红外吸收光谱IR的基本原理及应用

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红外吸收光谱(IR)的基本原理及应用

红外吸收光谱（IR）的基本原理及应用基本原理当红外光照射物质分子时，其具有的能量引起振动能级和转动能级的跃迁，不同的分子和基团具有不同的振动，根据分子的特征吸收可以鉴定化合物和分子的结构。

利用红外光谱对物质分子进行的分析和鉴定。

将一束不同波长的红外射线照射到物质的分子上，某些特定波长的红外射线被吸收，形成这一分子的红外吸收光谱。

每种分子都有由其组成和结构决定的独有的红外吸收光谱，据此可以对分子进行结构分析和鉴定。

红外吸收光谱是由分子不停地作振动和转动运动而产生的，分子振动是指分子中各原子在平衡位置附近作相对运动，多原子分子可组成多种振动图形。

当分子中各原子以同一频率、同一相位在平衡位置附近作简谐振动时，这种振动方式称简正振动（例如伸缩振动和变角振动）。

分子振动的能量与红外射线的光量子能量正好对应，因此当分子的振动状态改变时，就可以发射红外光谱，也可以因红外辐射激发分子而振动而产生红外吸收光谱。

分子的振动和转动的能量不是连续而是量子化的。

但由于在分子的振动跃迁过程中也常常伴随转动跃迁，使振动光谱呈带状。

所以分子的红外光谱属带状光谱。

分子越大，红外谱带也越多。

红外光谱的应用（一）化合物的鉴定用红外光谱鉴定化合物，其优点是简便、迅速和可靠；同时样品用量少、可回收；对样品也无特殊要求，无论气体、固体和液体均可以进行检测。

有关化合物的鉴定包括下列几种：1、鉴别化合物的异同某个化合物的红外光谱图同熔点、沸点、折射率和比旋度等物理常数一样是该化合物的一种特征。

尤其是有机化合物的红外光谱吸收峰多达20个以上，如同人的指纹一样彼此各不相同，因此用它鉴别化合物的异同，可靠性比其它物理手段强。

如果二个样品在相同的条件下测得的光谱完全一致，就可以确认它们是同一化合物，例外较少。

但当二个图有差别时，情况较复杂，须考虑下列因素，方能作出正确的结论：A．同质异晶体：此为化学结构完全相同而晶形不同的化合物。

由于分子在不同晶体的晶格中排列方式不一样，因此对光的散射和折射不相同，致使同质异晶体的固相红外光谱有差异，而在溶液中测的液相光谱应是相同的。

红外吸收光谱法——IR光谱的基本原理

IR光谱法的基本原理：一、红外光谱产生的条件
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，即物质振动时偶极矩发生改变
= q ·d
IR光谱法的基本原理
（1）红外活性
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。
2）应用范围广,除单原子分子及单核分子外,几乎所有的有机物均有红外吸收；
3）分子结构更为精细的表征：通过波谱的波数位置、波峰数目及强度确定
分子基团和分子结构；
4）气体、液体、固体样品都可测定；
5）具有用量少；分析速度快；不破坏样品
因此，红外光谱法不仅与其它许多分析方法一样，能进行定性和定量分
析，而且是鉴定化合物和测定分子结构的用效方法之一
3、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
（2）峰数：理论值为 3n-6(3n-5)
实际峰数不等于此值
苯的简正振动的数目：3×12-6=30，应有30个吸收谱带。
但实际上出现的基频谱带要少于这个数目。其原因是：
激发态（ =2）、第三激发态（ =3），所产生的吸收峰称为倍频峰
由=0跃迁至=2时， △=2，产生的吸收峰称为二倍频峰
由=0跃迁至=3时， △=3，产生的吸收峰称为三倍频峰。其它类推。
在倍频峰中，二倍频峰还比较强。三倍频峰以上，因跃迁几率很小，一般
都很弱，常常不能测到。
除此之外，还有合频峰（1+2，21+2，），差频峰（ 1-2，

