仪器分析红外光谱IR
仪器分析红外吸收光谱法习题和答案解析
红外吸收光谱法
一．填空题
1．一般将多原子分子的振动类型分为伸缩振动和变形振动,前者又可分为对称伸缩振动和反对称伸缩振动，后者可分为面内剪式振动(δ）、面内摇摆振动(ρ) 和面外摇摆振动(ω）、面外扭曲振动(τ） . 2．红外光区在可见光区和微波光区之间,习惯上又将其分为三个区: 远红外区，中红外区和近红外区，其中中红外区的应用最广.
3．红外光谱法主要研究振动中有偶极矩变化的化合物，因此，除了单原子和同核分子等外,几乎所有的化合物在红外光区均有吸收.
4．在红外光谱中,将基团在振动过程中有偶极矩变化的称为红外活性，相反则
称为红外非活性的 .一般来说，前者在红外光谱图上出现吸收峰。5．红外分光光度计的光源主要有能斯特灯和硅碳棒 .
6．基团一OH、一NH；==CH的一CH的伸缩振动频率范围分别出现在 3750—3000 cm—1, 3300—3000 cm-1， 3000—2700 cm-1.
7．基团一C≡C、一C≡N ；-C==O；一C＝N，一C＝C-的伸缩振动频率范围分别出现在 2400-2100 cm-1， 1900—1650 cm—1， 1650—1500 cm-1。
8．4000—1300 cm-1 区域的峰是由伸缩振动产生的，基团的特征吸收一般位于此范围,它是鉴最有价值的区域，称为官能团区；1300—600 cm—1 区域中,当分子结构稍有不同时,该区的吸收就有细微的不同，犹如人的指纹一样，故称为指纹区。
二、选择题
1．二氧化碳分子的平动、转动和振动自由度的数目分别（A）
A。 3，2,4 B。 2，3，4 C。 3，4,2 D。 4，2，3
红外光谱(ir、傅立叶)
红外光谱(ir、傅立叶)
红外光谱（Infrared Spectroscopy）是一种常见的分析技术，可
以用来研究物质的分子结构和化学键。它主要通过测量物质对红外光
的吸收来揭示分子内原子间晶格振动的信息。傅立叶变换红外光谱是
一种建立在红外光谱基础上的数据处理方法，通过傅立叶变换将时间
域信号转换为频率域信号，可以简化和提高数据处理的效率。
红外光谱技术广泛应用于化学、生物、材料科学等领域，成为分
析样品结构的常见手段。其原理基于分子中原子之间的振动，当分子
受到特定的红外辐射时，分子将吸收特定的红外光的能量，从而让分
子中的原子发生振动。这种振动能够在红外区域形成特定的振动谱带，称为谱指纹。每种物质的红外吸收谱带独特，可以用来鉴定化学成分
和判断分子结构。
红外光谱仪是用来测量样品的红外光谱的仪器。红外光谱仪主要
包括光源、样品室、光学系统、检测器和数据处理装置等几个部分。
光源通常采用弧光灯或红外激光器，样品室是一个密封的狭缝，样品
被放置在狭缝中以使红外光能够通过它。光学系统通过选取和分离光
束，将红外光聚焦到样品上，并且将样品上的红外光传输到检测器上。检测器是用来测量红外光强度的设备，可以将光信号转换为电信号。
而数据处理装置则用来处理检测器输出的电信号，转换为红外光谱图。
红外光谱图通常是以波数为横坐标，吸收强度（或吸收率）为纵
坐标。波数的单位一般是cm-1，它是光波的频率和振动的周期之间的
倒数。红外光谱图包含了一系列吸收带，每个吸收带对应着分子不同
振动。红外吸收带的位置和强度与分子结构有关，可以用来推测不同
仪器分析：红外吸收光谱分析法
(2)已知前述，并不是所有的分子振动形式都能在红外区中观 察到。分子的振动能否在红外光谱中出现及其强度与偶极矩 的变化有关。通常对称性强的分子不出现红外光谱，对称性 愈差，谱带的强度愈大。 (3)有的振动形式虽不同，但它们的振动频率相等，因而产生 简并（如前述CO2的面内及面外弯曲振动）。 (4)费米共振和偶合共振 (5)仪器分辨率不高，对一些频率很接近的吸收峰分不开。一 些较弱的峰，可能由于仪器灵敏度不够而检测不出，等等。
