材料表征方法 第七章 红外光谱
聚合物表征红外光谱
IR在聚合物研究中的用途
❖判定基团结构
❖判定聚集态结构
部分聚合物的结晶、取向与非晶结构在IR上有明显差别。
HDPE，LDPE
❖动态跟踪反应过程
1378cm-1cm-1
❖判定聚合反应机理
1.4 红外光
1.4.1 红外光的性质
• 肉眼看不见 • 具有热效应 • 具有反射、衍射、偏振等性质； • 传播速度与可见光相同,但波长比可见光长。
v
电磁波谱
电磁波的性质
• 光是一种电磁波，具有波粒二相性。
波动性
•可用波长( )、频率(v )和波数来描述。
•按量子力学，其关系为：
v c cv
式中： ν 为频率，单位为 Hz
c 为光速，其量值 = 3×1010cm.s-1
λ_ v
为波长 (cm)，也用nm作单位(1nm=10-7 1cm长度中波的数目，单位cm-1
1164.04 972. 74
1466.08 1457.09
2923.67 2853.41
0.3
0.2
PP
0.1
0.0
-0.1
PE
1076.10
1371.80
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
Wavenumbers (cm-1)
2.3 红外吸收光谱产生的条件
须满足两个条件： (1)辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量
折合质量的关系。 3、理解基团频率及其影响因素。 4、了解红外光谱仪的构成及特点。 5、了解红外光谱法在物质结构分析中的应用。
2020年7月20日星期一11时 36分5秒
精品现代材料分析-红外吸收光谱介绍PPT课件
R1 C
H
H 3040~3010
C R2
R2 3040~3010
C H
1420~1410 1420~1410
895~885
990 910 840~800
965
730~675
1658~1698 1645~1640 1675~1665 1675~1665 1665~1650
（3）炔烃
末端炔烃的C-H伸缩振动一般在3300 cm-1处 出现强的尖吸收带。
对于伸缩振动来说，氢键越强，谱带越宽，吸收强度越 大，而且向低波数方向位移也越大。
对于弯曲振动来说，氢键则引起谱带变窄，同时向高波 数方向位移。
O H NH 游离
R
R
HN H O 氢键
C=O 伸缩 N-H 伸缩 N-H 变形
1690
3500
1620-1590
1650
3400
1650-1620
HO O
苯环取代类型在2000~1667cm-1和 900~650cm-1的图形
邻、间及对位二甲苯的红外光谱
（5）醇和酚
在稀溶液中，O-H键的特征吸收带位于3650～3600 cm-1；在纯液体或固体中，由于分子间氢键的关系， 使这个吸收带变宽，并向低波数方向移动，在 3500～3200 cm-1处出现吸收带。
~17ห้องสมุดไป่ตู้0
~1760（游离态）
（5）芳环、C=C、C=N伸缩振动区 1675~1500cm-1
① RC=CR′ 1620 1680 cm-1 强度弱， R=R′（对称）时，无红外活性。
② 芳环骨架振动在1600～1450 cm-1有二到四 个中等强度的峰，是判断芳环存在的重要标 志之一。
红外光谱在材料表征中的应用
红外光谱在材料表征中的应用红外光谱作为一种重要的材料表征手段，在材料科学和化学等领域得到广泛应用。
本文将从红外光谱的基本原理入手，介绍其在材料表征中的应用。
一、基本原理红外光谱是由于分子在特定频率下吸收红外辐射而产生的光谱。
当红外辐射与物质相互作用时，分子中的化学键发生振动或转动，从而吸收一部分红外辐射。
不同的功能基团吸收的红外辐射频率不同，因此可以通过测量样品吸收的红外辐射强度来推断样品中的化学成分和功能基团。
红外光谱可分为两种主要类型：傅里叶变换红外光谱（FTIR）和色散红外光谱（dispersive IR）。
FTIR技术采用干涉仪和快速傅里叶变换（FFT）算法进行信号分析，具有高分辨率和快速采集速度的优点，适用于快速分析和定性鉴定。
而色散红外光谱则采用光栅或棱镜对红外光进行分光处理，其分辨率较低但可以进行微弱信号的分析。
二、应用领域1.聚合物材料表征聚合物是一类重要的工程材料，其化学结构和功能特性对性能有着重要的影响。
红外光谱可以对聚合物材料的结构、分子链的方向和有序程度等方面进行表征。
例如，通过红外光谱的峰位和形状分析可以确定聚合物链的取向，进而推断材料的结晶度。
此外，红外光谱还可以检测聚合物中的卤素、酰胺和酯等功能基团的存在与否，进而确定材料的化学组成和结构。
2.无机材料表征红外光谱在无机材料表征中也有广泛应用。
例如，可以通过红外光谱检测到表面吸附的分子、材料的晶格振动和与有机物质的作用等信息，揭示材料的表面和晶体结构。
同时，红外光谱还可以作为非常规样品表征的工具，例如检测催化剂和颗粒材料中的物质，研究材料与水的相互作用等。
3.医药化学领域在药物设计和研究中，红外光谱也发挥了重要作用。
例如，可以通过红外光谱检测药物与受体分子的相互作用、药物的晶体结构和药物结构的合成方案等方面。
