红外光谱分析法3
傅里叶变换红外光谱分析(第三版)
7.10羧酸盐类 2
化合物基团的 振动频率
3 7.11酯类化合
物基团的振动 频率
4 7.12酸酐类化
合物基团的振 动频率
5 7.13胺类化合
物基团的振动 频率
7.14铵盐类化合物 基团的振动频率
7.15氨基酸类化合 物基团的振动频率
7.16酰胺类化合物 基团的振动频率
7.17酰卤类化合物 基团的振动频率
析
作者介绍
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1.14氢键效应 1.15稀释剂效应
2.1单色光干 1
涉图和基本方 程
2.2二色光干 2
涉图和基本方 程
3
2.3多色光和 连续光源的干
涉图及基本方
程
4 2.4干涉图数
据的采集
5 2.5切趾（变
迹）函数
2.7红外光谱仪器 的分辨率
2.6相位校正
2.8噪声和信噪比
3.1中红外光谱仪
3.2近红外光谱仪和 近红外光谱
傅里叶变换红外光谱分析（第三版）
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思维导图
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关键字分析思维导图
化学
振动
红外光谱
版
红外光
光谱
傅里叶
红外光谱(IR)分析
4. 空间效应： (1)环状化合物的环张力效应：环张力越大，羰 基C=O频率越高。 环张力 四元环 五元环 六元环 (2)空间位阻效应：空间位阻使羰基与双键之间 的共轭受限制，故使C=O频率增高。 5. 氢键效应：氢键的形成，通常可使伸缩振动 频 率向低波数方向移动。
6. 振动偶合效应：当两个基团靠得很近时，产 生振动相互作用，使吸收峰发生分裂。
第三章 红 外 吸 收 光 谱 法
Infrared Absorption Spectrometry
§1 关于红外光谱
红外光谱在可见光区域微波区之间,其波长范 围约为0.75～1000m。
分为三个区： ◆近红外区 0.75～2.5m； ◆中红外区 2.5～25 m； ◆远红外区 25～1000 m
若分子由N个原子组成，则 需3N个坐标(自由度)确定N个原子位置； 分子自由度总数＝平动、振动、转动自由度 总和 故 3N＝平动自由度＋转动自由度＋振动自由度 即 振动自由度＝3N－(平度自由度＋转动自由度) 问题：怎样确定一个分子的平动自由度和 转动自由度？
(1) 平动自由度：分子的质心可沿x、y、z三 个坐标轴方向移动，故平动自由度＝3。
2. 共轭效应(C效应)：该效应使共轭体系具有 共平面性，电子云密度平均化，造成双键略有 伸长，单键略有缩短。故双键的吸收峰频率向 低波数方向移动。
例. C=O C=O 1715 cm-1 1685～1665 cm-1
3. 中介效应(M效应)： 例. C=O 在1680cm-1附近。 若用诱导效应看，则电负性大的N原子应使 C=O键力常数增加，吸收峰位应大于1715cm-1； 但实际情况相反，这是因中介效应造成的。 即N原子上的孤对电子与C=O的电子发生重 叠(p- 共轭)，使电子云密度平均化，造成C=O 键力常数降低，故使吸收峰频率移向低波数。
第七章 红外光谱分析法3
已知分子式CxHyOz，计算不饱和度：所谓不饱 和度即是当一个化合物变为相应的烃时，和同碳的 饱和烃比较，每缺少二个氢为一个不饱和度。
2x 2 y 2
2 2n4 n3 n1 2
n1）原子的数目。
谱图解析应注意以下问题
（4）当某些特殊区域无吸收峰时，可推测不存在某些官 能团，这时往往可以得出确定的结果，这种信息往往 更有用。当某个区域存在一些吸收峰时，不能就此断 定分子中一定有某种官能团，由于红外光谱的吸收频 率还受到各种因素的影响，如电子效应和凝聚态的影 响，峰的强度和位置可能发生一定的变化。另外不同 的官能团可能在同一区域出现特征吸收峰，因此，要 具体分析各种情况，结合指纹区的谱峰位置和形状做 出判断。
谱图解析应注意以下问题
（ 3 ）由于红外光谱的复杂性，并不是每一个红外谱峰 都是可以给出确切的归属，因为某些峰是分子作为一 个整体的吸收，而有的峰则是某些峰的倍频或合频。 另外有些峰则是多个基团振动吸收的叠加。在解析光 谱的时候，往往只要能给出 10%~20% 的谱峰的确切 归属，由这些谱峰提供的信息，通常可以推断分子中 可能含有的官能团。在分析特征吸收时，不能认为强 峰即是提供有用的信息，而忽略弱峰的信息。例如， 835cm-1的谱峰存在与否是区别天然橡胶与合成橡胶的 重要标志，前者有此峰，后者没有。
应用示例－1
请写出所有的红外吸收频率
应用示例－1
［例1］试推测化合物C8H8O1的分子结构。
解：计算不饱和度 U＝（8×2＋2－8）／2＝5 不饱和度大于4，分子中可能有苯环存在，由于仅含8个氢， 因此该分子应含一个苯环一个双键。 1610cm-1、1580cm-1、1520cm-1、1430cm-1：苯环的骨架振 动（ 1600cm-1 、 1585cm-1 、 1500cm-1 、 1450cm-1 ）。证明 苯环的存在。
红外光谱图解析方法大全
