最新第4章红外吸收光谱法
红外吸收光谱分析 - 红外吸收光谱分析
• 3．某未知物的沸点202℃，分子式为 C8H8O，试判断其结构。
4．某化合物的分子式为C8H10O2， 试推断其结构式。
• 5．已知未知物的分子式为C7H9N， 推出其结构。
6．已知某化合物的分子式为 C9H10O2，试推断结构式。
O
CH2OCCH3
CH3 NH2
Leabharlann Baidu
O C CH3
答案!
OH OH CH CH2
振动形式
CO
CO CO
归属
—O—C O |
峰位 1596 1489 1581 3070 748
2954 2846 1434
振动形式
CC CC CC
CH CH
CH
CH
CH 3
归属
可能结构为
O || C — OCH 3 O || C — OCH 3
2.确定官能团或结构碎片
3.推出可能的结构 4.核对分子式和不饱和度 5.和Saltler标准光谱对照
例1 C4H10O
U 2 8 10 （0饱和脂肪族化合物） 2
吸收峰 2970cm-1 2874 1476 1395 1363
振动形式
CH
CH CH 3 CH 3 CH 3
归属
CH 3 | CH3 — C — | CH 3
第04章 红外光谱(全)
电子云密度平均化→键长↑→ k↓→红移（π-π π π和 p-π π共轭）
Leabharlann Baidu24
4.2 红外光谱与分子结构
O
O H3 C C CH3
C
-1 νC=O C O = 1715 cm
1 νC=O = 1670 cm-1
-1 νC=O C O = 1660 cm
若诱导效应（-I）与共轭效应（+C）同时存在，按照影响 大的效应来考虑。
C-O-C 1300~1020 1300 1020 苯 指 纹 区
~1380 ~1460 -CH3 -CH2~1470 C-OH 酚 伯 叔仲 ~1460
-CN ~2240 -CC~2220
苯环 ~1600
X-H伸缩振动 (X: C, N, O, S)
三键 双键 累积双键 伸缩振动
~1500 ~1580 1580
红外谱图的峰数、峰位与峰强
一、峰数
非线性分子 ＝ 3N－6 线性分子 ＝ 3N－5
二 基团频率与红外光谱的分区 二、基团频率与红外光谱的分区
1、几个常用术语
特征峰：用于鉴定官能团的存在并具有较高强度 的吸收峰。如
C O
1650 ~ 1870cm 1
17
4.2 红外光谱与分子结构 相关峰：一个基团除了有特征峰外，还有一些其 他振动形式的吸收峰，这些相互依存而又相互可以左 证的吸收峰称为相关峰。 证的吸收峰称为相关峰 特征区：4000-1330 cm-1 指纹区：1330-400 cm-1
《仪器分析》--红外吸收光谱法习题集及答案
六、红外吸收光谱法(193题)
一、选择题( 共61题)
1. 2 分(1009)
在红外光谱分析中，用 KBr制作为试样池，这是因为： ( )
(1) KBr 晶体在 4000～400cm-1范围内不会散射红外光
(2) KBr 在 4000～400 cm-1范围内有良好的红外光吸收特性
(3) KBr 在 4000～400 cm-1范围内无红外光吸收
(4) 在 4000～400 cm-1范围内，KBr 对红外无反射
2. 2 分(1022)
下面给出的是某物质的红外光谱（如图），已知可能为结构Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ，试问哪
一结构与光谱是一致的？为什么？ ( )
3. 2 分(1023)
下面给出某物质的部分红外光谱（如图），已知结构Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ，试问哪一结构
与光谱是一致的，为什么？
4. 2 分(1068)
一化合物出现下面的红外吸收谱图，可能具有结构Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ或Ⅳ，哪一结构与
光谱最近于一致？
5. 2 分(1072)
1072
羰基化合物中，C = O 伸缩振动
频率出现最低者为 ( )
