红外光谱_百度百科
红外光谱
常见术语
基频峰、倍频峰、合频峰、热峰 基频峰是分子吸收光子后从一个能级跃迁到相 邻的高一能级产生的吸收。V =0 V=1 倍频峰(2)是分子吸收比原有能量大一倍的光 子之后，跃迁两个以上能基产生的吸收峰，出 现在基频峰波数n倍处。2 为弱吸收。 合频峰是在两个以上基频峰波数之和(组频 1+ 2)或差(1 - 2处出现的吸收峰。合频峰 均为弱峰。 热峰来源于跃迁时低能级不是基态的一些吸收 峰。
IR光谱得到的结构信息
IR光谱表示法： 横坐标为吸收波长（m），或吸收频率（波数/cm） 纵坐标常用百分透过率T%表示 从谱图可得信息： 1 吸收峰的位置（吸收频率） 2 吸收峰的强度 ,常用 vs (very strong), s (strong), m (medium), w (weak) vw (very weak), b (broad) ,sh (sharp),v (variable) 表示 3 吸收峰的形状 (尖峰、宽峰、肩峰)
最有分析价值的基团频率在4000 cm-1 ~ 1300 cm-1 之间，这一区域称为基团频率区、官能团 区或特征区。区内的峰是由伸缩振动产生的吸 收带，比较稀疏，容易辨认，常用于鉴定官能 团。
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
C-H的伸缩振动可分为饱和和不饱和的两种。
饱和的C-H伸缩振动出现在3000 cm-1以下，约 3000~2800 cm-1 ，取代基对它们影响很小。
不饱和的C-H伸缩振动出现在3000 cm-1以上。
苯环的C-H键伸缩振动出现在3030 cm-1附近， 它的特征是强度比饱和的C-H键稍弱，但谱带比较 尖锐。 不饱和的双键=C-H的吸收出现在3010~3040 cm-1 范围内，末端= CH2的吸收出现在3085 cm-1附近。 叁键CH上的C-H伸缩振动出现在更高的区域 （3300 cm-1 ）附近。
红外光谱(ir、傅立叶)
红外光谱(ir、傅立叶)红外光谱（Infrared Spectroscopy）是一种常见的分析技术，可以用来研究物质的分子结构和化学键。
它主要通过测量物质对红外光的吸收来揭示分子内原子间晶格振动的信息。
傅立叶变换红外光谱是一种建立在红外光谱基础上的数据处理方法，通过傅立叶变换将时间域信号转换为频率域信号，可以简化和提高数据处理的效率。
红外光谱技术广泛应用于化学、生物、材料科学等领域，成为分析样品结构的常见手段。
其原理基于分子中原子之间的振动，当分子受到特定的红外辐射时，分子将吸收特定的红外光的能量，从而让分子中的原子发生振动。
这种振动能够在红外区域形成特定的振动谱带，称为谱指纹。
每种物质的红外吸收谱带独特，可以用来鉴定化学成分和判断分子结构。
红外光谱仪是用来测量样品的红外光谱的仪器。
红外光谱仪主要包括光源、样品室、光学系统、检测器和数据处理装置等几个部分。
光源通常采用弧光灯或红外激光器，样品室是一个密封的狭缝，样品被放置在狭缝中以使红外光能够通过它。
光学系统通过选取和分离光束，将红外光聚焦到样品上，并且将样品上的红外光传输到检测器上。
检测器是用来测量红外光强度的设备，可以将光信号转换为电信号。
而数据处理装置则用来处理检测器输出的电信号，转换为红外光谱图。
红外光谱图通常是以波数为横坐标，吸收强度（或吸收率）为纵坐标。
波数的单位一般是cm-1，它是光波的频率和振动的周期之间的倒数。
红外光谱图包含了一系列吸收带，每个吸收带对应着分子不同振动。
红外吸收带的位置和强度与分子结构有关，可以用来推测不同官能团的存在和化学键的性质。
例如，C-H键通常在3000-2850 cm-1范围内吸收，而C=O键则在1800-1600 cm-1范围内吸收。
通过比较待测物质的红外光谱与参考谱图或数据库中的标准谱图，可以对待测物质的结构和成分进行初步判断和鉴定。
傅立叶变换红外光谱（Fourier Transform Infrared Spectroscopy，简称FTIR）是红外光谱的一种常用技术。
红外光谱介绍
Infrared SpectroscopyDalian(116029),China2005-02-25红外光谱（IR）分子振动与红外光谱的基本原理分子中的原子与原子之间的化学键键长、键角不是固定不变的，如同弹簧连接起来的一组球。
整个分子一直在不断的振动着，当一定频率的光经过分子时，就被分子中相同频率的振动的键所吸收，如果分子中没有振动频率相同的键，红外光就不会被吸收。
因此，用连续改变频率的红外光照射样品时，则通过样品槽的红外光有些区域较弱，有些区域较强。
如用频率（v）或波长为横坐标，用透光率（Transmittance，T%）为纵坐标作图，就得到了红外吸收光谱。
可以设想分子中的键与弹簧相似，因此，化学键的振动可按谐振动处理，不同的是化学键振动能量是量子化的。
双原子分子振动的机械模型如下图：子质量（m1与m2）的函数：振动频率如以波数表示，则：分子的振动自由度与峰数分子中键的振动大致可分为伸缩振动和弯曲振动两种，分别以v 和δ表示，如下图所示：伸缩振动引起键长的变化，它们所产生的吸收带在高波数一端，伸缩振动有不对称伸缩和对称伸缩之分，前者在高波数一段。
弯曲振动引起键角的变化，它们的力常数较小，因此它们所产生的吸收带在低波数一端，弯曲振动有面内振动和面外振动之分，前者也在高波数一端。
