傅里叶红外光谱分析PPT课件
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第四章 傅里叶红外光谱
4
10 ―――波数（cm-1）
―――波长 (µm)
(11)
1 2 )
4.2 润滑油的傅里叶红外光谱分析
4.2.2 红外光谱定量分析原理
分子基团对红Biblioteka 辐射的特征吸收是进行定量分析的基础
样品的吸光性通过分光计进行间接的测量
红外光照射样品后到达分光检测器的光强 强度 之比称为透过率 ，即：
子基团的特征吸收谱带也叫特征峰。吸收谱带极大值的波数位置 称为特征频率。进行基团定性时，是根据基团特征吸收峰来判断 基团的存在与否
(10)
4.2 润滑油的傅里叶红外光谱分析
波数是红外吸收光谱图横坐标常用的物理量之一，单位为cm-1。它 是描述红外线振动特性的物理量。波数与波长的换算关系是：
式中：
(22)
4.3 在用油红外光谱参数的识别
通常表征润滑油硝化的峰位在～1630 cm-1附近；典型值则为20A·cm-1，高值 ＞40 A·cm-1
图为新油和深度硝化在用油的红外光谱 对比（上谱线为深度硝化在用油，下谱 线为新油），硝化深度的急剧增加，意 味着因高温和燃烧条件恶化而生成了大 量的氮氧化物
(3)
4.1 傅里叶红外光谱仪法
4.1.1 傅里叶红外光谱仪的工作原理 红外光谱仪（FT-IR）主要由红外光源、 吸收池、分光系统、检测 系统等几部分组成 检测时，从光源发出的红外光，经过迈克尔逊干涉仪变成干涉光 （消除杂光），再让干涉光经过样品，到探测器，探测器检测到透 过油样的红外线强度，并将其转换成与油样成分、含量相对应的电 压值，然后利用计算机系统把干涉图进行数字变换，最后得到光谱 图 FT－IR光谱仪的核心光学部件为迈科尔逊干涉仪，干涉仪的使用， 提高了红外光谱仪的灵敏度和准确性
傅立叶红外光谱定性分析资料课件
在食品安全领域，傅立叶红外光谱定性分析将 用于检测食品中的添加剂、农药残留和有害物 质，保障食品安全和消费者健康。
THANKS
谢谢
医药领域
用于药物研发、药物分析和疾病诊断。
傅立叶红外光谱定性分析的基本原理
物质对红外光的选择性吸收
不同化学键或官能团在特定波长范围内对红外光有选择性吸收。
傅立叶变换
通过傅立叶变换将干涉图转换为光谱图，便于分析和解析。
谱图解析
对比已知的红外光谱标准谱图，确定被测物质的化学结构和组成。
02
CHAPTER
数据处理
在进行数据处理时，应选择合适的处理方法 ，避免引入误差。
仪器维护
定期对傅立叶红外光谱仪进行维护和保养， 确保仪器的稳定性和准确性。
安全操作
在实验过程中，应遵循实验室安全操作规程 ，确保实验安全。
03
CHAPTER
傅立叶红外光谱定性分析结 果解读
结果判读方法
特征峰分析
通过对比已知的红外光谱特征峰，确定样品 中可能存在的官能团或物质。
谱图匹配
将未知样品的红外光谱与标准谱图库进行比 对，找出匹配度最高的物质。
峰强分析
根据峰强的大小，判断样品中各组分的相对 含量。
峰形分析
通过观察峰形的变化，判断样品中是否存在 杂质或污染物。
结果解读实例
1 2
实例一
通过傅立叶红外光谱定性分析，确定某未知样品 为聚乙烯塑料，并进一步通过特征峰分析，确定 其中含有一定量的增塑剂。
03
与计算机视觉、人工智能等技术结合，提高傅立叶红
外光谱定性分析的智能化水平。
傅立叶红外光谱定性分析在未来的应用前景
在环保领域，傅立叶红外光谱定性分析将用于 检测空气、水和土壤中的有害物质，为环境监 测和治理提供有力支持。
THANKS
谢谢
医药领域
用于药物研发、药物分析和疾病诊断。
傅立叶红外光谱定性分析的基本原理
物质对红外光的选择性吸收
不同化学键或官能团在特定波长范围内对红外光有选择性吸收。
傅立叶变换
通过傅立叶变换将干涉图转换为光谱图，便于分析和解析。
谱图解析
对比已知的红外光谱标准谱图，确定被测物质的化学结构和组成。
02
CHAPTER
数据处理
在进行数据处理时，应选择合适的处理方法 ，避免引入误差。
仪器维护
定期对傅立叶红外光谱仪进行维护和保养， 确保仪器的稳定性和准确性。
安全操作
在实验过程中，应遵循实验室安全操作规程 ，确保实验安全。
03
CHAPTER
傅立叶红外光谱定性分析结 果解读
结果判读方法
特征峰分析
