第五节 红外吸收光谱的解析
红外各基团峰位置解析
五、解析谱图注意事项 1、IR光谱是测定化合物结构的，只有分子在振动的状 态下伴随有偶极矩变化者才能有红外吸收。对映异构体 具有相同的IR光谱，不能用IR光谱来鉴别这类异构体。 2、某些吸收峰不存在，可以确信某基团不存在；相反， 吸收峰存在并不是该基团存在的确认，应考虑杂质的干 扰。 3、在一个光谱图中的所有吸收峰并不能全部指出其归 属，因为有些峰是分子作为一个整体的特征吸收，而 有些峰则是某些峰的倍频或组频，另外还有些峰是多 个基团振动吸收的叠加。
VS，尖锐吸收带 S，宽吸收带 VS，宽吸收带 VS，尖锐吸收带
基团类型ν νN-H 游离 缔合 酰胺 VS：很强 S：强
波数/cm-1 3500~3300 3500~3100 3500~3300 W：弱 VW：很弱
峰的强度 W，尖锐吸收带 W，尖锐吸收带 可变
m：中等
w：宽
2、C-H伸缩振动区（3300—3000 cm-1） 基团类型ν -C≡C-H -C=C-H Ar-H 波数/cm-1 ~3300 3100~3000 3050~3010 峰的强度 VS M M
3、C-H伸缩振动区（3000—2700 cm-1）
基团类型ν -CH3 -CH2≡C-H -CHO 波数/cm-1 2960及2870 2930及2850 2890 2720 峰的强度 VS VS W W
4、叁键和累积双键区（2400—2100 cm-1） 基团类型ν R-C≡C-H RC≡CR` RC≡CR R-C≡N R-N=N=N R-N=C=N-R -C=C=C-C=C=O -C=C=N O=C=O R-N=C=O 波数/cm-1 2140~2100 2260~2190 无吸收 2260~2120 2160~2120 2155~2130 ~1950 ~2150 ~2000 ~2349 2275~2250 峰的强度 m 可变 S S S S
红外吸收光谱原理
红外吸收光谱原理
红外吸收光谱原理是一种分析技术，用于研究物质的结构、组成和化学性质。
它基于物质分子对红外光的吸收特性进行分析。
红外光谱是由红外辐射区域的电磁波组成的。
红外光的频率范围通常从1×10^12 Hz到3×10^14 Hz，对应的波长范围从0.8
微米到1000微米。
物质分子在这个频率范围内对特定波长的
红外光有吸收的能力，这与分子结构和化学键的特性有关。
原理上，红外吸收光谱是通过测量红外光通过待测物质后的强度变化来进行的。
当红外光通过物质时，分子会吸收与其振动和转动相对应的能量。
物质中的不同化学键和功能团会产生不同的吸收峰，这样就能通过红外光谱图谱来确定物质的结构和组成。
红外光谱仪通常由光源、样品室、光谱仪和检测器组成。
光源产生红外光束，经过样品室后，光束中的红外光被样品吸收或透射，然后进入光谱仪。
光谱仪将红外光根据其波长分解成不同的频率，并将其转换为电信号。
最后，检测器测量电信号的强度，形成红外光谱图。
红外吸收光谱原理的优势在于其非破坏性和高分辨率的特点。
它可以应用于各种领域，如化学、材料科学、生物科学等。
通过对物质的红外吸收光谱进行分析，可以快速得到物质的结构信息和组成成分，为研究和实际应用提供有价值的信息。
红外吸收光谱PPT课件
02
红外吸收光谱仪器
红外光谱仪的构造
01
02
03
04
光源
发射一定波长的红外光，常用 光源有碘、溴钨灯等。
单色器
将光源发出的红外光分成单色 光，常用单色器有棱镜和光栅
。
样品室
放置待测样品，样品可以是气 体、液体或固体。
检测器
检测透过样品的红外光，常用 检测器有热电偶、光电导和光
电二极管等。
红外光谱仪的工作原理
红外吸收光谱的应用
确定物质成分
结构分析
通过比较标准物质的红外吸收光谱，可以 确定未知物质的成分。
红外吸收光谱的峰位置和峰强度可以提供 物质分子的振动和转动信息，有助于分析 分子结构和化学键的类型。
定量分析
反应动力学研究