它们的表示方法如下图：IR谱产生的吸收峰的数目取决于分子振动自由度。
一个原子在空间运动有三个自由度，即向x、y、z三个坐标方向运动，在含有n个原子的分子中，由于当原子结合成分子时，自由度数不损失，所以，分子自由度的总数为3n个。
分子作为一个整体，其运动状态可分为平动、振动及转动三类。
分子自由度数=平动自由度数+转动自由度数+振动自由度数振动自由度数=分子自由度数-平动自由度数-转动自由度数【注意】线性分子的转动自由度为2，非线性分子的转动自由度为3 因此，线性分子振动自由度为3n-5，非线性分子振动自由度为3n-6。
理论上讲，每个振动自由度在红外光谱区都将产生一个吸收峰。
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致基团频率位移的内部因素，迄今已知的有分子中取代基的电性效应：如诱导效应、共轭效应、中 介效应、偶极场效应等；机械效应：如质量效应、张力引起的键角效应、振动之间的耦合效应等。 这些问题虽然已有不少研究报道，并有较为系统的论述，但是，若想按照某种效应的结果来定量地 预测有关基团频率位移的方向和大小，却往往难以做到，因为这些效应大都不是单一出现的。这 样，在进行不同分子间的比较时就很困难。
傅里叶变换光谱仪的主要优点是：
傅里叶变换红外光谱仪
①多通道测量使信噪比提高；
②没有入射和出射狭缝限制，因而光通量高，提高了仪器的灵敏度；
③以氦、氖激光波长为标准，波数值的精确度可达0.01厘米；
④增加动镜移动距离就可使分辨本领提高；
近红外光谱仪
指纹区的情况不同，该区峰多而复杂，没有强的特征性，主要是由一些单键C-O、C-N和C-X(卤 素原子)等的伸缩振动及C-H、O-H等含氢基团的弯曲振动以及C-C骨架振动产生。当分子结构稍有不 同时，该区的吸收就有细微的差异。这种情况就像每个人都有不同的指纹一样，因而称为指纹区。 指纹区对于区别结构类似的化合物很有帮助。
红外光谱(一)资料
红外吸收强度及其表示符号
摩尔消光系数（ε） 强度 符号
＞200
75~200 25~75 5~25 0~5
很强
强 中等 弱 很弱
VS
S M W VW
各种化学键的红外吸收位置
5 IR光谱得到的结构信息
IR光谱表示法： 横坐标为吸收波长（m），或吸收频率（波数/cm） 纵坐标常用百分透过率T%表示 从谱图可得信息： 1 吸收峰的位置（吸收频率） 2 吸收峰的强度 ,常用 vs (very strong), s (strong), m (medium), w (weak) vw (very weak), b (broad) ,sh (sharp),v (variable) 表示 3 吸收峰的形状 (尖峰、宽峰、肩峰)
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。
4
红外光谱与有机化合物结构
红外光谱图： 纵坐标为吸收强度， 横坐标为波长λ （ μm ） 和波数1/λ 单位：cm-1 可以用峰数，峰位， 峰形，峰强来描述。 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；
R-COR C=0 1715cm-1 R-COCl C=0 1800cm-1 F-COF C=0 1928cm-1
; ; ;
R-COH C=0 1730cm -1 ； R-COF C=0 1920cm-1 R-CONH2 C=0 1920cm-1 ; ;
ｂ．共轭效应
O O H3C C CH 3 C CH 3 O C CH 3 O C
5. 物态变化的影响
红外光谱(ir、傅立叶)
红外光谱(ir、傅立叶)
红外光谱是一种常用的分析技术，主要用于确定物质的结构和
化学组成。
它基于物质与红外辐射的相互作用，通过测量物质在红
外区域的吸收或散射来获取信息。
红外光谱分为红外吸收光谱和红外散射光谱两种类型。
其中，
红外吸收光谱是最常见的应用形式，它通过测量样品对红外辐射的
吸收来分析样品的化学结构和成分。
而红外散射光谱则是通过测量
样品对红外辐射的散射来获取样品的结构和形态信息。
傅立叶变换红外光谱（FTIR）是一种常用的红外光谱测量技术。
它利用傅立叶变换的原理将时间域上的信号转换为频率域上的光谱
信息。
相比传统的红外光谱仪，FTIR具有高分辨率、高灵敏度和快
速测量的优势，可以提供更准确和详细的光谱数据。
红外光谱在化学、生物、材料科学等领域有广泛的应用。
它可
以用于分析有机化合物的结构和功能团，鉴定无机物质的晶体结构，检测和定量分析药物、食品和环境样品中的成分，研究材料的物理
性质和表征生物分子的结构等。
在红外光谱分析中，需要注意样品的制备和处理，选择合适的仪器和测量条件，以及正确解读和分析光谱数据。
此外，红外光谱还可以与其他分析技术如质谱、色谱等联用，提高分析的准确性和可靠性。
总而言之，红外光谱是一种重要的分析技术，通过测量物质对红外辐射的相互作用来获取样品的结构和成分信息。
傅立叶变换红外光谱是其中一种常用的测量方法，广泛应用于各个科学领域。
正确使用红外光谱技术可以为科学研究和工业应用提供有价值的数据和信息。
什么是红外光谱
什么是红外光谱
红外光谱又称分子振动转动光谱，属分子吸收光谱。
