红外吸收光谱与分子结构的关系

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红外吸收光谱原理

红外吸收光谱原理
红外吸收光谱原理是一种分析技术，用于研究物质的结构、组成和化学性质。

它基于物质分子对红外光的吸收特性进行分析。

红外光谱是由红外辐射区域的电磁波组成的。

红外光的频率范围通常从1×10^12 Hz到3×10^14 Hz，对应的波长范围从0.8
微米到1000微米。

物质分子在这个频率范围内对特定波长的
红外光有吸收的能力，这与分子结构和化学键的特性有关。

原理上，红外吸收光谱是通过测量红外光通过待测物质后的强度变化来进行的。

当红外光通过物质时，分子会吸收与其振动和转动相对应的能量。

物质中的不同化学键和功能团会产生不同的吸收峰，这样就能通过红外光谱图谱来确定物质的结构和组成。

红外光谱仪通常由光源、样品室、光谱仪和检测器组成。

光源产生红外光束，经过样品室后，光束中的红外光被样品吸收或透射，然后进入光谱仪。

光谱仪将红外光根据其波长分解成不同的频率，并将其转换为电信号。

最后，检测器测量电信号的强度，形成红外光谱图。

红外吸收光谱原理的优势在于其非破坏性和高分辨率的特点。

它可以应用于各种领域，如化学、材料科学、生物科学等。

通过对物质的红外吸收光谱进行分析，可以快速得到物质的结构信息和组成成分，为研究和实际应用提供有价值的信息。

红外光谱与分子结构

CH2
饱和碳原子上的—C—H
—CH3
2960 cm-1 反对称伸缩振动 2870 cm-1 对称伸缩振动
—CH2—
2930 cm-1 反对称伸缩振动 2850 cm-1 对称伸缩振动
—C—H
2890 cm-1 弱吸收
3000 cm-1 以下
应用价值不大！！
C-H C-H伸缩振动 < 3000 cm-1 收峰
3610
3620 3630 增 3640 大
注意：区别伯、仲、叔醇；醇类和烃类及酚类的区别。
3640 3630 3620
1050 1100
3.醇
氢键缔合
1150
醚
CO 1300 ~ 1000cm1
1．链醚和环醚
aCsO（C 链）1150 ~ 1060cm（1 强）
s C
O（链）弱
消失
2．芳醚和烯醚
as C O
1275 ~ 1200cm1
as CO( )
~ 1250cm1 (强)
s C O( )
~ 1040cm1 (中)
示例
OH ~ 3200
CO ~ 1050 CO ~ 1100
5. 羰基化合物（醛、酮、羧酸、酯）
峰位排序：酸酐 > 酰卤 > 羧酸（游离）> 酯类 > 醛 > 酮 > 酰胺
苯环取代类型的吸收峰
1. 单取代 (含5个相邻H)
H（双峰）
~ 750cm（1 强） ~ 700cm（1 较强）
2000cm1
1600cm1
2. 双取代 • 邻取代（4个相邻H）
2000cm1
H ~ 750cm（1 强，单峰）与单取代峰位重叠

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。

红外光谱在分子结构分析中的应用

红外光谱在分子结构分析中的应用红外光谱（Infrared spectroscopy）是指将物质吸收或反射的红外辐射产生的光谱进行定性和定量分析的方法。

它能够通过研究物质在不同波数下的吸收能力来确定分子中含有的化学键种类和数量，从而揭示出分子的结构和组成，是一种非常重要的分析方法。

红外光谱的原理分子中的原子都会对电磁波作出反应，它们在吸收、散射或透过电磁波时将吸收一定量的能量，这是因为这些反应所涉及的能级的跃迁都需要能量的贡献，而我们所研究的分子较小，其响应的最常用波长位于红外辐射的波长区域内。

在分子中，多数的化学键的振动都会发生在这一区域内，当电磁波与分子相互作用时，只有跃迁能量等于或接近振动频率的电磁波才能被吸收。

这样，所吸收的波长能量就可以作为分子的“指纹”而被检查处理。

红外光谱能提供的信息红外光谱通过测量介质对不同波长辐射的吸收情况来确定分子性质。

分析师可以利用红外光谱去探测物质中存在的化学键，检查其振动频率；确定化合物的结构；对分子中原子的相互作用和键距离等结构参数进行定量测定；确定并鉴定分子中的错误或杂质等。

