红外光谱法课件.ppt

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1、红外光谱法第1页，此课件共36页哦1.1.1.1.红外分光光度法基本原理红外分光光度法基本原理红外分光光度法基本原理红外分光光度法基本原理1.1 1.1 红外分光光度外示意图红外分光光度外示意图红外分光光度外示意图红外分光光度外示意图光光光光源源源源：能斯特灯或硅碳棒。：能斯特灯或硅碳棒。：能斯特灯或硅碳棒。：能斯特灯或硅碳棒。吸收池吸收池吸收池吸收池：红外透光材料制作。如：红外透光材料制作。如：红外透光材料制作。如：红外透光材料制作。如NaClNaCl、KBrKBr岩盐窗片。岩盐窗片。岩盐窗片。岩盐窗片。单色器单色器单色器单色器：由色散元件、准直镜、狭缝构成。色散元件多用复制的反射光栅。：由

2、色散元件、准直镜、狭缝构成。色散元件多用复制的反射光栅。：由色散元件、准直镜、狭缝构成。色散元件多用复制的反射光栅。：由色散元件、准直镜、狭缝构成。色散元件多用复制的反射光栅。检测器检测器检测器检测器：常用真空热电偶。：常用真空热电偶。：常用真空热电偶。：常用真空热电偶。光光光光源源源源样品池样品池样品池样品池参比池参比池参比池参比池单单单单色色色色器器器器检测器检测器检测器检测器记录装置记录装置记录装置记录装置第2页，此课件共36页哦1.2 1.2 红外线及红外光谱区划分红外线及红外光谱区划分红外线及红外光谱区划分红外线及红外光谱区划分v红外线：红外线：0.761000m的电磁波的电磁波v红

3、外光谱区划分红外光谱区划分 区域区域 波长（波长（m）能级跃迁类型能级跃迁类型 近红外区近红外区 0.762.5 OH、NH、CH键倍频吸收键倍频吸收 中红外区中红外区 2.525 分子振动、伴随转动分子振动、伴随转动 远红外区远红外区 251000 分子转动分子转动第3页，此课件共36页哦1.3 1.3 双原子分子的振动位能曲线双原子分子的振动位能曲线双原子分子的振动位能曲线双原子分子的振动位能曲线re平衡位置伸缩平衡位置缩伸BA第4页，此课件共36页哦第5页，此课件共36页哦 U=1/2K(r-re)2。振动能级具有量子化特征。振动能级具有量子化特征。振动能级具有量子化特征。振动能级具有量

4、子化特征。能级间隔：谐振子（能级间隔：谐振子（能级间隔：谐振子（能级间隔：谐振子（等距等距等距等距）；）；）；）；非谐振子（非谐振子（非谐振子（非谐振子（不等距不等距不等距不等距）。）。）。）。基频峰基频峰基频峰基频峰V V V V01010101；倍倍频峰频峰频峰频峰V V V V02020202，V V V V03030303 。V V V V01010101，V V V V02020202时时时时实实实实际际际际位位位位能能能能曲曲曲曲线线线线与与与与理理理理论论论论位位位位能能能能曲曲曲曲线线线线重重重重合合合合，可可可可用用用用谐谐谐谐振子的运动规律讨论化学键运动。振子的运动规律讨论

5、化学键运动。振子的运动规律讨论化学键运动。振子的运动规律讨论化学键运动。第6页，此课件共36页哦 L L L L=V=V=V=V 振动能级：振动能级：振动能级：振动能级：E E E E振振振振=(V+1/2)h(V+1/2)h(V+1/2)h(V+1/2)h 振动能级差振动能级差振动能级差振动能级差:E=Vh 红外线能量红外线能量红外线能量红外线能量:EL=h L 当当EL=E E可产生红外吸收可产生红外吸收 所以所以所以所以 L L L L=V V V V 1.4 1.4 红外光谱产生的条件红外光谱产生的条件红外光谱产生的条件红外光谱产生的条件 00 =q =qr r第7页，此课件共36页哦

