红外光谱与分子结构
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
红外光谱在结构解析中的作用
红外光谱在结构解析中的作用红外光谱是一种物理现象，在有机和无机物质的谱学研究中发挥重要作用。
它的数据可以被用来用于结构解析，以确定物质的组成和性质，甚至建立一种新物质的结构。
它也可以用来识别有机分子修饰，如取代、功能团或母体等。
本文将介绍红外光谱在结构解析中的应用，探讨它的原理以及分析方法，并分析它与其他分子结构分析技术的优缺点。
红外光谱法是一种涉及到物质红外辐射的一种分子谱学技术，可以识别分子的结构。
它通过研究物质红外辐射的强度和位置来确定分子组成。
被分析的分子几乎总是不断升温和降温，使它们的谱线可以被检测和分析，从而得出它们的结构和组分的结果。
红外光谱的结构分析包括三个步骤：（1）获得一个完整的红外光谱；（2）通过观察红外谱线位置来确定分子中不同原子或分子式单元的存在；（3）通过观察红外谱线强度来解析它们的结构。
通过这三个步骤，可以在不改变原来的化学性质的情况下，揭示一种物质的结构，确定它的组成，并进行识别和鉴定。
红外光谱技术与其他结构分析技术相比有几个优点。
首先，它不需要破坏被分析样品，可以对许多不同类型的样品进行安全分析，比如细胞、病毒和细胞组织。
其次，它可以从微量样品中检测分子结构。
最后，它可以以最快的速度和最低的门槛，轻松快速地实现结构解析。
然而，红外光谱也有一些不足，比如可能检测不到某些个性化的分子，它的数据可能不太准确，需要考虑光谱中的噪声，以及较低的分辨率等。
因此，红外光谱仍然是当今最有效和重要的分析技术之一，它在物质分析和结构解析领域发挥着重要作用。
由于它的应用范围很广，因此它的研究水平不断提高，可以帮助我们更好地理解物质的组成和结构，从而构建一个全新的材料世界。
综上所述，红外光谱在结构解析中的作用不容忽视。
它的优点是它可以安全、有效地进行结构解析，而缺点是可能检测不到少数特殊的分子和低分辨率等。
随着研究的深入，红外光谱在分子结构、催化剂设计和新材料发现等领域的应用将越来越广泛。
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。
红外线光谱与物质结构分析
红外线光谱与物质结构分析红外线光谱分析技术是一种无损的、快速且灵敏的分析方法，可以对物质的化学结构进行分析和识别。
红外线光谱是在波长范围为0.78~1000微米的红外线区域内进行测量，利用物质中不同振动模式对应的不同波数进行结构分析。
这种技术在化工、医药、材料科学等各个领域有着广泛的应用。
一、红外线光谱的基本原理物质的分子由原子通过或化学键或氢键结合而成。
这些原子通过在分子中振动、转动或伸缩等方式运动而相互作用，因此每个分子都有着其特有的振动光谱。
红外线光谱技术就是通过测量物质吸收、反射、散射等光的信息，以得出分子中原子间的互相作用及其振动模式，进而分析物质的结构、成分和性质。
二、红外线光谱应用的对象红外线光谱可以用于分析各种化学物质，例如：有机化合物、矿物、材料等。
1、有机化合物有机化合物通常由C-O、C-N、C=C、C-H、N-H、O-H、S-H、C≡C等化学键构成。
这些化学键分别对应着不同的振动模式，因此在红外线光谱图上可以清晰地显示出化学键的吸收峰。
有机化合物的红外线光谱可以用于识别化合物的结构和化学键类型。
2、矿物矿物的红外线光谱可以用于确定其化学成分、物相同定、晶体结构以及矿物中的配位离子等。
例如，炭酸盐矿物的红外线光谱中有一个特定的吸收带- v3 (CO3) ，其位置和强度与不同的矿物和孔隙水体沉积所产生的环境因素有关。
因此，炭酸盐矿物的红外线光谱可以用于矿物化学、地质环境和孔隙水渗透性的研究。
