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一文告诉你,红外光谱图怎么看?

2020.4.07

  红外光谱是分子能选择性吸收某些波长的红外线,而引起分子中振动能级和转动能级的跃迁,检测红外线被吸收的情况可得到物质的红外吸收光谱,又称分子振动光谱或振转光谱

  在有机物分子中,组成化学键或官能团的原子处于不断振动的状态,其振动频率与红外光的振动频率相当。所以,用红外光照射有机物分子时,分子中的化学键或官能团可发生振动吸收,不同的化学键或官能团吸收频率不同,在红外光谱上将处于不同位置,从而可获得分子中含有何种化学键或官能团的信息。

banquan4.jpeg

  红外吸收只有振-转跃迁,能量低;

  除单原子分子及单核分子外,几乎所有有机物均有红外吸收;

  特征性强,可定性分析,红外光谱的波数位置、波峰数目及强度可以确定分子结构;

  定量分析;

  固、液、气态样均可,用量少,不破坏样品;

  分析速度快;

  与色谱联用定性功能强大。

  解析红外光谱图

  1.振动自由度

  振动自由度是分子独立的振动数目。N个原子组成分子,每个原子在空间上具有三个自由度,分子振动自由度F=3N-6(非线性分子);F=3N-5(线性分子)。

  为什么计算振动自由度很重要,因为它反映了吸收峰的数量,谱带简并或发生红外非活性振动使吸收峰的数量会少于振动自由度。

  U=0→无双键或环状结构

  U=1→一个双键或一个环状结构

  U=2→两个双键,两个换,双键+环,一个三键

  U=4→分子中可能含有苯环

  U=5→分子中可能含一个苯环+一个双键

  2.红外光谱峰的类型

  基频峰:分子吸收一定频率红外线,振动能级从基态跃迁至第一振动激发态产生的吸收峰,基频峰的峰位等于分子或者基团的振动频率,强度大,是红外的主要吸收峰。

  泛频峰:分子的振动能级从基态跃迁至第二振动激发态、第三振动激发态等高能态时产生的吸收峰,此类峰强度弱,难辨认,却增加了光谱的特征性。

  特征峰和指纹峰:特征峰是可用于鉴别官能团存在的吸收峰,对应于分子中某化学键或基团的振动形式,同一基团的振动频率总是出现在一定区域;而指纹区吸收峰特征性强,对分子结构的变化高度敏感,能够区分不同化合物结构上的微小差异。

  3.影响峰位的因素

banquan4.jpeg

  诱导效应使振动频率向高波数移动;共轭效应使振动频率向低波数移动;氢键效应使伸缩频率降低,分子内氢键对峰位影响大且不受浓度影响,分子间氢键受浓度影响较大,浓度稀释,吸收峰位置发生改变;碳原子杂化轨道中s成分增加,键能增加,伸缩振动频率增加;溶剂极性增加,则极性基团的伸缩振动频率减小。

  

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