(1) I (2) II (3) III (4) IV
6. 2 分(1075)
一种能作为色散型红外光谱仪色散元件的材料为 ( )
(1) 玻璃 (2) 石英 (3) 卤化物晶体 (4) 有机玻璃
7. 2 分(1088)
并不是所有的分子振动形式其相应的红外谱带都能被观察到，这是因为 ( )
(1) 分子既有振动运动，又有转动运动，太复杂
(2) 分子中有些振动能量是简并的
(3) 因为分子中有 C、H、O 以外的原子存在
(4) 分子某些振动能量相互抵消了
04第四章 红外光谱法
同时产生多个谱峰（基团特征峰及指纹峰），各类峰
之间相互依存、相互佐证。通过一系列的峰才能准确 确定一个基团的存在。
30
• 区域是C-O、C-N、C-F、C-P、C-S、P-O、Si-O
等单链的 伸缩振动和C=S、S=O、P=O等双键的
伸缩振动吸收．
• 其中≈1375cm-1的谱带为甲基的δC-H 对称弯曲振动，
振动且频率及位相相同。此时分子中的任何振动可视为所
有上述简谐振动的线性组合。 简正振动基本形式 伸缩振动：原子沿键轴方向伸缩，键长变化但键角不变的 振动。
变形振动：基团键角发生周期性变化，但键长不变的振动。
又称弯曲振动或变角振动。
18
亚甲基的各种变形振动形式
19
5. 理论振动数（峰数）
设分子的原子数为n，
C=O
1900-1650
C=O C
苯衍生 物的泛 频
1680-1620 2000-1650
29
指纹区（可分为两个区）
单、双键伸缩振动 1800-900 C-O（1300-1000） （不含氢） C-(N、F、P)，P-O，Si-O 用于顺反式结构、 900-650 面内外弯曲振动 取代类型的确定
在红外分析中，通常一个基团有多个振动形式，
但实际情况正好相反．所以，仅用诱导效应不能
解释造成上述频率降低的原因．
红外吸收光谱法习题集及答案
六、红外吸收光谱法(193题)
一、选择题( 共61题)
1. 2 分(1009)
在红外光谱分析中，用KBr制作为试样池，这是因为：( )
(1) KBr 晶体在4000～400cm-1范围内不会散射红外光
(2) KBr 在4000～400 cm-1范围内有良好的红外光吸收特性
(3) KBr 在4000～400 cm-1范围内无红外光吸收
(4) 在4000～400 cm-1范围内，KBr 对红外无反射
2. 2 分(1022)
下面给出的是某物质的红外光谱（如图），已知可能为结构Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ，试问哪
一结构与光谱是一致的？为什么？( )
3. 2 分(1023)
下面给出某物质的部分红外光谱（如图），已知结构Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ，试问哪一结构
与光谱是一致的，为什么？
4. 2 分(1068)
一化合物出现下面的红外吸收谱图，可能具有结构Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ或Ⅳ，哪一结构与
光谱最近于一致？
5. 2 分(1072)
1072
羰基化合物
R
C
O OR (I ),R
C
O R? (￠ò),R
C O
N H R(III), A r
S C O
S
R(I V)
中，C = O 伸缩振动
频率出现最低者为
(
)
(1) I (2) II
(3) III
(4) IV
6. 2 分(1075)
一种能作为色散型红外光谱仪色散元件的材料为(
) (1) 玻璃(2) 石英(3) 卤化物晶体
(4) 有机玻璃
7. 2 分(1088)
并不是所有的分子振动形式其相应的红外谱带都能被观察到，这是因为(
) (1) 分子既有振动运动，又有转动运动，太复杂(2) 分子中有些振动能量是简并的(3) 因为分子中有C 、H 、O 以外的原子存在
红外吸收光谱法教案(最新整理)
第六章红外吸收光谱法
基本要点：
1.红外光谱分析基本原理；
2.红外光谱与有机化合物结构；
3.各类化合物的特征基团频率；
4.红外光谱的应用;
5.红外光谱仪.
