1、紅外基本原理第1頁，共17頁，2022年，5月20日，9點46分，星期二分子中基團的振動和轉動能級躍遷產生：振-轉光譜一、概述第2頁，共17頁，2022年，5月20日，9點46分，星期二第3頁，共17頁，2022年，5月20日，9點46分，星期二紅外光譜圖：縱坐標為吸收強度，橫坐標為波長 （ m ）和波數1/ 單位：cm-1可以用峰數，峰位，峰形，峰強來描述。應用：有機化合物的結構解析。定性：基團的特征吸收頻率；定量：特征峰的強度；二、紅外光譜與有機化合物結構第4頁，共17頁，2022年，5月20日，9點46分，星期二1.紅外光譜產生的條件 滿足兩個條件： (1) 輻射應具有能滿足物質產生振動

2、躍遷所需的能量； (2) 輻射與物質間有相互偶合作用。 對稱分子：沒有偶極矩，輻射不能引起共振，無紅外活性。 如：N2、O2、Cl2 等。 非對稱分子：有偶極矩，紅外活性。 偶極子在交變電場中的作用示意圖第5頁，共17頁，2022年，5月20日，9點46分，星期二 2. 分子振動方程式分子的振動能級（量子化）： E振=（V+1/2）hV ：化學鍵的 振動頻率； ：振動量子數。(1) 雙原子分子的簡諧振動及其頻率 化學鍵的振動類似于連接兩個小球的彈簧第6頁，共17頁，2022年，5月20日，9點46分，星期二(2) 分子振動方程式任意兩個相鄰的能級間的能量差為：K化學鍵的力常數，與鍵能和鍵長有關

3、， 為雙原子的折合質量 =m1m2/（m1+m2）發生振動能級躍遷需要能量的大小取決于鍵兩端原子的折合質量和鍵的力常數，即取決于分子的結構特征。第7頁，共17頁，2022年，5月20日，9點46分，星期二表 某些鍵的伸縮力常數（毫達因/埃）鍵類型: CC C =C C C 力常數: 15 17 9.5 9.9 4.5 5.6峰位: 4.5m 6.0 m 7.0 m 化學鍵鍵強越強（即鍵的力常數K越大）原子折合質量越小，化學鍵的振動頻率越大，吸收峰將出現在高波數區。第8頁，共17頁，2022年，5月20日，9點46分，星期二 例題: 由表中查知C=C鍵的k=9.5 9.9 ,令其為9.6, 計算

4、波數值正己烯中C=C鍵伸縮振動頻率實測值為1652 cm-1第9頁，共17頁，2022年，5月20日，9點46分，星期二三、分子中基團的基本振動形式1兩類基本振動形式伸縮振動 亞甲基：變形振動 亞甲基第10頁，共17頁，2022年，5月20日，9點46分，星期二例水分子峰位、峰數與峰強（1）峰位 化學鍵的力常數k 越大，原子折合質量越小，鍵的振動頻率越大，吸收峰將出現在高波數區（短波長區）；反之，出現在低波數區（高波長區）。（2）峰數 峰數與分子自由度有關。無瞬間偶基距變化時，無紅外吸收。第11頁，共17頁，2022年，5月20日，9點46分，星期二例2 CO2分子（4）由基態躍遷到第一激發態

5、，產生一個強的吸收峰，基頻峰；（5）由基態直接躍遷到第二激發態，產生一個弱的吸收峰，倍頻峰；（3）瞬間偶基距變化大，吸收峰強；鍵兩端原子電負性相差越大（極性越大），吸收峰越強；第12頁，共17頁，2022年，5月20日，9點46分，星期二 1內部因素 （1）電子效應a誘導效應：吸電子基團使吸收峰向高頻方向移動（蘭移）四、影響峰位變化的因素化學鍵的振動頻率不僅與其性質有關，還受分子的內部結構和外部因素影響。各種化合物中相同基團的特征吸收并不總在一個固定頻率上。R-COR C=0 1715cm-1 ; R-COH C=0 1730cm -1 ；R-COCl C=0 1800cm-1 ; R-COF

6、 C=0 1920cm-1 ; F-COF C=0 1920cm-1 ; R-CONH2 C=0 1928cm-1 ;第13頁，共17頁，2022年，5月20日，9點46分，星期二共軛效應cm -1cm -1cm -1cm -1規律：第14頁，共17頁，2022年，5月20日，9點46分，星期二CHCHCHCH1576cm-11611cm-11644cm-11781cm-11678cm-11657cm-11651cm-1（）空間效應場效應；空間位阻；環張力CH3060-3030 cm-12900-2800 cm-12222第15頁，共17頁，2022年，5月20日，9點46分，星期二2.氫鍵效應 氫鍵(分子內氫鍵；分子間氫鍵)：對峰位，峰強產生極明顯影響，使伸縮振動頻率向低波數方向移動。第16頁，共17頁，2022年