3、材料红外线光谱可以用于分析各种材料，例如聚合物、陶瓷、金属等。
利用这种技术可以对材料的化学成分、结构和性质进行深入研究和分析。
三、红外线光谱的数据解释红外线光谱可以用于分析物质的结构和化学成分，但是在解释光谱数据时需要特殊的技术和经验。
以下是一些常见的解释方法：1、吸收峰位置红外线吸收峰的位置和强度与所测化合物的结构和化学键类型有关。
吸收峰的频率可以提供关于结构中原子键属性的信息，而吸收峰的强度则反映出原子中相互作用力的大小。
红外光谱技术研究微小生物分子的结构与动态过程
红外光谱技术研究微小生物分子的结构与动
态过程
红外光谱是一种能够检测化学物质分子结构、键合状态以及分子之间的相互作
用的非破坏性仪器分析方法。
由于其无需对样品进行预处理且样品可再次使用的优点，因此红外光谱技术在各个领域都得到了广泛应用，包括生物医疗、化学、环境等领域。
与传统的红外光谱技术相比，ATR红外光谱技术可以便捷地测量固体、液体和气体样品，并且不需要对样品进行任何特殊的预处理。
ATR红外光谱技术在微小
生物研究领域也有广泛的应用，可检测生物分子的结构、构象、动态过程等。
在微小生物领域，ATR红外光谱技术可用于鉴定微生物、检测生物体内代谢产物等。
例如，在研究细菌的代谢过程中，ATR红外光谱技术可以通过检测代谢产
物的不同红外吸收峰来确定其化学组成和浓度。
同时，利用ATR红外光谱技术还
可以分析微生物细胞壁的化学成分，以及生物膜中的生物大分子等。
红外光谱技术的应用不仅限于微生物领域，它还可以应用于研究蛋白质、多肽、糖类等分子的结构和构象等。
红外光谱技术还可以检测生物分子的氧化还原状态，以及微生物与环境中其他生物之间的交互作用等。
总的来说，红外光谱技术在微小生物研究领域中具有广泛的应用前景。
随着技
术的不断进步，将可以更加深入地了解微小生物及其代谢产物的结构和动态过程，为生物医学的发展提供更多的理论支持。
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。
应用红外光谱研究生物大分子的结构
谢孟峡刘媛北京师范大学分析测试中心，北京100875，一、蛋白质二级结构的测定蛋白质的空间结构主要有四级，其结构层次示意图见图1。
稳定蛋白质三维结构的主要作用力有五种，分别是盐键、氢键、疏水作用、范德华力和二硫键。
这些都是共价键相互作用，其中对于二级结构，最重要的作用力是蛋白质分子中的氢键。
图1 蛋白质结构层次示意图其中：Q为四级结构，T/α为由结构域组成的三级结构或亚基，D/T为结构域或三级结构，sS为超二级结构，S为二级结构，A为组成一级结构的氨基酸在所有已测定的蛋白质中，都有广泛的二级结构存在。
蛋白质的二级结构形式主要包括α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规卷曲四种。
这些二级结构中将螺旋看成蛋白质复杂构像的基础，β－折叠是蛋白质中又一种普遍存在的规则构像单元。
无论是α－螺旋还是β－折叠都存在着许多氢键，致使规则的二级结构都具有相当的刚性，如果一段肽链中没有氢键或其他相互作用，那么各个残基之间就有更大的自由度，转角就是典型的介于此两种情况之间的一种二级结构，是一种部分规则的构像（见图2）。
此外还有一些肽段相对于前面的三种二级结构是无规则，它们有更大的任意性，可是这些肽段的构像又不是完全任意的，因为每种蛋白质肽链中存在的这一类型空间构像几乎是相同的，所以蛋白质中无规卷曲也是具有其特定构像的。
α－螺旋平行和反平行β－折叠β－转角图2、蛋白质典型二级结构示意图蛋白质二级结构特征与氢键的形成方式紧密相关，无论α-螺旋、β-折叠、β-转角或其它构象，都有其特定的氢键结构，而这种氢键结构的差异能够在对于氢键敏感的红外光谱中得到反映，主要表现为谱带峰位及半峰宽的变化。