通过对比已知的红外光谱特征峰，确定样品 中可能存在的官能团或物质。
谱图匹配
将未知样品的红外光谱与标准谱图库进行比 对，找出匹配度最高的物质。
峰强分析
根据峰强的大小，判断样品中各组分的相对 含量。
峰形分析
通过观察峰形的变化，判断样品中是否存在 杂质或污染物。
结果解读实例
1 2
实例一
通过傅立叶红外光谱定性分析，确定某未知样品 为聚乙烯塑料，并进一步通过特征峰分析，确定 其中含有一定量的增塑剂。
03
与计算机视觉、人工智能等技术结合，提高傅立叶红
外光谱定性分析的智能化水平。
傅立叶红外光谱定性分析在未来的应用前景
在环保领域，傅立叶红外光谱定性分析将用于 检测空气、水和土壤中的有害物质，为环境监 测和治理提供有力支持。
傅里叶红外光谱成像技术 ppt课件
显微装置中配以物镜和聚光镜（condenser）实现成像 的６× 放大，数值孔径为０.５８ 。【特定的光学设计 允许样品区域在探测器单元上实现１ ∶ １ 和４ ∶ １ 成像，从而达到２５ × ２５ 和６.２５ μm × ６.２５ μm 正常空间分辨率（实际的空间分辨率是和波长相关 的，并由衍射限来决定的） 。光谱可以以快速扫描的模 式（最大速率８０ pixels／s）进行采集。】可见光成 像（视觉影像Visual image）的收集则通过一个CCD 相机结合计算机控制（亦可手动操作）的显微镜样品台 的运动来最终实现。可见光成像的收集是在白光LED 的 照射下“拼接”而成。而后在可见光成像区域内选择感 兴趣的区域进行红外光谱成像。因为系统集成阵列探测 器和运动样品台，所以红外光谱成像数据采集速度较快。 具体速度还与光谱分辨率及空间分辨率有关，分辨率越 高则采集时间越长。
关于FTIRI 的总结
FTIRI 系统结构介绍
FTIRI 在骨病研究中的 应用
FTIRI 系统工作原理和方式
红20外01光年谱，用珀于金生埃物尔物默理（学Pe和rk生in物E化lm学e进r）行公结司构推分出析一已套有傅大 半里个叶世变纪换。红该外方光法谱提 成供 像了 （重fo要ur的ie结r t构ra信ns息fo，rm例i如nf组ra织re的d 组 成im，ag蛋in白g质，二FT级IR结I）构系和统相，互即作采用用，高DN灵A敏构度象的和线结性构阵转列变， 脂探质测构器并象耦的合排一序个和可相快行速为运等动。的傅样里品叶台变。换红外（fourier t该ra仪n器sfo允r许m红in外fr光ar谱ed成，像F（TIMR）ap光s 谱或技Im术ag则e是s）在以2独0世立纪的80 年样代品后尺期寸兴采起集，并和在 基于生物 FP医A 学开研发究的中红发外挥光着谱越成来像越仪重器要在的 作数用据。采集时间和操作方便性方面相比较具有更明显的优 势，并降低了噪声和成本。自FTIRI 技术出现以来，虽然 仪器系统较昂贵，但仍以其强大的功能在各领域发挥越 来越重要的作用。
傅立叶红外光谱介绍.pptx
學習目標
先看看H2O和CO2分子的譜圖產生情況：
10
IIR
CO2分子的振動
學習目標
11
IIR
紅外光譜產生的條件
學習目標
條件： (1) 輻射應具有能滿足物質產生振動躍遷所需的能量。 (2) 輻射與物質間有相互偶合作用。
對稱分子： 沒有偶極矩，輻射不能引起共振， 無 紅外活性。 如：N2、O2、Cl2 等。
3.機械軸承干涉儀在不採集紅外數據時，會自動的處於休眠狀態。紅外資 料獲取後，過一段時間，如果不再採集資料，干涉議的動鏡就會停止移 動。一旦重新採集資料，干涉儀的動鏡馬上就會移動。這樣有利於延長 軸承干涉儀的使用壽命。
IIR
FTIR儀器結具構體結構解釋
學習目標
FTIR主要有光源、干涉儀、檢測器、電腦和記錄系統 組成。分為三部分：光學系統、電腦、印表機。
光學系統有干涉儀、光源、光闌、樣品室、檢測器、氦氖雷射器、 控制電路組成
干 涉 儀 種 類
21
FTIR光譜儀中使用的空氣軸干涉儀光路示意圖
學習目標
數
位
固定鏡
訊
號
18
IIR
邁克爾遜干涉儀-1
學習目標
干涉儀
BM
l
0 -l
動鏡
19
定鏡
BF
分束器
IR 光源
BF = BM
光程差 = 0
檢測器
IIR
波的相互作用(干涉)
學習目標
同相 相長干涉
+
=
異相 相消干涉
+
=
21
IIR
FTIR儀器結構
學習目標
干涉儀
試 樣
DTGS或 MTC檢測