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

红外吸收光谱(IR)的基本原理及应用

当红外光照射物质份子时,其具有的能量引起振动能级和转动能级的跃迁,不同的份子和基团具有不同的振动,根据份子的特征吸收可以鉴定化合物和份子的结构.利用红外光谱对物质份子进行的分析和鉴定.将一束不同波长的红外射线照射到物质的份子上,某些特定波长的红外射线被吸收,形成这一份子的红外吸收光谱.每种份子都有由其组成和结构决定的独有的红外吸收光谱,据此可以对份子进行结构分析和鉴定.红外吸收光谱是由份子不停地作振动和转动运动而产生的,份子振动是指分子中各原子在平衡位置附近作相对运动,多原子份子可组成多种振动图形.当份子中各原子以同一频率、同一相位在平衡位置附近作简谐振动时,这种振动方式称简正振动〔例如伸缩振动和变角振动〕.份子振动的能量与红外射线的光量子能量正好对应, 因此当份子的振动状态改变时,就可以发射红外光谱,也可以因红外辐射激发份子而振动而产生红外吸收光谱.份子的振动和转动的能量不是连续而是量子化的.但由于在份子的振动跃迁过程中也往往伴有转动跃迁,使振动光谱呈带状.所以份子的红外光谱属带状光谱. 份子越大,红外谱带也越多.用红外光谱鉴定化合物,其优点是简便、迅速和可靠；同时样品用量少、可回收；对样品也无特殊要求,无论气体、固体和液体均可以进行检测.有关化合物的鉴定包括下列几种：1、鉴别化合物的异同某个化合物的红外光谱图同熔点、沸点、折射率和比旋度等物理常数一样是该化合物的一种特征.特别是有机化合物的红外光谱吸收峰多达20 个以上,如同人的指纹一样彼此各不相同, 因此用它鉴别化合物的异同,可靠性比其它物理手段强.如果二个样品在相同的条件下测得的光谱彻底一致,就可以确认它们是同一化合物,例外较少.但当二个图有差别时,情况较复杂,须考虑下列因素,方能作出正确的结论：A．同质异晶体：此为化学结构彻底相同而晶形不同的化合物. 由于份子在不同晶体的晶格中罗列方式不一样, 因此对光的散射和折射不相同,导致同质异晶体的固相红外光谱有差异,而在溶液中测的液相光谱应是相同的.B、同系物：同系物仅是构成链的单元数不同, 因此它们的份子无序罗列的液相光谱往往相同, 固相光谱则因晶体内晶胞不同而有弱小的差别.所以在鉴定大分子的聚合物、多糖和长脂肪链的同系物时,最好同时对照固相和液相光谱的异同, 方能作出正确的判断.将二种同系物配成相同浓度的溶液,测量某些基团的吸收峰强度,如正脂肪酸同系物,可以根据亚甲基<2930>和甲基<2960>二个蜂的强度比进行识别.C、来源和精制方法：应注意到有些结构相同的化合物会因来源和精制方法的不同而使固相光谱有差异.D、溶剂和浓度：液相光谱鉴别化合物的异同须采用同一种溶剂和相同的浓度, 因为溶剂本身有一些吸收峰能把试样的弱吸收掩盖；此外氢键等溶剂效应在不同浓度下作用强弱不等,也能够引起光谱的变化.E、吸收峰的相对强度：对照光谱的异同不仅要注意每一个吸收峰的位置是否一致,而且要注意各个蜂彼此之间的相对强度是否符合,否则就可能是结构上的微小差别引起的.2、鉴别光学异构体：旋光性化合物的左、右对映体的固相红外光谱是相同的.对映体和外消旋体由于晶格中份子的罗列不同,使它们的固体光谱彼此不同, 而溶液或者熔融的光谱就彻底相同.非对映异构体因为是二种不同的化合物,所以无论是固相,还是液相光谱均不相同,特别在指纹区有各自的特征峰.但是大份子的差向异构体如高三尖杉酯碱与表高三尖衫酯碱, 由于彼此晶格不同, 固相光谱的差别较大,而液相光谱差别很小,这是应该注意的问题.3、区分几何<顺、反>异构体：对称反式异构体中的双键处于份子对称中心,在分子振动中链的偶极矩变化极小, 因此在光谱中不浮现双键吸收峰.顺式异构体无对称中心,偶极矩有改变,故有明显的双键特征峰, 以此可区分顺、反异构体.不对称的份子, 由于反式异构体的对称性比顺式异构体高, 因此双键的特征峰前者弱,后者强.4、区分构象异构体：同一种化学键在不同的构象异构体中的振动频率是不一样的. 以构象固定的六元环上的C—Y 键为例,平展的C—Y 键伸缩振动频率高于直立键,原因在于直立的C—Y 键垂直于环的平面,其伸缩振动作用于碳上的复位力小；Y 若在平展键,C—Y 的伸缩振动使环扩X,复位力大,所以振动频率高.研究构象异构体要注意相的问题. 固态结晶物质通常惟独单一的构象,而液态样品大多是多种构象异构体的混合物, 因此二种相的光谱不尽相同.如果固相和液相光谱相同,则表明该化合物惟独一种构象．环状邻位双羟基化合物可以利用羟基之间的氢键推定构相.有份子内氢键的羟基特征峰波数低于游离羟基的波数.氢键越强,二者波数差越大.区分互变异构体：有机化学中时常碰到互变异构现象,如β－双酮有酮式和烯醇式二种,红外光谱极容易区分它们.在四氯化碳溶液中酮式在~ 1730cm－1 有二个峰,烯醇式惟独一个氢键鳌合的羰基,动频率降至1650 cm－1, 比酮式低80~100 cm－1 . 同时在1640~1600 cm－1 区有共轭双键特征峰,强度与羰基近似.根据主要的特征峰可以确定化合物中所含官能团, 以此鉴别化合物的类型.如某化合物的图谱中只显示饱和C－H 特征峰,就是烷烃化合物；如有＝C－H 和C ＝C 或者C≡C 等不饱和键的峰,就属于烯类或者炔类；其它宫能团如H—X,X≡Y, ＞C＝O 和芳环等也较易认定,从而可以确定化合物为醇、胺、脂或者羰基等.同一种官能团如果处在不同的化合物中,就会因化学环境不相同而影响到它的吸收峰位置,为推定化合物的份子结构提供十分重要的信息. 以羰基化合物为例, 有酯、醛和酸酐等,利用化学性质有的容易鉴别,有的却很艰难,而红外光谱就比较方便和可靠.红外光谱用于定性方面的另一长处是5000~1250 cm－1 区内官能团特征峰与紫外光谱一样有加和性,可用它鉴定复杂结构份子或者二聚体中含官能团的各个单体.红外分光光度计同其它分光光度计一样,可按照朗伯—比尔定律进行定量分析.式中I.为入射光强度；I 为透过光强度；c 为溶液浓度, 以克／升表示；l 是吸收池厚度, 以厘米表示；此时k 为吸光系数, 即单位长度和单位浓度溶液中溶质的吸收度.如果浓度是以摩尔数／升表示,则k 应为s<摩尔吸光系数>. 