第8章红外光谱分析
(完整word版)第8章 红外光谱法作业(新书)
第8章 红外作业1. 已知O-H 键的力常数是7.7N/cm ，O-H 键折合质量μ为0.941，试计算O —H 的伸缩振动频率（以cm -1） 解：1-24510cm371210673.1941.0107.710314.32121=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==-μπνkc2. 已知C=O 键的伸缩振动频率为1720cm -1，其μ为6.85，试求C=O 键的力常数k 。
解：μ=6.85×1.673×10-24=1.146×10-23N/cm12.03 dyn/cm 10203.110146.1)1720103(3.144μ)νc 4(k μk c 21ν6232102=⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯===-ππ3. 指出下列各种振动形式那些是红外活性振动？哪些是非红外活性振动？解：乙烷中C-C 为非红外活性振动。
1，1，1-三氯乙烷中 C-C 为红外活性振动。
SO 2中S=O ，为红外活性振动。
4． 如何用红外光谱区别下列化合物 （1）CH 3COOH和COOCH 3（2）CH 3CH 2C CH 3O和 CH 3CH 2CH 2CHO（3）OH 和O（4）C 2H 5C C CH 3HH和C 2H 5C CHHCH 3解（1）根据3300~2500cm -1是否出现O-H 伸缩振动吸收峰（宽峰）区分酸和酯。
（2）根据2720cm -1是否出现醛基的C-H 费米共振吸收峰区分出醛来。
（3）根据1650-1850cm -1是否出现C=O 吸收峰判断出酮来。
（4）顺式烯烃C-H 弯曲振动在675-725cm -1,反式烯烃C-H 弯曲振动在1000~950cm -1.5．把下列化合物按νC=O 波数增加的顺序进行排列，并说明理由。
解：（1）C H 3C OCH 3C H 3C O OH C H 3C O Cl C H 3C O F <<<(2)C H 3C O CH 3C H 3C O HC H 3C OOC 2H 5C H 3C O Cl <<<C H 3C ONH 2<6.下列基团的νC-H 出现在什么位置？（1）-CH3 （2）-CH=CH2 （3）-C ≡CH （4）C O H解：甲基：2800-3000 cm -1 乙烯基3000~3100 cm -1 乙炔基3200~3300 cm -1 醛基 2720 (2750-2850) cm -17．试从下列红外数据判断其二甲苯的取代位置。
红外光谱特征与分析
产生红外吸收的分子称为红外活性分子，如：CO2 不产生红外吸收的为非红外活性分子,如O2分子。
3080 1642
1658
3016
3028
3.1.4
1.峰位
分子内各种官能团的特征吸收峰只出现在红外光波谱的一定范围， 如：C=O的伸缩振动一般在1700 cm-1左右。 以下列化合物为例加以说明：
变形振动 亚甲基
伸缩振动 甲基：
对称 υ s(CH3) 2870 ㎝-1
不对称 υ as(CH3) 2960㎝-1
变形振动
甲基
对称δ s(CH3)1380㎝-1
不对称δ
as(CH3)1460㎝
-1
3.1.3 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)偶极矩变化值不为零的振动，才能产生红外吸收。 对称振动：偶极矩变化小，吸收弱；完全对称的，则 偶极矩变化为零，辐射不能引起共振，无红外活性。 非对称振动：有偶极矩，红外活性。
ν
-1 C=O 1715 cm
ν
-1 C=O 1780 cm
ν
C=O
1650 cm-1
①基频峰：
由Vo→V1将引起一个强吸收峰，叫基频峰。
②倍频峰， 由Vo→V2（V3） 将引起一个弱吸收峰，叫倍频峰。 ③组频峰，Combination bands
其能量正好等于V1+V2的吸收峰。
2.峰强：很强(vs) 强(s)、中(m)、弱(w)表示.
