FTIR红外光谱原理及图谱解析.ppt
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1、红外光谱简单介绍.,布鲁克光谱仪器公司陆兴军,当一束红外光射到物质上,可能发生:吸收、透过、反射、散射或者激发荧光(即拉曼效应)。,FT-IR:基本原理.,红外光,不同波段的光连接起来构成成了整个光谱范围。,FT-IR:基本原理.,红外光,红外光,光的辐射可以看作是波的运动,波长是两个连续峰之间的距离。,频率是每秒光波通过的数目。,c:光在真空中的速度。,在红外中,经常使用的是波数。,:cm-1,FT-IR:基本原理.,谱图解析正己烷,正己烷最常见的有机化合物。,谱图解析正己烷,这个样品是液体样品,夹在两个KBr窗片之间得到的谱图。从谱图上来看,这个化合物的红外吸收峰比较宽,表明该化合物是一个
2、饱和化合物。由于饱和化合物有很多低能量的构象,每一种构象吸收峰的位置有一定的差异,谱峰的加宽是由于不同构象的峰叠加而成的。,谱图解析正己烷,谱图的解析一般从高波数开始,因为高波数谱峰频率与基团一一对应,而且最容易解释。在3000cm-1以上没有吸收峰,表明没有不饱和的CH伸缩振动。在3000cm-1以下的四个峰是饱和C-H伸缩振动峰。,谱图解析正己烷,在2962cm-1处的峰是CH3基团的反对称伸缩振动。这种反对称伸缩振动范围296210cm-1,事实上,存在两个简并的反对称伸缩振动(显示其中一个)。,谱图解析正己烷,在2926cm-1处,是CH2的不对称伸缩振动峰,一般在292610cm-1
3、范围内。,谱图解析正己烷,2872cm-1处是CH3的对称伸缩振动峰,一般波数范围为:287210cm-1。,谱图解析正己烷,在2853cm-1处的吸收峰,是CH2的对称伸缩振动峰,一般这种振动峰的吸收位置在:285310cm-1。,谱图解析正己烷,这是C-H弯曲振动区域,把该区域放大CH2和CH3的弯曲振动峰叠加在一起,关于这一点,我们可以比较环己烷和2,3-二甲基丁烷在该区间的吸收峰。,谱图解析正己烷,在1460cm-1出现的宽峰实际上是两个峰叠加而成的。一般地,CH3基团的反对称弯曲振动峰的位置在146010cm-1,这是一个简并弯曲振动(仅显示一种)。,谱图解析正己烷,在145510c
4、m-1处,是CH2的弯曲振动峰吸收值(也叫剪刀振动)。,谱图解析正己烷,在137510cm-1,是CH3对称弯曲振动(也叫“伞”弯曲振动)吸收峰位置,这个峰通常时很有用的,因为这个峰比较孤立,比较环己烷的谱图,最大的差异就是在环己烷谱图中没有CH3基团的对称弯曲振动峰。,谱图解析正己烷,这是指纹区,这一段区间的吸收有很多的因素,很难解释。不管多么复杂,利用参考谱图进行比对,即可对样品进行定性判断。,谱图解析正己烷,当四个或更多的CH2基团在一根链上,72010 cm-1是CH2基团的摇摆振动。,谱图解析2,3-二甲基丁烷,2,3-二甲基丁烷与正己烷相比,这两个化合物均有CH3和CH2基团;而环
5、己烷却仅有CH2基团。,谱图解析2,3-二甲基丁烷,2962cm-1,CH3反对称伸缩振动(仅显示两个简并反对称伸缩振动模式之一)。,谱图解析2,3-二甲基丁烷,2880cm-1,CH3基团的伸缩振动。注意:这里没有CH2基团的吸收峰,因为该分子中没有CH2基团。,谱图解析2,3-二甲基丁烷,1460cm-1,是CH3的反对称弯曲振动峰(仅显示两个简并模式中的一个)。,谱图解析2,3-二甲基丁烷,1380和1365cm-1,是CH3”伞“形弯曲振动峰,在正己烷中,这是一个单峰;在2,3-二甲基丁烷中,两个CH3基团联在同一个季碳上,这个峰就裂分成双峰,表明有叔丁基基团存在。,谱图解析2,3-二
