红外光谱分析PPT讲稿
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红外光谱谱图分析PPT课件
4. -N＝C＝S n as 1990-2130; -C＝C＝C- n as 1950-1930;
.
22
• 图9
.
23
• 图10
.
24
• 图11
.
25
• 图9a IRtutor1.1 1-heptyne, 1-庚-炔 ,forth P.1 of 4
.
26
• 图10a IRTutor, IRTutor1.1, Heptylcyanide, 庚氰化物, 1st , p.2 of 4
振动频率 770-730（很强）710-690（强） 770-735（很强） 810-750（很强） 710-690 860-800（很强）
900-860（中等） 1,2,4 – 三取代还有820-805吸收带 1,3,5 – 三取代还有860-810 （强）
和730-650（强）吸收带 1,2,3,5 – 四取代还有850-840吸收带
红外光谱谱图分析(1)
.
1
• 一．几个基本概念 • 二．有关基团的特征频率 • 三．影响基团频率位移的因素
1.分子内部结构 2.分子外部环境的影响 3.同位素位移 • 四. 红外与拉曼关系 • 五．近红外 • 六．远红外
.
2
一 几个基本概念
1.红外及拉曼光谱基本原理， 基频
2.特征基团频率与指纹频率 3.基频、倍频、合频和费米
v0
E1
v2
电子能级跃迁
5
4 3 2 1 0
v1
振动能级跃迁
v0
E0
E = hn 其中 h 为普朗克常数 (6.626 × 10-34 焦耳·秒）
n 为频率
.
5
图2
Anti-stokes
.
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• 图9
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• 图10
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• 图11
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• 图9a IRtutor1.1 1-heptyne, 1-庚-炔 ,forth P.1 of 4
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• 图10a IRTutor, IRTutor1.1, Heptylcyanide, 庚氰化物, 1st , p.2 of 4
振动频率 770-730（很强）710-690（强） 770-735（很强） 810-750（很强） 710-690 860-800（很强）
900-860（中等） 1,2,4 – 三取代还有820-805吸收带 1,3,5 – 三取代还有860-810 （强）
和730-650（强）吸收带 1,2,3,5 – 四取代还有850-840吸收带
红外光谱谱图分析(1)
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1
• 一．几个基本概念 • 二．有关基团的特征频率 • 三．影响基团频率位移的因素
1.分子内部结构 2.分子外部环境的影响 3.同位素位移 • 四. 红外与拉曼关系 • 五．近红外 • 六．远红外
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一 几个基本概念
1.红外及拉曼光谱基本原理， 基频
2.特征基团频率与指纹频率 3.基频、倍频、合频和费米
v0
E1
v2
电子能级跃迁
5
4 3 2 1 0
v1
振动能级跃迁
v0
E0
E = hn 其中 h 为普朗克常数 (6.626 × 10-34 焦耳·秒）
n 为频率
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5
图2
Anti-stokes
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
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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
红外光谱图文课件PPT
红外光谱可以监测化学反应过程中分 子结构的动态变化，有助于理解反应 机理。
04
红外光谱实验技术
Байду номын сангаас
样品制备技术
01
02
03
固体样品制备
将样品研磨成粉末，然后 与KBr混合压制成透明片 或与Ge晶片接触测量。
液体样品制备
将液体样品涂在CaF2或 NaCl晶片上，或使用液膜 法测量。
气体样品制备
将气体样品通过吸收池， 利用适当的吸收剂吸收后 进行测量。
红外光谱的表示方法
谱图
红外光谱图是以波长为横坐标，以透 射比或吸光度为纵坐标绘制的图谱。
峰的位置与强度
特征峰与峰带