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，使振-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，记录百分透过率T%对波数或波长的曲线，即为红外光谱。
红外光谱与紫外光谱、质谱、核磁共振并称物质结构分析“四大谱”，是仪器分析中重要的分析手段之一。
通过与标准谱图比较，可以确定化合物的结构；对于未知样品，通过官能团、顺反异构、取代基位置、氢键结合以及络合物的形成等结构信息可以推测结构。
以上信息仅供参考，建议查阅专业书籍或咨询专业人士。
红外光谱简介
红外光谱(guāngpǔ)图用波长（或波数）为横坐标，表示吸收带的位置。以吸 收百分率或透过百分率为纵坐标，表示吸收强度，用吸收率表示时，吸收带向上， 用透过率表示时，吸收带向下。
精品资料
精品资料
烷烃： -CH3，-CH2-中的C-H键伸缩振动(zhèndòng)在近3000cm-1，一般不超过 3000 cm-1 。 -CH3的弯曲振动(zhèndòng)频率在1450-1375 cm-1 。 分子中出现异丙基时，在1375 cm-1处的峰分裂，两峰强度相等。 分子中有叔丁基时，1375 cm-1处的两个分裂峰强度不等。
精品资料
精品资料
影响基频频率的因素 1、诱导效应:电负性较强的基团,通过(tōngguò)诱导效应 引起分子中电子云密度分布的改变，从而改变了 力常数,导致力常数的加大，吸收频率向高波数 移动.
精品资料
精品资料
2、共轭效应:共轭效应使体系电子云密度 的分布发生变化，结果是电子云分布平均 化,双键变长,力常数减小,所以(suǒyǐ)共轭效应使 双键的吸收峰向低波数移动。
精品资料
利用红外光谱鉴定(jiàndìng)已知物 用试样的红外光谱图与标样的谱图进行对照,或者与文献上的 标准红外光谱图进行对照.最常用的标准图谱有三种: .Sadtler标准光谱集,由美国连续出版的图谱集, 备有各种 索引,容易查找 .Aldrich红外图谱库,1981年第三版中汇集了12000张各类 化合物的红外光谱图 .Sigma Fourier红外光谱图库,1986年出版两卷,汇集了 10400张各类有机化合物的谱图,并附索引.
精品资料
常见原子对的力常数 K
原子对 力常数 k 原子对 力常数 k
C-C
4.5
红外光谱
电子光谱
E1 υ
2
振转光谱
3 2 1 0 3 2 1 0 3 2 1 0 3 2 1 0
J J J
υ
υ
1
0
E0
J
分子振动吸收光谱
分子转动吸收光谱
红外光谱是分子中基团的振动和转动能级跃迁 产生的吸收光谱，因此也称分子的振转光谱。
红外光谱区域的划分
近红外(倍、泛频) 0.75-2.5 波长/m 13333-4000 波数/ cm-1 中红外 2.5-25 4000-400 远红外 25-1000 400-10
第四节 红外分子吸收光谱法
一、红外分子吸收光谱分析简介
红外光谱又称分子振动 - 转动光谱，属分子 吸收光谱。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，使振 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，记录百分透过率 T% 对 波数或波长的曲线，即红外光谱。
伸缩振动
对称伸缩振动和反称伸缩振动，强吸收峰
AX2型分子
s CH ~ 2853cm 1
2
AX3型分子
s CH ~ 2872cm 1
3
AX2型分子
as CH ~ 2926cm 1
2
AX3型分子
as CH 3
~ 2962cm
1
弯曲振动
面内弯曲振动和面外弯曲振动 面内弯曲振动：中等吸收峰 剪式振动δ： AX2型分子
基频峰与泛频峰
基频峰： V = 0 → 1跃迁产生的吸收峰
V 1
光
基频峰的峰位等于分子的振动频率 基频峰强度大——红外主要吸收峰
基频峰与泛频峰
红外光谱
（2）倍频峰的强度主要取决于跃迁几率。
基团频率和特征吸收峰
物质的红外光谱是其分子结构的反映，谱图中的吸收 峰与分子中各基团的振动形式相对应。 具有同一类型化学键或官能团的不同化合物，其红外 吸收频率总是出现在一定的波数范围内，分子的其它部分 对其吸收位置影响较小。通常把这种能代表某基团、并有 较高强度的吸收谱带称为基团频率，其所在的位置一般又 称为特征吸收峰。
7
原
理
产生红外吸收的条件
条件一：辐射光子的能量应与振动跃迁所需能量相等。 红外光谱是由分子中成键分子的振动能级跃迁所引起 的吸收光谱，同时伴随转动能级的跃迁。 分子的振动总能量(Eν)为： Eν= （v +1/2）hν（ν=0，1，2，…） 分子振动能级的能量差为： △E振=△v•hν
决定峰强的因素
（1） 基频峰的强度主要取决于振动过程中 的偶极矩的变化。
偶极矩的影响因素： ü 原子的电负性 ü 化学键的振动形式 ü 分子的对称性：对称性高，峰强大 ü 氢键的形成：变强变宽 ü 与偶极矩大的基团共轭：增加峰强 ü 振动耦合和费米振动：增加峰强
峰强的表示方法
I × 100 % * 百分透过率： T % = I0
* 百分吸收率： * 吸光度：
I：表示透过光的强度； I0：表示入射光的强度。
* 摩尔吸光系数： （表示绝对峰强）
