波谱分析红外光谱PPT讲稿
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波谱分析红外光谱课件
9.6
νC-O 1307
5.4
12 16 1216
1160 (cm-1)
νCO 1307
12
12 16 1216
1730 (cm-1)
VÉÄÄxzx Éy V{xÅ|áàÜç tÇw V{xÅ|vtÄ XÇz|ÇxxÜ|Çz
一些化学键的伸缩振动频率范围
键型 C≡N C≡C C=O C=C C—C
VÉÄÄxzx Éy V{xÅ|áàÜç tÇw V{xÅ|vtÄ XÇz|ÇxxÜ|Çz
教学内容
2.1 基本原理 2.2 影响振动频率的因素 2.3 红外光谱的分区 2.4 各类有机化合物的红外光谱 2.5 红外光谱解析
VÉÄÄxzx Éy V{xÅ|áàÜç tÇw V{xÅ|vtÄ XÇz|ÇxxÜ|Çz
键型 H—F H—Cl H—Br H—I O—H N—H S—H
K
键型
K
键型
K
9.7 ≡C—H
5.9
C—C
4.5
4.8 =C—H
5.1
C—O
5.4
4.1 —C—H
4.8
C—F
5.9
3.2 —C≡N
18
C—Cl
3.6
7.7 —C≡C
15.6 C—Br
3.1
6.4 —C=O
12
C—I
2.7
4.3 —C=C
VÉÄÄxzx Éy V{xÅ|áàÜç tÇw V{xÅ|vtÄ XÇz|ÇxxÜ|Çz
振动偶合 (Vibrational Coupling)：当分子中两个或两个以上的基团与同一原 子相连时, 其振动吸收带常发生裂分, 形成双峰。一个移向高频方向, 一个移 向低频方向, 强度加强。有伸缩振动偶合, 弯曲振动偶合、伸缩与弯曲振动偶 合三类。
红外光谱分析全解课堂PPT
红外分光光度计测量分辨率主要决定于狭缝的宽 度，光谱狭缝宽度愈小，仪器的分辨率愈好。所以为 提高仪器的分辨率，应尽可能使狭缝的宽度小。
29
图4-16是聚苯乙烯膜C—H伸缩振动吸收区分辨率与狭 缝宽度的关系。由于狭缝宽不仅分辨率降低，而且谱带形 状和强度也发生变化。
30
2．测量准确度 指仪器记录的样品真实透过度的准确程度。影响测
由于检测器产生的信号很微小，因此，必须将信 号放大，才能记录成红外光谱。
28
三、红外分光光度计的操作性能及影响因素
1．分辨率 分辨率是仪器的重要性能之一，它表示仪器分开
相邻光谱波数（或波长）的能力。普通红外分光光度 计的分辨率至少应为2cm-1或1cm-1，更精密的仪器， 如付里叶变换光谱仪的分辨率可达到0.1cm-1，甚至 更小。
振动光谱分类
定义： 所谓振动光谱是指物质由于吸收了能量而引
起其分子或原子内部基团振动的能量改变所产生 的光谱。 分类：
主要包括红外吸收光谱和激光拉曼光谱。 如果用的光源是红外光谱范围，即0.781000µm，就是红外吸收光谱。如果用的是强单色 光，例如激光，产生的是激光拉曼光谱。
1
第一节 红外光谱的基本原理
9
（5）谱带的划分：
10
11
高岭石{Al4[Si4O10](OH)8 }红外吸收光谱
透过率/%
80 70 60 50 40 30 20 10
0 -10
4000
3500
3000
2500
2000
波 数/cm-1
1500
1000
80 70 60 50 40 30 20 10 0 -10 500
12
三、红外光谱产生的原理
光源 单色器 检测器 电子放大器 记录系统
29
图4-16是聚苯乙烯膜C—H伸缩振动吸收区分辨率与狭 缝宽度的关系。由于狭缝宽不仅分辨率降低，而且谱带形 状和强度也发生变化。
30
2．测量准确度 指仪器记录的样品真实透过度的准确程度。影响测
由于检测器产生的信号很微小，因此，必须将信 号放大，才能记录成红外光谱。
28
三、红外分光光度计的操作性能及影响因素
1．分辨率 分辨率是仪器的重要性能之一，它表示仪器分开
相邻光谱波数（或波长）的能力。普通红外分光光度 计的分辨率至少应为2cm-1或1cm-1，更精密的仪器， 如付里叶变换光谱仪的分辨率可达到0.1cm-1，甚至 更小。
振动光谱分类
