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1、 两个原子相互靠近，它们之间存在什么样的作用，怎两个原子相互靠近，它们之间存在什么样的作用，怎样才能形成稳定的分子结构？这是化学键理论讨论的主要样才能形成稳定的分子结构？这是化学键理论讨论的主要问题。问题。 两个原子相距较长距离时，它们倾向于相互吸引，而两个原子相距较长距离时，它们倾向于相互吸引，而在短距离内它们会互相排斥。在短距离内它们会互相排斥。 某一对原子间相互吸引力很弱，而另一对原子间吸引某一对原子间相互吸引力很弱，而另一对原子间吸引力强到足以形成稳定分子。力强到足以形成稳定分子。 为什么有这么大的差别为什么有这么大的差别? ? 这正是本章要讨论的内容。这正是本章要讨论的内容。 第三章
2、第三章. . 双原子分子的结构双原子分子的结构3.1.1化学键的定义和类型化学键的定义和类型化学键定义化学键定义: :在分子或晶体中两个或多个原子间的在分子或晶体中两个或多个原子间的强相互作用，导致形成相对稳定的分子和晶体强相互作用，导致形成相对稳定的分子和晶体, ,这这种强相互作用称为化学键。种强相互作用称为化学键。化学键分为：化学键分为：共价键，离子键和金属键。共价键，离子键和金属键。基本理论有：基本理论有：价键理论，分子轨道理论，价键理论，分子轨道理论， 配位场理论。配位场理论。3.1共价键概述共价键概述3.1.2键型的多样性键型的多样性1.共价单键；共价单键；2.离子键；离子键；3.金
3、属键；金属键；4.氢键；氢键；5.缺电子多中心氢桥键；缺电子多中心氢桥键；6.H-配键；配键；7.分子氢配位键；分子氢配位键；8.抓氢键。抓氢键。原子单位单位长度：a0 单位质量：me 单位电荷：e单位能量：27.2116ev单位角动量：h/2 H2+相当于氢分子失去一个电子，所以相当于氢分子失去一个电子，所以是个三体问题，其坐标关系如下图所是个三体问题，其坐标关系如下图所示。图中示。图中a、b代表两个氢核，其间距代表两个氢核，其间距离为离为R，ra、rb代表电子与两个氢核的代表电子与两个氢核的距离。距离。3.2.1H2+的的Schrdinger方程方程3.2H2+的结构和共价键的本质的结构和
4、共价键的本质定核近似定核近似:定义：定义：指在研究分子问题时，把核视为固定不动，从而把指在研究分子问题时，把核视为固定不动，从而把电子和原子核的运动分离开处理的一种近似。电子和原子核的运动分离开处理的一种近似。 依据：依据：M核核Me且且VeV核核(M核、核、Me分别指原子核和电子的分别指原子核和电子的质量，质量，V核、核、Ve指原子核和电子的运动速度）指原子核和电子的运动速度）意义：意义：因为因为核视为固定不动，故核的动能可以忽略，把电子视为核视为固定不动，故核的动能可以忽略，把电子视为处于固定的核势场中的运动，所有电子的总能量近似作为处于固定的核势场中的运动，所有电子的总能量近似作为实际分
5、子体系中相应的能量；且可以使本来有多核运动参实际分子体系中相应的能量；且可以使本来有多核运动参与的复杂体系简化为仅在固定核势场中运动的电子体系。与的复杂体系简化为仅在固定核势场中运动的电子体系。在考虑电子运动时，把核坐标当作固定参数、核间排斥能在考虑电子运动时，把核坐标当作固定参数、核间排斥能当作常数，从而使电子的运动与核运动分开，使体系的薛当作常数，从而使电子的运动与核运动分开，使体系的薛定谔方程简化，便于求其近定谔方程简化，便于求其近似似解解。按照定核近似，按照定核近似，H2+的核间距可作为常数，核间排斥能成为恒的核间距可作为常数，核间排斥能成为恒值，这样电子在核势场中的哈密顿算符和薛定谔
