红外光谱
红外光谱检测原理
红外光谱检测原理
红外光谱检测原理
概述
在化学领域，红外光谱检测是一项重要的分析检测技术。它利用物质分子在红外光谱范围内的特征振动和转动来识别和定量分析样品中的化学物质。其原理是将样品置于红外光源和探测器之间，通过照射样品后所发生的红外光谱状况得出一系列信息，用以分析样品中的化学物质成分、分子结构、状态等相关信息。
红外光谱的基本原理
红外光谱是指物质在特定波长的红外辐射下发生量子激发而产生的谱线，这些谱线所呈现的振动和转动信息可以用于判定物质的结构和成分。红外光谱的来源是红外辐射，也称为红外线，波长通常在8000至200cm^-1之间。这段区间可以根据波数描绘，波数为每秒振动，以cm^-1作单位。该波长区间涵盖了分子中振动模式的主要类型，因此足以用于分析和鉴定物质的结构和成分。
小分子分子的红外吸收谱由振动-转动谱和原子自由移动谱组成。基于布尔定理和运动求和原理，每种化学键类型都能具有一定的红外吸收频率和强度（与其振动模式有关）。C-H，O-H和N-H 都具有不同的吸收频率，根据这些频率，我们可以确定样品成分和分子结构。
红外光谱的实验流程
在进行红外光谱检测时，一般需要进行以下步骤：
1. 收集样品：从要测试的原料或者样品中获取一个可以测试的组分（例如气体或者溶液）。
2. 预处理样品：对样品进行必要的预处理。去除杂质和水分等。
3. 测试样品：使用一个红外光谱仪测试样品。
4. 分析数据：根据样品振动和转动的谱线以及吸收频率和强度等参数来确定样品成分、分子结构等信息。
红外光谱仪
1. 光源：红外光谱仪中使用红外辐射光源，如Nernst灯、热电导灯和Halogen灯等。
红外光谱(最全,最详细明了)
_ 在2.5μm处，对应的波数值为： = 104/2.5 (cm-1)=4000cm-1 一般扫描范围在4000~400cm-1。
4.红外吸收光谱产生的条件
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。 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，红外活性。
分子的振动分为伸缩振动和变形振动两类。
伸缩振动是沿原子核之间的轴线作振动，键长有变化 而键角不变，用字母υ来表示。 伸缩振动分为不对称伸缩振动υas和对称伸缩振动υs。 变形振动是键长不变而键角改变的振动方式，用字母δ 表示。
伸缩 振动 υ 亚甲基 的振动
对称伸 缩振动 不对称 伸缩振动
υS
υ as
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
光栅；傅立叶变换红外光谱仪不需要分光；
14:46:03
(3) 检测器
真空热电偶；不同导体构成回路时的温差电现象
涂黑金箔接受红外辐射；
傅立叶变换红外光谱仪采用热释电(TGS)和碲镉 汞(MCT)检测器； TGS：硫酸三苷肽单晶为热检测元件；极化效应 与温度有关，温度高表面电荷减少(热释电)；
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。
红外光谱(最全-最详细明了)
红外Leabharlann Baidu谱的峰强度与峰形特征
峰强度
反映分子内部能级跃迁的概率，与分 子内部结构有关。
峰形特征
反映分子内部振动模式的对称性、耦 合方式和振动模式间的相互作用。
03 红外光谱的实验技术
样品制备与处理
固体样品
研磨成粉末，以便在样品池中均匀分布。
分子振动与转动能级
1 2
分子振动
分子中的原子或分子的振动，产生振动能级间的 跃迁。
转动能级
分子整体的转动，产生转动能级间的跃迁。
3
振动与转动能级间的耦合
某些特定的振动模式会导致分子的转动能级发生 跃迁。
红外光谱的吸收峰与跃迁类型
吸收峰
由于分子振动或转动能级间的跃迁，导致光谱上出现暗线或 暗带。
跃迁类型
数据处理
对原始数据进行平滑、基线校正、归一化等处理，以提高数据质 量。
数据分析
根据样品的红外光谱数据，分析样品的官能团、分子结构等信息。
04 红外光谱解析方法
谱图解析步骤
2. 基线校正
对原始谱图进行基线校正，消 除背景干扰。
4. 峰解析
根据已知的红外光谱峰归属， 解析各峰对应的官能团或分子 结构。
红外光谱(最全-最详细明了)
目 录
• 红外光谱简介 • 红外光谱的基本原理 • 红外光谱的实验技术 • 红外光谱解析方法 • 红外光谱在各领域的应用 • 红外光谱的未来发展与挑战
