分子的振动

重庆医科大学微课

分子的振动邓萍

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你预习过分子振动了吗？对它了解了吗？

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1.预习了，也了解了
37.5%

2.预习了，有了粗略的了解
12.5%

3.预习了，但看不懂
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5.没预习，也不了解
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前言

红外光照射有机化合物分子时，分子中的化学键或官能团可发生振动吸收，不同的化学键或官能团吸收频率不同，在红外光谱上将处于不同位置，从而可获得分子中含有何种化学键或官能团的信息。因此，学习红外光谱，我们必须先理解分子的振动及基本振动类型。

课程主要内容

1. 了解邻二甲苯红外光谱图吸收峰与分子振动的关系

2. 理解双原子分子的振动

3. 掌握多原子分子的振动类型

邻二甲苯红外光谱图

Gaussian软件在有机化合物波谱解析教学中的应用(Ⅰ)——邻二甲苯红外光谱教学实例.

化学教育，2015 Vol. 36 (8): 66-68

邻二甲苯红外光谱A吸收峰对应分子的振动

邻二甲苯红外光谱B吸收峰对应分子的振动

邻二甲苯红外光谱C吸收峰对应分子的振动

邻二甲苯红外光谱D吸收峰对应分子的振动

一、

双原子分子的振动

谐振子模型

对双原子分子来说只有一种振动模式，即化学键的伸长或缩短。在理想状况下可看成是做简谐振动的系统。可用连在弹簧两端的两个小球的模型来理解：

双原子.gif

折合质量μ

两振动原子只要有一个的质量↓，μ↓，(ῡ)↑，红外吸收信号将出现在高波数区。

力常数K

图片5.png

力常数K（与键长、键能有关）
键长↓(短)，键能↑（大），K↑。

二、

多原子分子的振动

伸缩振动

● 伸缩振动（stretching vibration）ν
原子沿着化学键方向往运动，在振动过程中化学键的键长发生变化。
伸缩振动分为：对称伸缩（Vs），不对称伸缩（Vas）两种

亚甲基的不对称伸缩振动

亚不对称.gif

Vas～2930 ${cm}^{-1}$

亚甲基的对称伸缩振动

亚对称.gif

Vs～2850 ${cm}^{-1}$

弯曲振动

● 弯曲振动（bending vibration） δ
基团键角发生周期性的变化的振动或分子中原子团对其余部分作相对运动。
● 其中有面内弯曲δi.p和面外弯曲δo.o.p
● 面内弯曲又分为剪式振动δs和平面摇摆ρ
● 面外弯曲振动分为非平面摇摆ω和扭曲振动τ

亚甲基面内弯曲振动——剪式（Scissoring）

亚剪动.gif

Scissoring～1450 ${cm}^{-1}$

亚甲基面内弯曲振动——摇式（Rocking）

亚摇动.gif

Rocking～750 ${cm}^{-1}$

亚甲基面外弯曲振动——摆式（Wagging）

亚摆动.gif

Wagging～1250 ${cm}^{-1}$

亚甲基面外弯曲振动——扭式（Twisting）

扭式.gif

Twisting～1250 ${cm}^{-1}$

小结

以上各种振动，以对称伸缩振动、不对称伸缩振动、剪式振动和非平面摇摆出现较多。
按能量高低顺序排列：

多原子分子的振动

甲基的弯曲振动

甲基的对称弯曲振动

甲对称.gif

甲基的不对称弯曲振动

甲不对称.gif

环状化合物的骨架振动

此时环上原子协同振动

苯环的骨架振动一

苯环的骨架振动一

苯环的骨架振动二

苯环的骨架振动二

练一练

大家一起来复习一下

测验一

答题人数:25 正确率:76%

红外吸收光谱的产生是由什么引起的？

A.
分子外层电子、振动、转动能级的跃迁引起的
B.
原子外层电子、振动、转动能级的跃迁引起的
C.
分子振动-转动能级的跃迁引起的
D.
分子内层电子的跃迁引起的

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解题思路

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测验二

答题人数:4 正确率:75%

若按简单双原子分子计算，根据下面给出的化学键的力常数判断在红外吸收光谱中波数最大的是多少？

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解题思路

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参与人数：7

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09-05

谢谢gif立体图，比课本好用多了

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