0.75-2.5 2.5-25 13158-4000 4000-400
能级跃迁类型
OH、NH、CH键的倍 频吸收
分子振动/伴随转动
远红外区
25-300
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δ=104/λ（λnm δcm -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δ（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。
红外光谱_2
大
振动能 小
能级差 (eV) 1－20
0.05-1
吸收的辐射能 光谱
可见光和紫外 电子光 谱
11 中红外区
振动光
三、红外吸收产生的原理
辐射 分子振动能级跃迁 红外光谱 官能团 分子结构 分子的振动所需的能量远大于分子的转动所需的 能量，因此对应的红外吸收频率也有差异：
远红外区：波长长，能量低，对应分子的转动吸收
一个整体,其运动状态可分为平动、 f总＝f振+f平+f转＝3N
转动、振动三类。分子总自由度应
该等于平动、转动和振动自由度的 f振＝3N －f平－f转
总和，即:
26
三、红外吸收产生的原理
每一种振动形式都会产生一个基频峰，即一个 多原子分子所产生的基频峰的数目应该等于分子所 具有的振动形式的数目。无论是线形分子还是非线 形分子其平动的自由度都等于3。
2
dx 则 m d t2 = - kx（1）
c c
1k
v = 2π m
（3）
x = A cos (2π v t + Ф) （2） 1k
用波数表示 = 2πc m
（波数）与K成 正比； 与原子质量成反比
对双原子分子来说，约合质量
m1 m2 μ=
代替m： =
m1+m2
1 2πc
k μ
发生振动能级跃迁需要的能量的大小取决于键两端原
样品吸收红外辐射的主要原因是： 分子中的化学键
因此, IR可用于鉴别化合物中的化学键类型，可 对分子结构进行推测。既适用于结晶质物质，也 适用于非晶质物质。 应用：有机化合物的结构解析 定性：基团的特征吸收频率 定理：特征峰的强度
6
二、红外光区的划分
红外光谱解析
本章重点内容及其课后作业
本章重点内容: 本章重点内容: 1. 分子振动方式与红外光谱产生的条件; 分子振动方式与红外光谱产生的条件; 2. 伸缩振动频率与胡克定律,常见化学键的伸缩振动频 伸缩振动频率与胡克定律, 率的计算; 率的计算; 3. 分子结构与红外光谱的解析,各类有机物的特征红外 分子结构与红外光谱的解析, 吸收. 吸收. 课后作业 1. 阅读教材《有机化合物结构分析》邹建平等编著, 阅读教材《有机化合物结构分析》邹建平等编著, p52～86,熟悉各类有机化合物的特征红外吸收, p52～86,熟悉各类有机化合物的特征红外吸收,对能 说明有机物结构特点的吸收峰进行归属. 说明有机物结构特点的吸收峰进行归属. 2. 教材所附练习1,2,3,4,7,8,10,11,12,13应 教材所附练习1 10,11,12,13应 重点掌握,要求对说明化合物结构的吸收峰进行归属. 重点掌握,要求对说明化合物结构的吸收峰进行归属. 3. 预习核磁共振氢谱的相关内容. 预习核磁共振氢谱的相关内容.
organochem@
有机化合物标准谱图网站
网址:http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/cgi网址:http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/cgi-bin/direct_frame_top.cgi
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红外光谱解析示例
2000～ 2000～1600 cm-1以及789,687 cm-1的吸收峰说明苯 以及789, 环间位二取代; 环间位二取代; 所以分子中含有所以分子中含有-C6H5,-CN,与分子式C8H7N相比, CN,与分子式C 相比, 相差的结构,综上所述,该化合物可能间相差-CH3的结构,综上所述,该化合物可能间-甲基 苯腈. 苯腈. 与标准红外谱图对照可证实该化合物. 与标准红外谱图对照可证实该化合物.
第八章有机化合物的波谱分析
1H核的I=1/2，当它围绕自旋轴转动时就产生了磁场，
因质子带正电荷，根据右手定则可确定磁场方向。
氢核在外磁场中的两种取向示意图 ΔE与外磁场感应强度（B0）成正比，如下图及关系式 所示：
图 8-6 质子在外加磁场中两个能级与外磁场的关系
h E B 0 h 2
B 0 （8-4） 2
式中：γ称为磁旋比，是核的特征常数，对1H而言， 其值为2.675×108A·m2·J-1·s-1；h为Plank常量；ν无线电 波的频率。
因为只有吸收频率为ν的电磁波才能产生核磁共振， 故式（8-4）为产生核磁共振的条件。 ⑵核磁共振仪和核磁共振谱
被测样品溶解在CCl4、CDCl3、D2O等不含质子的溶 剂中，样品管在气流的吹拂下悬浮在磁铁之间并不停的旋 转，使样品均匀受到磁场作用。
化学键类型
伸 缩 振 动
－N－H sp C－H sp2 C－H sp3 C－H sp2 C－O sp3 C－O
化学键类型
特征频率/cm-1（化合物类型） 1680~1620(烯烃) 1750~1710(醛、酮) 1725~1700(羧酸） 1850~1800，1790~1740(酸酐) 1815~1770(酰卤) 1750~1730(酯) 1700~1680(酰胺) 1690~1640(亚胺、肟) 1550~1535,1370~1345(硝基化合物） 2200~2100(不对称炔烃) 2280~2240(腈)
低场
高场
外加磁场 B0
因而，质子核磁共振的条件应为：
B实 B 0(1 ) 2 2
(8-6)
对质子化学位移产生主要影响的屏蔽效应有两种： ①核外成键电子的电子云密度对所研究的质子产生的 屏蔽作用，即局部屏蔽效应。 ②分子中其它质子或基团的核外电子对所研究的质子 产生的屏蔽作用，即远程屏蔽效应（磁各向异性效应）。 综上所述，不同化学环境的质子，受到不同程度的屏 蔽效应，因而在核磁共振谱的不同位置出现吸收峰，这种 峰位置上的差异称为化学位移。
红外光谱总结
C－O－C 基团的不对称和对称伸缩振动；不对称伸缩振动的谱带强、宽且稳定，称为
酯谱带。特征：甲酸酯 1180cm-1，乙酸酯 1240cm-1，丙酸以上的酯 1190cm-1，甲酯 1165cm-1
5. 酰胺：
'.