红外吸收光谱的特点
红外吸收光谱图的表示方法
• 红外光谱以T~或T~ ~ 来表示，下图为苯酚的红外
光谱。
T(%)
二、红外吸收光谱产生的条件
condition of Infrared absorption spectroscopy
满足两个条件： (1)辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量； (2)辐射与物质间有相互偶合作用，即有偶极矩的变化。
基团所处化学环境不同，特征峰出现位置变化：
—CH2—CO—CH2— —CH2—CO—O— —CH2—CO—NH—
红外光谱分析及FTIR基础知识
红外光谱分析及FTIR基础知识
红外光谱分析（Infrared Spectroscopy）是一种常用的分析技术，
通过测量物质在红外区域的吸收和散射光谱来获取样品的结构和化学信息。红外光谱分析广泛应用于有机化学、无机化学、生物化学和材料科学等领域。
红外光谱是指物质对入射的红外辐射吸收并发生能级跃迁的现象。红
外辐射的波长范围约为0.78-1000微米，对应频率范围为1.2×10^13-
3×10^15Hz。红外光谱中的吸收峰对应于分子中的振动和转动能级跃迁。
振动能级跃迁主要对应于分子中原子间的相对位移，而转动能级跃迁对应
于分子的整体旋转。
红外光谱是通过红外光谱仪来获取的。其中，常用的是傅里叶变换红
外光谱仪（Fourier Transform Infrared Spectroscopy，FTIR）。FTIR
光谱仪使用了傅里叶变换技术，将样品中吸收红外辐射的能量转换为光强
信号。其优点是可以获得更高的分辨率和灵敏度，并且可以对样品进行快
速的扫描和数据处理。
红外光谱的解析主要通过观察吸收峰的位置、强度和形状来进行。红
外吸收峰的位置可以提供有关基团的功能性和化学键的信息。例如，羟基（OH）官能团通常在3000-3500 cm^-1范围内产生宽峰；碳氢键（CH）通
常在3000-2800 cm^-1范围内产生尖峰；羰基（C=O）通常在1800-1650 cm^-1范围内产生尖峰。吸收峰的强度与物质中含有的相关基团的浓度有关。峰形可以提供关于物质结构的更详细的信息。
在红外光谱分析中，样品的制备非常重要。样品通常以固体、液体或
仪器分析课件红外光谱IR
2020/6/16
《红外光谱 》
16
红外光谱与分子结构
基团频率区:
分为三个区域： 1. 4000 ~2500 cm-1 X-H伸缩振动区，X可以是O、H、 C或S等原子。
O-H基的伸缩振动出现在3650 ~3200 cm-1 范围内， 它可作为判断有无醇类、酚类和有机酸类的重要依据。
2020/6/16
《红外光谱 》
20
红外光谱与分子结构
指纹区
1. 1500~900 cm-1区域是C-O、C-N、C-F、C-P、C-S、 PO、Si-O等单键的伸缩振动和C=S、S=O、P=O等双键的伸 缩振动吸收. 其中1375 cm-1的谱带为甲基的C-H对称弯曲 振动，对识别甲基十分有用，C-O的伸缩振动在1300~1000 cm-1 ，是该区域最强的峰，也较易识别。
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红外光谱的三要素
2.峰强
红外吸收峰的强度取决于分子振动时偶极矩的变 化，振动时分子偶极矩的变化越小，谱带强度也就 越弱。一般说来，极性较强的基团(如C=O,C-X)振动， 吸收强度较大；极性较弱的基团(如C=C,N-C等)振动， 吸收强度较弱；
红外吸收强度分别用很强(vs), 强(s),中(m), 弱(w)表示.