按摩尔吸光系数ε的大小划分吸收峰 的强弱等级，具体如下： ε >100 20< ε<100 10< ε<20 1< ε<10 非常强峰（vs） 强峰（s） 中强峰（m） 弱峰（w）
饱和烃基：3000～2700 cm-1，四个峰 －CH3：～2960（s）、～2870 cm-1（m） －CH2－：～2925（s）、～2850 cm-1（s） ＞CH－：～2890 cm-1 醛基：2850～2720 cm-1，两个吸收峰 巯基：2600～2500 cm-1，谱带尖锐，容易识别
红外光谱
验项目取得重大突破性进展。日处理甲醇
50吨的工业化试验装置上实现了近100%
甲醇转化率，乙烯选择性40.1%，丙烯选
择性39.0%，低碳烯烃(乙烯、丙烯、丁
烯)选择性达90%以上 。
38
6
SAPO-34分子筛：菱沸石型小孔分子筛，是甲醇/二甲醚 高选择性地制取低碳烯烃(MTO)的优良的催化剂
Viewed along [010]
设分子由n个原子组成，每个原子在空间都 有3个自由度 Æ
n个原子组成的分子总共应有3n个自由度， 即3n种运动状态
22
振动自由度
¾ 对于非线型分子，在3n种运动状态中，包括3个整个
分子的质心沿x、y、z向平移运动和3个整个分子绕 x、y、z轴的转动运动。这6种运动都不是分子振 动，因此，振动形式应有(3n-6)种
利用探针分子 进行表征研究 CO 、 NO 、 NH3、C5H5N等
¾ 表面吸附物种和低碳烃的活化
¾ 原位红外光谱应用于反应机理和反应动态学研究
33
34
固体催化剂结构组成研究实例
例：SAPO-34分子筛晶化机理及其催化性能探源
作 者：谭 涓 导 师：刘中民 研究员
35
研究背景
烯烃工业是国民经济支柱产业 乙烯、丙烯需求近年快速增长
红外光谱仪
调节 参比光束的强度 或称基线调平器
置于吸收池之后可 避免杂散光的干扰
色散型（双光束）红外光谱仪的工作原理示意图
26
4
红外光谱仪
以光栅为分光元件的红外光谱仪不足之处： ¾ 需采用狭缝，光能量受到限制； ¾ 扫描速度慢，不适于动态分析及和其它仪器联用； ¾ 不适于过强或过弱的吸收信号的分析。
Cage Viewed normal to [010]
红外光谱
溴化钾空白片红外光谱图
红外光谱图 1
红外光谱图 2
红外光谱图 3
检验记录单内容
• • • • • 检品名称：盐酸左氧氟沙星 批 号：050301 检品编号：200600300 检验项目：鉴别〔 1 〕 检验依据：中国药典2005年版二部附 录ⅣC • 仪器编号： 检验日期： • 室温： ℃ 相对湿度： ％
溴化钾压片法
为了确保一次压片测试成功，粉末样
品最好使用天平称量。质量为1毫克的粉末
样品，如果不用天平称量，很难估计准确。
因为非结晶状粉末样品很轻，而结晶粒状
样品却很重。溴化钾粉末用量最好也使用
天平称量，大约200毫克即可。
溴化钾压片法
• 溴化钾粉末较容易吸附空气中的水汽，所以溴化
钾粉末在使用之前应先在120℃烘干3-5小时后， 置于干燥器中备用。 • 分析纯的溴化钾就可以满足红外分析测试的要求， 用前不需要再重结晶提纯，可以直接用作稀释剂。
物压片法。
通常使用溴化钾作为样品的稀释剂。
溴化钾压片法
取供试品约1mg,置玛瑙研钵中,加干燥的溴
化钾细粉约200mg,充分研磨混匀，移置于 压模中,使铺布均匀,压模与真空泵相连,抽气 约2分钟,加压至0.8-1.0GPa( 约8-10t/cm2) 的压力，保持2-5分钟,除去真空,取出压成透 明或半透明的供试品薄片。 用目视检查供试品薄片应均匀,无明显颗粒。
溴化钾压片法存在的缺点
• 采用溴化钾压片法制样时，在研磨和压力 的作用下，溴化钾与样品中的极性基团可 能会发生相互作用，使红外光谱谱带发生 位移和变形。也就是我们常说的可能会发 生离子交换现象。
溴化钾压片法存在的缺点
用KBr压片法，绘制出的红外光谱图在
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)。
第9章红外光谱
w m s
vs
根据吸收峰的大小一般可分为四种相对吸收强度：
①很强峰 （very strong 简称 vs) 2900-2800cm-1峰 ②强峰 （strong 简称 s) 1470峰 ③中等峰（medium 简称 m) 1380cm-1峰 ④弱峰（week 简称 w) 720cm-1峰
1、电磁波(electromagnetic wave )：
光是一种电磁波，它既有波动性又有粒子性（波粒二象性）即 波长（λ 表示）和频率（ν ）来描述。其 相互关系可由下列来表示：
ν= C/λ 波动性 E = hν= h C/λ 粒子性
式中： ν— 频率 单位Hz (每秒振动的次数） λ— 波长 单位cm 1m=102cm=106μm=109nm c—光速 （3*1010cm/s) 单位 cm/s h— 普朗克常数 （planck) (6.63*10-34/s) E—光量子能量 J
2、红外光谱图及吸收强度(IR spectrogram and its absorb intension)
红外光谱图是以波长或波数为横坐标，百分透射率T%(或吸光 度A)为纵坐标作图，百分透射率是指通过样品的光强度（I）占 原入射光强度（I0）的百分数。在某一频率位置上T值越小，说 明在该频率处有强吸收。因此红外光谱的吸收峰（谱带）是向 下的，请看下图正辛烷的IR.