6、1.5 1.5 振动形式及其表示振动形式及其表示振动形式及其表示振动形式及其表示 伸缩振动伸缩振动伸缩振动伸缩振动 对称伸缩振动对称伸缩振动对称伸缩振动对称伸缩振动 s s s s不对称伸缩振动不对称伸缩振动不对称伸缩振动不对称伸缩振动 asasasas 弯曲振动弯曲振动弯曲振动弯曲振动面内弯曲面内弯曲面内弯曲面内弯曲面外弯曲面外弯曲面外弯曲面外弯曲 剪式振动剪式振动剪式振动剪式振动面内摇摆面内摇摆面内摇摆面内摇摆 面外摇摆面外摇摆面外摇摆面外摇摆蜷曲振动蜷曲振动蜷曲振动蜷曲振动第8页，此课件共36页哦2.2.2.2.基频峰的峰数、峰位、峰强及影响因素基频峰的峰数、峰位、峰强及影响因素基频峰的

7、峰数、峰位、峰强及影响因素基频峰的峰数、峰位、峰强及影响因素2.1 2.1 基频峰数及影响因素基频峰数及影响因素基频峰数及影响因素基频峰数及影响因素基频峰：基频峰：基频峰：基频峰：由基态跃迁到第一激发态产生的吸收峰。由基态跃迁到第一激发态产生的吸收峰。由基态跃迁到第一激发态产生的吸收峰。由基态跃迁到第一激发态产生的吸收峰。基频峰数基频峰数基频峰数基频峰数=振动自由度振动自由度振动自由度振动自由度（多数情况多数情况多数情况多数情况）振动自由度振动自由度振动自由度振动自由度:非线性分子：非线性分子：非线性分子：非线性分子：3N-63N-6 如如如如 HH2 2O 3O 3 线性分子：线性分子：线性

8、分子：线性分子：3N-53N-5 如如如如 COCO2 2 4 4（理论理论理论理论）2 2（实际实际实际实际）第9页，此课件共36页哦影响基频峰数原因：影响基频峰数原因：影响基频峰数原因：影响基频峰数原因：以以以以COCO2 2为例：为例：为例：为例：振动自由度振动自由度振动自由度振动自由度=33-5=4=33-5=4 简并简并简并简并：C=OC=O=667cm=667cm-1-1、C=OC=O=667cm=667cm-1-1红外非活性振动红外非活性振动红外非活性振动红外非活性振动：=0=0 s sC=OC=O=1388cm=1388cm-1-1O=C=OO=C=OO=C=OO=C=O+-+

9、s sC=OC=O=1388cm=1388cm-1-1 a as sC=OC=O=2350cm=2350cm-1-1 C=OC=O=667cm=667cm-1 -1 C=OC=O=667cm=667cm-1-1第10页，此课件共36页哦2.2 2.2 基频峰位及影响因素基频峰位及影响因素基频峰位及影响因素基频峰位及影响因素 基频峰位计算式：基频峰位计算式：基频峰位计算式：基频峰位计算式：（弹簧谐振频率）（化学键振动频率）变换：变换：变换：变换：，u uu u2mf1 =2 1 =第11页，此课件共36页哦影响因素影响因素影响因素影响因素：以：以：以：以 c=0c=0为例为例为例为例RCRCRR

10、OO=RCRCHHOO=RCRCClClOO=RRCRCROO=ArArCRCROO=ArArC CArArOO=诱导效应：诱导效应：诱导效应：诱导效应：邻近吸电子基团，使邻近吸电子基团，使邻近吸电子基团，使邻近吸电子基团，使 c=0c=0向高波数位移。向高波数位移。向高波数位移。向高波数位移。共轭效应：共轭效应：共轭效应：共轭效应：邻近给电子基团，使邻近给电子基团，使邻近给电子基团，使邻近给电子基团，使 c=0c=0向低波数位移。向低波数位移。向低波数位移。向低波数位移。1715cm1715cm-1-11730cm1730cm-1-11780cm1780cm-1-1 1715cm1715cm