定义： 所谓振动光谱是指物质由于吸收了能量而引
起其分子或原子内部基团振动的能量改变所产生 的光谱。 分类：
主要包括红外吸收光谱和激光拉曼光谱。 如果用的光源是红外光谱范围，即0.781000µm，就是红外吸收光谱。如果用的是强单色 光，例如激光，产生的是激光拉曼光谱。
1
第一节 红外光谱的基本原理
9
（5）谱带的划分：
10
11
高岭石{Al4[Si4O10](OH)8 }红外吸收光谱
透过率/%
80 70 60 50 40 30 20 10
0 -10
4000
3500
3000
2500
2000
波 数/cm-1
1500
1000
80 70 60 50 40 30 20 10 0 -10 500
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三、红外光谱产生的原理
光源 单色器 检测器 电子放大器 记录系统
有机化合物波谱分析-红外.ppt
①对称伸缩振动以s
HH
HH
②不对称伸缩振以as表示。
C
C
(2)弯曲振动(bending vibration)，也叫变角振动，以δ表示
①面内弯曲振动以δs表示。
HH C
HH C
②面外弯曲振动，以δo.o.p表示
剪式振动 s 面内摇摆
HH C
HH C
面外摇动 扭曲变形
8
3. 振动图示
按能量高纸顺序排列，通常是：as >s >δs >δo.o.p
OCO 对称伸缩
OCO
OCO
O CO
不对称伸缩 弯曲(x,y平面) 弯曲(y,z平面)
峰简并为1个
12
第二章 红外光谱（Infrared spectra IR）
（三）峰强 1、峰强的表示方法
红外光谱中峰的强度一般用百分透光率T%或吸光度A 表示。物质对红外光的吸收符合Lambert-Beer定律。 测试样品的浓度大，吸收峰强。 1）百分透光率：T%=I/I0×100% 2）吸光度：A=lgI0/I=lgT0/T A---------吸光度 I0---------吸收峰基线的透射比 I----------峰顶的透射比 3）百分吸收率：百分吸收率=（100-T）% 4）摩尔吸光系数
25
第二章 红外光谱（Infrared spectra IR）
稀溶液(游离状态)，OH3650~3600cm-1 浓度增加(氢键)，OH3515cm-1(二聚体)，3350cm-1 (多聚体)
乙醇在 不同浓 度下分 子间氢 键的影
响
26
第二章 红外光谱（Infrared spectra IR）
5、互变异构：峰位移
3
红外光谱解析PPT课件
综上，该化合物为CH2=CHCH2OH.
第二章 红外光谱
有机化合物波谱分析
(8)未知物分子式为C6H8N2，其红外图如下图所 示，试推其结构。
第二章 红外光谱
有机化合物波谱分析
解：（1）不饱和度Ω=1+6+0.5（2-8）=4 3030.70cm-1，1592.66cm-1，1502.26cm-1的峰 表明含有苯环。
（3）3095cm-1，1649cm-1表明含有碳碳双键。
综上，可能为乙酸乙烯酯或丙烯酸甲酯。
第二章 红外光谱
有机化合物波谱分析
(10) 分子式为 C6H14 ，红外光谱如下，试推其结构。
C
第二章 红外光谱
有机化合物波谱分析
（1）不饱和度Ω=1+6+0.5（0-14）=0，所以 C6H14 为饱和烃。
第二章 红外光谱
有机化合物波谱分析
解：（1）不饱和度Ω=1+4+0.5（0-8）=1 1740cm-1表示含有C=O。高频区没有出现宽的强 吸收峰，表明没有-OH，又因为1740cm-1的峰位 于相对高频峰。因此，该化合物为酯类化合物。
（2）3000~2800cm-1的峰为νCH(-CH3,-CH2-)， 1380cm-1处孤峰表明有孤立-CH3，1460cm-1说 明含有-CH2-。因此，含有孤立-CH3和
根据（2）得苯环结构和817cm-1强峰，表明该物 质为苯的对二取代物。
（4）1380cm-1的单峰和2920cm-1表明含有CH3，则不含有碳碳三键。
根据（4）和2217cm-1处强峰，显示含有碳氮三 键。
综上，该化合物为对甲基苯甲氰。
