红外光谱实验技术(IR)
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。
红外光谱(IR)
k 大，化学键的振动波数高 。
δ
1 2c
K
如：K值：单键4－6×102N/m < 双键8－10×102N/m < 叁键12－18×102 N/m
kCC(2222cm-1) > kC=C(1667cm-1) > kC-C(1429cm-1)（质量相近）
如:
质量m大， μ 增大，化学键的振动波数低 。
远红外
(ΔE=0.05～0.005ev； =25－250μm)
红外光谱区
区域 近红外 中红外 远红外 λ(μm) 0.75～2.5 2.5~50 50～1000 σ(cm-1 ) 13000 ~4000 4000~200 200~10 ν (Hz) 4.0×1014 ～ 1.2×1014 1.2×1014 ～ 6.0×1012 6.0×1012 ～ 3.0×1011 能级跃迁类型
R—C
3
⑥ 费米共振
一基团的倍频或合频与另一基团的基频相近，且具有相同的对称性时，他们可能 产生共振，使谱带分裂，并使强度很弱的倍频或合频谱带变得异常强，这一现象称为 费米共振。 2780cm-1 O 2700cm-1 如： C-H伸缩：2800cm-1
—C—H
C-H的面内弯曲（1400cm-1）的第一倍频：2700~2800cm-1
E c h c
波长：m，cm；h－普朗克常数 波数：σ ＝1/ ——横坐标 红外吸收谱带的强度——纵坐标 E分子＝E电子＋E振动＋E转动 紫 外 红外
(ΔE=0.05～1ev； =1.252 －125μm)
(ΔE=1～20ev； =0.06－1.25μm)
1942cm-1
‖
O
电负性增强，频率增大
红外光谱(IR)分析copy
与红外光谱比较，Raman光谱用于有机化合 物分析有一定优点。
∗因Raman光谱与红外光谱的选择定则不同，
对红外吸收很弱的C≡C、C=C、C-S、S-S等 键的伸缩振动及其它对称振动，都有很强的 Raman散射光。
∗拉曼光谱的另一大优点是不要求样品具有
光透性，可以很容易地得到浑浊样品的拉曼光 谱。 Raman光谱制样简单，很多情况下样品不 需处理，粉、块、薄膜状的固体、液态、溶 液及溶液中的沉淀物均可直接得到散射光谱。 特别是FI-Raman光谱可用作合适的非破 坏现场测试方法，在有机化合物、高分子材 料、医学、文物保护和生物分子研究中的应用 具有其独到之处。
∗特别重要的是：可用水作溶剂。（水是弱的散射
体）因此有利于生物分子、络合物、水污染等问题 的研究。 水分子是一种极性分子，有十分明显的红外吸收 谱带，要得到含水样品的红外吸收光谱却很困难。 相反，水分子的拉曼光谱信号很弱，可以较容易 地得到含水样品的拉曼光谱。因此，拉曼光谱可被 广泛地用于研究含水分的生物体系中，作为一种鉴 别物质结构的分析测试手段。
(问题：键力常数K还表明了红外谱峰位置与什 么因素有密切的关系？)
1-2 多原子分子的振动 在多原子分子中，由于组成原子数目多，以 及分子中原子排布情况不同，故多原子分子的 振动光谱远比双原子分子复杂得多。
1-4 影响峰位变化的因素 虽然基团吸收峰的频率主要由原子的质量和 原子的力常数决定，但基团的特征吸收峰并不 能固定在一个频率位置上，而是在一定范围内 波动。 （为什么？） 分子内部结构和外部环境的改变都可使其频 率发生改变。
4. 空间效应： (1)环状化合物的环张力效应：环张力越大，羰 基νC=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νC=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。
红外光谱 (IR)
16:13:34
2. 非谐振子:
*真实分子并非严格遵守谐振子规律, 其 势能曲线不是抛物线。
*由量子力学求得非谐振子的能级为:
E振=(V+1/2) ν- -(V+1/2)2Xe ν-
式中V:振动量子数, 其值可取0, 1, 2….
