红外光谱(青岛大学分析化学精品课程)
《红外光谱解析方法》课件
确定分子结构 鉴别化合物
反应机理研究 生物大分子研究
红外光谱能够提供分子中官能团 和化学键的信息，有助于确定分 子的结构。
红外光谱可以用于研究化学反应 机理，通过分析反应前后红外光 谱的变化可以推断出反应过程和 机理。
02
红外光谱解析方法分类
Chapter
基线校正法
基线校正法是一种常用的红外光谱解析方法，主要用 于消除基线漂移和噪声干扰，提高光谱的准确性和可
傅里叶变换法
傅里叶变换法是一种通过傅里 叶变换将时域信号转换为频域 信号，从而解析红外光谱的方
法。
傅里叶变换法能够将复杂的光 谱信号分解为多个简单的正弦 波和余弦波的叠加，便于解析
和识别各种成分的特征峰。
傅里叶变换法需要高精度的光 谱仪和计算机硬件，因此成本 较高。
傅里叶变换法的优点是能够准 确解析各种成分的特征峰，适 用于复杂混合物和生物样品的 分析。
《红外光谱解析方法》ppt课件
目录
• 红外光谱解析方法简介 • 红外光谱解析方法分类 • 红外光谱解析步骤 • 红外光谱解析实例 • 红外光谱解析的未来发展
01
红外光谱解析方法简介
Chapter
红外光谱的基本原理
红外光谱的产生
红外光谱是由于分子振动和转动能级跃迁而产生的 ，不同物质具有不同的能级分布，因此红外光谱具 有特征性。
生物大分子的红外光谱解析在研究其结构和功能方面具有 重要作用。通过分析生物大分子的红外光谱，可以了解其 分子结构和分子间的相互作用，进而研究其在生命过程中 的功能和作用机制。例如，在蛋白质的红外光谱中，可以 观察到蛋白质二级结构的信息，这对于研究蛋白质的结构 和功能具有重要意义。
05
红外光谱解析的未来发展
红外光谱法-教学设计
红外光谱法红外光谱法又称“红外分光光度分析法”。
简称“IR”,分子吸收光谱的一种。
利用物质对红外光区的电磁辐射的选择性吸收来进行结构分析及对各种吸收红外光的化合物的定性和定量分析的一法。
被测物质的分子在红外线照射下，只吸收与其分子振动、转动频率相一致的红外光谱。
对红外光谱进行剖析，可对物质进行定性分析。
化合物分子中存在着许多原子团，各原子团被激发后，都会产生特征振动，其振动频率也必然反映在红外吸收光谱上。
据此可鉴定化合物中各种原子团，也可进行定量分析。
1红外光谱法的一般特点特征性强、测定快速、不破坏试样、试样用量少、操作简便、能分析各种状态的试样、分析灵敏度较低、定量分析误差较大。
2对样品的要求①试样纯度应大于98％，或者符合商业规格,这样才便于与纯化合物的标准光谱或商业光谱进行对照。
多组份试样应预先用分馏、萃取、重结晶或色谱法进行分离提纯，否则各组份光谱互相重叠，难予解析②试样不应含水（结晶水或游离水）水有红外吸收，与羟基峰干扰，而且会侵蚀吸收池的盐窗。
所用试样应当经过干燥处理③试样浓度和厚度要适当使最强吸收透光度在5～20%之间3定性分析和结构分析红外光谱具有鲜明的特征性，其谱带的数目、位置、形状和强度都随化合物不同而各不相同。
因此，红外光谱法是定性鉴定和结构分析的有力工具①已知物的鉴定将试样的谱图与标准品测得的谱图相对照，或者与文献上的标准谱图（例如《药品红外光谱图集》、Sadter标准光谱、Sadter商业光谱等）相对照，即可定性使用文献上的谱图应当注意：试样的物态、结晶形状、溶剂、测定条件以及所用仪器类型均应与标准谱图相同②未知物的鉴定未知物如果不是新化合物，标准光谱己有收载的，可有两种方法来查对标准光谱：A利用标准光谱的谱带索引，寻找标准光谱中与试样光谱吸收带相同的谱图B进行光谱解析，判断试样可能的结构。
然后由化学分类索引查找标准光谱对照核实解析光谱之前的准备：1了解试样的定试样的物理常数如熔沸点、溶解度、折光率、旋光率等作为定性的旁证3根据元素分析及分子量的测定，求出分子式计算化合物的不饱和度Ω，用以估计结构并验证光谱解析结果的合理性解析光谱的程序一般为：A从特征区的最强谱带入手，推测未知物可能含有的基团，判断不可能含有的基团B用指纹区的谱带验证，找出可能含有基团的相关峰，用一组相关峰来确认一个基团的存在C对于简单化合物，确认几个基团之后，便可初步确定分子结构D查对标准光谱核实③新化合物的结构分析红外光谱主要提供官能团的结构信息，对于复杂化合物，尤其是新化合物，单靠红外光谱不能解决问题，需要与紫外光谱、质谱和核磁共振等分析手段互相配合，进行综合光谱解析，才能确定分子结构。
