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下一节:分子结构和红外光谱的特征频率

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红外光谱简介课程教案、知识点、字幕

上一章我们学习了紫外光谱

分子式为C₄H₆O的化合物

它的紫外光谱波长在230 nm

左右有较强的吸收

同学们想一想能否通过紫外光谱

就能判断该化合物

是下面四种共轭分子中的哪一种呢

显然单凭紫外光谱无法判断

通过本节红外光谱的学习就可以解决这个问题

美国物理学家威廉·科布伦茨

是红外光谱的奠基人

在1903到1905年期间

他用自己安装的仪器

测试了几百个无机和有机化合物的红外光谱

开创了分子红外光谱学

本章主要介绍这些内容

我们先介绍红外光谱的发展历程

和红外光谱的特点

看红外光谱法的发展历程

在20世纪30年代

制造出了第一台红外光谱仪样机

50年代初期

商品红外光谱仪问世

70年代中期

红外光谱已成为有机化合物结构鉴定的

最重要的方法

90年代傅里叶变换红外光谱仪的普及

以及一些新技术的出现

使红外光谱得到了更加广泛的应用

看红外光谱的特点

特征性强 测定快速

不破坏试样 试样用量少

操作简便

任何气态 液态 固态样品

均可进行红外光谱测定

可针对特殊样品运用特殊的测试方法

但是红外光谱的分析灵敏度较低

定量分析误差较大

在定性分析和结构分析方面

红外光谱具有非常鲜明的特征性

其谱带的数目 位置

形状和强度都随化合物不同有不同的吸收

例如酮 酰氯 酰溴和酰氟

羰基的伸缩振动吸附峰有明显的区别

因此由红外光谱可得到化合物丰富的结构信息

我们看一下红外光谱的基本原理

红外光谱是分子吸收红外光引起的振动

和转动能级跃迁产生的吸收信号

红外区分为近红外区

中红外区和远红外区

是不是有机化合物的基频吸收带

都在整个红外区呢

实际上

绝大多数有机化合物

和无机离子的基频吸收带都在中红外区

由于基频振动是分子中吸收最强的振动

所以该区最适于进行化合物的定性

和定量分析

同时由于中红外光谱仪最为成熟 简单

而且目前已积累了该区大量的标准谱图的数据

通常的红外光谱是指的中红外区的光谱

分子的振动形式

分子的振动形式有

伸缩振动键长变化

键角不变 和变角振动

键角变化 键长不变

伸缩振动有对称和反对称

变角有面内弯曲

面外弯曲

和变形振动

分子振动能量的大小

△E伸缩大于△E面内

△E面内又大于△E面外

通过动画来看看分子几种类型的振动和转动

对称伸缩振动

不对称伸缩振动

平面摇摆振动

平面剪切振动

面外摇摆振动

面外扭曲振动

大家认为氯化氢和氮气

是不是都有红外吸收呢

一个多原子的有机化合物分子

可能存在很多振动方式

但并不是所有的分子振动都能吸收红外光

分子振动过程中能引起偶极距的变化

即红外活性振动才能产生红外光谱

如非极性的同核双原子分子N₂ O₂等

它们的振动不产生红外吸收谱带

极性双原子分子如氯化氢分子有红外活性

那么红外光谱是怎么产生的呢

当一束连续波长的红外光

透过极性分子材料时

某一波长的红外光的频率

若与分子中的某一原子

或基团的振动频率相同时

即发生共振

这时光子的能量

通过分子偶极矩的变化传递给分子

导致分子对这一频率的光子的选择吸收

从振动基态激发到振动激发态

产生振动能级的跃迁

记录被吸收光子的频率

或波长及相应的吸收强度

即形成了红外光谱图

红外光谱一般以波数

或波长为横坐标

以透过率或吸光度为纵坐标

该图以透过率为纵坐标

曲线是向下的谷

曲线愈向下降

表示基团的吸收愈强

如以吸光度为纵坐标

曲线则是向上的峰

产生红外光谱的必要条件

红外辐射光的频率与分子振动的频率相当

才能满足分子振动能级跃迁

所需的能量

而产生吸收光谱

振动过程中

必须能引起分子偶极矩的变化

才能产生红外吸收

刚才我们讲过分子的振动形式有许多种

那么红外吸收峰的数目与理论振动数目相等吗

我们看分子的振动

分解成许多简单的基本振动

即简正振动

线性分子振动自由度为3N-5

而非线性分子为3N-6

N是原子个数

那么二氧化碳分子的四种振动方式

都具有红外活性吗

线型二氧化碳分子的基本振动自由度为4

对称伸缩振动偶极矩为零

不对称伸缩振动的波数是2349

面内变形振动

和面外变形振动的波数都是667

所以两个峰简并

实际上观察到二氧化碳的

红外吸收峰的数目是两个

这次课我们就先上到这儿

有机化学(下)课程列表:

