现代生物仪器分析第二章红外
硕士生物仪器分析之红外光谱课件
干涉仪是红外光谱仪的心脏部件
到样品
红外光 源发出 的光束
在干涉仪的出口，两束有光程差的光发生干涉，然后到样品。
分辨率
IR光谱得到的结构信息
• IR光谱表示法： 横坐标为吸收波长（m），或吸收频率（波数/cm）； 纵坐标常用百分透过率T%表示。
• 从谱图可得信息： 1. 吸收峰的位置：吸收频率 2. 吸收峰的强度：常用 vs (very strong), s (strong), m (medium), w (weak), vw (very weak), b (broad), sh (sharp),v (variable) 表示 3. 吸收峰的形状 (尖峰、宽峰、肩峰)
伸缩振动 亚甲基：
变形振动 亚甲基:
峰位、峰数与峰强
1. 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）。
H2O分子
2. 峰数与分子自由度有关。无瞬间偶基距变化时，无红外吸收。
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；
红外光谱
Infrared spectrum (IR)
不同波段的光连外 100~200 nm 近紫外 200~400 nm 可见光 400~800 nm 近红外 800~2500 nm 远红外 2500~3500 nm
FT-IR: 基本原理
当一束红外光射到物质上，可能发生：吸收、透 过、反射、散射或者激发荧光（即拉曼效应）。
正己烷的红外光谱图
顺式 反式
顺式和反式2，2，5，5四甲基己烯红外光谱
1380和1365cm-1，是CH3”伞“形弯 曲振动峰，在正己烷中，这是一个
现代分析技术(红外)
分子内氢键：使谱带大幅度向低频方向移动。
5、振动偶合效应 当一个化学键的伸缩振动与另一个化学键的振 动吸收频率很接近时，就会发生振动偶合。振动 偶合的结果是吸收峰发生分裂，强度加强。
第三节
红外光谱仪及样品制备技术
色散型红外光谱仪 傅立叶变换红外光谱仪（FTIR） 红外样品的制备
色散型红外光谱仪
二氧化碳的IR光谱
四、红外光谱的表示方法
红外光谱是研究波数在4000-400cm-1范围内不同 波长的红外光通过化合物后被吸收的谱图。谱图以波 长或波数为横坐标，以透光度为纵坐标而形成。
透光度以下式表示：
I T % 100 % I0
I：表示透过光的强度； I0：表示入射光的强度。
横坐标：波数(
集，数据库，网上资源 红外图谱的解析步骤 红外图谱的解析实例
红外光谱的分区
4000-2500cm-1:这是X-H单键的伸缩振动区。 2500-2000cm-1:此处为叁键和累积双键伸缩振动区
2000-1500cm-1:此处为双键伸缩振动区
1500-600cm-1:此区域主要提供C-H弯曲振动的信息
傅里叶变换红外光谱仪
干涉仪
样品室
检测器 显示器
光源
计算机 绘图仪
干涉图
FTS
光谱图
FTIR光谱仪的优点
扫描速度快（几十次/秒），信号累加，信噪比提高（可达60：1）。 光通量大，所有频率同时测量，检测灵敏度高，样品量减少。 扫描速度快，可跟踪反应历程，作反应动力学研究，并可与GC、LC 联用。 测量频率范围宽，可达到4500~6cm-1 杂散光少，波数精度高，分辨率可达0.05/cm 对温度、湿度要求不高。 光学部件简单，只有一个动镜在实验中运动，不易磨损。
仪器分析-红外吸收光谱法
第 6 章红外吸收光谱法6.1 内容提要6.1.1 基本概念红外吸收光谱——当用红外光照射物质时，物质分子的偶极矩发生变化而吸收红外光光能，有振动能级基态跃迁到激发态（同时伴随着转动能级跃迁），产生的透射率随着波长而变化的曲线。
红外吸收光谱法——利用红外分光光度计测量物质对红外光的吸收及所产生的红外光谱对物质的组成和结构进行分析测定的方法，称为红外吸收光谱法。
振动跃迁——分子中原子的位置发生相对运动的现象叫做分子振动。
不对称分子振动会引起分子偶极矩的变化，形成量子化的振动能级。
分子吸收红外光从振动能级基态到激发态的变化叫做振动跃迁。