翻转分子结构红外光谱可以被用来翻转分子的结构。

分子只有在运动中才会振动，这通常表现为分子的振动和弯曲。

红外光谱可以测量出物质的共振振动频率，这可以用来确定分子的结构。

确定化合物的结构可以允许分析师利用这种知识去寻找新的分子结构，在这些分子结构内利用分子互相作用来设计出新型材料，这在药物研发，工业生产以及能源领域都有用武之地。

化合物的确定通过红外光谱的比较，可以确定不同的物质有不同的红外光谱。

红外光谱可以确定分子中有哪些元素，确定分子组成和各种化学反应过程中的机理。

因此，红外光谱不仅仅是确定物质的结构，它还可以确定在反应中什么是正在发生的，以及反应的速率和机理。

结论红外光谱如今在化学，生物学和材料科学等领域中得到了广泛的应用。

通过这种工具，科学家可以研究化学反应和材料结构，设计出新型药物和材料。

红外光谱与分子结构

红外光谱与分子结构 It was last revised on January 2, 2021红外光谱与分子结构一、红外光谱的特征性通过对大量标准样品的红外光谱的研究，处于不同有机物分子的同一种官能团的振动频率变化不大，即具有明显的特征性。

这是因为连接原子的主要为价键力，处于不同分子中的价键力受外界因素的影响有限！即各基团有其自已特征的吸收谱带。

例：2800～3000cm-1：-CH3特征峰；1600～1850cm-1：-C=O 特征峰；基团所处化学环境不同，特征峰出现位置变化：—CH2—CO—CH2— 1715cm-1酮—CH2—CO—O— 1735cm-1酯—CH2—CO—NH— 1680cm-1 酰胺二、红外光谱的分区习惯上把化合物的4000～400cm-1范围的中红外区的红外光谱划分为四个区域。

1、X–H 伸缩振动区：4000～2500cm-1，X=O、N、C、S，…；2、叁键及累积双键伸缩振动区：2500～1900cm-1；3、双键伸缩振动区：1900～1200cm-1；4、X–Y伸缩振动，X–H 变形振动区：<1650cm-1；指纹区：1330～650cm-1，X–C（X≠H）键的伸缩振动及各类变形振动。

特征区：某些官能团的伸缩振动。

特点：吸收峰比较少，同一官能团存在于不同的化合物中，吸收峰位置变动不大，特征性较强，可以用来鉴定官能团。

指纹区：某些分子的骨架振动。

特点：振动频率对整个分子结构环境的变化十分敏感，分子结构的细微变化，引起该区域的变化十分地灵敏，可用于鉴别不同化合物。

1、X–H 伸缩振动区（4000～2500cm-1）X代表O、N、C、S时，对应醇、酚、羧酸、胺、亚胺、炔烃、烯烃、芳烃及饱和烃类的 O–H、N–H、C–H伸缩振动。

（1）O–H醇与酚：游离态（浓度小），3640～3610cm-1，峰形尖锐；缔合（浓度大），3300cm-1附近，峰形宽而钝。

羧酸：3300～2500cm-1，中心约3000cm-1，谱带宽。

红外光谱分析

红外光谱分析序言二十世纪初叶，Coblentz发表了一百多个有机化合物的红外光谱图，给有机化学家提供了鉴别未知化合物的有力手段。

到四十年代红外光谱技术得到了广泛的研究和应用。

当今红外光谱仪的分辨率越来越高，检测范围扩展到10000－200cm-1，样品量少至微克级。

红外光谱提供的某些信息简捷可靠，检测样品中有无羰基及属于哪一类（酸酐、酯、酮或醛）是其他光谱技术难以替代的。

因此，对从事有机化合物为研究对象的化学工作者来说，红外光谱学是必需熟悉和掌握的一门重要光谱知识。

一、基本原理1、基本知识光是一种电磁波。

可根据电磁波的波长范围分成不同类型的光谱，它们各自反映出物质的不同类型的运动形式。

表1列出这些电磁波的波长，其所在区域的光谱名称，以及对应的运动形式。

红外光谱研究的内容涉及的是分子运动，因此称之为分子光谱。

通常红外光谱系指2-25μ之间的吸收光谱，常用的为中红外区4000-650cm-1或4000-400cm-1。

这段波长范围反映出分子中原子间的振动和变角振动，分子在振动运动的同时还存在转动运动。

在红外光谱区实际所测得的图谱是分子的振动与转动运动的加合表现，即所谓振转光谱。

每一化合物都有其特有的光谱，因此使我们有可能通过红外光谱对化合物作出鉴别。

红外光谱所用的单位波长μ，波数cm-1。

光学中的一个基本公式是λυ= C，式中λ为波长，υ为频率，C为光速(3×1010cm/s)。

设υ为波数，其含义是单位长度(1cm)中所含的波的个数，并应具有以下关系：波数(cm-1)＝104/波长(μ)波长和波数都被用于表示红外光谱的吸收位置，即红外光谱图的横坐标。