特征峰是指特定官能团对应的吸收峰， 峰带则是由多个特征峰组成的区域， 可以反映分子中存在的官能团及其结 构特征。
峰的位置表示特定波长的红外光被吸 收，峰的强度则反映该波长下分子振 动的程度。
红外光谱图文课件
目录
• 红外光谱基本概念 • 红外光谱与分子结构的关系 • 红外光谱的应用 • 红外光谱实验技术
01
红外光谱基本概念
红外光谱的产生
分子振动
分子中的原子或分子的振动会产 生能量变化，当这些变化与红外 光相匹配时，光被吸收，形成红 外光谱。
分子振动类型
分子振动主要有伸缩振动和弯曲 振动两种类型，伸缩振动是指原 子沿键轴方向的往复运动，弯曲 振动则是指分子构型的变化。
02
仪器维护
定期对仪器进行校准和维护，确保测量准确性。
03
安全防范措施
了解并遵守实验室安全规定，避免直接接触有毒有害物质；在操作过程
中注意防止气体泄漏和火灾事故的发生；实验结束后，应按照实验室规
定正确处理废弃物。
04
红外光谱实验技术
Байду номын сангаас
样品制备技术
01
02
03
固体样品制备
将样品研磨成粉末，然后 与KBr混合压制成透明片 或与Ge晶片接触测量。
液体样品制备
将液体样品涂在CaF2或 NaCl晶片上，或使用液膜 法测量。
气体样品制备
将气体样品通过吸收池， 利用适当的吸收剂吸收后 进行测量。
红外光谱的表示方法
谱图
红外光谱图是以波长为横坐标，以透 射比或吸光度为纵坐标绘制的图谱。
峰的位置与强度
特征峰与峰带
特征峰是指特定官能团对应的吸收峰， 峰带则是由多个特征峰组成的区域， 可以反映分子中存在的官能团及其结 构特征。
峰的位置表示特定波长的红外光被吸 收，峰的强度则反映该波长下分子振 动的程度。
红外光谱图文课件
目录
• 红外光谱基本概念 • 红外光谱与分子结构的关系 • 红外光谱的应用 • 红外光谱实验技术
01
红外光谱基本概念
红外光谱的产生
分子振动
分子中的原子或分子的振动会产 生能量变化，当这些变化与红外 光相匹配时，光被吸收，形成红 外光谱。
分子振动类型
分子振动主要有伸缩振动和弯曲 振动两种类型，伸缩振动是指原 子沿键轴方向的往复运动，弯曲 振动则是指分子构型的变化。
02
仪器维护
定期对仪器进行校准和维护，确保测量准确性。
03
安全防范措施
了解并遵守实验室安全规定，避免直接接触有毒有害物质；在操作过程
中注意防止气体泄漏和火灾事故的发生；实验结束后，应按照实验室规
定正确处理废弃物。
红外光谱最全最详细明了分解ppt课件
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1.3.2 分子结构对基团吸收谱带位置的影响
（1）诱导效应（I效应）：基团邻近有不同电负性的取代 基时，由于诱导效应引起分子中电子云分布的变化，从而 引起键力常数的改变，使基团吸收频率变化。
4. 色散型红外光谱仪主要部件
(1) 光源
能斯特灯：氧化锆、氧化钇和氧化钍烧结制成 的中空或实心圆棒，直径1-3 mm，长20-50mm；
室温下，非导体，使用前预热到800 C； 特点：发光强度大；寿命0.5-1年； 硅碳棒：两端粗，中间细；直径5 mm，长2050mm；不需预热；两端需用水冷却；
(2) 单色器
(2)共轭效应（C效应）： 共轭效应要求共轭体系有共平面性。
（3）瞬间偶极矩大，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，产生一个强的 吸收峰，基频峰； （5）由基态直接跃迁到第二激发态，产生一个 弱的吸收峰，倍频峰.
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
某一基团的特征吸收频率，同时还要受到分子结构 和外界条件的影响。
同一种基团，由于其周围的化学环境不同，其特征吸 收频率会有所位移，不是在同一个位置出峰。
基团的吸收不是固定在某一个频率上，而是在一个范围 内波动。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
红外光谱谱图分析ppt课件
2
• 2． 初步分析 • （1）若有谱库，先检索，缩小谱图分析范围。 • （2）特征基团频率，利用相关表(参考书6)，确定特征基团。（智能型谱图解析软
件）。 • （3）特征宽强峰 。
如ArOH, ROH, RCOOH 等均有宽强峰，若 3100-2400 和920附近均为宽峰，则是 羧酸类。 • （4）倍频（泛频）及合频特征峰
(2) 817 对位取代苯特征（=CH 面外变角） (3) 1380，1450，又有2920，为甲基
无CH2, 因为无785 -720 CH2 Rocking (4) 无 (C=C) 和 (C=O)（它们均较大超过
1600） (5) 在1530 和1345附近无峰，无 -NO2
25
26
（6）2220 不是（N=C=S，-C=C=C- ， -N=C=N-，N3-),因为它们的 均低于 2220， 也不是 (CC) (较弱) 因此只可能: -CN或 -N=C=O
b.13C NMR中只有一个峰为4 重峰q (4), 故只有一个 -CH3 , 3个H对C偶合(n+1)=3+1=4.