先看看H2O和CO2分子的譜圖產生情況：
10
IIR
CO2分子的振動
學習目標
11
IIR
紅外光譜產生的條件
學習目標
條件： (1) 輻射應具有能滿足物質產生振動躍遷所需的能量。 (2) 輻射與物質間有相互偶合作用。
對稱分子： 沒有偶極矩，輻射不能引起共振， 無 紅外活性。 如：N2、O2、Cl2 等。
3.機械軸承干涉儀在不採集紅外數據時，會自動的處於休眠狀態。紅外資 料獲取後，過一段時間，如果不再採集資料，干涉議的動鏡就會停止移 動。一旦重新採集資料，干涉儀的動鏡馬上就會移動。這樣有利於延長 軸承干涉儀的使用壽命。
IIR
FTIR儀器結具構體結構解釋
學習目標
FTIR主要有光源、干涉儀、檢測器、電腦和記錄系統 組成。分為三部分：光學系統、電腦、印表機。
光學系統有干涉儀、光源、光闌、樣品室、檢測器、氦氖雷射器、 控制電路組成
干 涉 儀 種 類
21
FTIR光譜儀中使用的空氣軸干涉儀光路示意圖
學習目標
數
位
固定鏡
訊
號
18
IIR
邁克爾遜干涉儀-1
學習目標
干涉儀
BM
l
0 -l
動鏡
19
定鏡
BF
分束器
IR 光源
BF = BM
光程差 = 0
檢測器
IIR
波的相互作用(干涉)
學習目標
同相 相長干涉
+
=
異相 相消干涉
+
=
21
IIR
FTIR儀器結構
學習目標
干涉儀
試 樣
DTGS或 MTC檢測
傅里叶红外光谱分析
basic vibration of the group in molecular
1．两类基本振动形式
伸缩振动 亚甲基：
(动画)
变形振动 亚甲基
08:02:48
伸缩振动 甲基：
甲基的振动形式
对称 υ s(CH3) 2870 ㎝-1
不对称 υ as(CH3) 2960㎝-1
变形振动 甲基
对称δ s(CH3)1380㎝-1
CCl4 除850～700cm-1以外的区域
0.5mm
CHCl3 除1250～1175cm-1与820cm-1以下之外
0.25mm
(CH3)2SO 除1100～900 cm-1之外的区域
0.5mm
CH2Cl2除1300～1200 cm-1与820 cm-1以下之外的区域
08:02:48
0.2mm
2.1.4薄膜法 高分子化合物可直接加热熔融后涂制或压制
08:02:48
峰位、峰数与峰强
（3）瞬间偶基距变化大，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；
例2 CO2分子 （有一种振动无红外 活性）
(动画)
（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；
08:02:48
红外光谱信息区
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
(3)1900 1200 cm-1 双键伸缩振动区
傅里叶红外光谱分析
1．两类基本振动形式
伸缩振动 亚甲基：
(动画)
变形振动 亚甲基
08:02:48
伸缩振动 甲基：
甲基的振动形式
对称 υ s(CH3) 2870 ㎝-1
不对称 υ as(CH3) 2960㎝-1
变形振动 甲基
对称δ s(CH3)1380㎝-1
CCl4 除850～700cm-1以外的区域
0.5mm
CHCl3 除1250～1175cm-1与820cm-1以下之外
0.25mm
(CH3)2SO 除1100～900 cm-1之外的区域
0.5mm
CH2Cl2除1300～1200 cm-1与820 cm-1以下之外的区域
08:02:48
0.2mm
2.1.4薄膜法 高分子化合物可直接加热熔融后涂制或压制
08:02:48
峰位、峰数与峰强
（3）瞬间偶基距变化大，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；
例2 CO2分子 （有一种振动无红外 活性）
(动画)
（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；
08:02:48
红外光谱信息区
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
(3)1900 1200 cm-1 双键伸缩振动区
傅里叶红外光谱分析
傅里叶红外光谱分析.
