红外光谱(1)
红 外 光 谱 法 (1)
➢ 1892年朱利叶斯（Julius）用岩盐棱镜及测热辐射计（电阻温 度计）测得了20几种有机化合物的红外光谱，这是一个具有开 拓意义的研究工作，立即引起了人们的注意。
光谱区。中红外光谱法又简称为红外光谱法。
3.1 引 言
3.1.4 红外光区的划分
➢ 近红外光区的吸收带（0.75 ~ 2.5µm ）
主要是由低能电子跃迁、含氢原子团（如O-H、N-H、 C-H）伸缩振动的倍频吸收产生。该区的光谱可用来研究 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分析。
3.1 引 言
3.1.2 红外光谱的特点
(2) 缺点
➢ 色散型仪器的分辨率低，灵敏度低，不适于弱辐射的研究
➢ 不能用于水溶液及含水物质的分析
➢ 对某些物质不适用：如振动时无偶极矩变化的物质，左右旋 光物质的IR谱相同不能判别，长链正烷烃类的IR谱相近似等。 复杂化合物的光谱极复杂，难以作出准确的结构判断，往往需与 其它方法配合。
3.1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ引 言
3.1.1 红外光谱的发展
➢ 1947年世界上第一台双光束自动记录红外分光光度计在美国投入使用，
这是第一代红外光谱的商品化仪器 。 ➢ 20世纪60年代采用光栅作为单色器，比起棱镜单色器有了很大的提高， 这是第二代仪器，但它仍是色散型的仪器，分辨率、灵敏度还不够高，扫 描速度慢 ➢ 20世纪70年代，干涉型的傅里叶变换红外光谱仪及计算机化色散型的仪 器的使用，使仪器性能得到极大的提高，这是第三代仪器 ➢ 20世纪70年代后期到80年代，用可调激光作为红外光源代替单色器，具 有更高的分辨本领、更高灵敏度，也扩大应用范围，这是第四代仪器 ➢ 现在红外光谱仪还与其它仪器如GC、HPLC联用， 更扩大了使用范围。 而用计算机存贮及检索光谱，使分析更为方便、快捷。
红外光谱-1
键两端原子电负性相差越大（极性越大），吸收 峰越强。
对称性差，偶极矩变化大，吸收峰强度大 红外吸收峰强度比紫外吸收峰小2～3个数量级
影响基团频率位移的因素
诱导效应
共轭效应
内部因素
偶极场效应 振动的偶合
氢键
空间效应
记录红外光的百分透射比与波长关系的曲线，即为红 外光谱，所以又称之为红外吸收光谱。
红外光区的划分
红外光区介于可见光与微波之间，波 长范围约为0.78-1000μm，为了便于描述， 引入一个新的概念——波数。
波数：σ，波长的倒数，每厘米的波长个 数，单位 cm－1
σ＝1/（cm） ＝ 104/ （m）
（２）与偶极矩的变化大小相关
原子的电负性：两原子电负性，峰强
偶极矩
振动形式： as s , 分子对称性：分子对称度高，振动偶极矩小。
1、红外吸收峰位置
小结
1 1 k 1307 k
c 2c
2、红外光谱产生的条件？
1）、幅射体系发射的能量满足振动跃迁所需的能量 2）、分子在振动过程中有偶极矩的变化
c 2c
K - 力常数， - 折合质量
红外吸收光谱法—原理
振 动
E
h
E
h m
h
2
k
的 量
1 k 2c
子
化
cm1 1307 k
发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的 折合质量和键的力常数，即取决于分子的结构特征。
K与键长、键能的关系 1 1 k 1307 k
红外光谱集[1]
![红外光谱集[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/5efecf0b7cd184254b3535eb.png)
图10 PMMA、PAN、PVA 、 、