学时安排：3学时
第一节概述
分子的振动能量比转动能量大，当发生振动能级跃迁时，不可避免地伴随有转动能级的跃迁，所以无法测量纯粹的振动光谱，而只能得到分子的振动-转动光谱，这种光谱称为红外吸收光谱。
红外吸收光谱也是一种分子吸收光谱。
当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁,使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱。记录红外光的百分透射比与波数或波长关系曲线，就得到红外光谱。
一、红外光区的划分
红外光谱在可见光区和微波光区之间，波长范围约为0.75 ~1000µm，根据仪器技术和应用不同，习惯上又将红外光区分为三个区：近红外光区（0.75~ 2.5µm），中红外光区（2.5~
25µm），远红外光区（25~1000µm）。
近红外光区（0.75~ 2.5µm）
近红外光区的吸收带主要是由低能电子跃迁、含氢原子团（如O—H、N—H、C—H）伸缩振动的倍频吸收等产生的。该区的光谱可用来研究稀土和其它过渡金属离子的化合物，并适用于水、醇、某些高分子化合物以及含氢原子团化合物的定量分析。
中红外光区（2.5~25µm）
绝大多数有机化合物和无机离子的基频吸收带出现在该光区。由于基频振动是红外光谱中吸收最强的振动，所以该区最适于进行红外光谱的定性和定量分析。同时，由于中红外光谱仪最为成熟、简单，而且目前已积累了该区大量的数据资料，因此它是应用极为广泛的光谱区。通常，中红外光谱法又简称为红外光谱法。
红外吸收光谱法
(3)红外吸收可用于定量分析。但是由于 红外辐射能量较小，分析时需要较宽的光 谱通带，而物质的红外吸收峰又比较多， 难以找出不受干扰的检测峰，因此，定量 分析应用较少。 （4）红外吸收光谱是一种非破坏性分析 方法，对于试样的适应性较强。样品可以 是液体、固体、气体。
04:04:06
应 用：结构分析，定性，定量 具有快速，样品需要量少，气态、液
m1m2
m1 m2
若原子的质量用原子质量单位(u，1u=1.66×10-24g) 表示，则成键两原子的折合质量应为：
(m1
m1m2 m2 ) 6.02
10 23
04:04:06
从分子简谐振动方程可知，分子振动频率与化 学键的键力常数、原子质量有关系.
折合质量相同时，振动频率取决于化学键的 强度
单键 双键 三键
化学键 C-C C=C CC
键力常数N·cm-1 5 10 15
波数cm-1 1190 1683 2062
04:04:06
化学键的类型相同时，原子质量m大,化学键的 振动波数低。
化学键 单键 单键
基团 C-C C-H
波数cm-1 1190 2920
பைடு நூலகம்
(二) 非谐振子
实际上双原子分子并非理想的谐振子
04:04:06
红外光谱的表示方法
仪器分析 第四章--红外吸收光谱法
始跃迁的吸收谱带。
条件2：只有能使偶极矩发生变化的振动形式才能吸收 红外辐射，即辐射与物质间有相互偶合作用。
对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振，无红
外活性。 如：N2、O2、Cl2 等。
非对称分子：有偶极矩，具有红外活性。
谱线强度：
偶极矩是否变化决定该分子能否产生红外吸收，而偶 极矩变化大小又决定了吸收谱带的强度：根据量子化学理 论，红外光谱强度与分子偶极矩变化的平方成正比。
苯衍生物的C=C
苯衍生物在 2000 1667 cm-1 出现 C-H和C=C键的面内变 形振动的泛频吸收（强度弱），可用来判断取代基位臵。
2000 1600
（3）C=O（18501600 cm-1） 碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。红外吸收谱 图中最强的峰，无干扰，易辨别！
醛、酮的-C=O
合裂分导致。
线性酸酐两吸收峰高度接近，高波数峰稍强；环形结 构：低波数峰强。
酯类的-C=O