20:31:04
不对称δ as(CH3)1460㎝-1
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）。 例１ 水分子 （非对称分子）
(动画)
（2）峰数 峰数与分子自由度有关。无瞬间偶基距变 化时，无红外吸收。
20:31:04
•3.3 气体样品 •直接注入气体池内测试。 •3.4 塑料、高聚物样品 •3.4.1 溶液涂膜 •把样品溶于适当的溶剂中，然后把溶液一滴一 滴的滴加在KBr晶片上，待溶剂挥发后把留在 晶片上的液膜进行测试。
•3.4.2 溶液制膜 •把样品溶于适当的溶剂中，制成稀溶液，然后 倒在玻璃片上待溶剂挥发后，形成一薄膜（厚 度最好在0.01 ～ 0.05mm），用刀片剥离。薄 膜不易剥离时，可连同玻璃片一起浸在蒸馏水 中，待20:水31:04把薄膜湿润后便可剥离。
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。
偶极子在交变电场中的作用示 意图
(动画)
20:31:04
分子振动方程式
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。
20:31:04
表 某些键的伸缩力常数（毫达因/埃）
键类型 力常数 峰位
—CC — > —C =C — > —C — C —
15 17 9.5 9.9
4.5 5.6
4.5m
6.0 m
不对称δ as(CH3)1460㎝-1
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）。 例１ 水分子 （非对称分子）
(动画)
（2）峰数 峰数与分子自由度有关。无瞬间偶基距变 化时，无红外吸收。
20:31:04
•3.3 气体样品 •直接注入气体池内测试。 •3.4 塑料、高聚物样品 •3.4.1 溶液涂膜 •把样品溶于适当的溶剂中，然后把溶液一滴一 滴的滴加在KBr晶片上，待溶剂挥发后把留在 晶片上的液膜进行测试。
•3.4.2 溶液制膜 •把样品溶于适当的溶剂中，制成稀溶液，然后 倒在玻璃片上待溶剂挥发后，形成一薄膜（厚 度最好在0.01 ～ 0.05mm），用刀片剥离。薄 膜不易剥离时，可连同玻璃片一起浸在蒸馏水 中，待20:水31:04把薄膜湿润后便可剥离。
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。
偶极子在交变电场中的作用示 意图
(动画)
20:31:04
分子振动方程式
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。
20:31:04
表 某些键的伸缩力常数（毫达因/埃）
键类型 力常数 峰位
—CC — > —C =C — > —C — C —
15 17 9.5 9.9
4.5 5.6
4.5m
6.0 m
傅里叶红外光谱分析课件ppt
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；
2/17/2024
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
1.2、红外吸收光谱产生的条件
condition of Infrared absorption 满足两个条件： spectroscopy
(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。
偶极子在交变电场中的作用示 意图
(动画)
2/17/2024
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
2c
12 / 2
正己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为1652 cm-1
2/17/2024
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、分子中基团的基本振动形式
basic vibration of the group in molecular
2.2.2. 傅里叶变换红外光谱仪结构（框动图画）
干涉仪
样品室
检测器
光源
计算机
显示器 绘图仪
干涉图 FTS
光谱图
2/17/2024
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
2/17/2024
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
1.2、红外吸收光谱产生的条件
condition of Infrared absorption 满足两个条件： spectroscopy
(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。
偶极子在交变电场中的作用示 意图
(动画)
2/17/2024
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
2c
12 / 2
正己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为1652 cm-1
2/17/2024
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、分子中基团的基本振动形式
basic vibration of the group in molecular
2.2.2. 傅里叶变换红外光谱仪结构（框动图画）
干涉仪
样品室
检测器
光源
计算机
显示器 绘图仪
干涉图 FTS
光谱图
2/17/2024
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
傅里叶红外光谱分析
响应速度快；高速扫描；
16:54:49
3、制样方法
sampling methods
1）气体——气体池 2）液体： ①液膜法——难挥发液体（BP》80C）
②溶液法——液体池