6． MMA、PAN、PVA ． 、 、 在审视一张4． 在审视一张 ．Poly（vinyl acetate） （ ） 的最强谱带， ⑴ 1740cm-1的最强谱带，是羰基伸缩振动的吸 的最强谱带 收 ； 的两条谱带是PVAc最特征 ⑵ 1240和 1020cm-1的两条谱带是 和 的两条谱带是 最特征 的吸收谱带，归属与-COOH3，中的 的吸收谱带，归属与 ，中的-COO-和和 O-CH-的伸缩振动； 的伸缩振动； 的伸缩振动 的谱带归属于甲基的变形振动。 ⑶ 1370cm-1的谱带归属于甲基的变形振动。由 的谱带归属于甲基的变形振动 于相连羰基的加强， 于相连羰基的加强，使得它比亚甲基的变形振 动谱带强得多。 动谱带强得多。
5．肯定法与否定法相结合 ． 在审视一张4． 在审视一张 ．Poly（vinyl acetate） （ ） ⑴ ⑵ 1740cm-1的最强谱带，是羰基伸缩振动的吸收； 的最强谱带，是羰基伸缩振动的吸收； 的最强谱带 1240和1020cm-1的两条谱带是 和 的两条谱带是PVAc最特征的吸 的两条谱带是 最特征的吸
7．PET ． 的最强谱带，是羰基伸缩振动的吸收； ⑴ 1730 cm-1的最强谱带，是羰基伸缩振动的吸收； 1265和1110cm-1的两条谱带归属于 的两条谱带归属于-COOC-上C-O的 ⑵ 和 上 的 伸缩振动。上述谱带证明该聚合物为聚酯； 伸缩振动。上述谱带证明该聚合物为聚酯； ⑶ 3000 ~ 2800 cm-1及1450 ~ 1350 cm-1区域的谱带是由 CH2振动引起的； 振动引起的； 区域的谱带是由芳环上的C-H伸缩振 ⑷ 3100 ~ 3000 cm-1区域的谱带是由芳环上的 伸缩振 动引起的； 动引起的； 处的谱带是面外弯曲振动吸收； ⑸ 730 cm-1处的谱带是面外弯曲振动吸收； 处的谱带归属于芳环上两个相邻的CH变形振 ⑹ 873 cm-1处的谱带归属于芳环上两个相邻的 变形振 动； 间的谱带较弱， ⑺ 1620 ~ 1450 cm-1间的谱带较弱，可能与分子对称性有 关； 处的谱带是未反应羟基O—H伸缩振动引起 ⑻ 3540 cm-1处的谱带是未反应羟基 伸缩振动引起 的。
第三章-红外吸收光谱分析-1
由于分子非谐振性质，各倍频峰并非正好是基频峰的 整数倍，而是略小一些。
HCl的基频峰和倍频峰
基频峰（V0→1） 二倍频峰（ V0→2 ） 三倍频峰（ V0→3 ） 四倍频峰（ V0→4 ） 五倍频峰（ 0→5 ）
折合质量μ的影响
对于相同化学键的基团，波数与折合 质量μ平方根成反比。例如C-C、C-O、 C-N键的力常数相近，但折合质量不同。
μ ： C-C < C-N < C-O 1430 cm-1 1330 cm-1 1280 cm-1
第三章 红外吸收光谱分析
3.2 基本原理 3.2.3 多原子分子振动
在红外吸收光谱上除基频峰外，还有振动能级由基 态（ V =0）跃迁至第二激发态（ V =2）、第三激 发态（ V =3），所产生的吸收峰称为倍频峰。
除此之外，还有合频峰（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。
通过试样后的红外光在一些波数范围减弱，在 另一些波数范围内仍然较强，用仪器记录该试 样的红外吸收光谱，进行样品的定性和定量分 析。
第三章 红外吸收光谱分析
3.2 基本原理 3.2.2 双原子分子的振动
红外光谱是由于分子振动能级的跃迁（同时伴有转动能级跃迁） 而产生，即分子中的原子以平衡位置为中心作周期性振动，其振 幅非常小。这种分子的振动通常想象为一根弹簧联接的两个小球 体系，称为谐振子模型。这是最简单的双原子分子情况，如下图 所示。
EL=hL 产生红外吸收光谱的第一条件为：
EL =△Ev hL = △Vh 即 L= △V
红外光谱 主要官能团 分析-1
相关峰是指一组相互依存，相互佐证的吸收峰。
一个基团有数种振动形式，每种红外活性的振动都通常相应给出一个吸收峰。
如芳环化合物相关峰有五种振动形式：、泛频区、、和，可作为佐证苯环存在的依据。
第二节有机药物的典型红外吸收光谱一、脂肪烃类化合物（一）烷烃类化合物烷烃类化合物用于结构鉴定的吸收峰主要有碳—氢伸缩振动（）和面内弯曲振动（）吸收峰。