Xe:非谐性修正系数
(二).多原子分子的振动类型
2. 分子振动自由度与峰数
*基本振动的数目称为振动自由度; 由N个原子构成的分子,其总自由度 为3N个。
*分子作为一个整体,其运动状态可 分为:平动、转动和振动。
*分子自由度数(3N)=平动自由度+ 转动自由度+振动自由度
*振动自由度=分子自由度数(3N)(平动自由度+转动自由度)
(1) 伸缩振动: 以ν表示, 又可分: 对称(νs) 不对称(νas)
(2) 弯曲振动:以δ表示, 又可为4种。 面内弯曲振动δ ip：剪式；平面摇摆 面外弯曲振动δ 0.0.p：扭曲；非平面摇摆
νas > νs> δ S > δ 0.0.p
亚甲基的振动模式：
谱图解析——正己烷
在 2962cm-1 处 的 峰 是 CH3 基 团的不对称伸缩振动。这种 不对称伸缩振动范围 2962±10cm-1 ， 事 实 上 ， 存 在两个简并的不对称伸缩振 动（显示其中一个）。
*振动频率(ν)是键的力常数(K)及两 个原子(mA与mB)的质量的函数。
这些式子表明:双原子分子的振动频率 (波数)随着化学键力常数的增大而 增加, 同时也随着原子折合质量的 增加而降低。
表： 某些键的伸缩力常数（毫达因/埃）
✓ 例： ✓ 例：
第三章红外光谱IR
烷烃吸收峰
正己烷的红外光谱图
2，2，4-三甲基戊烷的红外光谱图
2、不饱和烃
• 烯烃 • 炔烃 • 芳香烃
2、1 烯烃 烯烃双键的特征吸收
影响双键碳碳伸缩振动吸收的因素
• 对称性：对称性越高，吸收强度越低。 • 与吸电子基团相连，振动波数下降，吸
收强度增加。 • 取代基的质量效应：双键上的氢被氘取
代后，波数下降10-20厘米-1。质量效应 • 共轭效应：使波数下降约30厘米-1 。
1-己烯的红外光谱图
~3060cm-1: 烯烃C—H伸缩振动；~1820:910cm-1倍频； ~1650cm-1: C=C伸缩振动；~995，905cm-1: C=CH2 非平面摇摆振动
顺式和反式2，2，5，5-四甲基己烯红外光谱 a 顺式 b 反式
v~
=
1
——
K
2C M
M = m1 m2 m1 + m2
双原子分子红外吸收的频率决定于折合质量和键力常数。
C-H C-C C-O C-Cl C-Br C-I
-1 cm
3000
1200 1100
800
550
500
v cm-1
力常数/g.s-2
CC 2200~2100
12~18105
C=C 1680~1620
C-H面外弯曲振动吸收峰位置（cm-1） 670
770-730，710-690 770-735
810-750，710-690 833-810
780-760，745-705 885-870，825-805 865-810，730-675
810-800 850-840 870-855
870
各类取代苯的倍频吸收和面外弯曲振动吸收
红外光谱(IR)(InfraredSpectroscopy)
红外光谱（ I R ）（ Infrared Spectroscopy ）第一节：概括1、红外汲取光谱与紫外汲取光谱同样是一种分子汲取光谱。
红外光的能量（△ E=0.05-1.0ev ）较紫外光（△ E=1-20ev ）低，当红外光照耀分子时不足以惹起分子中价电子能级的跃迁，而能惹起分子振动能级和转动能级的跃迁，故红外汲取光谱又称为分子振动光谱或振转光谱。
2、红外光谱的特色：特色性强、合用范围广。
红外光谱对化合物的判定和有机物的构造剖析拥有鲜亮的特色性，构成化合物的原子质量不一样、化学键的性质不一样、原子的连结序次和空间地点不一样都会造成红外光谱的差异。
红外光谱对样品的合用性相当宽泛，不论固态、液态或气态都可进行测定。
3、红外光谱波长覆盖地区：0.76 mm ~ 1000mm.红外光按其波长的不一样又区分为三个区段。