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。
IR实验报告
仪器分析实验
实验名称：红外光谱分析（IR）实验
学院：化学工程学院
专业：化学工程与工艺
班级：095 班
*名：***
学号：*********** 序号：40 ***师：***
日期：2012年5月 11 日
一、 实验目的
1、掌握溴化钾压片法制备固体样品的方法；
2、学习并掌握美国尼高立IR-6700型红外光谱仪的使用方法；
3、初步学会对红外吸收光谱图的解析。
二、实验原理
红外光是一种波长介于可见光区和微波区之间的电磁波谱。波长在0.75～
1000μm 。通常又把这个波段分成三个区域，即近红外区：波长在0.75～2.5μm （波
数在13300～4000cm -1），又称泛频区；中红外区：波长在 2.5～50μm （波数在
4000～200cm -1），又称振动区；远红外区：波长在50～1000μm （波数在200～
10cm -1），又称转动区。其中中红外区是研究、应用最多的区域。
红外区的光谱除用波长λ表征外，更常用波数σ表征。波数是波长的倒数，
表示单位厘米波长内所含波的数目。其关系式为：
)(10)(4
1cm cm λσ=-
作为红外光谱的特点，首先是应用面广，提供信息多且具有特征性，故把
红外光谱通称为“分子指纹”。它最广泛的应用还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的结构，依
照特征吸收峰的强度来测定混合物中各组分的含量。其次，它不受样品相态的限
制，无论是固态、液态以及气态都能直接测定，甚至对一些表面涂层和不溶、不
熔融的弹性体（如橡胶）也可直接获得其光谱。它也不受熔点、沸点和蒸气压的
分析化学(仪器分析)第四章-仪器分析(IR)
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第二节 红外吸收基本理论
对于同类原子组成的化学键，折合原子质量相同， 化学键的力常数k越大则化学键的振动频率越高， 吸收峰将出现在高波数区；反之，则出现在低数区。 例如C–C、CC、CC三种碳碳键的质量相同， 键力常数的顺序是三键 > 双键 >单键。因此在红 外光谱中， CC的吸收峰出现在2062 cm-1，CC 约在1683 cm-1 ，C-C在1190cm-1。
9
第一节
概 述
三、红外光谱图表示方法
红外吸收光谱图一般用T ~ 曲线（线性波 长表示法）或T ~ 曲线（线性波数表示法）表 示。纵坐标为百分透射比T(%)，因而吸收峰向下， 向上则为谷；横坐标是波长（单位为µ m ）或波 数 （单位为cm-1）。 波长与波数之间的关系为： =104 /
15
第二节 红外吸收基本理论
把双原子分子看成是谐振子，则分子的振 动能E与振动频率之间的关系是： E＝（v± 1/2)hc =（v± 1/2)h v可取0, 1, 2, …等值，称为振动量子数， 谐振子的跃迁选律为v＝ ±1，因此双原子 分子只能产生一条振动谱带。
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第二节 红外吸收基本理论
11
第二节 红外吸收基本理论
根据Hooke定律，分子 简谐振动的频率的计算 公式为
12
第二节 红外吸收基本理论
式中k为化学键的力常数，定义为将两原子由 平衡位置伸长单位长度时的恢复力（单位为Ncm -1）单键、双键和三键的力常数分别近似为 5、 1 0和15 Ncm-1；c为光速（2.9981010cm s-1）， 为折合质量，单位为g，且 影响分子振动频率的直接原因是原子质量和 化学键的力常数。
高等仪器分析-红外光谱在聚氨酯表征方面的应用
红外光谱在聚氨酯表征方面的应用
摘要：聚氨酯（PU）综合性能优良，有着极为广泛的应用，是科研领域的研究热点。而红外光谱（IR）是聚氨酯结构表征中不可或缺的表征方法。本文从红外光谱的原理和聚氨酯的
实用性出发，综述了红外光谱在合成与改性聚氨酯过程中的表征应用。
关键词：聚氨酯，红外光谱，表征
TheApplicationsofFTIRinWaterbornePolyurethaneCharacterizatio
n
Abstract: Polyurethane(PU) is a focus in scientific fields due to its excellent properties and broad applications. And Infrared spectroscopy(IR) is one of essential methods to characterize the chemical structure of PU. This review started with the principle of IR and the practicability of PU, summarized the applications of IR in the characterization of PU during the synthesis and modificati on process.