1．：在3000 cm-1~ 2845 cm-1范围内出现强的多重峰。
—CH3：2 970 cm-1~2 940 cm-1(s)，2 875 cm-1~2 865 cm-1 (m)。
甲氧基中的甲基，由于氧原子的影响，一般在2 830 cm-1附近出现尖锐而中等强度的吸收峰。
—CH2—：2 932 cm-1~2 920 cm-1 (s)，2 855 cm-1~2 850 cm-1 (s)，环烷烃、与卤素等相连接的—CH2 向高频区移动。
—CH—：在2 890 cm-1附近，但通常被—CH3和—CH2—的伸缩振动所掩盖。
2．：面内弯曲振动出现在1 490 cm-1~1 350 cm-1。
—CH3：~ 1 450 cm-1 (m)，~ 1 380 cm-1 (s)，峰的出现是化合物中存在甲基的证明。
当化合物中存在有—CH(CH3)2或—C(CH3)3时，由于振动偶合，1380 cm-1峰发生分裂，出现双峰。
—CH2—：~ 1 465 cm-1 (m)。
3．：在有—(CH2)n—直链结构的化合物中，—CH2—的面内摇摆（）在810 cm-1～720 cm-1内变化，n越大，越小，当n>4时，—CH2—的在720 cm-1。
（二）烯烃类化合物烯烃类化合物用于结构鉴定的吸收峰主要有碳—氢伸缩振动（）、碳—碳伸缩振动（）和碳—氢面外弯曲振动（）吸收峰。
1．：出现在3 100 cm-1~3 010 cm-1范围内，强度都很弱。
2．：非共轭发生在1 680 cm-1~1 620 cm-1，强度较弱；共轭向低频方向移动，发生在1 600 cm-1附近，强度增大。
波谱--红外光谱 (1)
2、对于多原子分子来说，情 况比较复杂
4 常用术语
（1）基频峰：分子吸收一定频率红外线，振动能级从基态跃 迁至第一振动激发态产生的吸收峰 （即V=0 → 1产生的峰）
基频峰的峰位等于分子的振动频率 基频峰强度大——红外主要吸收峰
（2）倍频峰：分子的振动能级从基态跃迁至第二振动激发态、 第三振动激发态等高能态时所产生的吸收峰（即V=0→V=2， 3- - -产生的峰）
偶极矩是电荷与正负电荷中心之间距离的乘积(μ=q·d)， 单位为C·m。偶极矩是向量。μ越大，键（或分子）的极性 越强。
双原子分子，分子的偶极距就是键的偶极距。 多原子分子的偶极距是分子中各个共价键的偶极距的向量和。
2 分子的振动模型
对简单的双原子分子的振动可以用谐振子模型来模拟双 原子分子的化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧。
红外吸收光谱 红外光
振动能级跃迁
研究 范围
不饱和有机化合物 共轭双键、芳香族等
几乎所有有机化合物; 许多无机化合物
特色
反映发色团、助色团的情况
反映各个基团的振动及转 动特性
图谱比较
A
紫外：用A表 示吸收光的程 度，波长为横 坐标
红外：用T%
来表示吸光强
T%
度，光的性质
用波长或波数
表示
λ （λ）
红外光谱法的特点
—— 共轭体系中， C=C 向低波数方向移动，强度增大，对 称性越差，吸收峰越强，完全对称，不出现吸收峰
=CH =C-H弯曲振动 1000~650cm-1 处有强吸收峰 ——鉴定烯烃取代基类型最特征的峰
3080-3030 cm-1
RCH=RCH 反式 顺式 RCH=CH2 990~970 690 990、910两个强峰
第二章红外光谱 (1)
2. 振动偶合
分子中如果两个基团相邻而且它们的振动频率相近时，会 发生相互作用，导致原有基团振动的频率、吸收强度发生 变化，这种相互作用称为振动偶合。
3. 费米共振
当倍频或组频与某种基频接近时，会发生相互作用而产生强 的吸收带或发生峰的裂分，这种相互作用称为费米共振。
费米共振
C--H C=O
图2.7 正戊醛的红外吸收光谱图
CH3 CH3CCH2CH2CH3 CH3