（1）近红外：波长在 0.76-2.5mm 之间（波数 12820-4000cm-1）（2）中红外：波长在（在 4000-400 cm-1 ）往常所用的红外光谱是在这一段的（，即 4000-660 cm-1 ）光谱范围，本章内容仅限于中红外光谱。
（ 3）远红外：波长在25~1000mm（在400-10 cm-1 ）转动光谱出此刻远红外区。
4、红外光谱图：当物质分子中某个基团的振动频次和红外光的频次同样时，分子就要汲取能量，从本来的振动能级跃迁到能量较高的振动能级，将分子汲取红外光的状况用仪器记录，就获得红外光谱图。
5、红外光谱表示方法：（ 1）红外光谱图波数红外光谱图以透光率T ％为纵坐标，表示汲取强度，以波长l ( mm)s (cm-1)为横坐标，表示汲取峰的地点，现主要以波数作横坐标。
波数是或频次的一种表示方法（表示每厘米长的光波中波的数量）。
经过汲取峰的地点、相对强度及峰的形状供给化合物构造信息，此中以汲取峰的地点最为重要。
（2）将汲取峰以文字形式表示：以下列图可表示为， 3525cm-1（m)，3097cm-1(m)， 1637cm-1(s) 。
红外光谱分析(IR)实验
仪器分析实验实验名称：红外光谱分析（IR）实验学院：化学工程学院专业：化学工程与工艺班级：姓名：学号：序号：12指导教师：日期：2012年5月31日一、实验目的1、掌握溴化钾压片法制备固体样品的方法；2、学习并掌握美国尼高立IR-6700型红外光谱仪的使用方法；3、初步学会对红外吸收光谱图的解析。
二、实验原理红外光是一种波长介于可见光区和微波区之间的电磁波谱。
波长在0.75～1000μm 。
通常又把这个波段分成三个区域，即近红外区：波长在0.75～2.5μm （波数在13300～4000cm -1），又称泛频区；中红外区：波长在2.5～50μm （波数在4000～200cm -1），又称振动区；远红外区：波长在50～1000μm （波数在200～10cm -1），又称转动区。
其中中红外区是研究、应用最多的区域。
红外区的光谱除用波长λ表征外，更常用波数σ表征。
波数是波长的倒数，表示单位厘米波长内所含波的数目。
其关系式为：)(10)(41cm cm λσ=- 作为红外光谱的特点，首先是应用面广，提供信息多且具有特征性，故把红外光谱通称为“分子指纹”。
它最广泛的应用还在于对物质的化学组成进行分析。
用红外光谱法可以根据光谱中吸收峰的位置和形状来推断未知物的结构，依照特征吸收峰的强度来测定混合物中各组分的含量。
其次，它不受样品相态的限制，无论是固态、液态以及气态都能直接测定，甚至对一些表面涂层和不溶、不熔融的弹性体（如橡胶）也可直接获得其光谱。
它也不受熔点、沸点和蒸气压的限制，样品用量少且可回收，是属于非破坏分析。
而作为红外光谱的测定工具-红外光谱仪，与其他近代分析仪器（如核磁共振波谱仪、质谱仪等）比较，构造简单，操作方便，价格便宜，最常用于工业及实验研究领域，如医药鉴别，人造皮革中异氰酸酯基确定等等。
因此，它已成为现代结构化学、分析化学最常用和不可缺少的工具。
根据红外光谱与分子结构的关系，谱图中每一个特征吸收谱带都对应于某化合物的质点或基团振动的形式。
红外光谱(IR)的原理及其谱图的分析
υC=O 1715 cm-1
υC=O 1780 cm-1 υC=O 1650 cm-1
吸电子效应：高波数移动精；选课推件 电子效应：低波数移动
2.峰强 峰的强度取决于分子振动时偶极矩的变化。 偶极矩的变化越小，谱带强度越弱。
• 极性大的基团，吸收强度大。 C=O 比 C=C 强， CN 比 C C 强 使基团极性降低的诱导效应，吸收强度减小， 使基团极性增大的诱导效应，吸收强度增加。
2、电子效应
a. 诱导效应
b. 诱导效应使基团电荷分布发生变化，从而改变
了键的力常数，使振动频率发生变化.