溶剂： CCl4 ，CS2常用。 ①研糊法（液体石腊法）
3) 固体:
②KBR压片法 ③薄膜法
在定性分析中，所制备的样品最好使最强的吸收峰透过率为10%左右。
16:54:49
不对称 υ as(CH3) 2960㎝-1
不对称δ
as(CH3)1460㎝
-1
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）。 例１ 水分子 （非对称分子）
(动画)
（2）峰数 峰数与分子自由度有关。无瞬间偶基距变
傅里叶红外光谱分析
德国布鲁克TENSOR27 程德军
16:54:49
•时间安排 总共1小时 •理论25分钟 •操作讲解10分钟 •学生实验25分钟
16:54:49
1 2 3 4
傅里叶红外光谱原理 德国布鲁克TENSOR27 红外制样 结构分析初步知识
16:54:49
1 傅里叶红外光谱原理
0.5mm 0.25mm 0.5mm
CHCl3 除1250～1175cm-1与820cm-1以下之外 (CH3)2SO 除1100～900 cm-1之外的区域
CH2Cl2除1300～1200 cm-1与820 cm-1以下之外的区域
16:54:49
0.2mm
2.1.4薄膜法 高分子化合物可直接加热熔融后涂制或压制 成膜。也可将试样溶解在低沸点的易挥发溶剂 中，涂在盐片上，待溶剂挥发后成膜测定。 当样品量特别少或样品面积特小时，采用光 束聚光器，并配有微量液体池、微量固体池和 微量气体池，采用全反射系统或用带有卤化碱 透镜的反射系统进行测量
傅里叶红外光谱分析
2019/9/16
例题: 由表中查知C=C键的K=9.5 9.9 ,令其为 9.6, 计算波数值。
v 12 1c k13 k 0 7 131 0 9./6 2 2 716c5 m 10
正己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为1652 cm-1
2019/9/16
1.3、分子中基团的基本振动形式
basic vibration of the group in molecular
1．两类基本振动形式
伸缩振动 亚甲基：
(动画)
变形振动 亚甲基
2019/9/16
伸缩振动 甲基：
甲基的振动形式
对称 υ s(CH3) 2870 ㎝-1
不对称 υ as(CH3) 2960㎝-1
变形振动 甲基
对称δ s(CH3)1380㎝-1
2019/9/16
表 某些键的伸缩力常数（毫达因/埃）
键类型 力常数 峰位
—CC — > —C =C — > —C — C —
15 17 9.5 9.9
4.5 5.6
4.5m
6.0 m
7.0 m
化学键键强越强（即键的力常数K越大）原子折合质量 越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。
2019/9/16
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，
为双原子的折合质量 =m1m2/（m1+m2）
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。
傅里叶红外光谱分析
德国布鲁克TENSOR27
傅里叶红外光谱分析 PPT资料共87页
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；
2019/9/28
3、制样方法
sampling methods
1）气体——气体池
2）液体：
①液膜法——难挥发液体（BP》80C） ②溶液法——液体池
溶剂： CCl4 ，CS2常用。
3) 固体:
1.1、概述
分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振-转光谱 辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构 近红外区 中红外区 远红外区
20Hale Waihona Puke 9/9/282019/9/28
红外光谱与有机化合物结构
红外光谱图： 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。
(4)1200 670 cm-1 X—Y伸缩， X—H变形振动区
2019/9/28
4.2、分子结构与吸收峰
molecular structure and absorption peaks
4.2.1． 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
2019/9/28
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，
为双原子的折合质量 =m1m2/（m1+m2）
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。
响应速度快；高速扫描；
2019/9/28
3、制样方法
sampling methods
1）气体——气体池
2）液体：
①液膜法——难挥发液体（BP》80C） ②溶液法——液体池
溶剂： CCl4 ，CS2常用。
3) 固体:
1.1、概述
分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振-转光谱 辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构 近红外区 中红外区 远红外区
20Hale Waihona Puke 9/9/282019/9/28
红外光谱与有机化合物结构
红外光谱图： 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。
(4)1200 670 cm-1 X—Y伸缩， X—H变形振动区
2019/9/28
4.2、分子结构与吸收峰
molecular structure and absorption peaks
4.2.1． 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