c.到此C7H12O已用去3个C，1个O，4个H和2个 (r﹢db)不饱和度， 还剩4个C，8个H. (9) 13C NMR中有4个峰为3重峰t (3),可知有4个 -CH2- ，
2个H对C偶合(n+1)=2+1=3. 到此得到: -C=O, –(CH3)C(H)-, 4个-CH2- 和 一个环.
(1) M/Z=112 .00889 分子离子峰高分辨质谱数据, (2) r﹢db=2，故无苯，IR亦证明无3100-3000 (3) IR 强1715峰, (C=O), 已用去1个不饱和度 (4)无1675-1645, 无C=C(且3000以上无峰),
• 2． 初步分析 • （1）若有谱库，先检索，缩小谱图分析范围。 • （2）特征基团频率，利用相关表(参考书6)，确定特征基团。（智能型谱图解析软
件）。 • （3）特征宽强峰 。
如ArOH, ROH, RCOOH 等均有宽强峰，若 3100-2400 和920附近均为宽峰，则是 羧酸类。 • （4）倍频（泛频）及合频特征峰
(2) 817 对位取代苯特征（=CH 面外变角） (3) 1380，1450，又有2920，为甲基
无CH2, 因为无785 -720 CH2 Rocking (4) 无 (C=C) 和 (C=O)（它们均较大超过
1600） (5) 在1530 和1345附近无峰，无 -NO2
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（6）2220 不是（N=C=S，-C=C=C- ， -N=C=N-，N3-),因为它们的 均低于 2220， 也不是 (CC) (较弱) 因此只可能: -CN或 -N=C=O
b.13C NMR中只有一个峰为4 重峰q (4), 故只有一个 -CH3 , 3个H对C偶合(n+1)=3+1=4.
c.到此C7H12O已用去3个C，1个O，4个H和2个 (r﹢db)不饱和度， 还剩4个C，8个H. (9) 13C NMR中有4个峰为3重峰t (3),可知有4个 -CH2- ，
2个H对C偶合(n+1)=2+1=3. 到此得到: -C=O, –(CH3)C(H)-, 4个-CH2- 和 一个环.
(1) M/Z=112 .00889 分子离子峰高分辨质谱数据, (2) r﹢db=2，故无苯，IR亦证明无3100-3000 (3) IR 强1715峰, (C=O), 已用去1个不饱和度 (4)无1675-1645, 无C=C(且3000以上无峰),
红外光谱分析法ppt课件
（2） 吸光度的测定 1）一点法 该法不考虑背景吸收，直接从谱图中分析波数 处读取谱图纵坐标的透过率，再由公式lg1/T=A计 算吸光度。 实际上这种背景可以忽略的情况较少，因此多用 基线法。 2）基线法 通过谱带两翼透过率最大点作光谱吸收的切线， 作为该谱线的基线，则分析波数处的垂线与基线 的交点，与最高吸收峰顶点的距离为峰高，其吸 光度A=lg（I0/I）。
目前主要有两类红外光谱仪：色散型红外光谱 仪和Fourier（傅立叶）变换红外光谱仪。 1、色散型红外光谱仪： 色散型红外光谱仪的组成部件与紫外-可见分光 光度计相似，但对没一个部件的结构、所用的材料 及性能与 紫外- -可见分光光度计不同。它们的排列 顺序也略有不同，红外光谱仪的样品是放在光源和 单色器之间；而紫外- -可见分光光度计是放在单色 器之后。
3、测定未知物的结构 红外光谱法定性分析的一个重要用途。如果 未知物不是新化合物，可以通过两种方式利用标准 谱图进行查对： （1）查阅标准谱图的谱带索引，与寻找试样光谱吸 收带相同的标准谱图； 2）进行光谱解析，判断试样的可能结构，然后在由 化学分类索引查找标准谱图对照核实。 在对光谱图进行解析之前，应收集样品的有关 资料和数据。了解试样的来源、以估计其可能是哪 类化合物；测定试样的物理常数，如熔点、沸点、 溶解度、折光率等，作为定性分析的旁证