这使我们有可能利用峰位不同的谱带来识别不同的二级结构及其组成情况。
图3 人血清白蛋白（HSA）在重水中的红外吸收谱在蛋白质的红外光谱中，无论是酰氨I带还是酰氨III带，都由代表了不同二级结构的谱峰重叠而成。
可以通过曲线拟合将重叠在一起的谱峰分开。
红外吸收光谱与分子结构的关系
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。
应用红外光谱研究生物大分子的结构
应用红外光谱研究生物大分子的结构谢孟峡刘媛北京师范大学分析测试中心，北京100875，xiemx@一、蛋白质二级结构的测定蛋白质的空间结构主要有四级，其结构层次示意图见图1。
稳定蛋白质三维结构的主要作用力有五种，分别是盐键、氢键、疏水作用、范德华力和二硫键。
这些都是共价键相互作用，其中对于二级结构，最重要的作用力是蛋白质分子中的氢键。
图1 蛋白质结构层次示意图其中：Q为四级结构，T/α为由结构域组成的三级结构或亚基，D/T为结构域或三级结构，sS为超二级结构，S为二级结构，A为组成一级结构的氨基酸在所有已测定的蛋白质中，都有广泛的二级结构存在。
蛋白质的二级结构形式主要包括α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规卷曲四种。
这些二级结构中将螺旋看成蛋白质复杂构像的基础，β－折叠是蛋白质中又一种普遍存在的规则构像单元。
无论是α－螺旋还是β－折叠都存在着许多氢键，致使规则的二级结构都具有相当的刚性，如果一段肽链中没有氢键或其他相互作用，那么各个残基之间就有更大的自由度，转角就是典型的介于此两种情况之间的一种二级结构，是一种部分规则的构像（见图2）。
此外还有一些肽段相对于前面的三种二级结构是无规则，它们有更大的任意性，可是这些肽段的构像又不是完全任意的，因为每种蛋白质肽链中存在的这一类型空间构像几乎是相同的，所以蛋白质中无规卷曲也是具有其特定构像的。
α－螺旋平行和反平行β－折叠β－转角图2、蛋白质典型二级结构示意图蛋白质二级结构特征与氢键的形成方式紧密相关，无论α-螺旋、β-折叠、β-转角或其它构象，都有其特定的氢键结构，而这种氢键结构的差异能够在对于氢键敏感的红外光谱中得到反映，主要表现为谱带峰位及半峰宽的变化。
这使我们有可能利用峰位不同的谱带来识别不同的二级结构及其组成情况。
图3 人血清白蛋白（HSA）在重水中的红外吸收谱在蛋白质的红外光谱中，无论是酰氨I带还是酰氨III带，都由代表了不同二级结构的谱峰重叠而成。
03-红外光谱法-分子结构
影响红外光谱吸收峰的内部因素
（1）振动耦合 两个基团相邻且振动基频相差又不大时， 振动的耦合引起吸收频率偏离基频，一个 移向高频方向（反对称），一个移向低频 方向（对称），这种现象称为振动耦合。 （2）费米共振 当一种振动模式的倍频或合频与另一振动 基频相近时，由于其相互作用而产生的强 吸收带或发生的峰裂分称为费米共振。费 米共振作用也是一种振动耦合作用，只不 过是发生在基频与倍频或合频之间。
影响红外光谱吸收峰的内部因素
（3）电子效应
a. 诱导效应 b. 共振效应
O R C F R
O C Br
R
O C NH 2 R
O C NH 2
∼1869 cm-1
∼1812 cm-1
羰基的双键性质减弱，吸收频率减小
c. 共轭效应
H3 C
O 1715cm-1 C CH 3
O C
1685cm-1
O 1650cm-1 C
烷烃
甲基与亚甲基的特征峰