O 例： R C X
X= R/
H
1715 1730
OR/ 1740
Cl
F
1800 1850
精选课件
O
RCX
X= R/
H
1715 1730
OR/ 1740
Cl
F
1800 1850
• 推电子基，C=O电荷中心向O移动，C=O极性增强， 双键性降低，低频移动； • 吸电子基， C=O电荷中心向几何中心靠近， C=O极 性降低，双键性增强，高频移动。
精选课件
H2O有3种振动形式，相应的呈现3个吸收谱带。
精选课件
结论：
产生红外光谱的必要条件是：
1. 红外辐射光的频率与分子振动的频率相等，才 能发生振动能级跃迁，产生吸收吸收光谱。
2. 只有引起分子偶极矩发生变化的振动才能产生 红外吸收光谱。
精选课件
1.6 IR光谱得到的结构信息
1 峰位：吸收峰的位置（吸收频率） 2 峰强： 吸收峰的强度
化学 键
C―C
C＝C
C≡C
键长 （nm）
红外吸收光谱法(IR)
• 3、红外吸收光谱与分子结构的关系 一、基团的特征峰与相关峰 1、特征峰与相关峰 特征峰——具有能代表某基团存在并有较高强 度的特征频率的吸收峰。可用以鉴定官能团。 相关峰——某基团的一组特征峰构成该基团的 相关峰。 2、红外光谱的分区 常见有机物基团在4000~670cm-1有特征基团频 率。红外光谱划分为6个区域：
有些因素使红外吸收峰增多 （1）倍频和组合频的出现 （2）振动耦合 （3）费米（Fermi）共振 振动耦合——当两个基团位置相邻，且振动频率相近，有一个 公用原子连接，相应的特征峰发生分裂形成两个峰。 费米共振——泛频峰与基频峰的耦合 影响吸收峰强弱的因素：分子在振动能级之间的跃迁概率和振 动过程中的偶极矩的变化。 A、分子由基态振动能级（0=0）向第一激发态（1=0）跃迁的 概率较大，因此基频峰较强，倍频峰较弱或很弱。 B、极性基团（O－H、C=O、N－H 等）振动时，偶极矩变化 较大，有较强的吸收峰； 非极性基团（C－C、C=C等）的吸收峰较弱；分子越对称， 吸收峰越弱。
偶极矩（） =分子所带电量（q）正负电荷中心距离（d） 非极性双原子分子（N2、O2、H2）： 分子完全对称（d=0），无红外吸收。 极性分子（ 0）： 由于分子中的振动使d的瞬时值不断变化，从而不 断变化，有一个固定的变化频率。当照射的红外光 的频率与分子的偶极矩的变化频率相匹配时，分子 的振动（红外活性振动）与红外光发生振动偶合而 增加振动能，振幅加大，即分子由振动基态跃迁到 激发态。——吸收红外光
• (2).傅里叶变换红外吸收光谱仪（FTIR）简介 原理：检测器得到一个干涉强度对光程差和红外光频率的函 数图，经过电子计算机进行复杂的傅立叶变换，得到普通的 吸光度或透光率随波数变化的红外光谱图。
（2）傅里叶变换红外光谱仪 （FTIR）
ir与xrd的区别
ir与xrd的区别什么是红外光谱（InfraredSpectroscopy，简称IR）红外光谱是一种利用红外能量作为光源，用来测定物质的分子结构及其光学性质的一种光谱分析技术。
它可以快速地测定物体中基本组分，并分析物质所含有的有机及无机成分，其原理是通过分析物质发出的红外能量来获取物质的组成和结构信息。
什么是X射线粉末衍射（X-Ray Diffraction，简称XRD）X射线粉末衍射又称为X射线衍射，是一种利用X射线及粉末衍射原理来研究物质特性的一种技术。
它将物质拆解成粒子，通过探查各种原子间的隔空间，然后将获取的结果映射在X射线上，最终反映出物质的各种属性。
IR与XRD的区别1、侦测技术不同：IR是利用红外能量作为光源，XRD是利用X 射线衍射。
2、侦察对象不同：IR可以侦察抗拒水和其他液体的溶剂，XRD 可以侦察晶体。
3、测量的结果不同：IR可以测量物质的分子结构和光学特性，XRD可以测量晶体的结构信息。
