现代分析化学 红外 拉曼光谱作业
拉曼光谱和傅里叶红外光谱
拉曼光谱和傅里叶红外光谱
拉曼光谱和傅里叶红外光谱都是分析化学中常见的光谱技术。
拉曼光谱是一种非常强大的光谱技术，可用于表征分子的振动和旋转。
它的工作原理是检测样品与激光的相互作用所产生的散射光。
这种散射光与样品中分子的振动和旋转所引起的能量损失有关。
通过测量散射光的频率和强度，我们就可以了解样品中的分子结构和化学成分。
傅里叶红外光谱也是一种广泛应用于分析化学的光谱技术。
它通过检测样品吸收的红外辐射来分析样品的化学成分。
这种科技工作原理是利用样品中的化学键所吸收的特定频率的辐射。
这些频率与样品分子的振动模式相关联。
通过测量样品在吸收红外辐射时发生的变化，我们就可以了解样品中的化学成分。
拉曼光谱和傅里叶红外光谱都可以用于表征样品的化学成分和结构。
它们各有优势和劣势，适用于不同类型的样品。
在取样和检测时需要注意一些技术细节，以获得准确的谱图。
红外光谱、拉曼和紫外作业
1.比较C=C和C=O键的伸缩振动，谱带强度更大的是C=O。
2.何谓基团频率?它有什么重要性及用途?答：不同分子中同一类型的化学基团，在红外光谱中的吸收频率总是出现在一个较窄的范围内，这种吸收谱带的频率称为基团频率。
它们不随分子构型的变化而出现较大的改变，可用作鉴别化学基团。
基团频率区在4000~1300厘米-1，其中4000~2500厘米-1为单键伸缩振动区，2500~1900厘米-1为叁键和累积双键区，1900~1300厘米-1为双键伸缩振动区和单键弯曲振动区。
3.某化合物C8H9NO2，试根据如下谱图推断其结构，并说明依据。
答：U=8-（1-9）/2 + 1 =5，推断有苯环和C=C或C=Oδ=3.8，单峰，归属CH3，推测为O-CH3δ=7.1,7.8，均是双峰，归属Ar-H，是苯环对位取代特征峰δ=7.2，双峰，推测可能为-NH23392cm-1,3172cm-1，N-H伸缩振动，双峰说明可能是-NH21651cm-1，N-H变形振动1618cm-1,1574cm-1，1516cm-1，1423cm-1，芳环C=C伸缩振动1397cm-1，甲基变形振动1254cm-1，C-O-C伸缩振动吸收峰853cm-1，苯环相邻两个H原子=C-H的面外变形振动，苯环对位取代的特征故推测结构为4.紫外吸收光谱有哪些基本特征?答：（1）紫外吸收光谱所对应的电磁波长较短，能量大，它反映了分子中价电子能级跃迁情况。
主要应用于共轭体系（共轭烯烃和不饱和羰基化合物）及芳香族化合物的分析。
（2）由于电子能级改变的同时，往往伴随有振动能级的跃迁，所以电子光谱图比较简单，但峰形较宽。
一般来说，利用紫外吸收光谱进行定性分析信号较少。
（3）紫外吸收光谱常用于共轭体系的定量分析，灵敏度高，检出限低。
5.光度分析误差的主要来源有哪些?如何降低光度分析的误差?1对朗伯-比尔定律的偏离：（1）非单色光引起的偏离。
◎使用比较好的单色器，从而获得纯度较高的“单色光”，使标准曲线有较宽的线性范围。
红外光谱IR和拉曼光谱Raman课件
优缺点分析
IR光谱
优点是检测的分子类型广泛，可用于多种类型的化学分析；缺点是需要样品是固态或液态，且某些基团可能无法 检测。
Raman光谱
优点是无需样品制备，对气态、液态和固态样品都适用；缺点是检测灵敏度相对较低，可能需要更长的采集时间 和更强的光源。
选择与应用指南
选择
根据样品的类型和所需的化学信息，选择合适的分析方法。对于需要检测分子振动信息 的样品，IR光谱更为合适；而对于需要快速、非破坏性检测的样品，Raman光谱更为
领域的研究和应用。
04
CATALOGUE
红外光谱（IR）与拉曼光谱（ Raman）比较相似性与差异性Fra bibliotek相似性
两种光谱技术都利用光的散射效应来 检测物质分子结构和振动模式。
差异性
IR光谱主要检测分子中的伸缩振动， 而Raman光谱则主要检测分子的弯曲 振动。此外，IR光谱通常需要样品是 固态或液态，而Raman光谱对气态和 液态样品也适用。
拉曼散射是由于物质的分子振动或转动引起的，散射光的频率与入射光的频率不同 ，产生拉曼位移。
拉曼散射的强度与入射光的波长、物质的浓度和温度等因素有关。