通过测量样品在不同波长下的透射率或反 射率，可以计算样品中目标成分的浓度。
红外吸收光谱可用于研究化学反应过程中 分子振动和转动能级的跃迁。
特点
具有高灵敏度、高分辨率和高选 择性，能够提供物质分子的振动 和转动信息，广泛应用于化学、 物理、环境和生物等领域。
红外吸收光谱的原理
原理
当红外光与物质分子相互作用时，分 子吸收特定波长的红外光，导致分子 振动和转动能级跃迁，产生红外吸收 光谱。
影响因素
分子结构和化学键的性质决定红外吸 收光谱的特征，不同物质具有独特的 红外吸收光谱。
敏度，适用于复杂样品分析。
微型化红外光谱仪
02
通过集成光学、微电子机械系统等技术，将红外光谱仪小型化，
方便携带和移动检测。
多光谱和超光谱红外光谱仪
03
结合多光谱技术和超光谱技术，可同时获取样品多个波段的红
外光谱信息，提高分析效率。
第五章 红外吸收光谱分析法2PPT课件
Ev Ev1 Ev2 h
(动画)
(2)必须是引起分子偶极矩变化的振动才能产生红外吸收光谱。
电场
不耦合 无偶极矩变化
无红外吸收
磁场
红外吸收
耦合
交变磁场
分子固有振动
a
偶极矩变化 （能级跃迁）
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二、红外吸收光谱产生的条件
如：单原子分子、同核双原子分子：He、Ne、N2、O2、Cl2、 H2 没有红外活性 极性分子具有红外活性，HCl，H2O
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2
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振动能级跃迁的能量： ΔE振动 ≈ 0.05～1 eV λ振动≈ 25 ～1.25 m 转动能级跃迁的能量： ΔE转动 ≈ 0.005～0.050 eV λ转动 ≈ 25 0～25 m
电子能级跃迁的能量： ΔE电子≈ 1～20 eV 200-800 nm
3
y
x
非线形分子：振动自由度= 3N-6
每个振动自由度对应于红外光谱图上的一个基频吸收带
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（2）振动基本类型 伸缩振动
振动类型 变形振动
对称性伸缩振动 νs 反对称性伸缩振动 νas
面内变形振动
剪式振动 δs 平面摇摆 ρ
面外变形振动
扭曲振动 τ 垂直摇摆 ω
伸缩振动的k比变形振动k大；因此伸缩振动出现在红外 吸收光谱的高波数区，变形振动出现在红外吸收光谱的低 波数区。
C-C(1430) < C-N(1330)< C-O(1280)(力常数相近）单位：cm-1 kCC (2222) >kC=C (1667) > kC-C (1429)（质量相近）单位：cm-1
红外吸收光谱分析法
红外吸收光谱分析法
一、红外吸收光谱分析法概述
红外吸收光谱分析法是一种利用物质的红外光吸收能力来探测它们的物质组成的技术。
它特别适用于有机化合物和无机化合物的光谱分析。
通过分析红外吸收光谱，可以检测物质中的有机键、C-H键、C-O键或N-H 键的存在和位置，从而鉴定出物质的化学结构和性质。
红外光吸收法的原理是，物质中的分子、晶体或其他结构会在不同的波长处吸收光，产生光谱，这些吸收光谱是物质的独特特征，反映出物质的特性。
根据这种特性，分析用不同波长的光照射样品，并从所得到的光谱中提取出电子激发、分子振动等信息，从而得到物质的结构和性质。
二、红外吸收光谱分析法基本原理
红外吸收光谱分析法的原理是，当物质受到红外幅射的照射时，它的分子会产生振动和旋转，这些振动和旋转的能量会转化为更高能量的电子跃迁。
这些电子跃迁会引起物质材料吸收一些具有特定波长的红外光，从而产生在不同波长的吸收光谱，通过分析这些吸收光谱，就可以求取物质分子的结构和性质。
手把手教你红外光谱谱图解析