吸收峰：1750~1725 cm-1，吸收很强。
吸收峰不受氢键影响。
不同极性溶剂中，吸收峰位臵无明显移动。
4. X-H 弯曲振动区 1650~1350 cm-1
包括C-H、N-H弯曲振动吸收峰
甲基在1380~1370 cm-1有一个很特征的弯曲振动吸收
实验三红外吸收光谱法
样品测试与数据记录
测试条件
数据记录
确保测试环境符合要求，如温度、湿 度等。
准确记录测试数据，包括峰位、峰强 等信息。
测试过程
按照操作规程进行测试，记录测试过 程中的重要数据。
红外光谱图分析
图谱解析
对红外光谱图进行解析，识别特征峰及其对应的 分子振动模式。
基团频率是指特定化学键或基团在红 外光谱中出现的波数范围。基团频率 与分子结构密切相关，不同基团具有 不同的振动频率和吸收峰位置。
通过分析基团频率和峰形特征，可以 推断出分子中的化学键类型、键长、 键角等信息，从而了解分子的结构特 征和性质。
03
实验步骤
样品制备
01
02
03
样品选择
选择具有代表性的样品， 确保样品纯净度高、无杂 质。
加强理论与实践结合
希望在后续的实验中能够更加注重理论与实践的结合，通过实际操作加深对理论知识的理解和掌握。同 时，也希望能够在实验中更加注重培养学生的创新思维和实践能力。
谢谢观看
在实验过程中遇到问题时，我们学会了独立思考和团队协作，通过查找资料和讨论，寻 找解决问题的方法。
实验不足与改进建议
实验时间安排不够合理
由于实验操作较为复杂，原定的实验时间可能不够充裕， 导致部分同学未能完成实验。建议在未来的实验中增加时 间安排的灵活性。
04 红外光谱分析
二、制样的方法 1 .气体样品：在玻璃气槽内进行测定。 2 . 液体和溶液试样 （1）液体池法：沸点较低，挥发性较大的 试样，可注入封闭液体池中，液层厚度 一般为0.01~1mm。 （2）液膜法：沸点较高的试样，直接滴 在两片盐片之间，形成液膜。
3 . 固体试样 （1）压片法： 试样与纯KBr研细均匀， 置于模具中，用压力在油压机上压成透 明薄片。 （2）石蜡糊法 （3）薄膜法
一、色散型红外光谱仪
色散型红外光谱仪的组成部件与紫外可见分光光度计相似，但每一个部件的结 构、所用的材料及性能不同。 红外光谱仪的样品是放在光源和单色 器之间；而紫外- -可见分光光度计是放在 单色器之后。
真空热电偶 热释电检测器
硅碳棒、 Nernst灯 NaCl KBr
光源：发射红外光 硅碳棒、Nernst灯 样品池：不吸收红外光 NaCl、KBr 检测器：对红外光响应 真空热电偶：温差转变为电势 热释电检测器（硫酸三苷肽TGS）： 温度升高释放电荷，响应速度快 碲镉汞（MCT）检测器： 灵敏度高，响应速度快
二、双原子分子的振动
简谐振动 基本振动频率
k——化学键的力常数，定义为将两原子由平衡位 置伸长单位长度时的恢复力。 单键、双键和三键的力常数分别近似为5、10和 15 N· -1； cm c——光速（2.9981010cm ·-1） s ——折合质量，单位为g
仪器分析 第4章 红外吸收光谱法
傅里叶变换红外吸收光谱仪的特点
测量时间短：在不到一秒钟的时间内可以得到一 张谱图，比色散型光栅仪器快数百 倍；可以用于GC-IR联用分析。
分辨率高：波数精度达到0.01cm-1。 测量精度高：重复性可达0.1%。 杂散光小：小于0.01%。 灵敏度高：在短时间内可以进行多次扫描，多次测 量得到的信号进行累加，噪音可以降低。 测定光谱范围宽：10000~10cm-1。
峰都出现在什么位置？
4.2 基本原理
产生红外吸收的条件 分子振动类型 基本振动理论数 影响吸收峰强度的因素 基团频率
4.2 基本原理
4.2.1 物质分子产生红外吸收的基本条件
（1）分子吸收的辐射能与其能级跃迁所
需能量相等；
（2）分子发生偶极距的变化（耦合作用）。
只有发生偶极矩变化的振动才能产生可观测 的红外吸收光谱，称红外活性。
+ - 不需预热
硅碳棒是由SiC加压在20000C烧结而成 供电电流：4~5A; 工作温度：1200~15000C; 使用寿命：1000h.