红外光谱图解析大全一、预备知识（1）根据分子式计算不饱和度公式：不饱和度Ω＝n4+1+(n3-n1)/2其中：n4：化合价为4价的原子个数（主要是C原子），n3：化合价为3价的原子个数（主要是N原子），n1：化合价为1价的原子个数（主要是H,X原子）（2）分析3300~2800cm-1区域C-H伸缩振动吸收；以3000 cm-1为界：高于3000cm-1为不饱和碳C-H伸缩振动吸收，有可能为烯，炔，芳香化合物；而低于3000cm-1一般为饱和C-H伸缩振动吸收；（3）若在稍高于3000cm-1有吸收,则应在2250~1450cm-1频区，分析不饱和碳碳键的伸缩振动吸收特征峰，其中炔2200~2100 cm-1，烯1680~1640 cm-1 芳环1600,1580,1500,1450 cm-1若已确定为烯或芳香化合物，则应进一步解析指纹区，即1000~650cm-1的频区，以确定取代基个数和位置（顺、反，邻、间、对）；（4）碳骨架类型确定后,再依据官能团特征吸收，判定化合物的官能团；（5）解析时应注意把描述各官能团的相关峰联系起来，以准确判定官能团的存在,如2820，2720和1750~1700cm-1的三个峰，说明醛基的存在。
二、熟记健值1.烷烃：C-H伸缩振动（3000-2850cm-1）C-H弯曲振动（1465-1340cm-1）一般饱和烃C-H伸缩均在3000cm-1以下，接近3000cm-1的频率吸收。
2.烯烃：烯烃C-H伸缩（3100~3010cm-1），C=C伸缩(1675~1640 cm-1)，烯烃C-H面外弯曲振动（1000~675cm-1）。
3.炔烃：炔烃C-H伸缩振动（3300cm-1附近），三键伸缩振动（2250~2100cm-1）。
4.芳烃：芳环上C-H伸缩振动3100~3000cm-1, C=C 骨架振动1600~1450cm-1, C-H面外弯曲振动880~680cm-1。
红外光谱-3
薄膜法:
熔融法: 对熔点低，在熔融时不发生分解、升 华和其它化学变化的物质，用熔融法制备。可 将样品直接用红外灯或电吹风加热熔融后涂制 成膜。
热压成膜法: 对于某些聚合物可把它们放在两 块具有抛光面的金属块间加热，样品熔融后立 即用压片机压片，冷却后揭下薄膜直接测试。
由红外谱图看：从谱图的高频区可看到: 2260cm-1，氰基的伸缩振动吸收； 1647cm-1 ，乙烯基的-C=C-伸缩振动吸收。 由1865，990，935cm-1：表明为末端乙烯基。 1418cm-1：亚甲基的弯曲振动（1470cm-1，受到两侧不饱和
基团的影响，向低波数位移）和末端乙烯基弯曲振动（ 1400cm-1）。
The end！
练习
• 某化合物C9H10O，其IR光谱主要吸收峰位为3080， 3040，2980，2920，1690（s），1600，1580，1500，
1370，1230，750，690cm-1，试推断分子结构 。
解: U = 2 + 2? 9 10 = 5 ? 可能含有苯环
2
1690cm- 1强吸收 Þ 为nC= O
3) 固体:
①研糊法（液体石腊法） ②KBr压片法 ③薄膜法
固体样品的制备：
压片法: 将1~2mg固体试样与200mg纯KBr，在玛瑙研
钵中研细混合，研磨到粒度小于2μm，在压片机上 压成透明薄片，即可用于测定。
糊状法: 研细的固体粉末和石蜡油调成糊状，夹在两块
KBr盐片的中间，进行测试。 此法可消除水峰的干扰。液体石蜡本身有红外
• -CH2-。因而，可能有三种结构，甲酸丙酯，乙酸乙酯，丙酸甲 酯。但图中没有甲酸丙酯的醛基2720~2750cm-1的特征峰。
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。
红外光谱图分析步骤解析：从谱图到化合物的信息解读
红外光谱图分析步骤解析：从谱图到化合物的信息解读红外光谱图是一种常用的分析工具，可以帮助科学家们确定化合物的结构和功能。
通过分析红外光谱图，我们可以了解化合物中的官能团和化学键的存在与类型。
本文将详细介绍红外光谱图分析的步骤，帮助读者更好地理解和解读红外光谱图。
1.步骤一：获取红外光谱图在进行红外光谱图分析之前，首先需要获取待分析化合物的红外光谱图。
这可以通过红外光谱仪来实现。
红外光谱仪会向待分析样品中发射红外光，然后测量样品对不同波长光的吸收情况。
通过这个过程，我们可以得到一张红外光谱图。
2.步骤二：观察谱图的整体形态在获得红外光谱图后，我们首先要观察谱图的整体形态。
红外光谱图通常以波数为横坐标，吸收强度为纵坐标。
我们可以注意到谱图中的吸收峰和吸收带。
吸收峰通常表示特定官能团的存在，而吸收带则表示化学键的存在。
3.步骤三：确定吸收峰的位置接下来，我们需要确定红外光谱图中各个吸收峰的位置。
不同官能团和化学键在红外光谱图中有特定的吸收位置。
通过比对已知化合物的红外光谱图和待分析化合物的红外光谱图，我们可以初步确定各个吸收峰的位置。
4.步骤四：解读吸收峰的强度除了吸收峰的位置，吸收峰的强度也是红外光谱图分析的重要信息之一。
吸收峰的强度可以反映化合物中特定官能团或化学键的含量。
通过比较吸收峰的强度，我们可以推断化合物中不同官能团或化学键的相对含量。
5.步骤五：分析吸收带的形态除了吸收峰，红外光谱图中的吸收带也提供了重要的信息。
吸收带的形态可以帮助我们判断化学键的类型。
例如，C=O键通常表现为一个尖锐的吸收带，而-OH键则表现为一个宽而平坦的吸收带。
6.步骤六：结合上述信息解析化合物通过观察红外光谱图中吸收峰和吸收带的位置、强度和形态，我们可以逐步解析化合物的结构和功能。
我们可以根据已知的红外光谱图数据库，对比待分析化合物的红外光谱图，找到相似的谱图，从而确定化合物的结构和功能。
7.结论红外光谱图分析是一种重要的化学分析方法，可以帮助科学家们确定化合物的结构和功能。
第三章 红外吸收光谱分析-1.