6、方程分别为值，这样电子在核势场中的哈密顿算符和薛定谔方程分别为式中式中E近似地代表着近似地代表着H2+体系的能量，方程的每个解都代表体系的能量，方程的每个解都代表着着H2+体系在给定核构型的一种可能状态。体系在给定核构型的一种可能状态。此式表明，体系的哈密顿算符关于的平均能量必是体系基态能量E0的上限，这就是变分原理。如果不是归一化的,则有3.2.2变分法解变分法解Schrdinger方程方程(式中为变分函数，E0 为 的最低本征值，即体系基态能量)变分原理变分原理 对于给定体系的哈密顿算符，如果存在任意归一化的品优波函数（即合格波函数），则有1,2,3是已知函数，是已知函数，C1,C2,C3
7、是组合系数，对其进是组合系数，对其进行调节，使求得的变分能量达到最小，因而能量实际上是行调节，使求得的变分能量达到最小，因而能量实际上是参数参数C1,C2,C3的函数的函数,令令由此可得到一组由此可得到一组(m个个)求解求解ci的方程，称为久期方程。运用的方程，称为久期方程。运用线性代数方法可很方便地求得久期方程的线性代数方法可很方便地求得久期方程的m套非零解。套非零解。选择若干个已知函数进行线性组合，即选择若干个已知函数进行线性组合，即线性变分法线性变分法如果在氢分子离子中，电子靠近如果在氢分子离子中，电子靠近b b核远离核远离a a核时，同样有核时，同样有在氢分子离子中，如果电子靠近在氢分
8、子离子中，如果电子靠近a a核远离核远离b b核，此时基态核，此时基态H H2 2+ +的电子波函数应与基态氢原子波函数相似，于是氢分子离的电子波函数应与基态氢原子波函数相似，于是氢分子离子的薛定谔方程和电子波函数近似为子的薛定谔方程和电子波函数近似为变分函数的选择变分函数的选择选取这两个函数作为基函数选取这两个函数作为基函数,于是试探变分函数可表示为于是试探变分函数可表示为此式另一方面的物理意义在于此式另一方面的物理意义在于: :分子轨道是由原子轨道因相分子轨道是由原子轨道因相互交盖而发生了加强干涉效应所形成的互交盖而发生了加强干涉效应所形成的, ,这当然是由于电子这当然是由于电子的波动性而
9、产生的结果。的波动性而产生的结果。 此式又常称为由此式又常称为由原子轨道线性组合为分子轨道法原子轨道线性组合为分子轨道法，简称，简称LCAO-MO法法.在上式中使用了记建立久期方程及久期行列式并确定能量建立久期方程及久期行列式并确定能量整理得：整理得：将上式分别对 c1，c2 求偏导得久期方程组：由久期方程组的非零解要求,得到久期行列式(方程)：因为因为H2+中两个氢核是等同的，所以中两个氢核是等同的，所以又因又因a a和和b b均为归一化波函数，则有均为归一化波函数，则有 于是，久期行列式简化为于是，久期行列式简化为求解上式求解上式, ,可得可得E E1 1和和E E2 2即是即是H H2
10、2+ +的基态和第一激发态的第一步近似能量。的基态和第一激发态的第一步近似能量。1=c1a+c2 b=c(a+ b)2= c1a + c2 b= c”(a b)_将E2代入久期方程组中，得c1=-c2，则波函数为c=2+2Sab1c” =2 2Sab1_由1、 2 的归一化条件可确定c 、 c” ，即 将c 、 c” ， a 、 b分别代入1、 2得求系数确定体系状态求系数确定体系状态将E1代入久期方程组中，求解得c1=c2，则波函数为R=0Sab=1R=2Sab=0.586R=Sab=0Sab的大小可表示的大小可表示a与与b相互交盖的程度。相互交盖的程度。由下图可以看出由下图可以看出:当当R
