红外光谱和分子结构
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技术是现代分子结构物理和化学的基本工具之一，它已被广泛用于各种科学领域中。
现代红外光谱技术通常用于分析和解析大分子、结构和构象。
它主要通过分析分子构象中的红外吸收中段，来确定分子结构和构象特征。
红外光谱技术还可以用于诊断有机化合物中的活性部分，特征性的功能基团，以及不同的有机物的结构差异。
本文旨在阐明红外光谱在分子结构解析中的作用。
一、红外光谱技术红外光谱可以测量分子构象中的吸收红外辐射。
它是一种电磁波技术，可以对分子中的活性部分进行诊断，从而揭示分子的结构和特征。
红外光谱技术可以在多种物理形式（例如散射、反射和吸收）中运用，从多角度获取分子结构信息。
虽然它在分子结构解析中的应用日益增多，但仍然存在许多技术挑战和困难的问题，因此，针对这一技术的不断发展必不可少。
二、红外光谱技术的应用1.象确定：红外光谱技术可以测量分子的结构相关的特征，从而确定不同的构象。
它可以识别分子中的关键功能基团，从而检测有机分子中的微弱结构差异。
2.应活性确定：红外光谱技术可以确定化学反应过程中活性部分，并解析分子中的微弱差异。
它可以识别构象中的功能基团，包括反应中活性部分、构象变化、芳香取代和构象重排。
3.象特征确定：红外光谱技术可以确定分子构象中的特征，如紫外离子化和独立构象。
它也可以测量分子的芳香性、偶极矩分散和吸收极矩，以及分子的相对构象。
结论红外光谱技术是现代物理和化学领域中的重要工具，它可以用于分析分子中的活性部分、特征性功能基团和结构差异。
它可以用于分子构象的确定、反应活性的确定和构象特征的测量。
未来，随着相关技术的不断发展，红外光谱技术将继续发挥重要作用，为分子结构解析提供更多有用信息。
分子结构表征
分子结构表征
分子结构表征是化学研究中非常重要的一环，它可以帮助我们了解分子的构成、性质和反应机理等方面的信息。
在分子结构表征中，常用的方法包括质谱、红外光谱、核磁共振光谱等。
下面将对这些方法进行详细介绍。
质谱是一种通过分析分子的质量和荷质比来确定分子结构的方法。
它可以通过将分子离子化并加速到高速度，然后通过磁场分离不同质量的离子来进行分析。
质谱可以提供分子的分子量、分子式、结构等信息，是分子结构表征中非常重要的一种方法。
红外光谱是一种通过分析分子的振动和转动来确定分子结构的方法。
它可以通过将红外光照射到样品上，然后测量样品吸收光谱来进行分析。
红外光谱可以提供分子的官能团、键类型、分子结构等信息，是分子结构表征中非常常用的一种方法。
核磁共振光谱是一种通过分析分子中核自旋的行为来确定分子结构的方法。
它可以通过将样品置于强磁场中，然后通过给样品施加射频脉冲来进行分析。
核磁共振光谱可以提供分子的化学位移、耦合常数、分子结构等信息，是分子结构表征中非常重要的一种方法。
除了上述方法外，还有许多其他的分子结构表征方法，如电子顺磁共振光谱、拉曼光谱、紫外光谱等。
这些方法各有优缺点，可以根据实际需要进行选择。
总的来说，分子结构表征是化学研究中非常重要的一环，它可以帮助我们了解分子的构成、性质和反应机理等方面的信息。
在分子结构表征中，常用的方法包括质谱、红外光谱、核磁共振光谱等。
这些方法各有优缺点，可以根据实际需要进行选择。
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。
红外光谱与分子结构
红外光谱与分子结构 It was last revised on January 2, 2021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。
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THANKS
感谢观看样ຫໍສະໝຸດ 制备固体样品液体样品
气体样品
注意事项
研磨成粉末，与KBr混合 压片或涂在ZnSe窗片上
。
稀释在适当的溶剂中， 涂在CaF2或ZnSe窗片
上。
通过干燥管进入光谱仪 。
避免样品中的水分和二 氧化碳干扰，确保样品
纯净。
实验操作
打开红外光谱仪电源，预热 稳定。
调整仪器至最佳状态，如光 路对中、调零等。
对实验操作的要求
总结词
红外光谱实验操作需要一定的技巧和经验，以确保结 果的准确性和可靠性。
详细描述
红外光谱实验涉及到样品的制备、仪器操作和谱图解析 等多个环节。每个环节都需要一定的技巧和经验，以确 保结果的准确性和可靠性。例如，在样品的制备过程中 ，需要选择合适的制样方法，以获得均匀、平整的样品 ；在仪器操作中，需要正确设置参数，以保证谱图的质 量；在谱图解析中，需要具备丰富的经验和专业知识， 以准确解析谱图特征。因此，进行红外光谱实验的人员 需要经过专业培训和实践经验的积累。
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contents
目录
• 红外光谱基本原理 • 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 • 红外光谱的局限性
01