第三章 红外吸收光谱分析
3.2 基本原理 3.2.2 双原子分子的振动
红外光谱是由于分子振动能级的跃迁（同时伴有转动能级跃 迁）而产生，即分子中的原子以平衡位置为中心作周期性振动， 其振幅非常小。这种分子的振动通常想象为一根弹簧联接的两个 小球体系，称为谐振子模型。这是最简单的双原子分子情况，如 下图所示。
红外谱图吸收带的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 定基团、定结构；
谱带的强度与分子组成以及含量有关， 可以用来进行定量分析及纯度的检查；
红外光谱分析特征性强，气体、液体和 固体样品均可以测定，并且具有用量少、 分析速度快和不破坏样品等特点。
红外光谱与紫外吸收光谱相比
多原子分子振动
多原子分子由于原子数目增多，组成分子的 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。但是可以把它们的振动分 解成许多简单的基本振动，即简正振动。
简正振动：简正振动的振动状态是分子质心 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。
分子中任何一个复杂振动都可以看成这些简 正振动的线性组合。
为满足这个条件，分子振动必须伴随偶极矩 的变化。
红外跃迁是偶极矩诱导的，即能量转移的机 制是通过振动过程所导致的偶极矩的变化和 交变的电磁场（红外线）相互作用 发生的。
分子由于构成它的各原子的电负性的不同， 也显示不同的极性，称为偶极子。
通常用分子的偶极矩（）来描述分子极性 的大小。
红外光谱的三个区域
红外光谱在可见光区和微波光区之 间，波长范围约为 0.75 ~ 1000µm，根 据仪器技术和应用不同，习惯上又将红 外光区分为三个区:
近红外区 ： λ为0.78-2.5μm 中红外光区 ：λ为2.5-25μm 远红外区 ： λ为25-300μm
红外光谱法——精选推荐
第三章红外光谱法3.1 引言红外光谱属于分子光谱，分子光谱是四大谱学之一。
红外光谱和核磁共振光谱，质谱，紫外光谱一样，是鉴别化合物和确定物质分子结构的常用手段之一。
红外光谱分析技术的优点之一是应用范围非常广泛，可以说，对于任何样品，只要样品的量足够多，都可以得到一张红外光谱。
对固体，液体或气体样品，对单一组分的纯净物和多组分的混合物都可以用红外光谱法测定。
对于不同的样品要采用不同的红外制样技术。
对于同一样品，也可以采用不同的制样技术。
采用不同的制样技术测试同一样品时，可能会得到不同的光谱。
因此，要根据测试目的和测试要求采用合适的制样方法，这样才能得到准确可靠的测试数据。
对单一组分或混合物中各组分也可以进行定量分析，尤其是对于一些较难分离并在紫外，可见光区找不到明显特征峰的样品也可以方便，迅速地完成定量分析。
3.2 方法原理红外吸收光谱分析方法主要是依据分子内部原子间的相对振动和分子转动等信息进行测定。
3．2．1 双原子分子的红外吸收频率分子振动可以看作是分子中的原子以平衡点为中心，以很小的振幅做周期性的振动。
这种分子振动的模型可以用经典的方法来模拟，化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧，m1和m2分别代表两个小球的质量，即两个原子的质量，弹簧的长度就是分子化学键的长度。
上式中，ν是频率，Hz；к是化学键的力常数，g/s2; μ是原子的折合质量。
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。
表某些键的伸缩力常数（毫达因/埃）键类型—C≡C —> —C =C —> —C — C —力常数15 ~ 17 9.5 ~ 9.9 4.5 ~ 5.6峰位 4.5μm 6.0 μm 7.0 μm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。
一般说来，单键的к=4×105~6×105 g/s2; 双键的к＝8×105~12×105 g/s2；三键的к=12×105~20×105 g/s2。
红外光谱解析方法
红外光谱解析方法红外光谱解析方法是一种常用的分析化学方法，可以用于对化合物的结构进行研究和鉴定。
红外光谱解析方法主要利用化合物在红外光的作用下，不同官能团的振动与转动引起红外光吸收的特性来分析化合物的结构。
本文将介绍一些常用的红外光谱解析方法，并给出一些结构分析实例。
首先，红外光谱解析方法通常是通过红外光谱仪测量化合物在特定波数范围内的光谱图像，然后根据不同官能团的振动频率和光谱峰的位置、强度等特征来进行结构分析。
以下是一些常用的红外光谱解析方法：1. 官能团峰位置分析法：不同官能团具有不同的红外光谱吸收特点，可以通过观察红外光谱图中各个官能团的吸收峰的位置来判断化合物中存在的官能团。
例如，羧酸官能团的C=O振动通常在1700-1725 cm^-1之间，酮和酰胺官能团的C=O振动通常在1650-1750 cm^-1之间。
2.官能团峰强度分析法：通过观察红外光谱图中各个官能团的吸收峰的强度可以推测化合物中该官能团的相对含量。
例如，苯环的C-H伸缩振动通常表现为较强的峰，而取代基的C-H伸缩振动通常较弱。