1、红外光谱仪及工作原理(IR instrument and its principium)：
红外光谱仪是用来测定化合物中红外辐射吸收的仪器，其基本 构造原理图见书149页图9-1。选择红外光源，使两束光分别 进入参比池和样品池，然后经过单色池、检测器、放大器并 扣除参比池吸收的光强度，最后把结果传到记录仪上，画出红 外吸收光谱图。
红外光谱
•键的伸缩振动只改变瞬间的键长,但不改变键角.
(2) 键的弯曲振动
平面箭式弯曲振动
平面摇摆弯曲振动
平面外摇摆弯曲振动
平面外扭曲弯曲振动
•键的弯曲振动不改变键长,但发生了键角的变化.
总结:
(1) 分子中的极性基团的振动特别容易发生比较 显著的红外吸收. (2) 多原子分子可能存在多种分子振动方式,所以 它的红外光谱总是复杂的. (3) 相同的官能团或相同的键型往往具有相同的 红外吸收特征频率.
样品的制备
1. 把干燥后的光谱纯溴化钾研磨到粘在了研钵上， (颗粒粒度约为2m)这时可以准备压片了。 2.有两个圆柱型的不锈钢小家伙，在模具里是最重要 的，一面为粗燥面，另一面为光学面，操作时注意 使光学面相对，粉末就装在两层光学面之间，填装 不要太厚，一般能薄薄地覆盖在光学面上为佳，将 另一个圆柱体轻轻盖上，一边往下压一边稍用力旋 转，使粉末均匀，盖上模具的盖子，就可以在压片 机上压了。
样品的制备
3. 将装样模具置于压片机上，在10MP压力下 压2min，制成透明薄片。 4. 测样时，样品量不能加得太多，样品量和 KBr的比例大约在1：100。（如取干燥的 苯甲酸试样2mg置于玛瑙研钵中充分磨细， 再加入200mg干燥的KBr研磨至混匀。 5. 将试样薄片装在试样架上，插入红外光谱仪试样池的 光路中，扫图 。
有机化合物分子中常见基团吸收峰
1． X—H伸缩振动区（4000 2500 cm-1 ）
（1）—O—H 3650 3200 cm-1 确定 醇，酚，酸 在非极性溶剂中，浓度较小（稀溶液）时，峰形尖锐，强 吸收；当浓度较大时，发生缔合作用，峰形较宽。
（2）饱和碳原子上的—C—H
—CH3 2960 cm-1 2870 cm-1 反对称伸缩振动 对称伸缩振动
定义红外光谱又称分子振动转动光谱属分子吸收光谱
(二) 吸收谱带的强度 1）偶极矩变化 取决于分子振动时偶极距的变化,即与分子结构的对 称性有关。通常极性强的基团（如C=O,C-X等）振动,吸 收强度较大。分子对称度高,振动偶极矩小,产生的谱带 就弱；反之则强。 如 C=C,C-C 因对称度高 , 其振动峰强度小；而 C=X,C-X, 因
对称性低 , 其振动峰强度就大。峰强度可用很强（ vs)、 强（s）、中（m）、弱（w）、很弱（vw）等来表示。
2）振动简并 3）检测灵敏度 4）检测的波长范围
三 基团振动与红外光谱区
通常把这种能代表基团存在、并有较高强度的吸收谱 带称为基团频率,其所在位置一般又称为特征吸收峰。 （一）、官能团区和指纹区 4000—1300 cm-1区域的峰是由伸缩振动产生的吸 收带。由于基因的特征吸收峰一般位于此高频范围,并 且在该区域内,吸收峰比较稀疏,因此,它是基团鉴定工 作最有价值的区域,称为官能团区。
－1
,1595c m
－1
,3750 cm
－1
。同样 ,苯在红外
光谱上应出现3 ×12-6=30个峰。
二
红外吸收产生的条件和强度
分子吸收辐射产生振转跃迁必须满足两个条件：
条件一：辐射光子的能量应与振动跃迁所需能量相等。
根据量子力学原理 , 分子振动能量 Ev 是量子化的 , 即 EV=（V+1/2）h 为分子振动频率,V为振动量子数,其值取 0,1,2,… 分子 中不同振动能级差为 EV= Vh
实用波谱学：02 红外光谱
=CH面外弯曲振动吸收位置 （cm-1）
995-985（=CH） 981905--980855（（==CCHH22））
双原子分子只有1种振动形式：伸缩振动 三原子分子有4种，如CO2
非线形多原子分子有3n-6个基本振动形式
IR光谱中的峰数少于基本振动数的原因
振动时伴随偶极矩变化的振动才能产生吸收峰 频率完全相同的吸收峰，彼此发生简并（峰重叠） 强、宽峰覆盖相近的弱、窄峰 有些峰处于中红外区之外 吸收峰太弱，检测不出来
• 1400-600cm-1区域(指纹区)：主要是C－C、C－N、 C－O 等单键伸缩振动和各种弯曲振动的吸收峰， 其特点是谱带密集、难以辨认。
影响红外光谱吸收频率的因素