手把手教你红外光谱谱图解析一、红外光谱的原理[1]1. 原理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，是振-转能级从基态跃迁到激发态，相应于这些区域的透射光强减弱，透过率T%对波数或波长的曲线，即为红外光谱。
辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构2.红外光谱特点红外吸收只有振-转跃迁，能量低；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；特征性强，可定性分析，红外光谱的波数位置、波峰数目及强度可以确定分子结构；定量分析；固、液、气态样均可，用量少，不破坏样品；分析速度快；与色谱联用定性功能强大。
3.分子中振动能级的基本振动形式红外光谱中存在两类基本振动形式：伸缩振动和弯曲振动。
图一伸缩振动图二弯曲振动二、解析红外光谱图1.振动自由度振动自由度是分子独立的振动数目。
N个原子组成分子，每个原子在空间上具有三个自由度，分子振动自由度F=3N-6(非线性分子)；F=3N-5(线性分子)。
为什么计算振动自由度很重要，因为它反映了吸收峰的数量，谱带简并或发生红外非活性振动使吸收峰的数量会少于振动自由度。
U=0→无双键或环状结构U=1→一个双键或一个环状结构U=2→两个双键，两个换，双键+环，一个三键U=4→分子中可能含有苯环U=5→分子中可能含一个苯环+一个双键2.红外光谱峰的类型基频峰：分子吸收一定频率红外线，振动能级从基态跃迁至第一振动激发态产生的吸收峰，基频峰的峰位等于分子或者基团的振动频率，强度大，是红外的主要吸收峰。
泛频峰：分子的振动能级从基态跃迁至第二振动激发态、第三振动激发态等高能态时产生的吸收峰，此类峰强度弱，难辨认，却增加了光谱的特征性。
特征峰和指纹峰：特征峰是可用于鉴别官能团存在的吸收峰，对应于分子中某化学键或基团的振动形式，同一基团的振动频率总是出现在一定区域；而指纹区吸收峰特征性强，对分子结构的变化高度敏感，能够区分不同化合物结构上的微小差异。
红外吸收光谱分析
最常见的溶剂效应：极性基团的伸缩振动频率随溶剂极
性的增大而向低波数方向位移—红移，吸收峰往往增强， 原因：极性基团和极性溶剂分子之间形成氢键。 消除溶剂效应方法：采用非极性溶剂，如CCl4,CS2 等， 并以稀溶液来获得红外吸收光谱。
（四）红外光谱仪
色散型IR谱仪：利用单色器作为色散元件 傅立叶IR谱仪：利用光的干涉作用进行测定， 没有色散元件 1.色散型IR谱仪
• •
光电导检测器
• •
•
•
碲镉汞检测器（ HgTe－CdTe ， MCT) 等 材料:光电导检测器采用半导体材料薄膜， 如Hg-Cd-Te或PbS或InSb，将其置于非 导电的玻璃表面密闭于真空舱内。 原理:吸收辐射后,非导电性的价电子跃迁 至高能量的导电带，从而降低半导体的 电阻，产生信号。 应用: 比热电检测器灵敏，在FT-IR及 GC/F400附近
中强
中强
④
⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨
700附近
2247 3090附近 1639 990 909
弱
中强 弱 中强 中强 中强
影响谱带位置（位移）的因素
①内部因素
(1)诱导效应：力常数变大时，吸收峰发生紫移。
(2)共轭效应：由于分子中形成大Π键所引起的效应， 称为共轭效应。它使电子云密度平均化，造成双键略 有伸长，键的力常数变小，吸收峰红移。 (3)空间效应：张力大伸缩频率高。
C-H键的倍频吸收 分子中原子的 振动及分子转动 分子转动
晶格振动
如果波长以μm为单位，而1μm＝10-4cm，波长与波数的 关系为： 4 1
/ cm
1 10 / cm / m
波数是波长的倒数，常用单位是cm-1，它表示1cm的距离 内光波的数目。 例如λ＝50μm的红外光，用波数表示为：
红外吸收光谱法结构分析初步.