CH3的弯曲振动
弯曲
伸缩
CH2CH3
CH2
CH3
小结
分析烷烃主要3000-2800，和1460，1380 cm-1 结构类型主要依据1460 cm-1和1380 cm-1两个谱带： 1. 1380 cm-1是单峰且峰高相对较小，可能为直链； 2. 1390 cm-1、1380 cm-1双峰，则有-CH(CH3)2 或-C(CH3)3 结构； 3. 1380 cm-1为强峰与1460 cm-1 相当，结构含支链多；
结论：
产生红外光谱的必要条件是： 1. 红外辐射光的频率与分子振动的频率相 当，才能满足分子振动能级跃迁所需的能 量，而产生吸收光谱。 2. 必须是能引起分子偶极矩变化的振动才 能产生红外吸收光谱。
几个概念
1. 跃迁类型
基态向高能态的跃迁可分为几种类型:
⑴ 基频跃迁
一般情况下分子的振动能级处于基态（＝0），根据跃迁 条件，只有＝0 → ＝1的跃迁才是允许的。这种跃迁称 为基本跃迁，跃迁时相应的吸收频率称为基频。
OO C CCH CH 3 3 CH CH 3 3
C=O (cm-1)
1663
1686
1693
H3C
O
H3C
O CH3
波谱分析-第二章 (红外光谱)(1)
v = 1303
5.1 (1 + 35.5) 1× 35.5
1/2 -1 cm = 2993
C—C C=C
k ~ 5 N· cm-1 k ~ 10 N· cm-1
= 1193 cm-1 = 1687 cm-1
C≡C
C—H
k ~ 15 N· cm-1
1/2
K (m1 + m2) 1 1/2 v = 1303 (K / u ) = m1m2 2πc
K:力常数，m1 和 m2 分别为二个振动质点的质量数
吸收频率随键的强度的增加而增加，随键连原子的质 量增加而减少。化学键力常数：单键—4~8 双键— 8~12 叁键—12~18 利用实验得到的键力常数和计算式，可以估算各种类 型的基频峰的波数
四
五 六
λ
10-8
10-6 10
10-4 400 800
10-2
100
102 cm nm um
γ射 线
X射 线
紫 外 光
可 见 光
红外光 IR 微波
无线电波
1 cm = 107nm
1cm = 104um
通常的红外光谱频率在4000～625cm-1之间，正是一般 有机化合物的基频振动频率范围，可以给出丰富的结构信息： 谱图中的特征基团频率可以指出分子中官能团的存在；全部 光谱图则反应整个分子的结构特征。除光学对映体外，任何 两个不同的化合物都具有不同的红外光谱。
（二）简偕振动
分子是由各种原子以化学键相互连接而生成。可以用 不同质量的小球代表原子，以不同强度的弹簧代表各种化
学键，它们以一定的次序互相连接，就成为分子的近似机 械模型。这样就可以根据力学定理来处理分子的振动。
红外光谱1
C≡C
0.116
836.8
15.6
2100～2600
μ ：μ ↓，(v)↑，红外吸收信号将出现在高波数区。
注 意：
双原子分子并非理想的谐振子， 经典力学导出的波数 计算式为近似式。
原因：振动能量变化是量子化；
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）
决定峰强的因素
（1） 基频峰的强度主要取决于振动过程中 的偶极矩的变化。
偶极矩的影响因素： 原子的电负性 化学键的振动形式 分子的对称性：对称性高，峰强大 氢键的形成：变强变宽 与偶极矩大的基团共轭：增加峰强 振动耦合和费米振动：增加峰强
（2）倍频峰的强度主要取决于跃迁几率。
简正振动的数目称为振动自由度，每个振动自由度
相当于红外光谱图上一个基频吸收带。
设分子的原子数为n， 对非线型分子,理论振 动数=3n-6 如 H2O 分子，其振动 数为3×3-6=3 对线型分子，理论振 动数=3n-5 如 CO2 分子，其理论 振动数为3×3-5=4
注 意：
实际上，绝大多数化合物在红外光谱图上出现的峰数远小