波谱分析红外光谱课件
9.6
νC-O 1307
5.4
12 16 1216
1160 (cm-1)
νCO 1307
12
12 16 1216
1730 (cm-1)
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一些化学键的伸缩振动频率范围
键型 C≡N C≡C C=O C=C C—C
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教学内容
2.1 基本原理 2.2 影响振动频率的因素 2.3 红外光谱的分区 2.4 各类有机化合物的红外光谱 2.5 红外光谱解析
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键型 H—F H—Cl H—Br H—I O—H N—H S—H
K
键型
K
键型
K
9.7 ≡C—H
5.9
C—C
4.5
4.8 =C—H
5.1
C—O
5.4
4.1 —C—H
4.8
C—F
5.9
3.2 —C≡N
18
C—Cl
3.6
7.7 —C≡C
15.6 C—Br
3.1
6.4 —C=O
12
C—I
2.7
4.3 —C=C
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振动偶合 (Vibrational Coupling)：当分子中两个或两个以上的基团与同一原 子相连时, 其振动吸收带常发生裂分, 形成双峰。一个移向高频方向, 一个移 向低频方向, 强度加强。有伸缩振动偶合, 弯曲振动偶合、伸缩与弯曲振动偶 合三类。
大学化学实践教案：红外光谱分析方法
大学化学实践教案：红外光谱分析方法介绍本教案旨在向大学化学实验室的学生介绍红外光谱分析方法。
通过理论讲解和实践操作，学生将了解红外光谱的基本原理、仪器设备以及常见应用领域。
教学目标•掌握红外光谱的基本原理和仪器设备；•理解红外光谱对于物质结构和功能的表征；•学习使用红外光谱技术进行定性分析和定量分析；•熟悉常见有机物和无机物中的功能团与特征峰。
内容大纲1. 红外光谱基础知识- 1.1 原理简介•红外辐射与物质相互作用•分子振动模式- 1.2 功能团与特征峰•常见有机物中的特征峰•常见无机物中的特征峰2. 红外光谱仪器设备与操作- 2.1 光源系统•辐射源•红外光源- 2.2 光谱仪与检测系统•光栅型光谱仪•探测器- 2.3 样品测量技术•固体样品的准备和操作技巧•液体样品的准备和操作技巧3. 红外光谱应用领域- 3.1 有机物定性分析•利用红外光谱确定有机物的化学结构- 3.2 无机物分析与研究•利用红外光谱对无机物进行表征和研究实践操作示例实验目的：利用红外光谱对某有机化合物进行结构表征实验步骤：1.准备实验所需的样品及设备；2.将样品放入红外光谱仪；3.进行数据采集和处理；4.对比参考文献，解读红外光谱图中各峰位所代表的功能团；5.根据功能团信息确定化合物结构。
总结与展望本教案通过对红外光谱分析方法的介绍，使学生了解了红外光谱的基本原理、仪器设备和常见应用领域。
通过实践操作，学生能够独立进行红外光谱分析并对化合物结构进行表征。
未来，结合更多实例和案例，提供更深入的红外光谱分析方法细节以及在其他领域中的广泛应用，将进一步拓宽学生的知识面和应用能力。
红外光谱分析全解课堂PPT
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图4-16是聚苯乙烯膜C—H伸缩振动吸收区分辨率与狭 缝宽度的关系。由于狭缝宽不仅分辨率降低，而且谱带形 状和强度也发生变化。
30
2．测量准确度 指仪器记录的样品真实透过度的准确程度。影响测
由于检测器产生的信号很微小，因此，必须将信 号放大，才能记录成红外光谱。
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三、红外分光光度计的操作性能及影响因素
1．分辨率 分辨率是仪器的重要性能之一，它表示仪器分开
相邻光谱波数（或波长）的能力。普通红外分光光度 计的分辨率至少应为2cm-1或1cm-1，更精密的仪器， 如付里叶变换光谱仪的分辨率可达到0.1cm-1，甚至 更小。