3.官能团复合分析法：化合物通常由多个官能团组成，各个官能团的振动频率和位置可以相互影响。
通过综合分析化合物中多个官能团的吸收峰的位置、强度等特征，可以进一步确定化合物的结构。
例如，当化合物同时含有羟基和羧基时，其红外光谱图中会出现OH和CO的吸收峰，它们的相对位置和强度可以提供更多的结构信息。
下面给出一个红外光谱解析的实例：假设有一个未知化合物，它的分子式为C5H10O，并测得其红外光谱图如下：(图略)根据红外光谱图，我们可以进行如下的结构分析：从红外光谱图中我们可以观察到两个很强的特征峰，一个位于2750-2850 cm^-1之间，一个位于1725-1740 cm^-1之间。
根据我们的经验，2750-2850 cm^-1之间的峰通常是C-H的伸缩振动，而1725-1740 cm^-1之间的峰通常是C=O的伸缩振动。
第3章红外光谱法
Rayleigh散射：
激发虚态
弹性碰撞；无能
E1 + h0
h(0 - )
量交换，仅改变方向
Raman散射：
h0
非弹性碰撞；方
向改变且有能量交换 E1
E0 + h0
h0 h0 V=1
h0 +
E0
V=0
Rayleigh散射
Raman散射
h
E0基态， E1振动激发态； E0 + h0 ， E1 + h0 激发虚态；
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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分析化学研究所
第8页
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
弯曲振动
亚甲基
14.06.2019
亚甲基
分析化学研究所
第9页
伸缩振动
甲基的振动形式
弯曲振动
对称 υ s(CH3) 2870 ㎝-1
频峰
14.06.2019
分析化学研究所
第13页
官能团区和指纹区
• 官能团区 4000~1300cm-1是基团伸缩振动出现的区域，对鉴定 基团很有价值
• 指纹区 1300~600cm-1是单键振动和因变形振动产生的复杂光 谱区，当分子结构稍有不同时，该区的吸收就有细微 的差异，对于区别结构类似的化合物很有帮助。
共轭效应：使共轭体系中的电子云密度平均化，使双键略有伸 长，因此，双键的吸收频率向低波数方向位移。
中介效应:当含有孤对电子的原子（如：O, N, S等）与具有多 重键的原子相连时，也可起类似的共轭作用，使吸收频率向低 波数方向位移。
(完整版)红外光谱的定量分析
红外光谱的定量分析红外光谱法在分析和另一应用是对混合物中各组分进行定量分析。
红外光谱定量分析是借助于对比吸收峰强度来进行的，只要混合物中的各组分能有一个持征的，不受其他组分干扰的吸收峰存在即可。
原则上液体、圆体和气体样品都对应用红外光谱法作定量分析：1．定量分析原理红外定量分析的原理和可见紫外光谱的定量分析一样，也是基于比耳-朗勃特（Beer-Lambert)定律。
Beer定律可写成：A=abc式和A为吸光度(absorbance)，也可称光密度(optical density)，它没有单位。
系数a称作吸收系数(absorptivity)，也称作消光系数(extinction coeffieient)，是物质在单位浓度和单位厚度下的吸光度，不同物质有不同的吸收系数a值。
且同一物质的不同谱带其a值也不相同，即a值是与被测物质及所选波数相关的一个系数。
因此在测定或描述吸收系数时，一定要注意它的波数位置。
当浓度c选用mol·L-1为单位，槽厚b以厘米为单位时，则a值的单位为：L·cn-1·mol-1，称为摩尔吸收系数，并常用ε表示。
吸收系数是物质具有的特定数值，文献中的数值理应可以通用。
但是，由于所用仪器的精度和操作条件的不同，所得数值常有差别，因此在实际工作中，为保证分析的准确度，所用吸收系数还得借助纯物质重新测定。
在定量分析中须注意下面两点：1)吸光度和透过率是不同的两个概念、透过率和样品浓度没有正比关系，但吸光度与浓度成正比。
2)吸光度的另一可贵性使它具有加和性。
若二元和多元混合物的各组分在某波数处都有吸收，则在该波数处的总吸光度等于各级分吸光度的算术和：但是样品在该波数处的总透过率并不等于各组分透过率的和；2．定量分析方法的介绍红外光谱定量方法主要有测定谱带强度和测量谱带面积购两种。
此外也有采用谱带的一阶导数和二阶导数的计算方法，这种方法能准确地测量重叠的谱带，甚至包括强峰斜坡上的肩峰。
红外图谱分析方法大全
红外光谱图解析一、分析红外谱图（1）首先依据谱图推出化合物碳架类型，根据分子式计算不饱和度。
公式：不饱和度＝F+1+(T-O)/2其中：F：化合价为4价的原子个数（主要是C原子）；T：化合价为3价的原子个数（主要是N原子）；O：化合价为1价的原子个数（主要是H原子）。
F、T、O分别是英文4,3 1的首字母，这样记起来就不会忘了举个例子：例如苯（C6H6），不饱和度＝6+1+（0-6）/2＝4，3个双键加一个环，正好为4个不饱和度。
（2）分析3300~2800cm^-1区域C-H伸缩振动吸收，以3000 cm^-1为界，高于3000cm^-1为不饱和碳C-H伸缩振动吸收，有可能为烯、炔、芳香化合物吗，而低于3000cm^-1一般为饱和C-H伸缩振动吸收。