红外光谱基本原理
红外光谱的产生
分子振动
分子中的原子或分子的振动，导致偶 极矩变化。
偶极矩变化
辐射吸收
分子吸收特定波长的红外光，导致振 动能级跃迁。
02
01 03
放入样品，记录光谱。
实验结束后，关闭仪器，清 理样品。
04
05
注意事项：保持室内温度和 湿度的稳定，避免仪器受到
实验报告红外光谱测定物质结构实验
实验报告红外光谱测定物质结构实验实验报告：红外光谱测定物质结构实验引言：本实验旨在通过红外光谱仪器对给定的物质进行测试，以确定其分子结构和功能基团。
红外光谱是分析有机和无机物质结构的重要方法之一，通过测定物质在红外光波长上的吸收区域，可以了解物质分子的振动和转动信息，从而推断出物质的结构和组成。
1. 实验设计1.1 实验目的通过红外光谱测定给定物质的吸收峰和特征波数，确定物质的结构和功能基团。
1.2 实验原理红外光谱的原理是利用红外光波长下光的吸收特性与物质的振动和转动状态相关。
物质中的化学键和功能基团会吸收特定波数的红外光，在红外光谱图上形成吸收峰。
这些吸收峰的位置和强度可以提供物质结构和功能基团的信息。
1.3 实验步骤1. 首先，将待测物质样品制备成适当形式，如将其压片或溶解于适宜的溶剂中。
2. 将样品放入红外光谱仪器中，调整仪器的参数，如光源强度、扫描范围等。
3. 启动仪器开始扫描，记录红外光谱数据。
4. 根据红外光谱数据分析吸收峰的位置和形状，推断物质分子的结构和功能基团。
2. 实验结果与讨论2.1 实验结果根据实验操作，得到了物质A的红外光谱图，如下图所示。
（插入红外光谱图）2.2 结果分析根据红外光谱图，我们可以看到在波数范围X到Y之间出现了多个吸收峰。
根据化学键的特性和功能基团的吸收特点，我们可以推测物质A的结构和功能基团如下：（根据实际情况，增加关于物质A的结构和功能基团的推测）2.3 讨论红外光谱的分析结果对于确定物质结构和功能基团具有重要意义。
然而，在实际操作中可能会存在一些误差和限制。
例如，有些物质吸收峰重叠或弱，导致结构和功能基团的推断不够准确。
此外，样品制备和仪器参数的选择也会对结果产生影响。
因此，在进行红外光谱分析时，需要综合考虑多种因素。
3. 结论通过红外光谱测定，我们成功确定了物质A的结构和功能基团。
这一实验结果对于进一步研究物质的性质以及开展相关领域的科学研究具有重要意义。
如何通过红外光谱技术快速鉴定化学结构
如何通过红外光谱技术快速鉴定化学结构通过红外光谱技术快速鉴定化学结构在现代化学研究中，准确地鉴定化学结构是至关重要的。
而红外光谱技术则成为了一种非常有效的工具，可以帮助化学家们快速准确地确定物质的化学结构。
本文将介绍红外光谱技术的原理、应用领域以及如何通过该技术快速鉴定化学结构。
首先，我们来了解一下红外光谱技术的原理。
红外光谱技术是通过测量物质对红外辐射的吸收来获取信息的一种分析方法。
红外辐射的波长范围在近红外（近800纳米）到远红外（约1毫米）之间。
物质分子的振动和转动会导致它们对特定波长的红外光产生吸收。
通过测量物质在不同波数下的吸收强度，我们可以得到物质的红外光谱图像。
红外光谱技术在很多领域有着广泛的应用。
首先是有机化学领域，通过红外光谱可以确定有机化合物的官能团、碳氢键位置以及分子结构。
此外，在材料科学领域，红外光谱可以用来研究材料的物理化学性质，例如聚合物结构、表面活性剂的吸附行为等。
此外，生物化学领域也广泛应用了红外光谱技术，可以用于研究生物大分子的结构和功能。
那么如何通过红外光谱技术快速鉴定化学结构呢？首先，我们需要收集样品的红外光谱图像。
这可以通过红外光谱仪来实现，现代的红外光谱仪已经非常便捷和高效。
样品被置于红外光谱仪的样品室中，然后通过传感器来测量光谱图像。
接下来，我们需要将测得的光谱图像与已知的光谱数据库进行对比。
这些数据库中包含了已知化合物的光谱图像以及其对应的结构信息。
通过对比样品光谱图像与数据库中的光谱图像，我们可以确定样品的化学结构。
在进行对比时，我们可以关注吸收峰的位置和形状。
吸收峰的位置对应着特定的化学键或官能团，而吸收峰的形状则与分子结构有关。
通过对吸收峰位置和形状的分析，我们可以比较样品与数据库中的光谱，从而确定样品的化学结构。
此外，还可以利用红外光谱的一些特征峰进行定性和定量分析，如特定峰的强度变化或者比例。
然而，值得一提的是，红外光谱技术虽然在快速鉴定化学结构中有着广泛应用，但它不能提供绝对准确的结果。
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。
有机小分子结构检测用的四大光谱
有机小分子结构检测用的四大光谱
有机小分子的结构检测是一项非常重要的工作，其中使用的四大光
谱是红外光谱、紫外可见光谱、核磁共振光谱和质谱。
（一）红外光谱
红外光谱是一种常用的检测有机小分子结构的方法。
它基于物质分子
中原子之间的振动和转动，对分子进行谱学分析。
红外光谱可以用来
确定分子中的基团、官能团以及它们之间的化学键。
它的特点是原位、快速、准确，不需要特殊处理样品。
（二）紫外可见光谱
紫外可见光谱是通过辐射颜色为紫外和可见光区间的电磁波来对物质
进行分析。
它可以用来检测有机小分子中的双键、三键、环状结构等。
