实验4 分子振动
实验目
（1） 完成H2O分子CO2分子氯代环丙烷分子正丁酸分子计算掌握红外光谱吸收图绘制振动模式分子图找出实验数进行
（2） 理剖析振动光谱简振模式简振模式振动光谱应关系
（3） 掌握红外光谱Raman光谱识掌握谱图中峰辨认
计算方法
密度泛函B3LYP方法含弥散函数AUGccpVDZ基组水分子做称性限制优化优化构型基础进行简振频率IR强度Raman活性简振模式计算计算Gaussian98程序包
关机分子振动光谱实验涉简振频率红外光谱拉曼光谱简振模式计算分析讨简振模式振动方式分类简振模振动光谱应关系等振动分析结果会出分子全部振动模式分子中原子放称标准取笛卡尔直角坐标系中原子振动该点行子坐标系中出轴分量Chemcraft程序直接转换成矢量形式动态模拟模式振动频率值振动红外拉曼强度时出注意分析两种振动光谱产生原强度振动关系
实验旧SchrÖdinger equationThe BornOppenheimer Approximation 公式：
双原子分子振动量：
v0时量低绝零度时振动量12该量称零点
红外光谱 红外光谱法种根分子特定频率波吸收确定物质分子结构鉴化合物分析方法
物质产生红外吸收光谱必须满足两条件：
①电磁波量分子两级差相等决定吸收峰出现位置
②分子振动时偶极矩必须发生变化
拉曼光谱 种散射光谱拉曼光谱分析法入射光频率散射光谱进行分析分子振动转动方面信息应分子结构研究种分析方法
分子振动程中极化率变化导致拉曼光谱产生化学键伸缩极化率影响较键角变化影响较
计算结果
（1）H2O
偶极矩Tot21261
振动频率
振动模式
振动说明
IR强度
1603
O—H键弯曲振动
666701
3818
O—H键称伸缩振动
92225
3923
O—H键称伸缩振动
56845
图表 1红外光谱吸收图
图表 2实验测量水分子红外谱图
分析：水分子非线独分子3v63种简正振动方式三种振动方式红外活性出现简水分子振动图简化：
3818
1603
3923
分析实验理谱图知二者特征吸收基致外水分子拉曼红外光谱三峰位置相水分子三种振动模式引起偶极距磁化率变化红外活性拉曼活性
（2）CO2分子
振动频率
振动模式
振动分析
振动强度
669
C—O键面弯曲振动
330521
C—O键面外弯曲振动
330521
1373
称 C—O键伸缩振动
红外活性拉曼光谱中显示
2420
称称 C—O键伸缩振动
7116388
图表 4 CO2Raman光谱图
图表 3 CO2分子红外光谱图
图表 5实验测量CO2IR光谱
较分析： 测量实验CO2IR光谱2349 667 cm 二吸收峰理值数基致669cm1 处面面外两种弯曲振动二者简振动 具相频率红外光谱法区分
CO2分子红外光谱中频率1373cm1称伸缩振动引起偶极距变化具红外活性种称伸缩振动极化率较变化拉曼光谱中检测出种振动拉曼光谱中没669cm12420cm1振动两种振动程中669cm1处极化率没变化2420cm1处极化率变化相互抵消没拉曼活性两种光谱相互结合更分析分子振动
（3）氯代环丙烷
MODE
FREQ
IR INTENSITY
SYM
MODE
FREQ
IR INTENSITY
SYM
V1
320
18388
A’
V14
1315
427242
A’
V2
334
00243
A’’
V15
1460
50882
A’’
V3
622
252575
A’
V16
1495
74687
A’
V4
769
28785
A’
V17
3127
122956
A’’
V5
816
100437
A’’
V18
3130
36659
A’
V6
886
66268
A’
V19
3188
32558
A’
V7
952
83638
A’’
V20
3209
043
A’’
V8
1053
214337
A’
V21
3223
8091
A’
V9
1075
22915
A’’
V10
1092
57833
A’
V11
1114
06143
A’’
V12
1187
0504
A’’
V13
1229
02665
A’
32016
ClC1C3间称弯曲（称面弯曲）
33416
ClC1C3间称弯曲（称面横弯曲）
62174
C2Cl称面伸缩伴ClC1C3间称弯曲
76936
两CH2称扭转
81630
两CH2称扭转C—H面垂摆动
88576
环称呼吸振动
95167
环称呼吸振动
105283
两CH2称面称摇摆
107531
两CH2称面称摇摆
109238
两CH2称扭转兼C——H摆动
111432
两CH2称扭转C—H面垂摆动
118741
两CH2称扭转C—H面垂摆动
122917
环称呼吸振动
131471
环称呼吸振动
145979
两CH2称剪式振动身面剪切闭合方相反
149470
两CH2称剪式振动身面剪切闭合方相
312679
CH2称伸缩振动
312953
CH2称伸缩振动
3187．81
CH2称伸缩振动
320938
CH2称伸缩振动
322284
CH2称伸缩振动
图表 2氯代环丙烷分子显示红外光谱吸收图
分析：氯代环丙烷CS称性21简振模约表示分12A’振动模9A’’振动模文献值基符合振动频率高低划分高频区5振动模位3300~3100cm1范围均属CH伸缩振动称第类振动图表中V17~V21剩16振动模分300~1500cm1低频范围中频率低3振动模CCl振动特点称第二类简振模表中V1~V313环丙基特征振动模细分3元碳环特征振动模4表中V6V7V13V14称第三类振动模CH2CH相关振动模9称第四类振动模表中V4V5V8~12V15V16
较强IR吸收发生低频区键弯曲引起偶极变化产生例V14V3V8等
（4）正丁酸
OH
3759
CO
1811
CH
3019~3090
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实验目