由于红外分光光度计狭缝远比普通光电比色计的宽,通过的光波长X 围大,使某一定波数处的最高吸收峰变矮变宽,影响直观的强度,加之吸收池、溶剂和制备技术不易标准化等各方面的因素,使其精密度较紫外光谱低.基于混合物的光谱是每一个纯成份的加和, 因此可以利用光谱中的特定峰测量混合物中诸成份的百分含量.有机化合物中官能团的力常数有相当大的独立性,故每一个纯成份可选一、二个特征峰,测其不同浓度下的吸收强度,得到浓度对吸收强度的工作曲钱.用同一吸收池装混合物,分别在其所含的每一个纯成份的特征峰处测定吸收强度,从相应的工作曲线上求取各个纯成份的含量.如杂质在同一处有吸收就会干扰含量,克服这个缺点的方法是对每一个成份同时测定二个以上特征峰的强度．并在选择各成份的特征峰时尽可能是它的强吸收峰,而其他成份在其附近吸收很弱或者根本无吸收.具体的测试方法这里不作详述.通常纯样品的光谱吸收峰较尖锐,彼此分辨清晰,如果含5％以上杂质, 由于多种份子各自的吸收峰互相干扰,常降低每一个峰的尖锐度,有的线条会含糊不清.加之有杂质本身的吸收,使不纯物的光谱吸收峰数目比纯品多,故与标淮图谱对照即可判断纯度.在化学反应过程中可直接用反应液或者粗品进行检测.根据原料和产物特征峰的消长情况,对反应进程、反应速度和反应时间与收率的关系等问题能与时作出判断.1. 物质对光的选择性吸收份子的紫外-可见吸收光谱是基于份子内电子跃迁产生的吸收光谱进行分析的一种常用的光谱分析方法.当某种物质受到光的照射时,物质份子就会与光发生碰撞,其结果是光子的能量传递到了份子上.这样,处于稳定状态的基态份子就会跃迁到不稳定的高能态, 即激发态：m 〔基态〕+hv------m* 〔激发态〕这就是对光的吸收作用.由于物质的能量是不连续的, 即能量上一量子化的.惟独当入射光的能量〔hv〕与物质份子的激发态和基态的能量差相等时才干发生吸收△e=e2-e1= hv=hc/λ而不同的物质份子因其结构的不同而具有不同的量子化能级, 即△e 不同,故对光的吸收也不同.吸收光谱曲线〔光吸收曲线〕ppp7：它反映了物质对不同波长光的吸收情况.紫外-可见吸收光谱定性分析的依据：光吸收程度最大处的波长叫做最大吸收波长,用λmax 表示, 同一种吸光物质,浓度不同时,吸收曲线的形状不同, λmax 不变,只是相应的吸光度大小不同,这是定性分析的依据.紫外-可见吸收光谱定量分析的依据：朗伯- 比尔定律.分光光度计,紫外可见分光光度计,721 分光光度计,原子吸收分光光度计,荧光分光光度计,uv 分光光度计,kunke 分光光度计,分光光度计的原理,分光光度计使用方法,分光光度计品牌,分光光度计价格2. 朗伯- 比尔定律.紫外-可见分光光度计的定量分析的依据是朗伯- 比尔定律. 当单色光通过液层厚度一定的含吸光物质的溶液后,溶液的吸光度a 与溶液的浓度c 成正比,此公式的物理意义是,当一束平行的单色光通过均匀的含有吸光物质的溶液后,溶液的吸光度与吸光物质浓度与吸收层厚度成正比.应用：外可见吸收光谱应用广泛,不仅可进行定量分析,还可利用吸收峰的特性进行定性分析和简单的结构分析,测定一些平衡常数、配合物配位比等;也可用于无机化合物和有机化合物的分析,对于常量、微量、多组分都可测定.物质的紫外吸收光谱基本上是其份子中生色团与助色团的特征,而不是整个份子的特征.如果物质组成的变化不影响生色团和助色团,就不会显著地影响其吸收光谱,如甲苯和乙苯具有相同的紫外吸收光谱.此外,外界因素如溶剂的改变也会影响吸收光谱,在极性溶剂中某些化合物吸收光谱的精细结构会消失,成为一个宽带.所以, 只根据紫外光谱是不能彻底确定物质的份子结构,还必须与红外吸收光谱、核磁共振波谱、质谱以与其他化学、物理方法共同配合才干得出可靠的结论.1、化合物的鉴定利用紫外光谱可以推导有机化合物的份子骨架中是否含有共轭结构体系,如C=C-C=C、C=C-C=O、苯环等.利用紫外光谱鉴定有机化合物远不如利用红外光谱有效, 因为不少化合物在紫外没有吸收或者惟独微弱的吸收,并且紫外光谱普通比较简单,特征性不强.利用紫外光谱可以用来检验一些具有大的共轭体系或者发色官能团的化合物,可以作为其他鉴定方法的补充.<1>如果一个化合物在紫外区是透明的,则说明份子中不存在共轭体系,不含有醛基、酮基或者溴和碘.可能是脂肪族碳氢化合物、胺、腈、醇等不含双键或者环状共轭体系的化合物.<2>如果在210~250nm 有强吸收,表示有K 吸收带,则可能含有两个双键的共轭体系,如共轭二烯或者α, β-不饱和酮等. 同样在260,300,330nm 处有高强度K 吸收带,在表示有三个、四个和五个共轭体系存在.<3>如果在260~300nm 有中强吸收< ε=200~1 000>,则表示有B 带吸收,体系中可能有苯环存在.如果苯环上有共轭的生色基团存在时,则ε可以大于10 000.<4>如果在250~300nm 有弱吸收带<R 吸收带>,则可能含有简单的非共轭并含有n 电子的生色基团,如羰基等.2、纯度检查如果有机化合物在紫外可见光区没有明显的吸收峰,而杂质在紫外区有较强的吸收,则可利用紫外光谱检验化合物的纯度.3、异构体的确定对于异构体的确定,可以通过经验规则计算出λmax 值,与实测值比较, 即可证实化合物是哪种异构体.如: 乙酰乙酸乙酯的酮-烯醇式互变异构4、位阻作用的测定由于位阻作用会影响共轭体系的共平面性质, 当组成共轭体系的生色基团近似处于同一平面,两个生色基团具有较大的共振作用时, λmax 不改变, εmax 略为降低,空间位阻作用较小;当两个生色基团具有部份共振作用,两共振体系部份偏离共平面时, λmax 和εmax 略有降低;当连接两生色基团的单键或者双键被扭曲得很厉害, 以致两生色基团基本未共轭,或者具有极小共振作用或者无共振作用,剧烈影响其UV 光谱特征时,情况较为复杂化.在多数情况下,该化合物的紫外光谱特征近似等于它所含孤立生色基团光谱的"加合".5、氢键强度的测定溶剂份子与溶质份子缔合生成氢键时,对溶质份子的UV 光谱有较大的影响. 对于羰基化合物,根据在极性溶剂和非极性溶剂中R 带的差别,可以近似测定氢键的强度.6、定量分析朗伯- 比尔定律是紫外-可见吸收光谱法进行定量分析的理论基础,它的数学表达式为: A = ε b c。