官能团 振动方式 C-H νas C-H νs R-CH3 C-H δas C-H δs C-C γ C-H νas R-CH2-R’ C-H νs C-H δ C-C γ R3C-H C-H ν C-H δ 红外吸收区域 2970-2950 强 2880-2860 强 1470-1430 中 1395-1365 中 1250-800 中 2940-2920 中 2860-2840 中 1475-1445 中 770-720 中 2900-2800 弱 1375-1340 中 -(CH2)n-，n大于4时约在720 偕甲基因耦合裂分而有双峰 强度可变，无实用意义 三元环中此峰高于3000 注释 R为O或N时移至2850-2750，强度中等
烯烃
红外光谱给出的信息
红外光谱给出的信息
红外光谱是一种常用的分析技术，通过检测物质在红外光区的吸收和散射现象来获取样品的结构和化学组成信息。
红外光谱给出的信息包括以下几个方面：
1. 分子结构信息：红外光谱可以提供物质的分子结构信息，通过分析吸收峰的位置和形状，可以判断化学键的类型和存在。
例如，C-H键、O-H键、N-H键和C=O键等具有特征性的吸收峰。
2. 分子功能团信息：红外光谱可以帮助确定样品中的各种化学官能团的存在与否，如羟基、胺基、醛基、羧基等。
不同功能团在红外光谱中具有不同的吸收特征，这些特征帮助确定化合物的结构。
3. 定量分析信息：红外光谱还可以用于定量分析，通过测量样品中某种官能团的吸收强度与浓度之间的关系，可以确定未知样品中该官能团的浓度。
4. 晶体结构信息：红外光谱还可以表征晶体材料的结构信息，例如晶格振动模式和键的振动强弱可以被红外光谱所观察到。
总的来说，红外光谱提供了样品的分子结构、化学组成、官能团和晶体结构等方面的信息，对于化学、材料科学等领域的研究和分析具有广泛的应用。
如何通过红外光谱技术鉴别有机化合物结构
如何通过红外光谱技术鉴别有机化合物结构鉴别有机化合物结构是化学分析中的一个重要课题。
红外光谱技术作为一种常用的分析手段，可以通过样品与红外光的相互作用，获得特定的吸收光谱图，进而确定有机化合物的结构。
本文将阐述如何通过红外光谱技术鉴别有机化合物结构，并介绍红外光谱技术的基本原理和应用。
一、红外光谱技术的基本原理红外光谱是将红外光传递到样品中，测量吸收红外光的能力。
红外光谱分析的基本原理是根据不同分子内部的化学键振动、变形或分子整体的旋转而引起的能量变化现象，通过分析不同波数下样品对红外光的吸收情况，得到红外光谱图。
二、红外光谱图的解读红外光谱图由横坐标表示波数，纵坐标表示吸收强度，根据吸收峰的位置和强度可以判断有机化合物的结构。
常见的红外光谱峰对应的结构有以下几种情况：1. C-H拉伸振动：出现在3000-3100 cm-1的波数范围内，不同类型的C-H键振动频率有所不同，但一般都在这个范围内。
2. C=O伸缩振动：出现在1700-1750 cm-1的波数范围内，对应着醛、酮、酸等含有碳氧双键的功能团。
3. O-H伸缩振动：出现在3200-3600 cm-1的波数范围内，对应着醇和酚的羟基。
4. N-H伸缩振动：出现在3200-3550 cm-1的波数范围内，对应着胺和氨基。
5. C=C伸缩振动：出现在1600-1680 cm-1的波数范围内，对应着烯烃的双键。
三、通过红外光谱技术鉴别有机化合物结构在实际操作中，可以通过以下步骤鉴别有机化合物结构。
1. 观察有机化合物的功能团：根据红外光谱图中出现的吸收峰，可以初步判断有机化合物中含有的功能团。
例如，出现C-H拉伸振动的峰可以说明有机化合物中含有碳氢键。
2. 分析吸收峰的位置和强度：根据不同波数下吸收峰的位置和强度，可以进一步确定有机化合物的结构。
例如，在1700-1750 cm-1的波数范围内出现强吸收峰，可以判断有机化合物中含有醛、酮、酸等碳氧双键。
分子结构分析与红外光谱实验