（三）核磁共振光谱
核磁共振光谱是一种非常常用的检测有机小分子结构的方法。
它可以
用来分析分子内原子核之间的相对位置和化学环境，进而确定分子的
化学结构。
通过对比化学位移和峰形的变化，可以确定分子中不同位
置的氢原子和碳原子。
（四）质谱
质谱是一种通过对物质分子进行电离和质量分析来确定分子结构的方法。
它是一种高灵敏度和高分辨率的技术，可以检测极微量的分子，是分析高分子材料、有机小分子和生物分子结构的有力工具。
综上所述，红外光谱、紫外可见光谱、核磁共振光谱和质谱是常用于检测有机小分子结构的四大光谱。
它们各有特点，可以相互协调使用来提高检测的准确性和效率。
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。
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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（1）诱导效应：吸电子基团使吸收峰向高频方向移动（兰移）
R-COR C=0 1715cm-1 ;
R-COCl C=0 1802cm-1 ; F-COF C=0 1928cm-1 ;
2020/5/19
R-CH O C=0 1730cm -1 ； R-COF C=0 1920cm-1 ;
(1)诱导效应
973
809 784
587
644
408
1000
丙酸酐的红外光谱图
2020/5/19
（5）氢键效应（hydrogen bonding）
(分子内氢键；分子间氢键)：对峰位，峰强，峰形
产生极明显影响，使伸缩振动频率向低波数方向
移动，弯曲振动向高波数方向移动，峰形变
宽。
C =O 伸 缩N-伸 缩 HN变 -形 H
R1 CC
H
R1 CC
H
R1
R 2 （=C-H）
H
800-650 cm-1 （690 cm-1） H 2：1850-1780 cm-1
R1
R3
CC
CC
R2
H 890 cm-1（强）
R2 H
C
C
R4 R
6102-：70103c7m5--112（25强cm）-1弱）R 1
（1）三键 RC CH （2100 2140 cm-1 ）
RC CR’ （2190 2260 cm-1 ）
R=R’ 时，无红外活性
非共轭 RC N （2260 2200 cm-1 ）
2240 2260 cm-1
共轭 2210 2230 cm-1
（2）累积双键 N=C=O（2240-2275 cm-1 ）， N=C=S （2085 cm-1 ） C=C=C （1915-2000 cm-1 ）， N=C=N （2120-2155 cm-1 ）
常见取代基的电负性次序： F > OAr > Cl > OCH3 > OR > Br > Ar > SAr > SR > H > CH3 > R
2020/5/19
（2）．共轭效应
R-CONH2 C=0 1680cm-1 ;
O H 3CCC3H
O CC3H
O CC3H
O C
1715cm -1 1685cm -1 1685cm -1 1660cm -1
628
%T
944 916
55 50 45 40 35 30 25 20 15 10
5 0 -5
30 00
2020/5/19
3028
2735 2623
2536
衣糠酸
20 00
Wavenumbers (cm-1)
1703
1632
1437 1410
1310 1169
1217
988
10 00
羟基受氢键的影响
2020/5/19
三、特征基团频率的划分
常见的有机化合物基团频率出现的范围：4000 400cm-1 依据谱带反映的信息，又将其分为
官能团区4000-1200 cm-1（functional group region） 指纹区1200-400 cm-1 （fingerprint region） 便于记忆，依据基团的振动形式，又分为四个区： (1)4000 2500 cm-1 X—H伸缩振动区（X=O，N，C，S）
第十章 红外吸收光
谱分析
infrared absorption spectroscopy，IR
第三节 红外光谱与分子结构 infrared spectroscopy and molecular structure
一、红外光谱的基团频率 group frequency in IR 二、分子结构与吸收峰 molecular structure and absorption peaks 三、影响峰位移的因素 factors influenced peak shift 四、不饱和度 degree of unsaturation
—CH2—CO—CH2— 1715 cm-1 酮
—CH2—CO—O— —CH2—CO—NH—
1735 cm-1 酯 1680 cm-1 酰胺
2020/5/19
二、影响基团特征频率的因素
化学键的振动频率不仅与其性质有关，还受分子的内部 结构和外部因素影响。相同基团的特征吸收并不总在一个固 定频率上。
(2)2500 1900 cm-1 三键，累积双键伸缩振动区 (3)1900 1200 cm-1 双键伸缩振动区