红外光谱使用说明

一．红外光谱基本原理红外光谱（Infrared Spectrometry，IR）又称为振动转动光谱，是一种分子吸收光谱。

当分子受到红外光的辐射，产生振动能级(同时伴随转动能级)的跃迁，在振动（转动）时伴有偶极矩改变者就吸收红外光子，形成红外吸收光谱。

用红外光谱法可进行物质的定性和定量分析（以定性分析为主），从分子的特征吸收可以鉴定化合物的分子结构。

傅里叶变换红外光谱仪（简称FTIR）和其它类型红外光谱仪一样，都是用来获得物质的红外吸收光谱，但测定原理有所不同。

在色散型红外光谱仪中，光源发出的光先照射试样，而后再经分光器（光栅或棱镜）分成单色光，由检测器检测后获得吸收光谱。

但在傅里叶变换红外光谱仪中，首先是把光源发出的光经迈克尔逊干涉仪变成干涉光，再让干涉光照射样品，经检测器获得干涉图，由计算机把干涉图进行傅里叶变换而得到吸收光谱。

红外光谱根据不同的波数范围分为近红外区（13330—4000 cm-1）、中红外区（4000-650 cm-1）和远红外区（650-10 cm-1）。

VECTOR22 VECTOR22 FTIR光谱仪提供中红外区的分测试。

二．试样的制备1. 对试样的要求(1)试样应是单一组分的纯物质(2)试样中不应含有游离水(3)试样的浓度或测试厚度应合适2．制样方法(1) 气态试样使用气体池，先将池内空气抽走，然后吸入待测气体试样。

(2) 液体试样常用的方法有液膜法和液体池法。

液膜法：沸点较高的试样，可直接滴在两片KBr盐片之间形成液膜进行测试。

取两片KBr盐片，用丙酮棉花清洗其表面并晾干。

在一盐片上滴1滴试样，另一盐片压于其上，装入到可拆式液体样品测试架中进行测定。

扫描完毕，取出盐片，用丙酮棉花清洁干净后，放回保干器内保存。

粘度大的试样可直接涂在一片盐片上测定。

也可以用KBr粉末压制成锭片来替代盐片。

注意盐片易吸水，取盐片时需戴上指套。

盐片装入液体样品测试架后，螺丝不宜拧得过紧，以免压碎盐片。

红外光谱的原理及应用综述

红外光谱分析基本原理及应用摘要红外光谱分析技术具有很快速，非破坏性,低成本及同时测定多种成分等特点,在很多领域得到了广泛应用。

本文介绍了红外光谱技术的检测原理,红外光谱仪的构造，指出了其检测的优点与不足。

综述了红外光谱法的发展、应用以及对红外光谱研究前景的展望.关键词: 红外光谱原理构造发展1。

引言红外光谱法(infrared spectrometry，IR）是根据物质对红外辐射的选择性吸收特性而建立起来的一种光谱分析方法.分子吸收红外辐射后发生振动和转动能级跃迁。