第八章 有机波谱学基础

-8.1.1 紫外光谱的基本原理

--紫外光谱的基本原理

--紫外光谱的基本原理

-8.1.2 紫外光谱与分子结构

--紫外光谱与分子结构

--紫外光谱与分子结构

-8.1.3 紫外吸收波长影响因素

--紫外吸收波长影响因素

--紫外吸收波长影响因素

-8.1.4 最大吸收波长计算(一)

--最大吸收波长计算(一)

--最大吸收波长的计算(一)

-8.1.5最大吸收波长计算(二)

--最大吸收波长计算(二)

--最大吸收波长计算(二)

-8.1.6 紫外光谱的应用

--紫外光谱的应用

--紫外光谱的应用

-8.2.1 红外光谱的简介

--红外光谱简介

--红外光谱简介简介

-8.2.2 分子结构与红外光谱特征的吸收频率

--分子结构和红外光谱的特征频率

--分子结构和红外光谱的特征频率

-8.2.3常见有机化合物的红外光谱图(一)

--常见有机化合物红外光谱(烃及卤代烃)

--烃及卤代烃红外光谱

-8.2.4 常见有机化合物的红外光谱图(二)

--含氧氮有机物红外光谱

--含氧氮有机物红外光谱

-8.2.5 红外光谱应用

--红外光谱的应用

--红外光谱的应用

-8.3.1.1 核磁共振谱的基本原理

--核磁共振谱基本原理

--核磁共振谱基本原理

-8.3.1.2 化学位移

--化学位移

--化学位移

-8.3.1.3 自旋耦合和自旋裂分

--自旋耦合和自旋裂分

--自旋耦合和自旋裂分

-8.3.1.4 核磁共振氢谱的解析

--氢核磁谱图的解析

--氢核磁共振谱解析

-8.3.2.1 碳核磁共振谱(上)

--碳核磁共振谱上

--碳核磁共振谱(上)

-8.3.2.2 碳核磁共振谱(下)

--碳核磁共振谱下

--碳核磁谱(下)

-8.3.3.1 二维核磁谱图(一)

--二维核磁谱图(一)

--二维核磁谱图(一)

-8.3.3.2 二维核磁谱图(二)

--二维核磁谱图(二)

--二维核磁谱图(二)

-8.4.1 质谱简介

--质谱简介

--质谱简介练习题

-8.4.2 有机质谱中的主要离子类型

--有机质谱中的主要离子类型

--有机质谱中的主要离子类型练习题

-8.4.3 有机质谱中的裂解和重排

--有机质谱中的裂解和重排

--有机质谱中的裂解和重排习题

-8.4.4 常见有机化合物的质谱特征(一)

--常见有机化合物的质谱特征(一)

--烃类的质谱特征练习题

-8.4.5 常见有机化合物的质谱特征(二)

--常见有机化合物的质谱特征(二)

--含氧化合物,醚和酮的质谱特征练习题

-8.4.6 常见有机化合物的质谱特征(三)

--常见有机化合物的质谱特征(三)

--醛,羧酸及杂原子有机物的质谱特征练习题

-8.4.7 质谱的解析

--质谱的解析

--质谱解析练习题

-8.5.1 单一谱图解析

--单一谱图解析

--单一谱图解析主观题

--单一谱图解析

-8.5.2 综合谱图解析

--综合谱图解析

--综合谱图解析主观题

--综合谱图解析客观题

-有机波谱学基础

第九章 含氧化合物

-9.1.1 醇的命名和结构

--醇的命名和结构

--醇的结构和命名

-9.1.2 醇的制备

--醇的制备

--醇的制备

-9.1.3 醇的性质(一)

--醇的性质(一)

--醇的性质(一)

-9.1.4 醇的性质(二)

--醇的性质(二)

--醇的性质(二)