转动跃迁——不对称的极性分子围绕其质量中心转动时，引起周期性的偶极矩变化，形成量子化的转动能级。
分子吸收辐射能（远红外光）从转动能级基态到激发态的变化叫做转动跃迁。
伸缩振动——原子沿化学键的轴线方向的伸展和收缩的振动。
弯曲振动——原子沿化学键轴线的垂直方向的振动，又称变形振动，这是键长不变，键角发生变化的振动。
红外活性振动——凡能产生红外吸收的振动，称为红外活性振动，不能产生红外吸收的振动则称为红外非活性振动。
诱导效应——当基团旁边连有电负性不同的原子或基团时，通过静电诱导作用会引起分子中电子云密度变化，从而引起键的力常熟的变化，使基团频率产生位移的现象。
共轭效应——分子中形成大键使共轭体系中的电子云密度平均化，双键力常数减小，使基团的吸收频率向低波数方向移动的现象。
氢键效应——氢键使参与形成氢键的原化学键力常数降低，吸收频率将向低波数方向移动的现象。
溶剂效应——由于溶剂（极性）影响，使得吸收频率产生位移现象。
基团频率——通常将基团由振动基态跃迁到第一振动激发态所产生的红外吸收频率称为基团频率，光谱上出现的相应的吸收峰称为基频吸收峰，简称基频峰。
振动偶合一一两个相邻基团的振动之间的相互作用称为振动偶合。
基团频率区一一红外吸收光谱中能反映和表征官能团（基团）存在的区域。
现代仪器分析第二章习题及答案
第二章光学分析法导论一、选择题1．电磁辐射的粒子性主要表现在哪些方面（）A．能量 B．频率 C．波长 D．波数2．当辐射从一种介质传播到另一种介质时，下列哪种参量不变（）A．波长B．速度C．频率D．方向3．电磁辐射的二象性是指（）A．电磁辐射是由电矢量和磁矢量组成 B．电磁辐射具有波动性和电磁性C．电磁辐射具有微粒性和光电效应 D．电磁辐射具有波动性和粒子性4．可见光区、紫外区、红外光区、无线电波四个电磁波区域中，能量最大和最小的区域分别为（）A．紫外区和无线电波区 B．可见光区和无线电波区C．紫外区和红外区 D．波数越大5．有机化合物成键电子的能级间隔越小，受激跃迁时吸收电磁辐射的（）A．能量越大 B．频率越高 C．波长越长 D．波数越大6．波长为的电磁辐射的能量是（）A． B． C．124eV D．1240 eV7．受激物质从高能态回到低能态时，如果以光辐射形式辐射多余的能量，这种现象称为（）A．光的吸收 B．光的发射 C．光的散射 D．光的衍射8．利用光栅的（）作用，可以进行色散分光。
A．散射 B．衍射和干涉 C．折射 D．发射9．棱镜是利用其（）来分光的。
A．散射作用 B．衍射作用 C．折射作用 D．旋光作用10．光谱分析仪通常由以下（）四个基本部分组成。
A．光源、样品池、检测器、计算机B．信息发生系统、色散系统、检测系统、信息处理系统C．激发源、样品池、光电二级管、显示系统D．光源、棱镜、光栅、光电池二、填空题1．不同波长的光具有不同的能量，波长越长，频率、波数越（），能量越（）；反之，波长越短，能量越（）。
2．在光谱分析中，常常采用色散元件获得（）来作为分析手段。
3．物质对光的折射率随着光的频率变化而变化，这中现象称为（）。
4．吸收光谱按其产生的本质分为（）、（）、（）等。
5．由于原子没有振动和转动能级，因此原子光谱的产生主要是（）所致。
6．当光与物质作用时，某些频率的光被物质选择性的吸收并使其强度减弱的现象，称为（），此时，物质中的分子或原子由（）状态跃迁到（）的状态。
仪器分析红外分光光度法
红外分光光度法的优势与局限性
优势
红外光谱具有高灵敏度、高分辨率和 无损检测等优点，能够提供丰富的化 学结构信息，有助于快速准确地鉴定 和鉴别物质。
局限性
对于一些低浓度的物质，可能需要较 高的检测限；另外，对于一些复杂的 样品或未知物，解析红外光谱可能会 比较困难，需要结合其他分析方法进 行综合判断。
01
采用棱镜作为分束器，能够提供高分辨率和高精度的光谱数据，
但体积较大。
傅里叶变换型红外分光光度计
02
采用干涉仪作为分束器，能够快速扫描并获得连续光谱数据，
具有高灵敏度和高分辨率，体积较小。
光栅型红外分光光度计
03