(2) 能斯特灯(Nernst Lamp)
能斯特灯是由稀土金属氧化物烧结的空心棒或 实心棒。 + 主要成分：氧化锆(75%)、氧化钇、氧化钍等; 供电电流：0.5~1.2A; 工作温度：1300~1700C; 使用寿命：2000h. > 7000C：导体; 需要预热。
第四章 红外光谱分析法
第四章红外光谱分析法
§4—1红外光谱简介
红外辐射泛指位于可见光和微波段之间的那一部分电磁波谱．对有机化学家最有实际用处的是只限于4000—666厘米-1(2．5-15.0微米)之间的范围．最近，对近红外区14290—4000(0.7一2.5微米)和远红外区700—200厘米-1(14.3—50微米)的兴趣正在增加．在红外光谱分析中,一个十分简单的分子也可以给出一个非常复杂的红外光谱图．有机化学家就是利用这种光谱图的复杂性，将一个未知化合物的光谱图与一个可靠的标准品的光谱图相互比较，两张光谱图中峰对峰的完全一致对于鉴定就是最好的证据．除了光学对映体外的任何两个化合物均不可能给出相同的红外光谱图．
虽然，红外光谱图是整个分子的特性，但是不管分子其余部分的结构如何，结果是某一特定的原子基团总是在相同的或者几乎是相同的频率处产生吸收谱带．正是这种特征谱带的不变性使化学家可以，通过简单的观察并参考有关特征基团频率的综合图嵌来获得有用的结构信息．我们将主要依靠这些特征基团频率．
由于我们并不单纯依靠红外光谱图进行鉴定，因此，并不需要对红外光谱图进行详细的分析．根据我们的总的计划，在这里将提出为达到下列目的，所必需的理论：即把红外光谱图与其它的光谱数据一起用来确定分子结构．
因为大多数大学的和工业的实验室都把红外分光光度计作为有机化学家的一种常备的基本工具，在这一章中将比其它各章较详细地叙述仪器和样品制备．红外光谱法作为实用有机化学家的一种工具，从已经出版书籍的数目可以明显地看到．在这些书中，有的是全部地、有的是部分地讨论了红外光谱法的应用。.