红外光谱的基本原理
红外光谱的基本原理
红外光谱是一种分析技术，通过测量物质在红外辐射下的吸收和散射
来确定物质的结构和组成。红外光谱的基本原理可以归结为分子的振动和
转动。
红外光谱涉及的能量范围一般在3000 cm-1到10 cm-1之间，这个范
围对应着分子的振动、转动和一些电子运动的能级。因为红外辐射的能量
与分子的振动和转动的能级相匹配，所以红外光可以被分子中一部分原子
吸收，从而发生光谱吸收。
分子的振动可以分为伸缩振动、弯曲振动和转动振动。伸缩振动是分
子中原子之间的相对运动，弯曲振动则是两个或多个原子之间改变绝对角
度的运动。转动振动涉及到分子整体发生旋转的运动。
红外光谱的实验装置一般包括光源、样品室、光谱计和检测器。光源
产生红外光束，被样品室内的样品吸收、散射或透射。样品室是一个封闭
的容器，内部设置好样品和红外透明的窗口。光谱计通过光束分离装置将
入射光分成不同波长，然后通过检测器来测量相应的信号强度。
红外光谱图上的峰对应着样品中特定的化学键或分子基团。不同的化
学键和基团对红外光的吸收有不同的谱特征，参考指纹区域的红外光谱峰
可以提供物质的识别和组成信息。
红外光谱分析主要包括定性分析和定量分析。定性分析通过比较样品
的红外光谱峰和已知物质的峰值数据库，确定样品中有哪些化学键或基团。定量分析则是通过对吸收峰强度进行定量计算，得到样品中特定成分的浓度。
红外光谱广泛应用于有机化学、分析化学、材料科学等领域。例如，
在药物研发中，红外光谱可以用于分析药物的结构和纯度；在环境监测中，红外光谱可以用于分析大气中的污染物；在食品科学中，红外光谱可以用
红外光谱_百度百科
量子力学
编辑
量子力学研究表明，分子振动和转动的能量不是连续的，而是量子化的，即限定在一些分立
的、特定的能量状态或能级上。以最简单的双原子为例，如
果认为原子间振动符合简谐振动规律，则其振动能量Ev可近
似地表示为： 式中h为普朗克常数；v为振动量子数（取正整
红外光谱
数）；v0为简谐振动频率。当v=0时，分子的能量最低，称
致基团频率位移的内部因素，迄今已知的有分子中取代基的电性效应：如诱导效应、共轭效应、中 介效应、偶极场效应等；机械效应：如质量效应、张力引起的键角效应、振动之间的耦合效应等。 这些问题虽然已有不少研究报道，并有较为系统的论述，但是，若想按照某种效应的结果来定量地 预测有关基团频率位移的方向和大小，却往往难以做到，因为这些效应大都不是单一出现的。这 样，在进行不同分子间的比较时就很困难。
分区
编辑
1. 红外光谱的分区 通常将红外光谱分为三个区域：近红外区(0.75~2.5μm)、中红外区(2.5~25μm)和远红外区 (25~300μm)。一般说来，近红外光谱是由分子的倍频、合频产生的；中红外光谱属于分子的基频 振动光谱；远红外光谱则属于分子的转动光谱和某些基团的振动光谱。 由于绝大多数有机物和无机物的基频吸收带都出现在中红外区，因此中红外区是研究和应用最 多的区域，积累的资料也最多，仪器技术最为成熟。通常所说的 红外光谱即指中红外光谱。 2. 红外谱图的分区
红外光谱测试步骤
红外光谱测试步骤
步骤一：准备样品
首先，需要准备好要测试的样品。样品通常以固态、液态或气态存在。根据样品的形态和测试要求，可以采用不同的方法和设备。
步骤二：选择适当的红外光源
红外光源通常采用加热的坚硬或软弹性固体物质，如钨丝、石英或硅。这些红外光源可以产生连续谱线或选择性的谱线。选择适当的红外光源取
决于所测样品的特性和要求。
步骤三：选择适当的检测器
常见的红外光谱检测器有热敏电阻器、半导体、热电偶和金卤化物探
测器等。选择适当的检测器取决于所测样品的性质和测试目的。
步骤四：进行样品预处理
样品预处理是为了去除杂质、水分或其他可能干扰光谱测试结果的物质。常见的预处理方法包括粉碎、溶解、稀释、过滤等。
步骤五：选择适当的红外光谱仪
根据测试要求和所测样品的特性，选择适当的红外光谱仪。常见的红
外光谱仪有傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）和色散式红外光谱仪等。根据
测试的需求选择合适的设备。
步骤六：准备和校准仪器
在进行红外光谱测试之前，需要准备和校准仪器。包括调节光路、检查光源的强度和稳定性、检查检测器的响应、校准波长等，以确保仪器的正常工作和准确性。
步骤七：测量样品光谱
将样品放入样品室或配置适当的光学装置。根据测试要求和仪器的操作方法，选择适当的测量模式和参数，如红外光谱范围、分辨率、积分时间等。开始测量样品的红外光谱。