11、-1-11685cm1685cm-1-11650cm1650cm-1-1 第12页，此课件共36页哦氢键效应：氢键效应：氢键效应：氢键效应：氢键的形成使氢键的形成使氢键的形成使氢键的形成使 c=0c=0向低频位移向低频位移向低频位移向低频位移 分子间氢键：向低波数位移，分子间氢键：向低波数位移，分子间氢键：向低波数位移，分子间氢键：向低波数位移，浓度越大浓度越大浓度越大浓度越大，越，越，越，越 向向向向低波数位移低波数位移低波数位移低波数位移分子内氢键：分子内分子内氢键：分子内分子内氢键：分子内分子内氢键：分子内C=OC=O，-OH-OH易缔合成易缔合成易缔合成易缔合成 分子内氢键，使分子内氢

12、键，使分子内氢键，使分子内氢键，使 C=OC=O，OHOH向向向向 低低低低波数位移，不受波数位移，不受波数位移，不受波数位移，不受浓度浓度浓度浓度影响。影响。影响。影响。第13页，此课件共36页哦化学键化学键化学键化学键 -C-H-C-H =C-H =C-H C-H C-H杂化类型杂化类型杂化类型杂化类型 SPSP3 3 SP SP2 2 SP SP CHCH（cmcm-1-1）29002900 3100 3100 3300 3300杂化效应：杂化效应：杂化效应：杂化效应：碳原子杂化轨道中，碳原子杂化轨道中，碳原子杂化轨道中，碳原子杂化轨道中，S S成分成分成分成分 增加，增加，增加，增加，

13、CHCH向高波数位移向高波数位移向高波数位移向高波数位移。第14页，此课件共36页哦偶极矩的变化偶极矩的变化偶极矩的变化偶极矩的变化()：越大，峰越强。越大，峰越强。越大，峰越强。越大，峰越强。2.3 2.3 基频峰强及影响因素基频峰强及影响因素基频峰强及影响因素基频峰强及影响因素峰强峰强峰强峰强：=A/cl=A/cl影响因素影响因素影响因素影响因素：跃迁几率跃迁几率跃迁几率跃迁几率:跃迁几率越大，峰越强。跃迁几率越大，峰越强。跃迁几率越大，峰越强。跃迁几率越大，峰越强。跃迁几率跃迁几率跃迁几率跃迁几率=第15页，此课件共36页哦3 3 3 3 常见有机化合物的红外光谱（常见有机化合物的红外光

14、谱（常见有机化合物的红外光谱（常见有机化合物的红外光谱（T%-T%-T%-T%-）3.1 3.1 常用术语常用术语常用术语常用术语 特征峰：鉴定官能团存在的较强峰。特征峰：鉴定官能团存在的较强峰。特征峰：鉴定官能团存在的较强峰。特征峰：鉴定官能团存在的较强峰。相关峰：同一基团产生的一组特征峰。相关峰：同一基团产生的一组特征峰。相关峰：同一基团产生的一组特征峰。相关峰：同一基团产生的一组特征峰。特征区：特征区：特征区：特征区：40001300cm40001300cm-1-1 峰稀、特征性强。峰稀、特征性强。峰稀、特征性强。峰稀、特征性强。指纹区：指纹区：指纹区：指纹区：1300400cm1300

15、400cm-1-1 旁证、确定精细结构。旁证、确定精细结构。旁证、确定精细结构。旁证、确定精细结构。第16页，此课件共36页哦T%3000 1500 700 cm-1CH3(CH2)9CH3 CH3(CH2)9CNCH3(CH2)8CH=CH214701379722224730901639990909正十一烷、正十一腈、正十一烯正十一烷、正十一腈、正十一烯-1的红外吸收光谱的红外吸收光谱第17页，此课件共36页哦220016001500-CNHO-C-NH3O=e.g.判断下列红外吸收光谱是判断下列红外吸收光谱是A还是还是B?A B第18页，此课件共36页哦3.2 3.2 脂肪烃类脂肪烃类脂肪