.
酰胺的特征频率: 酰胺结构中既有羰基又有氨基。酰胺的特征频率主要是 ν(N-H)伸缩振 动:
红外光谱可以应用于化合物分子结构的测定、未知物鉴定以及混合物成分分析。
2.1 红外光谱的基本原理
2.1.1 红外吸收光谱
1. 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。
（2）振动能级跃迁时，偶极矩的变化：根据量子理论，红外光谱的强度与分子振动时 偶极矩变化的平方成正比。同样，基频振动(v0→1)，偶极矩的变化越大，吸收峰也越强。
（3）与振动形式有关：吸收峰强度：反对称伸缩振动＞对称伸缩振动>＞变形振动 （4）电子效应 诱导效应：通过影响化学键偶极矩的大小影响吸收强度 共轭效应：使π电子离域程度增大，极化程度增加，使不含饱和键的的伸缩振动强度增 加。 （5）氢键的影响：氢键作用会提高化学键的极化程度，伸缩振动吸收峰加宽、增强。. 红外吸收峰强度比紫外吸收峰小2～3个数量级； （6）振动耦合：使吸收增大。指分子内有近似相同振动频率且位于相邻部位的振动基 团产生两种以上的基团参加的混合振动。 （7）费米共振：使倍频或组频的吸收强度显著增加。指一个化学键的基频和它自己或 与之相连的另一化学键的某种振动的倍频或合频的偶合。
面内 OH
傅里叶变换红外光谱分析(第三版)
傅里叶变换红外光谱分析（第三版）加入书架登录•版权信息•前言•第一版前言•第二版前言•第1章红外光谱的基本概念•1.1 红外光谱的产生和红外光谱区间的划分•1.2 分子的量子化能级•1.3 分子的转动光谱•1.4 分子的纯振动光谱•1.5 分子的振-转光谱•1.6 振动模式•1.7 振动频率、基团频率和指纹频率•1.8 倍频峰•1.9 合（组）频峰•1.10 振动耦合•1.11 费米共振•1.12 诱导效应•1.13 共轭效应•1.14 氢键效应•1.15 稀释剂效应•第2章傅里叶变换红外光谱学•2.1 单色光干涉图和基本方程•2.2 二色光干涉图和基本方程•2.3 多色光和连续光源的干涉图及基本方程•2.4 干涉图数据的采集•2.5 切趾（变迹）函数•2.6 相位校正•2.7 红外光谱仪器的分辨率•2.8 噪声和信噪比•第3章傅里叶变换红外光谱仪•3.1 中红外光谱仪•3.2 近红外光谱仪和近红外光谱•3.3 远红外光谱仪和远红外光谱•3.4 红外仪器的安装、保养和维护•第4章傅里叶变换红外光谱仪附件•4.1 红外显微镜•4.2 傅里叶变换拉曼光谱附件•4.3 气红联用（GC/FTIR）附件•4.4 衰减全反射附件•4.5 漫反射附件•4.6 镜面反射和掠角反射附件•4.7 变温红外光谱附件•4.8 红外偏振器附件•4.9 光声光谱附件•4.10 高压红外光谱附件•4.11 样品穿梭器附件•第5章红外光谱样品制备和测试技术•5.1 固体样品的制备和测试•5.2 液体样品的制备和测试•5.3 超薄样品的测试•第6章红外光谱数据处理技术•6.1 基线校正•6.2 光谱差减•6.3 光谱归一化、乘谱和加谱•6.4 生成直线•6.5 改变光谱数据点间隔和填充零•6.6 光谱平滑•6.7 导数光谱•6.8 傅里叶退卷积光谱•第7章红外光谱谱图解析•7.1 烷烃化合物基团的振动频率•7.2 烯烃化合物基团的振动频率•7.3 芳香族化合物基团的振动频率•7.4 炔烃化合物基团的振动频率•7.5 醇和酚类化合物基团的振动频率•7.6 醚类化合物基团的振动频率•7.7 酮和醌类化合物基团的振动频率•7.8 醛类化合物基团的振动频率•7.9 羧酸类化合物基团的振动频率•7.10 羧酸盐类化合物基团的振动频率•7.11 酯类化合物基团的振动频率•7.12 酸酐类化合物基团的振动频率•7.13 胺类化合物基团的振动频率•7.14 铵盐类化合物基团的振动频率•7.15 氨基酸类化合物基团的振动频率•7.16 酰胺类化合物基团的振动频率•7.17 酰卤类化合物基团的振动频率•7.18 糖类化合物基团的振动频率•7.19 含硼化合物基团的振动频率•7.20 含硅化合物基团的振动频率•7.21 含氮化合物基团的振动频率•7.22 含磷化合物基团的振动频率•7.23 水、重水、氢氧化物和过氧化物的振动频率•7.24 含硫化合物基团的振动频率•7.25 含卤素基团的振动频率•7.26 无机化合物基团的振动频率•第8章红外光谱的定性分析和未知物的剖析•8.1 红外光谱的定性分析•8.2 未知物的红外光谱剖析•第9章红外光谱的定量分析•9.1 朗伯-比耳定律•9.2 峰高和峰面积的测量•9.3 曲线拟合法测量峰高和峰面积•9.4 导数光谱用于定量分析•9.5 固体样品的定量分析•9.6 液体样品的定量分析•9.7 多组分液体的定量分析•9.8 高分子共聚物和共混物的定量分析•附录基团振动频率表（按振动频率由高到低排序）•参考文献是否关闭自动购买？关闭后需要看完本书未购买的章节手动确认购买。