拉曼活性与光谱强度
拉曼活性是指物质在拉曼散射中的表 现程度，与物质的分子结构和对称性 有关。
在拉曼光谱实验中，可以通过控制入 射光的波长和强度，以及选择适当的 实验条件来提高拉曼光谱的强度和分 辨率。
红外光谱解析
特征峰解析
根据红外光谱的特征峰位置和强 度，推断出分子中存在的特定振
动模式。
官能团鉴定
通过比较已知的红外光谱数据，可 以鉴定分子中的官能团或化学键。
结构推断
结合其他谱图数据（如核磁共振、 质谱等），可以推断分子的可能结 构。
第二部分红外与拉曼光谱法案例
互补
拉曼光谱与红外光谱
● 红外活性振动：伴有偶极矩变化的振动 ● 拉曼活性振动：伴随有极化率变化的振动
互排法则：有对称中心的分子其分子振动
对称振动→拉曼活性。 对红外和拉曼之一有活性，则另一非活性 不对称振动→红外活性
对称分子：
互允法则：无对称中心的分子其分子振动
对红外和拉曼都是活性的。
拉曼光谱与红外光谱
1928年，印度物理学家C.V.Raman首次发现 Raman散射效应，1930年获诺贝尔奖。1960 年后，随激光的发现，以及新型检测器的研 制成功，拉曼光谱技术获得快速发展。 Raman光谱与IR互为补充，在吸附物种、催化剂表征、催化 反应机理的研究等方面是应用最为广泛的谱学表征方法。
第一节 激光拉曼光谱原理
拉曼散射： Stokes线 ●分子由基态跃迁到激发态 斯托克斯线 = 0-△ ●分子由激发态跃迁到基态 反斯托克斯线 =0+△
△－拉曼位移
振动 激发态 h△ 基态
Rayleigh线
Anti-stokes线
0-
0
0+
从光的波动性分析拉曼散射的产生：
分子在光电场E中, 产生诱导偶极矩即感应偶极矩
一、光的散射
光散射是自然界常见的现象.当一束光照射介质时,除被吸收之外, 大部分被反射或透过,另一部分光被介质向四面八方散射 .在散射光 中,大部分是瑞利散射,小部分是拉曼散射. 瑞利散射: 弹性碰撞；无能量交换，仅改变方向；频率不发生改变 的辐射散射(u=u0)；强度与l0的四次方成反比 拉曼散射：非弹性碰撞；方向改变且有能量交换； 频率发生改变的辐射散射(u=u0△u)
四氯化碳的部分拉曼光谱图 激光器辐射波长l0 = 488 nm
拉曼位移 (Raman shift)
红外光谱、拉曼和紫外作业
红外光谱、拉曼和紫外作业红外光谱、拉曼和紫外作业工业催化 21407253 宋威1.红外光谱产生的条件有哪些？答：产生红外光谱有两个条件：（1）只有辐射的能量E=hν等于两个振动能级间的能量差ΔE 时，才能产生红外吸收光谱；（2）分子振动必须伴随偶极矩的变化，即分子振动过程中能引起偶极矩的变化则有红外活性振动。
2.乙烯分子中C=C对称伸缩振动有无吸收峰，为什么？答：无吸收峰，因为乙烯的对称伸缩振动无偶极距变化。
3.乙酰乙酸乙酯有酮式和烯醇式两种互变异构体：在极性溶剂水中，哪个异构体占优势；在非极性溶剂己烷中，哪个异构体占优势；并说明原因。
答：在极性溶剂水中，乙酰乙酸乙酯酮式占优势，在非极性溶剂己烷中，乙酰乙酸乙酯烯醇式占优势。
原因：乙酰乙酸乙酯分子重排后，形成的烯醇式结构存在分子内氢键，构成环状结构，稳定性增加，因此在非极性溶剂中烯醇式结构的含量较大；而在极性介质中特别是含活泼氢的极性介质中，其活泼氢与酮式结构的羰基氧易于形成分子间氢键，比亚甲基上的氢竞争羰基氧形成氢键的能力强，导致分子内氢键形成能力较小，从而使亚甲基上的氢重排能力减弱，因而，互变平衡有利于向酮式方向移动，使其烯醇式结构明显减少。
4.试说明采用什么方法可以区别n－π*和π－π*跃迁类型。
答：用不同极性的溶剂溶解待测物质，扫描紫外—可见吸收光谱，根据λmax红移还是兰移的方法可以区别n→π*和π→π*跃迁类型。
溶剂极性越大，n→π*跃迁向短波方向移动，π→π*跃迁向长波方向移动。
5.某化合物C5H10O2(M=102)根据下列谱图解析此化合物的结构，并说明依据。
6.某化合物C3H7NO2，试根据如下谱图推断其结构，并说明依据。
7.某化合物C3H6O2，根据下列谱图解析此化合物的结构，并说明依据。
解：8.如何判别分子的拉曼或红外活性。
