红外吸收光谱法基本原理电子教案.
红外吸收光谱法-基本原理
基本原理
红外光谱的发展
Discovery of infrared Light
William Herschel
红外吸收光谱法
▪ 在未知物结构解析中有重要应用 ▪ “四大波谱”技术之一 ▪ 利用物质分子对红外辐射(0.78-40 μm)的特征吸收鉴别物质分子结构或定量分析
分子振动 分子转动
O=C=O
不对称伸缩振动
分子的振动类型
分子基团的振动频率（双原子分子）
1 k 2
虎克定律
伸缩振动频率的计算
▪ H-Cl为例
1 k 2
k 5.1N / cm
m1 m2 35.51.0 0.97
m1 m2 35.5 1.0
H Cl
1
2
k
2993 cm1
基频吸收峰
红外振动频率的分类
分子的振动类型
分子振动方式
伸缩振动 变形振动
对称伸缩振动 不对称伸缩振动 面内变形振动
面外变形振动
剪式振动 面内摇摆振动 面外摇摆振动 面外扭曲振动
伸缩振动
对称伸缩振动 Symmetric stretching
不对称伸缩振动 Asymmetric stretching
弯曲振动
剪式振动 Deformation
面外摇摆振动 Wagging
面内摇摆振动 Rocking
扭Hale Waihona Puke 振动 Twisting分子的振动自由度
N个原子组成的分子，3N个自由度 3N=平动自由度+转动自由度+振动自由度
由N个原子组成的分子：平动自由度=3 由N个原子组成的线形分子：转动自由度=2 由N个原子组成的非线形分子：转动自由度=3
(完整版)红外吸收光谱法教案
第六章红外吸收光谱法
基本要点：
1.红外光谱分析基本原理；
2.红外光谱与有机化合物结构；
3.各类化合物的特征基团频率；
4.红外光谱的应用;
5.红外光谱仪.
学时安排：3学时
第一节概述
分子的振动能量比转动能量大，当发生振动能级跃迁时，不可避免地伴随有转动能级的跃迁，所以无法测量纯粹的振动光谱，而只能得到分子的振动-转动光谱，这种光谱称为红外吸收光谱。
红外吸收光谱也是一种分子吸收光谱。
当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运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,使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱。
记录红外光的百分透射比与波数或波长关系曲线，就得到红外光谱。
一、红外光区的划分
红外光谱在可见光区和微波光区之间，波长范围约为0.75 ~ 1000μｍ，根据仪器技术和应用不同，习惯上又将红外光区分为三个
1。
红外吸收光谱法基本原理
红外吸收光谱法基本原理【任务分析】通过日常生活中的实例，使学生自然地将红外线、能量与物质分子运动联系在一起，理解产生红外吸收光谱的原理。
【任务实施】1、 红外光的基础知识红外光谱在可见光区和微波区之间，其波长范围约为0.75~1000μm 。
根据实验技术和应用的不同。
通常将红外光谱划分为三个区域。
近红外、中 红外、远红外区域。
表4-1 红外光区的划分2、产生红外吸收光谱的原因（1）分子振动在分子中，原子的运动方式有三种，即平动、转动和振动。
实验证明，当分子间的振动能产生偶极矩周期性的变化时，对应的分子才具有红外活性，其红外吸收光谱图才可给出有价值的定性定量信息。
因此，下面主要讨论分子的振动。
①分子振动方程式：分子振动可以近似地看做是分子中的原子以平衡点为中心，以很小的振幅做周期性的振动。
这种分子振动的模型可以用经典的方法来模拟。
对双原子分子而言，可以把它看成是一个弹簧连接两个小球，m 1和m 2分别代表两个小球的质量，即两个原子的质量，弹簧的长度就是分子化学键的长度。
