为什么红外光谱图可以提供有机物分子的结构信息

发布网友发布时间：2022-04-29 02:03

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热心网友时间：2022-06-28 06:39

因为分子在振动运动的同时还存在转动运动，红外吸收光谱是分子振动能级的跃迁（同时伴随转动能级的跃迁）而产生的，实际上是分子的振动与转动运动的加和表现，因此又称为分子振动转动光谱。

物质吸收电磁辐射应满足两个条件：

（1）辐射应具有刚好能满足物质跃迁时所需的能量；

（2）辐射与物质之间有相互作用。

当一定频率（一定能量）的红外光照射分子时，如果分子中某个基团的振动频率和红外辐射的频率一样，就满足了第一个条件。

为满足第二个条件，分子必须有偶极矩的改变。什么是偶极矩呢？我们知道，任何分子就其整体而言是呈现电中性的，但由于分子中的各个原子因外层电子得失难易表现出不同的电负性，使得分子显示不同的极性。

只有发生偶极矩变化的振动才能产生可观测的红外吸收光谱。由于d的瞬时值不断在发生变化，分子的偶极矩μ也相应地改变。当一定频率的红外光照射分子时，如果分子中某个基团的振动频率和它一样，二者就会产生共振。

此时光的能量通过分子偶极矩的变化传递给分子，增加了基团的振动能，振幅加大，这个基团就吸收一定频率的红外光，产生振动跃迁。

而当使用连续改变频率的红外光照射分子时，如果红外光的振动频率和分子中各基团的振动频率不同，该部分红外光就不会被吸收。

这样由于通过分子的红外光被吸收的情况不同，在一些波长范围内被部分吸收后变弱，在另一些波长范围内不被吸收，将分子吸收红外光的情况用傅里叶变换红外光谱仪记录下来，就得到该样品的红外吸收光谱图了。

四大谱

我们通常所说的红外光谱系指波长在2.5-25 μm之间的中红外光谱。就像每个人都有不同的指纹一样，每一种化合物也都有属于自己的“指纹图谱”——红外光谱，其最重要的应用是中红外区有机化合物的结构鉴定。通过与标准谱图比较，可以确定化合物的结构。

对于未知样品，通过官能团、顺反异构、取代基位置、氢键结合以及络合物的形成等结构信息可以推测结构。红外光谱与紫外光谱、质谱、核磁共振并称物质结构分析“四大谱”，是仪器分析中重要的分析手段之一。

以上内容参考川观新闻-红外光竟然能鉴定物质结构？