Key words: polyurethane, infrared spectroscopy characterization
仪器分析_红外光谱法
吸收曲线的表示方式：
紫外可见：用A表示吸收光的程度，波长为横坐标； 紫外可见吸收光谱的特征用λmax和κ来描述
A
λ
4
红外：用T%来表示吸光强度，光的性质用波长或 波数表示；红外吸收光谱的特征用吸收峰位置和κ 来描述
5
不同点 光 源 起 源
紫外-可见吸收光谱 紫外-可见光 电子能级跃迁
红外吸收光谱 红外光 振动能级跃迁
L 2 L 3
产生的红外吸收峰。
v = 2, 3等产生的吸收
组频峰：各振动能级之间相互作用所
泛频峰一般相对较弱，除二倍频峰外，其它难 以观测，所以基频峰是红外光谱的主要吸收峰。
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§10~4 分子振动的形式
双原子分子只有一种振动方式，即两个原子相 对伸缩振动，但多原子分子，组成分子的原子数目 增多，加上原子的不同空间排列，组成分子的键或 基团空间结构不同，振动形式较复杂。 键能：
键越多，键力 常数wk.baidu.com大，原 子的相对原子 质量越小，越 大，频率越大；
41
二、影响红外吸收峰峰位的因素
1、 诱导效应（I 效应） 与基团相联的吸电子基团的诱导效应，使红外 吸收向高波数方向移动。
C O
· · O
R C H
1730 cm-1
· · O
R C Cl
1800 cm-1
仪器分析-红外线
不再是抛物线 振动能级间距越 来越小 除基频外，还可 除基频外， 观察到弱倍频
非谐振模型
Χ、χ′－非谐校正系数 、 ′
18 College of Bioengineering, Jimei University, CHINA
2）多原子分子 复杂多原子分子振动可以分解成许多简单的基 本振动，称为简正振动。 本振动，称为简正振动。
第二章
概述 基本原理
红外吸收光谱
1.产生红外吸收的条件 1.产生红外吸收的条件 2.分子振动 2.分子振动 3.谱带强度 3.谱带强度 4.振动频率 4.振动频率 5.影响基团频率的因素 5.影响基团频率的因素
红外光谱仪 红外光谱应用
1
College of Bioengineering, Jimei University, CHINA
23 College of Bioengineering, Jimei University, CHINA
线形CO2分子理论上计算的简则振动数为4 共有4 线形CO2分子理论上计算的简则振动数为4，共有4 CO2分子理论上计算的简则振动数为 个振动形式，在红外谱图上应有4个吸收峰。 个振动形式，在红外谱图上应有4个吸收峰。但实 际上，只出现667cm际上，只出现667cm-1和2349cm-1两个基频吸收 667cm 2349cm峰。Why?
正己烷中C=C的伸缩振动频率实验值1652。 正己烷中C=C的伸缩振动频率实验值165ຫໍສະໝຸດ Baidu。 C=C的伸缩振动频率实验值1652
武汉大学第五版仪器分析红外PPT课件
3. 单色器 由色散元件、准直镜和狭缝构成。其中可用几个光栅来增加
波数范围，狭缝宽度应可调。 狭缝越窄，分辨率越高，但光源到达检测器的能量输出减少，
这在红外光谱分析中尤为突出。为减少长波部分能量损失，改 善检测器响应，通常采取程序增减狭缝宽度的办法，即随辐射 能量降低，狭缝宽度自动增加，保持到达检测器的辐射能量的 恒定。
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。
10.2 基本原理
1. 产生红外吸收的条件
条件一：辐射光子的能量应与振动跃迁所需能量相等。
根据量子力学原理，分子振动能量E振 是量子化的， 即
E振=（V+1/2）h
态（固、液、气态）使用不同的样品池，固态样品可与晶体混 合压片制成。
材料 NaCl KBr CaF2 CsBr TlBr + TlI
透光范围/m 0.2-25 0.25-40 0.13-12 0.2-55 0.55-40
注意事项 易潮解、湿度低于 40% 易潮解、湿度低于 35% 不溶于水，用于水溶液 易潮解 微溶于水（有毒）
合频峰：分子吸收光子后，同时发生频率为1，2的跃迁， 此时产生的跃迁为 1+2的谱峰。
差频峰：当吸收峰与发射峰相重叠时产生的峰 1-2。
第三章 红外吸收光谱法