红外光谱还可以定量分析药物的成分和相对含量，快速筛查药物污染物和检测新药物的分子结构等。
4.生物医学领域红外光谱在生物医学领域中也有广泛应用。
红外光谱
材料分析测试技术一、名词解析：1.红外光谱（Infrared Spectroscopy, IR）是利用试样吸收红外光的特征对物质进行结构鉴定的表征技术。
2.拉曼光谱（Raman Spectroscopy）就是利用光经过试样产生的拉曼散射特征对物质进行结构鉴定的表征技术。
3.Raman位移就是Stokes或Anti-Stokes线频率与入射光频率的差值。
4.核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance, NMR）是记录处于外磁场中磁核能级之间跃迁的一种技术。
5.化学位移：由于质子所处的化学环境不同，其周围的微磁场自然不同，因此，核磁共振发生时外加的磁场强度并不相同，而是相对有一定的位移，这种吸收峰位置的差距被称为化学位移。
6.凝胶渗透色谱（Gel Permeation Chromatography, GPC）是一种色谱技术，它用高度多孔性的、非离子型的凝胶小球将溶液中多分散的聚合物逐级分开，配合分子量检测器使用即可得到分子量分布，是目前测定分子量分布最广泛应用的方法。
7.X射线衍射如果试样具有周期性结构（结晶），则X射线被相干散射（相对于入射光，散射光没有波长和相关系的改变），该现象被称为X射线衍射8.漫射X射线衍射如果试样具有不同电子密度的非周期性结构，则X射线被不相干散射（相对于入射光，散射光有波长和相关系的改变），该现象被称为漫射X 射线衍射（简称散射）。
9.热分析（Thermal Analysis, TA）是指在程序控温下测量物质的物化性质与温度关系的一类技术10.热重分析（Thermalgravimetry or Thermalgravimetric analysis, TG or TGA）是在程序控温下测量试样质量对温度的变化。
11.热机械分析（Thermomechanical analysis, TMA）是在程序控温和加载静态载荷（压或拉）下测量样品尺寸对温度的变化。
材料表征方法
材料表征方法一、引言。
材料表征是材料科学研究中的一个重要环节，通过对材料进行表征可以了解材料的结构、性能和特性，为材料的设计、合成和应用提供重要依据。
本文将介绍常见的材料表征方法，包括显微结构表征、物理性能表征和化学性能表征。
二、显微结构表征。
1. 光学显微镜。
光学显微镜是最常用的显微结构表征方法之一，通过光学显微镜可以观察材料的表面形貌和微观结构，了解材料的晶体形态、晶粒大小和分布等信息。
2. 电子显微镜。
电子显微镜包括扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM），能够观察材料的微观形貌和晶体结构，对材料的晶体学性质进行详细表征。
三、物理性能表征。
1. X射线衍射。
X射线衍射是一种常用的物理性能表征方法，通过分析材料对X射线的衍射图样，可以得到材料的晶体结构信息，包括晶格常数、晶面指数和结晶度等。
2. 热分析。
热分析是通过对材料在不同温度下的热学性质进行测试，包括热重分析（TGA）、差热分析（DSC）和热膨胀分析（TMA），可以得到材料的热稳定性、热容量和热传导性等信息。
四、化学性能表征。
1. 质谱分析。
质谱分析是一种常用的化学性能表征方法，通过对材料中各种化合物的质谱进行分析，可以确定材料的组成和结构，了解材料的化学成分和分子结构。
2. 红外光谱。
红外光谱可以用于表征材料的化学成分和分子结构，通过分析材料在红外光谱下的吸收特征，可以得到材料中各种官能团的信息，包括羟基、羰基和氨基等。
五、结语。
材料表征是材料科学研究中的重要内容，通过对材料的显微结构、物理性能和化学性能进行全面表征，可以为材料的设计、合成和应用提供重要依据。
本文介绍了常见的材料表征方法，希望能够对材料科学研究者有所帮助。
红外光谱在材料科学中的表征分析
红外光谱在材料科学中的表征分析红外光谱是材料科学领域广泛应用的一种非常重要的分析技术。
它通过检测材料对红外辐射的吸收和散射来获取关于材料结构、化学键以及分子组成的信息。
红外光谱能够提供有关材料的结构、功能和性质的详尽信息，因此在材料科学中具有极高的应用价值。
本文将介绍红外光谱技术的原理、应用以及其在材料科学中的具体表征分析方法。
首先，让我们来了解一下红外光谱的原理。
红外光谱是基于材料对红外辐射的吸收和散射原理而工作的。
红外光谱的原理基于分子固有振动的概念，即材料中分子之间的原子相对位置的变化会引起不同的振动。
当红外光线通过材料时，与样品中的化学键发生相互作用后，红外光线的振动状态发生变化，部分光线被吸收。
通过分析被吸收的光线的频率和强度，我们可以获得材料的红外光谱图。
红外光谱在材料科学中的应用非常广泛。
首先，它被用于材料的组成分析。
由于不同材料的化学键和分子结构不同，它们对红外光的吸收和散射特性也会有所差异。
通过分析红外光谱图，可以识别和确定材料的化学组成。
这对于材料的鉴定和品质控制非常重要。
其次，红外光谱可用于材料的结构分析。