分子结构分析与红外光谱实验红外光谱实验是一种常用的分析技术，通过测量物质对红外光的吸收和散射来确定分子的结构和化学键的类型。
这项技术在化学、生物、材料科学等领域中得到广泛应用。
本文将探讨分子结构分析与红外光谱实验的原理、应用和发展趋势。
一、红外光谱实验的原理红外光谱实验基于分子在红外光波长范围内的吸收特性。
红外光谱仪通过发射红外光束照射样品，然后测量样品对红外光的吸收情况。
不同的分子具有不同的振动模式，因此它们对红外光的吸收也不同。
通过测量吸收光谱，可以得到样品中的化学键类型和分子结构信息。
二、红外光谱实验的应用红外光谱实验在化学领域中有广泛的应用。
首先，它可以用于分析有机化合物。
有机化合物中的碳-氢键、碳-氧键、碳-氮键等都具有特定的红外吸收峰。
通过测量红外光谱，可以确定有机化合物的结构，例如醇、酮、酸等。
其次，红外光谱实验也可以用于表征无机物质。
无机物质中的金属-氧键、金属-氮键等也具有特定的红外吸收峰。
通过红外光谱实验，可以确定无机物质的化学成分和结构。
除了化学领域，红外光谱实验在生物和材料科学领域也有重要的应用。
在生物领域，红外光谱可以用于分析生物大分子，如蛋白质、核酸和多糖。
这些生物大分子在红外光谱中具有独特的吸收峰，可以用于鉴定和定量分析。
在材料科学领域，红外光谱可以用于研究材料的结构和性质。
例如，通过红外光谱实验可以确定聚合物的结构、纳米材料的表面性质等。
三、红外光谱实验的发展趋势随着科学技术的不断进步，红外光谱实验也在不断发展。
一方面，红外光谱仪的性能不断提高，使得实验结果更加准确和可靠。
现代红外光谱仪具有更高的分辨率、更宽的波数范围和更快的测量速度。
另一方面，红外光谱实验与其他分析技术的结合也得到了广泛应用。
例如，红外光谱与质谱联用技术可以提高分析的灵敏度和准确度。
此外，红外光谱还可以与显微镜、扫描电子显微镜等设备结合，实现对微小样品的分析。
此外，红外光谱实验在生物医学领域的应用也日益重要。
第二章 红外光谱
（3）-OH基在形成氢键缔合后，偶极矩增大，因此在34503200cm-1之间表现为一个强而宽的锋。
01:30:28
若形成分子内氢键，酚羟基伸缩振动谱带向低频移动更为
明显。例如：
O H N O
+
O H O
O H O
OH（cm-1)
3610(游离）
3243
3077
（4）羧酸（-COOH）中的羟基比较特殊，由于氢键缔合，通 常以二聚体或多聚体的形式存在。吸收峰向低波数方向移动，
01:30:28
O
1660±10
波数（cm-1) 1680-1620 1620-1450 1690-1640 1630-1575 1590-1510 1390-1350
~1700
~1745
峰强度 不定
6、 双键的伸缩振动区（16801500 cm-1 ）
不定 不定 强 强（稍弱）
讨论：
（1）分子比较对称时，C=C峰很弱，当个相邻基团相差比
O—H、N—H伸缩振动区（OH，NH ）
不饱和C-H伸缩振动区（ CH） 饱和及醛基C-H伸缩振动区（ CH） 三键伸缩振动区（ C≡C， C≡N ） 羰基伸缩振动区（ C＝O） 碳碳双键伸缩振动区（ C＝C） 碳氢面内弯曲振动和单键伸缩振动区 碳氢面外弯曲振动区
二、分子结构与吸收峰
四、不饱和度
01:30:27
一、特征区、指纹区和相关峰
1、特征区：4000~1300 cm-1，有机化合物主要官能团的 特征吸收区。特点：比较稀疏，容易辨认。与一定结构单元
相联系的、在该范围内出现的吸收峰叫特征吸收或特征峰；
例： 2800 3000 cm-1 1600 1850 cm-1 —CH3 —C=O 特征峰； 特征峰；
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。
