红外光谱(最全,最详细明了)

_ 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。
4.红外吸收光谱产生的条件
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。 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。
分子的振动分为伸缩振动和变形振动两类。
伸缩振动是沿原子核之间的轴线作振动，键长有变化 而键角不变，用字母υ来表示。 伸缩振动分为不对称伸缩振动υas和对称伸缩振动υs。 变形振动是键长不变而键角改变的振动方式，用字母δ 表示。
伸缩 振动 υ 亚甲基 的振动
对称伸 缩振动 不对称 伸缩振动
υS
υ as
硅碳棒：两端粗，中间细；直径5 mm，长2050mm；不需预热；两端需用水冷却；
(2) 单色器
光栅；傅立叶变换红外光谱仪不需要分光；
14:46:03
(3) 检测器
真空热电偶；不同导体构成回路时的温差电现象
涂黑金箔接受红外辐射；
傅立叶变换红外光谱仪采用热释电(TGS)和碲镉 汞(MCT)检测器； TGS：硫酸三苷肽单晶为热检测元件；极化效应 与温度有关，温度高表面电荷减少(热释电)；
基团的吸收不是固定在某一个频率上，而是在一个范围 内波动。
1.3.1 外部条件对吸收位置的影响 (1)物态效应：同一个化合物固态、液态和气态的红外光 谱会有较大的差异。如丙酮的υC=O,汽态时在1742cm-1，液 态时1718cm-1，而且强度也有变化。
(2)晶体状态的影响：固体样品如果晶形不同或粒子大小 不同都会产生谱图的差异。
偶基距变化时，无红外吸收。
（3）瞬间偶极矩大，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；
（4）由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的 吸收峰，基频峰； （5）由基态直接跃迁到第二激发态，产生一个 弱的吸收峰，倍频峰.
问题：C=O
强；C=C
弱；为什么？
吸收峰强度跃迁几率偶极矩变化
1.1红外光谱概述
（1）红外光谱图（表示方法一）
纵坐标为吸收强度，横坐标为波长λ（m）和波数 1/λ，单位：cm-1 。可以用峰数，峰位，峰形，峰强 来描述。 纵坐标是：吸光度A 应用：有机 化合物的结 构解析 定性：基团 的特征吸收 频率；
定量：特征 峰的强度；
（表示方法二） 纵坐标是百分透过率T%。 百分透过率的定义是辅射光透过样品物质的百分率，即
吸收峰强度 偶极矩的平方
偶极矩变化——结构对称性；
对称性差偶极矩变化大吸收峰强度大 符号：S (strong) M (medium) W (weak)
B (broad) Sh (sharp)
红外吸收峰强度比紫外吸收峰小2～3个数量级；
1.2源自文库
红外光谱仪及实验方法
（1）仪器类型与结构
两种类型：色散型 干涉型（傅立叶变换红外光谱仪）
分子振动光谱
Vibration spectroscopy
Infrared spectroscopy and Raman spectroscopy ( IR and Raman )
分子振动光谱 ---红外光谱与拉曼光谱---
一、红外光谱


1.1 红外光谱概述 1.2 红外光谱仪及实验方法 1.3 影响振动频率的因素 1.4 有机化合物基团的特征吸收
T%= I/I0×100%，
I是透过强度，Io为入射强度。
横坐标：上方的横坐标是波长λ，单位μm;下方的横坐 _ 标是波数（用 表示，波数大，频率也大），单位是 cm-1。
波数即波长的倒数，表示单位(cm)长度光中所含光波的 数目。波长或波数可以按下式互换：

_
( cm-1)=1/λ(cm)=104/λ(μm)
叶变换解析成普通的谱图。 特点：(1) 扫描速度极快(1s)；适合仪器联用； (2)不需要分光，信号强，灵敏度很高； (3)仪器小巧。
14:46:03
傅里叶变换红外光谱仪工作原理图
14:46:03
4. 色散型红外光谱仪主要部件
(1) 光源
能斯特灯：氧化锆、氧化钇和氧化钍烧结制成 的中空或实心圆棒，直径1-3 mm，长20-50mm； 室温下，非导体，使用前预热到800 C； 特点：发光强度大；寿命0.5-1年；
1. 内部结构
日本岛津公司的
DT-40 FT-IR
14:46:03
2. 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
干涉图
FTS
光谱图
14:46:03
3. 傅立叶变换红外光谱仪的原理与特点
光源发出的辐射经干涉仪转变为干涉光，通
过试样后，包含的光信息需要经过数学上的傅立
响应速度快；高速扫描；
14:46:03
（2）试样的制备
1.3
影响振动频率的因素
1.3.1 外部条件对吸收位置的影响 1.3.2 分子结构对基团吸收谱带位 置的影响
某一基团的特征吸收频率，同时还要受到分子结构 和外界条件的影响。 同一种基团，由于其周围的化学环境不同，其特征吸 收频率会有所位移，不是在同一个位置出峰。
变形 振动 δ
面内变 形振动 δ 面内
面内摇摆 剪式振动
ρ δs
面外变 形振动 δ 面外
面外摇摆 扭曲振动
ω τ
5．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)
（2）峰数
峰数与分子自由度有关。无瞬间
CH3-CO-CH3 CH2Cl-CO-CH3 CI-CO-CH3 Cl-COCl F-CO-F υC=O 1715 1724 1806 1828 1928
(2)共轭效应（C效应）： 共轭效应要求共轭体系有共平面性。 共轭效应使共轭体系的电子云密度平均化，键长也平均 化，双键略有伸长，单键略有缩短。
（3）溶剂效应： 用溶液法测定光谱时，使用的溶剂种类、 浓度不同对图谱会有影响。
1.3.2 分子结构对基团吸收谱带位置的影响 （1）诱导效应（I效应）：基团邻近有不同电负性的取代 基时，由于诱导效应引起分子中电子云分布的变化，从而 引起键力常数的改变，使基团吸收频率变化。 吸电子基团（-I效应）使邻近基团吸收波数升高，给电 子基团（I效应）使波数降低。