仪器分析 04红外光谱法
1
1300 cm
1
1250 cm1
4-2-3 多原子分子振动（3）
分子简正振动的理论数（等于基频吸收峰数）
分子简正振动的数目称为振动自由度。分子的振动自由度、转 动自由度和平动自由度之和等于分子总自由度，含 N个原子的 分子总自由度为3N。 线形分子：理论振动数=3n-5（3个平动+2个转动） 非线性分子：理论振动数=3n-6（3个平动+3个转动）
21002140 21962260 22402260 （非共轭） R=R无红外吸收 只含 C、H、N原子吸 收峰强而尖锐 含O则吸收峰减弱，越 近越弱
三键
及累 积双
RC C R'
键
CN
22202230 （共轭）
20001500 cm-1（双键伸缩振动区）
强峰，是判断酮、醛、酸、酯及酸酐的特征 吸收峰，其中酸酐因振动耦合而具有双峰 峰较弱（对称性较高）。若存在苯环，则在 C=C 苯衍生 物的泛 频谱带 20001650 16801620 1600和1500附近有2-4个峰（苯环的骨架振 动），可用于识别分子中是否存在苯环 C-H面外，C=C面内变形振动，很弱，但是
哪些分子具有红外活性呢？
单原子分子、同核分子：He、Ne、N2、O2、Cl2、H2 没有红外活性 对称性分子 非对称性振动，有偶极矩变化，有红外活性。如CO2 非对称分子的振动 有偶极矩变化，红外活性
4第四章红外吸收光谱法副本
作业题
第四章红外分光光度法
第一节概述
填空题
1、红外光区位于 ______ 光区和________ 光区之间, 波长范围为_______________ ，习惯上又可将其细分
为__________ 、 _________ 和 __________ 三个光区，应用较多的是________ 光区。
2、红外谱图纵坐标一般为，横坐标一般为。
简答题：
红外分光光度法的特点。
H H H Cl
ci" 'ci D. Cl" X H
4、在有机化合物的红外吸收光谱中，出现在4000 1250cm—1频率范围的可用于鉴定官能团，这一段频率范围称为（）
A.指纹区
B.倍频区
C.特征区
D.合频区
5、
第二节基本原理
1、分子内部的运动方式有三种，
即：_____ 、_____ 和 _____，相应于这三种不同的运动形式，分子具有______ 能级、______ 能级
和____ 能级。
2、一般多原子分子的振动类型分为 _________ 振动和________ 振动。
3、乙烷的振动自由度是 ____________ 。
4、甲酸的振动自由度是 ____________ 。
判断题：
1、对称结构分子，如H2O分子，没有红外活性。（）
2、水分子的H— O— H对称伸缩振动不产生吸收峰。（）以上①、②、③、④四种烯的u c=c值为：
A. ①为1650cm1;②为1678cm1;③为1657cm1:④ 为1781cm1
B. ①为1781cm1;②为1657cm1;③为1650cm1:④ 为1678cm-1
C. ①为1650cm1;②为1657cm1;③为1678cm1:④ 为1781cm1
红外吸收光谱法(重点难点讲解)
二、双原子分子的振动
（2）基本振动公式
振动频率
——谐振子振动
化学键的键力常数（将两原子由平衡位置 伸长单位长度时的恢复力，单位为N· cm1）
k 与键的种类及成键原子有关
振动 频率 两原子的折合质量 单键：k = 4～6N· cm-1； 双键：k = 8～12N· cm-1 ； 叁键：k = 12～18N· cm-1；
★ 红外光谱是分子光谱，因此是带光谱 ★ 红外光谱是分子吸收光谱，因此定量分析的依据是 朗伯－比尔定律 ★ 红外光谱涉及的是分子在同一电子能级上的振动和 转动能级的跃迁产生的吸收光谱
★ 红外光谱是分子吸收红外光区的光产生的光谱
二、红外光区的划分及应用
光区名称 近红外区 (泛频区) 波数范围 (cm-1) 12800~4000 吸收类型及特征 应用
适用的对象广 ※ 包括除单原子分子及同核分子外的所有其它无机及有机物 ※ 可用于气体、液体及固体试样 ※ 可用于微量及痕量样品的分析 ※ 可以作无损分析、表面分析及过程分析