由于红外光谱可以提供材料中化学键的信息，因此可以推断材料的分子结构和晶体结构。
这对于研究材料的结构性能关系以及开发新材料具有重要意义。
此外，红外光谱还可以用于研究材料的表面性质和界面反应等方面。
在材料科学中，红外光谱的表征分析方法具有多样性。
常见的红外光谱技术包括傅里叶红外光谱、红外反射光谱和红外拉曼光谱等。
傅里叶红外光谱是最常用的方法之一，它可以提供关于材料中各种键的信息。
利用傅里叶变换技术，我们可以将红外光谱进行数学处理，得到频率和强度的谱图。
这种方法非常适用于材料的成分分析和结构表征。
红外反射光谱则是通过将红外光线投射到材料表面上，然后测量反射光的强度和频率来分析材料。
这种方法通常用于非透明材料的表面分析，可以提供关于材料表面化学键和结构的信息。
红外拉曼光谱是一种结合了拉曼光谱和红外光谱的方法，可以提供分子振动模式的信息。
材料分析测试 红外吸收光谱分析法PPT教案
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28
对于无机物（矿物）中的基团（化学键）来说： 离子电价：阴离子和阳离子的电价升高，使键强相对增
大，从而分子(基团）振动频率增高。这里起主要作用 的是阳离子，其电价变化为1~6。
这就是为什么在红外光谱图上除了可以观察到较强的基频吸收外，还可以观 察到弱的倍频和组频等泛音吸收的缘故。
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8
双 原 子 分 子 伸缩振 动频率
1 k/
2
振动光谱的用途
（1）当把双原子分子看成是一谐振子时，只要知道力 常数k，即可求出吸收位置v(cm-1)。 反过来，可由振动光谱求价键的力常数。 力常数是衡量价键性质的一个重要参量。
振动自由度：分子的简正振动数目称为振动自由度。 由N个原子组成的分子有（3N-6）个简正振动模式[线 型分子为（3N-5）个]。 运动自由度3N-平动自由度3-转动自由度3（线型2）
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15
16
多原子分子的自由度 Degrees of freedom for poly atomic molecules
如CO2的1不伴随偶极变化，无红外光谱[出现在拉曼光 谱中]
多原子分子的选择定则（判断振动是否红外活性、是否 拉曼活性）与其对称性有关，运用群论方法可以确定各 种分子振动红外跃迁的选择定则。
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简正振动模式（Normal Modes of Vibration ）
伸缩振动：键长发生变化，键角不变。又分为对称伸缩振动和不（反）对称 伸缩振动；
频吸收带数目常少于根据3N-6（或3N-5）所确定的振动 数目。
红外光谱技术在材料表征中的应用研究
红外光谱技术在材料表征中的应用研究引言红外光谱技术是一种广泛应用于材料表征领域的重要科学工具。
它通过测量材料在红外区域的吸收和散射光谱，可以获取材料的结构和性质信息。
本文将探讨红外光谱技术在材料表征中的应用研究，并着重讨论其在聚合物材料、无机材料和生物材料等领域中的具体应用。
聚合物材料表征中的应用红外光谱技术在聚合物材料的表征中发挥着重要作用。
聚合物是由重复单元组成的大分子化合物，红外光谱可以通过测量材料分子中的键振动来确定其化学结构。
例如，红外光谱可以帮助研究人员确定聚合物中的官能团，如羰基、羟基、胺基等，并进一步探究它们在材料性能中的作用。
此外，红外光谱还能够揭示聚合物材料中的其它性质，如晶型结构、有序程度和分子间相互作用等。
无机材料表征中的应用除了聚合物材料，红外光谱技术在无机材料中也发挥着重要作用。
无机材料是由非碳基小分子化合物组成的，相对于聚合物材料，其红外光谱特征更加清晰。
通过红外光谱，研究人员可以鉴定无机材料中的化学键种类和结构，如金属氧化物中的金属-氧键和氧化物键等。
此外，红外光谱还可以提供无机材料晶体结构的信息，研究人员利用该技术可以确定无机材料的晶体结构和晶格参数，以及材料中的杂质和缺陷等。
生物材料表征中的应用在生物材料的表征中，红外光谱技术也有广泛的应用。
生物材料通常包括蛋白质、核酸和多糖等复杂分子，在红外光谱中具有特定的吸收峰。
通过红外光谱，研究人员可以确定生物材料的功能基团，如蛋白质中的酰胺键和羧基等，进而了解其化学组成和结构性质。
此外，红外光谱还可以研究生物材料中的相互作用，如蛋白质和药物之间的相互作用和多肽链的构象变化等。
这些信息对于研究人员理解生物材料的生理活性和功能具有重要意义。
红外光谱技术的发展趋势红外光谱技术在材料表征中的应用正随着科学技术的进步不断发展。
随着仪器设备的升级和红外光谱的分辨率提高，研究人员可以获取更加准确和详细的信息。
此外，红外光谱技术与其它分析技术的结合也为材料表征提供了更多的手段。
红外光谱技术在材料分析中的应用
红外光谱技术在材料分析中的应用随着科技的进步，现代材料科学越来越依赖于高精度的材料分析。
在材料分析领域，红外光谱技术凭借着其高效、快速、精准的分析方法成为了分析手段的首选。