色散型红外光谱仪原理示意图：
2、Fou rier变换红外光谱仪（FTIR）
Fourier变换 红外光谱仪 没有色散元件，主要由 光源（硅碳棒、高压汞灯）、Michelson干涉仪、检 测器、计算机和记录仪组成。核心部分为Michelson 干涉仪，它将光源来的信号以干涉图的形式送往计 算机进行Fourier变换的数学处理，最后将干涉图还原 成光谱图。它与色散型红外光度计的主要区别在于 干涉仪和电子计算机两部分。
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1-2。
倍频峰、合频峰和差频峰统称为泛频峰。泛频
峰属于禁阻峰，一般很弱。
2020/9/14
10
• 条件二：辐射与物质之间必须有耦合作用
只有当辐射频率与偶极子频率相匹时， 分子才与辐射相互作用（振动耦合）而增 加它的振动能，使振幅增大，即分子由原 来的基态振动跃迁到较高振动能级。因此， 并非所有的振动都会产生红外吸收，只有 发生偶极矩变化（△≠0）的振动才能引 起可观测的红外吸收光谱，该分子称之为 红外活性的.
变形振动
卷曲振动
对称变形振动
s
平面摇摆振动
不对称变形振动
as
非平面摇摆振动
2020/9/14
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理论振动数（峰数）
对非线型分子,理论振动数=3n-6
2020/9/14
11
2020/9/14
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分子振动的类型
• 双原子分子振动
2020/9/14
13
分子的两个原子以其平衡点为中心， 以很小的振幅（与核间距相比）作周期性 “简谐”振动，其振动可用经典刚性振动 描述：
( 频率 ) 1 k ................或. (波数 ) 1 k
a= 在红外吸收光谱上除基频峰外，还有振动 能级由基态（ =0）跃迁至第二激发态（ =2）、 第三激发态（ =3），所产生的吸收峰称为 2倍020/9频/14 峰。除了倍频峰，还合频峰、差频峰。 9
合频峰：分子吸收光子后，同时发生频率为1， 2的跃迁，此时产生的跃迁为 1+2的谱峰。
差频峰：当吸收峰与发射峰相重叠时产生的峰
2020/9/14
15
影响基本振动跃迁的波数或频率的直接因素为化学键力常数 k 和原子质量。
k 大，化学键的振动波数高，如:
kCC(2222cm-1)>kC=C(1667cm-1)>kC-C(1429cm-1)（质量相近）
质量m大，化学键的振动波数低，如: mC-C(1430cm-1)<mC-N(1330cm-1)<mC-O(1280cm-1)(力常数相近）
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。
主要用于化合物鉴定及分子结构表征，亦
可用于定量分析。
2020/9/14
经典力学导出的波数计算式为近似式。因为振动能量变化是量 子化的，分子中各基团之间、化学键之间会相互影响，即分子 振动的波数与分子结构（内因）和所处的化学环境（外因） 有关。
2020/9/14
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• 多原子分子振动
简正振动 整个分子质心不变、整体不
转动、各原子在原地作简谐振 动且频率及位相相同。此时分 子中的任何振动可视为所有上 述简谐振动的线性组合。 简正振动基本形式 伸缩振动：原子沿键轴方向伸 缩，键长变化但键角不变的振 动。 变形振动：基团键角发生周期 性变化，但键长不变的振动。 又称弯曲振动或变角振动。
3）分子结构更为精细的表征：通过IR谱的波数位置、
波峰数目及强度确定分子基团、分子结构；