红外谱图的解析经验
红外谱图的解析经验首先应该对各官能团的特征吸收熟记于心，因为官能团特征吸收是解析谱图的基础。
对一张已经拿到手的红外谱图：（1）首先依据谱图推出化合物碳架类型：根据分子式计算不饱和度，公式：不饱和度＝F+1+(T-O)/2 其中：F：化合价为4价的原子个数（主要是C原子），T：化合价为3价的原子个数（主要是N原子），O：化合价为1价的原子个数（主要是H原子），我以前本科上谱学导论时老师给过公式，但字母都被我改了:F、T、O分别是英文4,31的首字母，这样我记起来就不会忘了：）。
举个例子：比如苯：C6H6，不饱和度＝6+1+（0-6）/2＝4，3个双键加一个环，正好为4个不饱和度；（2）分析3300~2800cm^-1区域C-H伸缩振动吸收；以3000 cm^-1为界:高于3000cm^ -1为不饱和碳C-H伸缩振动吸收，有可能为烯, 炔, 芳香化合物,而低于3000cm^-1一般为饱和C-H伸缩振动吸收；（3）若在稍高于3000cm^-1有吸收,则应在2250~1450cm^-1频区，分析不饱和碳碳键的伸缩振动吸收特征峰，其中：炔2200~2100 cm^-1烯1680~1640 cm^-1芳环1600,1580,1500,1450 cm^-1若已确定为烯或芳香化合物，则应进一步解析指纹区，即1000~650cm^-1的频区,以确定取代基个数和位置（顺反，邻、间、对）；（4）碳骨架类型确定后,再依据其他官能团,如C=O, O-H, C-N 等特征吸收来判定化合物的官能团；（5）解析时应注意把描述各官能团的相关峰联系起来，以准确判定官能团的存在,如2820 ，2720和1750~1700cm^-1的三个峰，说明醛基的存在。
解析的过程基本就是这样吧，至于制样以及红外谱图软件的使用，一般的有机实验书上都有比较详细的介绍的，这里就不唠叨了。
这是一个令人头疼的问题，有事没事就记一两个吧：1.烷烃：C-H伸缩振动（3000-2850cm^-1）C-H弯曲振动（1465-1340cm^-1）一般饱和烃C-H伸缩均在3000cm^-1以下，接近3000cm^-1的频率吸收。
第八章红外光谱和核磁共振氢谱IRandHNMR
伸 1 )
(cm-
说 明 羰基有共轭时吸收 波数降低
羧酸
OH C=O C=O C=O C=O NH2 CN
酰卤 酸酐 酯 酰胺 晴
四 、红外光谱 解析实例 四 、红外光谱 解析实例
实例一
C8H7N
红外光谱分析
红外光谱分析简介红外光谱分析（Infrared Spectroscopy）是一种常用的分析技术，用于研究物质的结构和组成。
通过测量物质对红外辐射的吸收和散射情况，可以获取有关分子振动和结构的信息。
红外光谱分析广泛应用于有机化合物的鉴定和定量分析、材料分析、环境和食品安全监测等领域。
原理红外光谱分析基于物质分子的振动和转动产生的谱线。
大部分物质的振动频率位于红外光谱范围内，因此该技术可以用来研究物质的结构和组成。
红外光谱分析的原理可概括为以下几个方面：1.吸收谱线：物质分子在特定波长的红外辐射下，会吸收特定频率的红外光，产生吸收谱线。
不同官能团或结构单位的振动频率不同，因此吸收谱线可以用来识别物质的组成和结构。
2.波数：红外光谱中使用波数来表示振动频率。
波数与波长的倒数成正比，常用的单位是cm-1。
波数越大，振动频率越高。
3.力常数：物质分子中的振动频率受到分子内力的限制，可以通过量化力常数来描述。
力常数与振动能量相关，可以通过红外光谱数据计算得到。
4.傅里叶变换红外光谱（FTIR）：FTIR是一种常用的红外光谱仪器，利用傅里叶变换原理将红外辐射的吸收信号转换为频率谱线。
FTIR具有快速、高分辨率和高灵敏度的特点，适用于各种物质的分析。
实验步骤进行红外光谱分析通常需要以下步骤：1.样品制备：将待分析的样品制备成适当形式，如固体样品可以通过压片或混合胶制备成薄片，液体样品可以直接放置在红外吸收盒中。
在制备过程中需要注意去除杂质和保持样品的均匀性。
2.仪器校准：使用已知物质进行仪器校准，确保红外光谱仪的准确性和灵敏度。
校准样品通常是有明确红外光谱特征的化合物，如苯环等。
3.获取红外光谱：将样品放置在红外光谱仪中，启动仪器进行红外辐射的扫描。
扫描过程中，红外光谱仪会记录样品对吸收红外辐射的响应。