4、IPR准确性不同：IR的准确性较低，可以测定物质的粗略构造；XRD的准确性较高，可以测定物质的精细结构。
5、应用领域不同：IR多用于研究有机物质及其他液体；XRD多用于研究无机物质和晶体。
红外光谱（Infrared Spectroscopy，简称IR）可以快速地测定物体中基本组分，并分析物质所含有的有机及无机成分，它可以用来分析物质的分子结构和光学性质，这对生物化学，分析化学，材料科学，环境检测等领域有着重要的应用。
X射线粉末衍射（X-ray Diffraction，简称XRD）是一种利用X 射线及粉末衍射原理来研究物质特性的一种技术，它可以用来探究物质的晶体结构，鉴定物质种类，分析物质室内原子，对晶体做细节的研究，这对材料科学，产品筛选研究，新材料的开发等领域有着广泛的应用。
从以上介绍可以看出，IR与XRD的区别在于侦测技术，侦察对象，测量的结果，准确性以及应用领域不同。
两者均具有重要的理论价值和实际应用价值，因此，许多现代实验室都会同时使用这两种分析技术。
红外光谱法(IR)
产生光谱的条件
• 辐射光子具有的能量与发生振动跃迁所需的跃迁能量 相等 ． Ev=(v+1/2)hv
• 分子振动必须伴随瞬时偶极矩的变化。 一个分子有多种振动方式，只有能使分子偶极矩发生变 化的振动方式才会吸收特定频率的红外辐射。
分子的振动类型
• 对于多原子分子，由于一个原子可能同时与几个其它
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34003200 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。
红外光谱区的划分
根据实验技术要求和应用的不同，将红外区划分为三个区
红外光谱图： 纵坐标为吸收强度， 和波数1/λ 单位：cm-1
2.峰强
红外吸收峰的强度取决于分子振动时偶极矩的变化，振动时分子偶极 矩的变化越小，谱带强度也就越弱。 一般说来，极性较强的基团(如C=O,C-X)振动，吸收强度较大；极性较 弱的基团(如C=C,N-C等)振动，吸收强度较弱；红外吸收强度分别用很强(vs)、 强(s)、中(m)、弱(w)表示。
3.峰形
原子形成化学键，它们的振动相互牵连，不易直观地 加以解释，但可以把它的振动分解为许多简单的基本 振动，即简正振动。 • 伸缩振动
原子沿键轴方向伸缩，键长发生变化而键角不变的振动称为伸缩 振动。它又分为对称伸缩振动和不对称伸缩振动。
• 弯曲振动
基团键角发生周期变化而键长不变的振动称为变形振动。变 形振动又分为面内变形振动和面内变形振动。
红外光谱法（IR）
包欣雨
红外吸收光谱法的定义
• 红外吸收光谱法（infared absorption spectroscopy，简写 为IR）又称红外分光光度法，也是一种分子吸收光谱，当 样品受到频率联系变化的红外光照射时，分子吸收某些频 率的辐射产生分子振动和转动能级的跃迁，使相应于这些 吸收区域的透射光强度减弱。
红外光谱IR
B. Benzaldehyde D. m-Toluic acid
A. Allyl phenyl ether C. o-Cresol
B. Benzaldehyde D. m-Toluic acid
练习九
练习十
练习十一
练习八
A. Allyl phenyl ether C. o-Cresol
B. Benzaldehyde D. m-Toluic acid
A. Allyl phenyl ether C. o-Cresol
B. Benzaldehyde D. m-Toluic acid
A. Allyl phenyl ether C. o-Cresol
第一节 影响振动频率的因素 一.外部因素
