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13.8 : 红外频率范围:X-H 伸缩

在红外光谱中,可以在 2700-4000 cm^-1 的频率范围内观察到由 X-H 键(例如碳氢(C–H)、氧氢(O–H)或氮氢(N–H))所产生的信号。碳氢伸缩振动在 2850-3000 cm^-1 的区域内形成尖锐的谱带。氧氢 伸缩振动的存在导致在 3650-3200 cm^-1 的频率范围内形成吸收带。同时,可以通过 3500-3100 cm^-1 范围内的吸收带对氮氢伸缩进行确认。即使氧氢键和氮氢键都在相似的频率范围内振动,但与氮氢伸缩振动相对应的峰值具有一个或两个强度较低的尖锐吸收带。如果氧氢基团存在于氮氢区域,它将在红外光谱中显示出一个宽吸收峰。

如果在 3650–3600 cm^-1 处出现尖锐峰,意味着存在自由氧氢伸缩振动。如果氧氢基团以氢键的形式存在,则在 3400–3300 cm^-1 处会出现宽峰。例如,在游离酒精的红外光谱中,我们可以观察到在 3650–3600 cm^-1 处的峰值,这与自由氧氢伸缩振动相对应。但是,当酒精溶解在水中时,由于氧氢基团之间形成了氢键,因此在 3400–3300 cm^-1 处会出现宽峰。通过比较碳氢、氮氢和氧氢键的吸收频率,可以清楚地看出键的偶极矩对吸收频率有着显著的影响。振动过程中的偶极矩变化越大,则吸收就越强烈。例如,由于氧原子的电负性较高,氧氢伸缩振动伴随的偶极矩变化比氮氢键更大。因此,氧氢伸缩振动比其对应的碳氢伸缩振动和氮氢伸缩振动更加强烈。

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IR SpectroscopyX H BondsC H StretchingO H StretchingN H StretchingFrequency RangeAbsorption BandsHydrogen BondingDipole MomentElectronegativitySharp PeakBroad PeakIntensity Comparison

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