2019/9/28
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，
为双原子的折合质量 =m1m2/（m1+m2）
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。
傅里叶红外光谱分析
—CH2—CO—CH2—
—CH2—CO—O— —CH2—CO—NH—
10:10:00
1715 cm-1
1735 cm-1 1680 cm-1
酮
酯 酰胺
红外光谱信息区
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
1
正己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为1652 cm-1
10:10:00
1.3、分子中基团的基本振动形式
basic vibration of the group in molecular
1．两类基本振动形式
伸缩振动 亚甲基：
(动画)
变形振动 亚甲基
10:10:00
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
k
1307 k
K化学键的力常数，与键能和键长有关，
为双原子的折合质量 =m1m2/（m1+m2）
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。
10:10:00
表 某些键的伸缩力常数（毫达因/埃）
键类型 力常数 峰位
—CC — > —C =C — > —C — C — 15 17 9.5 9.9 4.5 5.6 4.5m 6.0 m 7.0 m
10:10:00
C2H4O
O
1730cm-1
1165cm-1
傅里叶红外光谱分析
05:27:47
•3.3 气体样品 •直接注入气体池内测试。 •3.4 塑料、高聚物样品 •3.4.1 溶液涂膜 •把样品溶于适当的溶剂中，然后把溶液一滴一 滴的滴加在KBr晶片上，待溶剂挥发后把留在 晶片上的液膜进行测试。
•3.4.2 溶液制膜 •把样品溶于适当的溶剂中，制成稀溶液，然后 倒在玻璃片上待溶剂挥发后，形成一薄膜（厚 度最好在0.01 ～ 0.05mm），用刀片剥离。薄 膜不易剥离时，可连同玻璃片一起浸在蒸馏水 中，待05:水27:47把薄膜湿润后便可剥离。
吸收；当浓度较大时，发生缔合作用，峰形较宽。 注意区分 —NH伸缩振动： 3500 3100 cm-1
05:27:47
（2）饱和碳原子上的—C—H
—CH3
2960 cm-1 反对称伸缩振动
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；
05:27:47
(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)；
吸电子基团使吸收峰向高频方向移动兰移434343影响峰位变化的因素影响峰位变化的因素影响峰位变化的因素molecularstructureabsorptionpeaks化学键的振动频率不仅与其性质有关还受分子的内部结构和外部因素影响
傅里叶红外光谱分析
德国布鲁克TENSOR27
程德军
05:27:47
•时间安排 总共1小时
响应速度快；高速扫描；
•3.3 气体样品 •直接注入气体池内测试。 •3.4 塑料、高聚物样品 •3.4.1 溶液涂膜 •把样品溶于适当的溶剂中，然后把溶液一滴一 滴的滴加在KBr晶片上，待溶剂挥发后把留在 晶片上的液膜进行测试。
•3.4.2 溶液制膜 •把样品溶于适当的溶剂中，制成稀溶液，然后 倒在玻璃片上待溶剂挥发后，形成一薄膜（厚 度最好在0.01 ～ 0.05mm），用刀片剥离。薄 膜不易剥离时，可连同玻璃片一起浸在蒸馏水 中，待05:水27:47把薄膜湿润后便可剥离。
吸收；当浓度较大时，发生缔合作用，峰形较宽。 注意区分 —NH伸缩振动： 3500 3100 cm-1
05:27:47
（2）饱和碳原子上的—C—H
—CH3
2960 cm-1 反对称伸缩振动
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；
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(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；
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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)；
吸电子基团使吸收峰向高频方向移动兰移434343影响峰位变化的因素影响峰位变化的因素影响峰位变化的因素molecularstructureabsorptionpeaks化学键的振动频率不仅与其性质有关还受分子的内部结构和外部因素影响
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傅里叶变换红外光谱分析
构成物质的分子和原子存在微观的运动
– 如：水分子的振动
反对称伸缩 弯曲振动 对称伸缩 通常非对称伸缩振动较
对称伸缩振动在较高的 波数出现
弯曲 (1595 cm-1)
对称伸缩 (3657 cm-1)
非对称伸缩 (3756 cm-1)
红外光谱原理
用一束红外光（连续波长）照射试样； 若其频率相应的能量与某个分子的振动或转动能量差
IR光谱的产生条件
红外吸收光谱分析
当一定频率（一定能量）的红外光照射分子时， 如果分子中某个基团的振动频率和外界红外辐射 的频率一致，就满足了第一个条件。为满足第二 个条件，分子必须有偶极矩的改变。
已知任何分子就其整个分子而言，是呈电中性 的，但由于构成分子的各原子因价电子得失的难 易，而表现出不同的电负性，分子也因此而显示 不同的极性。
A lg 1 lg I0 （6-8） TI