4）定量分析； 5）固、液、气态样均可用，且用量少、不破坏样品； 6）分析速度快。 7）与色谱等联用（GC-FTIR）具有强大的定性功能。
2020/9/14
7
基本原理
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
2
2c
k为化学键的力常数(N/cm) ;
c=3 ×1010cm/s; μ为双原子折合质量：
m1m2 ( g ) m1 m2
2020/9/14
14
ν 1 2πc
k A'r /N A
1307
k A'r
(cm
1
)
其 中 :1307 ( 1
2πc
N A 105 ); N A 6.23 1023 )
红外光谱分析课件
2020/9/14
2
问题
• 1.红外光谱吸收的形式… • 2.红外光谱为什么有很多的小峰… • 3.影响基团频率的因素哪些,为什么… • 4.红外光谱测试制样应注意的问题… • 5.红外光谱是否可做定量分析… • 6.红外光谱与拉曼的区分…
2020/9/14
3
概述
红外光谱又称分子振动转动光谱，属分子
例如：HCl分子k=5.1 mdyn/Å，则HCl的振动频率为：
1307 5.1/[(35.5 1.0) /(35.5 1.0)]
2993cm1 实 测 值 为2 88 5.9cm 1
对于C-H：k=5 mdyn/Å; =2920 cm-1 对于C=C，k=10 mdyn/Å, =1683 cm-1 对于C-C，k=5 mdyn/Å; =1190 cm-1
– 红外区：2.5~25 μ m，4000~400/cm, 基频振 动区（各种基团基频振动吸收）
– 远红外区：25 μ m以上， 转动区（价键转动、 晶格转动）
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6
红外光谱特点
1）红外吸收只有振-转跃迁，能量低； 2）应用范围广：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；
4
“不耻最后。”即使慢，驰而不息，纵令落后， 纵令失败，但一定可以达到他所向往的目标。 --鲁迅
2020/9/14
5
• 红外光区分三个区段：
– 近红外区：0.75~2.5 μm，13333~4000/cm, 泛音区（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。用于研究单键 的倍频、组频吸收）
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，…
2020/9/14
8
分子中不同振动能级差为
EV= Vh 也就是说，只有当EV=Ea或者a=V时，
才可能发生振转跃迁。例如当分子从基态
（ V=0 ） 跃 迁 到 第 一 激 发 态 （ V=1 ） ， 此 时 V=1，即：
2020/9/14
17
– 对称伸缩振动（ s） – 不对称伸缩振动（ as ） – 面内变形振动又分为剪式（以表示）和平面摇
摆振动（以表示）。
– 面外变形振动又分为非平面摇摆（以表示） 和扭曲振动（以表示）
振动类型
符号
振动类型
符号
伸缩振动
弯曲振动
对称伸缩振动
s
面内弯曲振动Βιβλιοθήκη 不对称伸缩振动as
面外弯曲振动
倍频峰、合频峰和差频峰统称为泛频峰。泛频
峰属于禁阻峰，一般很弱。
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• 条件二：辐射与物质之间必须有耦合作用
只有当辐射频率与偶极子频率相匹时， 分子才与辐射相互作用（振动耦合）而增 加它的振动能，使振幅增大，即分子由原 来的基态振动跃迁到较高振动能级。因此， 并非所有的振动都会产生红外吸收，只有 发生偶极矩变化（△≠0）的振动才能引 起可观测的红外吸收光谱，该分子称之为 红外活性的.
