现代物理实验方法在化学上应用.ppt

三、峰面积与氢原子数目 ?? 以上两组峰的峰面积是不同的，衡量其面积之比是3 ：2，恰好是CH3和CH2基中氢原子数之比。核磁共振谱不仅揭示了各种不同H的化学位移，并且还表示了各种不同H的数目。 衡量共振峰面积的方法现在是积分曲线高度法，核磁共振仪上带的自动积分仪对各峰的面积进行自动积分，得到的数值用阶梯式积分曲线高度表示出来。积分曲线的画法是由低场到高场，从积分曲线起点到终点的总高度与分子中全部氢原子的数目成比例。每一阶梯的高度表示引起该共振峰的氢原子数之比，其高度比可以用坐标纸方格数（或cm)表示之。如：乙醚的NMR, 一组峰高 2cm,一组峰高3cm.总高5cm.乙醚分子含10个氢原子，则10／5＝2（个／cm)，一组峰4个H,一组峰6个H.CH3CH2OCH2CH3 对于分子的振动，为了便于理解可以用经典力学来说明。 用不同质量的小球代表原子，用不同硬度的弹簧代表各种化学键。 根据胡克（Hooke)定律，两个原子的伸展振动视为一种简谐振动，其频率可依下公式近似估计： ??????????????????????????????????????? ν＝1/2π(k/μ)-1/2 k:力常数, μ:折合质量＝m1m2/( m1+m2?) ,?????? m1 和? m2 分别为二个振动质点的质量。?????? 3.原理 π和c为常数，吸收频率随键的强度的增加而增加，随键连原子的质量增加而减少。 化学键的力常数越大，原子折合质量越小，则振动频率越高，吸收峰将出现在高波数区（即短波区）。 ? 当振动频率和入射光的频率一致时,入射光就被吸收.因而同一基团基本上总是相对稳定地在某一稳定范围内出现吸收峰. ??????? 如:C-C,C-N,C-O 1300～800 cm-1 ??????????? C=C,C=N,C=O? 1900～1500 cm-1 ??????????? C≡C,C≡N 2300～2000 cm-1 ??????????? C-H,N-H,O-H 3650～2850 cm-1 一般说来，红外光谱可分为两部分： ?? （1）3800～1400 cm-1部分是官能团特征吸收峰出现较多的部分，叫官能团区。 ??? （2）1400～600 cm-1部分对各个化合物来说这一部分的特异性（个性）较强，其中各峰出现情况受整个分子结构影响较大，虽然也有官能团特征吸收落在此区域（特别是弯曲振动峰），但是总的说来，这一部分光谱是反映整体分子特征的，称为指纹区，它对鉴定各个有机化合物是很有用的。 4.红外光谱区域划分 ?? ②倍频峰：有的基团除了在基频有强的吸收外，在比基频高一倍或n倍处还出现了弱的吸收，称倍频峰。倍频带的频率不严格地等于基频带的整数倍，一般只有第一倍频带具有实际意义。吸收频率近似于基频的两倍。 5.吸收峰的种类 ①基频吸收峰：分子吸收红外光主要发生由基态到第一激发态的跃进，由这种跃进所产生的吸收叫基频吸收。振动的频率与其吸收峰频率是一样的。 ????νC-H??? 3000～2800cm-1 为甲基，亚甲基的C-H不对称和对称伸缩振动。 ??? δC-H??? 1465～1360cm-1 甲基在1375cm-1一个特征吸收峰（强）。 ??? 异丙基在1370和1385cm-1出现等强度的的两峰（强） ??? 叔丁基，在1370和1395cm－1出现不等强度的两个峰，低波数的吸收峰为高波数的吸收峰强度的两倍。 ? 亚甲基在1465cm-1左右处出现特征峰。 ? -（CH3）n- （n≥4）:在722－744cm-1出现吸收峰 ?-（CH2）n- （n<4）：吸收移向高波数方向，环丙烷由于键角变小，C-H的伸缩振动移向??3050cm-1 6.烃的特征吸收峰 （1）烷烃： ν＝C-H 3095～3010cm-1 （中）? νC=C：1680～1600cm-1,其强度和位置决定了双键碳上的取代基和双键的共轭情况，对称性强其峰就弱，共轭使峰增强，波数则略低。在980～650cm-1出现弯曲振动吸收峰，由此可以判断取代基数目、性质以及顺反异构等情况。如： （2）烯烃： ν≡C-H ：3320～3310cm-1（强）尖吸收峰 ??? νC≡C ：2100～2200cm-1,乙炔与对称二取代乙炔因分子对称在红外光谱中没有吸收峰，因此有时即是有C≡C存在，在光谱中不一定能看到。 ??? δ≡C-H ：600～700cm-1的弯曲振动吸收，对于结构鉴定非常有用。 （3）炔烃 ν ＝C-H：在3080～3030cm-1与烯氢的ν ＝C-H相近。 ??? ν C=C：苯环的骨架振动正常情况下有四条谱带约为1600，1585