横坐标：表示波长或波数, 波数是波长的倒数，即
（cm-1）=104/(m)
红外光谱的特征性，基团频率
红外光谱
红外光谱的最大特点是具有特征性。 与一定的结构单元相联系的振动频率称为基团 频率。 只要掌握了各种基团的振动频率（基团频率） 及其位移规律，就可应用红外光谱来检定化合物中
谱仪的检测器，就组成了一种理想的分析工具。
(5)热重-红外光谱联用：只要在TGA分析中被 分析物所释放的挥发组分有红外吸收，而且能 被载气带入红外光谱仪的气体池中，就能用红 外光谱法对气样进行定性分析。
(6)配备了高温高压原位池。
(7)大型Sadtler标准谱库(商品名HaveItAll)：该 谱库是迄今为止最全面最权威的纯化合物的红 外标准谱库。对红外光谱数据库进行联机检索 和利用软件进行计算机辅助谱图解析，解决研 究与生产工作中遇到的结构分析难题已经成为 化学工作者的常规性操作。
傅立叶红外光谱仪-PPT课件
红外光谱图的三要素
（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3400-3200 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。
19
傅里叶变换红外光谱仪光路图
20
光源
现在红外光谱仪的光源各种各样，种类比较多，主要有以下几种： 1 碳化硅光源：优点是光的能量比较强，功率大，热辐射强，但 需要冷却。 2 EVER-GLO光源：改进型的碳化硅光源，发光面积小，红外辐 射强，热辐射很弱，不需要冷却，寿命长，能在十年以上。 3 陶瓷光源：水冷却光源和空气冷却光源。这种现在红外光谱仪 用的比较多 4 能斯特灯光源：光的能量比较强，但是需要一个预热的过程 5 白炽线圈光源：光的能量较弱
光的能量较弱精选ppt22红外光谱仪的心脏1机械式主要是角镜式尼高力最低端产品ir200其他公司的所有产品2空气轴承式bruker公司的某一款产品3电磁式干涉仪尼高力中档和高档产品380和5700精选ppt23精选ppt24检测器检测器1干涉仪干涉仪irir光源光源bm光程差bmbfbf精选ppt252detector干涉仪干涉仪irirsourcesourcebm光程差14bm18bf检测器检测器精选ppt263检测器检测器干涉仪irirsourcesource光程差12bm14bmbf精选ppt27检测器检测器干涉仪irir光源光源4精选ppt28单一波长多波长20406080100120140100500051010002000300040005000321datapointsdatapoints精选ppt2910002000300040005000321datapointsfft干涉图光谱500100015002000250030003500400010152025303540wavenumbers精选ppt30170018001900210022002300321datapoints170018001900210022002300321datapoints500100015002000250030003500400010152025303540wavenumbers500100015002000250030003500400010152025303540wavenumbersbkg
傅立叶红外光谱样品调制及图谱解析技巧共57页PPT
傅立叶红外光谱样品调制及图谱解析 技巧
46、法律有权打破平静。——马·格林 47、在一千磅法律里，没有一盎司仁 爱。— —英国
48、法律一多，公正就少。——托·富 勒 49、犯罪总是以惩罚相补偿；只有处 罚才能 使犯罪 得到偿 还。— —达雷 尔50、弱者比强源自更能得到法律的保护 。—— 威·厄尔
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
Thank you
46、法律有权打破平静。——马·格林 47、在一千磅法律里，没有一盎司仁 爱。— —英国
48、法律一多，公正就少。——托·富 勒 49、犯罪总是以惩罚相补偿；只有处 罚才能 使犯罪 得到偿 还。— —达雷 尔50、弱者比强源自更能得到法律的保护 。—— 威·厄尔
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
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C2H4O
1730cm-1 1165cm-1
H
O
C
CH
H 2720cm-1
H
（CH3）1460 cm-1，1375 cm-1。
（CH3）2930 cm-1，2850cm-1。
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1.4、红外吸收峰强度
intensity of Infrared absorption bend
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；
2020/11/18
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(3) 检测器
傅里叶红外光谱分析
德国布鲁克TENSOR27
程德军
2020/11/18
1
•时间安排 总共1小时
•理论25分钟 •操作讲解10分钟 •学生实验25分钟
2020/11/18
2
1 傅里叶红外光谱原理 2 德国布鲁克TENSOR27 3 红外制样 4 结构分析初步知识
2020/11/18
3
1 傅里叶红外光谱原理
2020/11/18
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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，
为双原子的折合质量 =m1m2/（m1+m2）
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。
2020/11/18