采用光栅作为分束器，能够提供高精度的光谱数据，但扫描速
度较慢。
04
实验操作流程与注意事项
红外分光光度法的应用领域
有机化合物分析
生物样品分析
红外光谱能够提供有机化合物的官能 团、化学键和分子结构等信息，广泛 应用于有机化合物的定性和定量分析。
在生物领域，红外光谱可以用于研究 生物大分子的结构和功能，如蛋白质、 核酸等。
无机物分析
对于一些无机物，如矿物、金属氧化 物等，红外光谱也可以提供有关其结 构和组成的信息。
数据处理与分析
05 对记录的数据进行处理和分析
，计算样品的浓度、含量等参 数。
结果报告
06 整理实验数据，撰写实验报告
，将结果报告给相关人员。
实验注意事项
样品纯度
仪器保养
操作规范
确保待测样品的纯度， 以减小误差。
定期对仪器进行保养和 维护，确保其正常运转。
严格遵守操作规程，避 免因操作不当导致实验
仪器分析红外分光光度法
• 红外分光光度法简介 • 仪器分析在红外分光光度法中的作用 • 红外分光光度计的组成与工作原理 • 实验操作流程与注意事项 • 案例分析
仪器分析红外光谱法
仪器分析红外光谱法红外光谱法是一种常用的仪器分析方法，可以用于分析物质的组成和结构。
本文将详细介绍红外光谱法的原理、仪器设备和应用领域，并对其中的一些关键技术进行探讨。
红外光谱法是一种基于化学键振动的分析技术。
通过测量样品在红外辐射下的吸收光谱，可以获得有关样品分子的信息。
红外辐射的波长范围为0.78-1000微米，对应的频率范围为12.82-3000THz。
在这个频率范围内，物质的分子会吸收特定波长的辐射能量，这些吸收峰对应着不同的化学键振动。
通过比较样品的吸收光谱和标准库中的光谱，可以确定样品的组分或结构。
红外光谱仪是进行红外光谱分析的关键设备。
它主要由光源、样品室、光谱分束系统和探测器组成。
常见的光源有红外灯、光纤波导和测量系统本体产生的光源，它们的特点是辐射能量可见、红外或拉曼光谱区域。
光谱分束系统可以将样品吸收的红外光谱分解为连续光的波长与光强分布的结果，常用的分束器有棱镜和光栅两种。
光谱分束系统将被分解的光聚集到一个探测器上进行测量，常见的探测器有热电偶、焦平面阵列、差分红外探测器等。
根据实际需要，还可以配备测光计、计算机等辅助设备，以提高测量的准确性和效率。
红外光谱法在实际应用中有广泛的用途。
它可以用于各种领域的研究和分析，如化学、材料科学、制药、食品科学等。
红外光谱法可以用于分析有机化合物、无机物质、生物大分子等类型的样品。
在有机化合物分析中，红外光谱法可以确定化学键的类型、鉴别不同的功能基团、判断化学结构等。
在材料科学中，红外光谱法可以用于表面分析、结构表征、聚合物反应动力学等研究。
在制药和食品科学中，红外光谱法可以用于药物质量控制、药物配方优化、食品成分分析等。
为了提高红外光谱法的测量精度和灵敏度，一些关键技术被引入到了仪器分析中。
其中，ATR技术（全反射红外光谱技术）是一种常用的技术。
它通过将样品直接置于晶体表面进行测量，避免了传统方法中液体制备和气体膜片制备的麻烦。
此外，荧光红外光谱技术也是一项重要的技术。
整理仪器分析—红外光谱分析法课件
仪器分析红外光谱分析法课件
整理表
姓名:
职业工种:
申请级别:
受理机构:
填报日期:
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教学日历（2020 至2021 学年第一学期）
课程名称现代仪器分析课程性
质必修
总学时48 讲授40 实验8 上机0
授课班级环科18-1，18-2 学生人
数51
任课教师王广利职称副教授
开课学院地球科学学院系（教研室）盆地中心教材名称仪器分析（第四版）编/著者朱明华
出版单位高等教育出版社出版时
间2008
中国石油大学（北京）教务处制
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整理丨尼克
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仪器分析-红外线
概述 基本原理