分子质心保持不变， 整体不转动，每个 原子都在其平衡位 置附近做简谐振动， 其振动频率和相位 都相同，即每个原 子都在同一瞬间通 过其平衡位置，而 且同时达到其最大 位移值。
16
伸缩振动
沿轴振动，只改变键长，不改变键角
对同一基团，不对称伸缩振动的频率要稍高于对称伸缩振动。
变形振动（又称弯曲振动或变角振动）
3.2.3 吸收谱带的强度和形状
宽峰 吸收峰的形状
尖峰
肩峰 双峰
峰强的表示方法
图谱分析 红外光谱1
N－H
伯胺和仲胺
(伸缩振动) (弯曲振动)
C－N C = N
胺 亚胺和肟
C≡N
腈
2260-2240 m-s
X = C = Y 丙二烯, 乙烯酮, 异氰酸盐（酯）,异硫氰酸 2270-1940 盐（酯） N = O 硝基(R－NO2) 1550 和1350 S－H S = O 硫醇 亚砜 2550 1050
s
w s
砜, 磺酰氯, 硫酸盐, 磺胺
1375-1300 和 13501140
1400-1000
s
C－X
氟
s
氯
溴和碘
23
785-540
< 667
s
s
SKLF
图3.11 化学键的吸收带
24
SKLF
表 3.3化学键的主要吸收值
O－H N－H C－H C≡N 3400 cm-1 3400 3000 2250 C≡C C=O C=C C－O 2150 cm-1 1715 1650 1100
图3.9 C=O 和 C=C 吸收带强度的对比
19
SKLF
O-H N-H
3650-3200cm-1 3500-3300cm-1
图3.10 O-H 和 N-H吸收峰形状的对比
20
SKLF
振动类型 C－H 烷类 －CH3 －CH2－ 烯烃 (伸缩振动) (弯曲振动) (弯曲) (伸缩振动)
频率 (cm-1) 3000-2850
C－H C－C C－O 1100cm-1 C－Cl 750cm-1 C－Br 600cm-1 C－I 500cm-1 3000cm-1 1200cm-1
折合质量 μ逐渐增加
12
SKLF
红外光谱的特征
红外光谱的特征1 红外光谱介绍红外光谱（Infrared Spectroscopy）是分析材料和样品中分子结构的一种精密谱学技术，它用于检测和识别化学物质的波谱，以及测定特定成分的含量。
红外光谱通过测量把紫外到红外波段内的光通过样品，然后通过对它的反射系数的测定，以此来达到分析样品特征的目的。
红外光谱用于在医学领域进行诊断，有助于推断和研究目标原料的成分及组成，还可用于检测工业原料和产品中的杂质、含量和结构信息。
2 红外光谱的工作原理红外光谱是一种分析样品中物质成分的光谱技术。
红外光谱包含了最常用的分析技术之一，既包括热散射分光光谱仪（FTIR），也包括非热散射分光光谱仪（NDIR）。
热散射分光光谱仪（FTIR）利用热释光效应来分析，其原理是样品照射一种恒定频率的热激活光源，从而激发样品中的结构单元，使其在各种特定的频率处产生反射或消散。
非热散射分光光谱仪（NDIR）不利用热释光效应，而是通过特定波段内可检测到的特定波长或激发线来识别物质，例如CO2或水蒸气检测。
3 红外光谱的优点（1）灵敏度高。
红外光谱的灵敏度非常高，可以通过精密的方法检测痕量物质，具有很强的定性和定量分析能力，可以用于实验室和工业场合；（2）快速准确。
红外光谱分析的反应过程非常快，数据处理也比较简单，并且可以准确的测量样品各种成份，具有便捷性；（3）通用性强。
红外光谱可仨用于各种样品的分析，包括有机、无机、混合物等；常用于食品饮料、水和废水、分子诊断、分析医学、工业废气检测、纺织材料、日化品、农产品、环境监测和生物体等方面的分析。
4 红外光谱的应用（1）食品行业：红外光谱用于即时监测食品中的添加剂、油、脂肪、蛋白质和糖类等。
（2）车辆排放：红外光谱可以用于检测汽车排放，如尾气中二氧化碳等污染物，从而提供环保方面的参考。
（3）纺织品行业：红外光谱可以用于布料、织物等材料的分析，例如检测各种组成成分，如合成纤维、原料纤维、腊木、棉花、蚝油等各种组成成分。