红外光谱法鉴定聚合物的结构特征
红外光谱法鉴定聚合物的结构特征红外光谱法是一种非常常用的实验方法，用于鉴定和研究聚合物的结构特征。
它基于聚合物分子与红外光之间的相互作用，通过测量吸收红外光的能量来确定聚合物的化学键类型、取代基和分子结构。
本文将详细介绍红外光谱法在鉴定聚合物结构特征方面的原理和应用。
首先，让我们了解一下红外光谱法的原理。
红外光谱法是一种分析物质分子的结构和化学键类型的光谱技术。
红外光谱法利用红外光波长范围内光与物质之间相互作用的原理，通过测量物质对特定波长红外光的吸收来得到红外吸收光谱图。
在红外光谱图中，横坐标表示波数或波长，纵坐标表示吸收率或透射率。
在红外光谱中，具有不同结构和化学键类型的化合物会表现出不同的吸收峰，从而可以通过分析吸收峰的位置、形状和强度来确定聚合物的结构特征。
1.化学键类型：红外光谱法可以确定聚合物中不同类型的化学键，如C-H键、O-H键、C=O键等。
不同类型的化学键对不同波长的红外光有不同的吸收特征峰位，通过分析吸收峰的位置可以确定聚合物中所含有的化学键类型。
2.取代基和官能团：聚合物中的取代基和官能团与共轭结构或特定原子组团之间的相互作用可以通过红外光谱法来鉴定。
不同取代基和官能团对红外光的吸收有特定的峰位和强度，通过分析红外光谱图中的吸收峰可以确定取代基、官能团的存在和位置。
3.分子结构：红外光谱法可以揭示聚合物的分子结构和排列方式。
例如，聚乙烯在红外光谱图中会显示出一个特征峰，对应于C-H键的伸缩振动。
而聚丙烯则会显示出一个峰值，对应于序列式CH3伸缩振动。
通过分析红外吸收光谱图中的这些特征峰，可以确定聚合物的分子结构和排列方式。
红外光谱法在鉴定聚合物结构特征方面有广泛的应用。
首先，红外光谱法可以用于聚合物的识别和定性分析。
通过与标准物质的红外光谱图进行比对，可以确定未知聚合物的化学键类型、取代基和官能团，从而确定其结构和组成。
其次，红外光谱法可以用于鉴定聚合物的纯度和变性程度。
聚合物的红外光谱图中通常会表现出由于空间排列和取代基的变化而引起的峰位移或峰强度变化。
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。
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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。
（2）N–H胺类：游离，3500～3300cm-1；缔合，吸收位置降低约100cm-1。
伯胺：3500～3400cm-1，吸收强度比羟基弱；仲胺：3400cm-1；吸收峰比羟基要尖锐；叔胺：无吸收。
酰胺：伯酰胺：3350～3150cm-1附近出现双峰；仲酰胺：3200cm-1附近出现一条谱带；叔酰胺：无吸收。
（3）C–H烃类：3300～2700cm-1范围，3000cm-1是分界线。
不饱和碳（三键、双键及苯环）＞3000cm-1；饱和碳（除三元环外）＜3000cm-1。
炔烃：～3300cm-1，峰很尖锐；烯烃、芳烃：3100～3000cm-1；饱和烃基：3000～2700cm-1，四个峰。
–CH3：～2960（s）、～2870cm-1（m）–CH2–：～2925（s）、～2850cm-1（s）＞CH–：～2890cm-1醛基：2850～2720cm-1，两个吸收峰。
巯基：2600～2500cm-1，谱带尖锐，容易识别。
2、叁键及累积双键伸缩振动区（2500～1900cm-1）叁键、累积双键（–C≡C–、–C≡N、＞C=C=C＜、–N=C=O、–N=C=S）谱带为中等强度吸收或弱吸收。
干扰少，容易识别。
