导图社区 红外吸收光谱法
这是红外吸收光谱法的思维导图,红外吸收光谱法就是利用被测物质的分子对不同波长的红外辐射吸收程度不同而对物质进行分析的方法。
编辑于2021-08-11 18:39:55思维导图总结了2025年高考报名本科专业,包括 13个学科门类(如工学、理学、艺术学等)及其下设的专业大类和具体专业。通过层级结构清晰展示学科分类,并突出交叉学科和国家战略相关专业,帮助考生、教师快速了解专业布局变化,为志愿填报和学科规划提供参考。
总结化学研究生必会技能,包含文献阅读、组会回报、实验操作、数据处理、论文撰写,这些常见问题的处理和总结。
根据傅献彩和朱文涛老师的大学教材《物理化学》,总结出的知识体系,并且制作成可以打印的版本,希望对大家有所帮助。本节是对《物理化学》考试所涉及的计算公式总结!
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第十三章 红外吸收光谱法
红外吸收光谱法基本原理P192
分子振动能级和振动形式
振动能级
红外吸收光谱是由于分子的振动能级跃迁引起的
振动形式
伸缩振动υ
化学键两端的原子沿键轴方向进行周期性变化的运动
弯曲振动
键角发生规律性变化
面内弯曲振动β
在由几个原子所构成的平面内进行的弯曲振动
面外弯曲振动γ
在垂直于由几个原子所构成平面的方向上进行的弯曲振动
变形振动δ
多个化学键端的原子相对于分子的其余部分的弯曲振动
振动自由度
分子基本振动的数目,即分子的独立振动数
红外吸收光谱产生的条件和吸收峰强度
红外吸收光谱产生的条件
出现基本振动吸收峰的数目少于振动自由度的原因
简并
振动频率完全相同的吸收峰在红外光谱中重叠的现象
非红外活动振动
当振动过程中分子的瞬间偶极矩不发生变化时,不产生红外光的吸收的现象
产生条件
红外辐射的能量必须与分子的振动能级差相等EL=ΔV·hv或vL=ΔV·v,即分子(或基团)的振动频率与振动量子数之差的乘积等于红外辐射的照射频率
分子振动过程中其偶极矩必须发生变化,即瞬间偶极矩变化Δμ≠0,只有红外活性振动才能产生吸收峰
吸收峰的强度
在不考虑相邻基团相互影响的前提下,键的偶极矩越大,伸缩振动过程中偶极矩变化越大,峰越强
跃迁概率越大,其吸收峰越强
吸收峰的位置
基本振动频率
基频峰与泛频峰
基频峰
泛频峰
基频峰的分布规律
影响吸收峰位置的因素
分子内部结构因素
诱导效应
由于取代基的吸电子作用,使被取代基团周围电子云密度降低,吸收峰向高频方向移动
由于吸电子基团的引入,使羰基的双键性增强,化学键力常数增大,其伸缩振动频率增加
共轭效应
由于共轭效应的存在使吸收峰向低频方向移动
在同一化合物中,诱导效应与共轭效应往往同时存在,所以吸收峰的位置由占主导地位的影响因素决定
空间效应
由于空间作用的影响,基团电子云密度发生变化,从而引起振动频率发生变化的现象
环张力效应
由于环张力的影响,环状化合物吸收频率比同碳链状化合物吸收频率高
互变异构效应
氢键效应
氢键的形成使形成氢键基团的伸缩振动频率明显的向低频方向移动且峰变宽,吸收强度增强
形成分子间氢键基团的振动频率受化合物的浓度影响较大,形成分子内与化合物的浓度无关
费米共振效应
由频率相近的泛频峰与基频峰的相互作用而产生的,结果使泛频峰的强度增加或发生分裂
振动偶合效应
指分子中两个或两个以上相同的基团靠得很近时,相同基团之间发生偶合,使相应特征吸收峰发生分裂
外部因素
物态效应
同一化合物在不同的聚集状态下,红外吸收频率和强度都会发生变化
气态样品增大气体压力,分子作用力增大,吸收峰变宽
液态样品易产生缔合和形成氢键,因此吸收峰向低频方向移动,且峰变宽
固态样品红外吸收峰尖锐且丰富,因此固态样品的红外吸收光谱用于定性鉴别过结构分析更可靠
溶剂效应
溶质的极性基团随溶剂极性的增大,伸缩振动频率降低,峰强增加
特征区和指纹区
特征区
4000~1300cm⁻¹,是化学键和基团的特征振动频率
指纹区
1300~400cm⁻¹,可用于区别不同化合物结构上的微小差异