实验五：红外吸收光谱法结构分析初步一、实验目的1、掌握一般固体试样的制样方法以及压片机的使用方法。
2、了解红外光谱仪的工作原理。
3、掌握红外光谱仪的一般操作。
二、实验原理红外吸收光谱是由于分子中振动能级的跃迁而产生的。
由于不同物质或同一物质的不同聚集态中各基团固有的振动频率不同或结构的不同，导致所产生的吸收光谱带的数目、位置、形状以及强度的不同，因此我们可根据物质的红外吸收光谱来判断该物质或其某个或某些官能团是否存在。
本实验就是根据间硝基苯甲酸上几个官能团的特征吸收峰来鉴别改物质的。
三、实验仪器和试剂1、仪器：MB104红外光谱仪，压片机，模具和试样，玛瑙研钵，不锈钢药匙，不锈钢镊子，红外烘灯。
2、试剂：间硝基苯甲酸（AR），KBr（光谱纯），无水乙醇（AR），棉球。
四、实验内容1、准备工作（1）打开红外分光光度计电源开关，预热20min。
打开电脑。
（2）用无水乙醇棉球擦洗玛瑙研钵，用红外灯烘干。
2、试样的制备（1）试样处理取试样1~2 mg，加大约100倍试样量的KBr于玛瑙研钵中研磨，在红外烘灯下边烘边磨。
一般试样用力研磨20min，高分子试样需更长时间。
（2）装模取出模具，准确套上模膛，放好垫片，将制好的试样均匀的抖入模膛内，试样量以能压成片为准，在能成片的基础上越薄越好。
再放入另一个垫片，装上插杆。
（3）压片将模具置于压片机工作台中心，旋动压力丝杆将模具顶紧，顺时针关闭放油阀，摇动油泵把手，使压力上升至15Mpa，保持5min。
（4）脱模逆时针拧开放油阀，旋松压力丝杆，轻轻地取出模具，与装模顺序相反取出试样。
将试样放在固体试样池上。
3、吸收光谱扫描（1）打开灯电源（2）点击GPAMS AI图标，红外分光光度计软件（3）背景扫描：点击Collec t→Collec t→Background.spc→进入自己的文件夹（或新建文件夹），并输入文件名保存→Background →Ok Collec t，得到背景图。
红外吸收光谱分析
红外吸收光谱分析红外吸收光谱是一种非破坏性测试方法，可以直接测定在不同波长下，不同物质对入射光的吸收情况，从而获得样品的红外吸收光谱图。
这个光谱图展示了不同波长下物质的吸收峰，这些峰对应于样品中不同的官能团或化学键。
通过对红外光谱的解析和比对，可以确定不同官能团的存在和相对浓度。
红外光谱相对于其他光谱分析方法的优点之一是它的灵敏度和准确性。
由于不同官能团具有不同的振动频率和吸收峰位置，红外光谱对分子结构和化学键的识别能力非常强。
通过准确地测定吸收强度和峰形，可以用于定量分析和质量控制。
红外光谱的应用非常广泛。
在有机化学中，红外光谱可以用于鉴定化合物的结构和官能团，包括醛、酮、羧酸、醚、醇、胺等。
同时，红外光谱还可以用于研究溶剂效应、反应动力学和热力学等方面的研究。
除了有机化合物，红外光谱还可以用于无机化学和材料科学领域。
可以通过红外光谱来研究晶体结构、晶格震动、晶格缺陷等。
此外，红外光谱还可以用于表征薄膜的厚度和碳纳米管等纳米材料的结构。
在红外光谱分析中，需要红外光源、样品和检测器。
常用的红外光源包括热辐射、光纤和拉曼激光等。
样品可以是固体、液体或气体。
吸收光谱仪是一种特殊的光谱仪，可以通过测量入射和传出光的差异来获得样品的吸收光谱。
常见的红外吸收光谱仪有傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）和分散式红外光谱仪（DI-IR）。
在进行红外光谱分析时，需要注意一些实验技巧和仪器参数。
例如，在FTIR仪器中，需要校准仪器的基线、测量样品的透射率和应用波数范围。
而对于DI-IR仪器，需要注意调整样品的几何位置和光路的聚焦调整。
总而言之，红外吸收光谱分析是一种非常有用和常见的分析手段。
它可以用于鉴定化学物质、研究分子结构和官能团，同时在有机化学、无机化学和材料科学等领域发挥着重要的作用。