这个体系的振动频率取决于弹簧的强度，即化学键的强度和小球的质量。
其振动是在连接两个小球的键轴方向发生的。
用经典力学的方法可以得到如下计算公式。
μπνk 21=或 μπνk c 21= 可简化为 μνk 1304≈ 式中，ν是频率，Hz ；ν是波数，cm -l ；k 为是化学键的力常数，g/s ；c 为光速；μ为原子的折合质量。
一般来说，单键的k=4×l05～6×l05g/s2；双键的k=8×l05～12×l05g/s2;叁键的k=12×l05～20×l05g/s2。
双原子分子的振动只发生在连接两个原子的直线上，并且只有一种振动方式，而多原子分子则有多种振动方式。
假设分子由九个原子组成，每一个原子在空间都有3个自由度，则分子有3个自由度。
非线性分子的转动有3个自由度，线性分子则只有两个转动自由度，因此非线性分子有3n-6种基本振动，而线性分子有3n-5种基本振动。
红外吸收光谱分析通用课件
光源和样品室
提供样品所需的红外光，并保 持样品在分析过程中的稳定性 。
检测系统
用于检测电信号并转换为光谱 数据。
控制和数据处理系统
控制仪器操作，处理和显示光 谱数据。
红外吸收光谱仪器的使用与维护
仪器操作
按照操作手册正确设置和使用仪 器，确保安全性和准确性。
样品准备
根据分析需求准备样品，注意样品 的纯度和浓度。
根据样品类型选择适当的 制样方法，并按照操作步 骤进行样品制备。
将制备好的样品放入光谱 仪的样品仓中，设置合适 的扫描参数，如扫描范围 、分辨率等。
对光谱数据进行处理和分 析，提取所需的信息。
开始扫描，记录红外光谱 数据。
实验数据分析方法
峰位分析
峰形分析
通过分析红外光谱的峰位，确定特定官能 团或化学键的振动频率。
傅里叶变换红外光谱仪
基于傅里叶变换技术，具有高分辨率和灵敏度，广泛应用于化学 、物理和材料科学等领域。
差分移动红外光谱仪
通过差分技术消除背景干扰，适用于气体和液体的分析。
光声红外光谱仪
利用光声效应，适用于痕量气体和低浓度样品的分析。
红外吸收光谱仪器的结构与原理
干涉系统
是傅里叶变换红外光谱仪的核 心部分，通过干涉原理将红外
通过分析药物与生物大分子相互作用时的红外光 谱变化，可以研究药物的作用机制。
生物活性分子结构分析
分析
红外光谱可以用于检测药物代谢产物的结构和性 质。
06
红外吸收光谱分析在环境科学中的应 用
大气污染物的红外吸收光谱分析
总结词
大气污染物种类繁多，红外吸收光谱分析能够快速准确地检测出不同污染物的 成分和浓度。
大学化学实践教案：红外光谱分析方法
大学化学实践教案：红外光谱分析方法介绍本教案旨在向大学化学实验室的学生介绍红外光谱分析方法。
通过理论讲解和实践操作，学生将了解红外光谱的基本原理、仪器设备以及常见应用领域。
教学目标•掌握红外光谱的基本原理和仪器设备；•理解红外光谱对于物质结构和功能的表征；•学习使用红外光谱技术进行定性分析和定量分析；•熟悉常见有机物和无机物中的功能团与特征峰。
内容大纲1. 红外光谱基础知识- 1.1 原理简介•红外辐射与物质相互作用•分子振动模式- 1.2 功能团与特征峰•常见有机物中的特征峰•常见无机物中的特征峰2. 红外光谱仪器设备与操作- 2.1 光源系统•辐射源•红外光源- 2.2 光谱仪与检测系统•光栅型光谱仪•探测器- 2.3 样品测量技术•固体样品的准备和操作技巧•液体样品的准备和操作技巧3. 红外光谱应用领域- 3.1 有机物定性分析•利用红外光谱确定有机物的化学结构- 3.2 无机物分析与研究•利用红外光谱对无机物进行表征和研究实践操作示例实验目的：利用红外光谱对某有机化合物进行结构表征实验步骤：1.准备实验所需的样品及设备；2.将样品放入红外光谱仪；3.进行数据采集和处理；4.对比参考文献，解读红外光谱图中各峰位所代表的功能团；5.根据功能团信息确定化合物结构。