目前，IR主要的用途是识别分子中存在的特征 基团（如-OH，-NH，-Ar，-C=O等）
四、红外光谱图的表示方法
以透过率 T%为纵坐标，波数（cm-1）或波长（m）为横坐 标绘制的曲线
（弯曲振动或 变角振动）
（键长不变 而键角变化 的振动）
伸缩振动
对称伸缩振动(s)
第四章红外吸收
对于线性分子，其振动自由度是3n－5，3个平动和2个绕 轴转动无能量变化
电磁辐射范围：射线～无线电波所有范围； 相互作用方式：发射、吸收、反射、折射、散射、干 涉、衍射等； 光分析法在研究物质组成、结构表征、表面分析等方 面具有其他方法不可区代的地位；
三个基本过程：
（1）能源提供能量； （2）能量与被测物之间的相互作用； （3）产生信号。
基本特点：
（1）所有光分析法均包含三个基本过程； （2）选择性测量，不涉及混合物分离（不同于色谱分析）； （3）涉及大量光学元器件。
二是用于化学组成的分析
红外光谱最广泛的应用在于对物质的化学 组成进行分析，用红外光谱法可以根据光 谱中吸收峰的位置和形状来推断未知物结 构，依照特征吸收峰的强度来测定混合物 中各组分的含量，它已成为现代结构化学、 分析化学最常用和不可缺少的工具。
2 红外光区的划分
习惯上按红外线波长，将红外光谱分成三个区域： （1）近红外区：0.78～2.5μm（12 820～4 000cm-1），
三、光分析分类
type of optical analysis
光谱法——基于物质与辐射能作用时，分子发生能级跃迁 而产生的发射、吸收或散射的波长或强度进行分析的方法；
原子光谱、分子光谱、非光谱法 原子光谱（线性光谱）：最常见的三种 基于原子外层电子跃迁的原子吸收光谱（AAS）； 原子发射光谱（AES）、原子荧光光谱（AFS）； 基于原子内层电子跃迁的 X射线荧光光谱（XFS）； 基于原子核与射线作用的穆斯堡谱；
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
m1m2 m1 m2
若原子的质量用原子质量单位(u，1u=1.66×10-24g) 表示，则成键两原子的折合质量应为：
m1m2 (m1 m2 ) 6.021023
15:17:48
从分子简谐振动方程可知，分子振动频率与化 学键的键力常数、原子质量有关系.
折合质量相同时，振动频率取决于化学键的 强度
15:17:48
IR光谱用T-λ 曲线或T-曲线表示。纵坐标为
百分透射比T%,吸收峰向下,向上则为谷。横坐
标为波长λ （单位μ m）或波数 （单位cm-1)。
两者的关系是：/cm-1= 104/(λ /μ m) = 1/(λ /cm)
1。
中红外区的范围为4000-400cm-
用波数描述吸收谱带比较简单,且便于与Raman 光谱比较。
15:17:48
红外光谱的表示方法
红外光谱图：纵坐标为透光率（或吸光度），横坐标为波长
λ（ m ）和波数1/λ
，单位：cm-1。
10 4 / cm / m
1
15:17:48
图4.1 苯酚的IR吸收光谱
15:17:48
图4.2乌桕油的IR光谱
15:17:48
图4.3 聚苯乙烯红外光谱图
第四章 红外吸收光谱法 Infrared Absorption Spectrometry,IR
15:17:48
第一节
一、 定义
概
述
依据物质对红外辐射的特征吸收建立 起来的一种光谱分析方法。分子吸收 红外辐射后发生振动能级和转动能级 的跃迁，因而红外光谱又称分子振动转动光谱。
15:17:48
红外光谱属分子吸收光谱。样品受到频率 连续变化的红外光照射时,分子吸收其中一 些频率的辐射，分子振动或转动引起偶极 矩的净变化，使振-转能级从基态跃迁到激 发态，相应于这些区域的透射光强度减弱, 记录百分透过率T%对波数或波长的曲线， 即得红外光谱。
15:17:48
aa'是谐振子位能曲线, bb'是真实双原子分子振动位能曲线
最常用的
50～1000
2.5～15
200～10