红外光谱-1
3. 炔烃 VC≡C 2250cm-1 4. 芳烃 C=C 1660~1450cm-1 =CH 3110~3010cm-1 =CH 900~690cm-1
“定位峰”
V≡C-H 3340-3300cm-1
≡C-H 680-610cm-1
（芳环碳碳骨架伸缩振动）
5. 醇、酚类化合物
V-OH 3650~3600cm-1 (游离) 尖峰 V-OH 3550~3200cm-1 (缔合) 宽峰 VC-O 1260~100cm-1
醇羟基： 游离态 3600~3640cm-1
二聚体 3500~3600cm-1
多聚体 3200~3400cm-1
羧酸及胺类等化合物, 分子间形成氢键后, 其相应吸收频 率均移向低波数. 当羰基是氢键受体时, 其羰基特征吸收 频率向低频移动 40~60cm-1
3. 环的张力 一般而言, 环的张力增大时, 环上有关官能团的吸收频率逐 渐升高。
5. 振动的偶合
分子内两基团位置很近并且振动频率相同或相近时, 它们之
间发生强相互作用, 结果产生两个吸收峰, 一个向高频移动, 一个向低频移动。
五. 红外吸收峰的强度 红外吸收强度取决于跃迁的几率： 跃迁几率 ab
2
Eo
2
2
ab
跃迁偶极矩
E o 红外电磁波的电场矢量
强度决定于振动时偶极矩变化大小。偶极矩变化愈大，吸收 强度愈大；偶极矩变化愈小，吸收强度愈小；没有偶极矩变 化, 则不产生红外吸收。 例：VC=O 吸收强度大于 VC=C 收峰很弱。 吸收强度的表示： vs (ε > 200)、s(ε = 75~200)、 m(ε = 25~75)、w(ε = 5~25)、vw(ε < 5)。 六. 各类有机化合物的特征基团频率 1. 烷烃 C-H 2900~2850cm-1 C-H 1465~1340cm-1 CH3 1380cm-1
第1章红外光谱详解
一、 红外光谱基本原理
1.1 红外光：波长介于可见光与微波之间的光。 中红外光区
x紫外光区
近红外光区 可见光区 远红外光区
0.005 nm 0.1nm
4nm 400nm760nm
2.5µ m
25µ m
1000µ m
13000cm-14000cm-1 400cm-1 25cm-1
d. 费米共振：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。
e. 振动偶合：当分子中两个或两个以上相同的 基团与同一原子连接时，其振动发生分裂， 形成双峰，有伸缩振动偶合，弯曲振动偶合， 伸缩与弯曲振动偶合。
举例：
苯甲酰氯（
O C Cl
）的吸收谱带上有两个1773 cm-1和1736
振动。
(1). O－H
醇与酚：游离态－－3640～3610cm-1，峰形尖锐中等强度
缔合－－3300cm-1附近，峰形宽而钝 羧 酸：3300～2500cm-1，中心约3000cm-1,谱带宽
S，对应醇、酚、羧酸、胺、亚胺、炔烃、烯烃、
(2) . N－H
胺类： 游离：3500～3300cm-1, 缔合—吸收位置降低约100cm-1
面内弯曲振动的频率>面外弯曲振动的频率
甲基的振动形式
伸缩振动 甲基： 对称 υs(CH3) 2870 ㎝-1 不对称 υas(CH3) 2960㎝-1
弯曲振动
甲基：
对称δs(CH3)1380㎝-1 不对称δas(CH3)1460㎝-1
1.5 小结
红外振动分为伸缩振动和弯曲振动， 伸缩振动频率高于弯曲振动，对称振 动频率低于不对称振动频率，只有偶 极距变化的振动才有红外吸收，反之 则无。键的振动频率与键常数、折合 质量有关。
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红外光谱：当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，并使得这些吸收区域的透射光强度减弱。
记录红外光的百分透射比与波长关系的曲线，即为红外光谱，所以又称之为红外吸收光谱。