总结与展望本教案通过对红外光谱分析方法的介绍，使学生了解了红外光谱的基本原理、仪器设备和常见应用领域。
通过实践操作，学生能够独立进行红外光谱分析并对化合物结构进行表征。
未来，结合更多实例和案例，提供更深入的红外光谱分析方法细节以及在其他领域中的广泛应用，将进一步拓宽学生的知识面和应用能力。
实验三红外吸收光谱法
红外光谱的产生与特征
红外光谱是由于分子振动和转动能级跃迁而产生的。当特 定波长的红外光与分子相互作用时，分子吸收光能并发生 振动和转动能级跃迁，导致透射光强度减弱，形成红外吸 收光谱。
红外光谱具有特征性，不同化学键或基团在特定波数范围 内有吸收峰，可用于推断分子结构和化学组成。
基团频率与分子结构的关系
误差分析与实验讨论
误差分析是实验结果可靠性的重要保障，需要 对实验过程中可能出现的误差进行详细分析。
误差来源可能包括仪器误差、样品不均匀、环 境因素等，需要采取相应措施减小误差对实验 结果的影响。
实验讨论部分需要对实验结果进行深入分析和 讨论，总结实验的优缺点，提出改进意见和建 议，为后续实验提供参考和借鉴。
样品处理
根据实验需求，对样品进 行适当处理，如干燥、研 磨、溶解等，以便于后续 操作。
样品制备
将处理后的样品制备成适 合测试的形态，如溶液、 薄膜等，以满足测试要求。
仪器准备与校准
仪器检查
确保仪器各部件完好，无 损坏，能够正常工作。
校准
根据仪器使用说明，对仪 器进行校准，确保测试结 果的准确性。
参数设置
基团频率是指特定化学键或基团在红 外光谱中出现的波数范围。基团频率 与分子结构密切相关，不同基团具有 不同的振动频率和吸收峰位置。
通过分析基团频率和峰形特征，可以 推断出分子中的化学键类型、键长、 键角等信息，从而了解分子的结构特 征和性质。
03
实验步骤
样品制备
01
02
03
样品选择
选择具有代表性的样品， 确保样品纯净度高、无杂 质。
根据实验需求，设置合适 的测试参数，如扫描范围 Nhomakorabea 分辨率等。
《红外吸收光谱》教案
《红外吸收光谱》教案教案：红外吸收光谱一、教学目标1.了解红外吸收光谱的基本概念和原理。
2.掌握红外吸收光谱的测定方法与数据解读。
3.培养学生分析问题和解决问题的能力。
4.增强学生的实验操作能力和科学思维能力。
二、教学重点与难点1.红外吸收光谱的基本概念和原理。
2.测定红外吸收光谱的方法和数据解读。
三、教学内容1.红外吸收光谱的基本概念和原理（1）红外光谱的定义和分类（2）红外光谱仪的组成和工作原理2.红外吸收光谱的测定方法与数据解读（1）红外光谱仪的操作步骤（2）红外吸收峰的解析和判断（3）红外吸收光谱的应用案例四、教学方法1.讲授法：通过课堂讲解介绍红外吸收光谱的基本概念、仪器构造和工作原理。
2.实验操作法：组织学生进行红外吸收光谱的测定实验，并进行数据解读。
3.讨论法：引导学生结合案例，共同分析红外吸收光谱的应用。
五、教学过程1.导入（5分钟）通过展示一些物质的红外吸收图谱和应用案例，引起学生的兴趣和好奇心。
2.讲解红外吸收光谱的基本概念和原理（20分钟）（1）红外光谱的定义和分类：解释红外光谱的概念，介绍近红外、中红外和远红外的区别与应用。
（2）红外光谱仪的组成和工作原理：介绍红外光谱仪的主要部件和工作原理，包括光源、样品室、光谱仪和检测器。
3.实验操作：红外吸收光谱的测定方法与数据解读（40分钟）（1）红外光谱仪的操作步骤：分组进行实验操作，按照红外光谱测定的步骤进行样品的制备和测定。
（2）红外吸收峰的解析和判断：对测得的红外吸收图谱进行解析，根据吸收峰的位置和形状判断样品的特性和结构。
