红外光谱的基本原理二1.分子的振动方式1)伸缩振动:00000000沿轴振动,只改变键长,不改变键角对称伸缩振动()不对称伸缩振动as(2853 cm-1)卫(2926 cm
二、红外光谱 的基本原理 1.分子的振动方式 (1)伸缩振动: 沿轴振动,只改变键长,不改变键角 C 对称伸缩振动(νs ) (2853 cm -1 ) C 不对称伸缩振动(vas ) (2926 cm -1 )
(2)弯曲振动:扭式振动(T)面外摇摆振动()剪式振动(8s)面内摇摆振动(P)面外面内弯曲振动只改变键角,不改变键长值得注意的是:不是所有的振动都能引起红外吸收只有偶极矩(μ)发生变化的,才能有红外吸收。Hz、O2、N2电荷分布均匀,振动不能引起红外吸收。H-C=C一H、R-C=C一R,其C=C(三键)振动也不能引起红外吸收
(2)弯曲振动: C C C C 剪式振动(δs) 面内摇摆振动 (ρ) + + + + 面外摇摆振动 (ω) 扭式振动(τ) 面 内 面 外 弯曲振动只改变键角,不改变键长 值得注意的是:不是所有的振动都能引起红外吸收, 只有偶极矩(μ)发生变化的,才能有红外吸收。 H2、O2、N2 电荷分布均匀,振动不能引起红外吸收。 H―C≡C―H、R―C≡C―R,其C≡C(三键)振动 也不能引起红外吸收
2.振动方程式(Hooke定律)m,.m2kuV振2元Vum +m2式中:k一化学键的力常数,单位为N.cm-1u一折合质量,单位为g力常数k:与键长、键能有关:键能(大),键长7↓(短),kt。键能力常数化学键长波数范围键(cm-)(KJ mol-1)k (N.cm-)(nm)4.5C-C0.154347.3700~12009.6C=C0.134610.91620~168015.6C=C0.116836.82100~2600
2.振动方程式(Hooke定律) k 2 1 振 = 1 2 1 2 . m m m m + = 式中:k — 化学键的力常数,单位为N.cm-1 μ — 折合质量,单位为g 力常数k:与键长、键能有关:键能↑(大),键长 ↓(短),k↑。 化学 键 键长 (nm) 键能 (KJ mol-1) 力常数 k(N.cm-1) 波数范围 (cm-1) C―C 0.154 347.3 4.5 700~1200 C=C 0.134 610.9 9.6 1620~1680 C≡C 0.116 836.8 15.6 2100~2600
一些常见化学键的力常数如下表所示:键型O-H N-H =C-H=C-H -C-H CN CC C-0 C-C C-0 CC7.75.95. 1k/N.cm6. 44.84. 517.715.612.19.65. 4折合质量:两振动原子只要有一个的质量+μ,()t,红外吸收信号将出现在高波数区N-HC-H0-H2800-3000cm3000-3600cm
键 型 O H N H C H C H C H C N C C C O C C C O C C k /N.cm -1 7.7 6.4 5.9 5.1 4.8 17.7 15.6 12.1 9.6 5.4 4.5 折合质量μ:两振动原子只要有一个的质量↓, μ↓,(v)↑,红外吸收信号将出现在高波数区。 一些常见化学键的力常数如下表所示: C H N H O H 2800-3000cm -1 3000-3600cm -1
分子振动频率习惯以V(波数)表示:K2元℃L由此可见:()α k,(v)与 μ成反相关关系。吸收峰的峰位:化学键的力常数越大,原子的折合质量越小,振动频率越大,吸收峰将出现在高波数区(短波长区);反之,出现在低波数区(高波长区)
分子振动频率习惯以 (波数)表示: 由此可见: (v)∝ k, (v)与μ成反相关关系。 吸收峰的峰位:化学键的力常数k越大,原子的折 合质量越小,振动频率越大,吸收峰将出现在高波数 区(短波长区);反之,出现在低波数区(高波长区) v v v 1 2 k v c c = =