红外吸收光谱基本原理：产生红外吸收的条件：红外光谱是由于分子振动能级（同时伴随转动能级）跃迁而产生的，物质吸收红外辐射应满足两个条件：1.红外辐射光的频率与分子振动的频率相当，才能满足分子振动能级跃迁所需的能量，而产生吸收光谱。
2.必须是能引起分子偶极矩变化的振动才能产生红外吸收光谱。
伸缩振动：以v表示，是沿着键的方向的振动，只改变键长，对键角没有影响，它的吸收频率相对在高波数区。
弯曲振动或变形振动：以δ表示，为垂直于化学键方向的振动，只改变键角而不影响键长，它的吸收频率相对在低波数区。
分子的红外活性：1.对称分子——没有偶极矩，辐射不能引起共振,无红外活性；例如：N2、O2、Cl2 均无红外吸收光谱。
2.非对称分子——有偶极矩，具有红外活性。
炔烃特点：1.键越强，力常数k越大，振动频率越高（波数值大）。
2.成键原子质量越大，振动频率越低（波数值小）。
弯曲振动（C-H:1340cm-1）要比伸缩振动（C-H:3000cm-1）的振动频率小。
（C三N伸缩振动:2252cm-1）红外分析方法：1.液体样品：液膜法、溶液法；2.固体样品：压片法、调糊法、薄膜法；紫外吸收带的强度：A=-logI/I0=εcl(A:吸光度,ε摩尔消光系数, c: 溶液的摩尔浓度，l: 样品池长度.I0、I分别为入射光、透射光的强度)紫外-可见光谱：分子吸收紫外-可见光区10-800 nm的电磁波而产生的吸收光谱，简称紫外可见光谱。
（紫外光谱只适用于分析分子中具有不饱和结构的化合物）紫外-可见光谱的基本原理：分子轨道和电子跃迁类型：1.分子轨道可分为成键分子轨道、反键分子轨道和非键分子轨道。
2.电子跃迁主要是价电子吸收一定能量的光能由成键轨道跃迁到反键轨道，分子从基态变为激发态。
通常有机化合物的价电子包括成键的ζ电子、π电子和非键电子。
这些电子可能发生的跃迁类型有ζ→ζ∗、π→π∗、n →ζ∗和n →π∗等跃迁。
电子跃迁吸收电磁波的波长取决于发生跃迁的两个分子轨道间的能量差。
生色基：产生紫外（或可见）吸收的不饱和基团（通常都含有π电子）。
助色基（助色效应）：当具有非键电子的原子或基团连在双键或共轭体系上时，会形成非键电子与π电子的共轭(P-π共轭)，从而使电子的活动范围增大，吸收向长波方向位移，颜色加深，这种效应称为助色效应。
能产生助色效应的原子或原子团称为助色基。
（－OH、－Cl、-NH2、-NR2、-SR）红移现象：由于取代基或溶剂的影响使最大吸收峰向长波方向移动的现象称为红移现象。
蓝移现象：由于取代基或溶剂的影响使最大吸收峰向短波方向移动的现象。
增色效应：使ε值增加的效应称为增色效应。
减色效应：使ε值减少的效应称为减色效应。
溶剂的影响：苯胺在中性溶液中，于280 nm处有吸收，加酸后发生蓝移，且吸收强度减弱。
当溶液由中性变为酸性时，若谱带发生蓝移，应考虑到可能有氨基与苯环的共轭结构的存在。
苯酚在中性溶液中于270 nm处有吸收，加碱后发生红移，吸收波长为287 nm。
当溶液由中性变为碱性时，若谱带发生红移时，应考虑到可能有羟基与芳环的共轭结构存在。
有机物定性的四谱：紫外可见光谱、红外光谱、核磁共振谱、质谱。
核磁共振基本原理：核磁共振波谱法：将自旋核放入磁场中，用适宜频率的电磁波照射，它们会吸收能量，发生原子核自旋能级的跃迁，同时产生核磁共振信号。
以核磁共振信号对照射频率（或磁场强度）作图，即为核磁共振波普。
屏蔽效应：独立质子和有机分子中的氢不同，在有机分子中，原子以化学键相连，不可能单独存在，在原子的周围总有电子运动。
在外磁场作用下这些电子可产生诱导电子流，从而产生一个诱导磁场，该磁场方向和外加磁场方向恰好相反。
这样使氢核受到外加磁场的影响要比实际外加磁场强度小，这种效应叫屏蔽效应。
化学位移：由于氢质子在分子中的环境不同，屏蔽效应不同，它们的共振吸收位置出现在不同磁场强度，用来表示这种不同位置的量叫化学位移。
小结：1.化学位移δ值随着邻近原子（或基团）的电负性增强而增大。