（3）红外吸收光谱的应用案例：通过展示一些实际应用案例，引导学生综合运用红外吸收光谱的知识进行分析和解决问题。
4.讨论与总结（10分钟）组织学生分组进行讨论，总结红外吸收光谱的应用，以及实验中遇到的问题和解决方法。
六、教学评价根据学生的理解程度和实验操作能力，进行个别评价，以及总结讨论的结果和问题解决方法。
(完整版)红外吸收光谱法教案
第六章红外吸收光谱法基本要点：1.红外光谱分析基本原理；2.红外光谱与有机化合物结构；3.各类化合物的特征基团频率；4.红外光谱的应用;5.红外光谱仪.学时安排：3学时第一节概述分子的振动能量比转动能量大，当发生振动能级跃迁时，不可避免地伴随有转动能级的跃迁，所以无法测量纯粹的振动光谱，而只能得到分子的振动-转动光谱，这种光谱称为红外吸收光谱。
红外吸收光谱也是一种分子吸收光谱。
当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运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,使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱。
记录红外光的百分透射比与波数或波长关系曲线，就得到红外光谱。
一、红外光区的划分红外光谱在可见光区和微波光区之间，波长范围约为0.75 ~ 1000µm，根据仪器技术和应用不同，习惯上又将红外光区分为三个区：近红外光区（0.75 ~ 2.5µm），中红外光区（2.5 ~ 25µm ），远红外光区（25 ~ 1000µm）。
近红外光区（0.75 ~ 2.5µm）近红外光区的吸收带主要是由低能电子跃迁、含氢原子团（如O—H、N—H、C—H）伸缩振动的倍频吸收等产生的。
该区的光谱可用来研究稀土和其它过渡金属离子的化合物，并适用于水、醇、某些高分子化合物以及含氢原子团化合物的定量分析。
中红外光区（2.5 ~ 25µm）绝大多数有机化合物和无机离子的基频吸收带出现在该光区。
由于基频振动是红外光谱中吸收最强的振动，所以该区最适于进行红外光谱的定性和定量分析。
同时，由于中红外光谱仪最为成熟、简单，而且目前已积累了该区大量的数据资料，因此它是应用极为广泛的光谱区。
通常，中红外光谱法又简称为红外光谱法。
远红外光区（25 ~1000µm）该区的吸收带主要是由气体分子中的纯转动跃迁、振动-转动跃迁、液体和固体中重原子的伸缩振动、某些变角振动、骨架振动以及晶体中的晶格振动所引起的。
(完整版)红外吸收光谱法教案
第六章红外吸收光谱法基本要点：1. 红外光谱分析基本原理；2. 红外光谱与有机化合物结构；3. 各类化合物的特征基团频率；4. 红外光谱的应用;5. 红外光谱仪.学时安排：3学时第一节概述分子的振动能量比转动能量大，当发生振动能级跃迁时，不可避免地伴随有转动能级的跃迁，所以无法测量纯粹的振动光谱，而只能得到分子的振动-转动光谱，这种光谱称为红外吸收光谱。
红外吸收光谱也是一种分子吸收光谱。
当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运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,使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱。
记录红外光的百分透射比与波数或波长关系曲线，就得到红外光谱。
一、红外光区的划分红外光谱在可见光区和微波光区之间，波长范围约为0.75 ~1000μm，根据仪器技术和应用不同，习惯上又将红外光区分为三个1区：近红外光区（0.75 ~ 2.5μm ），中红外光区（2.5 ~ 25μm ），远红外光区（25 ~ 1000μm ）。