第二章 红外光谱
（4）推测C4H8O2的结构
第二章 红外光谱
有机化合物波谱分析
(8)未知物分子式为C6H8N2，其红外图如下图所 示，试推其结构。
第二章 红外光谱
有机化合物波谱分析
解：（1）不饱和度Ω=1+6+0.5（2-8）=4 3030.70cm-1，1592.66cm-1，1502.26cm-1的峰 表明含有苯环。
（3）3095cm-1，1649cm-1表明含有碳碳双键。
综上，可能为乙酸乙烯酯或丙烯酸甲酯。
第二章 红外光谱
有机化合物波谱分析
(10) 分子式为 C6H14 ，红外光谱如下，试推其结构。
C
第二章 红外光谱
有机化合物波谱分析
（1）不饱和度Ω=1+6+0.5（0-14）=0，所以 C6H14 为饱和烃。
第二章 红外光谱
有机化合物波谱分析
解：（1）不饱和度Ω=1+4+0.5（0-8）=1 1740cm-1表示含有C=O。高频区没有出现宽的强 吸收峰，表明没有-OH，又因为1740cm-1的峰位 于相对高频峰。因此，该化合物为酯类化合物。
（2）3000~2800cm-1的峰为νCH(-CH3,-CH2-)， 1380cm-1处孤峰表明有孤立-CH3，1460cm-1说 明含有-CH2-。因此，含有孤立-CH3和
根据（2）得苯环结构和817cm-1强峰，表明该物 质为苯的对二取代物。
（4）1380cm-1的单峰和2920cm-1表明含有CH3，则不含有碳碳三键。
根据（4）和2217cm-1处强峰，显示含有碳氮三 键。
综上，该化合物为对甲基苯甲氰。
第二章 红外光谱
（4）推测C4H8O2的结构
红外光谱谱图解析ppt课件
n=3 730 ~740 cm-1 （中 ） n≥ 722 cm-1 （中强 ）
d) CH2和CH3的相对含量也可以由1460 cm-1和1380 cm-1的峰 强度估算强度
正庚烷
正十二 烷
正二十八 烷
1500 1400 1300cm-1 1500 1400 1300 cm-1 1500 1400 1300cm-1
②单核芳烃 的C=C键伸缩振动（1626 1650 cm-1 ）
12:59:55
20
苯衍生物的C=C
苯衍生物在 1650 2000 cm-1 出现 C-H和C=C键的面内变形振动的 泛频吸收（强度弱），可用来判断取代基位置。
2000
1600
12:59:55
21ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
③C=O （1850 1600 cm-1 ） 碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。
—CH3 —CH2— —C—H
2960 cm-1 反对称伸缩振动 2870 cm-1 对称伸缩振动 2930 cm-1 反对称伸缩振动 2850 cm-1 对称伸缩振动 2890 cm-1 弱吸收
3000 cm-1 以下
③不饱和碳原子上的=C—H（ C—H ） 苯环上的C—H 3030 cm-1 =C—H 3010 2260 cm-1 C—H 3300 cm-1
12:59:56
32
12:59:56
33
2、 烯烃，炔烃
CH
CH 伸
CC 缩
CC 振
a)C-H 伸缩振动(> 3000 cm-1)
动
CH 变
形
振 动
H CH H C H C CH2
12:59:55
9
（一）了解样品来源及测试方法
d) CH2和CH3的相对含量也可以由1460 cm-1和1380 cm-1的峰 强度估算强度
正庚烷
正十二 烷
正二十八 烷
1500 1400 1300cm-1 1500 1400 1300 cm-1 1500 1400 1300cm-1
②单核芳烃 的C=C键伸缩振动（1626 1650 cm-1 ）
12:59:55
20
苯衍生物的C=C
苯衍生物在 1650 2000 cm-1 出现 C-H和C=C键的面内变形振动的 泛频吸收（强度弱），可用来判断取代基位置。
2000
1600
12:59:55
21ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
③C=O （1850 1600 cm-1 ） 碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。
—CH3 —CH2— —C—H
2960 cm-1 反对称伸缩振动 2870 cm-1 对称伸缩振动 2930 cm-1 反对称伸缩振动 2850 cm-1 对称伸缩振动 2890 cm-1 弱吸收
3000 cm-1 以下
③不饱和碳原子上的=C—H（ C—H ） 苯环上的C—H 3030 cm-1 =C—H 3010 2260 cm-1 C—H 3300 cm-1
12:59:56
32
12:59:56
33
2、 烯烃，炔烃
CH
CH 伸
CC 缩
CC 振
a)C-H 伸缩振动(> 3000 cm-1)
动
CH 变
形
振 动
H CH H C H C CH2
12:59:55
9
（一）了解样品来源及测试方法
《红外光谱》PPT课件
）
(cm-1) = 104 / λ (μ m)
纵坐标：吸光度（A）或透光率（T） 多以百分透光率T%来表示
*
T = I / I0 （遵守Lambert-Beer定律
）
A = lg (1 / T)
IR中，“谷”越深（T越小），吸光 度越大，吸收强度越强。
*
二、红外光谱基本原理
满足两个条件： (1)辐射能满足物质产生振动能级跃迁所需的能量； (2)伴随净的偶极矩的变化。
*
对称伸缩振动s 非对称伸缩振动as 剪式振动
面内摇摆
*
面外摇摆
扭曲振动
分子振动自由度
研究多原子分子时，常把复杂振动分解为许多简单的基本振动， 这些基本振动数目称为分子的振动自由度，简称分子自由度。
原子在三维空间的位置可用x，y，z表示，即3个自由度。
含N个原子的分子，分子自由度的总数为3N个。
分子总的自由度3N=平动自由度+转动自由度+振动自由度
非线性分子：3N-6 （平动3、转动3） 线性分子：3N-5 （平动3、转动2）
*
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。无瞬间偶极距变化时， 无红外吸收。
（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。
（4）由基态跃迁到第一激发态，产生一个强吸收峰，基频峰。
（5）由基态跃迁到第二激发态或更高激发态，产生的弱的吸收 峰，倍频峰。
*
影响吸收谱带位置的主要因素（内部因素）
1. 诱导效应（I效应）
(cm-1) = 104 / λ (μ m)
纵坐标：吸光度（A）或透光率（T） 多以百分透光率T%来表示
*
T = I / I0 （遵守Lambert-Beer定律
）
A = lg (1 / T)
IR中，“谷”越深（T越小），吸光 度越大，吸收强度越强。
*
二、红外光谱基本原理
满足两个条件： (1)辐射能满足物质产生振动能级跃迁所需的能量； (2)伴随净的偶极矩的变化。
*
对称伸缩振动s 非对称伸缩振动as 剪式振动
面内摇摆
*
面外摇摆
扭曲振动
分子振动自由度
研究多原子分子时，常把复杂振动分解为许多简单的基本振动， 这些基本振动数目称为分子的振动自由度，简称分子自由度。
原子在三维空间的位置可用x，y，z表示，即3个自由度。
含N个原子的分子，分子自由度的总数为3N个。
分子总的自由度3N=平动自由度+转动自由度+振动自由度
非线性分子：3N-6 （平动3、转动3） 线性分子：3N-5 （平动3、转动2）
*
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。无瞬间偶极距变化时， 无红外吸收。
（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。
（4）由基态跃迁到第一激发态，产生一个强吸收峰，基频峰。
（5）由基态跃迁到第二激发态或更高激发态，产生的弱的吸收 峰，倍频峰。
*
影响吸收谱带位置的主要因素（内部因素）
1. 诱导效应（I效应）