答：（1）凡具有对称中心的分子，红外和拉曼活性是相互排斥的，若红外吸收是活性的则拉曼散射是非活性的，反之亦然；（2）不具有对称中心的分子，其红外和拉曼活性是并存的；（3）少数分子的振动其红外光谱和拉曼光谱都是非活性的，即既没有偶极矩变化，也不产生极化率的变化。
红外光谱(IR)和拉曼光谱(Raman)
到了六十年代，用光栅代替棱镜作分光器的第二代红 外光谱仪投入了使用。这种计算机化的光栅为分光部件的 第二代红外分光光度计仍在应用。
七十年代后期，干涉型傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR) 投入了使用，这就是第三代红外分光光度计。
近来，已采用可调激光器作为光源来代替单色器，研制 成功了激光红外分光光度计，即第四代红外分光光度计， 它具有更高的分辨率和更广的应用范围，但目前还未普及。
第三章 红外光谱(IR)和拉曼光谱（Raman）
3.1引言 3.1.1红外光谱的发展
红外光谱（Infrared Spectroscopy,简称IR） 拉曼光谱（Raman）
分子光谱
两者得到的信息可以互补。
在十九世纪初就发现了红外线,到1892年有人利用岩盐棱 镜和测热幅射计(电阻温度计)测定了20多种有机化合物的 红外光谱。
1905年科伯伦茨发表了128种有机和无机化合物的红外 光谱，红外光谱与分子结构间的特定联系才被确认。
到1930年前后，随着量子理论的提出和发展，红外光 谱的研究得到了全面深入的开展，并且依据测得的大量物 质的红外光谱。
1947年第一台实用的双光束自动记录的红外分光光度计 问世。这是一台以棱镜作为色散元件的第一代红外分光光 度计。
μ’ 为折合质量。 μ’=m1m2/（m1+m2） (m为原子质量)
原子质量用相对原子量代替:
m1=M1/N,
M1、M2为原子量，N为阿佛加德罗常数。
m2=M2/N 。
μ为折合原子量
μ=
M1 M2 M1 M2
将π、c和N的数值代入(2)式，并指定将键力常数(见p 61 表3-1)中 的105代入。
键 H-C H-C C-C C=C C≡C C-O C=O C-Cl C≡N
现代材料分析测试技术 红外吸收光谱与拉曼散射光谱PPT课件
(600～60MHz, 无线电波区）
（磁诱导）
15.2 红外光谱法
15.2.1 概述（定义、发展概况、特点） 一、红外光谱的定义
物质的分子受到频率连续变化的红外光照射时，吸收 了某些特定频率的红外光，发生了分子振动能级和转动 能级的跃迁，所产生的吸收光谱，称为红外吸收光谱。 红外光谱也称分子的振、转动光谱。
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。
两类基本振动形式
伸缩振动 亚甲基：
变形振动 亚甲基
简谐振动类型的符合说明
2、基本振动的理论数
对于由N个原子组成的分子：
z
3N=平动自由度+转动自由度+振动自由度
振动自由度= 3N-平动自由度-转动自由度 y
远红外光谱区：
❖ 气体分子的转动能级跃迁
❖ 液体与固体中重原子的伸 缩振动
❖ 晶体的晶格振动
❖ 某些变角振动、骨架振动 -异构体的研究
❖ 金属有机化合物、氢键、 吸附现象研究
该光区能量弱,较少用于分析
二、红外光谱的发展概况
红外辐射是18世纪末，英国物理学家Herschel在用棱镜 使太阳光色散，研究光的热效应时发现了红外光。这是红外 光谱的萌芽阶段。由于当时没有精密仪器可以检测，所以一 直没能得到发展。
3、激光拉曼光谱的原理、拉曼与瑞利散射、 拉曼光谱的特点及其应用
15.1 电磁波谱法 15.1.1 基本原理：
通过一定波长的电磁波和被研究物质的分子相互作用，引起 分子内某种物理量的改变（能级跃迁）。 ΔE＝E2－E1
辐射电场与物质分子间相互作用，引起分子吸收辐射能，导 致分子振动能级或电子能级的改变；
物理实验技术中的红外与拉曼光谱分析方法
物理实验技术中的红外与拉曼光谱分析方法红外光谱和拉曼光谱是物理实验中常用的分析方法，能够帮助科学家研究物质的结构和性质。
本文将探讨红外光谱和拉曼光谱的原理、应用以及在物理实验技术中的重要性。
在物理实验中，红外光谱和拉曼光谱被广泛应用于分析不同材料的化学成分和结构。