4000～650
15:17:48
3. 红外光谱特点 1）红外吸收只有振-转跃迁，能量低；
2）应用范围广：除单原子分子及单核分子外，几乎所有有
机物均有红外吸收； 3）分子结构更为精细的表征：通过IR谱的波数位置、波峰 数目及强度确定分子基团、分子结构； 4）定量分析； 5）固、液、气态样均可用，且用量少、不破坏样品； 6）分析速度快。 7）与色谱等联用（GC-FTIR）具有强大的定性功能。
特点：与紫外-可见吸收光谱比较 (1) 除了单原子分子和同核双原子分子等少数 分子外，几乎所有化合物均可用红外吸收光谱法 进行研究。适用范围广。
（2）红外光谱可对物质的组成和结构特征提供
十分丰富的信息。其最重要和最广泛的用途是对
有机化合物进行结构分析。
15:17:48
(3)红外吸收可用于定量分析。但是由于 红外辐射能量较小，分析时需要较宽的光 谱通带，而物质的红外吸收峰又比较多， 难以找出不受干扰的检测峰，因此，定量 分析应用较少。 （4）红外吸收光谱是一种非破坏性分析 方法，对于试样的适应性较强。样品可以 是液体、固体、气体。
15:17:48
四、紫外吸收光谱与红外吸收光谱的区别
1. 光谱产生的机制不同
紫外：电子光谱；
红外：振－转光谱
2. 研究对象和使用范围不同
紫外：研究不饱和化合物，具有共轭体系； 红外：凡是在振动中伴随有偶极矩变化的化合 物都是红外光谱研究的对象。可研究几乎所有的有 机物。
15:17:48
五、红外光谱法的特点和应用
15:17:48
三、红外光谱的表示方法
当一束具有连续波长的红外光通过物质 时,其中某些波长的光就要被物质吸收。 物质分子中某个基团的振动频率和红外 光的频率一致时,二者发生共振,分子吸 收能量,由原来的基态振动能级跃迁到能 量较高的振动能级，将分子吸收红外光 的情况用仪器记录下来,就得到红外光谱 图。
1 Ev (v )h （v = 0, 1, 2, · · · ） 2
式中， v 为振动量子数，ν为分子 振动频率。
15:17:48
在室温时，分子处于基态（v = 0），此时伸
缩振动振幅很小。当有红外辐射照射分子时，若
辐射光子所具有的能量恰好等于分子振动能级差
时，则分子吸收光子能量跃迁至振动激发态，导 致振幅增大。 分子的两个原子以其平衡点为中心，以很小 的振幅(与核间距相比)作周期性“简谐”振动， 其振动可用经典刚性振动描述。分子简谐振动频 率的计算公式为：
15:17:48
1 (频率) 2
1 k .......... ....... 或 (波数) 2c
k
以上两式称为分子简谐振动方程式。不仅
可以用于双原子分子振动的频率或波数，而且
也适用于复杂分子中一些化学键的振动频率或
波数的计算。
15:17:48
k为化学键的力常数（单位：N· cm-1 ）,为双 原子折合质量（单位为g）
15:17:48
应 用：结构分析，定性，定量 具有快速，样品需要量少，气态、液 态、固态样品都可测等特点。与色谱等 联用（GC-FTIR）具有强大的定性功能 局限性：灵敏度低，样品必须纯制。
15:17:48
第二节
红外吸收基本原理
一 分子的振动 (一) 双原子分子振动
谐振子模型 双原子分子化学键的振动类 似于连接两个小球的弹簧 分子的振动总能量：
化学键 单键 双键 C-C C=C 键力常数N· cm-1 5 10 波数cm-1 1190 1683
三键
CC
ຫໍສະໝຸດ Baidu15
2062
15:17:48
化学键的类型相同时，原子质量m大,化学键的 振动波数低。
化学键 单键 单键 基团 C-C C-H 波数cm-1 1190 2920
(二) 非谐振子 实际上双原子分子并非理想的谐振子
15:17:48
二、红外光区的划分
表4.1 红外光谱区划分
区 域 /m 0.78～2.5 /cm-1 12820～4000 4000～200 能级跃迁类型
近红外(泛频区)
O-H、N-H和C-H键的 倍频吸收区
分子的振动、转动 分子的转动，骨架振 动
中红外(基本振动区) 2.5～50
远红外(转动区)