11、时，时，a与与b不发生交盖，故不发生交盖，故Sab=0，当当R=2时可以算出时可以算出Sab=0.586，当当R=0时，时，a与与b完全重叠完全重叠Sab=1。3.2.3积分积分Haa、Hab 、Sab 的意义和的意义和H2+的结构的结构Sab 称为重叠积分称为重叠积分第一项表示孤立氢原子的能量，第二项为两个原子核之间的库仑排斥能，第三项表示电子占用a核轨道时所受b核的库仑吸引能。在上两式中在上两式中, , 记记: :Haa称为库仑积分，简用称为库仑积分，简用 表示表示由H2+的哈密顿算符可知Hab称为库仑积分，简用表示 因为因为 aa1/R,故只有依靠故只有依靠 ab才能使才能使E1-则线性
12、组合得到的两个分子轨道的能量分别近似线性组合得到的两个分子轨道的能量分别近似等于两个原子轨道的能量等于两个原子轨道的能量，键合基本无效键合基本无效说明此时欲使欲使 与与 形成有效的分子轨道，二者能形成有效的分子轨道，二者能量必需近似相等，这就是量必需近似相等，这就是能量近似原则能量近似原则。由此可见分子轨道的类型、符号和能级顺序分子轨道的类型、符号和能级顺序1.类型和符号类型和符号(1) 分子轨道：分子轨道：原子轨道沿键轴方向重叠原子轨道沿键轴方向重叠,对键轴呈圆柱形对称性对键轴呈圆柱形对称性.原子轨道分子轨道键型轨道符号+_+ab2s2s.ba._+ba+.*2s(u2s)2s(g2s)反键
13、成键ab2pz2pz+ +_+a.b+_.a b+*2pz(u2pz)2pz(g2pz)反键成键3.3.2分子轨道的分类和分布特点分子轨道的分类和分布特点 键键: s-ss-p 键键:p-p(2). 分子轨道：具有一个含键轴的节面分子轨道：具有一个含键轴的节面_. . .2py2py+ba_原子轨道分子轨道键型轨道符号+_. . .baa. . .+_b成键反键*2p( g2p)2p( u2p) 键键:(3)分子轨道分子轨道分子轨道分子轨道:通过键轴有两个通过键轴有两个为为0的节面。的节面。轨道轨道:不能由不能由s或或p原子轨道组成。原子轨道组成。轨道轨道:键轴方向为键轴方向为z轴，则两个轴，
14、则两个dxy或两个或两个dx2y2轨道重叠。轨道重叠。2. 能级顺序能级顺序 对于双原子分子，可将各种分子轨道按照能级不同由低到对于双原子分子，可将各种分子轨道按照能级不同由低到高排成顺序，则组成该分子的轨道能级顺序。高排成顺序，则组成该分子的轨道能级顺序。 如第二周期元素的同核双原子分子如第二周期元素的同核双原子分子: : 2s2s * *2s 2s 2pz 2pz 2py2py= = 2px2px * *2py 2py = = * *2px2px * *2pz2pz1 g 1u 1 u 2g 1 g 2u 由由O2到到F2的价层分子轨道能级序为：的价层分子轨道能级序为：电子填充原则电子填充
15、原则能量最低原则能量最低原则保里原则保里原则洪特规则洪特规则由由Li2到到N2的价层分子轨道能级序为：的价层分子轨道能级序为：1. 1. 组态、键级和轨道能组态、键级和轨道能1).1).组态组态 电子在分子轨道上的分布叫做电子在分子轨道上的分布叫做分子（轨道）分子（轨道）的电子组态。的电子组态。式中下标式中下标a和和b分别表示轨道是属于分别表示轨道是属于a原子和原子和b原子的，这里和下原子的，这里和下面描述的某些分子轨道是尚未归一化的，它们的由来已在以前面描述的某些分子轨道是尚未归一化的，它们的由来已在以前的学习中详细讨论过了。的学习中详细讨论过了。在同核双原子分子中，由两个在同核双原子分子中
16、，由两个1s原子轨道组合形成两个原子轨道组合形成两个MO时时,其中一个是中心对称的成键轨道，另一个是中心反对称的反键轨其中一个是中心对称的成键轨道，另一个是中心反对称的反键轨道，表示为道，表示为:3.3.3同核双原子同核双原子分子的结构分子的结构2).键级键级 占据在成键轨道上的电子称为成键电子。 占据在反键轨道上的电子称为反键电子。n为成键电子总数n*为反键电子总数n-n*为净剩成键电子数由键级可粗略地估计化学键的相对强度3).分子轨道能分子轨道能 指分布在分子轨道上的电子的能量，它是一种可观测的物理量。2.同核双原子分子举例同核双原子分子举例(1)H2 、H2+、He2、He2+ 电子组态