得到光谱数据后，可以进行后续的数据处理和分析。
4.数据处理和分析：利用软件工具对得到的光谱数据进行处理和分析。
红外光谱分析
红外光谱分析红外光谱分析是一种重要的分析技术，广泛应用于化学、生物、材料等领域。
通过测量物质在红外光谱范围内的吸收和发射特性，可以得到物质分子的结构信息，实现物质的鉴定、定量分析和质量控制等目的。
本文将从红外光谱的基本原理、仪器设备、样品制备和数据解析等方面介绍红外光谱分析的相关知识。
一、基本原理红外光谱分析基于物质对红外辐射的吸收特性。
红外辐射是电磁波谱中的一部分，波长范围在0.78μm至1000μm之间，对应的频率范围在3000GHz至0.3THz之间。
物质分子由原子组成，原子核围绕电子运动，当受到外界的电磁波激发时，分子内部的键振动和转动将发生改变，导致物质吸收特定波长的红外辐射。
不同物质的分子结构和化学键在红外光谱图上表现出特征性的吸收峰，通过观察这些吸收峰的位置和强度可以确定物质的成分和结构。
二、仪器设备进行红外光谱分析需要使用红外光谱仪。
常见的红外光谱仪包括傅立叶变换红外光谱仪（FTIR）和光散射式红外光谱仪（IR）。
FTIR光谱仪通过傅立叶变换技术将红外辐射转换为光谱图，具有高灵敏度和快速测量的优点，适用于定性和定量分析。
光散射式红外光谱仪则通过散射光信号进行检测，适用于固态样品和表面分析。
三、样品制备在进行红外光谱分析前，需要对样品进行适当的制备处理。
液态样品可以直接涂覆在透明吸收的样品基底上进行测试，固态样品通常需要将样品捣碎并与适当的载体混合后进行测试。
在取样和制备过程中需要避免空气和水分的干扰，避免发生氧化和水解反应，影响测试结果的准确性。
四、数据解析红外光谱分析得到的数据通常以吸收光谱图的形式呈现。
吸收光谱图的横轴表示波数或波长，纵轴表示吸收强度，吸收峰的位置和形状反映了物质的分子结构。
数据解析是红外光谱分析的关键步骤，需要借助专业的光谱库和软件进行分析和比对，以确定样品的成分和结构信息。
在实际应用中，红外光谱分析可用于鉴定有机化合物、无机物质、生物大分子等多种样品，广泛应用于医药、食品、环境、材料科学等领域。
红外波普分析
相关文章：红外光谱（I R）（Infrared Spectroscopy）【1】4、酯（νC=O H和νC-O-C）酯和内酯有两个由νC=O和νC-O伸缩引起的很强的特征吸收带.(1)νC=O大多数饱和脂肪酸酯的强的νC=O伸缩振动发生在比酮的正常频率为高的1740cm-1处（甲酸甲酯除外，在1725-1720cm-1）。
C=C-COOR或ArCOOR的νC=O吸收，由于共轭作用移向低波数，在1730-1715cm-1。
注意：O=C-O-C=C-或RCOOAr结构的νC=O吸收，则移向高波区。
α-卤代羧酸酯的νC=O吸收频率也升高，如：三氯乙酸酯在1770cm-1。
六元环状内酯羰基吸收与正常酯的相同，当环变小时，其吸收位置将移向高波区。
(2)νC-O-C酯的νC-O-C伸缩振动吸收带在1330-1030区域有两个吸收带，其一是νasC-O在1300-1000cm-1，此带有吸收强度大和较宽的特征，用处较大。
另一个是νsC-O在1140-1030cm-1，此带吸收强度小，参考价值不大，但是内酯此带吸收强度较大。
（其中1250-1230cm-1处的宽而强的谱带是乙酸烷基酯的特征吸收带。
）5、酸酐（1）n C=O酸酐的C=O伸缩振动在1860-1800cm-1和1800-1750cm-1出现两个强的吸收峰，前者是反对称伸缩振动，后者是对称伸缩振动。
这两个峰相距约60cm-1，开链酸酐高波数峰稍强于低波数峰，而环状酸酐则高波数峰弱于低波数峰，以此可区别这两类酸酐。
共轭的酸酐则使羰基吸收向低波数移，在靠近1775cm-1和1720cm-1处出现吸收。
环状酸酐中，随着环的张力变大，吸收峰向高波移动。
例如：五元酸酐VC=O 1871cm-1 1793cm-1六元酸酐VC=O 1822cm-1 1780cm-1(2) n C-O-C酸酐的C-O伸缩振动产生强的吸收峰，开链的在1180-1045cm-1，而环状酸酐在1310-1200cm-1，利用此峰也可以区别这两种酸酐。
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。
分析化学 第八章-分光光度法
∆E = E2 − E1 = hν
不同的物质由于其结构不同而具有不同的量子 化能级，其能量差也不相同，物质对光的吸收 具有选择性。
16
吸收曲线（吸收光谱）： 测量溶液对不同波长光的吸收，以波长为横坐
