红外光谱和核磁共振光谱课件.ppt

红外吸收光谱法InfraredAbsorptionSpectrum，IRIR与UV的区别分子的振动能量比转动能量大，当发生振动能级跃迁时，不可避免地伴随有转动能级的跃迁，所以无法测量纯粹的振动光谱，而只能得到分子的振动-转动光谱，这种光谱称为红外吸收光谱。

当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁,使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱。记录红外光的百分透射比与波数或波长关系曲线，就得到红外光谱。
一、红外光区的划分

红外光谱在可见光区和微波光区之间，波长范围约为0.76~1000µm，根据仪器技术和应用不同，习惯上又将红外光区分为三个区：近红外光区（0.76~2.5µm），中红外光区（2.5~25µm），远红外光区（25~1000µm）。中红外光区（2.5~25µm）
绝大多数有机化合物和无机离子的基频吸收带出现在该光区。由于基频振动是红外光谱中吸收最强的振动，所以该区最适于进行红外光谱的定性和定量分析。同时，由于中红外光谱仪最为成熟、简单，而且目前已积累了该区大量的数据资料，因此它是应用极为广泛的光谱区。通常，中红外光谱法又简称为红外光谱法。

认识IR二、红外光谱法的特点
分子的振动、转动光谱
吸收能量较低，波长范围在红外区的电磁波
分子不产生电子能级的跃迁
只产生分子的振动和转动
二、振动形式（多原子分子）（二）弯曲振动（变形振动，变角振动）3．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
变大或减小

2）不对称的变形振动δas：三个AX键与轴线的夹角不
同时变大或减小注：
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水分子——非线性分子CO2分子——线性分子四、红外光谱产生的条件
分子吸收红外光必须满足如下两个条件：1、基频峰的定义：振动能级由基态跃迁到第一激发态时产生的吸收峰称为基频峰，相应的频率称为基频。
一般从基态跃迁到第一激发态的几率较大，所以基频吸收的强度也较大。2、泛频峰的定义：为倍频、合频和差频称统为泛频峰。
倍频峰：由基态跃迁至第二、三振动能级所产生的吸收峰，称为倍频峰。
合频峰和差频峰：合频是两种振动的基频之和，差频则为两者之差。
例如：基频为v1和v2的两个峰，合频峰为v1+v2，差频峰为v1-v2。
泛频峰的存在使光谱变得复杂，多为弱峰，在谱图上不易辨认，但同时也增加了红外光谱对分子结构的特征性。六、特征峰与相关峰1．特征区（特征频谱区）：(4000~1300cm-1的高频区)
在4000~1300cm-1区域内有一个明显的特点，即每一个吸收峰都和一定的官能团相对应，而且有机化合物分子中的一些主要官能团的特征吸收，多发生在这个区域内，该区域的吸收峰稀疏、较强，易辨认，故把该区域称为特征区。
包含H的各种单键、双键和三键的伸缩振动及面内弯曲振动
特点：吸收峰稀疏、较强，易辨认
注：特征峰常出现在特征区
特征区在光谱解析中的作用，是通过在该区域内查找特征峰存在与否，来确定是否有官能团的存在，以确定化合物的类别。中红外光谱区可分成4000cm-1~1300cm-1和1300cm-1~600cm-1两个区域。最有分析价值的基团频率在4000cm-1~1300cm-1之间，这一区域称为基团频率区、官能团区或特征区。常用于鉴定官能团。
2．指纹区：(1300~400cm-1的低频区)
1300cm-1~400cm-1区域内，除单键的伸缩振动外，还有因变形振动产生的谱带。这种振动与整个分子的结构有关。当分子结构稍有不同时，该区的吸收就有细微的差异，并显示出分子特征。这种情况就像人的指纹一样，因此称为指纹区。指纹区对于指认结构类似的化合物很有帮助，而且可以作为化合物存在某种基团的旁证。包含C—X（X：O，H，N）单键的伸缩振动及各种面内弯曲振动。
特点：吸收峰密集、难辨认→指纹
注：相关峰常出现在指纹区
500第三节红外光谱仪
色散型IR谱仪：利用单色器作为色散元件
傅立叶IR谱仪：利用光的干涉作用进行测定，没有色散元件2、工作原理：
色散型红外光谱仪一般均采用双光束。将光源发射的红外光分成两束，一束通过试样，另一束通过参比，利用半圆扇形镜使试样光束和参比光束交替通过单色器，然后被检测器检测。当试样光束与参比光束强度相等时，检测器不产生交流信号；当试样有吸收，两光束强度不等时，检测器产生与光强差成正比的交流信号，从而获得吸收光谱。
3、红外分光光度计的主要部件
光源：能连续地发出一定强度的红外辐射。
常用的IR光源有能斯特灯和硅碳棒两种。吸收池：IR吸收池的窗口材料常由NaCl和KBr等盐的晶体制成，称为盐窗。单色器：把通过试样池和参比池而进入入