步骤八：处理和分析光谱数据
测量完样品的红外光谱后，需要对数据进行处理和分析。常见的处理方法包括基线校正、光谱平滑、光谱修正（如能量修正或强度修正）等。对光谱数据进行解释和分析，以识别光谱中的谱带和功能基团。
红外光谱
产生红外光谱的条件
①∆E=hv，即照射光的能量（hv）与分子振动能级间能量差（∆E）正好相 等时，物 质分子才会吸收红外光；②∆μ≠0，即分子偶极矩（μ）发生变化的振动 才会产生 红外吸收光谱。 双原子分子的振动
影响化学键振动频率的直接因素是化学键的力常数k和相对原子折合质量 μ。 当k较大或μ较小时，吸收峰出现在高波数区：而当k较小或μ较大时，吸 收峰出现 在低波数区。影响k的主要因素有： 1：键的数目 2：原子的种类 3：环境 多原子分子的振动 1：振动类型 :①伸缩振动 ②变形振动
高分子试样——溶于低沸点溶剂——涂渍于盐片——挥发除溶剂
3、制备样品时应注意：
（1）样品的浓度和测试厚度应选择适当。 （2）样品应该是单一组分的纯物质。否则各组分 光谱互相重叠,会使图谱无法解析。
（3）样品中不应含有游离水。
7.6 定性分析
通常采用比较法进行鉴定 对未
常见红外特征吸收带
1.一直化合物的纯度鉴定 2.化合物的结构鉴定
影响官能团振动频率的因素
1.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。如图7.1 2.共轭效应 共轭效应使共轭体系中的电子云密度平均化，即双键键强减 小，振动频率红移 (减小）。如图7.1
图7.1
3.氢键的形成使原有的化学键O－H或N－H的键长增大，力常数K 变小， 振动频率红移。 氢键的形成对吸收峰的影响：吸收峰展宽、吸收强度增大 4.空间效应 包括空间位阻效应和环状化合物的张力效应 5.振动耦合 例如CH3的对称弯曲振动频率为1380cm-1，但当两个甲基 连在同一个C原子上，形成异丙基时发生振动偶合，即1380cm-1的吸收 峰消失，出现1385 cm-1和1375 cm-1两个吸收峰。如图7.2
红外光谱(超级实用版)
(4)1200 670 cm-1 X—Y伸缩， X—H变形振动区
10:59:21
1． X—H伸缩振动区（4000 2500 cm-1 ）
（1）—O—H 3650 3200 cm-1 确定 醇、酚、酸 在非极性溶剂中，浓度较小（稀溶液）时，峰形尖锐，强吸收；当浓度较大
吸 收 带
变 形 振
Ｃ－Ｎ－Ｏ Ｈ－Ｃ＝Ｃ－Ｈ
５００ ９６０（反）
动
Ｒ－Ａr－Ｈ
６５０－９００
Ｈ－Ｃ－Ｈ
１４５０
常见基团的红外吸收带
=C-H
C-H
CC
C=C
O-H
O-H（氢键） S-H P-H
C-C，C-N，C-O C=O
N-O N-N C-F
C-X
N-H
CN
C=N
3500
3000 2500 特征区
1735 cm-1 酯
—CH2—CO—NH— 1680 cm-1 酰胺
10:59:21
常见的有机化合物基团频率出现的范围：4000 670 cm-1 依据基团的振动形式，分为四个区： (1)4000 2500 cm-1 X—H伸缩振动区（X=O，N，C，S） (2)2500 1900 cm-1 三键，累积双键伸缩振动区
制备高聚物薄膜常用溶剂
适合的溶剂
常见的红外光谱的吸收峰
常见的红外光谱的吸收峰
红外光谱是一种常用的分析技术，可以用于研究物质的结构和成分。在红外光谱中，不同的分子吸收不同波长的红外辐射，这些吸收
峰通常对应着分子中特定的化学键或功能团。下面是一些常见的红外
光谱的吸收峰。
首先是羟基(-OH)的吸收峰，通常出现在3200-3600 cm^-1的高频区。这是因为羟基中的氧原子与氢原子之间的振动引起了这一吸收峰。另外，在亚甲基(C-H)、甲基(CH3)和亚甲基(CH2)的振动也会产生吸收峰，分别出现在3000-2800 cm^-1和1470-1375 cm^-1的区域。
接下来是羰基(C=O)的吸收峰，这是一个非常重要的功能团，可以
出现在不同的波数区域。酮和醛中的羰基通常在1700-1725 cm^-1的
区域产生吸收峰，而酸和酯中的羰基则出现在1725-1750 cm^-1的区域。
此外，有机硫化合物中的硫-碳(S-C)键通常在550-600 cm^-1产
生吸收峰，而硫-氢(S-H)键则在2500-2600 cm^-1产生吸收峰。另外，氨基(-NH2)和芳香胺(-NH)通常在3500-3300 cm^-1的区域产生吸收峰。