在实际应用中，我们需要合理选择光谱仪器，并且熟练掌握实验技巧和仪器操作，以获得准确和可靠的红外吸收光谱数据。
红外吸收光谱法原理
红外吸收光谱法原理
红外吸收光谱法是一种常见的分析技术，其原理是通过测量样品吸收红外辐射的能力来获得关于样品分子结构和化学性质的信息。
红外辐射是电磁波的一种，具有较长的波长，处于可见光和微波之间的频率范围。
红外吸收光谱法基于分子在红外辐射下的振动和旋转转换而产生的谱带。
分子的振动可以分为两种类型：拉伸振动和弯曲振动。
拉伸振动是指分子中化学键的伸缩运动，而弯曲振动是指分子中非线性结构的原子发生弯曲运动。
不同类型的振动将具有特定的频率和能量。
当红外辐射通过样品时，其中的特定波长将与样品中分子的振动频率相匹配，导致分子吸收光能量。
测量仪器将记录样品吸收的红外辐射强度，并以谱图的形式表现出来。
在谱图上，吸收强度以峰值的形式呈现，每个峰代表特定类型的化学键或功能基团。
通过与已知化合物的红外光谱进行比较，可以确定未知样品中存在的功能基团和化学键类型。
因此，红外吸收光谱法被广泛应用于有机化学、材料科学、环境分析等领域，用于物质的鉴定、定量分析以及结构表征。
总之，红外吸收光谱法利用分子对特定波长的红外辐射的吸收能力，探测样品中的振动和旋转转换过程，从而揭示样品分子结构和化学性质的信息。
红外吸收光谱的解析
基团类型ν
-C≡C-H -C=C-H
Ar-H
波数/cm-1
~3300 3100~3000 3050~3010
峰的强度
VS M M
3、C-H伸缩振动区（3000—2700 cm-1）
基团类型ν
-CH3 -CH2≡C-H -CHO
波数/cm-1
2960及2870 2930及2850
2890 2720
峰的强度
8、C-H面外弯曲振动区（1000—650 cm-1）
二、指纹区和官能团区
从第1-6区的吸收都有一个共同点，每一红外吸收 峰都和一定的官能团相对应，此区域从而称为官能团 区。官能团区的每个吸收峰都表示某一官能团的存在， 原则上每个吸收峰均可以找到归属。
第7和第8区和官能团区不同，虽然在此区域内的 一些吸收也对应着某些官能团，但大量的吸收峰仅仅 显示该化合物的红外特征，犹如人的指纹，指纹区的 吸收峰数目较多，往往大部分不能找到归属，但大量 的吸收峰表示了有机化合物的具体特征。不同的条件 也可以引起不同的指纹吸收的变化。
峰的强度
S S S S S S S S S S S S S S S
6、双键伸缩振动区（1690—1500 cm-1）
基团类型ν
-C=C苯环骨架
-C=N -N=N= -NO2
波数/cm-1
1680~1620 1620~1450 1690~1640 1630~1575 1615~1510 1390~1320
1200~1000 1065~1015 1100~1010 1150~1100 1300~1200 1220 ~1130 1275~1060 1150~1060 1275~1210 1225~1200 1300~1050 1360~1020
红外吸收光谱分析
3300 缔合OH
CH2=CH-CH2-OH
995. 920 -CH=CH2
第24讲
红外光谱分析
第13页
例：化合物C8H10O的红外光谱如下图，推测
第24讲
红外光谱分析
第27页
（3）单色器
单色器的作用是把通过样品池和参比池的复合光 色散成单色光，再射到检测器上加以检测
光栅——光栅单色器不仅对恒温恒湿要求不高， 而且具有线性色散，分辨率高和能量损失小等优 点
棱镜——早期的红外光谱仪使用一些能透过红外 光的无机盐如NaCl、KBr 等晶体制作棱镜；易吸 湿，需恒温、恒湿；近年来已被淘汰
其结构式 （1）计算不饱和度 =1+8+1/2（0-10）=4，可能含苯环
第24讲
红外光谱分析
第14页
A
~3000 1615