近红外光区（0.75 ~ 2.5μm ）近红外光区的吸收带主要是由低能电子跃迁、含氢原子团（如O—H、N—H、C—H）伸缩振动的倍频吸收等产生的。
该区的光谱可用来研究稀土和其它过渡金属离子的化合物，并适用于水、醇、某些高分子化合物以及含氢原子团化合物的定量分析。
中红外光区（2.5 ~ 25μm ）绝大多数有机化合物和无机离子的基频吸收带出现在该光区。
由于基频振动是红外光谱中吸收最强的振动，所以该区最适于进行红外光谱的定性和定量分析。
同时，由于中红外光谱仪最为成熟、简单，而且目前已积累了该区大量的数据资料，因此它是应用中红外光谱法又简称为红外光谱法。
，区的光谱。
通常极为广泛远红外光区（25 ~ 1000μm ）该区的吸收带主要是由气体分子中的纯转动跃迁、振动转动跃迁液体和固体中重原子的伸缩振动、、某-些变角振动、骨架振动以及晶体中的晶格振动所引起的。
仪器分析教案7红外吸收光谱法
第十章红外吸收光谱法10．1教学建议一、从应用实例入手，介绍红外吸收光谱法的基本原理和红外光谱仪结构特征。
二、依据红外谱图确定有机化合物结构,推断未知物的结构为目的,介绍红外光谱分析方法在定性及定量分析的方面的应用。
10．2主要概念一、教学要求：（一）、掌握红外吸收光谱法的基本原理；（二）、掌握依据红外谱图确定有机化合物结构,推断未知物的结构方法；（三）、了解红外光谱仪的结构组成与应用。
二、内容要点精讲（一）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。
红外吸收光谱法基本原理电子教案.
《仪器分析》教案内容中红外光区的四个吸收区域影响基团频率位移的因素教学重点红外吸收光谱图教学难点产生红外吸收光谱的原因产生红外吸收光谱的原因影响基团频率位移的因素参考资料仪器分析,黄一石,化学工业出版社仪器分析,高晓松,科学出版社分析化学(仪器分析部分),林树昌,曾泳怀,高等教育出版社一、概述1、红外光的发现红外辐射是在1800 年由英国的威廉.赫谢尔（Willian Hersher）发现的。
2、物质对红外光的选择性吸收赫歇尔通过实验发现，不同的溶液对红外光的吸收程度是不同的，同一种溶液对不同红外光也具有不同程度的吸收。
所以说，物质对红外光具有选择性吸收。
3、红外吸收光谱（1）红外吸收光谱图一般用T-λ或T-σ曲线表示。
4、红外光谱法的特点（1)应用面广，提供信息多且具有特征性（2)不受样品相态的限制，亦不受熔点、沸点和蒸气压的限制。
（3)样品用量少且可回收，不破坏试样，分析速度快，操作方便。
（4)现在已经积累了大量标准红外光谱图可供查阅。
（5)局限：有些物质不能产生红外吸收峰，不能用红外吸收光谱法鉴别，有干扰，准确度和灵敏度均低于可见、紫外吸收光谱法。
二、产生红外吸收光谱的原因1、分子振动（1）分子振动方程式k化学键力常数，单位 N/cmμ分子折合质量（2）简正振动分子中所有原子都在其平衡位置附近作简谐振动，其振动频率和位相都相同，是振幅可能不同，即每个原子都在同一瞬间通过其平衡位置，且同时到达其最大位移值，附近作简谐振动，每一个简正振动都有一定的频率,称为基频。
（3）分子的振动形式❑分子的振动形式可分为两大类：伸缩振动和变形振动。
❑伸缩振动是指原子沿键轴方向伸缩，使键长发生变化而键角不变的振动，动形式可分为两种：对称伸缩振动和反对称伸缩振动；❑变形振动是指使键角发生周期性变化的振动，又称弯曲振动。
可分为面内、面外、对称及不对称变形振动等形式。
2、振动能级的跃迁用一定频率的红外光照射分子时，如果分子中某个基团的振动频率与它一样，则两者就会发生共振，这个基团就吸收了一定频率的红外光，从原来的基态振动能级跃迁到较高的振动能级，从而产生红外吸收。
第九章红外吸收光谱法PPT学习教案
