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1、InfraredSpectrometry红外光谱UV-VisIR讲义P10-12K：化学键的力常数（键能和键长）：化学键的力常数（键能和键长） ：双原子的折合质量；：双原子的折合质量；m：相对原子质量；：相对原子质量；化化学学键键键键强强越越强强（K越越大大）， 越越小小，化化学学键键的的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。9.6表：化学键的力常数表：化学键的力常数（ 102N/m）例例:C=C键的波数值键的波数值正己烯正己烯C=C:1652cm-1;丁烯丁烯C=C1648cm-1C-C;C=C;C CCH2=CH-CH2-CH3CH2=CH-CH=CH
2、21200;1650;2100cm-11648cm-11597cm-1思考：以下化学键振动频率大小思考：以下化学键振动频率大小 分分子子内内基基团团的的红红外外吸吸收收会会受受到到邻邻近近基基团团及及整整个个分分子子其其他他部部分分的的影影响响，也也会会因因测测定定条条件件及及样样品品的的物物理理状状态态而而改改变变。所所以以同同一一基基团团的的特特征征吸收会在一定范围内波动。吸收会在一定范围内波动。1715cm-11807cm-11731cm-1吸电子基团使吸收峰向高频方向移动吸电子基团使吸收峰向高频方向移动推电子基团使吸收峰向低频方向移动推电子基团使吸收峰向低频方向移动o空间效应：场效应；
3、空间位阻；环张力空间效应：场效应；空间位阻；环张力o诱导效应、共轭效应、诱导效应、共轭效应、氢键效应氢键效应炔炔烃烃红红外外光光谱谱产产生生的的条条件件A.E = EB. 0o如如果果分分子子中中某某一一个个键键是是对对称称的的并并且且偶偶极极矩矩变变化化为为零零，它它的的振振动动称称为为红红外外非非活活性性振振动动。在在红红外外光谱上一般没有吸收发生。光谱上一般没有吸收发生。红外非活性和红外活性振动红外非活性和红外活性振动H-C C-H(O2、Cl2 0)o偶偶极极矩矩不不为为零零的的键键的的振振动动通通常常会会有有红红外外吸吸收收，这这样样的的振振动动称称为红外活性振动。为红外活性振动。H
4、-C C-R; 0R-C C-RO=C=OOCO 0OCO 0烷烃烷烃烯烃顺反异构体烯烃顺反异构体 (C=C):16951540cm-1基频区和指纹区的用处基频区和指纹区的用处醇醛醛酮酮的的区区分分2500-3300cm-11680-1750cm-1 1740cm-11240cm-1C-OC=O苯苯表表 取代苯的红外吸收峰值取代类型Frequency, cm-1Remarks单取代770-730 and 720-680 （5H）s（双峰）邻二取代770-735（4H）s（单峰）间二取代900-860（1H） 810-750（3H）w to m（三个峰） 对二取代860-800（2H）s（单峰）
5、1,3,5-三取代860-710（1H）m（三个峰）1,2,3-三取代780-760（3H）m to w（双峰）1,2,4-三取代870-850（1H） 825-805（2H） m to w（双峰）CH stretching 3030m to wC=C stretching1430-1650s to mInstrumentation两种类型：色散型两种类型：色散型干涉型（付立叶变换干涉型（付立叶变换IR仪）仪）记录装置记录装置光源光源单色器单色器检测器检测器样品池样品池Nernst能斯特灯能斯特灯rare-earthoxides稀土元素的氧化物稀土元素的氧化物Globar碳硅棒碳硅棒silic
6、oncarbideglowerssaltcrystalsThermocouples热电偶热电偶Bolometers测辐射热仪测辐射热仪alkalioralkalineearthhalidescrystalsNaCl:2.515.4 m(4000650cm-1)KBr:1025 m;CsI:1038 mNote:These(andthemonochromatorcompartment)mustbekeptdry.INTRUMENTATION 制样方法制样方法1）气体）气体气体池气体池2）液体：）液体：液膜法液膜法难挥发液体难挥发液体(BP80 C)溶液法溶液法液体池液体池(溶剂溶剂CCl4，CS
7、2)3)固体固体:研糊法研糊法（液体石腊法）（液体石腊法）KBr压片法压片法薄膜法薄膜法红外吸收光外吸收光谱的的应用用1 有机化合物的鉴定 标准谱图集简介、未知物结构测定2 定量分析C7H5NO3l作用：作用： 由分子的不饱和度可以推断分子中由分子的不饱和度可以推断分子中含有双键，三键，环，芳环的数目，验证谱含有双键，三键，环，芳环的数目，验证谱图解析的正确性。例：图解析的正确性。例： C9H8O2CnHm l can be calculated readily from the molecular formula by applying the following rules: Rule 1