3350 缔合-OH
2935,2855 CH2
1500
1460 1005 C-O
750,700
（2）3350cm-1强而宽的吸收带，缔合-OH。 /cm-1 OH，1005 cm-1吸收峰 C-O，醇类化合物 （3）~3000 cm-1多重弱峰 CH，1615，1500 cm-1吸 收峰C=C；750，700 CH 单取代
第24讲
红外光谱分析
第11页
图谱解析实例：
例：分子式为C3H6O的化合物的红外图谱 如下图，推测其结构 （1）计算不饱和度 =1+3+1/2（0-6）=1，可能含C=C或 C=O
红外吸收光谱的解析
红外吸收光谱法第一节概述一、红外光谱测定的优点20世纪50年代初期，红外光谱仪问世，揭开了有机物结构鉴定的新篇章。
到了50年代末期，已经积累了大量的红外光谱数据，到70年代中期，红外光谱法成为了有机结构鉴定的重要方法。
红外光谱测定的优点：1、任何气态、液态、固态样品都可以进行红外光谱的测定，这是核磁、质谱、紫外等仪器所不及的。
2、每种化合物均有红外吸收，又有机化合物的红外光谱可以获得丰富的信息。
3、常规红外光谱仪价格低廉，易于购置。
4、样品用量小。
二、红外波段的划分ζ=104/λ（λnm ζcm-1）红外波段范围又可以进一步分为远红外、中红外、近红外波段波长nm 波数cm-1近红外0.75~2.5 13300~4000中红外 2.5~15.4 4000~650远红外15.4~830 650~12三、红外光谱的表示方法红外光谱图多以波长λ（nm）或波数ζ（cm-1）为横坐标，表示吸收峰的位置，多以透光率T%为纵坐标，表示吸收强度，此时图谱中的吸收“峰”，其实是向下的“谷”。
一般吸收峰的强弱均以很强（ε大于200）、强（ε在75-200）、中（ε在25-75）、弱（ε在5-25）、很弱（ε小于5），这里的ε为表观摩尔吸收系数红外光谱中吸收峰的强度可以用吸光度（A）或透过率T%表示。
峰的强度遵守朗伯-比耳定律。
吸光度与透过率关系为A=lg( )T1所以在红外光谱中“谷”越深（T%小），吸光度越大，吸收强度越强。
第二节 红外吸收光谱的基本原理一、分子的振动与红外吸收任何物质的分子都是由原子通过化学键联结起来而组成的。
分子中的原子与化学键都处于不断的运动中。
它们的运动，除了原子外层价电子跃迁以外，还有分子中原子的振动和分子本身的转动。
这些运动形式都可能吸收外界能量而引起能级的跃迁，每一个振动能级常包含有很多转动分能级，因此在分子发生振动能级跃迁时，不可避免的发生转动能级的跃迁，因此无法测得纯振动光谱，故通常所测得的光谱实际上是振动-转动光谱，简称振转光谱。
红外吸收光谱分析-PPT
波长多用μm做单位; 波数:以σ表示,定义为波长得倒数,单位cm-1,其
物理意义就是每厘米长光波中波得数目。 σ=1/λ(cm)=104/λ(μm)=υ/c 用波数表示频率得好处就是比用频率要方便,
且数值小。 一般用透光率-波数曲线或透光度-波长曲线来
第三章 红外吸收光谱分析
3、2 基本原理 3、2、2 双原子分子得振动
红外光谱就是由于分子振动能级得跃迁(同时伴有转动能级跃迁) 而产生,即分子中得原子以平衡位置为中心作周期性振动,其振幅非 常小。这种分子得振动通常想象为一根弹簧联接得两个小球体系, 称为谐振子模型。这就是最简单得双原子分子情况,如下图所示。
基频峰、倍频峰和泛频峰
分子吸收红外辐射后,由基态振动能级(V=0)跃迁至 第一振动激发态(V=1)时,所产生得吸收峰称为基频 峰。因为△V=1时, L= ,所以 基频峰得位置等于 分子得振动频率。
在红外吸收光谱上除基频峰外,还有振动能级由基态 ( V =0)跃迁至第二激发态( V =2)、第三激发态( V =3),所产生得吸收峰称为倍频峰。
在室温时,分子处于基态( V = 0): EV= 1/2h ,此时,伸缩振动得频率很小。