16、烃类脂肪烃类 3.2.1 3.2.1 烷烃：烷烃：烷烃：烷烃：CHCH2 2 ，CHCH3 3 CH CH 30002850cm 30002850cm-1-13000 cm3000 cm-1-1 识别烷烃识别烷烃识别烷烃识别烷烃 CHCH（CH2CH2）720cm720cm-1-1 链的长短链的长短链的长短链的长短 CHCH CHCH（CHCH2 2）1465cm1465cm-1-1 CHCH（CHCH3 3）asasCH CH 1450cm1450cm-1-1 分支情况分支情况分支情况分支情况 s sCH CH 1375cm1375cm-1-1 第19页，此课件共36页哦3.2.2 3.2.

17、2 烯烃烯烃烯烃烯烃 CHCH3 3、CHCH2 2、C=CC=C、=CH=CH =CH=CH 30903000cm 30903000cm-1-13000cm3000cm-1-1 识别烯烃识别烯烃识别烯烃识别烯烃 C=CC=C 16951540cm 16951540cm-1 -1 结构形式结构形式结构形式结构形式 =CH=CH 1000650cm 1000650cm-1 -1 取代位置取代位置取代位置取代位置3.2.3 3.2.3 炔烃炔烃炔烃炔烃 CHCH 3300cm 3300cm-1-13000cm3000cm-1-1 识别炔烃识别炔烃识别炔烃识别炔烃 CCCC 22702100cm 2

18、2702100cm-1 -1 识别炔烃识别炔烃识别炔烃识别炔烃第20页，此课件共36页哦T%330021204000 700 cm-1CH3CH2CH2CH2CCH的红外吸收光谱第21页，此课件共36页哦3.3 3.3 芳烃类芳烃类芳烃类芳烃类 CHCH 31003000cm 31003000cm-1-13000cm3000cm-1 -1 识别芳环识别芳环识别芳环识别芳环 泛频峰泛频峰泛频峰泛频峰 20001667cm20001667cm-1-1 取代图式取代图式取代图式取代图式 C=CC=C 1600cm 1600cm-1-1，1500cm1500cm-1 -1 识别芳环识别芳环识别芳环识别

19、芳环 CHCH 12501000cm 12501000cm-1-1 识别旁证识别旁证识别旁证识别旁证 =CH =CH 910665cm 910665cm-1-1 取代类型取代类型取代类型取代类型第22页，此课件共36页哦规律规律规律规律（910720cm910720cm-1-1）峰数：苯环上只有一种数目的相邻氢，峰数：苯环上只有一种数目的相邻氢，峰数：苯环上只有一种数目的相邻氢，峰数：苯环上只有一种数目的相邻氢，则仅有则仅有则仅有则仅有一一一一个吸收峰个吸收峰个吸收峰个吸收峰;苯环上只有二种数目的相邻氢苯环上只有二种数目的相邻氢苯环上只有二种数目的相邻氢苯环上只有二种数目的相邻氢,则仅有则仅有

20、则仅有则仅有二二二二个吸收峰个吸收峰个吸收峰个吸收峰.峰位：苯环上相邻氢数越多，则波数峰位：苯环上相邻氢数越多，则波数峰位：苯环上相邻氢数越多，则波数峰位：苯环上相邻氢数越多，则波数 越低越低越低越低;苯环上相邻氢数越少，则波苯环上相邻氢数越少，则波苯环上相邻氢数越少，则波苯环上相邻氢数越少，则波 数越高数越高数越高数越高.第23页，此课件共36页哦第24页，此课件共36页哦第25页，此课件共36页哦3.4 3.4 其它化合物其它化合物其它化合物其它化合物3.4.1 3.4.1 醇与醚的区别醇与醚的区别醇与醚的区别醇与醚的区别 醇：醇：醇：醇：OH OH 3500cm 3500cm-1 -1