标，吸光度为纵坐标作图，得到吸收曲线。 描述了物质对不同波长光的吸收能力。
吸收曲线
A ~ λ (nm) 最大吸收波长：λmax
17
同一浓度，不同物质 不同浓度，同一物质
18
吸收曲线的讨论：
（1）同一种物质对不同波长光的吸光度不同。 （2）吸收曲线可以提供物质的结构信息，并作为物 质定性分析的依据之一。也是定量分析中选择入射 光波长的重要依据。 （3）不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似。 在某一定波长下吸光度有差异，在λmax处吸光度的差 异最大，测定最灵敏，可用于物质定量分析。
3. 双波长型
λ1 λ2
通过波长选择可校正背景吸收：消除吸收光谱重 叠干扰，适合于混浊液和多组分分析。
只使用一个吸收池：参比溶液即被测溶液，避免 单波长法中因两种溶液组成、均匀性差异及吸收 池差异所引入的误差。
41
8.3 显色反应及显色条件的选择
1. 显色反应的选择 2. 显色剂 3. 显色条件的选择
吸光物质在一定波长和溶剂条件下的特征常数；
不随浓度和光程长度的改变而改变。在温度和 波长等条件一定时，ε 仅与吸光物质本身的性质 有关；
可作为定性鉴定的参数；
同一吸光物质在不同波长下的ε不同。在λmax处 的ε常以εmax表示。εmax越大，该物质的吸光能力 越强，用光度法测定该物质的灵敏度越高。
分子内部三种 运动形式
电子相对于原子核的 运动
原子核在其平衡位置 附近的相对振动
红外光谱谱图分析
C H 3080 cm-1
H
C
3030 cm-1
3080-3030 cm-1
C H 变形
振动
H C CH 2
CH
3080 cm-1 3030 cm-1 3300 cm-1
3000 cm-1 2900-2800 cm-1
2023/10/15
bC=C 伸缩振动1680-1630 cm-1
反式烯
R1
H
CC
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第四节 有机化合物红外谱图解析
analysis of infrared spectrograph
1．烷烃
CH3,CH2,CHC—C,C—H 3000cm-1
CH3
CH2 CH2
δas1460 cm-1
重
δs1380 cm-1
叠
δs1465 cm-1
r 720 cm-1面内摇摆
CH2 对称伸缩2853cm-1±10 CH3 对称伸缩2872cm-1±10 CH2不对称伸缩2926cm-1±10 CH3不对称伸缩2962cm-1±10
H 990 cm-1
H 910 cm-1 （强） H 2：1850-1780 cm-1
H 890 cm-1（强）
2：1800-1780 cm-1
R2
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1-己烯谱图
2023/10/15
对比
烯烃顺反异构体
2023/10/15
壬烯
2023/10/15
3.醇—OH
a-OH 伸缩振动 b碳氧伸缩振动
55
50
45
2928
40
35
30
纤维素
25
3406
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第八章红外光谱分析自测试题一、判断题（对的打√, 错的打×）1、Cl2、H2O分子的振动可以引起红外吸收而产生吸收谱带。
( ×)2、在红外光谱中≡C-H 的吸收波数大于 -CH2-H。
（√）3、化合物的不饱和度为2时, 化合物中可能含有两个双键, 或一个双键和一个环, 或一个三键。
（√）4、红外光谱可区别分子的顺反异构，但不能区分手性分子。
（√）5、烯烃分子的对称性越强，C=C双键的振动吸收越强。
( ×)6、H2O分子中的H-O-H对称伸缩振动不产生红外吸收。
( ×)7、从红外光谱有无羰基的特征吸收可区分醇和酸。
