儀器分析

李術(shù)艷

漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院

情境三用紅外光譜法分析物質(zhì)的結(jié)構(gòu)任務(wù)2了解紅外光譜基本原理知識點(diǎn)1分子的紅外振動(dòng)形式1.雙原子分子的振動(dòng)化學(xué)鍵的振動(dòng)類似于連接兩個(gè)小球的彈簧一、分子基本振動(dòng)形式這個(gè)體系的振動(dòng)頻率可通過Hooke定律導(dǎo)出：

式中ＮＡ——阿伏伽德羅常數(shù)，6.022×1023個(gè)/mol；ｃ——光速，3×1010cm／s；ｋ——化學(xué)鍵的力常數(shù)，N／cm；μ——兩個(gè)原子的折合質(zhì)量，ｇ。其中：

將有關(guān)常數(shù)代入得：

【例題3-1】HCl分子的健力常數(shù)為5.1牛頓·厘米-1，試估計(jì)該分子的振動(dòng)頻率。

解：

（實(shí)測值為2886cm-1）

K=5.1N/cm討論力常數(shù)越大，折合質(zhì)量越小，化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率（波數(shù)）越高。C-C、C=C、C≡C三種碳-碳鍵的折合原子量相同，而鍵力常數(shù)依次為單鍵＜雙鍵＜叁鍵，所以波數(shù)也依次增大。C-C、C-H、O-H都屬于單鍵，鍵力常數(shù)相近，而折合原子量

O-H＜

C-H＜

C-C

，因此O-H鍵的振動(dòng)頻率最大。2.多原子分子的振動(dòng)

兩類基本振動(dòng)形式:伸縮振動(dòng)、彎曲振動(dòng)

υ（υs－對稱伸縮振動(dòng)，υas－不對稱伸縮振動(dòng)）

①伸縮振動(dòng)用υ表示，是指原子沿著鍵軸方向作周期性伸縮，鍵長發(fā)生變化而鍵角不變的振動(dòng)稱為伸縮振動(dòng)。亞甲基的伸縮振動(dòng)

②彎曲振動(dòng)

1、面內(nèi)彎曲：β：δ—剪式，ρ—搖擺2、面外彎曲：γ：ω—搖擺，τ—扭曲亞甲基的彎曲振動(dòng)形式示意圖彎曲振動(dòng)用δ表示，又叫變形或變角振動(dòng)，基團(tuán)鍵角發(fā)生周期變化而鍵長不變的振動(dòng)。例：H2O；非線性分子，振動(dòng)形式為：水分子的伸縮振動(dòng)。其中對稱伸縮振動(dòng)(3652cm-1)；反對稱伸縮振動(dòng)(3756cm-1)例：CO2；線性分子，4種振動(dòng)形式但紅外光譜上只看到2349cm-1，667cm-1兩個(gè)峰。

振動(dòng)的類型伸縮振動(dòng)對稱伸縮振動(dòng)（Vs）反對稱伸縮振動(dòng)（Vas）面內(nèi)變形面外變形剪式振動(dòng)（δ）面內(nèi)搖擺振動(dòng)（ρ）面外搖擺振動(dòng)（ω）扭曲變形振動(dòng)（τ）

簡單振動(dòng)的類型變形振動(dòng)假設(shè)，分子由N個(gè)原子組成，分子有3N個(gè)自由度：非線性分子：轉(zhuǎn)動(dòng)有三個(gè)自由度

線型分子：轉(zhuǎn)動(dòng)有二個(gè)自由度一般分子：振動(dòng)數(shù)=3N–6

線型分子：振動(dòng)數(shù)=3N–5每種振動(dòng)方式相應(yīng)地產(chǎn)生一個(gè)基頻吸收峰，各種振動(dòng)方式所需能量不同，吸收不同頻率的紅外光。

二、基本振動(dòng)數(shù)的計(jì)算峰數(shù)少于分子的振動(dòng)自由度數(shù)目，原因：（1）某些振動(dòng)不使分子發(fā)生偶極矩的變化，不產(chǎn)生紅外吸收；（2）相同頻率的振動(dòng)吸收重疊；（3）儀器分辨率不高，不能區(qū)分頻率相近的振動(dòng)；（4）某些吸收在儀器檢測范圍之外。例如：CO2的紅外吸收光譜（2349cm-1