所以，红外光谱法实质是根据分子内部振动原子间的相对振动和分子转动等信息来鉴别化合物和确定物质分子结构的分析方法.2。

红外光谱分析的基本原理2.1 红外光谱产生的条件物质分子吸收红外辐射发生振动和转动能级跃迁,必须满足以下两个条件：一是辐射光子的能量与发生转动和转动能级跃迁所需的能量相等；二是分子转动必须伴随有偶极距的变化，辐射与物质间必须有相互作用。

2.2 红外吸收光谱的表示方法红外吸收光谱一般用T_σ曲线或T_λ曲线来表示，λ与σ的关系式为:σ（cm-1）=1/λ(cm）=10^4/λ（μm）2.3 分子的振动与红外吸收2。

3.1 双原子分子的振动若把双原子分子(A—B）的两个原子看成质量分别为M1，M2的两个小球，中间的化学键看做不计质量的弹簧，那么原子在平衡位置附近的伸缩振动可以近似地看成沿键轴方向的简谐振动.量子力学证明，分子振动的总能量为：E=（u+1/2）hv当分子发生△v=1 的振动能级跃迁时（由基态跃迁到第一激发态）根据胡克（Hooke)定律它所吸收的红外光波数σ为:σ=（1/2пc）√（k/μ）其中:c—光速,3×10^8cm/s；k—化学键力常数N/cm；μ—两个原子的折合质量,g，μ=（m1。

m2)/（m1+m2)显然，振动频率σ与化学键力常数k成正比,与两个原子的折合质量成反比。

不同化合物k和μ不同，所以不同化合物有自己的特征红外光谱。

红外吸收光谱基本原理及应用

红外吸收光谱基本原理及应用
红外吸收光谱(IR)是一种分析技术，利用物质的分子振动和转动产生
的特定吸收窗口，实现对物质结构、组成和化学键的定性和定量分析。

红
外光谱技术不需要对物质进行分离和纯化，具有非破坏性、灵敏度高、分
析速度快等优点，被广泛应用于化学、生物、环境、医药等领域。

红外光谱的应用非常广泛。

下面将介绍几个主要的应用领域：
1.有机化学领域：红外光谱可以用于有机化学品的鉴定和结构分析。

通过红外光谱可以确定化合物中的官能团，从而判断其化学性质和结构。

红外光谱还可以用于有机合成的反应监测和催化剂的评价。

2.无机化学领域：红外光谱在无机化学中的应用主要是对无机物质的
结构分析和表征。

通过测定无机物质的红外吸收光谱，可以确定其化学键
类型和强度，进而了解其分子结构和化学性质。

3.生物医学领域：红外光谱在生物医学领域的应用非常广泛。

红外光
谱可以用于分析生物体内的有机物和无机物，研究生物分子的结构和组成。

另外，红外光谱还可以用于红外光热治疗、红外光谱诊断等。

4.环境监测领域：红外光谱在环境监测中可以用于检测空气中的污染物、土壤和水中的污染物等。

利用红外光谱可以快速分析环境中的有机物
和无机物，为环境保护和治理提供依据。

总之，红外吸收光谱是一种重要的分析技术，具有广泛的应用。

它在
化学、生物、医药和环境等领域中发挥着重要的作用。

随着科学技术的不
断发展，红外吸收光谱将会在更多领域得到应用和发展。

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。
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H2O有3种振动形式，相应的呈现3个吸收谱带。
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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。
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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）

振动光谱法 ir

振动光谱法 ir振动光谱法（infrared spectroscopy，简称IR）是一种常见的物质分析技术，使用红外线光谱仪对样品进行分析，通过样品中分子振动引起的红外辐射频率与强度变化，可以确定分子的结构、成分和化学键。

本文将介绍IR 的基本原理、仪器构造、与其他分析技术的比较，以及在实际应用中的一些限制和优缺点等方面。

一、基本原理 IR的基本原理是利用样品中吸收的红外光谱来分析样品的成分及化学键信息。

IR的样品通常为固、液、气三种形态。

当样品吸收辐射能量后，分子振动状态发生变化，产生特征的红外光谱。

样品在光路上必须处于红外区间，通常范围为4000~400 cm-1。

IR的波长在红外区间，紫外后，波长范围为7000—200 cm-1，对应频率范围为1.4286 ~ 50 THz。

IR不仅能够探测样本中化学键的振动，还能够确定化学键的位置和取代基的数量和类型等。

二、仪器构造 IR光谱仪是将样品放在一个光学窗口上，透过红外光源（例如红外线灯，光栅分光仪等），选定特定波长，在搭配检测器，如DTGS探测器，采集样品光谱光强信号曲线，再通过软件处理，得到样品完整的振动光谱图。