6、甲基丁烷,指纹区:在这个区域与标准谱比较即可对该样品定性,注意这个样品没有720cm-1的CH2的摇摆振动峰。,谱图解析1-己烯,1-己烯你能分辨出哪一个峰是双键峰?(提示:与己烷峰比较即可得出结论)。,谱图解析1-己烯,3080cm-1,是CH2反对称伸缩振动峰。在3000cm-1以上有吸收峰,表面有不饱和基团存在(双键或炔烃或芳烃)。,谱图解析1-己烯,2997cm-1,=CH2的对称伸缩振动。一般来说,反对称伸缩振动吸收峰的频率要高于对称伸缩振动的频率。,谱图解析1-己烯,2960cm-1,是CH3的反对称伸缩振动峰。,谱图解析1-己烯,2924cm-1,CH2的反对称伸缩振动峰。,谱图
7、解析1-己烯,2870cm-1,是CH3的对称伸缩振动。,谱图解析1-己烯,2861cm-1,是CH2对称伸缩振动峰。,谱图解析1-己烯,1821cm-1(红色),是=CH2面弯曲振动,这是909cm-1处的基频峰的倍频峰(灰色),倍频峰的吸收强度要比基频峰弱得多。,谱图解析1-己烯,1642cm-1是C=C伸缩振动,一般来说,164020cm-1是顺式和乙烯基的伸缩振动峰的位置;167010cm-1是反式、叔碳、季碳取代的双键伸缩振动峰的位置。反式-2-己烯只有一个很弱的吸收峰,这是因为内双键伸缩仅会导致偶极矩的微小变化(近似于对称的情况)。,谱图解析1-己烯,1466cm-1,CH3的反对
8、称弯曲振动。,谱图解析1-己烯,1455cm-1,CH2剪刀弯曲振动。,谱图解析1-己烯,1379cm-1,CH3的伞形弯曲振动峰。,谱图解析1-己烯,指纹区:与参考谱图对比,即可以定性归属样品。注意:该谱图中没有720cm-1的CH2的摇摆振动吸收峰(一般只有4个或4个以上的CH2存在时才出现720cm-1的峰)。,谱图解析1-己烯,993cm-1,是=CH2的面扭曲振动,只有单取代或反式双键有此振动,该振动峰必须有两个反式的H存在;顺式双键有一个不同的面弯曲振动峰。,谱图解析1-己烯,909cm-1,是CH2面弯曲振动峰,只有端基带两个氢的双键才有这个吸收峰。,谱图解析1-己烯,指纹区:与
9、参考谱图对比即可对该化合物进行定性。注意:没有720cm-1的摇摆峰,因为该峰的出现必须4个和4个以上的CH2连在一起。,谱图解析1-庚炔,1-庚炔你能判断出哪些峰来自三键?(提示:与己烷谱图比对),谱图解析1-庚炔,3312cm-1,是CH伸缩振动峰,一般来说,范围在330020 cm-1,而且非常尖锐。,谱图解析1-庚炔,2960cm-1,是CH3反对称伸缩振动峰。,谱图解析1-庚炔,2935cm-1,是CH2的反对称伸缩振动峰。,谱图解析1-庚炔,2870cm-1,是CH3对称伸缩振动峰。,谱图解析1-庚炔,2861cm-1,是CH2对称伸缩振动峰。,谱图解析1-庚炔,2119cm-1,
10、-CC伸缩振动峰,一般范围:端炔基,222010cm-1;分子链内炔基,222510cm-1。如果是对称取代,则该峰不出现(比较4-辛炔)。比较庚腈的CN伸缩振动(2247cm-1)。,谱图解析1-庚炔,1467cm-1,-CH3反对称弯曲振动峰。,谱图解析1-庚炔,1455cm-1,-CH2剪刀弯曲振动。,谱图解析1-庚炔,1426cm-1,是-CH2基团的剪刀弯曲振动,由于炔烃的共扼效应,该峰有点漂移了。在庚腈中,也会发生相同的情况。,谱图解析1-庚炔,1379cm-1,是-CH3的伞形弯曲振动。,谱图解析1-庚炔,指纹区:与参考谱作比对即能给出结论。,谱图解析1-庚炔,1238cm-1,