（1）C≡C（2280～2100cm-1）乙炔及全对称双取代炔在红外光谱中观测不到。
（2）C≡N（2250～2240cm-1，谱带较C≡C强）C≡N与苯环或双键共轭，谱带向低波数位移20～30cm-1。
3、双键伸缩振动区（1900～1200cm-1）双键包括C=O、C=C、C=N、N=O。
（1）C=O1900～1650cm-1，峰尖锐或稍宽，其强度都较大。
羰基的吸收一般为最强峰或次强峰。
变化规律：酰卤：吸收位于最高波数端，特征，无干扰。
酸酐：两个羰基振动偶合产生双峰，波长位移60～80cm-1。
酯：脂肪酯，～1735cm-1；不饱和酸酯或苯甲酸酯，低波数位移约20cm-1。
羧酸：以单体存在时，?O-H在3550cm-1有一个尖峰，?C=O在1760cm-1附近有一个强峰；以二聚体存在时，?O-H在3200～2500cm-1内有一个宽峰，?C=O向低频位移至1710cm-1附近。
醛：在2850～2720cm-1范围有m或w吸收，出现1～2条谱带，结合此峰，可判断醛基存在。
酮：1725～1705cm-1，唯一的特征吸收带。
酰胺：1690～1630cm-1，缔合态约1650cm-1。
伯酰胺：～1690cm-1（Ⅰ），1640cm-1（Ⅱ）仲酰胺：～1680cm-1（Ⅰ），1530cm-1（Ⅱ），1260cm-1（Ⅲ）叔酰胺：～1650cm-1酰胺Ⅰ带：羰基伸缩振动峰；酰胺Ⅱ带：N-H变形振动峰；酰胺Ⅲ带：C-N伸缩振动峰。
（2）C=C1680～1600cm-1，强度中等或较低。
烯烃：1680～1610cm-1；芳环骨架振动：苯环、吡啶环及其它芳环，1650～1450cm-1。
苯：～1600、1580、1500、1450cm-1吡啶：～1600、1570、1500、1435cm-1呋喃：～1600、1500、1400cm-1喹啉：～1620、1596、1571、1470cm-1（3）N=O硝基化合物存在两个强吸收峰，分别为硝基不对称伸缩振动和对称伸缩振动峰。
?as?s脂肪族：1580～1540cm-11380～1340cm-1芳香族：1550～1500cm-11360～1290cm-14、X–Y伸缩振动，X–H 变形振动区（<1650cm-1）（1）C–H变形振动烷烃：甲基a. 甲基（CH3）碳氢不对称变形振动(?as)：1465cm-1；对称变形振动(?s)：1375cm-1b. 偕二甲基（CH(CH3)2）的甲基碳氢不对称变形振动(?as)：1385cm-1；对称变形振动(?s)：1370cm-1c. 叔丁基的甲基碳氢（C(CH3)2）不对称变形振动(?as)：1395cm-1；对称变形振动(?s)：1365cm-1亚甲基（CH2）碳氢（变形振动?：1465cm-1）次甲基（CH）碳氢（不特征）烯烃：面内摇摆振动：1420～1290cm-1，强度较弱，不特征。
面外摇摆振动：1000～650cm-1，强度较强，容易识别，可用于判断烯氢的取代个数以及顺反异构体情况。
芳环：面内变形振动：1250～950cm-1，应用价值小；面外变形振动：910～650cm-1，可判断取代基的相对位置。
苯：910～670cm-1单取代：770～730cm-1（vs），710～690cm-1（s）二取代：邻位：770～730cm-1（vs）对位：860～800cm-1（vs）间位：810～750cm-1（vs），725～680cm-1（s）三取代：1,3,5-三取代：865～810cm-1（s），765～730cm-1（s）1,2,3-三取代：780～760cm-1（s），745～705cm-1（s）1,2,4-三取代：885～870cm-1（s），825～805cm-1（s）（2）C–O、C–C、C–N伸缩振动（1300～1000cm-1）醇、酚：C–OH伸缩振动位于1250～1000cm-1，强吸收峰。