（1） 完成H2O分子CO2分子氯代环丙烷分子正丁酸分子计算掌握红外光谱吸收图绘制振动模式分子图找出实验数进行
（2） 理剖析振动光谱简振模式简振模式振动光谱应关系
（3） 掌握红外光谱Raman光谱识掌握谱图中峰辨认
计算方法
密度泛函B3LYP方法含弥散函数AUGccpVDZ基组水分子做称性限制优化优化构型基础进行简振频率IR强度Raman活性简振模式计算计算Gaussian98程序包
关机分子振动光谱实验涉简振频率红外光谱拉曼光谱简振模式计算分析讨简振模式振动方式分类简振模振动光谱应关系等振动分析结果会出分子全部振动模式分子中原子放称标准取笛卡尔直角坐标系中原子振动该点行子坐标系中出轴分量Chemcraft程序直接转换成矢量形式动态模拟模式振动频率值振动红外拉曼强度时出注意分析两种振动光谱产生原强度振动关系
实验旧SchrÖdinger equationThe BornOppenheimer Approximation 公式：
双原子分子振动量：
v0时量低绝零度时振动量12该量称零点
红外光谱 红外光谱法种根分子特定频率波吸收确定物质分子结构鉴化合物分析方法
物质产生红外吸收光谱必须满足两条件：
①电磁波量分子两级差相等决定吸收峰出现位置
②分子振动时偶极矩必须发生变化
拉曼光谱 种散射光谱拉曼光谱分析法入射光频率散射光谱进行分析分子振动转动方面信息应分子结构研究种分析方法
分子振动程中极化率变化导致拉曼光谱产生化学键伸缩极化率影响较键角变化影响较
计算结果
（1）H2O
偶极矩Tot21261
振动频率
振动模式
振动说明
IR强度
1603
O—H键弯曲振动
666701
3818
O—H键称伸缩振动
92225
3923
O—H键称伸缩振动
56845
图表 1红外光谱吸收图
图表 2实验测量水分子红外谱图
分析：水分子非线独分子3v63种简正振动方式三种振动方式红外活性出现简水分子振动图简化：
3818
1603
3923
分析实验理谱图知二者特征吸收基致外水分子拉曼红外光谱三峰位置相水分子三种振动模式引起偶极距磁化率变化红外活性拉曼活性
（2）CO2分子
振动频率
振动模式
振动分析
振动强度
669
C—O键面弯曲振动
330521
C—O键面外弯曲振动
330521
1373
称 C—O键伸缩振动
红外活性拉曼光谱中显示
2420
称称 C—O键伸缩振动
7116388
图表 4 CO2Raman光谱图
图表 3 CO2分子红外光谱图
图表 5实验测量CO2IR光谱
较分析： 测量实验CO2IR光谱2349 667 cm 二吸收峰理值数基致669cm1 处面面外两种弯曲振动二者简振动 具相频率红外光谱法区分
CO2分子红外光谱中频率1373cm1称伸缩振动引起偶极距变化具红外活性种称伸缩振动极化率较变化拉曼光谱中检测出种振动拉曼光谱中没669cm12420cm1振动两种振动程中669cm1处极化率没变化2420cm1处极化率变化相互抵消没拉曼活性两种光谱相互结合更分析分子振动
（3）氯代环丙烷
MODE
FREQ
IR INTENSITY
SYM
MODE
FREQ
IR INTENSITY
SYM
V1
320
18388
A’
V14
1315
427242
A’
V2
334
00243
A’’
V15
1460
50882
A’’
V3
622
252575
A’
V16
1495
74687
A’
V4
769
28785
A’
V17
3127
122956
A’’
V5
816
100437
A’’
V18
3130
36659
A’
V6
886
66268
A’
V19
3188
32558
A’
V7
952
83638
A’’
V20
3209
043
A’’
V8
1053
214337
A’
V21
3223
8091
A’
V9
1075
22915
A’’
V10
1092
57833
A’
V11
1114
06143
A’’
V12
1187
0504
A’’
V13
1229
02665
A’
32016
ClC1C3间称弯曲（称面弯曲）
33416
ClC1C3间称弯曲（称面横弯曲）
62174
C2Cl称面伸缩伴ClC1C3间称弯曲
76936
两CH2称扭转
81630
两CH2称扭转C—H面垂摆动
88576
环称呼吸振动
95167
环称呼吸振动
105283
两CH2称面称摇摆
107531
两CH2称面称摇摆
109238
两CH2称扭转兼C——H摆动
111432
两CH2称扭转C—H面垂摆动
118741
两CH2称扭转C—H面垂摆动
122917
环称呼吸振动
131471
环称呼吸振动
145979
两CH2称剪式振动身面剪切闭合方相反
149470
两CH2称剪式振动身面剪切闭合方相
312679
CH2称伸缩振动
312953
CH2称伸缩振动
3187．81
CH2称伸缩振动
320938
CH2称伸缩振动
322284
CH2称伸缩振动
图表 2氯代环丙烷分子显示红外光谱吸收图
分析：氯代环丙烷CS称性21简振模约表示分12A’振动模9A’’振动模文献值基符合振动频率高低划分高频区5振动模位3300~3100cm1范围均属CH伸缩振动称第类振动图表中V17~V21剩16振动模分300~1500cm1低频范围中频率低3振动模CCl振动特点称第二类简振模表中V1~V313环丙基特征振动模细分3元碳环特征振动模4表中V6V7V13V14称第三类振动模CH2CH相关振动模9称第四类振动模表中V4V5V8~12V15V16
较强IR吸收发生低频区键弯曲引起偶极变化产生例V14V3V8等
（4）正丁酸
OH
3759
CO
1811
CH
3019~3090
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