（3）若在稍高于3000cm^-1有吸收，则应在2250~1450cm^-1频区，分析不饱和碳碳键的伸缩振动吸收特征峰，其中：炔—2200~2100 cm^-1烯—1680~1640 cm^-1芳环—1600、1580、1500、1450 cm^-1若已确定为烯或芳香化合物，则应进一步解析指纹区，即1000~650cm^-1的频区，以确定取代基个数和位置（顺反，邻、间、对）。
（4）碳骨架类型确定后，再依据其他官能团，如C=O，O-H，C-N 等特征吸收来判定化合物的官能团。
（5）解析时应注意把描述各官能团的相关峰联系起来，以准确判定官能团的存在，如2820、2720和1750~1700cm^-1的三个峰，说明醛基的存在。
解析的过程基本就是这样吧，至于制样以及红外谱图软件的使用，一般的有机实验书上都有比较详细的介绍的。
二、记住常见常用的健值1.烷烃3000-2850 cm-1C-H伸缩振动1465-1340 cm-1C-H弯曲振动一般饱和烃C-H伸缩均在3000 cm-1以下，接近3000 cm-1的频率吸收。
2.烯烃3100~3010 cm-1烯烃C-H伸缩1675~1640 cm-1C=C伸缩烯烃C-H面外弯曲振动（1000~675cm^1）。
红外光谱分析步骤 红外光谱工作原理
红外光谱分析步骤红外光谱工作原理红外光谱法是利用物质分子对红外辐射的吸收，并由其振动或转动运动引起偶极矩的精变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁，得到由分子振动能级和转动能级变化产生的振动-转动光谱，又称为红外光谱。
红外光谱法是一种鉴别化合物和确定物质分子结构的常用分析手段，不仅可以对物质进行定性分析，还可对单一组分或混合物中各组分进行定量分析，尤其是在对于一些较难分离并在紫外、可见区找不到明显特征峰的样品，可以方便、迅速地完成定量分析。
红外光谱分析步骤1.首先依据谱图推出化合物碳架类型：根据分子式计算不饱和度，公式：不饱和度＝（2C+2-H-Cl+N）/2其中：Cl为卤素原子。
例如：比如苯：C6H6，不饱和度=（2*6+2-6）/2=4，3个双键加一个环，正好为4个不饱和度。
2.分析3300~2800cm-1区域C-H伸缩振动吸收；以3000cm-1为界：高于3000cm-1为不饱和碳C-H伸缩振动吸收，有可能为烯，炔，芳香化合物，而低于3000cm-1一般为饱和C-H伸缩振动吸收。
3.若在稍高于3000cm-1有吸收，则应在2250~1450cm-1频区，分析不饱和碳碳键的伸缩振动吸收特征峰，其中：?炔2200~2100cm-1，烯1680~1640cm-1，芳环1600，1580，1500，1450cm-1泛峰。
若已确定为烯或芳香化合物，则应进一步解析指纹区，即1000~650cm-1的频区，以确定取代基个数和位置（顺、反；邻、间、对）。
4.碳骨架类型确定后，再依据其他官能团，如C=O，O-H，C-N 等特征吸收来判定化合物的官能团。
5.解析时应注意把描述各官能团的相关峰联系起来，以准确判定官能团的存在。
近红外光谱仪的两种分析方法近红外光谱仪主要是依靠近红外光谱原理来进来一系列的测量，而近红外光谱又是由于分子振动的非谐振性使分子振动从基态向高能级跃迁时产生的，记录的主要是含氢基团X－H（X=C、N、O）振动的倍频和合频吸收。
第三章 红外吸收光谱分析-3
外部因素
外部因素主要指测定时物质的状态以及溶剂效应等因
素。 同一物质的不同状态，由于分子间相互作用力不同， 所得到光谱往往不同。 分子在气态时，其相互作用力很弱，此时可以观察到 伴随振动光谱的转动精细结构。 液态和固态分子间作用力较强，在有极性基团存在时， 可能发生分子间的缔合或形成氢键，导致特征吸收带 频率、强度和形状有较大的改变。 例如，丙酮在气态时的C-H为1742 cm-1 ，而在液态时 为1718 cm-1 。
C=O ：→降低
注意：有时在化合物中，I效应与M效应同时存在，如果二者方 向不一致，这时应考虑哪个效应起主导作用。例如，饱和酯的 C=O为1735cm-1，比酮（1715cm-1)高，就是由于I效应大于M效应， 二者的净效应使得电子云密度由氧移向双键中间，使键力常数增 加的缘故。
当含有孤对电子的原子（O、S、N等）与具有多重键
游离羧酸的co键频率出现在1760cm1左右在固体或液体中由于羧酸形成二聚体co键频率出现在1700cm1当两个振动频率相同或相近的基团相邻具有一公共原子时由于一个键的振动通过公共原子使另一个键的长度发生改变产生一个微扰从而形成了强烈的振动相互作用
第三章 红外吸收光谱分析
3.3 基团频率和特征吸收峰
利用指纹区中苯环的C-H面外变形振动吸收峰 和2000~ 1667cm-1区域苯的倍频或组合频吸收 峰，可以共同配合确定苯环的取代类型。下图为不 同的苯环取代类型在2000~ 1667cm-1和 900~600cm-1区域的光谱。
指纹区
变形振动- 亚甲基
指纹区
变形振动 - 甲基
对称δ s(CH3)1380㎝-1
共轭效应- C效应
共轭效应使共轭体系中的电子云密度平 均化。 双键略有伸长，单键略有缩短，即双键 电子云密度降低，化学键力常数变小， 伸缩振动频率向低频方向移动。 共轭效应常引起C=O双键的双键性降低， 伸缩振动频率向低波数位移。