IR光谱仪是一种相对比较简单的设备，由样品盘、光源、分光机构、检测器和光谱获取装置组成。

其中分光机构包括光源、分光器和检测器。

光源一般是一种强度稳定的红外辐射源，并具有波长选择性。

分光器用于将红外光按波长分解成不同的光谱线。

检测器通常使用热电电应动器（TEA）或红外线探测器，以检测不同频率的红外光。

三、与其他分析技术的比较与其他分析技术相比，IR 具有以下优点：1. 非破坏性：在IR分析中，样品不会被破坏或损坏，可以反复使用，不会造成浪费。

2. 快速、方便：IR分析是一种快速、高效、非常方便的分析技术，只需很少的样品量（纳克级至毫克级），分析时间短（一般几秒到几分钟），操作简单，样品准备也很容易。

3. 用途广泛：IR分析广泛应用于生命科学、化学和材料科学等领域，可用于分析各种类型的样品，包括无机和有机，固体和液体以及气态。

红外光谱分析

红外光谱分析一．基本原理红外吸收光谱(Infrared Absorption Spectrum，IR)是利用物质的分子吸收了红外辐射后，并由其振动或转动引起偶极矩的净变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁，得到分子振动能级和转动能级变化产生的振动-转动光谱，因为出现在红外区，所以称之为红外光谱。

利用红外光谱进行定性、定量分析及测定分子结构的方法称为红外吸收光谱法。

当分子受到红外光的辐射，产生振动能级的跃迁，在振动时伴有偶极矩改变者就吸收红外光子，形成红外吸收光谱。

若用单色的可见光照射(今采用激光，能量介于紫外光和红外光之间)，入射光被样品散射，在入射光垂直面方向测到的散射光，构成拉曼光谱。

通常将红外光谱区按波长分为3个区域，即近红外区、中红外区、远红外区，如下表所示：1. 分子振动类型有机分子中诸原子通过各类化学键联结为一个整体，当它受到光的辐射时，发生转动和振动能级的跃迁。

简单的双原子化合物如A-B 的振动方式是A 和B 两个原子沿着键的方向作节奏性伸和缩的运动，可以形象地比作连着A、B 两个球的弹簧的谐振运动。

为此A-B 键伸缩振动的基频可用胡克定律推导的公式计算其近似值式中，f 是键的振动基频，单位为cm-1；c 是光速；k 是化学键力常数，相当于胡克弹簧常数，是各种化学键的属性，代表键伸缩和张合的难易程度，与原子质量无关；m 是原子的折合质量，即m=m1·m2/(m1+m2)。

上式表明键的振动基频与力常数成正比，力常数越大，振动的频率越高。

振动的基频与原子质量成反比，原子质量越轻，连接的键振动频率越高。

上述是双原子化合物。

多原子组成的非线型分子的振动方式就更多。

含有n 个原子就得用3n 个坐标描述分子的自由度，其中3 个为转动、3 个为平动、剩下3n-6 个为振动自由度。

每一种振动按理在红外光谱中都应该有其吸收峰，但是事实上只有在分子振动时有偶极矩的改变才会产生明显的吸收峰。

红外吸收光谱ir的基本原理及应用

红外吸收光谱（IR）的基本原理及应用1. 红外吸收光谱（IR）的概述•红外光谱是指电磁波谱中波长范围在红光与微波之间的区域，其波长范围大约为0.78~1000微米。

•红外光谱可分为近红外（NIR）波段（0.782.5微米）、中红外（MIR）波段（2.525微米）和远红外（FIR）波段（25~1000微米）。

•红外吸收光谱是利用物质分子对入射红外光的吸收来研究化学成分和分子结构的一种非常重要的分析技术。

2. 红外吸收光谱的基本原理•红外光谱采用红外光通过样品后的吸收强度与波长的关系来表征样品的化学组成和结构。

•红外光与样品中的化学键振动、分子转动等相互作用，导致了特定波长的红外光被吸收。

•红外光谱图是以波数（单位：cm^(-1)）或波长（单位：微米）为横坐标，红外光吸收强度为纵坐标绘制的曲线图。

3. 红外光谱仪的工作原理•红外光谱仪由光源、样品室、光谱仪和检测器等组成。

•光源产生红外光，通过样品室后，红外光与样品相互作用并发生吸收。

•吸收的红外光经过光谱仪的分光装置分解成不同波长的光，然后通过检测器进行信号转换和放大，最后生成红外光谱图。

4. 红外吸收光谱的应用4.1 分析化学领域•红外光谱是分析化学中常用的手段之一，可用于定性分析、定量分析和结构鉴定等。

•红外光谱可用于分析无机物、有机物、大分子化合物、生物分子等不同类型的样品。

4.2 药物研究与制药工业•红外光谱可用于药物的研究与开发，包括药物的成分分析、相互作用研究和质量控制等方面。

•在制药工业中，红外光谱被广泛应用于药物的质量检验、药物的鉴别、药物的含量测定等。

4.3 环境与食品安全监测•红外光谱可用于环境监测和食品安全监测，通过检测样品中的化学成分和有害物质来评估环境和食品的安全性。

•红外光谱还可用于检测食品中的添加剂、农药残留和毒素等。

4.4 材料科学和工业控制•红外光谱在材料科学和工业控制中有着广泛的应用，可用于材料的组分分析、结构表征和物性研究等。

ft-ir标准

傅里叶变换红外光谱仪（Fourier Transform Infrared Spectrometer，简称FT-IR）是一种常用的光谱分析仪器，它利用红外光与样品相互作用，测量样品对红外光的吸收、反射、透射等特性，从而获得样品的分子结构和化学组成信息。