特征峰和相关峰
特征峰
用于鉴别化学键或基团存在的吸收峰
相关峰
一组具有相互依存和佐证关系的峰
有机化合物的典型光谱P201
脂肪烃类化合物
烷烃
碳氢伸缩振动υC-H
3000~2850cm⁻¹
碳氢弯曲振动δC-H
1480~1350cm⁻¹
烯烃
υ=C-H
3100~3000cm⁻¹
υC=C
~1650cm⁻¹
γ=C-H
1010~650cm⁻¹
炔烃
υ≡C-H
3333~3267cm⁻¹
υC≡C
2260~2100cm⁻¹
芳香烃类化合物
芳氢伸缩振动υ=C-H
3100~3000cm⁻¹
泛频峰2000~1667cm⁻¹
芳环骨架振动υC=C
1650~1430cm⁻¹
芳氢面内弯曲振动β=C-H
1250~1000cm⁻¹
芳氢面外弯曲振动γ=C-H
910~665cm⁻¹
醇、酚和醚类化合物
醇和酚
羟基伸缩振动υOH
游离的醇和酚
3640~3610cm⁻¹(s,尖)
聚合物的υOH
3600~3200cm⁻¹(s,稍宽)
碳氧单键伸缩振动υC-O
1260~1000cm⁻¹(s)
饱和伯醇 1085~1050cm⁻¹
饱和仲醇 1124~1087cm⁻¹
饱和叔醇 1205~1124cm⁻¹
酚υ=C-O 1260~1170cm⁻¹
羟基面内弯曲振动βOH
1420~1330cm⁻¹
醚
脂肪醚
脂肪醚υᵃˢC–O–C 1150~1070cm⁻¹
正构烷基醚的υᵃˢC–O–C 1140~1110cm⁻¹
带有支链的醚在1125cm⁻¹和1110cm⁻¹附近可能有两个强吸收峰
烷基芳香醚
υᵃˢ=C–O–C 1275~1200cm⁻¹(vs);υˢ=C–O–C 1075~1020cm⁻¹(s)
乙烯基醚
υᵃˢ=C–O–C 1225~1200cm⁻¹(vs);υˢ=C–O–C 1075~1020cm⁻¹(s)
羰基类化合物
酮类
通常饱和酮υC=O 1715cm⁻¹;2倍频峰3430cm⁻¹(vw)附近
α,β–不饱和酮及其芳香酮,1685~1665cm⁻¹(s)
环酮随环张力增大,出现在1815~1715cm⁻¹(s)
醛类
υC=O1725cm–¹及其醛基氢υC–H ~2820cm⁻¹、~2720cm⁻¹
当羰基与双键或芳环共轭时,1710~1685cm⁻¹
酰氯类
饱和酰氯υC=O ~1800cm⁻¹
不饱和酰氯υC=O 1780~1750cm⁻¹
羧酸类
υO–H 3400~2500cm⁻¹、υC=O 1740~1650cm⁻¹、γOH 955~915cm⁻¹
酯类
υC=O ~1735cm⁻¹;υC–O–C 1300~1000cm⁻¹
酸酐类
υᵃˢC=O 1850~1800cm⁻¹;υˢC=O 1780~1740cm⁻¹
酰胺类
υC=O 1680~1630cm⁻¹;υNH 3500~3100cm⁻¹;βNH 1670~1510cm⁻¹;υC–N 1400~1250cm⁻¹
含氮类化合物
胺
υNH 3500~3300cm⁻¹、δNH 1650~1510cm⁻¹及υC–N 1360~1020cm⁻¹
硝基化合物
υᵃˢNO₂ 1590~1500cm⁻¹和υˢNO₂ 1390~1360cm⁻¹
腈类化合物
υC≡N 2260~2215cm⁻¹
不饱和腈2240~2225cm⁻¹
芳香腈2240~2215cm⁻¹
红外光谱仪P209
傅里叶变换红外光谱仪
主要部件
辐射源
硅碳棒
能斯特灯
单色器
检测器
计算机系统
工作原理
主要特点
灵敏度高
分辨率高
测定的光谱范围宽
扫描速度快
红外光谱仪的性能
分辨率
波数准确度及其重复性
红外吸收光谱分析P211
试样的制备
固体试样
压片法
糊膏法(浆糊法)
薄膜法
液体试样
液体池法
夹片法及涂片法
红外光谱解析方法
解析红外吸收光谱应提前了解
试样的来源和性质
待测试样溶剂的选择和去除
试样的物理化学常数
化合物的分子式
试样的浓度和厚度
解析方法
解析三要素
峰位、峰强和峰形
用一组相关峰确认一个基团
红外光谱的解析顺序
基团与特征频率