在红外吸收光谱中,浓度与吸光度的关系仍然服从Lambert-Beer定律。在此,我们不讨论浓度与吸光度的关系,而是以物质的量浓度1.0mol∙L-1来讨论吸收峰的强度,这时
A=εmax(L∙cm-1∙mol-1)×1.0(mol∙L-1)×1.0cm=εmax
所以,吸收峰强度的定量描述,一般采用摩尔吸光系数ε为宜,这样便于对不同化合物的谱带强度在同一水平线上(1.0mol·L-1)进行比较。一般将谱带强度分为五级,见表4-8。
表4-8 谱带强度分级
1.跃迁概率
对于吸收峰的强度,对分子的振动活性描述是一种定性描述,跃迁概率是对吸收峰强度的定量描述。
基态分子中的某个基团吸收一定频率的红外线,产生振动能级跃迁而处于激发态。激发态分子通过与周围基态分子或溶剂分子的碰撞作用,失去能量回到基态,使它们之间形成动态平衡。跃迁过程中激发态分子占总分子的比例,称为跃迁概率,谱带强度就是跃迁概率的度量。(www.xing528.com)
跃迁概率与振动过程中偶极矩的变量Δμ有关,Δμ越大,跃迁概率越大,谱带越强。而Δμ与键的偶极矩及振动形式有关。在一定条件下,一个化合物的各种键的偶极矩是不同的,所以偶极矩变量也不同,使跃迁概率不同,谱带强度也各不相同。因此,红外吸收光谱是一条各种谱带强度不同,而相对强度恒定的吸收曲线。在不考虑相邻基团相互影响的条件下,键的极性越大,其偶极矩越大,伸缩振动过程的偶极矩变量也越大,谱带越强。
例如,在乙酸丙烯酯结构中,键比键的极性大,偶极矩μ大,其变量Δμ也大,所以,键的谱带强度比键大。若分子中与产生共轭现象,则两个基团的伸缩振动ν波数均降低,但键的νC=C峰强度明显增大,例如,巴豆酸甲酯的键吸收峰即是如此,如图4-8所示。
图4-8 乙酸丙烯酯与巴豆酸甲酯的红外吸收光谱
2.分子对称性
振动过程偶极矩的变量还与分子结构的对称性有关,对称性越好,振动过程的偶极矩变量Δμ越小;完全对称,变量Δμ为零。例如,三氯乙烯有较强的νC=C峰,而四氯乙烯的结构完全对称,无νC=C峰;又如,1-己烯、2-己烯与3-己烯,在分子中的对称性依次增强,νC=C峰由强变弱到消失。
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