FT-IR具有高分辨率、高灵敏度、高精度和高速度等优点，广泛应用于化学、生物、医学、环境监测等领域。

本技术报告将介绍FT-IR的基本原理、仪器结构、实验技术、数据处理和谱图解析等方面的内容，以便读者更好地理解和使用这种仪器。

一、基本原理FT-IR的原理是基于分子振动和转动能级跃迁产生的红外吸收光谱。

当红外光照射到样品上时，如果光子的能量与分子振动或转动能级差相匹配，则光子被吸收，产生一个吸收峰。

通过测量吸收峰的位置和强度，可以获得样品的分子结构和化学组成信息。

二、仪器结构FT-IR主要由光源、分束器、干涉仪、检测器和计算机控制系统等部分组成。

光源发出的红外光经过分束器分为两束光，一束光作为参考光，另一束光通过样品后被检测器接收。

干涉仪的作用是使两束光发生干涉，产生干涉图。

检测器将干涉图转换为电信号，再通过计算机控制系统进行数据处理和谱图解析。

三、实验技术在FT-IR实验中，需要选择适当的光源、分束器、干涉仪和检测器等部件，以确保获得高质量的红外光谱。

此外，还需要注意样品的制备和测试条件，如温度、湿度和压力等。

在测试过程中，可以使用不同的实验技术，如透射光谱、反射光谱和显微光谱等，以适应不同样品的测试需求。

四、数据处理和谱图解析在获得红外光谱后，需要进行数据处理和谱图解析以获取样品的分子结构和化学组成信息。

在数据处理方面，需要消除噪声和背景干扰，提高光谱的信噪比和分辨率。

在谱图解析方面，需要识别不同峰对应的分子振动和转动模式，并结合量子化学计算等方法对分子结构进行解析。

同时，还需要注意谱图的定量分析和定性分析，以便更好地了解样品的性质和组成。

五、结论FT-IR是一种非常重要的光谱分析仪器，广泛应用于化学、生物、医学、环境监测等领域。

红外吸收光谱基本原理和技术简析

沿轴振动，只改变键长，不改变键角
2、弯曲振动（Bending Vibration）又称为变形振动或变角振动。用δ表示。特点：基团的键角发生周期性的变化，而其键长保持不变。分子中原子数≥3时，可产生面内弯曲振动和面外弯曲振动。
弯曲振动只改变键角,不改变键长
3.振动自由度与峰数多原子分子中每个原子的空间位置可由X、Y、Z 三个坐标来确定。故其在空间的运动有三个子自由度。
1、伸缩振动（Stretching Vibration）
用v 表示。特点：成键原子沿键轴方向伸缩，键长发生周期性的变化，其键角不变。当分子中原子数≥3 时，可产生对称伸缩振动（vs）和反对称伸缩振动（vas）。
对称伸缩振动（vs）（2853cm-1）
不对称伸缩振动（vas） (2926cm-1)
故线性分子的振动自由度＝ 3n-5 非线性分子的振动自由度＝ 3n-6
例：水分子（非线性分子）振动自由度数＝3 ×3 －6 ＝3
红外谱图上的峰数往往少于基本振动的数目。原因：（1）红外非活性振动：分子偶极距不发生变化（2）峰的简并：振动频率完全相同，吸收带重合（3）峰的掩盖：宽而强的吸收峰掩盖频率相近的窄
结论：（1）化学键越强，K 越大，振动频率越高；（2）二原子μ越大，振动频率越低。
二、分子的振动能级与吸收峰位置
分子的振动能级是量子化的，相应能级的能量为： E振=（V+1/2）hν
V ：振动量子数，其值可取0，1，2，3 …等整数 ν ：化学键的振动频率
E1 = 1/2 hν E2 = 3/2 hν ……
I ：表示透过光的光强 I0：表示入射光的光强
吸收峰位置由振动能级差的大小决定，取决于基频峰的吸收频率。每一个较大的吸收峰都代表了分子的一种基本振动的形式。

红外光谱（IR）（InfraredSpectroscopy）

红外光谱（IR）（InfraredSpectroscopy）红外光谱（I R）（Infrared Spectroscopy）第一节：概述1、红外吸收光谱与紫外吸收光谱一样是一种分子吸收光谱。

红外光的能量（△E=0.05-1.0ev）较紫外光（△E=1-20ev）低，当红外光照射分子时不足以引起分子中价电子能级的跃迁，而能引起分子振动能级和转动能级的跃迁，故红外吸收光谱又称为分子振动光谱或振转光谱。

2、红外光谱的特点：特征性强、适用范围广。

红外光谱对化合物的鉴定和有机物的结构分析具有鲜明的特征性，构成化合物的原子质量不同、化学键的性质不同、原子的连接次序和空间位置不同都会造成红外光谱的差别。

红外光谱对样品的适用性相当广泛，无论固态、液态或气态都可进行测定。

3、红外光谱波长覆盖区域：0.76 mm ~ 1000mm.红外光按其波长的不同又划分为三个区段。

（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2.5-25mm（在4000-400 cm-1）通常所用的红外光谱是在这一段的（2.5-15mm，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）转动光谱出现在远红外区。