目前倾向于普遍采用波数为单位，而在图谱上方标以对应的波长值。

红外光谱图的纵坐标反映的是吸收强度，一般以透过率(T%)表示。

2、红外光谱的几种振动形式主要的基本可以分为两大类：伸缩振动和弯曲振动。

(1)伸缩振动(υ)沿着键轴方向伸或缩的振动，存在对称与非对称两种类型。

红外光谱分析

红外光谱分析二十世纪初叶,Coblentz发表了一百多个有机化合物的红外光谱图,给有机化学家提供了鉴别未知化合物的有力手段。

到四十年代红外光谱技术得到了广泛的研究与应用。

当今红外光谱仪的分辨率越来越高,检测范围扩展到10000-200cm-1,样品量少至微克级。

红外光谱提供的某些信息简捷可靠，检测样品中有无羰基及属于哪一类（酸酐、酯、酮或醛）就是其她光谱技术难以替代的。

因此，对从事有机化合物为研究对象的化学工作者来说，红外光谱学就是必需熟悉与掌握的一门重要光谱知识。

一、基本原理1、基本知识光就是一种电磁波。

可根据电磁波的波长范围分成不同类型的光谱它们各自反映出物质的不同类型的运动形式。

表1列出这些电磁波的波长,其所在区域的光谱名称，以及对应的运动形式。

表1常用的有机光谱及对应的微观运动红外光谱研究的内容涉及的就是分子运动，因此称之为分子光谱通常红外光谱系指2-25 □之间的吸收光谱，常用的为中红外区4000-650亦(2、5-15、4卩)或4000-400亦。

这段波长范围反映出分子中原子间的振动与变角振动，分子在振动运动的同时还存在转动运动。

在红外光谱区实际所测得的图谱就是分子的振动与转动运动的加合表现，即所谓振转光谱。

每一化合物都有其特有的光谱，因此使我们有可能通过红外光谱对化合物作出鉴别。

红外光谱所用的单位波长口,波数cm。

光学中的一个基本公式就是入U = C,式中入为波长，U为频率,C为光速(3 x 1010cm/s)。

设U为波数,其含义就是单位长度(1cm)中所含的波的个数,并应具有以下关系：波数(cm1) =104/波长(卩)波长与波数都被用于表示红外光谱的吸收位置，即红外光谱图的横坐标。

目前倾向于普遍采用波数为单位，而在图谱上方标以对应的波长值。

红外光谱图的纵坐标反映的就是吸收强度，一般以透过率(T%)表示。

2、红外光谱的几种振动形式主要的基本可以分为两大类：伸缩振动与弯曲振动。

(1) 伸缩振动(U )沿着键轴方向伸或缩的振动，存在对称与非对称两种类型。

红外吸收光谱的测定及结构分析

仪器分析实验——红外吸收光谱的测定及结构分析学号:2班级:应用化工技术11-2姓名:韩斐一、实验的目的与要求1.掌握红外光谱法进行物质结构分析的基本原理,能够利用红外光谱鉴别官能团,并根据官能团确定未知组分的主要结构;2.了解仪器的基本结构及工作原理;3.了解红外光谱测定的样品制备方法;4.学会傅立叶变换红外光谱仪的使用。

二、原理红外吸收光谱法就是通过研究物质结构与红外吸收光谱间的关系,来对物质进行分析的,红外光谱可以用吸收峰谱带的位置与峰的强度加以表征。

测定未知物结构就是红外光谱定性分析的一个重要用途。

根据实验所测绘的红外光谱图的吸收峰位置、强度与形状,利用基团振动频率与分子结构的关系,来确定吸收带的归属,确认分子中所含的基团或键,并推断分子的结构,鉴定的步骤如下:(1)对样品做初步了解,如样品的纯度、外观、来源及元素分析结果,及物理性质(分子量、沸点、熔点)。