红外光谱技术是一种基于分子振动的分析方法。
其原理是利用物质在特定波长下的吸收和反射，通过红外光谱仪的检测和记录，来分析物质中分子的组成和结构。
一、红外光谱技术在材料表征中的应用红外光谱技术在材料表征中的应用很广泛，可以用来研究各种材料的性质和结构。
例如，它可以在电化学研究中确定电荷状态、揭示电化学反应机理；在材料制备中控制化学反应体系；在新材料的开发中进行结构表征和性能测试等等。
二、红外光谱技术在材料的缺陷检测中的应用红外光谱技术在材料的缺陷检测中也有很好的应用。
在材料制备和应用过程中，存在各种缺陷如裂纹、异物、气泡、夹杂物等，这些缺陷会影响材料的性能和寿命。
利用红外光谱技术可以对这些缺陷进行有效检测和分析。
三、红外光谱技术在材料的腐蚀分析中的应用红外光谱技术还广泛应用于材料的腐蚀分析。
在工业生产和使用过程中，材料难免会遭到腐蚀的影响，这会影响材料的可靠性和使用寿命。
利用红外光谱技术可以测量材料的腐蚀程度和成分，并进行腐蚀形式和机理的分析，为腐蚀的预防和处理提供了有力的手段。
四、红外光谱技术在材料的污染分析中的应用最后，红外光谱技术还可以在材料的污染分析中发挥重要作用。
尽管现在环境保护越来越得到重视，但在工业生产中还是难免存在各种污染。
红外光谱技术可以有效地识别污染物的成分和来源，并进行精确的定量分析，有助于科学合理地制定污染物的防治措施。
总之，红外光谱技术作为一种高效、快速、精准的分析手段，在材料分析领域得到了广泛应用。
它在材料表征、缺陷检测、腐蚀分析和污染分析等方面都具有重要的应用价值。
相信随着科技的不断推进和发展，红外光谱技术在材料分析中的应用将会更加广泛和深入。
红外光谱图文课件PPT
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。
硅树脂表征方法
硅树脂表征方法
硅树脂是一种广泛应用于化工、材料、电子等领域的重要材料。
为了更好地掌握硅树脂的性能和结构，需要对其进行表征。
本文介绍常用的硅树脂表征方法。
一、红外光谱
红外光谱是一种常用的表征硅树脂结构的方法。
硅树脂中的
Si-O-Si键和Si-CH3键等都具有比较明显的红外吸收峰，通过对这
些吸收峰的分析可以得到硅树脂的结构信息。
二、核磁共振
核磁共振是一种可以测量物质分子结构的高精度分析技术。
硅树脂中的硅原子和氢原子都可以被核磁共振检测到，通过对不同原子核的信号进行分析，可以对硅树脂的结构信息进行表征。
三、差示扫描量热
差示扫描量热是一种可以测量样品热量变化的分析技术，常用于表征硅树脂的热性质。
通过测量硅树脂的热稳定性、熔点、玻璃转化温度等参数，可以评估硅树脂的性能。
四、热重分析
热重分析是一种通过测量样品在升温或降温过程中的重量变化
来表征化合物性质的技术。
硅树脂在高温下会发生裂解和氧化等反应，通过热重分析可以了解硅树脂的热稳定性、热分解机理等信息。
五、电子显微镜
电子显微镜是一种可以观察样品微观结构的高分辨率分析技术。
硅树脂的微观形貌可以通过电子显微镜观察到，例如硅树脂粉末的粒径大小、硅树脂膜的表面形貌等。
综上所述，以上五种方法都是常用的硅树脂表征方法，每种方法都有其独特的优点和适用范围。
通过多种表征方法的综合分析，可以更全面、准确地了解硅树脂的性能和结构。
材料表面官能团的表征手段
材料表面官能团的表征手段在材料科学和化学领域，表征材料表面的官能团对于理解材料的性质、反应活性以及其与周围环境的相互作用至关重要。
以下是几种常见的材料表面官能团表征手段：1.红外光谱法（IR）：红外光谱法是用于检测材料中特定官能团的有效手段。
它利用不同波长的红外光与样品相互作用，检测材料对光的吸收或散射，从而确定材料中存在的特定化学键或官能团。
通过分析红外光谱图，可以识别出不同官能团对应的特征吸收峰，进而推断出材料表面的官能团组成。
2.拉曼光谱法（Raman）：拉曼光谱法是一种基于拉曼散射效应的振动光谱技术，可用于检测材料表面的化学键和官能团。
当激光照射到样品上时，散射光会因分子振动而发生频率变化，产生与特定官能团相对应的拉曼光谱。
通过分析拉曼光谱图，可以确定材料表面官能团的类型和分布情况。
3.X射线光电子能谱法（XPS）：X射线光电子能谱法是一种利用X射线激发材料表面电子并测量其能量的分析技术。
通过测量电子的结合能，可以确定材料表面的元素组成和化合价态。
同时，结合元素分析峰的强度和形状，可以推断出材料表面的官能团结构。
4.原子力显微镜（AFM）：原子力显微镜是一种用于检测材料表面形貌和物理特性的高分辨率成像技术。
通过在材料表面扫描微小的探针，原子力显微镜可以检测到表面微小变化和化学不均匀性，从而提供有关官能团分布的信息。
此外，还可以通过力曲线分析了解官能团与探针之间的相互作用力。
5.X射线衍射法（XRD）：X射线衍射法是一种利用X射线测量晶体结构的技术。
虽然主要用于测定晶体结构，但通过分析衍射图谱中特定峰的位置和强度，可以推断出材料表面的晶体结构和可能的官能团排列。
6.热重分析法（TGA）：热重分析法是一种在程序控温下测量物质质量变化的热分析技术。