变形振动
卷曲振动
对称变形振动
s
平面摇摆振动
不对称变形振动
as
非平面摇摆振动
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理论振动数（峰数）
对非线型分子,理论振动数=3n-6
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分子振动的类型
• 双原子分子振动
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分子的两个原子以其平衡点为中心， 以很小的振幅（与核间距相比）作周期性 “简谐”振动，其振动可用经典刚性振动 描述：
( 频率 ) 1 k ................或. (波数 ) 1 k
a= 在红外吸收光谱上除基频峰外，还有振动 能级由基态（ =0）跃迁至第二激发态（ =2）、 第三激发态（ =3），所产生的吸收峰称为 2倍020/9频/14 峰。除了倍频峰，还合频峰、差频峰。 9
合频峰：分子吸收光子后，同时发生频率为1， 2的跃迁，此时产生的跃迁为 1+2的谱峰。
差频峰：当吸收峰与发射峰相重叠时产生的峰
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影响基本振动跃迁的波数或频率的直接因素为化学键力常数 k 和原子质量。
k 大，化学键的振动波数高，如:
kCC(2222cm-1)>kC=C(1667cm-1)>kC-C(1429cm-1)（质量相近）
质量m大，化学键的振动波数低，如: mC-C(1430cm-1)<mC-N(1330cm-1)<mC-O(1280cm-1)(力常数相近）
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。
主要用于化合物鉴定及分子结构表征，亦
可用于定量分析。
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经典力学导出的波数计算式为近似式。因为振动能量变化是量 子化的，分子中各基团之间、化学键之间会相互影响，即分子 振动的波数与分子结构（内因）和所处的化学环境（外因） 有关。
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• 多原子分子振动
简正振动 整个分子质心不变、整体不
转动、各原子在原地作简谐振 动且频率及位相相同。此时分 子中的任何振动可视为所有上 述简谐振动的线性组合。 简正振动基本形式 伸缩振动：原子沿键轴方向伸 缩，键长变化但键角不变的振 动。 变形振动：基团键角发生周期 性变化，但键长不变的振动。 又称弯曲振动或变角振动。
3）分子结构更为精细的表征：通过IR谱的波数位置、
波峰数目及强度确定分子基团、分子结构；
4）定量分析； 5）固、液、气态样均可用，且用量少、不破坏样品； 6）分析速度快。 7）与色谱等联用（GC-FTIR）具有强大的定性功能。
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基本原理
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
2
2c
k为化学键的力常数(N/cm) ;
c=3 ×1010cm/s; μ为双原子折合质量：
m1m2 ( g ) m1 m2
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ν 1 2πc
k A'r /N A
1307
k A'r
(cm
1
)
其 中 :1307 ( 1
2πc
N A 105 ); N A 6.23 1023 )
红外光谱分析课件
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问题
• 1.红外光谱吸收的形式… • 2.红外光谱为什么有很多的小峰… • 3.影响基团频率的因素哪些,为什么… • 4.红外光谱测试制样应注意的问题… • 5.红外光谱是否可做定量分析… • 6.红外光谱与拉曼的区分…
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概述
红外光谱又称分子振动转动光谱，属分子
例如：HCl分子k=5.1 mdyn/Å，则HCl的振动频率为：
1307 5.1/[(35.5 1.0) /(35.5 1.0)]
2993cm1 实 测 值 为2 88 5.9cm 1
对于C-H：k=5 mdyn/Å; =2920 cm-1 对于C=C，k=10 mdyn/Å, =1683 cm-1 对于C-C，k=5 mdyn/Å; =1190 cm-1
– 红外区：2.5~25 μ m，4000~400/cm, 基频振 动区（各种基团基频振动吸收）
– 远红外区：25 μ m以上， 转动区（价键转动、 晶格转动）
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红外光谱特点
1）红外吸收只有振-转跃迁，能量低； 2）应用范围广：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；
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“不耻最后。”即使慢，驰而不息，纵令落后， 纵令失败，但一定可以达到他所向往的目标。 --鲁迅
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• 红外光区分三个区段：
– 近红外区：0.75~2.5 μm，13333~4000/cm, 泛音区（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。用于研究单键 的倍频、组频吸收）
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，…
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分子中不同振动能级差为
EV= Vh 也就是说，只有当EV=Ea或者a=V时，
才可能发生振转跃迁。例如当分子从基态
（ V=0 ） 跃 迁 到 第 一 激 发 态 （ V=1 ） ， 此 时 V=1，即：
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– 对称伸缩振动（ s） – 不对称伸缩振动（ as ） – 面内变形振动又分为剪式（以表示）和平面摇
摆振动（以表示）。
– 面外变形振动又分为非平面摇摆（以表示） 和扭曲振动（以表示）
振动类型
符号
振动类型
符号
伸缩振动
弯曲振动
对称伸缩振动
s
面内弯曲振动Βιβλιοθήκη 不对称伸缩振动as
面外弯曲振动