振动光谱分类
定义： 所谓振动光谱是指物质由于吸收了能量而引
起其分子或原子内部基团振动的能量改变所产生 的光谱。 分类：
主要包括红外吸收光谱和激光拉曼光谱。 如果用的光源是红外光谱范围，即0.781000µm，就是红外吸收光谱。如果用的是强单色 光，例如激光，产生的是激光拉曼光谱。
1
第一节 红外光谱的基本原理
9
（5）谱带的划分：
10
11
高岭石{Al4[Si4O10](OH)8 }红外吸收光谱
透过率/%
80 70 60 50 40 30 20 10
0 -10
4000
3500
3000
2500
2000
波 数/cm-1
1500
1000
80 70 60 50 40 30 20 10 0 -10 500
12
三、红外光谱产生的原理
光源 单色器 检测器 电子放大器 记录系统
红外光谱最全最详细明了分解ppt课件
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1.3.2 分子结构对基团吸收谱带位置的影响
（1）诱导效应（I效应）：基团邻近有不同电负性的取代 基时，由于诱导效应引起分子中电子云分布的变化，从而 引起键力常数的改变，使基团吸收频率变化。
4. 色散型红外光谱仪主要部件
(1) 光源
能斯特灯：氧化锆、氧化钇和氧化钍烧结制成 的中空或实心圆棒，直径1-3 mm，长20-50mm；
室温下，非导体，使用前预热到800 C； 特点：发光强度大；寿命0.5-1年； 硅碳棒：两端粗，中间细；直径5 mm，长2050mm；不需预热；两端需用水冷却；
(2) 单色器
(2)共轭效应（C效应）： 共轭效应要求共轭体系有共平面性。
（3）瞬间偶极矩大，吸收峰强；键两端原子电 负性相差越大（极性越大），吸收峰越强； （4）由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的 吸收峰，基频峰； （5）由基态直接跃迁到第二激发态，产生一个 弱的吸收峰，倍频峰.
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某一基团的特征吸收频率，同时还要受到分子结构 和外界条件的影响。
同一种基团，由于其周围的化学环境不同，其特征吸 收频率会有所位移，不是在同一个位置出峰。
基团的吸收不是固定在某一个频率上，而是在一个范围 内波动。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
红外光谱分析课件
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2.2.2 分子振动方程式 (1) 双原子分子的简谐振动及其频率
化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧
分子的振动能级（量子化）：
E振=（V+1/2）h V ：化学键的 振动频率； ：振动量子数。
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影响基团频率位移的具体因素
❖ 电子效应 ❖ 空间效应 ❖ 氢键
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1）电子效应
a．诱导效应：通过静电诱导作用使分子中电子云分布发生变
化引起K的改变，从而影响振动频率。
R-COR C=0 1715cm-1 ; R-COCl C=0 1800cm-1 ;
R-COH C=0 1730cm -1 ； R-COF C=0 1920cm-1 ;
4
2.2 红外光谱的基本原理
2.2.1 红外光谱产生的条件
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。
1） E红外光=ΔE分子振动 或υ红外光=υ分子振动
2） 红外光与分子之间有偶合作用：分子振动时其偶极矩(μ) 必须发生变化，即Δμ≠0。
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(2) 分子振动方程式
任意两个相邻的能级间的能量差为：
E h h k 2
1 1 k 1307 k
2c