通过加热样品并测量质量变化，可以确定官能团在加热过程中的稳定性以及可能发生的化学反应。
这对于评估官能团在高温环境中的行为以及潜在的热解过程非常重要。
红外光谱在材料表征中的应用
红外光谱在材料表征中的应用红外光谱是一种重要的材料表征工具，它可以通过检测材料对红外辐射的吸收和散射来研究材料的结构和性质。
红外光谱广泛应用于化学、物理、材料科学等领域，为我们提供了深入了解材料的方法。
一、红外光谱的基本原理红外光谱是通过在材料表面投射红外辐射，然后测量材料对红外辐射的吸收和散射来分析材料的结构和成分。
红外辐射包含了可见光和微波之间的电磁波，它的频率范围为300 GHz到400 THz。
不同的材料会对不同的波长的红外辐射表现出吸收的峰值，这些峰值可以用来确定材料的特性。
二、红外光谱在有机化学中的应用红外光谱在有机化学中有着广泛的应用。
有机化合物通常在红外光谱中表现出明显的特征吸收峰，这些峰可以帮助确定分子中的功能团和官能团。
通过红外光谱的分析，我们可以判断分子中是否含有羟基、羰基、烷基等官能团，从而推断出化合物的结构和性质。
此外，红外光谱还可以用于分析有机化合物的纯度和检测化学反应的进程。
三、红外光谱在材料科学中的应用红外光谱在材料科学中也有着重要的应用。
通过红外光谱分析材料，我们可以得到材料的吸收谱图，从而了解材料的成分和结构。
例如，通过红外光谱可以确定某种材料中是否含有特定的化学键，比如羟基键、酯基键等。
此外，红外光谱还可以用于研究材料的结晶性质、取向性和相变等特性。
四、红外光谱在物理学中的应用红外光谱在物理学中也有重要的应用。
通过红外光谱的分析，可以研究材料的振动谱和转动谱，从而了解材料的分子结构、晶格结构和性质。
例如，通过红外光谱可以检测材料中存在的不同类型的振动模式，包括平移、弯曲、伸缩等振动，这些振动可以帮助我们判断材料的化学键类型和键强度。
五、红外光谱在医学和生物学中的应用红外光谱在医学和生物学中也有着广泛的应用。
例如，通过红外光谱可以检测人体组织中的蛋白质、脂肪和碳水化合物等分子的存在和组成。
利用红外光谱的技术，可以研究生物体内分子结构的变化和有机化合物的特征，从而帮助诊断疾病和评估药物治疗效果。
有机化合物的结构表征
引言
? 1.有机化合物结构表征的问题提出 ? 研究一个未知的有机化合物或鉴定一个有机化合物的结构，需要对该化合的进行结构
表征。其基本程序为：化合物的分离提纯→元素定性、定量分析→测定化学式量确定 化学式→确定化合物可能的构造式→化合物的结构表征。在实际工作中，这些基本操
。 作过程有时是互相交错的进行
1
第七章 有机化合物结构表征
学习要求 1．初步了解紫外光谱、红外光谱、核磁共振谱的一般原理。 ２．了解红外光谱、核磁共振谱在鉴定有机化合物分子结构中的 作用。 ３．初步掌握紫外光谱、红外光谱、核磁共振谱在有机化合物分 子结构测定中的应用。 4．能剖析简单分子的红外光谱和核磁共振谱图。
重点：紫外光谱、红外光谱、核磁共振和质谱的基本原理，四大 光谱与分子结构的关系及在分子结构测定中的应用。 难点：四大光谱与分子结构的关系
(3)相对分子质量测定
相对分子质量的测定方法很多，常用蒸气密度法、冰点降低法、沸点升高法和渗 透压法等；质谱法是一种快速、精确的测定方法。
(4)确定化合物可能的构造式
测得化合物相对分子质量写出分子后，按着同分异概念，写出可能的同分异构体
造式。
(5)化合物结构的表征
结构表征大体上有三种方法：物理常数测定法、化学法和近代物理方法。在每种方法 中又可分为不同的方法。在一般情况下，没有单一种方法能够准确无误的地给出化合物的 构造，实际工作中往往是几种方法联合使用、互相补充、互相认证，才能得到确切的构式 。
子结构的最有力的方法和手段。
5
研究有机化合物，不论是从天然产物中提取的还是化学方法合成的，都要测定它们 的分子结构。如果对某一有机化合物的结构还不太了解，则对其性质和作用的研究 是很难深入的，更不用说合成和改进它了，因此，确定有机化合物的结构很自然地 变成了研究有机化学的首要任务。经典的化学方法是研究有机结构的基础，在现代 有机化学研究中任占有重要地位，但是，经典的化学方法花费时间长，消费样品多， 操作手续繁杂。特别是对一些复杂有机物结构的研究，有时要花费有机化学家几年 甚至几十年、几代人的精力。而得到的结构还会有某些错误，例如，对胆固醇结构 式的确定经三、四十年（1889~1927）的工作获得的结构式（为此曾颁发了诺贝尔 奖金，1928年颁发给德国人文道斯）。后经X射线衍射证明还有某些错误。
利用红外光谱仪进行材料表征的方法
利用红外光谱仪进行材料表征的方法引言：材料科学是一门研究材料性质和结构的学科，而材料表征则是其中至关重要的一环。
利用红外光谱仪进行材料表征已经成为了现代材料科学研究的重要手段之一。
本文将介绍红外光谱仪的原理、应用以及一些常见的红外光谱分析方法。
红外光谱仪的原理：红外光谱仪是一种利用红外光的吸收、散射和透射特性来研究物质结构和性质的仪器。
它的工作原理基于物质对红外光的吸收特性，通过测量样品对不同波长红外光的吸收程度，可以得到样品的红外光谱图。
红外光谱图可以提供关于材料中化学键、官能团、结构和组成的信息。