(2)确定未知物不饱与度,以推测化合物可能的结构;(3)图谱解析①首先在官能团区(4000～1300cm－1)搜寻官能团的特征伸缩振动;②再根据“指纹区”(1300～400cm-1)的吸收情况,进一步确认该基团的存在以及与其它基团的结合方式。

三、仪器与试剂1、Nicolet 510P FT-IR Spectrometer(美国Nicolet公司);2、 FW-4型压片机(包括压模等)(天津市光学仪器厂);真空泵;玛瑙研钵;红外灯;镊子;可拆式液体池;盐片(NaCl, KBr, BaF2等)。

3、试剂:KBr粉末(光谱纯);无水乙醇(AR);滑石粉;丙酮;脱脂棉;4、测试样品:对硝基苯甲酸;苯乙酮等。

四、实验步骤1.了解仪器的基本结构及工作原理2.红外光谱仪的准备①打开红外光谱仪电源开关,待仪器稳定30分钟以上,方可测定;②打开电脑,选择win98系统,打开OMNIC E、S、P软件;在Collect菜单下的ExperimentSet-up中设置实验参数;③实验参数设置:分辨率 4 cm-1,扫描次数32,扫描范围4000-400 cm-1;纵坐标为Transmittance3.红外光谱图的测试①液体样品的制备及测试将可拆式液体样品池的盐片从干燥器中取出,在红外灯下用少许滑石粉混入几滴无水乙醇磨光其表面。

红外吸收光谱与分子结构的关系

而对于直线型分子，沿其键轴方向的转动不可能发生，转动只需要两个自由度，分子基本振动数为3n-5。基本振动又称简正振动。
一般观察到的振动数要少于简正振动，原因是：
分子的对称性。通常分子的对称伸缩振动无红外活性。
两个或多个振动的能量相同时，产生简并。吸收强度很低时无法检测。振动能对应的吸收波长不在中红外区。
红外谱图有两个重要区域：
高波数段： 4000-1300cm-1（官能团区）
含氢官能团(折合质量小)、含双键或叁键的官能团(键力常数大)在官能团区有吸收，如OH，NH以及C=O等重要官能团在该区域有吸收，它们的振动受分子中剩余部分的影响小。
低波数段： 1300cm-1以下（指纹区）
不含氢的单键(折合质量大)、各键的弯曲振动(键力常数小) 出现在1300cm-1以下的低波数区。该区域的吸收特点是振动频率相差不大，振动的耦合作用较强，因此易受邻近基团的影响。同时吸收峰数目较多，代表了有机分子的具体特征。大部分吸收峰都不能找到归属，犹如人的指纹。因此，指纹区的谱图解析不易，但与标准谱图对照可以进行最终确认。
小结：
官能团区：4000-1300 cm-1
指纹区： 1300-650
分为6个区：
（一）、4000-2500（X—H）
气态游离：高波数、峰尖（1）O—H 3200-3650 形成氢键：波数低、宽
羧酸：缔合，峰型宽
（2）N—H 与羟基类似，伯胺两个吸收峰、叔胺无吸收不饱和>3000
（3）C—H 3000为分界限饱和<3000
2、多原子分子的振动
分为伸缩振动和弯曲振动，见示意图。
一个由n个原子组成的分子其运动自由度应该等于各原子运动自由度的和。
一个原子在空间的位置由三个坐标自由度。