17、 键级双原子分子成键情况1/2H2+1)1s(s正常 键1H2)1s(s2单电子键He2+*)1(1ss)1s(s21/2三电子键0He2*)2(1ss)1s(s2不存在化学键分子轨道特点：仅由两个分子轨道特点：仅由两个1s1s原子轨道组成。原子轨道组成。(2)Li2、Li2+、Be2、Be2+原子均提供原子均提供1s、2s轨道，但根据能量相近原则轨道，但根据能量相近原则,a的的1s不会与不会与b的的2s组合。且由于这些分子的核间距组合。且由于这些分子的核间距较大，故较大，故1s与与1s重叠成非键电子，只有重叠成非键电子，只有2s与与2s结合结合成成键电子。成成键电子。成键特点：成键特点： 电
18、子组态 键级He2( 2s)1s1/211/20 不稳定存在双原子分子Li2Li2+Be2Be2+He2( 2s)2sHe2( 2s)2( 2s)1 s*s He2( 2s)2( 2s)2 s*s (3)B2、B2+、C2、C2+、N2、N2+(1)(1)1s1s内层电子，不考虑。内层电子，不考虑。成键特点：成键特点：aybypypp22*2-=pbayypypp222+=p(2) a2py 与 b2pyx bx apxpp22*2-=px ax bpxpp222+=p（3) a2px与 b2px(4) (4) 由于这些原子的由于这些原子的2S2S与与2P2PZ Z对于键轴的对称性对于键轴的对
19、称性相一致，轨道能量差不大，故四个原子轨道相一致，轨道能量差不大，故四个原子轨道有相互作用。有相互作用。N2价电子组态为价电子组态为键级为3 ，有两个 键和一个 键，能级图如下图所示：(1 g)2(1 u)2(1 u)4(2 g)2 AO MO AO N N2 N N2的的价电子价电子MO能级能级示意图示意图(4)O2、O2+、F2、F2+原子轨道特点：原子轨道特点：原子轨道原子轨道2s 与与2pz能级差较大能级差较大,不相互组合不相互组合,仅有仅有2sa+2sb ，2pza+2pzb。三电子 键，表现为三重态，具有顺磁性，键级为2，两个 O 原子之间以双键相连。 如O O2 2，它比 N2
20、多2个电子，据洪特规则，在基态中 这两个电子将分别填入相互简并的反键轨道 及1 g（2Px）1 g (2Py)，且取相同的自旋方向，故基态 O2 有两个 1s1s1s1s2s2s2s2s 2Px 2Py 2Pz2Px 2Py 2Pz2Pz 2Py 2Px2Pz 2Py 2PxAO MO AOO O2 OO2的的MO能级图能级图( 2s)2( 2s*)2( 2pz)2( 2py)2( 2px)2( 2py*)1( 2px*)1其中有一个其中有一个 键、键、两个三电子两个三电子 键键. .有两个未成对电子有两个未成对电子, ,故具顺磁性故具顺磁性.O2:Li : 1s E= - 58 eV 2s
21、E= - 5.4 eV H : 1s E= - 13.6 eV 1=Li的的1s原子轨道原子轨道非键轨道非键轨道2=c12sLi+c21sH成键轨道成键轨道 3 = 3 = c32sLi-c41sH 反键轨道反键轨道电子组态为：12 22故分子轨道由故分子轨道由Li的的2s和和H的的1s组成。组成。H的1s的能量与Li的2s的能量最接近C1C4的数值由变分法确定3.3.4异核双原子异核双原子分子的结构分子的结构1）LiH 运用运用LCAO-MO三条原则，可以确定在三条原则，可以确定在HF中主要是中主要是H的的1s轨道同轨道同F的的2pz轨道实行了有效组合，即轨道实行了有效组合，即FZ，bHap