4、红外光谱图：当物质分子中某个基团的振动频率和红外光的频率一样时，分子就要吸收能量，从原来的振动能级跃迁到能量较高的振动能级，将分子吸收红外光的情况用仪器记录，就得到红外光谱图。

5、红外光谱表示方法：（1）红外光谱图红外光谱图以透光率T％为纵坐标，表示吸收强度，以波长l ( mm)或波数s (cm-1)为横坐标，表示吸收峰的位置，现主要以波数作横坐标。

波数是频率的一种表示方法（表示每厘米长的光波中波的数目）。

通过吸收峰的位置、相对强度及峰的形状提供化合物结构信息，其中以吸收峰的位置最为重要。

（2）将吸收峰以文字形式表示：如下图可表示为，3525cm-1（m)，3097cm-1(m)，1637cm-1(s)。

红外吸收光谱法及其基本原理

红外吸收光谱法及其基本原理红外吸收光谱法(infrared absorption spectroscopy;IR)是以连续波长的红外光为光源照射样品，引起分子振动能级之间跃迁，从而研究红外光与物质之间相互作用的方法。

所产生的分子振动光谱，称红外吸收光谱。

在引起分子振动能级跃迁的同时不可避免的要引起分子转动能级之间的跃迁，故红外吸收光谱又称振-转光谱。

IR 在化学领域中主要用于分子结构的基础研究以及化学组成的分析，但其中应用最广泛的还是化合物的结构鉴定。

根据红外光谱的峰位、峰强及峰形，判断化合物中可能存在的官能团，从而推断出未知物的结构，因此IR 是有机药物的结构测定和鉴定最重要的方法之一。

波长在0.76 μm ～1 000 μm 的电磁辐射称为红外光(infrared ray)，该区域称为红外光谱区或红外区。

红外光又可划分为近红外区（0.76 μm ～2.5 μm 或1 3158 cm -1～4 000 cm -1）、中红外区（2.5 μm ～ 50 μm 或4 000 cm -1～200 cm -1）、远红外区（50 μm ～1000 μm 或200 cm -1～10 cm -1）。

其中中红外区是研究分子振动能级跃迁的主要区域。

图2-1为乙酰水杨酸（阿司匹林）的红外光谱图。

图2-1 乙酰水杨酸（阿司匹林）的红外光谱图红外吸收光谱中吸收峰的位置即横坐标可用波长(λ)或波数(ν~)来表示。

横坐标不同，光谱的形状不同，如不注意横坐标的表示，很可能把不同的横坐标表示的同一物质红外光谱误认为不同化合物，得出错误的结论。

红外光谱法的基本原理一、分子的振动能级与振动光谱原子与原子之间通过化学键连接组成分子。

分子是有柔性的，因而可以发生振动。

我们把不同原子组成的双原子分子的振动模拟为不同质量小球组成的谐振子振动(harmonicity)，即把双原子分子的化学键看成是质量可以忽略不计的弹簧，把两个原子看成是各自在其平衡位置附近作伸缩振动的小球（见图2-2）。

傅里叶变换红外光谱(ft-ir)作用

傅里叶变换红外光谱(ft-ir)作用傅里叶变换红外光谱（Fourier Transform Infrared Spectroscopy，简称FT-IR）是一种广泛应用于化学、材料科学、生物学和环境科学等领域的重要分析技术。

FT-IR的主要作用是通过测量样品对红外光的吸收特性，提供关于样品分子结构和化学键信息。

以下是关于傅里叶变换红外光谱作用的详细介绍：1. 确定分子结构和化学键：红外光谱的原理是样品分子在红外光照射下会产生特定的吸收峰，这些峰对应于不同的化学键或原子基团。

通过FT-IR，我们可以获得样品的红外吸收谱图，进而解析出样品分子的结构和化学键信息。

这种方法对于研究化合物的分子结构、化学键以及分子间的相互作用具有很高的准确性。

2. 区分相似化合物：对于化学性质相似的化合物，其红外光谱也有所不同。

例如，不同类型的有机化合物，如脂肪族和芳香族烃类、醇类和酮类等，它们在红外光谱上都有自己独特的吸收峰。

因此，FT-IR可以用来区分不同的化合物或者确定化合物的类别。

3. 定量分析：除了提供分子结构和化学键信息外，FT-IR还可以用于定量分析。

通过测量样品在不同波长下的吸收度，可以计算出样品中特定成分的含量。

这种方法在化学分析、环境监测和食品工业等领域有着广泛的应用。

4. 动力学研究：FT-IR还可以用于研究化学反应的动力学过程。

通过测量反应物和产物在红外光谱上的吸收峰随时间的变化，可以推断出反应速率以及反应机理。

这对于化学反应的基础研究和应用研究具有重要的意义。

5. 结构解析：在化合物的结构解析中，FT-IR扮演着重要的角色。

它通常被用作结构解析的辅助工具，与其他谱学技术（如质谱、核磁共振等）一起提供更全面的结构信息。

6. 生物大分子研究：在生物学领域，FT-IR对于研究生物大分子（如蛋白质、DNA等）的结构和功能具有重要作用。

通过分析生物大分子在红外光谱上的特征吸收峰，可以深入了解它们的结构和相互作用机制，对于生物医学、药物研发等领域的研究具有重要意义。