此外，烷基和脂肪酸的C-H键通常产生多个吸收峰，出现在3000-2800 cm^-1的区域。而含有芳香环的化合物通常在1600-1500 cm^-1的区域产生吸收峰。
这些是一些常见的红外光谱的吸收峰，当然不同的化合物可能产生不同的吸收峰，因此在解读红外光谱时需要结合化合物的其他特征和谱图进行分析。红外光谱的分析是一项重要的化学技术，在有机化学、药物化学、材料科学等领域有着广泛的应用。通过研究和理解红外光谱的吸收峰，我们可以更好地理解和解释分子的结构和性质。
什么是红外光谱
什么是红外光谱
红外光谱又称分子振动转动光谱，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减弱，记录百分透过率T%对波数或波长的曲线，即为红外光谱。
红外光谱与紫外光谱、质谱、核磁共振并称物质结构分析“四大谱”，是仪器分析中重要的分析手段之一。通过与标准谱图比较，可以确定化合物的结构；对于未知样品，通过官能团、顺反异构、取代基位置、氢键结合以及络合物的形成等结构信息可以推测结构。
以上信息仅供参考，建议查阅专业书籍或咨询专业人士。
红外光谱的应用及原理
红外光谱的应用及原理
一、引言
红外光谱是一种重要的分析技术，其基本原理是利用分子在红外光区的振动、
转动引起的吸收来判断分子的构型与组成。红外光谱广泛应用于化学、生物、环境、材料等领域的分析与研究。
二、原理
红外光谱的原理基于分子在红外光区的振动和转动。分子的振动模式主要包括
拉伸振动、弯曲振动和对称振动。拉伸振动是分子中原子在分子内部远离或靠近的振动，弯曲振动是分子中部分原子绕刚性化学键弯曲的振动，对称振动是分子中原子以对称方式振动。分子的振动模式与不同化学键的强度、键角和键长有关。
当红外光线通过样品时，会发生吸收和散射。吸收是指样品中分子吸收特定波
长的红外光谱，散射是指光线在样品中发生方向的改变。吸收导致红外光谱的吸收峰，通过检测不同波长下的吸收强度变化可以得到样品的红外吸收光谱。红外光谱仪会将红外光源产生的连续谱线转换为被测样品对不同波数光强度的曲线图形。
三、应用
红外光谱在化学、生物、环境、材料等领域具有广泛应用。
1. 化学领域
在化学领域，红外光谱可用于定性和定量分析。通过比对样品的红外吸收峰与
已知材料的光谱峰位，可以确定样品的组成和化学结构。此外，红外光谱还可用于聚合物的分析、溶液的浓度测定等。
2. 生物领域
红外光谱在生物领域可用于药物分析、生物成分测定和诊断疾病等。通过分析
药物的红外吸收峰位，可以判断其结构和纯度。红外光谱还被广泛应用于生物组织和细胞质的研究，通过红外光谱图谱可以检测和监测细胞的代谢状态、蛋白质含量和DNA/RNA结构等。
3. 环境领域
红外光谱在环境领域可用于水质分析、空气污染监测、土壤质量评估等。通过
红外光谱给出的信息
红外光谱给出的信息
红外光谱是一种常用的分析技术，通过检测物质在红外光区的吸收和散射现象来获取样品的结构和化学组成信息。红外光谱给出的信息包括以下几个方面：
1. 分子结构信息：红外光谱可以提供物质的分子结构信息，通过分析吸收峰的位置和形状，可以判断化学键的类型和存在。例如，C-H键、O-H键、N-H键和C=O键等具有特征性的吸收峰。
2. 分子功能团信息：红外光谱可以帮助确定样品中的各种化学官能团的存在与否，如羟基、胺基、醛基、羧基等。不同功能团在红外光谱中具有不同的吸收特征，这些特征帮助确定化合物的结构。
3. 定量分析信息：红外光谱还可以用于定量分析，通过测量样品中某种官能团的吸收强度与浓度之间的关系，可以确定未知样品中该官能团的浓度。
4. 晶体结构信息：红外光谱还可以表征晶体材料的结构信息，例如晶格振动模式和键的振动强弱可以被红外光谱所观察到。
总的来说，红外光谱提供了样品的分子结构、化学组成、官能团和晶体结构等方面的信息，对于化学、材料科学等领域的研究和分析具有广泛的应用。
红外光谱
• 伸缩振动频率远大于弯曲振动的频率；
• 面内弯曲振动的频率大于面外弯曲振动的频率。 vas ＞ vs ＞＞δ面内＞ δ面外
以上振动产生的吸收峰叫基频峰。
基频峰：分子吸收光子后从一个能级跃迁到相邻的
高一能级产生的吸收。 0 1
倍频峰：指 0 2的振动吸收带，出现在强的基频
液体石蜡本身有红外吸收，此法不能用来研究 饱和烷烃的红外吸收。
(2) 液体样品的制备
a. 液膜法
对沸点较高的液体，直接滴在两块盐片之间，形成没
有气泡的毛细厚度液膜，然后用夹具固定，放入仪器