O－H 0.96 7.7
N－H 1.00 6.4
C＝O 1.22 12.1
第8页/共58页
例：计算C-H伸缩振动基本吸收峰的频率。
解： 已知 kC-H=5.0N/cm
M = 12 1 = 0.9231 12 1
= 1307 5 = 3042cm1
0.9231
或
M
=
121 (12 1) 6.021023
化合物 vC=O(cm1)
1710—1725 1661
1695—1680
1667—
第29页/共58页
当分子中的原子或基团同时呈现出诱导效应和共轭效 应，此时双键吸收频率的位移取决于占优势的效应。
例如，—OR的氧原子的吸电子诱导效应强于氧原子中 孤对电子参与的共轭效应，因此C=O吸收频率向高频移动 。反之，对—SR中的硫原子，其孤电子对的共轭效应占支 配地位，因而C=O吸收频率向低频移动。
3．振动偶 合
第33页/共58页
4、费米共振
当一振动倍频与另一振动基频接近时，相互作用而产生很强的吸收 峰或发生分裂的现象叫费米共振。
如：
O C Cl
分子中的C=O 的基频伸缩振动 C=O 1774cm-1,与 C-C 变角振动880-860cm-1的倍频发生费米共振，而
使C=O 裂杂分子的振动，都可视作由3N－6或 3N－5个简正振动叠加而成。
第16页/共58页
振动自由度与红外吸收峰
有一个振动自由度就有一种振动状态，理论上讲就应在红外谱图上 产生相应的一个基频吸收带。
如： H2O 振动自由度为 3×3-6=3 红外吸收就有3个峰： 3750cm–1， 3650cm-1，1595cm-1，
例：在醇类化合物中，O-H伸缩振动频率随溶液浓度的增加
分析化学电子教案红外吸收光谱法.doc
文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑 .欢迎下载支持.授课内容教学目的要求教学重点难点教学方法手段教案（四）开课单位：化学化工学院课程名称：分析化学专业年级： 2008 级化学专业任课教师：杨季冬 / 牛卫芬教材名称：分析化学（下）2010-2011学年第1学期第四章红外吸收光谱法课时安排 4 学时了解红外吸收光谱法的特点 , 掌握红外吸收光谱法的原理：分子的振动；红外吸收光谱产生的条件和谱带强度；基团振动与红外光谱区域；影响基团频率位移的因素。
了解红外光谱仪的构造及红外吸收法的应用。
教学重点：红外吸收光谱法的原理；红外吸收光谱仪的基本原理及应用。
教学难点：红外吸收光谱法的原理。
多媒体课件，以讲授为主第一节概述一、红外光谱法特点二、红外光谱图表示方法第二节红外吸收基本理论一、分子振动二、红外吸收光谱产生的条件和谱带强度教学三、基团振动与红外光谱区域内四、影响基团频率位移的因素容提第三节红外吸收光谱仪纲一、红外光谱仪主要部件二、色散型红外光谱仪三、傅里叶变换红外光谱仪第四节红外吸收光谱分析一、试样的制备二、红外吸收光谱分析课外学习理解并掌握本章所讲内容，完成课后思考题2、5、7。
要求教学后记第四章红外吸收光谱法第一节概述1红外光谱法特点1.1 红外光谱不涉及分子的电子能级，主要是振动能级跃迁。
红外光谱波长范围约为0.78~ 1000 μm：（1）近红外光区（ 0.78 ~ 2.5 mμ）（2）中红外光区（ 2.5 ~ 50 mμ）（3）远红外光区（ 50 ~ 1000 mμ）与紫外 -可见吸收光谱法比较，红外光谱法具有以下特点：（1）紫外 -可见吸收光谱是电子 -振-转光谱，涉及主要是电子能级跃迁，常用于研究不饱和有机物，特别是具有共轭体系的有机化合物；而红外光谱是振 -转光谱，涉及振动能级的跃迁，几乎（除了单原子分析和同核双原子分子外）可用于所有化合物的研究。
（2）红外光谱法最重要和最广泛的用途是对有机化合物进行结构分析。