红外吸收光谱分析法FTIR共36页文档
通常红外光谱中习惯使用波数来表示波带的位置，代表每
厘米的包含的电磁波波数。
(cm1) 104 (m)
-CH
Ar-H
-CH3
υC=O
C=C -CH3
CH苯
2 红外分光光度法基本原理
红外吸收光谱的产生的条件
1．振动能级
E 振 0 .0 ~ 1 5 .0 E V E 转 0 .0~ 0 0 .0 V 05
CH 2 ~125c0m1
3．变形振动： 1）对称的变形振动δs：三个AX键与轴线的夹角同时
变大
AX3型分子
Cs H3 ~137c5m1
2）不对称的变形振动δas：三个AX键与轴线的夹角不 同时变大或减小
AX3型分子
C asH 3 ~145c0m1
3．基频峰与泛频峰
a）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 （即υ=0 → 1产生的峰）
峰 合频峰
L 12
3 L3
差频峰（即υ=1→υ=2，3- - -产生的峰） L12
注：泛频峰强度较弱，难辨认→却增加了光谱特征性
4．红外光谱产生条件：
➢分子吸收红外辐射的频率恰等于分子振动频率整数倍 即L
➢分子在振、转过程中的净偶极矩的变化不为0，
即分子产生红外活性振动，且辐射与分子振动发生 能量耦合。
了简并——即振动频率相同的峰重叠,红外非活性振动
➢ 实际工作中简正振动频率不上理论计算，而是通过试验测定，归
纳成规律。
6 红外光谱的特征
（1）谱带数（absorption bands number) 谱带数与分子自由度有关， 基频谱带和泛频谱带。无瞬间偶基距变化时，无红外吸收。
第三章红外光谱分析法(波普分析)
第三章红外光谱分析法紫外-可见吸收光谱常用于研究具有共轭体系的有机化合物，而红外吸收谱则主要研究在振动中伴随偶极矩变化的化合物。
通常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，可用以鉴定未知物结构组成或确定其化学基团。
由于红外光谱分析特征性强，对气体、液体、固体均可分析，是鉴定有机化合物的最常用的方法之一。
常用的范围是400 - 4000cm-1。
一、红外吸收光谱的基本原理红外吸收光谱产生应满足两个条件：(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。
分子在振动过程中必须有瞬间偶极矩的改变。
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。
分子的振动可近似看为一些用弹簧连接的小球的运动。
分子的振动能级（量子化）： E振=（V+1/2）hnV：化学键的振动频率；n：振动量子数。
任意两个相邻的能级间的能量差为：K化学键的力常数，与键能和键长有关， m为双原子的折合质量 m =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。
多原子分子的振动多原子分子的振动较双原子分子振动复杂得多。
其振动的基本类型有伸缩振动（ν）和弯曲振动（δ）两大类。
伸缩振动是指原子沿键轴方向伸缩，使键长发生周期性变化的振动。
由于振动偶合作用，3个原子以上的基团还可分为对称伸缩振动和不对称伸缩振动，表示为ν对称和ν不对称。
弯曲振动又叫变形或变角振动，指基团键角发生周期性变化的振动。
弯曲振动的力常数较小，因此常出现在低频区。
红外吸收峰的强度主要取决于吸收过程中偶极矩的变化。
变化越大，吸收越强。
通常两个原子的电负性相差越大，吸收越强。
如C=O吸收峰是大多数红外谱图中吸收最强的峰。
二、基团频率与特征吸收峰组成分子的各个基团均有其特定的红外吸收区域。
根据化学健的性质，可将其分为四个区：4000 - 2500 cm-1 氢键区；2500 - 2000 cm-1 参键区；2000 - 1500 cm-1 双键区；1500 - 1000 cm-1 单键区。
第6章 红外分光光度法(第3节光谱图).
例题6-6 N,N-二丙氰基胺(liquid film )
cm-1 T% 3331 18 2950 17 2930 13 2248 7 1674 8 1477 15 1421 6 1364 18 1134 5 765 22 官能团 振动形式 N-H vN-H 伸缩振动 C-H C≡N N-H C-H C-N N-H vC-H 伸缩振动 vC≡N 伸缩振动 βN-H 面内变形振动
βC-H 面内变形振动
vC-N 伸缩振动 γN-H 面外变形振动
H C C N H C H H H H N C H H C C N H
例题6-7 苯乙酮(liquid film)
泛频峰 φ-H
3006
1150 1181 1430 1025 1583 956 1450 1599 761 588 1360 691 1686 1257
例题6-7 苯乙酮(liquid film)
σ/cm-1 3006 泛频峰 1686 1599,1583 1450,1430, 1360 1257 1180,1150,1025,956 761,691, 588 官能团 C-H 苯环 C=O 共轭φC=C CH3 φ-C φ-H φ-H 振动形式 伸缩振动 复合振动 伸缩振动 骨架振动 剪式振动(对称、反称) 伸缩振动 面内变形振动 面外变形振动