红外光谱仪的应用：红外光谱仪在材料科学中有广泛的应用。
首先，它可以用于材料的鉴定和鉴别。
不同材料对红外光的吸收特性不同，通过比对样品的红外光谱图和已知材料的谱图数据库，可以确定样品的成分和结构。
其次，红外光谱仪可以用于研究材料的变化和反应。
通过监测样品在不同条件下的红外光谱变化，可以了解材料的稳定性和反应机理。
此外，红外光谱仪还可以用于材料的质量控制和性能评估。
通过分析样品的红外光谱，可以判断材料的纯度、含杂质情况以及材料的性能。
红外光谱分析方法：红外光谱分析方法是利用红外光谱仪进行材料表征的核心内容。
常见的红外光谱分析方法包括傅里叶变换红外光谱法（FTIR）、红外显微镜（IR microscopy）和红外光谱成像（IR imaging）等。
傅里叶变换红外光谱法是目前应用最广泛的红外光谱分析方法。
它通过将红外光信号转换为频谱信息，可以得到更准确和清晰的红外光谱图。
傅里叶变换红外光谱法不仅可以用于固体、液体和气体样品的分析，还可以进行红外光谱图的定量分析和定性分析。
红外显微镜是一种将红外光谱仪和显微镜结合起来的仪器。
它可以在微观尺度下观察和分析材料的红外光谱特性。
红外显微镜可以用于材料的局部分析和成分分布的研究，尤其适用于复杂结构和异质材料的表征。
红外光谱成像是一种将红外光谱仪和图像处理技术结合起来的方法。
材料研究方法与实验红外光谱
材料研究方法与实验红外光谱引言材料研究是一门广泛应用于不同学科的学科，其目的在于了解和掌握材料的结构、性质和功能等方面的信息。
红外光谱是材料研究中常用的方法之一，通过测定样品对红外光的吸收和散射情况，可以得到样品的结构信息和化学键的性质等。
一、红外光谱的原理红外光是电磁波的一种，其波长范围为0.75至1000微米。
在红外光谱仪中，光线通过一个用来产生红外光的光源，然后通过一个分光器进行分光，产生不同波长的红外光。
这些红外光穿过样品后，会被检测器接收并转换成电信号，然后经过信号放大和数字化后，就可以通过计算机进行进一步处理和分析。
样品中的化学键在各个振动模式下会产生特定的频率，因此不同的化学键会表现出不同的红外光谱特征。
红外光谱图上的吸收峰对应着特定的振动频率，可以用来确定化学键的类型和相对强度。
二、红外光谱仪的构造和操作红外光谱仪通常由光源、分光器、样品室、检测器和数据处理系统等组成。
光源通常是一种产生连续波长的红外光的热源，例如钨灯或硅钛酸钡晶体等。
分光器用于分离出一定波长范围内的红外光，常见的有棱镜和反射光栅等。
样品室是用来放置样品的小隔室，通常有吸收采样室和透射采样室两种形式。
检测器则将红外光转换成电信号进行检测，常用的有热电偶和半导体探测器等。
数据处理系统可以将电信号转换成数字信号，并进行数据处理和结果显示。
操作红外光谱仪时，首先应进行基线校准。
即在没有样品的情况下，记录红外光的强度。
然后将待测样品放入样品室，进行吸收或透射测量。
通过对测得的信号进行背景补偿和数据平滑等处理，可以得到红外光谱图。
三、红外光谱的数据解析红外光谱图上的吸收峰位置和强度对应着样品中化学键的类型和相对丰度。
常见的红外光谱特征包括振动吸收峰、伸缩吸收峰和指纹区等。
振动吸收峰通常出现在4000至1500波数范围内，对应着分子中氢键、氨基、羟基等振动模式。
伸缩吸收峰则通常出现在1500至400波数范围内，对应着分子中的碳-氧和碳-氮等伸缩振动模式。
材料红外光谱测定与分析
材料红外光谱测定与分析一、实验目的1、了解红外分光光度计的工作原理和基本结构。
2、了解红外分光光度计的不同样品的制样方法。
3、掌握红外光谱特征峰的分析和识别。
二、实验原理红外光谱是由于分子振动能级的跃迁（同时伴随转动能级跃迁）而产生的，记录跃迁过程而获得该分子的红外吸收光谱，因此红外光谱又称为分子振动转动光谱。
红外光谱最广泛的应用是对物质的化学组成进行分析，用红外光谱法可以根据光谱中吸收峰的位置和形状来推断未知物结构，依照特征吸收峰的强度来测定混合物中各组分的含量，加上此法快速、高灵敏度、试样用量少、能分析各种状态的试样等特点，因此它已成为现代结构化学、分析化学最常用和不可缺少的共具。
本实验测定高分子试样如聚乙烯膜（家用保鲜膜）或聚酰胺胺（PAMAM）等的红外光谱，来学习红外光谱仪器的使用。
三、实验步骤1．打开主机电源，主机进行自检（约1分钟），打开PC机，进入windows操作系统，若气温较低，则机器需预热较长时间（约1h左右）。
2. 压片：将溴化钾研磨成细粉末，取适量装入压片模具，然后在小型压片机上压成薄片。
将待测样品混入溴化钾粉末中压片，将片装入支架，放入红外光谱仪器样品室内。
薄膜类样品可直接放入支架测试。
2．由开始菜单中Thermo Nicolet或桌面Omnic快捷方式进入Omnic红外光谱仪测试操作窗口，在实验Experiment选项中选择样品测试方式。
3．绘制试样的红外光谱图整个过程包括（1）设定收集参数；（2）收集背景；（3）收集样品图；（4）对所得试样谱图进行基线校正，标峰等处理；（5）标准谱库检索；（6）打印谱图。
对一些已知化合物进行标准谱库检索。
4．收集样品图完成后，即可从样品室中取出样品架。
