弯曲(x,y平面) 弯曲(y,z平面),CO2的红外光谱,具有3N-5=4个振动自由度,峰简并为1个,13,(三)峰强 1、峰强的表示方法红外光谱中峰的强度一般用百分透光率T%或吸光度A表示。物质对红外光的吸收符合Lambert-Beer定律。测试样品的浓度大,吸收峰强。 1)百分透光率:T%=I/I0×100% 2)吸光度:A=lgI0/I=lgT0/TA---------吸光度I0---------吸收峰基线的透射比I----------峰顶的透射比 3)百分吸收率:百分吸收率=(100-T)% 4)摩尔吸光系数,14,2、峰吸收强弱等级的划分ε100时,峰带很强,vsε=20~100时,为强峰,sε=10~20时,为中强峰,mε1时,为弱峰,w,15,3、影响峰强的因素 振动过程中的偶极矩变化和能级跃迁几率均可影响吸收峰强度。 偶极矩变化的影响:对于基频峰,偶极矩变化越大,吸收峰强度越强。 偶极矩变化的大小取决于下列四种因素: 化学键两端原子的电负性大小----电负性相差越大,振动时△μ大,吸收峰强度越大 分子对称性的影响----结构对称的分子在发生对称伸缩振动过程中△μ=0,无吸收峰,对称性差的分子振动吸收时偶极矩变化大,吸收峰强。 振动形式的影响-----不对称对称as s,伸缩振动弯曲振动δ 2)跃迁几率:倍频峰的强度主要取决于跃迁几率,16,1、质量效应----组成化学键的原子质量越小,红外吸收频率越大 C-H:3000cm-1 ;C-C:1200 cm-1;C-O:1100 cm-1同族元素中,周期增大,伸缩波数减小 (F-H =4000cm-1 ;Cl-H=2890cm-1 ;Br- H=2650cm-1 ;I-H=2310cm-1)同周期元素中,原子序数增大,伸缩波数增大。 (C-H =3000cm-1
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