分子内基团的红外吸收会受到邻近基团及整 个分子其他部分的影响，也会因测定条件及 样品的物理状态而改变。所以同一基团的特 征吸收会在一定范围内波动。
测定条件及样品物理状态的影响
样品物态、制样方法、溶剂性质、氢键、结晶条 件、吸收池厚度、色散系统以及测试温度等均会 产生影响。
通常同种物质气态的特征频率较高，液态和固态 较低。如丙酮：vC=O(气)＝1738 cm-1， vC=O(液) ＝1715 cm-1。
固相测定重复性最好，用于鉴定最可靠。
红外谱图按频率可分为六个区域 4000~2500 cm-1 ; 2500~2000 cm-1 ; 2000~1500 cm-1 ; 1500~1300 cm-1 ; 1300~910 cm-1 ; 910 cm-1 以下
4000~2500 cm-1
X―H（X = C，N，O，S等）的伸缩振动区域。 但如X = P、Si、B 、Se等，低于2500 cm-1
C-H弯曲振动：1475-1300 cm-1 ，甲基的对称弯曲振动 在1375 cm-1处 ，对于异丙基和叔丁基，甲基吸收峰发生 分裂。
红外光谱分析概述
红外光谱分析概述（上）1．红外光谱红外光谱是反映红外辐射强度或其他与之相关性质随波长（波数）变化的谱图。
目前，它是一种被广泛应用于研究表征物质的化学组成，在分子层次上的结构及分子间相互作用的有力手段。
红外射线发现于1800年，在用普通温度计测量可见光谱的温度效应时，在红光一端的外侧观察到有较强的热效应。
后来，实验证实了这是由一种肉眼看不见、波长比红光更长的电磁辐射所造成的，这种电磁辐射被称为红外光。
通常将红外辐射的波长范围定为0.8～1000微米，并可粗略地分为三个波段：（1）近红外的波段为0.8～2.5微米，波数为12500～4000厘米-1；（2）中红外的波段为2.5～25微米，波数为4000～400厘米-1；（3）远红外的波段为25～1000微米，波数为400～10厘米，目前，实验上已能测定到2500微米，波数为4厘米-1。
相应地有近红外光谱、中红外光谱和远红外光谱。
红外光谱的形式虽然多种多样，从本质上可分为发射光谱和吸收光谱两大类。
物体的红外发射光谱是指样品在通过受激或自发辐射的条件下，所发射的红外光的强度随波长(波数)变化的光谱图，红外发射光谱主要决定于物体的温度和化学组成。
吸收光谱是指样品对红外辐射的吸收能力随波长(波数)变化的光谱图，在实验上，使红外光与样品发生相互作用，测定红外光与物质相互作用前后光强的变化与波长(波数)之间的关系, 称红外吸收光谱。
2．分子的振动和转动光谱对于分子体系而言，其振动和转动是量子化的，其能级差所对应的光子的波长落在红外光范围，因此是红外光谱(拉曼光谱)的主要研究对象。
研究指出，红外光谱的研究范围不仅仅局限于分子的振动、转动跃迁，某些特殊体系的电子能级跃迁亦可能落在红外光谱波段范围内，例如，超大规模共轭体系的电子跃迁、某些稀土离子的f-f能级跃迁等等。
不过目前绝大多数的红外光谱研究工作仍集中于分子的振动能级跃迁上，以最简单的双原子为例，其振动吸收Eν可近似地表示为：式中h为普朗克常数；ν为振动量子数（取正整数）；n0为简谐振动频率。
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谐振动时，这种振动方式称简正振动。
含n个原子的分子应有3n-6个简正振动方式；如果是线性分子，只有3n-5个简正振动方式。以 非线性三原子分子为例，它的简正振动方式只有三种。在v1和v3振动中，只是化学键的伸长和缩 短，称为伸缩振动，而v2的振动方式改变了分子中化学键间的夹角称为变角振动,它们是分子振动 的主要方式。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的振动，而产生红外吸收光谱。
为基态。处于基态的分子受到频率为v0的红外射线照射时，分子吸收了能量为hv0的光量子，跃迁
到第一激发态，得到了频率为v0的红外吸收带。反之，处于该激发态的分子也可发射频率为v0的红
外射线而恢复到基态。v0的数值决定于分子的约化质量μ和力常数k。k决定于原子的核间距离、原
子在周期表中的位置和化学键的键级等。
组成分子的各种基团都有自己特定的红外特征吸收峰。不同 化合物中，同一种官能团的吸收振动总是出现在一个窄的波数范 围内，但它不是出现在一个固定波数上，具体出现在哪一波数， 红外光谱仪 与基团在分子中所处的环境有关。引起基团频率位移的因素是多 方面的，其中外部因素主要是分子所处的物理状态和化学环境，如温度效应和溶剂效应等。对于导