红外光谱产生的吸收峰数目变化的原因

红外光谱产生的吸收峰数目变化的原因
红外光谱是一种能够揭示物质分子结构和化学键信息的分析技术。

它基于物质分子在红外辐射作用下吸收特定波长的能量，产生的吸收峰可以反映分子中不同化学基团的振动和转动模式。

吸收峰数目的变化可能受以下几个因素的影响：
1. 物质组成：不同化学物质的红外光谱吸收峰数目因其分子结构和化学键的不同而有所不同。

不同的化学物质可能具有不同的官能团和键，这会导致在不同波数范围内出现不同的吸收峰。

2. 振动模式：分子中不同化学键和官能团的振动模式会导致在红外光谱中特定的吸收峰。

例如，C-H键通常在3000-3100 cm-1波数范围内表现为吸收峰，而C=O键通常在1700-1800 cm-1波数范围内表现为吸收峰。

3. 分子结构：分子的大小、形状和对称性也会影响红外光谱的吸收峰数目。

对称分子通常具有较少的吸收峰，而非对称分子由于不同程度的振动和转动模式会产生更多的吸收峰。

4. 实验条件：实验条件如光源类型、透镜系统等也可能影响红外光谱的吸收峰数目的观察。

改变这些实验条件可能导致一些吸收峰的强度增加或减弱，或者在峰位上产生一些平移。

总之，红外光谱的吸收峰数目变化主要受到物质的组成、化学键和官能团的振动模式、分子结构和实验条件的共同影响。

通过分析吸收峰的位置和形状，我们可以得出有关物质化学结构和功能团的重要信息。

有机化学的四谱综合解析

说明 K 带的存在，即存在共轭的两个不饱和键（共轭二烯或-、不饱和醛酮）；
3、在 250-300 nm 有中等强度吸收，且常有不同程度的精细结构：
苯环或某些杂芳环的存在
4、在 250-350 nm 有中、低强度吸收：羰基或共轭羰基的存在 5、在 300 nm 以上有强吸收：化合物中含有大量共轭体系，多为稠环芳烃及其衍生物
解析红外谱图“三要素”
峰形
强度
位置
峰形
强度
摩尔消光系数
>200
强度
很强
符号
vs s m w
75~200 25~75
5~25 0~5
强中等
弱很弱
vw
位置
吸收峰的位置与分子结构有关
有机化合物是多原子分子，分子振动情况复杂不可能把所有峰都归属于分子内的某种振动一定的官能团总是有一定的特征吸收
常见基团按六个区进行分析：
1. 4000~2500cm-1：
这是X-H（X=C、N、O、S）伸缩振动区。
醇、酚
游离O-H伸缩振动，3600cm-1 氢键缔合的O-H的伸缩振动， 3300cm-1 C-O伸缩振动，1250~1000cm-1,在谱图中一般为最强峰
苯乙醇
当分子间 –OH 有缔合时，红外吸收向较低波数移动（3300 cm-1）附近，峰形宽而钝。
倍频峰
苯环还有2000~1667cm-1 谱带，是 C－H 面外弯曲振动引起，对苯环的取代位置判别有一定帮助。
4. 1500~1300cm-1：
苯环（~1450、~1500cm-1的红外吸收进入此区），杂芳环、硝基的吸收可能进入此区。
此区域主要提供 C－H 弯曲振动的信息。CH3 在~1380、 ~1460cm-1处同时有吸收，而前一吸收峰发生分叉时表示偕二甲基（两甲基连在同一碳原子上）。