伯醇：1050cm-1；仲醇：1100cm-1；叔醇：1150cm-1。
酚：1200cm-1醚：C–O–C伸缩振动位于1250～1050cm-1，强吸收峰。
酯：C–O–C 伸缩振动位于1330～1000cm-1，强吸收峰。
酸酐：C–O–C 伸缩振动位于1300～1050cm-1，强而宽吸收峰。
饱和碳氢化合物：C–C骨架振动位于1250～720cm-1。
脂肪胺：C–N伸缩振动位于1230～1050cm-1。
红外光谱图的解析方法红外光谱谱图包含了许多的信息，通过谱图的解析，通常可以确定分子的某些官能团，初步了解某些精细结构，如分子的骨架、官能团的位置等立体化学的信息，从而推断出分子的可能结构。
为了作出更为确定的判断，有时还要借助其他的物理化学方法（如紫外可见光谱、核磁共振谱和质谱等），进一步加以佐证。
一、红外光谱解析的基本步骤1. 计算分子的不饱和度；2. 确定分子中所含官能团（>1500cm-1）；3. 指纹区确定分子的结构细节（1500～600cm-1）；4. 核磁共振谱、质谱的佐证；5. 综合以上分析提出化合物的可能结构。
分子的不饱和度U的计算：U=1+n4+1/2（n3–n1）式中，n4, n3, n1分别为分子中四价，三价，一价原子的数目。
例：C7H6O不饱和度的计算：U=1+7+1/2(0-6)=5不饱和度意义：U=0 分子中双键或环状结构；U=1 分子中可能含一个双键或一个环；U=2 分子中可能含两个双键，或一个双键和一个环，或一个三键；U=4 分子中可能含一个苯环；U=5 分子中可能含一个苯环和一个双键。
1、鉴定已知化合物的结构（1）样品与标样在同样条件下测出红外光谱图，并进行对照（观察峰位、峰强是否一致），完全相同则可肯定为同一化合物（极个别例外，如对映异构体）。
（2）若无标样，则可找标准谱图（如Sadtler标准红外图谱）进行对照，这时必须注意下面两点：①所用仪器与标准图谱是否一致，仪器分辨率不同则某些峰的细微结构上会有差别。
②测试条件（指样品的物理状态、浓度及溶剂等）与标准图谱是否一致。
若不同则图谱也会有差异，尤其是溶剂因素影响较大，因为溶剂常常在红外有吸收。
2、确定未知化合物的结构（1）准备性工作：了解样品的来源、背景，通过分析反应物和反应条件来预测反应产物，以及谱图中可能出现的杂质峰；（2）经元素分析或高分辨率质谱分析，测定分子量，推出分子式，计算不饱和度；（3）确定分子所含基团及化学键的类型，先观察高波数范围（1350cm-1以上）基团特征吸收峰，指定谱带的归属，并兼顾1350～1000cm-1谱带，检测出官能团，估计分子类型；（4）观察位于1000～650cm-1的C–H变形振动吸收峰，确定烯烃和芳香环的取代类型。
若这一区域没有强吸收峰，通常表明为非芳香结构；（5）最后将未知化合物的红外谱图与标样的谱图或标准谱图核对，判断未知化合物的结构与标准谱图相应的化合物是否相同。
若未知化合物为新化合物，还需要结合核磁共振谱、质谱等其他谱图综合分析。
二、红外光谱解析实例例1：未知物分子式为C8H16，其红外图谱如图所示，试推其结构。
谱图解析：由分子式可计算出该化合物的不饱和度为1，即该化合物具有一个烯基或一个环。
3079cm-1处有吸收峰，说明存在=C-H，因此该化合物为烯，在1642cm-1处还有C=C伸缩振动吸收，更进一步证实了烯基的存在。
910、993cm-1处的C-H弯曲振动吸收，说明该化合物有端乙烯基，1823cm-1的吸收是910cm-1吸收的倍频峰。
从2928、1462cm-1处存在较强吸收，以及2951、1379cm-1处的较弱吸收，可知该未知物含有CH2多，CH3少。