红外吸收光谱
1.产生红外吸收的条件 1.产生红外吸收的条件 2.分子振动 2.分子振动 3.谱带强度 3.谱带强度 4.振动频率 4.振动频率 5.影响基团频率的因素 5.影响基团频率的因素
红外光谱仪 红外光谱应用
1
College of Bioengineering, Jimei University, CHINA
College of Bioengineering, Jimei University, CHINA
1）偶极子 分子由于构成它的各原子电负性不同，显示不同的极性， 分子由于构成它的各原子电负性不同，显示不同的极性， 称为偶极子。 称为偶极子。 2）通常用分子的偶极矩（μ）来描述分子极性的大小， 通常用分子的偶极矩（ 来描述分子极性的大小， 电负性差别越大， 就越大，峰越强。 电负性差别越大， μ就越大，峰越强。 3）红外活性与非红外活性分子 对称分子：没有偶极矩， 对称分子：没有偶极矩，辐 射不能引起共振， 射不能引起共振，无红外活 N2、O2、 性。如：N2、O2、Cl2 等。 H2O有 但H2O有 非对称分子：有偶极矩， 非对称分子：有偶极矩，红 外活性。 外活性。偶极子在交变电场 中的作用示意图
红外光谱法的发展概况 ●1800年英国赫谢尔（Herschel）发现 1800年英国赫谢尔（Herschel） 年英国赫谢尔 红外线
●1892年朱利叶斯（Julius）用岩盐棱镜 1892年朱利叶斯（Julius） 年朱利叶斯 及测热辐射计（电阻温度计），测得了20 ），测得了 及测热辐射计（电阻温度计），测得了20 几种有机化合物的红外光谱。 几种有机化合物的红外光谱。
22 College of Bioengineering, Jimei University, CHINA
仪器分析2知识点总结
仪器分析2知识点总结一、光谱分析1. 紫外-可见吸收光谱紫外-可见吸收光谱是一种常用的分析技术，主要用于测定物质的吸收光谱和浓度。
其原理是物质吸收外部光源的能量，发生电子跃迁，使得物质的吸光度发生变化。
通过测定物质在不同波长下的吸光度，可以得到物质的吸收光谱图，并且可以根据比尔定律得到物质的浓度。
2. 荧光光谱荧光光谱是物质在受到激发后发光的现象，通过测定物质的荧光光谱可以得到物质的发射光谱图。
荧光光谱分析技术广泛应用于生物荧光检测、荧光标记物的检测等领域。
3. 红外光谱红外光谱是一种用于测定物质中的化学键和官能团的分析技术。
其原理是物质吸收红外光能，使得分子振动、转动或伸缩，从而产生红外光谱。
红外光谱可以用于鉴别有机物和分析无机物，也可以用于药品的质量控制和环境监测。
4. 核磁共振光谱核磁共振光谱是一种用于测定物质中的核自旋和两相原子核对物质的分析技术。
核磁共振光谱主要分为质子核磁共振光谱和碳-13核磁共振光谱，可以用于测定物质的结构和性质。
二、色谱分析1. 气相色谱气相色谱是一种用于分离和测定气体和汽化物质的分析技术。
气相色谱分为气液色谱和气固色谱两种类型，广泛应用于食品、药品、环境和石油化工等领域。
2. 液相色谱液相色谱是一种用于分离和测定液态和溶解物质的分析技术。
其原理是将样品通过流动相和固定相相互作用，使得样品中的成分被分离出来，再通过检测器进行检测。
液相色谱广泛用于有机化合物、生物大分子和生化物质的分离和测定。
3. 薄层色谱薄层色谱是一种用于快速分离和测定混合物中成分的分析技术。
其原理是将样品加载到薄层板上，在固定相的作用下进行色谱分离，然后通过显色剂或紫外灯进行检测。
薄层色谱用于快速鉴定中草药、药物和食品等领域广泛。
4. 高效液相色谱高效液相色谱是一种用于分离和测定液态和溶解物质的高效液相色谱技术。
其原理是将样品加载到固定相上，并通过流动相进行推进，使样品中的成分被分离。
高效液相色谱广泛用于生化、制药和环境等领域。
仪器分析实验报告红外(3篇)
第1篇一、实验目的1. 掌握红外光谱仪的使用方法。
2. 学会利用红外光谱分析物质的结构和组成。
3. 熟悉红外光谱图的基本分析方法。