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M
例：已知c c、C=C和C-C 键的伸缩振动力常
数分别为1650N·s-1、960N·s-1和450N·s-1，求它们
的伸缩振动波数。
解：
M 12 12 6 12 12
c c 130.3 1650 2160cm1
6
c c 130.3 960 1648cm1
6
c c 130.3 450 1128cm1
6
由上面的公式可以得出以下结论：
a.分子的折合质量越小，振动频率越高； b.化学键的力常数越大，振动频率越高。
由这两条结论我们可以得到以下规律： a.力常数与化学键的键能成正比，质量接近的基团， 力常数有以下规律：
K叁键 > K双键 > K单键
IR 吸收频率：
cc cc cc
b.与氢原子相连的化学键的折合质量都小，红外吸收在高波数区；
波谱分析红外光谱课件
引言
红外光谱（infrared spectroscopy, IR）是研 究分子运动的吸收光谱，亦称为分子光谱。 通常 IR 指波长 2~25μm 之间的吸收光谱，这 段波长范围反映出分子中原子间的振动和变 角运动。
尽管转动所涉及的能量变化较小，处于 远红外区，但转动影响到振动产生偶极矩的 变化，因而在红外光谱区实际所测得的谱图 是分子的振动与转动的加合表现。
主要用于研究分子的纯转动能级的跃迁和晶体的 晶格振动。
振动频率
以双原子为例，在双原子作伸缩振动时，可以 将其视为一个简单的谐振子。根据经典力学原理， 简谐振动遵循胡克定律：
m1
m2
1 K 2 m
式中： ν ----振动频率 K ----化学键的力常数（N·m-1）
对于双原子分子来讲，可 用折合质量 μ（Kg）代替 m：
e．不对称伸缩振动对分子偶极的改变比对称伸 缩振动大，所以 νas 吸收带出现在较高的波数区， 且吸收强度高。
振动能级
根据量子力学，谐振子的能量是量子化的，其能
量由下式确定：
EV
(V
1 )h
2
(V
1) h
2 2
K
式中 V---振动量子数，其值为0，1，2，3… E0为振动基态；
E1为第一振动激发态； E2为第二振动激发态；余此类推。
且电磁波的频率（波数）与谐振子的振动频 率（波数）相等是产生红外吸收光谱的必要条 件：
` `
基本术语
光谱选律
主要用于研究 O-H、N-H 和 C-H 键的倍频吸收和 组合频吸收，此区域的吸收峰的强度一般比较弱。
中红外区（基频区）
λ：2 ~ 25 μm
：5000 ~4 00 cm-1
主要研究分子的振转能级的跃迁。绝大多数有机
化合物和无机化合物的基频吸收都落在这一区域。
远红外区
λ：25 ~ 300 μm
：400 ~ 33 cm-1
1 K 2
1 K 2c
式中：
m1m2
m1 m2
因为
mi
Mi 103 N A
式中：Mi--- i 原子的摩尔质量，g
式中
NA---阿伏加德罗常数（6.02×1023mol-1）
M 103 N A
M M1 M2 M1 M2
则：
3.906 1012 K (s1)
M
130.3 K (cm1)
C-H伸缩振动在 ~3000cm-1， O-H伸缩振动 在3000~3600cm-1 ， N-H伸缩振动在 ~3300cm-1
c.与碳原子成键的其他原子，随其原子质量的递增， 折合质量也递增，导致红外波数递减；
d. 弯曲振动比伸缩振动容易，弯曲振动的 K 均 较小，故其吸收在低波数区。
例如：C-H伸缩振动吸收位于 ~3000cm-1，而弯 曲振动吸收位于 ~1340cm-1。
禁阻跃迁：如果两个能级间的跃迁根据选律是不 可能的。跃迁概率小，吸收强度很弱甚至观察不到。
振动能级跃迁与红外吸收光谱
两个相邻振动能级间的能量差ΔEV可由下式确定：
EV E(V 1) EV h hc
当光子的能量hν`与振子的跃迁能相等，即：
h ` hc ` EV h hc
时，光子有可能被谐振子吸收，振子由低能级跃迁 到高能级态，同时产生吸收谱带。
近来，已采用可调激光器作为光源来代替单色器，研 制成功了激光红外分光光度计，即第四代红外分光光度计，