红外光谱通过测量物质吸收或散射红外光的波长来确定其分子振动信息，从而帮助科学家鉴定和定量分析物质。
而拉曼光谱则是通过测量物质散射光的频率来研究物质的分子振动和晶格振动。
这两种光谱技术在物理实验中有着广泛的应用，不仅可以用于化学、材料科学等领域的研究，还可以用于生物医学等领域的研究。
红外光谱分析方法的原理基于分子的振动吸收。
每个分子都有一些特定的频率，当红外光与分子相互作用时，分子会吸收特定频率的能量并发生振动。
这些吸收带的位置和强度可以提供关于分子结构和化学键的信息。
通过红外光谱分析，科学家可以研究材料的组成、纯度、分子间的相互作用等。
拉曼光谱与红外光谱不同，它是通过测量物质分子或晶格的光散射来研究其结构和性质的。
当光线通过物质时，其中一部分光线将散射出去，在散射过程中，光子与物质相互作用发生频率的变化，这就是拉曼散射现象。
通过测量散射光的频率，可以获得物质的拉曼光谱。
拉曼光谱可以提供关于物质的化学组成、晶格结构以及分子之间的相互作用等信息。
在物理实验中，红外光谱和拉曼光谱被广泛使用于材料科学的研究中。
例如，科学家可以利用红外光谱和拉曼光谱来研究有机化合物、聚合物材料以及表面涂层等材料的结构和性质。
通过分析这些材料的光谱数据，科学家可以进一步了解它们的热稳定性、力学性能和化学反应性等。
此外，红外光谱和拉曼光谱还可以应用于催化剂的研究、纳米颗粒的表征以及生物医学领域的研究中。
物理实验技术中的红外光谱和拉曼光谱分析方法的重要性不可忽视。
这些分析方法不仅提供了关于物质结构和性质的重要信息，还可以帮助科学家设计和合成新材料，改善现有材料的性能。
光谱分析技术及其在分析化学的应用
光谱分析技术及其在分析化学的应用背景介绍随着现代科学技术的飞速发展，各种物质的分析和检测需求越来越高，尤其是针对微量物质的分析和检测需求。
而光谱分析技术正好满足了这一需求。
光谱分析技术是一种利用物质与电磁波的相互作用特性，进行物质分析的方法。
其广泛应用于分析化学、生物化学、环境监测等领域。
光谱分析技术的种类光谱分析技术包括荧光光谱分析、紫外-可见吸收光谱分析、红外光谱分析、拉曼光谱分析等。
其中，荧光光谱分析是一种非常实用的物质分析方法，其基本原理是利用物质的荧光发射特性，对物质进行检测和鉴定。
紫外-可见吸收光谱分析是一种利用物质吸收电磁波的特性进行分析的方法。
红外光谱分析涉及物质与电磁波的振动相互作用，可对物质进行定性和定量分析。
拉曼光谱分析则是利用物质分子之间的振动和旋转，对物质进行分析的方法。
在分析化学及其应用在分析化学领域，光谱分析技术得到了广泛的应用。
例如，荧光光谱分析技术能够用于检测和分析化学品中的金属离子、生物大分子、药物和环境污染物等。
紫外-可见吸收光谱分析应用广泛，可用于鉴别玻璃、颜料、染料、药物、农药等物质。
红外光谱分析技术则用于对化学品、生物大分子、金属和材料的结构进行分析。
拉曼光谱分析技术适用于无色、透明、半透明材料的分析，可在数量级低至毫克级时进行精准分析。
总结光谱分析技术具有灵敏、准确、可靠、高效等特点，能够实现对物质的非破坏性分析和高精度分析，是一种重要的物质分析手段。
在对化学、生物、环境等领域的分析和监测中，光谱分析技术可谓发挥了关键作用，为科学研究和生产活动提供了有力的支持。
物理实验中的拉曼与红外光谱测试方法
物理实验中的拉曼与红外光谱测试方法导言：在物理实验中，拉曼和红外光谱测试是两种常用的方法。
这两种方法在研究物质的结构和性质方面有着重要的应用。
本文将依次介绍拉曼和红外光谱测试的原理、设备以及应用领域。
一、拉曼光谱测试方法拉曼光谱测试方法是一种基于物质分子振动转换能级的光散射现象的测试技术。
当物质受到激发光束的照射时，一部分光子将通过物质，而另一部分光子则与物质分子进行作用，发生散射。
这种散射光中，有一部分光子的频率发生了微小的变化，称为拉曼散射光。
通过分析拉曼散射光的频率变化，可以了解物质的化学键、分子结构以及晶格振动等信息。
拉曼光谱测试设备主要由激光器、样品台、光谱仪和检测器等组成。
激光器发射一束单色激光，并将其聚焦在待测物质上。
光谱仪记录散射光的频率变化，并将其转换为拉曼光谱图。