二、实验原理红外光谱分析是利用物质分子中的化学键和官能团在红外光区吸收特定波长的红外光，产生振动和转动能级跃迁，从而获得物质的红外光谱图。
红外光谱图中的吸收峰可以提供有关物质结构的信息，如官能团、化学键、分子构型等。
三、实验仪器与试剂1. 仪器：红外光谱仪、样品池、电子天平、移液器、烘箱等。
2. 试剂：待测样品、溶剂、干燥剂等。
四、实验步骤1. 样品制备：将待测样品用电子天平称量，移入样品池中，并加入适量溶剂，使样品充分溶解。
将样品池放入烘箱中，在规定温度下烘干，直至样品池中的溶剂完全挥发。
2. 样品池清洗：将烘干的样品池用去离子水冲洗，并用干燥剂干燥。
3. 红外光谱扫描：将干燥后的样品池放入红外光谱仪中，进行红外光谱扫描。
设置合适的扫描范围、分辨率和扫描次数。
4. 数据处理：将扫描得到的红外光谱图导入数据处理软件，进行基线校正、平滑处理、峰位和峰强分析等。
五、实验结果与分析1. 红外光谱图：在红外光谱图中，可以看到多个吸收峰。
根据峰位和峰强，可以初步判断待测样品的官能团和化学键。
2. 官能团分析：在红外光谱图中，3350-3400 cm^-1处的宽峰属于O-H伸缩振动，说明样品中含有羟基；2920-2850 cm^-1处的峰属于C-H伸缩振动，说明样品中含有烷基；1730-1750 cm^-1处的峰属于C=O伸缩振动，说明样品中含有羰基。
3. 化学键分析：在红外光谱图中，1500-1600 cm^-1处的峰属于C=C伸缩振动，说明样品中含有烯烃；1200-1300 cm^-1处的峰属于C-O伸缩振动，说明样品中含有醚键。
4. 分子构型分析：根据红外光谱图中的峰位和峰强，可以初步判断待测样品的分子构型。
六、实验讨论1. 实验过程中，应注意样品池的清洗和烘干，以保证实验结果的准确性。
《仪器分析》第二章 光学分析法导论习题答案
第二章光学分析法导论1. 已知1电子伏特=1. 602×10-19J，试计算下列辐射波长的频率（以兆赫为单位），波数（以cm-1为单位）及每个光子的能量（以电子伏特为单位）：（1）波长为900pm的单色X射线；（2）589.0nm的钠D线；（3）12.6µm的红外吸收峰；（4）波长为200cm的微波辐射。
解：已知1eV=1.602×10-19J, h=6.626×10-34J·s, c=3.0×108m·s-1①λ=900pm的X射线Hz，即3.333×1011MHzcm-1J用eV表示，则eV②589.0nm的钠D线Hz，即5.093×108MHzcm-1J用eV表示，则eV③12.6µm的红外吸收峰Hz，即2.381×107MHzcm-1J用eV表示，则eV④波长为200cm的微波辐射Hz，即1.50×102MHzcm-1J用eV表示，则eV2. 一个体系包含三个能级，如果这三个能级的统计权重相同，体系在300K温度下达到平衡时，试计算在各能级上的相对分布（N i/N）．能级的相对能量如下。
（1） 0eV，0.001eV，0.02eV；（2） 0eV，0.01eV，0.2eV;（3） 0eV，0.1eV, 2eV。
解：已知T=300K, k=1.380×10-23J·K-1=8.614×10-5eV·K-1,kT=8.614×10-5×300=0.0258eV①E0=0eV, E1=0.001eV, E2=0.02eV②E0=0eV, E1=0.01eV, E2=0.2eV③E0=0eV, E1=01eV, E2=2eV3. 简述下列术语的含义电磁辐射电磁波谱发射光谱吸收光谱荧光光谱原子光谱分子光谱自发发射受激发射受激吸收电致发光光致发光化学发光热发光电磁辐射――电磁辐射是一种以巨大速度通过空间传播的光量子流，它即有波动性，又具有粒子性．电磁波谱――将电磁辐射按波长顺序排列，便得到电子波谱．电子波谱无确定的上下限，实际上它包括了波长或能量的无限范围．发射光谱――原来处于激发态的粒子回到低能级或基态时，往往会发射电磁辐射，这样产生的光谱为发射光谱．吸收光谱――物质对辐射选择性吸收而得到的原子或分子光谱称为吸收光谱．荧光光谱――在某些情形下，激发态原子或分子可能先通过无辐射跃迁过渡到较低激发态，然后再以辐射跃迁的形式过渡到基态，或者直接以辐射跃迁的形式过渡到基态。