22、csc+=21s成键轨道成键轨道FZ，bHapcsc-=21s* 反键轨道反键轨道H HF F H F分子轨道能级图分子轨道能级图2)HFCO与与N2是等电子分子，且是等电子分子，且C、N、O为同周期邻族元素，故为同周期邻族元素，故电子结构类似。异核双原子分子没有中心对称性，故与电子结构类似。异核双原子分子没有中心对称性，故与N2又又有区别。有区别。CO、NO的价层电子组态分别如下：的价层电子组态分别如下：)2)(3)(1)(2)(1(12422NO:)3)(1)(2)(12422CO:3)CO、NO价键理论价键理论强调电子配对，其要点如下：强调电子配对，其要点如下：1原原子子A和和原原子子B
23、各各有有一一未未成成对对的的电电子子，且且自自旋旋相相反反，则则可可配配对对形形成成共共价价单单键键。如如A和和B原原子子各各有有2个个或或3个个未未成成对对电电子子，则可两两配对形成共价双键、共价叁键。则可两两配对形成共价双键、共价叁键。2如如果果A原原子子有有2个个未未成成对对电电子子，B原原子子有有1个个未未成成对对电电子子，那么那么A原子就能和原子就能和2个个B原子形成原子形成AB2分子。分子。3.4.1价键法解价键法解H2 的结构的结构3.4H2的结构和价键理论的结构和价键理论3两两个个原原子子电电子子配配对对后后，就就不不能能再再与与第第三三个个原原子子配配对对，这这叫共价键的饱和
24、性。叫共价键的饱和性。4电电子子云云最最大大重重叠叠原原理理：Pauling把把波波函函数数的的角角度度分分布布最最大大值值称称为为成成键键能能力力，对对主主量量子子数数相相同同的的轨轨道道，p-p重重叠叠形形成成的的键键，比比s-s轨轨道道重重叠叠形形成成的的键键键键能能要要大大得得多多。同同样样，d-d轨轨道重叠形成的道重叠形成的键也比键也比p-p轨道重叠形成的轨道重叠形成的键稳定。键稳定。1r122ARBra1ra2rb1rb2记记1(1,2)=a(1)b(2)2(1,2)=a(2)b(1)(1,2)=c11+c22这里这里a、b是是A氢原子氢原子和和B氢原子的原子轨道。氢原子的原子轨道
25、。Heitler-London对对H2的变分处理是价键理论的开创性工作。的变分处理是价键理论的开创性工作。Q、A、S等积分都是核间距等积分都是核间距R的函数，在平衡核间距的函数，在平衡核间距附近，附近，Q和和A均为负值，所以均为负值，所以:E+2EH，又由于又由于|A|Q|，则，则E-2EH由变分法得到由变分法得到这样计算所得的键能约为实验测定值的这样计算所得的键能约为实验测定值的67%，以后有人，以后有人进一步改进试探波函数，计算得到的键能达正确值的进一步改进试探波函数，计算得到的键能达正确值的80%。直至直至1958年年James等对基态等对基态H2作了精确的理论处理，获作了精确的理论处理
26、，获得的分子键能为得的分子键能为102.62Kcal/mol，与实验测定一致；平，与实验测定一致；平衡核间距，振动频率等也与实验相符。衡核间距，振动频率等也与实验相符。 (1)Li2Li(1s)2(2s)1LiLi(2)N2N(1s)2(2s)2(2px)1(2py)1(2pz)11个个键，两个键，两个键键NN(3)O2O(1s)2(2s)2(2px)2(2py)1(2pz)11个个键，一个键，一个键键OO(4)COC(1s)2(2s)2(2py)1(2pz)1CO(与实际不符与实际不符)3.4.2价键理论价键理论价键理论价键理论(VB)以原子轨道作为近似基函数描述分子中电子的运动规以原子轨道
