基本振動頻率

基本振動頻率

基本振動頻率(Fundamental vibration frequency)是指把化學鍵相連的兩個原子看做諧振子,可以根據諧振子振動的Hooke定律,推導得到的公式。由它推導出一系列與紅外吸收波數相關的公式,更方便快捷的推斷紅外光譜。

基本振動頻率的推導

把化學鍵相連的兩個原子看做諧振子,可以根據諧振子振動的Hooke定律,化學鍵基本振動頻率為

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式中,K為化學鍵力常數(N/cm,1N=),是指化學鍵兩端的原子由平衡位置拉長單位長度時的恢復力。

基本振動頻率的延伸-折合相對原子質量

基本振動頻率 基本振動頻率
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基本振動頻率 基本振動頻率
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化學鍵力常數越大,化學鍵的強度越大。為A,B原子的折合質量,即;其中和分別為化學鍵兩端原子A和B的質量。

基本振動頻率 基本振動頻率
基本振動頻率 基本振動頻率

因為,所以

基本振動頻率 基本振動頻率

此式子說明,化學鍵力常數K越大,折合相對原子質量越小,則諧振子的振動頻率越大,即振動吸收峰的波數越大。

折合相對原子質量和波數

基本振動頻率 基本振動頻率

,可以得到以下結論

化學鍵類型折合相對原子質量鍵常數 N/cm基團振動波數
基本振動頻率 基本振動頻率
基本振動頻率 基本振動頻率
651190
基本振動頻率 基本振動頻率
6101680
基本振動頻率 基本振動頻率
6152060

(1)折合相對原子質量相同的基團,其化學鍵力常數越大,伸縮振動頻率基頻峰的波數越高。由於

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(15N/cm)>(10N/cm)>(5N/cm),所以三鍵,二鍵,單鍵的紅外振動波數順序為:

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基本振動頻率 基本振動頻率
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>>,如下表。

基本振動頻率 基本振動頻率
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基本振動頻率 基本振動頻率
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(2)折合相對原子質量越小,基團的伸縮振動波數越高。以共價鍵與氫原子組成基團的紅外振動波數均出現在高波數區。例如:=2911;=3600~3200;=3500~3300。

(3)以共價鍵與C原子組成基團的其他原子隨著原子質量的增加,紅外振動波數減少。比如:

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(4)折合相對原子質量相同的基團,一般v>β>γ。

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