-9.1.5 醚的命名和制备

--醚的命名和制备

--醚的命名和制备

-9.1.6 醚的性质

--醚的性质

--醚的性质

-9.2.1 酚的命名、结构

--酚的命名、结构

--酚的命名和结构

-9.2.2酚的制备和物理性质

--酚的制备和物理性质

--酚的制备和物理性质

-9.2.3 酚的化学性质(一)

--酚的化学性质(一)

--酚的化学性质(一)

-9.2.4 酚的化学性质(二)

--酚的化学性质(二)

--酚的化学性质(二)

-9.3.1 醛酮的命名和结构

--醛酮的结构和命名

--醛酮的命名和结构

-9.3.2 醛酮的制备

--醛酮的制备

--醛酮的制备

-9.3.3 醛酮的性质(一)

--醛酮的性质(一)

--醛酮的性质(一)

-9.3.4 醛酮的性质(二)

--醛酮的性质(二)

--醛酮的性质(二)

-9.3.5 醛酮的性质(三)

--醛酮的性质(三)

--醛酮的化学性质(三)

-9.4.1 羧酸及其衍生物的结构、命名

--羧酸及其衍生物的结构、命名

--羧酸及其衍生物的结构、命名

-9.4.2 羧酸的制备

--羧酸的制备

--羧酸的制备

-9.4.3 羧酸衍生物制备及物理性质

--羧酸衍生物制备及物理性质

--羧酸衍生物制备及物理性质

-9.4.4 羧酸的性质(一)

--羧酸的性质(一)

--羧酸的性质(一)

-9.4.5 羧酸的性质(二)

--羧酸的性质(二)

--羧酸的性质(二)

-9.4.6 羟基羧酸的制备及性质

--羟基羧酸的制备及性质

--羟基羧酸的制备及性质

-9.4.7 羧酸衍生物的性质(一)

--羧酸衍生物的性质(一)

--羧酸衍生物的性质(一)

-9.4.8 羧酸衍生物的性质(二)

--羧酸衍生物的性质(二)

--羧酸衍生物的性质(二)

-9.5.1 β-二羰基化合物

--β-二羰基化合物

--β-二羰基化合物

-9.5.2 克莱森酯缩合及其在有机合成中的应用

--克莱森酯缩合及其在有机合成中的应用

--克莱森酯缩合及其在有机合成中的应用

-9.5.3 乙酰乙酸乙酯在有机合成中的应用

--乙酰乙酸乙酯在有机合成中的应用

--乙酰乙酸乙酯在有机合成中的应用

-9.5.4 麦克尔加成

--麦克尔加成

--麦克尔加成

-有机化合物的鉴别

第十章 含氮化合物

-10.1 硝基化合物的结构和命名

--硝基化合物的结构和命名

--硝基化合物的结构和命名

-10.2 硝基化合物的化学性质

--硝基化合物的化学性质

--硝基化合物的化学性质

-10.3 胺的结构和命名

--胺的结构和命名

--胺的结构和命名

-10.4 胺的制备

--胺的制备方法

--胺的制备

-10.5 胺的化学性质(一)

--胺的化学性质(一)

--胺的化学性质(一)

-10.6 胺的化学性质(二)

--胺的化学性质(二)

--胺的化学性质(二)

-10.7 季铵盐和季铵碱

--季铵盐和季铵碱

--季铵盐和季铵碱

-10.8 腈和异腈

--腈和异腈

--腈和异腈

-10.9 重氮盐的性质(一)

--重氮盐的性质(一)

--重氮盐的性质(一)

-10.10 重氮盐的性质(二)

--重氮盐的性质(二)

--重氮盐的性质(二)

-含氮化合物

第十一章 杂环化合物

-11.1 杂环化合物的分类和命名

--杂环化合物的分类和命名

--杂环化合物的分类和命名

-11.2 杂环化合物的结构

--杂环化合物的结构

--杂环化合物的结构

-11.3 五元杂环化合物的性质

--五元杂环化合物的性质

--五元杂环化合物的性质

-11.4 六元杂环化合物的性质

--六元杂环化合物的性质

--六元杂环化合物的性质

-11.5 稠杂环化合物

--稠杂环化合物

--稠杂环化合物

-杂环化合物

第十二章 有机合成

-12.1 有机合成的任务

--有机合成的任务

--有机合成的任务

-12.2 有机合成路线的设计

--有机合成路线的设计

--有机合成路线的设计

-12.3 药物合成案例

--药物合成案例

--药物合成案例

-有机合成讨论

第十三章 考试

-有机化学下

红外光谱简介笔记与讨论

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