红外光谱分析的常用术语

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1. 光谱的产生：分子中基团的振动和转动能级跃迁产生振-转光谱，称红外光谱。2. 所需能量：近红外（14000-4000cm-1），中红外（4000-400cm‑1），远红外（400-10cm‑1）3. 研究对象：具有红外活性的化合物，即含有共价键、并在振动过程中伴随有偶极矩变化的化合物。4. 用途：结构鉴定、定量分析和化学动力学研究等。 1. 振动频率对于双原子分子，可认为分子中的原子以平衡点为中心，以非常小的振幅作周期性的振动即化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧（如下图） ，可按简谐振动模式处理，由经典力学导出振动频率：2.振动能级（量子化）：按量子力学的观点，当分子吸收红外光谱发生跃迁时，要满足一定的要求，即振动能级是量子化的，可能存在的能级满足下式：E 振 =（ V+ 1/2 ）h nn ：化学键的 振动频率； V ：振动量子数。任意两个相邻的能级间的能量差为：（用波数表示）其中：K 为 化学键的力常数，与键能和键长有关； m 为双原子的折合质量。发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的折合质量和键的力常数，即取决于分子的结构特征。化学键键强越强（即键的力常数 K 越大）原子折合质量越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。键类型 -C≡C- > -C=C- > -C-C-力常数 15-17 9.5-9.9 4.5-6.6峰位 4.5mm 6.0mm 7.0mm 1. 红外光的频率与分子中某基团振动频率一致；2. 分子振动引起瞬间偶极矩变化完全对称分子，没有偶极矩变化，辐射不能引起共振，无红外活性， 如：N2 、 O2 、 等；非对称分子有偶极矩，属红外活性，如 HCl。偶极子在交变电场中的作用可用下图表示：偶极子在交变电场中的作用示意图 1.位置：由振动频率决定，化学键的力常数 K 越大，原子折合质量 m 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：分子的基本振动理论峰数，可由振动自由度来计算，对于由 n 个原子组成的分子，其自由度为3 n3n= 平动自由度+振动自由度+转动自由度分子的平动自由度为3，转动自由度为：非线性分子3，线性分子2振动自由度=3 n- 平动自由度-转动自由度非线性分子：振动自由度=3 n-6线性分子：振动自由度=3 n-5绝大多数化合物红外吸收峰数远小于理论计算振动自由度，其原因有：无偶极矩变化的振动不产生红外吸收；吸收简并；吸收落在仪器检测范围以外；仪器分辨率低，谱峰重叠等。3．强度：红外吸收的强度与 跃迁几率的大小和振动偶极矩变化的大小有关，跃迁几率越大、振动偶极矩越大，则吸收强度越大。4 ．红外光谱图：纵坐标为吸收强度，横坐标为波长 λ ， （ μ m ），和波数 1/ λ ，单位：cm -1 ，可以用峰数，峰位，峰形，峰强来描述