仪器分析红外上
例. 计算碳氢化合物中C-H的伸缩振动频率（波数）， K=5×105达因/厘米 =5牛顿/厘米。
（c=3x1010cm/s）
解：
实验值：-CH3的C-H为2960、2860cm-1； C=CH2中的C-H为3030cm-1。
某些化学键的K
键 C-C C=C C≡C C-H O-H N-H C=O
二、基频峰与泛频峰(p232)
1.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 V=0→V=1产生的吸收峰）
基频峰的峰位等于分子的振动频率 基频峰强度大——红外主要吸收峰
2.泛频峰：由基态跃迁至第二激发态、第三激 发态所产生的吸收峰
泛 倍频峰 二倍频峰（V=0→V=2） V 2 L 2
频
三倍频峰（V=0→V=3） V 3 L 3
峰 合频峰 L 1 2
差频峰（即V=1→V=2，3- - -产生的峰） L 1 2
注：泛频峰强度较弱，难以辨认→却增加了 光谱的特征性。
基频峰与范频峰
峰位、峰数、峰强
三、简正振动的理论数（振动的自由度）(p229)
使振动频率向高波数区移
2.共轭效应（C效应）
使振动频率向低波数区移
对于非线形分子：振动自由度 = 3n — 6 对于线形分子： 振动自由度 = 3n — 5
示例
水分子-非线性分子 F 3 3 6 3
注： 振动自由度反映吸收峰数量； 吸收峰数常少于振动自由度数。
吸收峰数少于振动自由度的原因
发生了简并-即振动频率相同的峰重叠； 有的因检测仪器的灵敏度不足或分辨率不高，使
中红外区：2.5~25μm，4000-400cm-1 谱
仪器分析红外
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现代仪器分析 红外吸收光谱法二
3.1 烃类---脂肪烷烃：三组吸收带
• 饱和υCH <3000，2～4个峰（双耳峰） – CH3：2960±15，s；2870±5，m – CH2 ：2926±5（s）和2850±5（s）（和S连移到2780附近） – -CH：2890 附近（vw～m），常被前两者遮盖 – 环丙烷及其衍生物：3100～2990；饱和卤代烃有可能>3000 • δCH 1400附近：尖峰（伴生相对弱些的骨架振动），支化度！ – CH3：1470～1430 m；1380～1370 s（加上CH2贡献，最终前者强度大） • 异丙基 ：～1380和～1370等高双峰（伴生1170和1145，后者肩峰） • 偕二甲基 （季碳骨架）：～1380和～1370前者略小 双峰（伴生1215 和1195，前者肩峰） • 叔丁基：～1385，m；1375～1365，s（伴生1255和1210双峰，和～ 925峰，1255比较固定） – CH2：1485～1440，m – 环烷烃：1445～1450，m～s • ρ-(CH2) n ≥4 750～720：强度和n成正比（可伴生长链反式CH2变形振动带） – 压片法可观察到双峰（链末端有COOH、COOR、NH2等极性基团时，伴 生1350～1180均匀间隔的系列吸收--正构烷基的链长特征，可算链长） – 正丙基：743～734；乙基：790～770
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1
2,2,4-三甲基戊烷的红外光谱图
H3C H3C
C-C-C | C
CHCH2CH2OCH2CH2CH
CH3 CH3
CH3 H3CO C COOH CH3
2013/11/14 7 2013/11/14 1215
8
CH3 H返回
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2.红外吸收光谱法的特点
1. 红外光谱是分子的振动、转动光谱即振转 光谱。 2. 除了单原子和同核分子等外，几乎所有的 有机化合物及许多无机物在红外区均有吸收。 3. 红外光谱分析对气体、液体、固体样品均 可测定.