光路中进行测试。 b. 液体吸收池法 对于低沸点液体样品和定量分析，要用固定密封液体 池。制样时液体池倾斜放置，样品从下口注入，直至
CH2 1690
CH2
CH2 1750
O V C =O 1715 1745
O 1780
O 1815
O
V C =C
1645
1610
1560
b. 空间位阻（降低共轭程度，向高频移动）
O (H 3 C) 3 C
1725
O (H 3 C) 3 C Br
• 共轭效应使π电子离域程度增大，极化度增大，吸收强度增加.
• 形成氢键使振动吸收峰变强变宽。
• 振动耦合使吸收增大。
• 费米振动使倍频或组频的吸收强度显著增加。
红外光谱吸收峰值
红外光谱吸收峰值
红外光谱是一种常用的分析技术，可以用于物质的结构鉴定、功能群的确定以及化合物的定量分析。不同的化学键和功能团在红外光谱中会表现出特定的吸收峰，以下是一些常见的红外光谱吸收峰值的示例：
1.羰基吸收峰：C=O键通常在波数范围在1600-1800 cm^-1
处出现。酮和醛通常在1710-1740 cm^-1处吸收，而羧酸和酰氯的羰基吸收位于1700-1800 cm^-1。
2.羧酸吸收峰：羧酸的羧基会在2500-3500 cm^-1附近出现
宽而强烈的吸收峰，称为羧酸的O-H伸缩振动。
3.羧酸盐吸收峰：羧酸盐的COO-官能团通常在1300-1600
cm^-1附近显示出C=O拉伸振动峰。
4.烷基（碳氢化合物）吸收峰：烷基的C-H键通常会在
2800-3200 cm^-1范围内显示吸收峰。
5.羟基吸收峰：羟基通常在3200-3600 cm^-1之间显示广泛
的吸收峰。
这些只是一些常见的红外光谱吸收峰值示例，不同化合物的红外光谱吸收峰的位置和强度会有所不同。因此，在进行红外光谱分析时，需要参考已知的标准光谱或数据库来进行对比和鉴定。
红外吸收光谱的特征峰讲解
红外吸收光谱的特征峰讲解
红外吸收光谱是一种常用的分析技术，用于鉴定有机化合物的功能团和确定其化学结构。在红外光谱中，每个特定的功能团都对应着一个特征峰，可以通过峰的位置和强度来确定化合物的结构和成分。本文将对常见的红外吸收光谱特征峰进行详细讲解。
1.OH的吸收峰
羟基（OH）的吸收峰通常出现在3200-3600cm-1的位置，显示为醇类和酚类化合物的特征。醇类中，酒精的峰位通常在3200-3500cm-1，而酚类的峰位往往在3550-3650cm-1、峰的强度和形状可以提供关于羟基的状态和氢键的信息。
2.NH的吸收峰
氨基（NH）也有比较突出的吸收峰，峰位通常出现在3100-3500cm-1的位置。一般而言，一级胺和二级胺的NH伸缩振动峰位在3200-3500cm-1，而三级胺则没有明显的NH伸缩振动峰。
3.C=O的吸收峰
碳氧双键（C=O）是有机化合物中常见的官能团之一，其吸收峰位置可以提供关于官能团的信息。酮和醛中的C=O伸缩振动峰位分别在1700-1750cm-1和1700-1750cm-1之间，酸中的C=O伸缩振动峰位在1700-1800cm-1
4.C=C的吸收峰
碳碳双键（C=C）是烯烃类化合物的特征官能团，其吸收峰通常出现
在1600-1680cm-1的位置。峰位的具体位置和强度可以提供关于烯烃的信息。
5.C-H的吸收峰
碳氢键（C-H）的伸缩振动是有机化合物常见的特征之一、饱和烃中，C-H伸缩振动峰位一般出现在2800-3000cm-1之间。不饱和烃中，C-H伸
缩振动峰位通常在3000-3100cm-1之间。
红外光谱(最全-最详细明了)、、
在2.5μm处，对应的波数值为： = 104/2.5 (cm-1)=4000cm-1
( cm-1)=1/λ(cm)=104/λ(μm)
例2：化合物 R-CO-CR’ R-CO-O-R’ R-CO-NR’R” υC=O ( cm-1) ~1715 ~1735 1630~1690 -I > +C -I < +C
*
(3) 检测器 真空热电偶；不同导体构成回路时的温差电现象 涂黑金箔接受红外辐射； 傅立叶变换红外光谱仪采用热释电(TGS)和碲镉汞(MCT)检测器； TGS：硫酸三苷肽单晶为热检测元件；极化效应与温度有关，温度高表面电荷减少(热释电)； 响应速度快；高速扫描；
（1）红外光谱图（表示方法一） 纵坐标为吸收强度，横坐标为波长λ（m）和波数1/λ，单位：cm-1 。可以用峰数，峰位，峰形，峰强来描述。 纵坐标是：吸光度A
应用：有机化合物的结构解析 定性：基团的特征吸收频率； 定量：特征峰的强度；
（表示方法二） 纵坐标是百分透过率T%。 百分透过率的定义是辅射光透过样品物质的百分率，即 T%= I/I0×100%， I是透过强度，Io为入射强度。