条件一:辐射光子得能量应与振动跃 迁所需能量相等
当有红外辐射照射到分子时,若红 外辐射得光子(L)所具有得能量(EL) 恰好等于分子振动能级得能量差 (△EV)时,则分子将吸收红外辐射而跃
迁至激发态,导致振幅增大。
多原子分子振动
多原子分子由于原子数目增多,组成分子得键 或基团和空间结构不同,其振动光谱比双原子 分子要复杂。但就是可以把她们得振动分解 成许多简单得基本振动,即简正振动。
简正振动:简正振动得振动状态就是分子质 心保持不变,整体不转动,每个原子都在其平 衡位置附近做简谐振动。
红外吸收光谱分析
b)C—C骨架振动明显
H
CH3 δs
C—C骨架振动
C C H3 C H3
C H3 C
C H3
C H3 C C H3 C H3
1385-1380cm -1 1372-1368cm -1 1391-1381cm-1 1368-1366cm -1 1405-1385cm -1 1372-1365cm -1
二.分子的振动
（一）谐振子振动
➢两小球的简谐振动及其频率
其中，k为弹簧的力常数（N/cm），µ为折合质量（g），m1和 m2分别为两原子质量（g）
双原子间化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧 根据虎克定律，任意两个相邻的能级间的能量差为：
~
v
N 1/ 2 A
k
2c M
K化学键的力常数，与键能和键长有关 NA 为阿伏加德罗（Avogadro）常数（6.022×1023）
重
δs1380 cm-1
叠
δs1465 cm-1
r 720 cm-1（水平摇摆）
CH2 对称伸缩2853cm-1±10 CH3 对称伸缩2872cm-1±10 CH2不对称伸缩2926cm-1±10 CH3不对称伸缩2962cm-1±10
-（CH2）nn
长链烷烃
00:44:17
a)由于支链的引入，使CH3的对称变形振动发生变化。
3．双键伸缩振动区(2000 1500 cm-1 )
（1） RC=CR’ 1620 1680 cm-1 强度弱， R=R’（对称）时，无红外活性。
（2）单核芳烃 的C=C键伸缩振动（1620 1450 cm-1 ）
苯衍生物在 1650 2000 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 基位置。
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第五节红外吸收光谱的解析
一、谱图解析的方法
利用红外光谱进行分析，大致可分为官能团定性分析和结构分析两方面。
官能团定性是根据化合物的IR光谱的特征峰，测定物质含有哪些官能团，从而确定化合物的类别。
结构分析是由化合物的IR光谱，结合其它性质测定有关化合物的化学结构式或立体结构。
在进行化合物的鉴定及结构分析时，对谱图经常用到直接法、否定法和肯定法。
1、直接法用已知物的标准品与被测品在相同的条件下，测定IR光谱，并进行对照，完全相同时则可肯定为同一化合物。
应特别注意两点：一是所用仪器与标准谱图是否一致，二是测定的条件（样品的物理状态、样品的浓度及溶剂等）与标准谱图是否一致
2、否定法依据IR光谱与分子结构的关系，谱图中某些波数的吸收峰反映了某种基团的存在，如果谱图中不出现某种吸收峰时，就可否定某种基团的存在。
3、肯定法借助于红外光谱中特征吸收峰，以确定某种特征基团存在的方法。
谱图中在1740处有强的吸收，并且在1260~1050区域内出现两个强的吸收峰，就可判定分子中含有酯基。
二、谱图解析的步骤
测得试样的IR光谱后，接着就是对谱图进行分析。
应该说，谱图解析并无严格的程序和规则。
在本节的上半部分对各基团的IR光谱进行了简单的讨论，并将中红外区分成八个区域。
解析谱图时，可先从各区域的特征频率入手，发现基团后，再根据指纹区进一步核证其基团及其与其它基团的结合方式。