（√）二、选择题1、下面四种气体，不吸收红外光的有（ D ）A、H2OB、CO2C、CH4D、N22、在有机化合物的红外吸收光谱分析中，出现在4000~1350cm-1频率范围的吸收峰可用于鉴定官能团，这一段频率范围称为（ B ）A、指纹区B、基团频率区C、基频区D、和频区3、并不是所有的分子振动形式其相应的红外谱带都能观察到，这是因为：（ B ）A、分子既有振动运动，又有转动运动，太复杂B、分子中有些振动能量是简并的C、分子中某些振动能量相互抵消了D、因为分子中有H、C、H、O以外的原子存在4、甲烷分子的振动自由度是（ C ）A、5B、6C、9D、105．丁二烯中C=C伸缩振动如下：有红外活性的是（B ）A．CH2═CH—CH═CH2B．CH2═CH—CH═CH2A．A B．B C．A、B都有D．A、B都没有6、某物质能吸收红外光波，产生红外吸收谱图，那么分子结构必然是（ C ）A、具有不饱和键B、具有共轭体系C、发生偶极矩的净变化D、具有对称性7、红外光谱仪使用的光源是（B）A、空心阴极灯B、能斯特灯C、氘灯D、碘钨灯8、在含羰基的分子中，增加羰基的极性会使分子中该键的红外吸收带（ B ）A、向高波数方向移动B、向低波数方向移动C、不移动D、稍有振动9、不考虑费米共振的影响，下列伸缩振动吸收峰最强的是（D）A、C—HB、N—HC、P—HD、O—H10、羰基化合物，C=O伸缩振动频率出现最高者为（D）A、R—CO—RB、R—CO—ClC、R—CO—HD、R—CO—F11、下列化合物中，C═C伸缩振动吸收强度最大的化合物是（ A ）A．R—CH═CH2B．R—CH═CH—R’（顺式）C．R—CH═CH—R’（反式）D．R—CH═CH—R12、某种化合物，其红外光谱上3000~2800 cm-1，1460 cm-1，1375 cm-1，720 cm-1等处有主要吸收带，该化合物可能是（A）A、烷烃B、烯烃C、炔烃D、芳烃13、一种氯苯的红外光谱图在900 cm-1，690cm-1间无吸收带，它的可能结构为（C）A、对二氯苯B、间三氯苯C、六氯苯D、四取代氯苯14、欲用红外光谱区别HO(—CH2—CH2—O—)n H (n=1500) 和HO(—CH2—CH2—O—)m H (m=2000)，下列说法中正确的是（D）A、用—OH伸缩振动3400 cm-1 ~ 3000cm-1宽峰的波数范围区别B、用—CH伸缩振动小于3000cm-1的强度区别C、用—CH2—O伸缩振动1150 cm-1 ~ 1070cm-1强度区别D、以上说法均不正确15、某一化合物在紫外光区未见吸收带，在红外光谱的官能团区有如下吸收峰：3000 cm-1 左右，1650cm-1。
该化合物可能是（ B ）A、芳香族化合物B、烯烃C、醇D、酮16、傅里叶变换红外分光光度计的色散元件是（D）A、玻璃棱镜B、石英棱镜C、卤化盐棱镜D、迈尔逊干涉计17、某化合物在紫外光区204nm处有一弱吸收带，在红外光谱的官能团区有如下吸收峰：3300 cm-1 ~ 2500cm-1宽而强的吸收，还有1710cm-1。
该化合物可能是（C）A、醛B、酮C、羧酸D、酯18、在红外光谱分析中，用KBr制作为试样池，这是因为( C )A、KBr 晶体在4000～400cm -1 范围内不会散射红外光B、KBr 在4000～400 cm -1 范围内有良好的红外光吸收特性C、KBr 在4000～400 cm -1 范围内无红外光吸收D、在4000～400 cm -1 范围内，KBr 对红外无反射19、一个含氧化合物的红外光谱图在3600～3200cm -1有吸收峰, 下列化合物最可能的是( C )A、CH3－CHOB、CH3－CO-CH3C、CH3－CHOH-CH3D、CH3－O-CH2-CH320、用红外吸收光谱法测定有机物结构时, 试样应该是( B)A、单质B、纯物质C、混合物D、任何试样21、一个含氮化合物的红外光谱图在3600～3200cm -1有吸收峰，则化合物中可能含( A )A、氨基B、氰基C、羰基D、烷基三、填空题1、在分子的振动过程中，化学键或基团的______________不发生变化，就不吸收红外光。
2、C=C和C=O的伸缩振动，谱带强度更大者是______________。
3、__________区域的峰是由伸缩振动引起的，基团的特征吸收一般位于此范围，称为__________区，__________区域中，分子结构稍有不同，则吸收就有细微的不同，称为_________区。
2500 cm-1 ~ 2000cm-1范围内称为_______和______________区。
4、共轭效应使共轭体具有共面性, 且使电子云密度平均化，因此，双键的红外吸收频率往________波数方向移动。
而氢键效应使－OH伸缩振动向______波数方向移动。
5、在化合物R—CO—H与R—CO—F中, 前者的C=O的伸缩振动产生的吸收峰的波数比后者的________; 而在化合物R—CO—R与R—CO—NH2中, 前者的C=O的伸缩振动产生的吸收峰的波数比后者的________。