红外吸收光谱法原理

红外吸收光谱法原理
红外吸收光谱法是一种常见的分析技术，其原理是通过测量样品吸收红外辐射的能力来获得关于样品分子结构和化学性质的信息。

红外辐射是电磁波的一种，具有较长的波长，处于可见光和微波之间的频率范围。

红外吸收光谱法基于分子在红外辐射下的振动和旋转转换而产生的谱带。

分子的振动可以分为两种类型：拉伸振动和弯曲振动。

拉伸振动是指分子中化学键的伸缩运动，而弯曲振动是指分子中非线性结构的原子发生弯曲运动。

不同类型的振动将具有特定的频率和能量。

当红外辐射通过样品时，其中的特定波长将与样品中分子的振动频率相匹配，导致分子吸收光能量。

测量仪器将记录样品吸收的红外辐射强度，并以谱图的形式表现出来。

在谱图上，吸收强度以峰值的形式呈现，每个峰代表特定类型的化学键或功能基团。

通过与已知化合物的红外光谱进行比较，可以确定未知样品中存在的功能基团和化学键类型。

因此，红外吸收光谱法被广泛应用于有机化学、材料科学、环境分析等领域，用于物质的鉴定、定量分析以及结构表征。

总之，红外吸收光谱法利用分子对特定波长的红外辐射的吸收能力，探测样品中的振动和旋转转换过程，从而揭示样品分子结构和化学性质的信息。

红外光谱与分子结构

红外光谱与分子结构红外光谱是一种常见的分析手段，广泛应用于有机化学、无机化学、生物化学等领域。

红外光谱可以通过分析样品吸收或散射红外光的情况，来推测样品的分子结构和功能团。

本文将从红外光谱的原理、仪器和应用三个方面介绍红外光谱与分子结构的关系。

首先，红外光谱的原理是基于分子的振动和转动。

在红外区域的光波长介于0.7~300微米之间，与分子振动和转动的能级差相匹配。

当红外光与样品分子作用时，吸收特定频率的红外光，产生分子振动或转动。

这些振动和转动对应了不同的波数，可以通过分析红外光谱图谱来确定这些振动和转动的特征波数。

其次，红外光谱的仪器主要包括光源、样品室、光栅和探测器等。

光源一般采用红外灯泡或者红外激光，用来发射红外光。

样品室会将样品转换为红外光，这通常有两种方式，一种是液膜法，将样品溶解在适当的溶剂中，用一个透明的膜将样品涂抹在红外光谱仪的样品室上；另一种是固体法，即直接将固体样品放在样品室中。

光栅是一个光学元件，将红外光按不同波数进行解析和分散。

探测器可以将样品吸收或散射的红外光转换为电信号，并由电子设备进行处理和记录。

最后，红外光谱在分子结构分析中具有广泛的应用。

首先，红外光谱可以用于确定有机分子的功能团。

不同官能团会在红外光谱图谱中显示出特定的吸收峰。

例如，羟基（-OH）会表现为一个宽而明显的吸收峰，乙烷（-CH3）会表现为一个强烈的吸收峰。

通过比对样品的红外光谱与标准谱或数据库中的红外光谱，可以确定样品中存在的官能团。

其次，红外光谱还可以用于结构的确认和鉴定。

分子的结构影响着分子中原子的振动模式和频率。

例如，双键和三键的振动频率比单键高。

通过观察红外光谱图谱中的吸收峰位置和形状，可以判断样品中的结构类型。

此外，红外光谱还可以用于鉴别同分异构体。

同分异构体在红外光谱中会显示出不同的吸收峰位置和强度，可以通过比对红外光谱来鉴别它们。

除了以上应用，红外光谱还可以用于监测化学反应的进程和分析样品的纯度。

红外吸收光谱原理

利用红外吸收光谱进行有机化合物定性分析可分为两个方面一是官能团定性分析，主要依据红外吸收光谱的特征频率来鉴别含有哪些官能团，以确定未知化合物的类别；二是结构分析，即利用红外吸收光谱提供的信息，结合未知物的各种性质和其它结构分析手段(如紫外吸收光谱、核磁共振波谱、质谱)提供的信息，来确定未知物的化学结构式或立体结构。

原理样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收其中一些频率的辐射，分子振动或转动引起偶极矩的净变化，是振-转能级从基态跃迁到激发态，相应于这些区域的透射光强减弱，透过率T%对波数或波长的曲线，即为红外光谱。

辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构1、红外光谱特点•红外吸收只有振-转跃迁，能量低；•除单原子分子及单核分子外，几乎所有有机物均有红外吸收；•特征性强，可定性分析，红外光谱的波数位置、波峰数目及强度可以确定分子结构；•定量分析；•固、液、气态样均可，用量少，不破坏样品；•分析速度快；•与色谱联用定性功能强大。

2、分子中振动能级的基本振动形式红外光谱中存在两类基本振动形式：伸缩振动和弯曲振动。

分子结构与红外光谱1、分子官能团与红外光谱吸收峰（1）分子的整体振动图像可分解为若干简振模式的叠加，每个简振模式（振动能级跃迁）对应于一定频率的）对应于一定频率的光吸收峰，全部具有红外活性的简振模式的光吸收峰就构成了该分子的振动吸收光谱，即红外光谱。