8、: Replace all halogens in the molecular formula by hydrogens. Rule 2: Omit oxygens and sulfurs. Rule 3: For each nitrogen, omit the nitrogen and one hydrogen.ExamplelDetermine the unsaturation index of a compound with the molecular formula C8H8NOBr. Rule 1: X H: C8H9NO Rule 2: omit oxygens: C8H9N Ru
9、le 3: For N, omit N and H: C8H8lTherefore, n = 8, m = 8Compound A, with molecular formula C6H10, reacts with H2/Ni to give compound B, with molecular formula C6H12. The IR spectrum of compound A is provided. From this information about compound A tell (1)Its unsaturation index(2)The number of rings
10、or bonds (or both) (3)What structural features.HC=CCHCCCHCC例3 某未知物分子式为C10H12O, 试根据其IR数据3020(w)、2820、2720、1700、1610、1575、1390、1365、830cm-1，推测其结构。如如果果某某个个基基团团的的特特征征频频率率吸吸收收区区，找找不不到到吸吸收收峰峰，我我们们就就判判断断样样品品中中部部不存在该基团。不存在该基团。1.否定法否定法2.肯定法肯定法3.否定法与肯定法结合否定法与肯定法结合C9H10OIR主要吸收峰：主要吸收峰：3060，3030，2980，2920，1700，1
11、600，1580，1500，1435，1370，750，690cm-1。某未知物分子式为C9H8O4, 试根据其IR数据3000(vbr)、1745(vs)、1685(s)、1600、1500、1310-1250(s)、1150-1100(s)cm-1，推测其结构。邻位、间位、对位？1.某某化化合合物物分分子子中中含含有有羰羰基基（C=O）和和氰氰基基（C N），预预测测其其红红外外光光谱谱在在哪哪些些区区域域会会出出现现特征吸收峰？特征吸收峰？2.丙丙 烯烯 醇醇 （ CH2=CH-CH2-OH） 和和 丙丙 酮酮（CH3COCH3）是是同同分分异异构构体体，能能否否用用IR鉴鉴别别它们，为
12、什么？它们，为什么？C3H6OIR：3300(s,b)，1650，1430，995，920cm-1；C14H14IR：3020，2938，2918，1600，1584，1493，1452，755，690cm-1；CH2=CHCH2OHPh-CH2CH2-PhExample1(P13)nIR用用来来监控控含含有有效效成成份份XR375药片片的的生生产过程程。用用一一不不含含有有效效成成份份的的药片片做做空空白白样品品。不不含含有有效效成成份份的的药片片和和含含有有效效成成份份XR375药片片均均经相相同同的的提提取取步步骤，有有效效成成份份XR375回回收收率率为(97.0 0.5)%。n正己烷
13、提取物用新干燥无水MgSO4除水后,用干燥的正己烷稀释至100.0mL, 取该溶液10.00mL用干燥正己烷再稀释至100.0mL，用IR分析测定4次。标准溶液用100.0mL干燥正己烷溶解 25.0mgXR375制的。用纯正己烷来校正仪器的基线100%T 。实验结果见下表。假定合格药片应含有效成份XR375 250 (10.0) mg。 问生产的药片是否达到此要求？样品品T%（3255cm-1）A正己烷空白样品标准样品药片 #1药片 #2药片 #3药片 #410088.033.834.533.834.133.90.0000.0550.4710.4620.4710.4670.470解：T%A，
14、扣除空白值得校正后A，如下表。 样品品T%（3255cm-1）A 校校正正后后A正己烷空白样品标准样品药片#1药片#2药片#3药片#410088.033.834.533.834.133.90.0000.0550.4710.4620.4710.4670.4700.0000.4160.4070.4160.4120.415n根据朗伯比尔定律：浓度与A呈线性关系，且样品配置均以同体积配置，故可以用样品重量代替浓度，有以下等式成立：n实际样品4次测试平均值为：（0.407+0.416+0.412+0.415）/ 4 =0.413n通过计算，药片符合配方要求。IR(色散型)技术参数n1.波长范围:4000-400ccm-1；2.波数重现性:2cm-1；3.杂散光: 1%；4.分辨率: 3.5cm-1(normal); 1.5cm-1(1000cm-1);n5.扫描时间：三种狭缝分别对应6min, 12min, 24min;n6. 光源：硅碳棒FT-IR技术参数n1.波数范围: 7800-350cm-1；2.波数精度: 0.01cm-1；3.分辨率:1.5cm-1； 4.扫描速度:0.2-2.5cm/s 5.光源:陶瓷光源、球反射光源等；
