分子振动与红外光谱 1.分子的振动方式 (1)伸缩振动 (0·00 沿轴振动,只改变键长,不改变键角 对称伸缩振动(vs)不对称伸缩振动(vas 2853cm (2926cm
二、分子振动与红外光谱 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(νas) 2926 cm -1
(2)弯曲振动: 剪式振动(6s) 面内摇摆振动(p)面外摇摆振动(G) 扭式振动(T 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()发生变化的,才能有红外吸收。 H,、O 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-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
小2振动方程式(Hoe定) h21.m 振 2T V u my 式中:k一化学键的力常数,单位为N.cm1 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↓(短) k↑。 化学键 键长(nm) 键能(Kjmo1) 力常数k(Ncm1) 波数范围(cm1) 3473 700~1200 C=C 0.134 610.9 1620~1680 0.116 2100~2600 些常见化学键的力常数如下表所示:
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0-HN-H≡C-H=C-H-C-HC≡NC≡CC=0C=CC-0C-C kN.cm7.76.45.95.14.817.715.612.19.65.44.5 折合质量: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。 C-H N—H O-—H 2800-300cm-1 3000-3600cm 3.分子的振动能级跃迁和红外吸收峰位 分子的振动是量子化的,其能级为: 式中:v一为振动量子数 E=(V+)h(0,1,2,);y为化学键的振动频 率
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↓， σ（ν）↑，红外吸收信号将出现在高波数区。 C H N H O H 2800-300cm -1 3000-3600cm -1 3. 分子的振动能级跃迁和红外吸收峰位 分子的振动是量子化的，其能级为： E振 )h 振 2 1 = (v + 式中：v — 为振动量子数 (0,1,2,…);ν振为化学键的振动频 率
小分子由基态v=0跃迁到激发态v=1时,吸收光的能 量为: E1-E2=h=[(1+)-(0+) 2 振 振 分子振动频率习惯以σ(波数)表示: =1307 c cvU 由此可见:σ(w)∝k,a(w)与成反比。 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)
分子由基态v = 0 跃迁到激发态v = 1 时，吸收光的能 量为： E E h )]h 振 2 1 ) (0 2 1 1 − 2 = = [(1+ − + = 振 分子振动频率习惯以σ（波数）表示： c k k c c 1307 2 1 = = = 由此可见：σ（ν）∝ k，σ（ν）与μ成反比。 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）