K化学键的力常数，与键能和键长有关， （为m双1+原m2子）的折合质量 =m1m2/
发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于
键两端原子的折合质量和键的力常数，即
取决于分子的结构特征。
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还有一种氢键是发生在OH或NH与C=O之间的，如羧 酸以此方式形成二聚体：
有机化学中的红外光谱(IR)技术
有机化学中的红外光谱（IR）技术红外光谱（IR）技术是一种在有机化学中广泛应用的分析方法。
通过测量有机物分子中化学键振动引起的特定光谱吸收峰，科学家们可以确定化合物的结构和功能基团。
本文将详细介绍红外光谱技术在有机化学中的应用、原理和分析步骤。
一、红外光谱技术在有机化学中的应用红外光谱技术在有机化学领域中有着广泛的应用。
首先，它可以用于有机物的鉴定和验证。
红外光谱图谱中的特定吸收峰可以和已知物质的光谱数据进行比对，从而确定待测物质的结构和成分。
其次，红外光谱技术可以用于功能基团的鉴定。
不同的化学键和功能基团在红外光谱图谱中具有独特的吸收特征，这使得科学家们能够准确识别有机分子中存在的官能团。
此外，红外光谱技术还可以用于反应过程的监测和控制。
通过在反应过程中对产物和废物进行红外光谱分析，可以实时监测反应的进程，并对反应条件进行调节，以提高产率和选择性。
二、红外光谱技术的原理红外光谱技术是基于分子中化学键振动产生的光谱吸收现象。
当红外辐射通过待测物质时，分子中的化学键会因为固有的频率而吸收特定波长的红外光。
这些吸收峰的强度和位置与分子的结构和功能基团密切相关。
具体来说，红外光谱图谱中的吸收峰对应于不同类型的化学键振动。
例如，羰基（C=O）具有独特的吸收峰，可以帮助确定酮和醛的存在；氨基（N-H）具有特定的吸收峰，可以用于鉴定胺类化合物等。
三、红外光谱分析步骤在进行红外光谱分析前，需要准备样品并操作仪器。
以下是一般的分析步骤：1. 准备样品：将待测物质制备成固体样品或液体样品，尽量保持无水和无杂质。
2. 设置仪器参数：根据待测物质的性质和所需分析精度，调整红外光谱仪的参数，如波数范围和光谱分辨率。
3. 测量红外光谱：将样品放置在红外光谱仪的样品室中，以获得样品的红外光谱图谱。
通常需要多次测量取平均值以提高信噪比。
4. 数据分析：将所得的红外光谱图谱与参考库中的数据进行比对，并确定样品中存在的化学键和功能基团。
波谱解析红外光谱
四. 影响官能团吸收频率的因素
主要讨论分子结构变化时，官能团红外吸收频率的变化。 1. 电子效应 1）诱导效应
VC=O O R C R' ~1715 O R C Cl ~1800 O R C F ~1869cm-1
卤原子有强吸电子诱导效应，使羰基双键极性增强，有部分三 键的性质，C=O的力常数 变大，吸收向高波数移动。酸酐， 酯也 有类似情况。来自O VC=O 1715 1745
O 1780
O 1815
O
4. 成键碳原子的杂化状态
C H VC-H 3300 C H 3100 C H 2900
可以理解为：不同杂化状态的碳原子具有不同的吸电子能力 （电负性），SP>SP2>SP3
5.偶合效应（coupling
effects） 当基团在光谱中表现出不正常吸收时，应考 虑到两个频率之间的偶合作用。当分子中两 个类同的基团彼此靠得较近时，它们的振动 频率发生干扰，蜕变为距离较大的两个吸收 峰，这种现象称为偶合。
波谱解析——红外光谱
盛荣 主讲
红外光谱（IR）
A.任何固态、液态、气态样品均可进行IR测定，这
二. 基本原理
是NMR、MS、UV等方法所不及的。 B.每种化合物切有红外吸收，可获得丰富的信息， 特别是官能团区的吸收，显示了化合物中官能团的 存在。指纹区的吸收为结构鉴定提供了可靠依据。 C.样品用量少。 D.仪器价廉。
C-I
500
C C
C=C 1680~1620
C C 1200~700
v cm-1
力常数/g.s-2
2200~2100
12~18×105
8~12×105
4~6×105
力常数表示了化学键的强度，其大小与键能、键长有关。 键能大，键长短，K值大，振动吸收频率移向高波数； 键能小，键长长，K值小，振动吸收频率移向低波数。