11、是-CH弯曲振动的倍频峰,基频(灰色)振动峰的位置在630cm-1。,谱图解析1-庚炔,729cm-1,是(CH2)4摇摆振动,只有在分子链上连续4个或4个以上CH2,才出现该峰。,谱图解析1-庚炔,630cm-1,-CH弯曲振动。注意:在4-辛炔中没有该峰。,谱图解析1-庚腈,庚腈你能从谱图中识别氰基峰吗?(提示:与己烷谱图比较),谱图解析1-庚腈,2960cm-1,-CH3的反对称伸缩振动峰。,谱图解析1-庚腈,2931cm-1,-CH2的反对称伸缩振动峰。,谱图解析1-庚腈,2870cm-1,-CH3对称伸缩振动峰。,谱图解析1-庚腈,2861cm-1,-CH2对称伸缩振动峰。,谱图解析
12、1-庚腈,2247cm-1,-CN伸缩振动峰,一般范围:225010cm-1,当有共扼键时,一般要低10-20cm-1。可以比较1-庚炔的炔基振动位置在2119cm-1。,谱图解析1-庚腈,1467cm-1,-CH3反对称弯曲振动峰。,谱图解析1-庚腈,1455cm-1,-CH2剪刀弯曲振动。,谱图解析1-庚腈,1426cm-1,-CH2剪刀弯曲振动峰,由于氰基的共扼作用,发生位移,位移数与庚炔相似。,谱图解析1-庚腈,1379cm-1,-CH3伞形振动峰。,谱图解析1-庚腈,指纹区:与参考谱的比较可以得到明确的定性结论。,谱图解析1-庚腈,729cm-1,-(CH2)4摇摆振动峰,只有连续4
13、个或4个以上CH2基团才能出现该峰。,谱图解析甲苯,甲苯仔细看一下谱图,然后我们逐个解析每一个峰。,谱图解析甲苯,这个样品是液体样品,夹在两个KBr窗片之间,得到红外谱图。特别注意:甲苯的峰都相当尖锐,表明分子是不饱和分子。不饱和分子的低能级的构象数少,测试时只是较少的构象能测试得到,因此谱峰较窄。,谱图解析甲苯,这是C-H伸缩振动峰区域,显示苯环伸缩振动以及CH3的伸缩振动峰。我们可以与邻、间、对二甲苯进行谱图的比较,找出它们的相似性以及不同点。,谱图解析甲苯,305050cm-1,对应于芳环或不饱和C(sp2)-H伸缩振动,一般总是在3000cm-1,这些峰并不明确归属哪些振动模式。,谱图
14、解析甲苯,2962cm-1,-CH3反对称伸缩振动峰。,谱图解析甲苯,2872cm-1,-CH3对称伸缩振动峰。,谱图解析甲苯,这些是在更低频率的峰的合频峰或倍频峰,这个形式的峰是单取代芳环峰的特征。对这些峰进行归属是没有意义的。我们可以比较二取代芳环在这个波段峰的形式。,谱图解析甲苯,这个区域是倍频峰的区域,放大的区域,是典型的单取代芳环的形式,我们不对这些峰作明确的归属,因为他们是真正的合频峰或倍频峰,比较邻、间、对二甲苯的红外谱图,它们的谱峰的形式是不一样的。,谱图解析甲苯,这是环伸缩振动区域,比较邻、间、对二甲苯的谱图,尤其在1600cm-1的峰,在对二甲苯中不出现该峰,因为环伸缩振动
15、是不会引起对二甲苯偶极矩的变化。,谱图解析甲苯,1601cm-1,是苯环的对称伸缩振动峰,苯环对称伸缩振动峰的波数范围在159010 cm-1,这个振动有偶极矩的变化,因此在红外上有吸收,但是这种情况只有发生在苯环不是对称取代的情况。这个吸收峰的强度与取代基有关,与对二甲苯的谱图比较。,谱图解析甲苯,1500cm-1,不同形式的环伸缩振动,该振动峰的范围:150010cm-1,吸收峰强度变化。,谱图解析甲苯,1455cm-1,CH3的反对称弯曲振动峰。,谱图解析甲苯,145010cm-1,侧面环伸缩振动峰。这个峰不是芳环的判断标准,因为CH3的弯曲振动峰也是在这里。,谱图解析甲苯,137510
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