21、宽峰宽峰宽峰宽峰 醚：无醚：无醚：无醚：无 OHOH3.4.2 3.4.2 酮与醛的区别酮与醛的区别酮与醛的区别酮与醛的区别 酮（酮（酮（酮（）：）：）：）：C=0C=0 1715cm 1715cm-1-1 醛（醛（醛（醛（）：）：）：）：C=0C=01715cm1715cm-1-1 CHCH（CHOCHO）2820cm2820cm-1-12720cm2720cm-1-1RCRRCROO=RCHRCHOO=第26页，此课件共36页哦酸（酸（酸（酸（）：）：）：）：OH OH 34002500cm 34002500cm-1-1 宽峰宽峰宽峰宽峰 C=0C=0 17401680cm 1740168

22、0cm-1 -1 单峰单峰单峰单峰 酸酐（酸酐（酸酐（酸酐（R-COR-CO）2 2O:O:无无无无 OHOH C=OC=O s s s sC=OC=O 17801780178017801740cm1740cm-1-1 asasasasC=OC=O 1850185018501850 1800cm1800cm1800cm1800cm-1-1 RCOHRCOHOO=3.4.3 3.4.3 酸与酸酐的区别酸与酸酐的区别酸与酸酐的区别酸与酸酐的区别第27页，此课件共36页哦 先特征，后指纹先特征，后指纹先特征，后指纹先特征，后指纹 先最强峰，后次强峰先最强峰，后次强峰先最强峰，后次强峰先最强峰，后次强

23、峰 后细找：附录一，主要基团红外特征吸收峰（后细找：附录一，主要基团红外特征吸收峰（后细找：附录一，主要基团红外特征吸收峰（后细找：附录一，主要基团红外特征吸收峰（p192p192）先否定，后肯定先否定，后肯定先否定，后肯定先否定，后肯定 抓住一个峰，解析一组相关峰抓住一个峰，解析一组相关峰抓住一个峰，解析一组相关峰抓住一个峰，解析一组相关峰先粗查先粗查先粗查先粗查起源：表起源：表起源：表起源：表8-48-4光谱的九个重要区分（光谱的九个重要区分（光谱的九个重要区分（光谱的九个重要区分（p p120120）归属：图归属：图归属：图归属：图8-118-11主要基团相关图（主要基团相关图（主要基团

24、相关图（主要基团相关图（p p112112）图谱解析图谱解析图谱解析图谱解析4.1 4.1 一般程序一般程序一般程序一般程序“四先四后一抓法四先四后一抓法四先四后一抓法四先四后一抓法”第28页，此课件共36页哦4.2 4.2 解析实例解析实例解析实例解析实例 解解解解析析析析1 1：某某某某化化化化合合合合物物物物分分分分子子子子式式式式为为为为C C8 8HH7 7N N，IRIR谱谱谱谱如如如如下下下下图图图图，试试试试确确确确定定定定其其其其结构结构结构结构.T%1380第29页，此课件共36页哦解：解：解：解：不饱和度：不饱和度：不饱和度：不饱和度：苯环，二个双键或一个叁键苯环，二个双

25、键或一个叁键苯环，二个双键或一个叁键苯环，二个双键或一个叁键 第一强峰第一强峰第一强峰第一强峰 2220cm2220cm-1-1 起源：起源：起源：起源：CC CC 或或或或 CNCN 归属：腈或炔归属：腈或炔归属：腈或炔归属：腈或炔X X，此峰为：此峰为：此峰为：此峰为：CNCN （腈基）（腈基）（腈基）（腈基）U=(2+28+1-8)/2=6第30页，此课件共36页哦第二强峰：第二强峰：第二强峰：第二强峰：1510cm1510cm-1-1 粗查、细找：苯环粗查、细找：苯环粗查、细找：苯环粗查、细找：苯环苯环确认（苯环确认（苯环确认（苯环确认（CHCH 3030 3030，c=Cc=C 16