红外吸收谱带产生于分子中化 学键的振动，但是测试条件，包括 试样的物理状态、晶型、浓度等均 对谱带的形状、强度及其频率位移 有着一定的影响。
二. 内部因素
(1)诱导效应(inductive effects，I)
O
C X
O
C X
推电子基团使ν↓；吸电子基团使ν↑
O CH3 — C —Cl
vC=O 18 07cm-1
O CH3 — C —H
1731cm-1
O CH3 — C —CH3
1715 cm-1
(2)共轭效应(conjugation effects,C)
共轭效应使νC=O移向低波数。一般
增加一个共轭双键，νC=O↓20-30 cm-
1。
O
O
ν C=O
1718cm-1
1691cm-1
O RC O R'
O R C R'
O R C S R'
红外光谱(IR)分析
第二节
基本原理
就吸收一定频率的红外光，产生振动跃迁。如果用连续 改变频率的红外光照射某样品，由于试样对不同频率的 红外光吸收程度不同，使通过试样后的红外光在一些波 数范围减弱，在另一些波数范围内仍然较强，用仪器记 录该试样的红外吸收光谱，进行样品的定性和定量分析。
二、双原子分子的振动
分子中的原子以平衡点为中心，以非常小的振幅 （与原子核之间的距离相比）作周期性的振动，可近似 的看作简谐振动。这种分子振动的模型，以经典力学的 方法可把两个质量为m1和m2的原子看成钢体小球，连接
15
第二节
基本原理
等于分子振动能级的能量差（△Ev）时，则分子将吸收 红外辐射而跃迁至激发态，导致振幅增大。分子振动能 级的能量差为 △Ev = △h 又光子能量为
EL=h L 于是可得产生红外吸收光谱的第一条件为： EL =△Ev 即
L=△
16
第二节
基本原理
因此，只有当红外辐射频率等于振动量子数的差值 与分子振动频率的乘积时，分子才能吸收红外辐射，产 生红外吸收光谱。 分子吸收红外辐射后，由基态振动能级（=0）跃迁 至第一振动激发态（=1）时，所产生的吸收峰称为基频 峰。因为△=1时，L=，所以 基频峰的位置（L）等于 分子的振动频率。 在红外吸收光谱上除基频峰外，还有振动能级由基态 （ =0）跃迁至第二激发态（ =2）、第三激发态（ =3） ，所产生的吸收峰称为倍频峰。
4
第一节
概述
为若干个J = 0、1、2、3……的转动能级。 物质对不同波长的光线具有不同的吸收能力，物质 也只能选择性地吸收那些能量相当于该分子振动能变 化△Ev 、转动能变化△Er以及电子运动能量变化△Ee总 和的辐射。 由于各种物质分子内部结构的不同，分子的能级 也千差万别，各种能级之间的间隔也互不相同，这样 就 决定了它们对不同波长光线的选择吸收。 如果改变通过某一吸收物质的入射光的波长，并 记录该物质在每一波长处的吸光度（A），然后以波长
红外光谱ir
红外光谱ir
红外光谱(Infrared Spectroscopy, IR) 是一种分析物质分子结构的技术，通过测量分子对红外光的吸收情况来确定分子的振动模式和化学键的信息。
红外光谱仪通常由光源、样品池、检测器和数据处理系统组成。
光源产生的红外光通过样品池，样品池中的分子会吸收特定波长的红外光，从而引起分子振动和转动状态的变化。
检测器会检测到这些变化，并将其转化为电信号，数据处理系统则将这些电信号转化为红外光谱图。
红外光谱图是一种以波长或波数为横坐标，以吸光度或透过率为纵坐标的图谱。
图谱中的吸收峰对应于分子的振动模式和化学键的信息，可以用来确定分子的结构和组成。
红外光谱技术广泛应用于化学、材料科学、生物医学等领域，例如化合物的鉴定、结构分析、反应监测、材料表征等。
它具有快速、准确、无损等优点，是一种非常重要的分析技术。
IR红外光谱分析实验指导书