致基团频率位移的内部因素，迄今已知的有分子中取代基的电性效应：如诱导效应、共轭效应、中 介效应、偶极场效应等；机械效应：如质量效应、张力引起的键角效应、振动之间的耦合效应等。 这些问题虽然已有不少研究报道，并有较为系统的论述，但是，若想按照某种效应的结果来定量地 预测有关基团频率位移的方向和大小，却往往难以做到，因为这些效应大都不是单一出现的。这 样，在进行不同分子间的比较时就很困难。
原理
编辑
当一束具有连续波长的红外光通过物质，物质分子中某个基团的振动频率或转动频率和红外光 的频率一样时，分子就吸收能量由原来的基态振(转)动能级跃迁到能量较高的振(转)动能级，分子 吸收红外辐射后发生振动和转动能级的跃迁，该处波长的光就被物质吸收。所以，红外光谱法实质 上是一种根据分子内部原子间的相对振动和分子转动等信息来确 定物质分子结构和鉴别化合物的分析方法。将分子吸收红外光的 情况用仪器记录下来，就得到红外光谱图。红外光谱图通常用波 长(λ)或波数(σ)为横坐标，表示吸收峰的位置，用透光率(T%) 或者吸光度(A)为纵坐标，表示吸收强度。
目录
1 简介 2 近红外光技术 3 原理 4 量子力学 5 分区
6 光谱分类 7 仪器 8 应用 9 定性分析 10 定量分析
11 辅助解析
▪ 谱图检索 ▪ 专家系统 ▪ 模式识别
12 参考文献
简介
编辑
在有机物分子中，组成化学键或官能团的原子处于不断振动 的状态，其振动频率与红外光的振动频率相当。所以，用红外光 照射有机物分子时，分子中的化学键或官能团可发生震动吸收， 不同的化学键或官能团吸收频率不同，在红外光谱上将处于不同 位置，从而可获得分子中含有何种化学键或官能团的信息。
另外氢键效应和配位效应也会导致基团频率位移，如果发生在分子间，则属于外部因素，若发 生在分子内，则属于分子内部因素。
红外谱带的强度是一个振动跃迁概率的量度，而跃迁概率与分子振动时偶极矩的变化大小有 关，偶极矩变化愈大，谱带强度愈大。偶极矩的变化与基团本身固有的偶极矩有关，故基团极性越 强，振动时偶极矩变化越大，吸收谱带越强；分子的对称性越高，振动时偶极矩变化越小，吸收谱 带越弱。
例如水分子有较宽的吸收峰，所以分子的红外吸收光谱 属于带状光谱。原子也有红外发射和吸收光谱，但都是线状 光谱。
红外吸收光谱是由分子不停地作振动和转动运动而产
红外光谱
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
分子越大，红外谱带也越多，例如含12个原子的分子，它的简正振动应有30种，它的基频也应 有30条谱带，还可能有强度较弱的倍频、合频、差频谱带以及振动能级间的微扰作用，使相应的红 外光谱更为复杂。如果假定分子为刚性转子，则其转动能量Er为：
式中j为转动量子数（取正整数）；i为刚性转子的转动惯量。在某些转动能级间也可以发生跃 迁，产生转动光谱。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。
原子发射光谱比较杰出的代表是德国斯派克光谱仪和德国布鲁克光谱仪，美国热电光谱分析 仪，日本岛津直读光谱仪等厂家。国内有北京纳克直读光谱仪，烟台东方光谱分析仪
仪器
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1. 棱镜和光栅光谱仪 属于色散型光谱仪，它的单色器为棱镜或光栅，属单通道测量，即每次只测量一个窄波段的光
谱元。转动棱镜或光栅，逐点改变其方位后，可测得光源的光谱分布。
随着信息技术和电子计算机的发展，出现了以多通道测量为特点的新型红外光谱仪，即在一次 测量中，探测器就可同时测出光源中各个光谱元的信息，例如， 在哈德曼变换光谱仪中就是在光栅光谱仪的基础上用编码模板 代替入射或出射狭缝，然后用计算机处理探测器所测得的信号。 与光栅光谱仪相比，哈德曼变换光谱仪的信噪比要高些。
2. 傅里叶变换红外光谱仪
它是非色散型的，核心部分是一台双光束干涉仪（图4中虚 光栅光谱仪 线框内所示），常用的是迈克耳孙干涉仪。当动镜移动时，经 过干涉仪的两束相干光间的光程差就改变，探测器所测得的光强也随之变化，从而得到干涉图。经 过傅里叶变换的数学运算后，就可得到入射光的光谱B(v)：
式中I(x)为干涉信号；v为波数；x为两束光的光程差。
近红外光是一种介于可见光(VIS)和中红外光(IR)之间的电磁波，美国材料检测协会(ASTM)，