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《仪器分析》教案
内容中红外光区的四个吸收区域
影响基团频率位移的因素
教学重点红外吸收光谱图
教学难点
产生红外吸收光谱的原因产生红外吸收光谱的原因影响基团频率位移的因素
参考资料仪器分析,黄一石,化学工业出版社
仪器分析,高晓松,科学出版社
分析化学(仪器分析部分),林树昌,曾泳怀,高等教育出版社
一、概述
1、红外光的发现
红外辐射是在1800 年由英国的威廉.赫谢尔（Willian Hersher）发现的。
2、物质对红外光的选择性吸收
赫歇尔通过实验发现，不同的溶液对红外光的吸收程度是不同的，同一种溶液对不同红外光也具有不同程度的吸收。
所以说，物质对红外光具有选择性吸收。
3、红外吸收光谱
（1）红外吸收光谱图
一般用T-λ或T-σ曲线表示。
4、红外光谱法的特点
（1)应用面广，提供信息多且具有特征性
（2)不受样品相态的限制，亦不受熔点、沸点和蒸气压的限制。
（3)样品用量少且可回收，不破坏试样，分析速度快，操作方便。
（4)现在已经积累了大量标准红外光谱图可供查阅。
（5)局限：有些物质不能产生红外吸收峰，不能用红外吸收光谱法鉴别，有干扰，准确度和灵敏度均低于可见、紫外吸收光谱法。
二、产生红外吸收光谱的原因
1、分子振动
（1）分子振动方程式
k化学键力常数，单位 N/cm
μ分子折合质量
（2）简正振动
分子中所有原子都在其平衡位置附近作简谐振动，其振动频率和位相都相同，是振幅可能不同，即每个原子都在同一瞬间通过其平衡位置，且同时到达其最大位移值，附近作简谐振动，每一个简正振动都有一定的频率,称为基频。
（3）分子的振动形式
❑分子的振动形式可分为两大类：伸缩振动和变形振动。
❑伸缩振动是指原子沿键轴方向伸缩，使键长发生变化而键角不变的振动，动形式可分为两种：对称伸缩振动和反对称伸缩振动；
❑变形振动是指使键角发生周期性变化的振动，又称弯曲振动。
可分为面内、面外、对称及不对称变形振动等形式。
2、振动能级的跃迁
用一定频率的红外光照射分子时，如果分子中某个基团的振动频率与它一样，则两者就会发生共振，这个基团就吸收了一定频率的红外光，从原来的基态振动能级跃迁到较高的振动能级，从而产生红外吸收。
3、产生红外吸收光谱的条件
（1）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。
即只有当照射分子的红外辐射频率与分子某种振动方式的频率相同时，分子吸收能量后，从基态振动能级跃迁到较高能量的振动能级，从而在图谱上出现相应的吸收带。
（2）分子振动时，必须伴随有偶极矩的变化。
一个分子有多种振动方式，只有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, 这种振动方式具有红外活性。
三、红外吸收光谱与分子结构关系
1. 红外吸收峰类型
（1）基频峰
指分子吸收一定频率的红外光，若振动能级由基态（n =0）跃迁到第一振动激发态（n=1）时，所产生的吸收峰。
（2）泛频峰
在红外吸收光谱上除了基频峰外，还有振动能级由基态（n 0 ）跃迁到第二（n= 2 ）、第三（n=3）、…、第n 激发态时，所产生的吸收峰称为倍频峰。
（3）特征峰和相关峰
凡是可用于鉴定官能团存在的吸收峰称为特征吸收峰。
在化合物的红外谱图中由于某个官能团的存在而出现的一组相互依存的特征峰，可互称为相关峰。
2、红外吸收光谱的分区
（1）官能团区和指纹区
分子中的各种基团都有特征红外吸收带，其他部分只有较小的影响。
因此中红外区又划分为
1）X-H 伸缩振动区，4000～2500cm -1
X-H 伸缩振动区， X 可以是O 、N 、C 和S 原子。