27、作为近似基函数描述分子中电子的运动规律，认为一对自旋反平行的电子相互接近时，彼此呈现相互吸引的作律，认为一对自旋反平行的电子相互接近时，彼此呈现相互吸引的作用，并使体系能量降低，形成化学键。用，并使体系能量降低，形成化学键。1.在数学处理上选用的变分函数不同在数学处理上选用的变分函数不同2.由于选用的基函数不同，所得结果也不同由于选用的基函数不同，所得结果也不同3.电子云分布的对比电子云分布的对比4.将将VB法法,MO法推广应用于其他多原子分子法推广应用于其他多原子分子3.4.3 价键理论价键理论(VB)和分子轨道理论和分子轨道理论(MO)的比较的比较现代实验方法：现代实验方法： 质谱 色谱
28、热谱 光谱 波谱 能谱 衍射 激光技术 电子显微技术 分子光谱分子光谱： 对分子所发出的光或被分子所吸收的光进行分光所对分子所发出的光或被分子所吸收的光进行分光所得到的光谱。得到的光谱。3.5.1分子光谱简介分子光谱简介3.5分子光谱分子光谱原子光谱（线状）原子光谱（线状）分子光谱（带状）分子光谱（带状）与原子光谱比较与原子光谱比较：同：每根谱线都是两个能级间跃迁的结果同：每根谱线都是两个能级间跃迁的结果异：原子光谱为异：原子光谱为线状线状光谱光谱分子光谱为分子光谱为带状带状光谱光谱对双原子分子而言：分子内部的总能量为：ABv=0v=1v=210J5一般地一般地,EREv双键单键，所以在红外光
29、谱中，吸收峰出现的位置不同又如，CCCC(约约2222 cm-1)CC(约约1429 cm-1)(约约1667 cm-1)CCCNCO其键力常数相近，原子折合质量不同，其大小顺序为其键力常数相近，原子折合质量不同，其大小顺序为CCCOCNB1时，时，vP随随J值增大而增大，值增大而增大，vR随随J值增大而减小，值增大而减小，HCl分子分子的振动的振动-转动光谱正是如此。转动光谱正是如此。如下图如下图较高的振动态较高的振动态v较低的振动态较低的振动态v01234567J= J= 23456701P-支 R-支 Q-支支的位置的位置v020406080100收收吸吸%3.83.73.63.53.4
30、3.3 m m1 2 3 4 5 6 12 7 8 10 9 11 121110983765421图图(a)在近红外波段的吸收谱带。纵坐标为吸收的百在近红外波段的吸收谱带。纵坐标为吸收的百分率。谱线下的数字表示分率。谱线下的数字表示J（P支谱，左）或支谱，左）或J+1(R支谱，右）的大小。左边为支谱，右）的大小。左边为P支，右边为支，右边为R支支=1=102885.9=2=2=3=3=4=4=5=5V cm-15668.0 8346.9 10923.1图图(b)HCl的红外光谱的强度分布示意图。的红外光谱的强度分布示意图。表示有表示有振动基态（振动基态（=0=0）跃迁所达的终态的振动量子数，）
31、跃迁所达的终态的振动量子数，强度衰减的情况实际上为纵坐标表示的五倍强度衰减的情况实际上为纵坐标表示的五倍。 一个由N个原子组成的分子，其自由度为3N，除去平动自由度和转动自由度,剩下的就是振动自由度。即多原子分子在红外光谱图上，可以出现一个以上的多原子分子在红外光谱图上，可以出现一个以上的基频吸收带。基频吸收带的数目等于分子的振动自由度。基频吸收带。基频吸收带的数目等于分子的振动自由度。而分子的总自由度又等于确定分子中个原子在空间的位而分子的总自由度又等于确定分子中个原子在空间的位置所需坐标的总数。置所需坐标的总数。3N=平动自由度平动自由度+转动自由度转动自由度+振动自由度振动自由度振动自由