红外光谱分析实验指导书实验1 聚乙烯和聚苯乙烯膜的红外吸收光谱的测定——薄膜法制样目的要求(1)学习聚乙烯和聚苯乙烯膜的红外吸收光谱的测定方法；(2)学习对该图谱的解释，掌握红外吸收光谱分析基本原理；(3)学习红外分光光度仪的工作原理及其使用方法。
基本原理在由乙烯聚合成聚乙烯的过程中，乙烯的双健被打开，聚合生成(CH2—CH2) n长链，因而聚乙烯分子中原子基团是饱和的亚甲基化(CH2—CH2) ，其红外吸收光谱如图1所示。
由图可知聚乙烯的基本振动形式有：A. νC-H(-CH2-)2926 cm-1、2853 cm-1;B. δC-H(-CH2-)1468 cm-1;C. δC-H(-CH2-)n，n>4时720 cm-1;由于δC-H 1306 cm-1和δC-H 1250 cm-1为弱吸收峰,在红外吸收光谱上末出现．因此只能观察到四个吸收峰。
图1在聚苯乙烯的结构中，除了亚甲基(-CH-)和次甲基(-CH-)外，还有苯环上不饱和碳氢基团(＝CH-)和碳碳骨架(-C＝C-)，它们构成了聚苯乙烯分子中基团的基本振动形式。
图2为聚苯乙烯的红外吸收光谱，由图可知，聚苯乙烯的基本振动形式有：图2 聚苯乙烯红外吸收光谱可见聚苯乙烯的红外吸收光谱比聚乙烯的复杂得多。
由于聚乙烯和聚苯乙烯是两种不同的有机化合物，因此，可通过红外吸收光谱加以区别，进行定性鉴定和结构剖析。
一、仪器FT 670型双光束红外分光光度计二、试祥试样卡片的制作取厚度均为5μm的10×30 mm2的聚乙烯和聚苯乙烯膜各一张，实验开始前将其分别用磁性片压在试片架上。
三、实验条件1．测定波长范围2.5～15 μm(波数4000~650cm-1)2．参比物空气3．扫描次数32或164．分辨率8或4 cm-15．室内温度18～20℃；室内相对湿度<65％四、实验步骤1．根据实验条件，将红外分光光度计按仪器操作步骤(见下面红外谱仪使用)进行调节。
红外吸收光谱(IR)大体原理及应用
红外吸收光谱（IR）的大体原理及应用一、红外吸收光谱的历史太阳光透过三棱镜时，能够分解成红、橙、黄、绿、蓝、紫的光谱带；1800年，发此刻红光的外面，温度会升高。
如此就发觉了具有热效应的红外线。
红外线和可见光一样，具有反射、色散、衍射、干与、偏振等性质；它的传播速度和可见光一样，只是波长不同，是电磁波总谱中的一部份。
（图一）、波长范围在微米到大约1000微米左右。
红外区又能够进一步划分为近红外区＜到2微米，基频红外区（也称指纹区，2至25微米）和远红外区（25微米至1000微米）三个部份。
1881年以后，人们发觉了物质对不同波长的红外线具有不同程度的吸收，二十世纪初，测量了各类无机物和有机物对红外辐射的吸收情形，并提出了物质吸收的辐射波长与化学结构的关系，慢慢积存了大量的资料；与此同时，分子的振动――转动光谱的研究慢慢深切，确立了物质分子对红外光吸收的大体理论，为红外光谱学奠定了基础。
1940年以后，红外光谱成为化学和物理研究的重要工具。
今年来，干与仪、运算机和激光光源和红外光谱相结合，诞生了运算机－红外分光光度计、傅立叶红外光谱仪和激光红外光谱仪，开辟了崭新的红外光谱领域，增进了红外理论的进展和红外光谱的应用。
二、红外吸收的本质物质处于不断的运动状态当中，分子经光照射后，就吸收了光能，运动状态从基态跃迁到高能态的激发态。
分子的运动能量是量子化的，它不能占有任意的能量，被分子吸收的光子，其能量等于分子动能的两种能量级之差，不然不能被吸收。
分子所吸收的能量可由下式表示：E＝hυ＝hc/λ式中，E为光子的能量，h为普朗克常数，υ为光子的频率，c为光速，λ为波长。
由此可见，光子的能量与频率成正比，与波长成反比。
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三、联用技术
GC/FTIR（气相色谱红外光谱联用） （气相色谱红外光谱联用）