并用浸有无水乙醇的脱脂棉将用过的研钵、镊子、刮刀、压模等清洗干净，置于红外干燥灯下烘干，以备制下一个试样。
5．关机：退出Omnic操作系统，关闭计算机，关闭主机电源。
四、红外光谱仪注意事项：1．严格按照操作规程进行操作。
红外光谱法原理
红外光谱法原理红外光谱法原理一、概述红外光谱法（Infrared spectrometry）是一种利用样品对红外辐射吸收的变化来研究分子结构及其性质的分析方法。
这种分析方法被广泛应用于有机分子的结构表征、化学成分的鉴定、多种材料的表征以及生物分子的分析等领域。
红外光谱法具有灵敏度高、分析速度快、试剂消耗少等优点。
二、原理所有物质都会吸收和放射辐射能量，其中辐射能量的类型有很多，红外辐射是其中之一。
当红外辐射遇到物质时，如果物质的某些部分的振动频率与红外辐射的频率相同，那么这些部分就会吸收辐射能量，振动而发生变化。
红外辐射能量的频率一般在4000-400 cm^-1（波长 2.5-25微米）之间，和键的振动、弯曲、扭转等有关，每种键的振动频率都有特定的数值，不同分子中的键振动频率差异较大，因而红外光谱图谱上的各谱带很容易识别，并能够用来表征物质中的化学键、分子结构、功能团、杂质、含量等信息。
因此，红外光谱法成为分析有机、无机及生物等物质的常用方法。
三、仪器红外光谱仪是其中的核心部件，它主要由光源、单色器、实验室样品室、探测器和分光计等组成。
在实际应用中，需要根据样品的性质选择不同的检测方式，常见的检测方式有透射法、反射法、高温红外光谱和原位反射法等。
四、应用由于红外光谱法的高灵敏度和可靠性，被广泛应用在有机合成中。
例如，用于中间体研究，质量控制和结构分析等方面。
还可以用于药品的质量控制，光谱分析可以确定物质的相关化学键和它们的数量。
此外，红外光谱法也可以用于质量控制，比如在化妆品和食品工业中，红外光谱法可以检测化合物的质量和配方是否符合要求，以保证最终产品的品质。
五、总结红外光谱法作为一种成熟的光谱分析技术，具有非常广泛的应用潜力。
通过红外光谱法，人们可以有效地表征物质的化学键、结构和成分等信息，为化学合成、材料表征、生命科学及环境研究等领域提供了非常有价值的工具。
材料表征方法 第七章 红外光谱
红外光(0.76～1000μm)
λ(m) σ(cm-1) 0.78 12820 近红外 3 3333 中红外 30 333 远红外 300 33
红外光谱分类及功能
104 (cm ) ( m)
1
1. 红外光谱的定义：
当样品受到频率连续变化的红外光照 射时，分子吸收某些频率的辐射，并由其 振动或转动运动引起偶极矩的净变化，产 生的分子振动和转动能级从基态到激发态 的跃迁，从而形成的分子吸收光谱称为红 外光谱，又称为分子振动转动光谱。
R C H C
R H
R C R C
R H
910cm-1, 990 cm-1
R C R C H H
675-725 cm-1
R C H C R
R
790-840 cm-1
R C C R R
H
890cm-1
970cm-1
无
C8H16
倍频 与不饱和碳 相连的氢 C=C伸 缩振动
1-辛烯
弱，说 明CH3 少
末端乙 烯基的 C-H面 外弯曲 振动
2. 红外活性分子和非红外活性分子 产生红外吸收的分子称为红外活性分子，如 CO2分子；反之为非红外活性分子，如O2分子。
3. 局限 （1）CH3(CH2)6CH3 与 CH3 (CH2)8CH3图谱区 别不大 （2）定量测量的误差可达百分之几！
4.红外吸收的能量
Electronic Spectroscopy S1 Vibrational Spectroscopy S1
五. 红外光谱分析的基本方法
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。 可采用下列三种方法分析谱图： 1. 吸收峰----查表----基团(根据红外光谱 的基 础知识，运用四要素解图) 2. 若是单纯物质--对照标准图谱-SADLTER 图谱(外文工具书库) 3. 查已发表相关的文献--对照
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伸 缩 振 动 改 变 键 长
对称伸缩振动
分子的振动方式
伸 缩 振 动 改 变 键 长
不对称伸缩振动分子的振动来自式弯 曲 振 动 改 变 键 角
平面箭式弯曲振动
分子的振动方式
弯 曲 振 动 改 变 键 角
平面摇摆弯曲振动
分子的振动方式
弯 曲 振 动 改 变 键 角
平面外摇摆弯曲振动
分子的振动方式
3500
3000
2500 2000 W av enumber (cm-1)
1500
1000
500
View Mode: Ov erlay R es =4.0 CM-1
FT-IR Absorbance Spectrum
Bio-Rad Win-IR
.3
697.684 2922.98 3081.5 3059.57 3025.3 1492.46 1451.73 1600.65 2849.8
.25
Absorbance
.2
.15
.1
.05