通过分析拉曼光谱图的峰位和峰形，可以获得物质的信息。
拉曼光谱测试具有非破坏性、无需特殊处理样品的优点，广泛应用于材料科学、化学和生物医学等领域。
从材料科学的角度来看，拉曼光谱测试可以用于研究材料的结构、相变以及材料表面特性等。
在化学领域，拉曼光谱测试可以帮助分析物质的成分、化学键的强度以及反应过程等。
此外，生物医学研究中的荧光探针、细胞成像以及体内分子探测等都可以通过拉曼光谱测试实现。
二、红外光谱测试方法红外光谱测试方法是一种基于物质在红外光区吸收光的特性的测试技术。
物质吸收红外光的波长范围通常为2.5到25微米，这个范围对应于物质分子振动和转动能级之间的能量差。
通过测量物质在红外光区的吸收光谱，可以对物质的组成、结构和化学键进行研究。
红外光谱测试设备主要由红外光源、样品台、光谱仪和检测器等组成。
红外光源发射一束宽带红外光，并将其传递到待测物质上。
光谱仪记录吸收光的变化，并将其转换为红外光谱图。
通过分析红外光谱图中吸收峰的位置和强度，可以获得物质的信息。
红外光谱测试被广泛应用于化学、材料学和生物科学等领域。
在化学领域，红外光谱测试可以帮助分析物质的结构、成分和化学键的类型。
红外光谱与拉曼光谱原理及应用
δOR C R'
δ+
1 715cm-1
O
O
R C Cl Cl C Cl
1 8红0外0c光m谱-1和拉曼光1谱8原28理cm-1
及应用
O FCF
1 928cm-1
（ii）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，结果使原来的双 键略有伸长（即电子云密度降低），力常数减 小，使其吸收频率往往向低波数方向移动。例 如酮的C=O，因与苯环共轭而使C=O的力常数 减小，振动频率降低。
简正振动：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。
红外光谱和拉曼光谱原理 及应用
(4)振动的基本形式 伸缩振动。
弯曲振动。
红外光谱和拉曼光谱原理 及应用
（5）分子基本振动的理论数目 非线性分子振动形式有(3n-6)种，直线型分子
的振动形式为(3n-5)种。 （6）红外吸收谱带的强度
同一化合物的气态和液态光谱或固态光谱有较大 的差异，因此在查阅标准图谱时，要注意试样状态及 制样方法等。
红外光谱和拉曼光谱原理 及应用
红外光谱和拉曼光谱原理 及应用
3.1.3.2内部因素
电子效应
（i）诱导效应（I效应）。由于取代基具有 不同的电负性，通过静电诱导作用，引起分子 中电子分布的变化，从而改变了键力常数，使 基团的特征频率发生位移。例如，羰基（C = O）的伸缩振动，随着连接基团电负性的变化， C=O的伸缩振动频率变化情况如下
红外光谱和拉曼光谱原理 及应用
红外光谱和拉曼光谱原理 及应用
空间位阻效应：
红外光谱和拉曼光谱原理 及应用
红外光谱和拉曼光谱原理 及应用
环张力： 环内影响：以环烯为例。
红外光谱(IR)和拉曼光谱(Raman)
12
解:
=1307
12 16
=1725 (cm-1)
12 16
当分子吸收红外光发生跃迁时要满足一定的选律，即振动能级是量子化的，可能存在的能级要满足下式： E=(V+1/2)h
式中h为普朗克常数，为振动频率，V为振动量子数(0、1、2……),振动能级不止一种激发态。
势能
V=2 V=1 V=0
r/A0 双原子分子势能曲线
常温下分子处于最低振动能级，此时叫基态，V=O。 从基态V0跃迁到第一激发态V=1，V0V1产生的吸收带较强，叫基频或基峰。
也有从基态跃迁到第二激发态甚至第三激发态，V0V2或V0V3的跃迁产生的吸收带依次减弱，叫倍频吸收，用21等表示。
3.2.2 分子振动与红外光谱 N个原子组成的分子，每个原子在空间的位置要有三个坐标，由N个原子组成的分子就需要3N个坐标，也就是有3N个运动自由度。
( cm-1)=1/λ(cm)=104/λ(μm) 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。 波长在2.5~25μm，叫中红外区。 波长0·75~2·5μm叫近红外区。 波长在25~100μm叫远红外区。