将其定义为波长780～2526nm的光谱区。利用近红外光谱的优点有：1.简单方便有不同的测样器件 可直接测定液体、固体、半固体和胶状体等样品，检测本钱低。2.分析速度快一般样品可在lmin内 完成。3.适用于近红外分析的光导纤维易得到，故易实现在线分析及监测，极适合于生产过程和恶 劣环境下的样品分析。4.不损伤样品可称为无损检测。5.分辨率高可同时对样品多个组分进行定性 和定量分析等。所以目前近红外技术在食品产业等领域应用较广泛。
红外光谱 编辑
红外光谱 (Infrared Spectroscopy, IR) 的研究开始于 20 世纪初期，自 1940 年商品红外光谱仪问世以 来，红外光谱在有机化学研究中得到广泛的应用。近几十年来一些新技术 （如发射光谱、光声光谱、色——红 联用等） 的出现，使红外光谱技术得到更加蓬勃的发展。
光谱分类
编辑
红外光谱可分为发射光谱和吸收光谱两类。
物体的红外发射光谱主要决定于物体的温度和化学组成，由于测试比较困难，红外发射光谱 只是一种正在发展的新的实验技术，如激光诱导荧光。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，它是一种分子光谱。
傅里叶外光谱仪
①多通道测量使信噪比提高；
②没有入射和出射狭缝限制，因而光通量高，提高了仪器的灵敏度；
③以氦、氖激光波长为标准，波数值的精确度可达0.01厘米；
④增加动镜移动距离就可使分辨本领提高；
分子的振动形式可以分为两大类：伸缩振动和弯曲振动。前 者是指原子沿键轴方向的往复运动，振动过程中键长发生变化。 后者是指原子垂直于化学键方向的振动。通常用不同的符号表示 不同的振动形式，例如，伸缩振动可分为对称伸缩振动和反对称 伸缩振动，分别用 Vs 和Vas 表示。弯曲振动可分为面内弯曲振 动(δ)和面外弯曲振动(γ)。从理论上来说，每一个基本振动都 能吸收与其频率相同的红外光，在红外光谱图对应的位置上出现 一个吸收峰。实际上有一些振动分子没有偶极矩变化是红外非活 性的；另外有一些振动的频率相同，发生简并；还有一些振动频 率超出了仪器可以检测的范围，这些都使得实际红外谱图中的吸 收峰数目大大低于理论值。
近红外光技术
编辑
20世纪60年代，随着Norris等人所做的大量工作，提出物质的含量与近红外区内多个不同的波 长点吸收峰呈线性关系的理论，并利用近红外漫反射技术测定了农产品中的水分、蛋白、脂肪等成 分，才使得近红外光谱技术一度在农副产品分析中得到广泛应用。60年代中后期，随着各种新的分 析技术的出现，加之经典近红外光谱分析技术暴露出的灵敏度低、抗干扰性差的弱点，使人们淡漠 了该技术在分析测试中的应用，此后，近红外光谱再次进进了一个沉默的时期。
按吸收峰的来源，可以将2.5~25μm的红外光谱图大体上分 为特征频率区（2.5~7.7μm）以及指纹区（7.7~16.7μm）两个 区域。
其中特征频率区中的吸收峰基本是由基团的伸缩振动产生， 数目不是很多，但具有很强的特征性，因此在基团鉴定工作上很 有价值，主要用于鉴定官能团。如羰基，不论是在酮、酸、酯或 酰胺等类化合物中，其伸缩振动总是在5.9μm左右出现一个强吸 收峰，如谱图中5.9μm左右有一个强吸收峰，则大致可以断定分 子中有羰基。
近红外光谱仪
指纹区的情况不同，该区峰多而复杂，没有强的特征性，主要是由一些单键C-O、C-N和C-X(卤 素原子)等的伸缩振动及C-H、O-H等含氢基团的弯曲振动以及C-C骨架振动产生。当分子结构稍有不 同时，该区的吸收就有细微的差异。这种情况就像每个人都有不同的指纹一样，因而称为指纹区。 指纹区对于区别结构类似的化合物很有帮助。
70年代产生的化学计量学(Chemometrics)学科的重要组成部分--多元校正技术在光谱分析中的 成功应用，促进了近红外光谱技术的推广。到80年代后期，随着计算机技术的迅速发展，带动了分 析仪器的数字化和化学计量学的发展，通过化学计量学方法在解决光谱信息提取和背景干扰方面取 得的良好效果，加之近红外光谱在测样技术上所独占的特点，使人们重新熟悉了近红外光谱的价 值，近红外光谱在各领域中的应用研究陆续展开。进入90年代，近红外光谱在产业领域中的应用全 面展开，有关近红外光谱的研究及应用文献几乎呈指数增长，成为发展最快、最引人注目的一门独 立的分析技术。由于近红外光在常规光纤中具有良好的传输特性，使近红外光谱在在线分析领域也 得到了很好的应用，并取得良好的社会效益和经济效益，从此近红外光谱技术进入一个快速发展的 新时期。