波数即波长的倒数，表示单位(cm)长度光中所含光波的数目。波长或波数可以按下式互换：
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OH
O
—C—CH3
O
—C—R
C=O 1635 cm-1
C=O 1690 cm-1
6）共振偶合
• ① 振动偶合 • 如：
O R—C O O R—C O
R—C
O
R—C
O
as(C=O) 1780 cm-1~
s(C=O) 1760 cm-1~
O —C—Cl
② 费米共振 当倍频峰或组频峰位于某强的基 频峰附近时，弱的倍频峰或组频 峰的吸收强度常被大大加强，并 且往往裂分为两个峰，这种倍频 峰或组频峰与基频峰之间的偶合 叫做费米共振。
不对称 υ as(CH3) 2960㎝-1
例１
水分子
２．峰位、峰数与峰强
（1）峰位 化学键的力常数k 越大，原子折合质量越小，
键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区（短波长区）；
反之，出现在低波数区（高波长区）。
（2）峰数 无红外吸收。
峰数与分子自由度有关。无瞬间偶基距变化时，
（3）瞬间偶基距变化大，吸收峰强；键两端原子电负性相
CH2
O
O
C=C
1657
1678cm-1
C=O 1715 cm-1
1745 cm-1 1775 cm-1
环内
C=C 1639
1623
1566cm-1
8）互变异构
• 如乙酰乙酸乙酯
CH3-C-CH2-C-OC2H5 O
— —
CH3-C=CH-C-OC2H5 OH O 弱
O
C=O 1715，1738 cm-1
H
H H
C=O 1742 cm-1
Cl
Cl
H H
C=O 1728 cm-1
Cl
O R—C—R’
C=O 1710~1725 cm-1
5）氢键
• 由于形成氢键，改变了键的力常数，因而振动频率发生变化。 • 分子间的氢键受浓度的影响，而分子内的氢键不受浓度大小 的影响。如： • 乙醇 <0.01mol/L CCl4 溶液中 O-H 3640 cm-1 • >0.1mol/L CCl4 溶液中 O-H 3515 cm-1 (二聚体） • 浓度增加 O-H 3550 cm-1 (多聚体）
物质分子吸收红外线（中红外区、即基本振动-转动区）引起分子 振动能级的跃迁，形成的吸收光谱叫红外吸收光谱。主要是由于振动 和转动能级跃迁引起的，因此红外吸收光谱又称振转光谱。在IR图谱 中,常用吸收度（A)或透光率 (T %) 为纵坐标, 波数为横坐标。
红外光谱可分为三个区域：
1.近红外：12500－4000cm-1，主要研究分子中 O-H、N-H、C-H的振动倍频与组频。 2.中红外：4000－400cm-1，主要研究大部分有 机化合物的振动基频。 3.远红外：400－25cm-1，主要研究分子的转动 光谱以及重要原子成键的振动。
C=O 1828 cm-1
C=O 1928 cm-1
② 共轭效应（M效应）—— 通过化学键起作用 由于共轭效应，使k减小， 减小
O O H3C C CH3 C CH3 O C CH3 O C
C=O cm-1
1715
1685
1685
1660
当诱导效应与共轭效应都存在时，视效应的 大小决定影响的结果。如：
第三章红外光谱
第一节 红外光谱的基础知识
1.1 红外光谱
1.2 分子化学建的振动与能级 第二节 红外光谱的重要吸收区段 2.1 特征区、指纹区和相关峰的概念 2.2 几个重要区段 2.3主要化合物的特征吸收
第三节 红外光谱在结构解析中的应用 3.1 确定官能团 3.2 鉴别化合物真伪 3.3确定立体化学结构的构型
1.1.2双原子分子振动与能级
k: 键的力常数，与键能和键长有关 μ: 质量为m1和m2的折合质量 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。
1.1.3 非谐振子
按照量子化学，分子振动能级的能量 E= (1/2+V) － - (1/2+V) 2Xe－ v v V:振动量子数, = 0、1、2、3…… Xe：非谐性修正系数
1470-1430 1396-1365 1470-1430
中 中－强 中
正己烷的CH3、CH2的C-H弯曲振动
2.8X-Y伸缩振动区
伸缩振动类型
波数 （cm-1)
峰强度
醇νc-o 酚νc-o 醚νc-o 酯νc-o 胺νc-H