3.2 红外光谱基本原理 3.2.1 化学键的振动与频率
（3）分子的对称性。 结构为中心对称的分子，若其振动也中心对称，则此振动的偶极矩变化为零。如CO2的对称伸缩振动没有红外活性。
对称性差的振动偶极矩变化大，吸收峰强。
（4）其他因素: (a)氢键的形成使有关的吸收峰变宽变强。
(b)与极性基团共轭使吸收峰增强。如C=C、C≡C等基团的伸缩振动吸收很弱。但是，如果它们与C=O或C≡N共轭，吸收强度会大大增强。
红外拉曼光谱练习题
红外、拉曼光谱习题2. 当用红外光激发分子振动能级跃迁时，化学键越强，则（ACE ） A ：吸收光子的能量越大B ：吸收光子的波长越长C ：吸收光子的频率越大D ：吸收光子的数目越多E ：吸收光子的波数越大3. 在下面各种振动模式中，不产生红外吸收的是（AC ） A ：乙烘分子中一C=C 一对称伸缩振动 B ：乙醛分子中。
一C —。
不对称伸缩振动 c ： CO2分子中C-O-C 对称伸缩振动 D ： H2O 分子中H/°\H 对称伸缩振动 E ： HC1分子中H —C/键伸缩振动4. 下面五种气体，不吸收红外光的是（D ）A ：叽0B ：佗C ： HCID ： 2 5分子不具有红外活性的,必须是（D ） A ：分子的偶极矩为零 B ：分子没有振动 C ：非极性分子D ：分子振动时没有偶极矩变化E ：双原子分子6. 预测以下各个键的振动频率所落的区域， A: 0 一 H 伸缩振动数在4000〜2500纽「 B:C-0伸缩振动波数在2500〜1500 C:N-H 弯曲振动波数在4000〜2500D ：C-N 伸缩振动波数在1500〜1000 ^-1E ：C 三N 伸缩振动在1500〜1000"厂' 7. 下面给出五个化学键的力常数，如按简单双原子分子计算，则在红外光谱中波 数最大者是（B ）A:乙烷中C-H 键，R =5. lxlO 5达因9”" B:乙烘中C-H 键，k =5. 9x10’达因。
〃厂1一.选择题 1. 红外光谱是 A ：分子光谱 D ：电子光谱AE ）B ：原子光谱 E ：振动光谱C ：吸光光谱正确的是（ACD ）C：乙烷中C-C键，^=4. 5x10s达因5严D: CH$C三N 中C三N键，17.5x10’达因sLE:蚁醛中C=0 键，R =12. 3x10’ 达因8.基化合物中，当C=0的一端接上电负性基团则（ACE ）A：按基的双键性增强B:按基的双键性减小C:按基的共价键成分增加D:按基的极性键成分减小E:使按基的振动频率增大9.以下五个化合物，按基伸缩振动的红外吸收波数最大者是（E）z-1 -r T Iio.共轨效应使双键性质按下面哪一种形式改变（ABCD ） A：使双键电子密度下降B：双键略有伸长C：使双键的力常数变小D.使振动频率减小E：使吸收光电子的波数增加12.下面四个化合物中的C=C伸缩振动频率最小的是（D ）A: O B:厶C: Q D: △13.两个化合物（1） M , （2）M 如用红外光谱鉴别,主要依据的谱带是（C ）A ⑴式在〜3300有吸收而⑵式没有B ： (1)式和(2)式在〜3300纽产都有吸收，后者为双峰 C:⑴式在〜22001川有吸收D:⑴式和⑵式在〜2200c"厂都有吸收 E: (2)式在〜1680如」有吸收14. 合物在红外光谱的3040—3010^~'及1680〜1620。
现代分析测试技术 拉曼光谱
9.H−H和C−O−C类型的基团有一个对称伸缩振动和一个反对称伸缩振 动，前者对应很强的拉曼谱带，而后者为较强的红外谱带。
10.各种振动的倍频及和频谱带在红外光谱中比在拉曼光谱中强，有 时在拉曼光谱中弱到难以检测的程度。
分子光谱分析法
分分核
紫红拉子 子 磁 外外曼荧 磷 共 光光光光 光 振 谱谱谱光 光 波 法法法谱 谱 谱
法法法
分子吸收光谱
分分 吸 子子 收 散发 光 射射 谱 光光 谱谱
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第十五章 振动光谱
红外吸收光谱 拉曼散射光谱
2
1.4 红外活性和拉曼活性振动
①红外活性振动 ⅰ永久偶极矩：极性基团； ⅱ瞬间偶极矩：对称分子。 总则：伴有偶极矩变化的振动可以产生红外吸收谱带.