第二节 红外吸收峰强度和位移影响因素 一、影响红外吸收峰强度的因素 ① 振动能级的跃迁几率 振动的基频(v0→1) 的跃迁几率大于振动的倍频(v0→2、v 0→3、v 0→4)，因此基频( v 0→1) 的吸收峰强度比倍频(v0→2、 v0→3、v0→4 )强。 ② 振动能级跃迁时，偶极矩的变化 同样的基频振动(v 0→1)，偶极矩的变化越大，吸收峰也 越强。
四、多原子分子振动
双原子的振动是最简单的，它的振动只 能发生在联结两个原子的直线上，并且 只有一种振动形式，即两原子的相对伸 缩振动。 在多原子中情况就变得复杂了，但可以 把多原子的振动分解为许多简单的基本 振动。
1．振动的基本类型
对称性伸缩振动 V S 反对称性伸缩振动 V aS 面内变形振动 β 面外变形振动
(cm )
-1
1
1 2C
k
1307
k
化学键的力常数K越大,原子折合质量µ越小,则化学键的振动频率越高, 吸收峰将出现在高波数区;相反,则出现在低波数区. 例如:C-C,C=C,-C≡C-，三种碳-碳键的原子质量相同,但键力常数的大 小顺序是:叁键>双键>单键，红外光谱中，-C≡C-（2222cm-1） > C=C （1667cm-1）> C-C（1429cm-1） 例如：C-C,C-N,C-O键力常数相近，原子折合质量不同（ C-O> C-N > C-C），故这三种键的基频振动峰分别出现在1430cm-1，1330cm-1， 1280cm-1.
红外光谱仪器分析实验讲义
实验1 红外光谱测定有机化合物的结构
实验导读
红外吸收带的波长位置和谱带形状是红外光谱（IR）法定性分析的主要依据，谱带强度可用于定量分析和纯度鉴定。红外光谱法在化学领域的应用大体可分为两类：分子结构的研究和化学组成的分析。例如，应用红外光谱可以测定分子的键长、键角，推断分子的立体构型；根据所得的力常数了解化学键的强弱；由简振频率来计算热力学函数。红外光谱最广泛的应用在于对化学组成的分析，其主要的研究对象是在振动中伴有偶极矩变化的化合物，除单原子和同核分子外，几乎所有的有机化合物在红外光区均有吸收，除光学异构体外，凡具有结构不同的两个化合物，一定有不同的红外光谱。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的结构，依照特征吸收峰的强度来测定混合物中各组分的含量。红外光谱（IR）是科研、生产的常用分析工具，它提供的信息可靠，具有操作简便、分析快速、样品用量少、不破坏试样、气液固三态都能测定等特点。
一、实验目的
1．学习红外光谱法的基本原理。
2．了解红外光谱仪的构造。
3．掌握各种物态的样品制备方法。
4．初步学会对红外吸收光谱图的解析。
二、实验原理
红外光谱是由于分子的振动能级的跃迁（同时伴随转动能级跃迁）而产生的。当用一定频率的红外光照射某物质时，若该物质的分子中某基团的振动频率与之相同，则该物质就能吸收此种红外光，使分子由振动基态跃迁到激发态。若用不同频率的红外光通过待测物质时就会出现不同强度的吸收现象。由于各种化合物具有其特征的红外光谱，可以用红外光谱对物质进行结构分析。同时，根据分光光度原理，若选定待测物质的某特征波数吸收峰也可以对物质进行定量测定。
红外光谱法(仪器分析课件)
丙二醇
• 基本信息
• 英文名：1,2-propanediol,propylene glycol, 1,2dihydroxypropane, methyl ethyl glycol.
• CAS: 57-55-6 • 中文名：丙烯甘醇, 1,2丙二醇。 • 基本性质
• 无色粘稠稳定的吸水性液体，几乎无味无臭。 • 相对密度：(20/20℃）1.0381 • 沸点：188.2 ，熔点：－59℃
基团的特征吸收频率
各种官能团的吸收频率范围
C—O
1300—1000
伸缩
s
C—O—C
第
—CH3，—CH2
四
区
—CH3 —NH2 C—F C—Cl C—Br C—I =CH2 —（CH2）n—,n>4
域
900—1150
1460±10
1370—1380 1650—1560 1400—1000 800—600 600—500 500—200 910—890 720
• 结构式：
• C3H8O2 • CH3—CHOH—CH2OH (1,2-丙二醇) • 或CH2OH—CH2—CH2OH(1,3-丙二醇)
概述
讨论
• 如何利用红外光谱判断是丙二醇还是二甘醇? • 如何对化工原料进行分析检测,判断是否符合要求?