1200-1000 1300－1200 1220－1130 1275－1060 1300－1050 1360-1020
醇
氢键缔合
2.苯酚的红外光谱图
3.胺
二己胺
~3310cm-1：弱峰，N—H伸缩振动
4．羧酸及 其衍生物
羧酸及其衍生 物
羧酸的红外光谱图
2. 2 不饱和烃和芳烃C-H伸缩振动区（3300－
3000cm-1)
主要有C =C—H、 C—H 、Ar-H吸收，均在3000 cm-1 以上 C-H键类型
★ N个原子组成的非线性分子的振动自由度数 ： 3N- 6
1.1.5 分子中基团的基本振动形式 1．两类基本振动形式
伸缩振动 亚甲基：
变形振动 亚甲基
甲基的振动形式
伸缩振动 甲基： 对称 υ s(CH3) 2870 ㎝-1 变形振动 甲基 对称δ s(CH3)1380㎝-1 不对称δ
as(CH3)1460㎝ -1
第二节 红外光谱的重要吸收区段
1、特征区、指纹区和相关峰的概念 2、几个重要区段 3、主要化合物的特征吸收
1、特征区、指纹区和相关峰的概念 特征区 有机化合物分子中一些主要官能团的特征吸收多发生
在红外区域4000－1333cm-1该区域吸收峰比较稀疏，容易
辨认，通常把该区域叫特征谱带区。该区相应的吸收峰称 ν 特征吸收或特征峰
差越大（极性越大），吸收峰越强； 例2 CO2分子
1.2 影响峰位峰强变化的主要因素
(1)电子效应
① 诱导效应（I 效应）—— 通过化学键起作用 • 由于诱导效应，使k增大， 增大
O R C R1 R O C Cl Cl O C Cl F O C F
C=O 1715 cm-1
C=O 1800 cm-1
υCH 不饱和C-H伸缩振动区
υCH 饱和C-H伸缩振动区 υC≡C or υC≡N 叁键伸缩振动区 υC=O 双键伸缩振动区 υC=C 脂肪族及芳香族双键伸缩振动区
δ δ C-H C-H
面内弯曲振动区 面外弯曲振动区 (不饱和C-H)
2. 不同官能团的吸收区域 2. 1 O-H、N-H伸缩振动区（3750－3000cm-1)
基团 νO—H 吸收位置（cm-1） 3700~3200 3700~3500（游离） 3450~3200（多聚体）
3500-3300（游离） 3500－3100（缔合） 3500－3300（内酰胺）
说明 强 中强，较尖 强，宽
弱而稍尖 源自文库而尖 可变
νN—H
νO—H
-COOH
3000~2500
强
1.醇
第一节 红外光谱的基础知识
1.1红外光谱
1.1.1分子光谱 E = E平动 + E转动 + E振动 + E电子
电子光谱
分子光谱
振动光谱
转动光谱
UV-Vis 10nm ~ 780nm NI 780nm ~ 2.5m IR 2.5 m ~ 50 m 远红外 50 m ~ 300 m 微波 0.3mm~ 1m
C=O C=C 1650 cm-1
O-H 3000 cm-1
2.1 影响基本频率的因素
(1) 外部因素 1) 物态 2) 溶剂效应
极性基团的基团频率常随溶剂极性增大而降低
如 丙酮 C=O 非极性溶剂中 1727 cm-1 CCl4 中 1720 cm-1 CHCl3 中 1705 cm-1
酮 C=O 1710~1725 cm-1
O R C R1
O
酰胺
R
C O
NH2
I< M， C=O 1650 cm-1
饱和酯
R
C
OR2
I >M， C=O 1735 cm-1
③ 偶极场效应（F效应）—— 通过空间起作用 如氯代丙酮
Cl C H H H C=O 1755 cm-1 O C Cl C H Cl C O C H C H C O C H C
波数 （cm-1) 峰强度
C-H键类型
－CH3 －CH 2 --CH －OCH3 - CHO -O-CH2-O-
－2960,2870 2930，2850 2890 2830-2810 2720-2750 2780-2765
高强 强 中强 中强 中强 弱－中
1、饱和烷烃
2、醛
2.4三键对称伸缩区（2400－2100cm-1)
C C
1680-1620
苯环骨架 1620-1450 1705-1725 1630-1575
C N
N N
1、烯烃
分子比较对称时，双键的吸收峰很弱
顺式2，2，5，5四甲基己烯红外光谱
2.7 C-H弯曲振动(面内) 1475－1300cm-1)
官能团类型
波数 （cm-1)
峰强度
δas（CH3) δ s (CH3) δas(-CH2-)
为了红外谱图解析的方便，将红外波段划分为八个区：
1.