散射光谱 40-4000 cm-1 非极性分子及基团通常是 拉曼活性的 适于分子骨架的测定
可用玻璃瓶、毛细管等 测试荧光物质不便，测试 单晶、粉末方便
水溶液测试
有一定限制
不受水的干扰
样品制备
需要制样
无需制样
定量分析
可以
有些不便
曼谱图对比
红外光谱：光能团测定; 拉曼光谱：分子骨架测定
红外光谱—源于偶极矩变化 拉曼光谱—源于极化率变化 无对称中心分子（例如H2O ，SO2等），三种振动既是红外活 性振动，又是拉曼活性振动。
4
O=C=O
对称伸缩
O=C=O
反对称伸缩
偶极距不变，无红外活性 偶极距变，有红外活性 极化率变，有拉曼活性 极化率不变，无拉曼活性
[精品]现代分析化学作业-赵亮-红外光谱
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1.红外光谱产生的条件有哪些？答：（1）只有辐射的能量E=hγ等于两个振动能级间的能量差△E时，分子才能由低振动能级E1跃迁到高振动能级E2，即△E= E1- E2时，才能产生红外吸收光谱。
（2）分子振动过程中必须伴随偶极矩的变化既有红外活性振动才能产生红外光谱。
2.乙醇的红外学谱中，羟基的吸收峰在3333cm-1，而乙醇的1％CCl4溶液的红外光谱中羟基却在3650cm-1和3333cm-1两处有吸收峰，试解释之。
答：不同浓度的乙醇-四氯化碳溶液由于缔合程度的不同使羟基伸缩振动发生了明显的变化，由于乙醇的1％CCl4溶液中，既有游离的乙醇，又有缔合的乙醇，游离的羟基的吸收峰在3333cm-1，而缔合的吸收峰在3333cm-1，所以乙醇的1％CCl4溶液的红外光谱中羟基却在3650cm-1和3333cm-1两处有吸收峰。
3.某化合物含有C、H、O，根据如下红外谱图回答下面问题：（1）该化合物是脂肪族还是芳香族？（2）是否为醇类化合物？（3）是否为醛、酮、酸、酯类化合物？（4）是否含有双键或三键？（5）综合以上问题给出该化合物可能的类型答：（1）脂肪族，因为没有苯环骨架伸缩振动的特征峰（2）不是，以为没有O-H的伸缩振动峰（3）可能是酮1717cm-1是酮羰基的伸缩振动出峰位置（4）否，因为没有碳碳双键和三键的伸缩振动峰（5）2966cm-1是饱和碳氢的伸缩振动峰，1467cm-1是饱和碳氢的变形振动峰，1367cm-1是甲基的对称变形振动峰，该化合物可能带有甲基的酮。
4.化合物C9H10O，根据如下IR谱图确定结构，并说明依据。
5.某化合物C8H11NO根据下列谱图解析此化合物的结构，并说明依据。
6.某化合物C8H11N (M = 121)根据下列谱图解析此化合物的结构，并说明依据。
断裂反应如下：2m/z=91m/z=91m/z=652NCH 2m/z=30m/z=517.根据Frank 一Condon 原理，分子受到红外光激发时发生分子中振动能级的跃迁；同时必然伴随分子中转动能级的变化。
红外-拉曼光谱实验教学
拉曼光谱与红外光谱的比较
相同点：
红外光谱和拉曼光谱都是产生于分收光谱，拉曼光谱是散射光谱； B、在分子振动或转动中，分子偶极矩发生变化才能产生红外 光谱，分子 极化率发生变化才能产生拉曼光谱。
选择定则：
A、相互排斥规则：凡是具有对称中心的分子，如果其红外是活 性，则其拉曼就是非活性的，反之，如果拉曼活性，则其红 外就是非活性的。 B、相互允许规则：一般来说，没有对称中心的分子，其红外和 拉曼都是活性的。
拉曼光谱参数
拉曼位移（Raman Shift，谱峰位置)
大小：
的值，取决于分子振动能级。
单位：波数，厘米的倒数，cm-1 。
谱峰强度
光谱选律
拉曼活性：极化率变化（电子云形状受原子核影响的难
易程度）
红外活性：偶极矩变化
拉曼光谱技术问题
光子-分子作用截面小
样品荧光影响
样品光降解
实验10 不同物态样品红外 透射光谱的测定
红外光谱是什么？
红外光谱是一种吸收光谱 红外光谱对应的是分子内部化学键的振 动和转动 红外光谱的英文缩写：IR
红外光谱产生的条件
辐射应具有能满足物质产生振动跃迁的 能量； 辐射与物质间有相互偶合作用
偶极矩在交变电场 中的作用示意图
红外光谱仪两种类型
色散型 干涉型（Fourier变换红外光谱仪）
色散型红外光谱仪
色散型红外光谱仪的组 成部件与紫外-可见分 光光度计相似，但对每 一个部件的结构、所用 的材料及性能与 紫外可见分光光度计不同。 它们的排列顺序也略有 不同，红外光谱仪的样 品是放在光源和单色器 之间；而紫外-可见分 光光度计是放在单色器 之后。
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3.分子的每一种振动自由度是否都能产生一个红外吸收峰并说明原因。
答:不是分子的振动必须伴随偶极矩的变化，即分子振动过程中能引起偶极矩的变化，只有红外活性振动才能产生红外光谱。有些分子可能具有对称伸缩振动（不具有红外活性）而不出现红外吸收峰。
824是苯环上两个氢相邻的面外变形振动 证明苯环是对位二取代
综上所述可以确定其结构为：
8.化合物C6H12，根据如下IR谱图确定结构，并说明依据。
答：该化合物分子式为C6H12，计算其不饱和度为U=1-12/2+6=1；
3079为不饱和碳氢伸缩振动 说明结构中有C=C-H
2960为饱和碳氢伸缩振动 说明结么影响?选择溶剂时应考虑哪些因素?
答： 极性溶剂致使n→π*跃迁发生兰位移。溶剂的极性越大这种兰位移的幅度也就越大。 极性溶剂致使π→π*跃迁K带发生红移。选择溶剂时应考虑溶剂本身的透明范围、溶剂对溶质的惰性、溶剂对溶质要有良好的溶解性。
5.紫外分光光度计主要由哪几部分所组成?