例如1-辛烯CH3(CH2)5CH=CH2的红外光谱。
见图3—26。
在该光谱中有-CH=CH2基的存在，可观察到3040 cm-1附近的不饱和=C-H伸缩振动（图中a）、1680—1620 cm-1处的C=C伸缩振动（图中b）和990 cm-1及910 cm-1处的=C-H 及=CH2面外摇摆振动（图中c）四个特征峰。
这一组特征峰是因-CH=CH2基存在而存在的相关峰。
可见，用一组相关峰可以更准确地鉴别官能团。
单凭一个特征峰就下结论是不够的，要尽可能把一个基团的每个相关峰都找到。
也就是既有主证，还得有佐证才能肯定。
这是应用IR光谱进行定性分析的一
个原则。
有这样的一个经验叫做"四先、四后、一抓法"，即先特征，后指纹；先最强峰，后次强峰，再中强峰；先粗查，后细查；先肯定，后否定；一抓是抓一组相关峰。
谱图具体解析步骤如下：
（1）、了解样品的来源、纯度（要求98%以上）外观
包括对样品的颜色、气味、物理状态、灰分等观察。
如果未知样品含有杂质，要进行分离、提纯。
（2）、收集相关信息
IR光谱不易得到总体信息，如分子量、分子式等，若不给出其它方面资料而解析IR光谱，在多数情况下是困难的，为了IR光谱的解析，应尽可能收集到元素分析值从而确定未知物的实验式；有条件时应测定其分子量以确定分子式，通过分子式，计算化合物的不饱和度。
同时还收集一般的理化常数如溶解度、沸点、熔点、折光率、旋光度等以及紫外、质谱、核磁共振和化学性质等资料。
（3）、由IR光谱确定基团及其结构
从高波数吸收峰确定原子基团及其结构。
即首先观察4000~1330 cm-1范围内出现的特征吸收峰，它们是由H和C、N、O等各原子的伸缩振动或者是多重键的伸缩振动所引起的。
接着从低波数区（指纹区）相应吸收的另外数据中得到进一步确认。
在分析谱带时，不仅要考虑谱带的位置，而且要考虑谱带的形状和强度。
如在1990~1650 cm-1之间有强吸收，则可能含有羰基；如果在此区间内有弱的吸收带，则肯定不是羰基，而要考虑其他的基团存在的可能。
有时遇到的困难往往是位于该区的峰有几种解释，在这种情况下就要根据其它区域峰特征吸收，方能作出最后判断。
例如位于1675 cm-1处强峰，可以肯定是羰基，但是是哪种化合物（醛、同酮、羧酸、酯、酰胺）中的羰基呢？假如在2720 cm-1处出现一个弱的吸收峰，就肯定是醛的羰基了。
注意整个分子各个基团的相互影响因素。
（4）、根据以上三点推测可能的结构式。
（5）、查阅标准谱图集
三、解析谱图注意事项
1、IR光谱是测定化合物结构的，只有分子在振动的状态下伴随有偶极矩变化者才能有红外吸收。
对应异构体具有相同的光谱，不能用IR光谱来鉴别这类异构体。
2、某些吸收峰不存在，可以确信某基团不存在；相反，吸收峰存在并不是该基团存在的确认，应考虑杂质的干扰。
3、在一个光谱图中的所有吸收峰并不能全部指出其归属，因为有些峰是分子作为一个整体的特征吸收，而有些峰则是某些峰的倍频或组频，另外还有些峰是多个基团振动吸收的叠加。
4、在4000~650 cm-1区只显少数几个宽吸收者，大多数为无机化合物的谱图。
5、在~3350 cm-1和1640 cm-1处出现的吸收峰，很可能是样品中的水引起的。
6、高聚物的光谱较之于形成这些高聚物的单体的光谱吸收峰的数目少，峰较宽钝，峰的强度也较低。
但分子量不同的相同聚合物IR光谱无明显差异。
如分子量为100000和分子量为15000的聚苯乙烯，两者在4000~650 cm-1的一般红外区域找不到光谱上的差异。
7、解析光谱图时当然首先注意强吸收峰，但有些弱峰、尖峰的存在不可忽略，往往对研究结构可提供线索。
8、解析光谱图时辨认峰的位置固然重要、但峰的强度对确定结构也是有用的信息。
有时注意分子中两个特征峰相对强度的变化能为确认复杂基团的存在提供线索。