CH3 CH2 OH
6.3.3 醚醇酚类：己醇-1
CH3 (CH2)5
OH
6.3.3 醚醇酚类：辛醇-1
CH3 (CH2)7
OH
6.3.3 醚醇酚类：环己醇
6.3.3 醚醇酚类：苯酚
6.3.4 羰基化合物：丙酮
6.3.4 羰基化合物：苯乙酮
6.3.4 羰基化合物：3-丁烯酮-2
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羧酸化合物红外谱图
E 酸酐（P183)
酸酐羰基伸缩振动有对称和不对称两种方式， 酸酐羰基伸缩振动有对称和不对称两种方式，都产 生强吸收。所以在1810cm-1 及1760cm-1附近可以看到有 生强吸收。所以在 很强的双峰。链状酸酐的两峰强度接近相等 酸酐的两峰强度接近相等， 很强的双峰。链状酸酐的两峰强度接近相等，高波数峰 稍强于低波数峰，但环状酸酐的低波数却较高波数峰强。 稍强于低波数峰，但环状酸酐的低波数却较高波数峰强。 根据这两个峰的相对强度来判断酸酐是线形的还是环状 指纹区有酸酐的C-O-C伸缩振动吸收，链状酸酐的 伸缩振动吸收， 的。指纹区有酸酐的 伸缩振动吸收 区产生强而宽的吸收峰， C-O-C在1170~1050cm-1区产生强而宽的吸收峰，而环状 在 酸酐往往在1310~1210cm-1及950~910cm-1区出现双峰。 酸酐往往在 区出现双峰。
酯类化合物红外谱图
D 羧酸（P182)
在羧酸中，羧基（ 的伸缩振动， 在羧酸中，羧基（-COOH）中的 ）中的>c=o的伸缩振动，O-H 的伸缩振动 伸缩振动及O-H面外弯曲振动是红外光谱中识别羧酸的三个 伸缩振动及 面外弯曲振动是红外光谱中识别羧酸的三个 重要特征频率。羧酸具有强的缔合作用， 重要特征频率。羧酸具有强的缔合作用，使>c=o的伸缩振动 的伸缩振动 频率比游离态低。未取代的饱和脂肪酸的Vc=o 在1760cm-1附 频率比游离态低。未取代的饱和脂肪酸的 而缔合态则降到1720cm 附近。同时，缔合作用使O-H 近，而缔合态则降到1720cm-1附近。同时，缔合作用使O-H 的伸缩振动频率降低，一般在3300~2600cm-1区可见到宽而 的伸缩振动频率降低，一般在 强的吸收峰。在指纹区955~915cm-1 区的 区的O-H弯曲振动的强 强的吸收峰。在指纹区 弯曲振动的强 吸收峰也是比较特征的。 吸收峰也是比较特征的。
H3C
CHO
BUCT
29
BUCT
30
BUCT
31
本章重点
1. 掌握常见基团特征峰 ， 根据红外吸收光谱 掌握常见基团特征峰， 判断主要基团存在与否， 判断主要基团存在与否 ， 从而推断简单分 子结构。 子结构。 2. 通过分子式 xHyOz计算不饱和度 通过分子式C
羰基化合物
羰基化合物包含酮，醛，羧酸，酸酐，酰胺。它们的主 羰基化合物包含酮， 羧酸，酸酐，酰胺。 要特征吸收： 要特征吸收： 在羰基化合物中，由于羰基所处的环境不同， 在羰基化合物中，由于羰基所处的环境不同，它们各自有 自己的特征频率。例如主要几类脂肪族羰基化合物的V 自己的特征频率。例如主要几类脂肪族羰基化合物的VC=O频 率为： 率为： 酮类 醛类 酯类 ~1710cm-1 ~1810cm-1 ~1690cm-1 羧酸 ~1710cm-1 ~1760cm-1 酸酐 ~1810cm-1 酰胺 ~1690cm-1
谱图解析应注意以下问题
观察谱图的高频区，确定可能存在的官能团， （1）观察谱图的高频区，确定可能存在的官能团，再根 据指纹区确定结构。 据指纹区确定结构。 如果有元素分析和质谱的结果， （2）如果有元素分析和质谱的结果，可根据分子的化学 式计算分子的不饱和度， 式计算分子的不饱和度 ， 根据不饱和度的结果推断分子 中可能存在的官能团。例如，当分子的不饱和度为1 时，分子中可能存在一个双键或一个环状结构，不饱 和度大于4时，推断分子结构中可能含有苯环，再根 据红外光谱图验证推测的正确性。 据红外光谱图验证推测的正确性。
谱图解析应注意以下问题
（ 3） 由于红外光谱的复杂性 ， 并不是每一个红外谱峰 ） 由于红外光谱的复杂性， 都是可以给出确切的归属， 都是可以给出确切的归属，因为某些峰是分子作为一 个整体的吸收，而有的峰则是某些峰的倍频或合频。 个整体的吸收，而有的峰则是某些峰的倍频或合频。 另外有些峰则是多个基团振动吸收的叠加。在解析光 另外有些峰则是多个基团振动吸收的叠加。 谱的时候， 往往只要能给出10%~20%的谱峰的确切 谱的时候 ， 往往只要能给出 的谱峰的确切 归属，由这些谱峰提供的信息， 归属，由这些谱峰提供的信息，通常可以推断分子中 可能含有的官能团。在分析特征吸收时， 可能含有的官能团。在分析特征吸收时，不能认为强 峰即是提供有用的信息，而忽略弱峰的信息。例如， 峰即是提供有用的信息，而忽略弱峰的信息。例如， 835cm-1的谱峰存在与否是区别天然橡胶与合成橡胶的 重要标志，前者有此峰，后者没有。 重要标志，前者有此峰，后者没有。
谱图解析应注意以下问题