概述
丙二醇与二甘醇红外光谱比较
仪器分析实验 有机化合物的红外光谱分析
有机化合物的红外光谱分析
开课实验室：环境资源楼312
【实验目的】
1、初步掌握两种基本样品制备技术及傅里叶变换光谱仪器的简单操作；
2、通过谱图解析及网上标准谱图的检索，了解由红外光谱鉴定未知物的一般过程；
3、掌握有机化合物红外光谱测定的制样方法，回顾基础有机化学光谱的相关知识。
【基本原理】
•原理概述：物质分子中的各种不同基团，在有选择地吸收不同频率的红外辐射后，发生振动能级之间的跃迁，形成各自独特的红外吸收光谱。据此，可对物质进行定性和定量分析。特别是对化合物结构的鉴
定，应用更为广泛。
•红外吸收法：
类型：吸收光谱法；
原理：电子的跃迁：电子由于受到光、热、电等的激发，从一个能级转移到另一个能级的现象。这是因为分子中的电子总是处在某一种运动状态中，每一种状态都具有一定的能量，属于一定的能级。当这些电子有选择地吸收了不同频率的红外辐射的能量，发生振动能级之间的跃迁，形成各自独特的红外吸收光谱。据此，可对化合物进行定性和定量分析；
条件：分子具有偶极矩。
【仪器与试剂】
1、仪器：
傅里叶变换红外光谱仪（德国Bruker公司，TENSOR 27型; 美国Thermo Fisher公司，Nicolet 6700型）；
压片机；
玛瑙研钵；
红外灯。
2、试剂：NaCl窗片、KBr晶体，待分析试样液体及固体。
【实验步骤】
1、样品制备
（1）固体样品：KBr压片法
在玛瑙研钵将KBr晶体充分研磨后加入其量5%左右的待测固体样品，混合研磨直至均匀。在一个具有抛光面的金属模具上放一个圆形纸环，用刮勺将研磨好的粉末移至环中，盖上另一块模具，放入油压机中进行压片。KBr压片形成后，若已透明，可用夹具固定测试；
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2020年3月25日星期三12时24分21秒
《红外光谱 》
2
红外光谱的基本概念
CH3－COO－CH=CH2 醋酸乙烯酯
2020年3月25日星期三12时24分21秒
《红外光谱 》
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红外光谱的基本概念
红外光区的划分
红外光区分成三个区:近红外区、中红外区、远红外区。 其中中红外区是研究和应用最多的区域，绝大多数有机 化合物和无机离子的基频吸收带出现在中红外光区.一般 说的红外光谱就是指中红外区的红外光谱.
红外光谱的基本概念
弯曲振动（变形振动或变角振动，用符号δ表示） 基团键角发生周期变化而键长不变的振动。 振动分为面内变形振动和面外变形振动。
2020年3月25日星期三12时24分21秒
《红外光谱 》
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红外光谱的基本概念
水分子的振动： 三种振动:不对称伸缩振动、对称伸缩振动和变形振
动。皆有偶极矩的变化,是红外活性的。
《红外光谱 》
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红外光谱的三要素பைடு நூலகம்
2.峰强
红外吸收峰的强度取决于分子振动时偶极矩的变 化，振动时分子偶极矩的变化越小，谱带强度也就 越弱。一般说来，极性较强的基团(如C=O,C-X)振动， 吸收强度较大；极性较弱的基团(如C=C,N-C等)振动， 吸收强度较弱；
红外吸收强度分别用很强(vs), 强(s),中(m), 弱(w)表示.