26、00 1600，15101510，CHCH11751175，CHCH 815 815）甲基：甲基：甲基：甲基：C C8 8HH7 7N-N-（C C6 6HH4 4+CN+CN）=CH=CH3 3 （CHCH 2920 2920，CHCH 1450 1450，13801380）结论：结论：结论：结论：CN CHCN CH3 3第31页，此课件共36页哦解析解析解析解析2 2：某化合物分子式为：某化合物分子式为：某化合物分子式为：某化合物分子式为C C4 4HH1010OO，IRIR谱如下图，试确定其结谱如下图，试确定其结谱如下图，试确定其结谱如下图，试确定其结构构构构.336029707481

27、4761395136312351195910C C4 4HH1010OO的红外吸收光谱的红外吸收光谱的红外吸收光谱的红外吸收光谱第32页，此课件共36页哦解：解：解：解：不饱和度：不饱和度：不饱和度：不饱和度：U=(2+24-10)/2=0 饱和脂肪类化合物饱和脂肪类化合物饱和脂肪类化合物饱和脂肪类化合物 第一强峰第一强峰第一强峰第一强峰 2970cm2970cm-1-1 起源：起源：起源：起源：-CH-CH 归属：归属：归属：归属：-CH-CH3 3,-CH,-CH2 2-,-CH-,-CH-此峰为：此峰为：此峰为：此峰为：-CHCH3 3 （甲基）（甲基）（甲基）（甲基）甲基的确认甲基的确

28、认甲基的确认甲基的确认 甲基的相关峰甲基的相关峰甲基的相关峰甲基的相关峰:s sCH3CH3 2874 2874 s sCH3CH31395+13631395+1363 asasCH3CH3 2970 2970 asasCH3CH314761476 第33页，此课件共36页哦-C(CH-C(CH3 3)的证实的证实的证实的证实 4C4C、且图谱中无、且图谱中无、且图谱中无、且图谱中无-CH-CH2 2-的相关峰的相关峰的相关峰的相关峰 s sCHCH3 3分裂为分裂为分裂为分裂为13951395和和和和13631363两个峰两个峰两个峰两个峰第二强峰：第二强峰：第二强峰：第二强峰：3360cm

29、3360cm-1-1 强度大、宽峰可能为强度大、宽峰可能为强度大、宽峰可能为强度大、宽峰可能为 OHOH 结论：结论：结论：结论：C COHOHCHCH3 3CHCH3 3H H3 3CC第34页，此课件共36页哦4.3 4.3 制样制样制样制样 固体样品：压片法，糊剂法、薄膜法固体样品：压片法，糊剂法、薄膜法固体样品：压片法，糊剂法、薄膜法固体样品：压片法，糊剂法、薄膜法 液体样品：液体池法，夹片法，涂片法液体样品：液体池法，夹片法，涂片法液体样品：液体池法，夹片法，涂片法液体样品：液体池法，夹片法，涂片法 气体样品：减压法气体样品：减压法气体样品：减压法气体样品：减压法要求：要求：要求：要求：样品不能含水样品不能含水样品不能含水样品不能含水样品纯度要高样品纯度要高样品纯度要高样品纯度要高第35页，此课件共36页哦5 5 5 5 红外光谱法新技术红外光谱法新技术红外光谱法新技术红外光谱法新技术 傅里叶变换干涉技术（傅里叶变换干涉技术（傅里叶变换干涉技术（傅里叶变换干涉技术（FT-IRSFT-IRS）衰减全反射技术（衰减全反射技术（衰减全反射技术（衰减全反射技术（ATRATR）联用技术：联用技术：联用技术：联用技术：GC/FT-IRGC/FT-IR，HPLC/FT-IRHPLC/FT-IR，GC/FT-IR/MSGC/FT-IR/MS第36页，此课件共36页哦