(1)伸缩振动 原子沿化学键的轴线方向的伸展和收缩(以V表示)。 振动时键长变化,键角不变。伸缩振动又分为对称伸缩振动(V)和不 对称伸缩振动。 (2)弯曲振动 原子沿化学键轴线的垂线方向的振动,又称为变形振 动,振动时键长不变、键角变化以δ表示。弯曲振动分为面内弯曲振动和 面外弯曲振动。面内弯曲振动又分为剪式振动和面内摇摆;面外弯曲振动 又分为面外摇摆和扭曲振动。 6
(1)伸缩振动 原子沿化学键的轴线方向的伸展和收缩(以v表示)。 振动时键长变化,键角不变。伸缩振动又分为对称伸缩振动(vs)和不 对称伸缩振动。 (2)弯曲振动 原子沿化学键轴线的垂线方向的振动,又称为变形振 动,振动时键长不变、键角变化以δ表示。弯曲振动分为面内弯曲振动和 面外弯曲振动。面内弯曲振动又分为剪式振动和面内摇摆;面外弯曲振动 又分为面外摇摆和扭曲振动。 6
c基本振动的理论数 简正振动的数目称为振动自由度,每个振动自由 度相应于红外光谱图上一个基频吸收峰。每个原子在 空间都有三个自由度,如果分子由个原子组成,其运 动自由度就有3n个,这3n个运动自由度中,包括3个 分子整体平动自由度,3个分子整体转动自由度,剩下 的是分子的振动自由度。对于非线性分子振动自由度 为3n一6,但对于线性分子,其振动自由度是3n一5。 例如水分子是非线性分子,其振动自由度=3×3一6=3. 7
c 基本振动的理论数 简正振动的数目称为振动自由度,每个振动自由 度相应于红外光谱图上一个基频吸收峰。每个原子在 空间都有三个自由度,如果分子由n 个原子组成,其运 动自由度就有3n 个,这3n个运动自由度中,包括3个 分子整体平动自由度,3个分子整体转动自由度,剩下 的是分子的振动自由度。对于非线性分子振动自由度 为3n-6, 但对于线性分子,其振动自由度是3n-5。 例如水分子是非线性分子,其振动自由度=3×3-6=3. 7
实际上大多数化合物在红外光谱图上出现的吸收峰 数目比理论计算数会有所增减,其原因是: (1)没有偶极矩变化的振动不产生红外吸收: (2)某些振动吸收频率完全相同时,简并为一个吸收峰; (3)振动吸收强度太弱,仪器不能检测或超出检测范围; (4) 倍频峰和组频峰的产生; (5)振动偶合两个基团相邻且它们的振动频率又相差不大时, 其相应的特征峰会发生分裂而形成两个峰,这种现象称为振动偶合。 如,异丙基的两个CH3振动的相互偶合作用,引起CH3弯曲振动 1380cm1处的峰分裂为强度产不多的两个峰(一个移向低波数,一 个移向高波数)。 8
实际上大多数化合物在红外光谱图上出现的吸收峰 数目比理论计算数会有所增减,其原因是: (1) 没有偶极矩变化的振动不产生红外吸收; (2)某些振动吸收频率完全相同时,简并为一个吸收峰; (3) 振动吸收强度太弱,仪器不能检测或超出检测范围; (4) 倍频峰和组频峰的产生; (5) 振动偶合 两个基团相邻且它们的振动频率又相差不大时, 其相应的特征峰会发生分裂而形成两个峰,这种现象称为振动偶合。 如,异丙基的两个CH3振动的相互偶合作用,引起CH3弯曲振动 1380cm-1处的峰分裂为强度产不多的两个峰(一个移向低波数,一 个移向高波数)。 8
(6)费米共振 当倍频与某基频峰位相近时,由于相互作用而产生 强吸收带或发生峰的裂分。这种倍频峰与基频峰之间的偶合称为费米 共振。如大多数醛由于醛的C-H伸缩振动与其弯曲振动的倍频之间发 生费米共振,而在2820cm1和2720cm-1附近出现强度相近的双峰。 影响吸收峰强度的主要因素是振动能级的跃迁概率和振动过程中 偶极矩的变化。例如,由基态振动能级向第一激发态跃迁的概率 大,所以一般基频峰较强,而倍频峰很弱;一般极性基团(OH, C=O)在振动时偶极矩变化较大,吸收峰较强;而非极性基团( C-C,C=C)的吸收峰较弱。 9
(6)费米共振 当倍频与某基频峰位相近时,由于相互作用而产生 强吸收带或发生峰的裂分。这种倍频峰与基频峰之间的偶合称为费米 共振。如大多数醛由于醛的C-H伸缩振动与其弯曲振动的倍频之间发 生费米共振,而在2820cm-1和2720cm-1附近出现强度相近的双峰。 影响吸收峰强度的主要因素是振动能级的跃迁概率和振动过程中 偶极矩的变化。例如,由基态振动能级向第一激发态跃迁的概率 大,所以一般基频峰较强,而倍频峰很弱;一般极性基团(OH, C=O)在振动时偶极矩变化较大,吸收峰较强;而非极性基团( C-C,C=C)的吸收峰较弱。 9
6.3红外吸收光谱与分子结构的关系 一、基团的特征吸收峰与相关峰 1、基团的特征吸收峰与相关峰 通常把能代表某基团存在并有较高的吸收峰的位置,称为该基团 的特征频率,对应的吸收峰则称为特征吸收峰。 同一类型化学键的基团在不同化合物的红外光谱中吸收峰位置大 致相同,这一特性提供了鉴定各种基团是否存在的判断依据,从 而成为红外光谱定性分析的依据。 10
6.3 红外吸收光谱与分子结构的关系 一、基团的特征吸收峰与相关峰 1、基团的特征吸收峰与相关峰 通常把能代表某基团存在并有较高的吸收峰的位置,称为该基团 的特征频率,对应的吸收峰则称为特征吸收峰。 同一类型化学键的基团在不同化合物的红外光谱中吸收峰位置大 致相同,这一特性提供了鉴定各种基团是否存在的判断依据,从 而成为红外光谱定性分析的依据。 10