综上可以判断分子结构为：
12.指出下列异构体所对映的紫外光谱数据：
λmax：235 εmax：12000（A）； ＞220nm无强吸收（B）
13.从本质上阐述红外吸收光谱法比紫外吸收光谱法更有利于有机化合物的定性分析的原因.
答：与紫外-可见吸收光谱不同，产生红外光谱的红外光的波长要长得多，因此光子能量低。物质分子吸收红外光后，只能引起振动和转动能级跃迁，不会引起电子能级跃迁。在有机物中存在大量的相似结构，用紫外定性分析，难度很大，而红外分析更容易确定有机物结构和官能团类型。
1.4－甲基戊烯酮（也称异丙又丙酮）有两种异构体，其结构为：(A)CH2=C(CH3)－CH2－CO(CH3),(B)CH3－C(CH3)=CH－CO(CH3)。它们的紫外吸收光谱一个在λmax=235nm(ε=12000)有强吸收，另一个在220nm以后无强吸收。判别各光谱属于何种异构体，并说明原因。
答： C-O键与C-C键的力常数或键的强度没有很大区别
羟基和甲基的质量仅相差2单元
O-H谱带比C-O谱带较弱
10.化合物C5 H10，根据如下Raman光谱图回答问题。
a) 该化合物是饱和化合物还是不饱和化合物；
答：不饱和度U=1-10/2+5=1，是不饱和化合物。
b) 2916 cm-1谱峰对应化合物中什么基团的何种振动形式；
1643为碳碳双键伸缩振动 说明结构中有C=C
1467为亚甲基变形振动 说明结构中有-CH2-
1386,1368为碳碳骨架伸缩振动切峰高接近1：1 说明结构中存在
994，911是不饱和碳氢变形振动 证明有-CH=CH2结构
综上所述将三个基团结合可得到该化合物的结构为：
9.试说明为什么醇和烷烃的拉曼光谱是相似的？
答：光源、单色器、试样室、检测器和信号显示与数据处理系统。
6.某化合物C4H8O2，根据如下IR和1H ＮＭＲ谱图推断其结构，并说明依据。
答：该化合物分子式为C4H8O2，计算其不饱和度U=1-8/2+4=1；
红外谱图中：
2934为甲基伸缩振动 说明结构中含CH3
1730为羰基伸缩振动 说明结构中含C=O
1452为亚甲基变形振动 说明结构中有-CH2-
1357是甲基对称变形振动 证明结构中有甲基-CH3
1126为C-O-C伸缩振动 说明结构中有C-O-C
再由质谱分析可以知道结构中存在一个独立的亚甲基，两独立的甲基。故可以判定其结构应该为：
7.某化合物C9H10，试根据如下谱图推断其结构，并说明依据。
答：该化合物分子式为C7H14O2，计算其不饱和度U=1-14/2+7=1；
从红外谱图可以看出：
2968,2939为饱和碳氢伸缩振动
1740为羰基伸缩振动 说明结构中含有C=O
1104为碳氧伸缩振动 说明结构中有C-O
再看氢谱：在化学位移为0.9和1.6处出现6个氢三重峰和4个氢的多重峰故可以判断机构中存在两个乙基结构另在化学位移2.3和4.0处各出现两个氢裂分的三重峰，可以判断结构中还有两个和亚甲基相连的乙基。故判断机构中存在两个丙基分别于羰基和氧相连。
答：λmax=235nm(ε=12000)的强吸收光谱是异构体（B）CH3－C(CH3)=CH－CO(CH3)，因为它的结构中存在烯酮共轭机构，通过计算应该会在λmax=239nm附近出现强的吸收带。而另一个光谱则是异构体(A)CH2=C(CH3)－CH2－CO(CH3)，它的结构中不存在烯酮共轭结构，因此在220nm以后无强吸收峰。
答：2916cm-1 是不饱和碳氢的伸缩振动。
c) 1680 cm-1谱峰对应化合物中什么基团的何种振动形式；
答：1680cm-1是碳碳双键的伸缩振动。
d) 1387 cm-1谱峰对应化合物中什么基团的何种振动形式；
答：1387cm-1是甲基的对称变形振动。
11.某化合物分子式为C7H14O2，根据如下IR和1H NMR谱图推断其结构.
答：化合物分子式为C9H10不饱和度为5，
3087,3007是苯环上=C-H伸缩振动 证明结构中可能有苯环
2922是饱和碳氢的伸缩振动
1629是碳碳双键伸缩振动
1609,1513是芳环碳碳双键伸缩振动 证明机构中一定有苯环机构
1378是甲基对称变形振动 证明结构中有甲基-CH3
990，904是不饱和碳氢变形振动 证明有-CH=CH2结构