在这个区域内主要包括O-H ，N-H C-H 和S-H 键的伸缩振动，通常又称为“氢键区”。
O-H 基的伸缩振动出现在3650 ~ 3200cm -1范围内，这可以作为判断有无醇类、
酚类和有机酸类的重要依据。
N-H 的伸缩振动出现在3500 ~ 3100cm -1范围内。
伯、仲酰胺和伯、仲胺类在此
区域内都有吸收谱带，N-H 谱带与O-H 谱带重叠，但N-H 吸收峰尖锐，而O-H 常由于氢键的存在导致频率降低、谱带变宽。
C-H 的伸缩振动分为饱和C-H 伸缩振动和不饱和C-H 伸缩振动：
①饱和C-H 伸缩振动出现在3000 ~ 2800cm -1。
✓ —CH 3的伸缩振动出现在2960cm -1（反对称伸缩）和2870cm -1（对称伸缩）附
近。
✓ CH 2的吸收则在2930cm -1（反对称伸缩）和2850cm -1（对称伸缩）附近。
②不饱和C-H 键伸缩振动出现在3000cm -1以上。
✓ 苯环上的C-H 键伸缩振动出现在3030cm -1附近，其特征是强度比饱和的C-H 弱，但谱带比较尖锐。
✓ 不饱和的双键 =CH — 的吸收出现在3010～3040cm -1范围内，末端=CH2的吸收
出现在3085cm -1附近。
✓ 叁键CH 上的C —H 键伸缩振动出现在3300cm -1附近。
2）叁键和累积双键区，2500～1900cm -1
对于烃类化合物，C CH R 的吸收出现在2100～2140cm -1附近；C R 的吸收出现在2190～2260cm -1；如果 R=R'，因为分子是对称的，故对红外无活性（即无吸收）。
C N 的伸缩振动在非共轭的情况下出现在2240～2260cm -1附近。
当与不饱
和键或芳核共轭时，该峰移到2220～2230cm -1附近。
若分子中仅含有氧原子，且氧原子离 C N 越近，C N 的吸收越弱，甚至观察不到。
3）双键伸缩振动区，1900～1200cm -1
✓酯类C=O基的吸收出现在1750～1725cm-1，且吸收很强；
✓醛类的羰基如果是饱和的，则吸收出现在1740～1720cm-1；如果是不饱和的，则向低波数移动；
✓羧酸由于氢键作用，常以二分子缔合体的形式存在，其吸收峰出现在1725 1700cm-1附近。
4）X-Y伸缩振动及X-H变形振动区（单键区），＜1650cm-1
苯环上氢原子面外变形的吸收峰位置取决于环上的取代形式，即与苯环上相邻的氢原子数有关，而与取代基的性质无关。
甲基的对称变形振动出现在1370～1380cm-1，可作为判断有无甲基的依据。
C=O的伸缩振动尽管吸收峰位置变化很大（1300～1000cm-1），但由于吸收强度很大，因而常成为谱图中最强的吸收，结果易于判断C=O键的存在。
3、影响基团频率位移的因素
（1）外部因素
试样状态、测定条件的不同以及溶剂极性的影响等外部因素都会引起基团频率的位移。
（2）内部因素
电效应、氢键、振动的偶合、费米共振、立体障碍、环的张力
1)电子效应：诱导效应、共轭效应
Ⅰ诱导效应诱导效应指电负性不同的取代基，会通过静电诱导而引起分子中电子分布的变化，导致力常数改变，使基团特征频率位移。
Ⅱ共轭效应(M效应）由分子形成大π键或含有孤对电子的原子接在具有多重键的原子上时，引起π-π或n-π共轭，由于共轭效应使共轭体系中的电子云密度趋于平均化，导致双键略有伸长，单键略有缩短，结果使C=O双键频率向低频移动，单键频率略向高频移动。
2)氢键的生成
羰基形成氢键，使双键电子云密度平均化，羰基的振动频率下降。
3)振动偶合
当两个振动频率相同或相近的基团相邻并具有一公共原子时，由于一个键的振动通过公共原子使另一个键的长度发生改变，从而形成了强烈的振动相互作用。
其结果是使振动频率发生变化，一个向高频移动，一个向低频移动，谱带分裂，这种现象称为振。