它具有更高的分辨率和更广的应用范围，但目前还未普及。
第一节 IR 的基本原理
一、红外吸收光谱
13 当用一束具有连续波长红外光照射物质时，该物 质的分子就会吸收一定波长的红外光的光能，并转 化为分子的振动能量和转动能量。如果以波长或波 数为横坐标，以百分吸收率或透过率为纵坐标，把 这谱带记录下来，就得到该物质的红外吸收光谱图。
1947年第一台实用的双光束自动记录的红外分光光 度计问世。这是一台以棱镜作为色散元件的第一代红外 分光光度计。
到了六十年代，用光栅代替棱镜作分光器 的第二 代 红外光谱仪投入了使用。这种计算机化的光栅为分光部件 的第二代红外分光光度计仍在应用。
七十年代后期，干涉型傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)投入了使用，这就是第三代红外分光光度计。
IR 光谱又称分子振转光谱。
红外光谱的发展历史
在十九世纪初就发现了红外线,到1892年有人利 用岩盐棱镜和测热幅射计(电阻温度计)测定了20多 种有机化合物的红外光谱
1905年科伯伦茨发表了128种有机和无机化合物 的红外光谱，红外光谱与分子结构间的特定联系才被 确认。
到1930年前后，随着量子理论的提出和发展，红 外光谱的研究得到了全面深入的开展，并且测得大量 物质的红外光谱。
横坐标：波数( v )400～4000 cm-1；表示吸收峰的位置。
纵坐标：透过率（T %），表示吸收强度。 T↓，表明吸收的越好，故曲线低谷表示是一个好的吸收带。
7
23 红外光区（0.78 ~ 300μm）的划分： 按波长分为三个区： 近红外区（泛频区）
λ：0.78 ~ 2 μm
：12820 ~ 5000 cm-1
双原子分子实际势能随核间距离的增大而增大。 按非谐振子的势能函数求解薛氏方程，体系振动：
EV
(V
1 )h
2
(V
1)2 h
2
……
光谱选律：原子和分子与电磁波相互作用，从一 个能量状态跃迁到另一个能量状态要服从一定的规 律。
允许跃迁：如果两个能级间的跃迁根据选律是可 能的。跃迁概率大，吸收强度大。
例：已知c c、C=C和C-C 键的伸缩振动力常
数分别为1650N·s-1、960N·s-1和450N·s-1，求它们
的伸缩振动波数。
解：
M 12 12 6 12 12
c c 130.3 1650 2160cm1
6
c c 130.3 960 1648cm1
6
c c 130.3 450 1128cm1
6
由上面的公式可以得出以下结论：
a.分子的折合质量越小，振动频率越高； b.化学键的力常数越大，振动频率越高。
由这两条结论我们可以得到以下规律： a.力常数与化学键的键能成正比，质量接近的基团， 力常数有以下规律：
K叁键 > K双键 > K单键
IR 吸收频率：
cc cc cc
b.与氢原子相连的化学键的折合质量都小，红外吸收在高波数区；
波谱分析红外光谱课件
引言
红外光谱（infrared spectroscopy, IR）是研 究分子运动的吸收光谱，亦称为分子光谱。 通常 IR 指波长 2~25μm 之间的吸收光谱，这 段波长范围反映出分子中原子间的振动和变 角运动。
尽管转动所涉及的能量变化较小，处于 远红外区，但转动影响到振动产生偶极矩的 变化，因而在红外光谱区实际所测得的谱图 是分子的振动与转动的加合表现。
主要用于研究分子的纯转动能级的跃迁和晶体的 晶格振动。
振动频率
以双原子为例，在双原子作伸缩振动时，可以 将其视为一个简单的谐振子。根据经典力学原理， 简谐振动遵循胡克定律：
m1
m2
1 K 2 m
式中： ν ----振动频率 K ----化学键的力常数（N·m-1）
对于双原子分子来讲，可 用折合质量 μ（Kg）代替 m：
e．不对称伸缩振动对分子偶极的改变比对称伸 缩振动大，所以 νas 吸收带出现在较高的波数区， 且吸收强度高。
振动能级
根据量子力学，谐振子的能量是量子化的，其能
量由下式确定：
EV
(V
1 )h
2
(V
1) h
2 2
K
式中 V---振动量子数，其值为0，1，2，3… E0为振动基态；