3750 ~3000 cm-1
υOH, υNH O-H or N-H伸缩振动区
2.
3. 4. 5. 6. 7. 8.
3300 ~3000cm-1
3000 ~2700cm 2400 ~2100cm-1 1900 ~1650cm-1 1680 ~1500cm -1 1475 ~1300cm –1 1000 ~650cm –1
醛 （饱和） 酸（饱和） 酮 （饱和） 酯 酰卤 酸酐
1740-1720 1705-1725 1705-1725 1740－1710 1815-1720 1850-1800
强 强 强 强 强
1、醛、酮
羧酸及其衍生物
2.6 双键的伸缩振动区（1680－1500cm-1)
双键类型 波数 （cm-1) 峰强度
C—H
波数 （cm-1)
峰强度
C=C—H Ar-H
－3300 3040－3010 －3030
强 弱 －中 弱 －中强
1、烯烃
2、炔烃
~3340cm-1 ：叁键C—H伸缩振动，~3020cm-1: 苯环=C—H伸缩 振动~2115cm-1: 伸缩振动
2.3 饱和烃和醛基C-H伸缩振动区（3300－ 2700cm-1)
烯烃C-H弯曲振动
690
970
2.10芳香烃
振动类型
芳环C-H伸缩振 动 骨架振动
例：醇的C-O伸缩振动
例：醚的C-O伸缩振动
2.9 C-H弯曲振动（面外）（1000－650cm-1)
链烯烃类型
波数 （cm-1)
峰强度
RCH=CH2 990 和910 RCH=CHR(顺） 690 RCH=CHR(反） 970 R2C=CH2 890 R2C=CHR 840-790
强 中－强 中－强 中－强 中－强
三键类型
波数 （cm-1)
峰强度
H－C C-R R－C C-R1 R－C C-R R－C N
2140-2100 2260-2190 无 2260-2240
强 可变 强
1、炔烃
2、腈
2.5 羰基（ 1650cm-1)
羰基类型
C O
）伸缩振动区区（1900－
波数 （cm-1)
峰强度
C=O 1773, 1736 cm-1 与
C=O 1774 cm-1
C—C 1690 cm-1 的倍频偶合
7）立体效应
• ① 立体障碍
H3C
CH3 —C CH3
O H
CH3 H3C —C CH3
O CH3
C=O 1680 cm-1
C=O 1700 cm-1
CH2 CH2
② 环张力
O
环外 C=C 1650
νO-H、 νN-H、等一些基团的伸缩振动，还包含部分基团
的面内弯曲振动的基频峰。
指纹区
红外光谱上1333 cm-1 ~400 cm-1区域的低频区，通常称为指
纹区。 出现的峰主要是C-O、C-N、C-C等单键的伸缩振动
C=S、S=O、P=O等双键的伸缩振动及各种弯曲振动。
相关峰 含苯的芳香化合物 νAr-H3050cm-1;νC=C1600、1500以及2000－1667cm-1的泛频 峰，δAr-H（面外弯曲）900－690cm-1
势 能
V=2 V=1 V=0
势能 U= K(r-r0)2/2
基频峰： V0→V1：从基态跃迁到第一激发态，将引 起一个强的吸收峰，叫基频峰，产生的谱带较强 倍频峰： V0→V2：从基态跃迁到第二激发态，将引 起一个较弱的吸收峰，叫倍频峰。
1.1.4 多原子分子的振动
N个原子组成的分子在空间有3N个分子自由度 分子自由度数3N= 平动自由度+转动自由度+振动自由度 ★ N个原子组成的线性分子的振动自由度数 ： 3N- 5