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峰位、峰数与峰强
（3）瞬间偶基距变化大，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；
例2 CO2分子
（有一种振动无红外 活性）
(动画)
（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；
问题：C=O 强；C=C 弱；为什么？ 吸收峰强度跃迁几率偶极矩变化
吸收峰强度 偶极矩的平方
偶极矩变化——结构对称性； 对称性差偶极矩变化大吸收峰强度大 符号：s(强)；m(中)；w(弱) 红外吸收峰强度比紫外吸收峰小2～3个数量级；
2020/11/18
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2、仪器类型与结构
2020/11/18
1.1、概述
分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振-转光谱
辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构
近红外区 中红外区 远红外区
2020/11/18
4
2020/11/18
5
红外光谱与有机化合物结构
红外光谱图： 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。
不对称δas(CH3)1460㎝-1
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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）。 例１ 水分子 （非对称分子）
(动画)
（2）峰数 峰数与分子自由度有关。无瞬间偶基距变 化时，无红外吸收。
2020/11/18
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傅里叶变换红外光谱仪工作原理图
（动画）
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迈克尔干涉仪工作原理图 （动画）
2020/11/18
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2.2.4. 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；
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2.1、仪器类型与结构
types and structure of instruments
两种类型：色散型
干涉型（傅立叶变换红外光谱仪）
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2.1.1. 内部结构
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20
2020/11/18
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2.2.2. 傅里叶变换红外光谱仪结构框（图动画）
干涉仪
样品室
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。
偶极子在交变电场中的作用示 意图
(动画)
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分子振动方程式
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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表 某些键的伸缩力常数（毫达因/埃）
键类型 力常数 峰位
—CC — > —C =C — > —C — C —
15 17 9.5 9.9
4.5 5.6
4.5m
6.0 m
7.0 m
化学键键强越强（即键的力常数K越大）原子折合质量 越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。
检测器
光源
计算机
显示器 绘图仪
干涉图 FTS
光谱图
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2.2.3. 傅立叶变换红外光谱仪的原理与 特点
光源发出的辐射经干涉仪转变为干涉光，通过 试样后，包含的光信息需要经过数学上的傅立叶变 换解析成普通的谱图。
特点：(1) 扫描速度极快(1s)；适合仪器联用； (2)不需要分光，信号强，灵敏度很高； (3)仪器小巧。
basic vibration of the group in molecular
1．两类基本振动形式
伸缩振动 亚甲基：
(动画)
变形振动 亚甲基
2020/11/18
12
伸缩振动 甲基：
甲基的振动形式
对称 υs(CH3) 2870 ㎝-1
不对称 υas(CH3) 2960㎝-1
变形振动 甲基
对称δs(CH3)1380㎝-1
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；
2020/11/18
6
1.2、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。
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10
例题: 由表中查知C=C键的K=9.5 9.9 ,令其为 9.6, 计算波数值。
v 12 1c k13 k 0 7 131 0 9./6 2 2 716c5 m 10
正己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为1652 cm-1
2020/11/18
11
1.3、分子中基团的基本振动形式