(4)1650 400 cm-1 X—Y伸缩，X—H变形振动区
2020/5/19
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
C-H，N-H，O-H
1500
1000 500 指纹区
例如，苯环取代类型的判断，见书P299，303
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（a）C-H 变形振动(1000-700 cm-1 )
面外变形（=C-H） 1000-700 cm-1 （有价值）
R1 CC
H
R1 CC
R2
H （=C-H） 970 cm-1（强）
R2
R 3 790-850 cm-1 H （820 cm-1）
2020/5/19
3． 双键伸缩振动区（ 1900 1200 cm-1 ）
（1） RC=CR’ 1620 1680 cm-1 强度弱， R=R’（对称）时，无红外活性。
（2）单核芳烃 的C=C键伸缩振动（1600、 1500 cm-1 ）
2020/5/19
苯衍生物的C=C
苯衍生物在 1650 2000 cm-1 出现 C-H和C=C键的面内 变形振动的泛频吸收（强度弱），可用来判断取代基位置。
2020/5/19
%T
100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50
衣糠酸酐
2020/5/19
3000
2000
Wavenumbers (cm-1)
1771
3427
2966
3130
2926 2854
衣糠 酸酐
1847
1668 1637
1230
1408 1276
1386
1009
932 904
cm-1
1155cm-1
1:1
1370cm-1
1170cm-1
C H3 C C H3 C H3
2020/5/19
1395cm-1 1365cm-1
1:2 1250 cm-1
酸酐的C=O
双吸收峰：1820～1750 cm-1 ，两个羰基振 动偶合裂分；
线性酸酐：两吸收峰高度接近，高波数峰 稍强；
环形结构：低波数峰强；
OHNH 游 离1690cm-1 3500cm-1 1620-1590
R
R
HH NO 氢 键1650cm-1 3400cm-11650-1620
2020/5/19
羧酸
羧酸的C=O
游离态 1820～1750 cm-1 ， 氢键，二分子缔合体 ~1700 cm-1
2020/5/19
衣糠酸
830 734
3000 cm-1
—CH3 2
—CH2—
—C—H
2960 cm-1 反对称伸缩振动 2870 cm-1 对称伸缩振动 2930 cm-1 反对称伸缩振动 2850 cm-1 对称伸缩振动 2890 cm-1 弱吸收
3000 cm-1 以下
2020/5/19
2叁键及累积双键伸缩振动区（2500 1900 cm-1 ）
2000
1600
2020/5/19
（3）C=O （1850 1600 cm-1 ） 碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。
饱和醛(酮)1740-1720 cm-1 ；强、尖；不饱和向低波移动； 醛，酮的区分？（费米共振）
2020/5/19
4. X—Y伸缩振动，X—H 变形振动区 < 1650 cm-1 （a） C-H，N-H的变形振动； （b） C-O，C-X的伸缩振动； C-C骨架振动等。 （c） 顺、反结构区分； （d）精细结构的区分（指纹特征）。
2020/5/19
第三节 IR光谱与分子结构
一、基团的特征频率 group frequency in IR
与一定结构单元相联系的、在一定范围内出现的化学键的 振动频率——基团特征频率（特征峰）； 例： 2800 3000 cm-1 —CH3 特征峰；
1600 1850 cm-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：
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（3）空间效应
环张力（ring strain）； 空间位阻（steric inhibition）；
CH
3060-3030 cm-1
2900-2800 cm-1
1576cm-1 1611cm-1
1644cm- 1
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C H2 C H2
1781cm-1 1678cm-1
吸收；当浓度较大时，发生缔合作用，峰形较宽。
注意区分 —NH伸缩振动： 3500 3100 cm-1
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（2）不饱和碳原子上的=C—H（ C—H ）
C—H 苯环上的C—H
=C—H
3300 cm-1 3030 cm-1 3010 3100 cm-1
3000 cm-1 以上
（3）饱和碳原子上的—C—H
C H2 1657cm-1
C H 2 1651cm-1
(4)振动的偶合（vibrational coupling）