4000 File # 1 : POLYR N umber of Scans : C omment: POLYR (1)
3500
3000
2500 2000 W av enumber (cm-1)
1500
1000
1028
756.936
500
View Mode: Peaks R es =4.0 CM-1
弯 曲 振 动 改 变 键 角
平面外扭曲弯曲振动
以水分子的振动为例加以说明
水分子是非线型分子，振动自由度：3×3-6=3个 振动形式，分别为不对称伸缩振动、对称伸缩振动和 变形振动。这三种振动皆有偶极矩的变化，具有红外 活性。
水的红外光谱
不同状态水的红外吸收频率（cm-1）
9. 红外谱图的峰强
红外光(0.76～1000μm)
λ(m) σ(cm-1) 0.78 12820 近红外 3 3333 中红外 30 333 远红外 300 33
红外光谱分类及功能
104 (cm ) ( m)
1
1. 红外光谱的定义：
当样品受到频率连续变化的红外光照 射时，分子吸收某些频率的辐射，并由其 振动或转动运动引起偶极矩的净变化，产 生的分子振动和转动能级从基态到激发态 的跃迁，从而形成的分子吸收光谱称为红 外光谱，又称为分子振动转动光谱。
振动跃迁过程中分子必须有偶极矩的变化。
只有能够引起偶极矩变化的振动，才能产生共振 吸收。像N2，O2，Cl2等对称分子，由于两原子核外电 子云的密度相同，正、负电荷中心重合，等于0，故 振动时没有偶极矩的变化，不吸收红外辐射，不能产 生红外吸收光谱。
①化学键两端连接的原子电负性差别大，则伸 缩振动时引起的峰也越强。 ② 振动形式不同对分子的电荷分布影响不同 ③ 分子对称性越高，峰越弱
三、红外光谱原理概述
基本原理： 基团振动能级是量子化： Ev=（n+1/2）h（n=0，1，2，…） (1) 基团振动能级的能量差为： △E振=△n×h (2) 当某红外频率的光子能量等于基团振动能级的 能量差时，可产生红外吸收。
分子中基团的能级从基态向第1，2， N激发态 跃迁，对应的吸收光谱带： 基频峰 （0→1） 2885.9 cm-1 最强，最有用 二倍频峰（ 0→2 ） 5668.0 cm-1 较弱 三倍频峰（ 0→3 ） 8346.9 cm-1 很弱 四倍频峰（ 0→4 ） 10923.1 cm-1 极弱 五倍频峰（ 0→5 ） 13396.5 cm-1 极弱 除基频峰、倍频峰外，还出现合频峰（1+2， 21+2 ），差频峰（ 1-2，21-2 ）等，这些峰多 数很弱，一般不容易辨认。倍频峰、合频峰和差频峰 统称为泛频峰。
7. 红外谱图的峰位
分子的振动频率决定分子基团吸收的红外光频率，即红外 吸收位置。
1 2
K m1
K
m2
或
1 2C
K
m1 m2 m1 m2
K为双原子形成的化学键力常数
双原子分子伸缩振动示意图
m1和m2分别为质量两个原子 相对原子
振动频率
与
原子的质量
化学键强度
有关
8、分子的振动方式
红外光谱法的特点
任何气态、液态、固态样品均可进行红外
光谱测定； 不同的化合物有不同的红外吸收，由红外 光谱可得到化合物丰富的结构信息； 常规红外光谱仪价格低廉； 样品用量少； 可针对特殊样品运用特殊的测试方法
一、红外光谱的基础知识
红外光谱是分子吸收红外光引起振 动和转动能级跃迁产生的吸收信号。
二、红外光谱仪
国产双光束比例记录红外分光光度计
美国Nicolet公司AVATAR-360型FT-IR
FT-IR Transmission Spectrum
Bio-Rad Win-IR
90 85 80
Transmittance
75 70 65 60 55 50
4000 File # 1 : POLYR N umber of Scans : C omment: POLYR (1)
S0 UV/Vis
V3 V2 V1 V0
S0 IR
5. 红外光谱图
6. 红外谱图的峰数
由n个原子组成的分子有3n-6个(线性分子为3n-5)振动模
式, 即有3n-6个吸收带。 H2O 自由度=3×3-6=3 有三个基本振动模式 C6H6 自由度=3×12-6=30 有30个基本振动模式 例：HCl 自由度=3×2-5=1 只有一个伸缩振动
2. 红外活性分子和非红外活性分子 产生红外吸收的分子称为红外活性分子，如 CO2分子；反之为非红外活性分子，如O2分子。
3. 局限 （1）CH3(CH2)6CH3 与 CH3 (CH2)8CH3图谱区 别不大 （2）定量测量的误差可达百分之几！
4.红外吸收的能量
Electronic Spectroscopy S1 Vibrational Spectroscopy S1
第四章 红外吸收光谱(IR)
Infrared Absorption Spectroscopy
本章主要内容
1.1红外光谱的基本原理 1.2红外谱图的峰数、峰位与峰强（难点） 1.3红外光谱特征基团的吸收频率（重点） 1.4红外光谱在结构分析中的应用（重点）
红外光谱法发展历程
50年代初期，商品红外光谱仪问世。 70年代中期，红外光谱已成为有机化 合物结构鉴定的最重要的方法。 近十年来，傅里叶变换红外的问世以 及一些新技术的出现，使红外光谱得到更 加广泛的应用。