（4）当某些特殊区域无吸收峰时，可推测不存在某些官 ）当某些特殊区域无吸收峰时， 能团，这时往往可以得出确定的结果， 能团，这时往往可以得出确定的结果，这种信息往往 更有用。当某个区域存在一些吸收峰时， 更有用。当某个区域存在一些吸收峰时，不能就此断 定分子中一定有某种官能团，由于红外光谱的吸收频 定分子中一定有某种官能团， 率还受到各种因素的影响， 率还受到各种因素的影响，如电子效应和凝聚态的影 峰的强度和位置可能发生一定的变化 发生一定的变化。 响，峰的强度和位置可能发生一定的变化。另外不同 的官能团可能在同一区域出现特征吸收峰，因此， 的官能团可能在同一区域出现特征吸收峰，因此，要 具体分析各种情况， 具体分析各种情况，结合指纹区的谱峰位置和形状做 出判断。 出判断。
C
酯类（ 酯类（P183)
O
酯的特征吸收峰是酯基( 酯的特征吸收峰是酯基( C O C) 中 VC=O及 VC-O-C吸 收。酯羰基的伸缩振动频率高于相应的酮类，也是强吸 酯羰基的伸缩振动频率高于相应的酮类， 收峰。另外在3450cm 收峰。另外在3450cm-1附近还经常可以观察到较弱的 伸缩振动的倍频吸收。 C=O 伸缩振动的倍频吸收。在1300~1000cm-1区有两个 分别为c 的对称伸缩振动（ 峰，分别为c-o-c的对称伸缩振动（1140~1030cm-1附近较 弱峰）及不对称伸缩振动（ 附近强峰）。 弱峰）及不对称伸缩振动（1300~1150cm-1附近强峰）。 此两个峰与酯羰基吸收峰配合观察，在酯类结构的判断 此两个峰与酯羰基吸收峰配合观察， 中很重要。 中很重要。
4、推测分子结构
5、验证分子结构 标准物质、萨特勒（Sadtler） 标准物质、萨特勒（Sadtler）红外标准图谱
不饱和度的计算公式
已知分子式C 计算不饱和度： 已知分子式CxHyOz，计算不饱和度：所谓不饱 和度即是当一个化合物变为相应的烃时， 和度即是当一个化合物变为相应的烃时，和同碳的 饱和烃比较，每缺少二个氢为一个不饱和度。 饱和烃比较，每缺少二个氢为一个不饱和度。
应用示例－ 应用示例－1
825cm 对位取代苯（860～ 825cm-1： 对位取代苯（860～800 cm-1）。 伸缩振动吸收（ 1690 cm-1：－C=O伸缩振动吸收（1735 cm-1～1715 cm-1 ） 伸缩振动吸收 醛基的C 伸缩振动（ 2820 cm-1和2730 cm-1：醛基的C-H伸缩振动（2820 cm-1 和2720 cm-1）。 甲基的弯曲振动（ 1465 cm-1和1395 cm-1：甲基的弯曲振动（1460 cm-1和 1380 cm-1）。 1260 cm-1和1030 cm-1：C-O-C反对称和对称伸缩振动
醚类化合物红外谱图
红外光谱法应用－ 红外光谱法应用－定量分析
定量依据 条件选择 定量方法
朗伯-比耳定律 朗伯谱带、溶剂 谱带、 工作曲线法、比例法、内标法 工作曲线法、比例法、
红外光谱法应用－ 红外光谱法应用－定性分析
谱图解析步骤
1、分子式确定 2、不饱和度计算 3、确定分子中所含基团的类型
醛羰基的伸缩振动在1725cm-1附近有一强吸收峰， 醛羰基的伸缩振动在1725cm 附近有一强吸收峰， 此外醛基中的C 伸缩振动在2900 2900～ 此外醛基中的C-H伸缩振动在2900～2700cm-1区有 两个吸收峰,这是区别醛及酮的特征峰。 两个吸收峰,这是区别醛及酮的特征峰。
酮 与 醛 红 外 谱 图
A 酮类（P181) 酮类（
酮类的VC=O吸收峰非常强，几乎是酮类唯一的特征峰 酮类的V 吸收峰非常强， 附近，芳酮及α ,β典型脂肪酮的 VC=O在1715cm-1附近，芳酮及α-,β- 不饱和 酮分别比饱和酮低20~40cm 左右。 酮分别比饱和酮低20~40cm-1左右。
B 醛类（P182) 醛类（
基 团 振动形式
v OH δOH
吸收峰位置/cm-1 吸收峰位置 3700~3200 1400~1250 1300~1165 1100~1000 1260
强度 s w s s
备 注 宽峰
R OH
OH
vC-O-H
醇 酚 醇 酚
醇类化合物红外谱图
酚类化合物红外谱图
醚类化合物红外谱图（P180)
醚类的特征是含有C-O-C的结构，有对称和反 醚类的特征是含有 的结构， 的结构 对称（ 两种伸缩振动吸收。 对称（1150-1060 cm-1 )两种伸缩振动吸收。由于 两种伸缩振动吸收 氧的质量和碳的很接近，使醚键的C-O伸缩振动 氧的质量和碳的很接近，使醚键的 伸缩振动 吸收位置和C-C的类似 位于C-C伸缩振动的指纹 的类似， 吸收位置和C-C的类似，位于C-C伸缩振动的指纹 振动时偶极矩变化较大， 区，但C-O振动时偶极矩变化较大，有利于与 振动时偶极矩变化较大 有利于与C-C 键的区别，但任何含有C-O键的分子（例如醇， 键的区别，但任何含有 键的分子（例如醇， 键的分子 酸等）都对醚键的特征吸收产生干扰， 酚，酯，酸等）都对醚键的特征吸收产生干扰， 因此要由红外光谱来单独确定醚键的存在与否是 比较困难的。 比较困难的。
2x + 2 − y Ω= 2
2 + 2n4 + n3 − n1 Ω= 2
n1、n3、n4为分子式中一价（Cl和Br)、三价 和N）和四 为分子式中一价（ 和 、三价(P和 ） 价（C和Si）原子的数目。 和 ）原子的数目。