（2）分子的简振模式（振动能级）决定于分子的结构，因此可以将分子结构与其红外光谱联系在一起。

（3）分子的一个简振模式是其所有原子特定运动分量的叠加，也就是说，在一个简振模式下，所有原子都在进行（相同频率）运动运动。

但是一般只有某一个（或几个）基团的运动起着主要作用，而其它原子的运动相对弱的多。

所以，分子的一个简振模式可以看作只是个别基团（官能团）的运动，因此，可以将分子的红外光谱吸收峰与其官能团相对应。

2、官能团的主要振动方式（1）化学键长度改变（2）化学键键角/二面角改变3、H2O与CH4的简正振动模式红外光谱解析三要素位置、强度、形态是红外光谱解析三要素。

红外吸收光谱分析-中

=CH =C-H弯曲振动 1000 ~ 650 cm-1 处有强吸收峰 ——鉴定烯烃取代基顺、反结构最特征的峰
RCH=RCH 反式 990~970
顺式
RCH=CH2
690 990、910两个强峰
• c-H C-H弯曲振动 < 1500 ~ 1460 cm-1 有一强吸收峰 • —CH3： X-H ~1380 cm-1附近有强吸收峰，受取代基
定官能团。这一区域称为基团频率区、官能团区或特征区。
2.指纹区
在1800 cm-1 （1300 cm-1 ）~600 cm-1 区域内，除单键的伸缩振动外，还有因变形振动产生的谱带。这种振动与整个分子的结构有关。
当分子结构稍有不同时，该区的吸收就有细微的差异，并显示出分子特征。这种情况就像人的指纹一样，因此称为指纹区。
指纹区对于指认结构类似的化合物很有帮助，而且可以作为化合物存在某种基团的旁证。
三、分子结构与吸收峰
1． X—H伸缩振动区（4000 2500 cm-1 ）
（1）—O—H 3650 3200 cm-1 确定醇、酚、羧酸
在非极性溶剂中，浓度较小（稀溶液）时，峰形尖锐，
强吸收（3650~3580 cm-1）；当浓度较大时，发生缔合作用，向低波数位移，峰形较宽（3400~3200 cm-1）。
R
R
3500 1620-1590
HN H O 氢键 1650
3400 1650-1620
HO O
C H3C
O-H 伸缩
OCH3 2835
HO 3705-3125
游离羧酸的C=O键频率出现在1760 cm-1 左右，在固体或液体中，由于羧酸形成二聚体， C=O键频率出现在1700 cm-1 。

红外光谱口诀

υ=12π√kμ,k为化学键的力学常数；1μ=1+1红外光谱与分子结构的关系4000-1300cm-1高波数段，也是官能团区；1300 cm-1以下为低波段数，也指纹区。

含氢官能团（折合质量小）、含双键或叁键官能团（键力常数大）；在官能团区有吸收，如OH、NH、C=O等重要官能团在该区域有吸收，他们的振动受分子中剩余部分的影响小。