2020年3月25日星期三12时24分21秒
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红外光谱的特点
➢ 红外吸收带的波长位置与吸收谱带的强度，反 映了分子结构上的特点，可以用来鉴定未知物的 结构组成或确定其化学基团；而吸收谱带的吸收 强度与分子组成或化学基团的含量有关，可用以 进行定量分析和纯度鉴定。
➢ 由于红外光谱分析特征性强，气体、液体、固 体样品都可测定，并具有用量少，分析速度快， 不破坏样品的特点。因此，红外光谱法不仅能进 行定性和定量分析，而且是鉴定化合物和测定分 子结构最有用的方法之一。
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红外光谱的基本概念
设分子由n个原子组成，振动形式应有（3n-6）种, 直线性分子为（3n-5）种。每个振动自由度相当于红外 光谱图上一个基频吸收带,实际上，绝大多数化合物在 红外光谱图上出现的峰数远小于理论上计算的振动数， 这是由如下原因引起的： （1）没有偶极矩变化的振动，不产生红外吸收； （2）相同频率的振动吸收重叠，即简并； （3）仪器不能区别那些频率十分接近的振动，或吸收 带很弱，仪器检测不出； （4）有些吸收带落在仪器检测范围之外。
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红外光谱的基本概念
产生红外吸收的条件
红外光谱是由于分子振动能级（同时伴随转动能级） 跃迁而产生的，物质吸收红外辐射应满足两个条件：
1. 辐射光具有的能量与发生振动跃迁时所需的能量相等 2. 辐射与物质之间有偶合作用。红外跃迁是偶极矩诱导
的，分子由于构成它的各原子的电负性的不同而显示不同 的极性，通常用分子的偶极矩（）来描述分子极性的大 小。只有发生偶极矩变化（△≠0）的振动才能引起可观测 的红外吸收光谱，该分子称之为红外活性的,如CO2分子； △=0的分子振动不能产生红外振动吸收，称为非红外活性 的, 如O2分子
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红外光谱的基本概念
振动的基本形式
分子振动一般分为伸缩振动和弯曲振动两大类。 伸缩振动：原子沿键轴方向伸缩，键长发生变化而键角 不变的振动称为伸缩振动。用符号v表示。它又分为对称 （vs）和不对称（vas）伸缩振动。对同一基团来说，不对称 伸缩振动的频率要稍高于对称伸缩振动。
区域名称 近红外区 泛频区
波数(cm-1) 13158-4000
能级跃迁类型
OH、NH、CH键 的倍频吸收
中红外区 基本振动区 4000-400 分子振动,伴随转动
远红外区 分子转动区 400-10
分子转动
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红外光谱的特点
➢ 紫外、可见光谱常用于研究不饱和有机物，特别 是具有共轭体系的有机化合物，而红外光谱法主要 研究在振动中伴随有偶极矩变化的化合物（没有偶 极矩变化的振动在拉曼光谱中出现）。 ➢ 除了单原子和同核分子如Ne、He、O2、H2等之 外，几乎所有的有机化合物在红外光谱区均有吸收。 除光学异构体，某些高分子量的高聚物以及在分子 量上只有微小差异的化合物外，凡是具有结构不同 的两个化合物，一定不会有相同的红外光谱。
红外光谱
(Infrared Spectrometry)
红外光谱的基本概念
红外光谱
红外吸收光谱也是一种分子光谱 当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸 收某些频率的辐射，并由其振动运动或转动运动引起 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，从而形成的分子吸收光谱称为红外光 谱。又称为分子振动转动光谱。 记录红外光的百分透射比与波数或波长的关系,就得 到红外光谱。
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红外光谱与分子结构
基团的特征吸收峰:
物质的红外光谱是其分子结构的反映，谱图中的 吸收峰与分子中各基团的振动形式相对应。实验表 明 ， 组 成 分 子 的 各 种 基 团 ， 如 O-H 、 N-H 、 C-H 、 C=C、C=O和CC等，都有自己的特定的红外吸收 区域，分子的其它部分对其吸收位置影响较小。通 常把这种能代表某基团存在并有较高强度吸收的谱 带称为特征吸收峰。其所在的位置称为基团频率.
>100 非常强峰vs 20< <100 强峰s
10< <20 中强峰m
1< <10 弱峰w
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红外光谱的三要素
3.峰形
不同基团的某一种振动形式可能会在同一频率范 围内都有红外吸收，如-OH、-NH的伸缩振动峰都在 34003200 cm-1, 但二者峰形状有显著不同。此时峰 形的不同有助于官能团的鉴别。
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红外光谱的三要素
1.峰位 分子内各种官能团的特征吸收峰只出现在红外光
波谱的一定范围，如：C=O的伸缩振动一般在1700 cm-1左右。
υC=O 1715 cm-1 υC=O 1780 cm-1 υC=O 1650 cm-1
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