32、度振动自由度=3N-（转动自由度（转动自由度+转动自由度转动自由度）4.多原子分子的振动光谱多原子分子的振动光谱1. 振动自由度振动自由度对于任意形状分对于任意形状分子的平动自由度子的平动自由度示意图示意图( (有有3 3个平个平动自由度动自由度) )xyz( a )z( b )y( c )x因此因此线性分子的振动自由度为线性分子的振动自由度为3N-5对于线性对于线性分子的转分子的转动自由度动自由度示意图示意图x无效y有效z有效对于非线性分子（对于非线性分子（H2O)的振动情况示意图的振动情况示意图HHyHHxHHz因此因此非线性分子的振动自由度为非线性分子的振动自由度为3N-6 对于由对于由
33、N N个原子组成的个原子组成的 分子分子, ,非线形者有非线形者有3N-63N-6个振动个振动自由度自由度, ,线形者有线形者有3N-53N-5个振动自由度。对于有个振动自由度。对于有M M个自由度个自由度的分子的振动状况，可认为是由的分子的振动状况，可认为是由M M个互相独立的基本振个互相独立的基本振动方式所组成的，这些基本振动方式称为动方式所组成的，这些基本振动方式称为正则振动方式正则振动方式。例例分别求出分别求出H2O分子、乙炔分子的分子、乙炔分子的振动自由度个数。振动自由度个数。 解：因为H2O分子是非线形三原子分子，故有 3N-6=9-6=3个振动自由度。 乙炔分子为线形四原子分子，
34、故有3N-5=12-5=7个振动自由度。总结总结:(1)伸缩振动伸缩振动是指原子沿着价键方向；来回运动，是指原子沿着价键方向；来回运动，即振动时键长发生变化，键角不变即振动时键长发生变化，键角不变。当两个相同原子和一个中心原子相连时当两个相同原子和一个中心原子相连时CHH( 如亚甲基如亚甲基)，其伸缩振动有两种方式：其伸缩振动有两种方式：2. 振动的基本类型振动的基本类型如果两个相同（如果两个相同（H）原子同时沿键轴；离开中心）原子同时沿键轴；离开中心（C）原子，则称为对称伸缩振动，用符号）原子，则称为对称伸缩振动，用符号vs表示表示 如果一个（如果一个（H）原子移向中心（）原子移向中心（C）
35、原子，）原子，而另一个（而另一个（H）原子离开中心（）原子离开中心（C)原子，则称原子，则称为反对称伸缩振动，用符号为反对称伸缩振动，用符号vas表示表示 CCHHCCHH伸缩振动伸缩振动vasCH2vsCH2(2)变形振动，又称变角振动变形振动，又称变角振动是指基团键角发生变是指基团键角发生变化而键长不变的振动化而键长不变的振动变变形形振振动动面内变形面内变形面外变形面外变形非平面摇摆非平面摇摆 扭曲振动扭曲振动 剪式振动剪式振动ss 平面摆动平面摆动 CCHHCCHHHHCCHHCCHH研究表明，不同分子含有相同的的特性基团研究表明，不同分子含有相同的的特性基团,其在其在振动光谱中常含有相
36、同或很为相近的振动频率。振动光谱中常含有相同或很为相近的振动频率。在红外光谱中能代表基团或化学键存在的最强谱峰在红外光谱中能代表基团或化学键存在的最强谱峰称为基团或化学键的特征峰，特征峰的中心频率称称为基团或化学键的特征峰，特征峰的中心频率称为基团或化学键的特征频率为基团或化学键的特征频率。红外光谱的整个范围可分成红外光谱的整个范围可分成40001300cm-1与与1300600cm-1两个区域。两个区域。在在40001300cm-1区域的峰是由伸缩振动产生的吸收带，区域的峰是由伸缩振动产生的吸收带，称为官能团区。称为官能团区。在在1300600cm-1区域中，除单键的伸缩振动外还有因区域中，除单键的伸缩振动外还有因变形振动产生的复杂光谱。该区称为指纹区。变形振动产生的复杂光谱。该区称为指纹区。可以用基团的特征频率和指纹区分析光谱图可以用基团的特征频率和指纹区分析光谱图键的振动键的振动饱和烃饱和烃Nicolet Nexus 670 FT-IR