不含氢的单键（折合质量大）、各键的弯曲振动（键力常数小）出现在1300cm-1以下的低波段区。

该波段的吸收特点是振动频率相差不大，振动的耦合作用比较强，因此易受邻近基团的影响。

同时吸收峰数目较多，代表了有机分子的具体特征。

大部分吸收峰不容易找到归属，犹如人的指纹。

因此指纹区的图谱解析不易，但与标准图谱对照可以进行最终确认。

指纹区还包含分子骨架的振动。

官能团的特征吸收频率1.400-2500cm-1X-H（X=C、N、O、S等）的伸缩振动区⑴OH吸收出现在3600-2500 cm-1。

游离氢键的羟基在3600 cm-1附近，为中等强度的尖峰。

形成氢键后，键力常数减小，移向低波数，产生宽而强的吸收。

一般羧酸羟基的吸收频率低于醇和酚，吸收峰可移至2500 cm-1，且为宽而强的吸收。

水分子在3300 cm-1附近吸收（样品或溴化钾含水时出现该峰）⑵NH吸收出现在3500-3300 cm-1，为中等强度的尖峰。

伯胺基因有两个N-H键，具有对称和反对称伸缩振动，因此有两个吸收峰。

仲胺基有一个吸收峰叔胺无N-H吸收。

⑶ CH吸收出现在3000 cm-1附近。

不饱和CH在>3000 cm-1处出峰。

饱和CH（三员环除外）出现在<3000 cm-1处。

CH3有2962 cm-1（反对称伸缩振动）和2872 cm-1（对称伸缩振动）两个吸收峰，甲基多时呈现强吸收峰。

CH2有2926 cm-1（反对称伸缩振动）和2853 cm-1（对称伸缩振动）两个吸收峰。

脂肪族以及无扭曲的脂肪族化合物的这两个吸收带的位置变化在10 cm-1以内。

红外光谱与分子结构的关系解析

红外光谱与分子结构的关系解析红外光谱是一种常用的分析技术，通过测量物质与红外辐射的相互作用，可以获得物质的红外吸收光谱。

这种光谱可以提供关于分子结构和化学键信息的宝贵线索。

在本文中，我们将探讨红外光谱与分子结构之间的关系，并解析这一关系的意义和应用。

首先，我们来了解一下红外光谱的原理。

红外辐射是电磁波的一种，其频率范围在可见光和微波之间。

当红外辐射与物质相互作用时，物质的分子会发生振动和转动，从而引起红外光的吸收。

不同类型的化学键和分子结构会导致不同的振动模式和频率，因此红外光谱可以提供关于分子结构的信息。

在红外光谱中，常见的吸收带有不同的形状和位置。

这些吸收带对应着不同的化学键和官能团。

例如，C-H键的振动通常在3000-2850 cm-1之间，而O-H键的振动则在3700-3200 cm-1之间。

通过观察红外光谱中的吸收带的位置和强度，我们可以初步推断物质中存在的官能团和化学键类型。

然而，红外光谱的解析远不止于此。

通过进一步的分析和比对，我们可以获得更多的信息。

例如，通过观察红外光谱中的峰形和峰宽，我们可以推断分子的对称性和结构。

对称性较高的分子通常会产生对称的峰形，而非对称分子则会产生不对称的峰形。

此外，峰宽也可以提供关于分子内部运动的信息。

较宽的峰通常意味着分子内存在着较大的振动和转动自由度。

除了吸收带的位置和形状，红外光谱还可以提供关于分子结构的定量信息。

例如，通过测量红外光谱中吸收带的强度，我们可以推断不同化学键的相对含量。

吸收带的强度与振动模式的摩尔吸光系数相关，而摩尔吸光系数则与化学键的强度和数量有关。

因此，通过分析吸收带的强度，我们可以了解到分子中不同化学键的相对含量。

此外，红外光谱还可以用于研究分子间的相互作用和结构变化。

例如，通过观察红外光谱中的氢键和范德华力的吸收带，我们可以推断分子中氢键的形成和破坏。

此外，红外光谱还可以用于研究溶剂效应和温度效应对分子结构的影响。

红外光谱与分子结构的关系不仅在化学领域有着广泛的应用，还在其他科学领域中发挥着重要作用。

红外吸收光谱的解析

红外吸收光谱法第一节概述一、红外光谱测定的优点20世纪50年代初期，红外光谱仪问世，揭开了有机物结构鉴定的新篇章。

到了50年代末期，已经积累了大量的红外光谱数据，到70年代中期，红外光谱法成为了有机结构鉴定的重要方法。

红外光谱测定的优点：1、任何气态、液态、固态样品都可以进行红外光谱的测定，这是核磁、质谱、紫外等仪器所不及的。

2、每种化合物均有红外吸收，又有机化合物的红外光谱可以获得丰富的信息。

3、常规红外光谱仪价格低廉，易于购置。

4、样品用量小。

二、红外波段的划分ζ=104/λ（λnm ζcm-1）红外波段范围又可以进一步分为远红外、中红外、近红外波段波长nm 波数cm-1近红外0.75~2.5 13300~4000中红外 2.5~15.4 4000~650远红外15.4~830 650~12三、红外光谱的表示方法红外光谱图多以波长λ（nm）或波数ζ（cm-1）为横坐标，表示吸收峰的位置，多以透光率T%为纵坐标，表示吸收强度，此时图谱中的吸收“峰”，其实是向下的“谷”。

一般吸收峰的强弱均以很强（ε大于200）、强（ε在75-200）、中（ε在25-75）、弱（ε在5-25）、很弱（ε小于5），这里的ε为表观摩尔吸收系数红外光谱中吸收峰的强度可以用吸光度（A）或透过率T%表示。

峰的强度遵守朗伯-比耳定律。

吸光度与透过率关系为A=lg( )T1所以在红外光谱中“谷”越深（T%小），吸光度越大，吸收强度越强。

第二节红外吸收光谱的基本原理一、分子的振动与红外吸收任何物质的分子都是由原子通过化学键联结起来而组成的。

分子中的原子与化学键都处于不断的运动中。

它们的运动，除了原子外层价电子跃迁以外，还有分子中原子的振动和分子本身的转动。

这些运动形式都可能吸收外界能量而引起能级的跃迁，每一个振动能级常包含有很多转动分能级，因此在分子发生振动能级跃迁时，不可避免的发生转动能级的跃迁，因此无法测得纯振动光谱，故通常所测得的光谱实际上是振动-转动光谱，简称振转光谱。