具有用样量少、不破坏试样、分析速度快、 操作简便等特点。
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第二节 红外吸收光谱的产生
一、红外吸收光谱的产生条件 （1）红外辐射应具有刚好满足分子振动能级跃
迁时所需要的能量； （2）分子必须发生偶极矩的改变。
极性的大小用偶极矩μ来衡量： μ＝q·d
+q、-q为正、负电中性的电荷，d为相距。
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二.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
倍频峰，合频峰，差频峰通称泛频峰。
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（3）红外活性 infrared active
分子振动引起偶极矩的变化，从而产生红外吸 收的性质，称为红外活性。其分子称为红外活性分 子。相关的振动称为红外活性振动。
如H2O ，HCl ，CO为红外活性分子。
（4）非红外活性 infrared inactive
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Qualitative information from IR Spectra
Infrared spectra can be obtained on samples as small as a few μg (although it is easier with mg samples).In this manner, IR spectra are used in qualitative analysis of solid, liquids, and gases. With the exception of enantiomers (optical isomers), no two compounds have the same infrared spectrum,that is, bandwidth. As a result, infrared spectra can be used to identify molecular components of samples by matching the spectrum of an unknown to a library spectrum.
伸缩振动 ： 不对称伸缩 对称伸缩
变形振动： 面内变形in plane 面外变形out-of-plane
(动画)
亚甲基
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甲基的振动形式
伸缩振动
Stretching vibration
对称 υs(CH3) 2870 ㎝-1
变形振动 Deformatio n vibration
（1）基频峰 分子吸收红外辐射后，由基态振动能级 （υ＝0 ）跃迁至第一激发态（υ ＝1 ） 时所产生的吸收峰。 即△υ=1 所产生 的 吸收峰。
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在倍频峰中，二倍频峰还比较强，三倍 频峰以上，因跃迁的几率很小，一般都 很弱，常常观测不到。 4000～400cm-1间主要测基频峰，既使有 倍频峰也很弱。
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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。
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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
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三、分子中基团的基本振动形式
1．bas两ic类vib基rat本ion振of动th形e g式roup in molecule
第二章 红外吸收光谱
分析
英文表示：Infrared absorption Spectrometry 简称IR
红外吸收光谱又称为分子 振动转动光谱
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重点部分：
红外光谱产生的基本原理 试样的制备 红外光谱图的解析
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基本概念
基团频率 相关峰 官能团区 指纹区 红外活性振动 非红外活性振动
纵坐标一般用透光率T表示，
横坐标采用波数σ（cm-1）表示。
λ与σ之间的关系为：
cm1
1
104
cm m
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红外光谱图 纵坐标为透过率%，横坐标为波长λ （ m ）或波数1/λ( 单位 ：cm-1 )。可以用峰数，峰位，峰形，峰强来描述。
定性：基团的特征吸收频率；进行有机化合物的结构解析。 定量：特征峰的强度；
分子的振动能级（量子化）
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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（force constant），与键能和键长有关，
为双原子的折合质量（reduced mass） =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。
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第一节 概 述
红外吸收光谱是由 分子中的振动能级 跃迁产生的。
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1.红外光区的划分
红外光谱波长范围：0.78~1000μm 红外区三个区： 近红外区: 0.78~2.5μm 中红外区: 2.5~25μm 远红外区: 25~1000μm
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红外吸收光谱图:
对称δs(CH3)1380㎝-1
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不对称 υas(CH3) 2960㎝-1
不对称δas(CH3)1460㎝-1
四、分子振动的形式
由n个原子组成的分子 n个原子组成的分子振动形式: 3n－6种 对于直线型分子的振动形式: 3n－5种
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