LC/FTIR（液相色谱红外光谱联用） （液相色谱红外光谱联用）
干涉图
FTS
光谱图
傅里叶变换红外光谱仪工作原理图
FI-IR光谱获得过程如下图所示意： FI-IR光谱获得过程如下图所示意 光谱获得过程如下图所示意
背景干涉图
样品干涉图
2. 优点
灵敏度高，检出限可达10-9~10-12g； 分辨本领高，波数精度可达0、01cm-1； 测定精度高，重复性可达0、1%； 扫描速度快，适于对快速反应过程的追踪，也便 于和色谱法联用。
b.糊状法: 糊状法:
研细的固体粉末和石蜡油调成糊状，涂在两盐窗上，进行测试。 研细的固体粉末和石蜡油调成糊状，涂在两盐窗上，进行测试。此 法可消除水峰的干扰。液体石蜡பைடு நூலகம்身有红外吸收， 法可消除水峰的干扰。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。 和烷烃的红外吸收。
c.薄膜法： 薄膜法： 薄膜法
2、各种物相样品制样方法 、
2、常规制样方法 (1) 固体样品的制备 a.压片法: 压片法:
200mg 将 1~2mg 固 体 试 样 与 200mg 纯 KBr 研 细 混 合 ， 研 磨 到 粒 度 小 于 2μm，在油压机上压成透明薄片，即可用于测定。 在油压机上压成透明薄片，即可用于测定。
高分子试样——加热熔融 加热熔融——涂制或压制成膜； 涂制或压制成膜； 高分子试样 加热熔融 涂制或压制成膜 高分子试样——溶于低沸点溶剂 溶于低沸点溶剂——涂渍于盐片 涂渍于盐片——挥发除溶剂 高分子试样 溶于低沸点溶剂 涂渍于盐片 挥发除溶剂
(2) 液体样品的制备 液膜法: a. 液膜法: 路中进行测试。 b. 液体吸收池法: 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， 直至液体被充满为止，用聚四氟乙烯塞子依次堵塞池的入口和 出口，进行测试。 c. 涂片法：粘度大的液体样品直接涂于溴化钾片上 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
红外光谱实验技术
一、仪器类型与结构
二、制样方法 三、联用技术
参考书：《红外光谱分析与新技术》
一、仪器类型与结构
1.两种类型：色散型 干涉型（付立叶变换红外光谱仪）
内部结构
Nicolet公司的 AVATAR 360 FT-IR
迈克尔干涉仪工作原理图
傅里叶变换红外光谱仪结构框图
干涉仪 样品室 检测器 显示器 光源 计算机 绘图仪
3. 仪器维护与简单故障排除
保持干燥洁净、室温维持1８--25˚C
二、制样方法
1、对样品的要求 (1) 试样应该是单一组分的纯物质，纯度应>98%，便于 与纯化合物的标准进行对照。多组分试样应在测定前尽量预 先用分馏、萃取、重结晶、区域熔融或色谱法进行分离提纯。 (2) 试样中不应含有游离水。水本身有红外吸收，会严重 干扰样品谱，而且还会侵蚀吸收池的盐窗。 (3) 试样的浓度和测试厚度应选择适当，以使光谱图中的 大多数吸收峰的透射比处于10%~80%范围内。
4、特殊实验技术
a.全反射法
全反射附件的使用并不复杂，装样时只要把样品与全反射棱镜紧密贴 合即可(但应注意；KR5—5晶体有毒且质地柔软、易擦毛和变形)。
b.漫反射法
当光入射到硫松的固态样品表面时，除有一部分被样品表面立即反射出 来(称为镜反射光之外，其余的入射光在样品表面产生漫射，或在样品微粒之 间辗转反射逐渐衰减，或穿入内层后再拆回的散射。这些接触样品微粒表面 后被漫射或散射出来的光具有吸收一衰减特性，这就是漫反射产生光谱的基 本原因。漫反射附件的作用就是最大限度地把这些满、散射出来的光能收聚 起来送入检测器，使得到具有良好信噪比的光谱信号。