E1为第一振动激发态； E2为第二振动激发态；余此类推。
且电磁波的频率（波数）与谐振子的振动频 率（波数）相等是产生红外吸收光谱的必要条 件：
` `
基本术语
光谱选律
主要用于研究 O-H、N-H 和 C-H 键的倍频吸收和 组合频吸收，此区域的吸收峰的强度一般比较弱。
中红外区（基频区）
λ：2 ~ 25 μm
：5000 ~4 00 cm-1
主要研究分子的振转能级的跃迁。绝大多数有机
化合物和无机化合物的基频吸收都落在这一区域。
远红外区
λ：25 ~ 300 μm
：400 ~ 33 cm-1
1 K 2
1 K 2c
式中：
m1m2
m1 m2
因为
mi
Mi 103 N A
式中：Mi--- i 原子的摩尔质量，g
式中
NA---阿伏加德罗常数（6.02×1023mol-1）
M 103 N A
M M1 M2 M1 M2
则：
3.906 1012 K (s1)
M
130.3 K (cm1)
C-H伸缩振动在 ~3000cm-1， O-H伸缩振动 在3000~3600cm-1 ， N-H伸缩振动在 ~3300cm-1
c.与碳原子成键的其他原子，随其原子质量的递增， 折合质量也递增，导致红外波数递减；
d. 弯曲振动比伸缩振动容易，弯曲振动的 K 均 较小，故其吸收在低波数区。
例如：C-H伸缩振动吸收位于 ~3000cm-1，而弯 曲振动吸收位于 ~1340cm-1。
禁阻跃迁：如果两个能级间的跃迁根据选律是不 可能的。跃迁概率小，吸收强度很弱甚至观察不到。
振动能级跃迁与红外吸收光谱
两个相邻振动能级间的能量差ΔEV可由下式确定：
EV E(V 1) EV h hc
当光子的能量hν`与振子的跃迁能相等，即：
h ` hc ` EV h hc
时，光子有可能被谐振子吸收，振子由低能级跃迁 到高能级态，同时产生吸收谱带。
近来，已采用可调激光器作为光源来代替单色器，研 制成功了激光红外分光光度计，即第四代红外分光光度计，
它具有更高的分辨率和更广的应用范围，但目前还未普及。
第一节 IR 的基本原理
一、红外吸收光谱
13 当用一束具有连续波长红外光照射物质时，该物 质的分子就会吸收一定波长的红外光的光能，并转 化为分子的振动能量和转动能量。如果以波长或波 数为横坐标，以百分吸收率或透过率为纵坐标，把 这谱带记录下来，就得到该物质的红外吸收光谱图。
1947年第一台实用的双光束自动记录的红外分光光 度计问世。这是一台以棱镜作为色散元件的第一代红外 分光光度计。
到了六十年代，用光栅代替棱镜作分光器 的第二 代 红外光谱仪投入了使用。这种计算机化的光栅为分光部件 的第二代红外分光光度计仍在应用。
七十年代后期，干涉型傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)投入了使用，这就是第三代红外分光光度计。
IR 光谱又称分子振转光谱。
红外光谱的发展历史
在十九世纪初就发现了红外线,到1892年有人利 用岩盐棱镜和测热幅射计(电阻温度计)测定了20多 种有机化合物的红外光谱
1905年科伯伦茨发表了128种有机和无机化合物 的红外光谱，红外光谱与分子结构间的特定联系才被 确认。
到1930年前后，随着量子理论的提出和发展，红 外光谱的研究得到了全面深入的开展，并且测得大量 物质的红外光谱。
横坐标：波数( v )400～4000 cm-1；表示吸收峰的位置。
纵坐标：透过率（T %），表示吸收强度。 T↓，表明吸收的越好，故曲线低谷表示是一个好的吸收带。
7
23 红外光区（0.78 ~ 300μm）的划分： 按波长分为三个区： 近红外区（泛频区）
λ：0.78 ~ 2 μm
：12820 ~ 5000 cm-1
双原子分子实际势能随核间距离的增大而增大。 按非谐振子的势能函数求解薛氏方程，体系振动：
EV
(V
1 )h
2
(V
1)2 h
2
……
光谱选律：原子和分子与电磁波相互作用，从一 个能量状态跃迁到另一个能量状态要服从一定的规 律。
允许跃迁：如果两个能级间的跃迁根据选律是可 能的。跃迁概率大，吸收强度大。