6、红外光谱是由于分子振动能级的跃迁而产生，当用红外光照射分子时，要使分子产生红外吸收，则要满足两个条件：(1)________________________________________________，(2)_______________________________________________。
四、简答题：1．判断下列各分子的碳碳对称伸缩振动在红外光谱中是活性还是非活性的。
（1）CH3－CH3（2）CH3－CCl3（3）HC≡CH（4）C C HCl H Cl （5）C C H ClClH 2、试用红外光谱法区别下列异构体：（1）CH 3CH 2CH 2CH 2OHCH 3CH 2OCH 2CH 3 （2）CH 3CH 2COOHCH 3COOCH 3 （3）O O （4）OCHO （5）3、试解释下列各组化合物羰基C-O 伸缩振动吸收频率变化的原因。
O OO O O O ~1800cm -1~1770cm -1~1740cm -1A . B.CH 3CCH 3OCH 3COCH 3O CH 3CNHCH 3O ~1725cm -1~1745cm -1~1680cm -14、某化合物分子式为C 5H 8O ，有下面的吸收带：3020，2900，1690和1620 cm -1；在紫外区，它的吸收在227nm （ε=104），请写出该化合物的结构。
.5、羰基化合物R —CO —R ’，R —CO —Cl ，R —CO —H ，R —CO —F ，F —CO —F 中，C ═O 伸缩振动频率最大的化合物是哪个？6、从以下红外数据来鉴定特定的二甲苯：化合物A ：吸收带在767和920 cm -1处。
化合物B ：吸收带在792 cm -1处。
化合物C ：吸收带在742 cm -1处。
7、某化合物C9H10O，其IR光谱主要吸收峰位为3080，3040，2980，2920，1690（s），1600，1580，1500，1370，750，690cm-1，试写出主要吸收峰归属并推断分子结构。
第八章红外光谱分析参考答案一、判断题1、×2、√3、√4、√5、×6、×7、√二、选择题1、D2、B3、B4、C5、B6、C7、B8、B9、D 10、D 11、A 12、A 13、C 14、D 15、B 16、D17、C 18、C 19、C 20、B 21、A三、填空题1、（偶极矩）2、（C=O ）3、（4000-1300cm-1）（基团频率）（1300-600cm-1 ）（指纹区）4、（低）( 低)5、（低）（高）6、（分子在振动过程中有偶椎矩变化）（幅射频率满足振动跃迁所需能量）三、简答题：1、答：（1）、（3）、（5）中的碳碳双键振动无红外活性，（2）、（4）中的碳碳双键振动有红外活性。
2、答：（1）前者在3200~3600cm –1有强而宽的—OH振动吸收峰，后者则无，可以用红外吸收区别。
（2）可以区别，前者有强而宽的—OH振动吸收峰，后者则无。
（3）可以区别。
后者的C=O基吸收峰低于前者（共轭效应）。
（4）可以区别。
前者的C=O基吸收峰低于后者。
（5）可以区别，前者的C=C双键峰很弱（分子对称），后者的则较强（分子不对称）。
3、答：A、前者由于诱导效应，相当于增加C=O双键上的电子云密度，即双键性增强，所以C=O基振动频率向高波数区移动。
中间化合物增加了双键的共轭效应，C=O基振动频率向低波数移动。
第三个化合物由于形成了大的p-π共轭体系，使C=O基振动频率继续下降。
B、第二个化合物中由于诱导效应，相当于增加C=O双键上的电子云密度，即双键性增强，所以C=O基振动频率向高波数区移动。
第三个化合物是由于中介效应起主导作用。
4、答：化合物的不饱和度为U=2，可能含二个双键或一个环一个双键。
红外光谱中3020 cm-1有吸收，说明含不饱和碳氢键，即=C-H，1690 cm-1是C=O的振动吸收，1620 cm-1是C=C双键的振动吸收，说明分子为不对称性结构，2900 cm-1是甲基、亚甲基的吸收。
又因为在紫外区227nm（ε=104）有吸收，说明化合中存在共轭体系，应该是C=C双键与C=O基共轭。
所以化合结构为：CH2=CH－CO－CH2－CH35、答：C═O伸缩振动频率最大的化合物是F—CO—F中，因诱导效应增强，相当于削弱了C═O间的电子云密度，即双键性下降。
6、化合物A：吸收带在767和920 cm-1处。
为间二甲苯。
化合物B：吸收带在792 cm-1处。
为对二甲苯。
化合物C：吸收带在742 cm-1处。
为邻二甲苯7、某化合物C9H10O，其IR光谱主要吸收峰位为3080，3040，2980，2920，1690（s），1600，1580，1500，1370，750，690cm-1，试写出主要吸收峰归属并推断分子结构。