2.烃基氢的δ值为芳环上氢＞烯基氢＞炔基氢＞饱和碳原子上的氢。
3.饱和碳原子上的氢的δ值为3°＞2°＞1°。
4.-OH、-COOH、-NH2、-SH等活泼氢，由于氢键的形成使δ值向低场位移。
n+1规律：与某一个质子邻近的质子数为n时，该质子核磁共振信号裂分为n+1重峰。
质谱：在高真空状态下，用高能量的电子轰击样品的蒸汽分子，打掉分子中的价电子，形成带正电荷的离子，然后按照质量与电荷之比（简称质荷比，用m/e 表示）依次收集这些离子，得到离子强度随m/e变化的谱图。
分子离子峰：分子在高能电子轰击下，丢失一个电子形成的离子所产生的峰。
（1、分子离子峰一定是质谱中质量最大的峰，多数情况下质谱高质量端较强峰就是分子离子峰。
2、符合氮规则：不含氮或含偶数氮的有机物相对分子质量为偶数；含奇数氮的有机物的相对分子质量为奇数。
3、分子离子峰与相邻峰的质量差必须合理。
）质谱表示方法：质谱图的横坐标是质荷比m/e，表示碎片离子的质量数，与样品的相对分子质量有关。
纵坐标为离子丰度。
常用的方法是把图中最高的峰称为基峰，把它的强度定位100%，其他峰以对基峰的相对百分值表示，称为相对丰度。
分子量分布研究：若分子量分布过宽，即含有较多的高分子量和低分子量部分时，其成膜性差，抗应力开裂能力也会降低。
相对分子质量分布：质均相对分子质量与数均相对分子质量之比：D(分散度)= Mw/Mn凝胶色谱法（又称凝胶渗透色谱）：可用于小分子物质的分离和鉴定，也可以用来分析化学性质相同分子体积不同的高分子同系物的方法。
特点：操作简便，测定周期短，数据可靠，重现性好，是一种重要的分离和分析手段。
排阻极限：是指不能进入凝胶颗粒孔穴内部的最小分子的分子量。
渗透极限：能够完全进入凝胶颗粒孔穴内部的最大分子的分子量。
热分析：在程序控制温度下，测量物质的物理性质随温度变化情况的一类技术。
DSC在聚合物领域中的应用：1、材料的热转变温度2、不同组分的相容性3、共混物或共聚物的成分检测4、研究结晶动力学5、增塑剂的影响6、研究固化过程。
差热分析的基本原理：使试样和参比物在程序升温或降温的相同环境中，测量两者的温度差随温度（或时间）的变化关系。
热重分析：就是在不同的热条件（以恒定速度升温或等温条件下延长时间）下对样品的质量变化加以测量的动态技术。
热重分析的基本原理：在程序升温的环境中，测量试样的重量对温度（或时间）的依赖关系。
影响热重测定的因素：1. 升温速度2．气氛3．试样量。
TGA在聚合物中的应用：1.聚合物热稳定性的评价2.共混物组成的剖析3.研究共聚物4.研究聚合物固化5.研究聚合物中添加剂的作用6.研究聚合物的降解反应动力学。
电子显微镜：通常可分为扫描电子显微镜和透射电子显微镜两类，，是材料微观分析的重要工具之一，被广泛应用于材料、化工、医学、生物等各个领域。
透射电子：透过样品的所有入射电子，分为直接透射电子、弹性散射电子和非弹性散射电子三类。
透射电镜：利用透射电子通过磁透镜原理成像的电镜技术，简称为透射电镜。
扫描电镜：通过反射电子或二次电子对样品表面进行分析的电镜技术为扫描电镜。
透射电镜的基本原理：获得高能量、小直径的透射电子束是进行成像的前提，1电场加速：为提高逸出电子运动能量，在电子枪出口施加正向电场，利用电场作用原理使电子加速至较高能量，磁透镜聚焦：根据轴对称磁场对运动电子具有聚焦作用原理，在电场加速基础上通过磁透镜进一步使电子束聚焦，使电子束获得高能量和小直径，最终形成高能电子束。
透射电镜的成像过程：由电子枪发射的自由电子经电场加速、两级磁透镜聚焦后穿透样品，形成透射电子束，经三级磁透镜放大后最终在荧光屏上形成电子图像。
透射电镜样品的制备方法：1.支持膜法2.超薄切片法3.重金属染色法。
R吸收带：含C=O, –N=O, –NO2和–N=N–基的有机物可产生这类谱带。
（n →π*跃迁形成的吸收带。
）特点：1.波长较长，ε很小（＜100），吸收谱带较弱；2.易被强吸收带掩盖，并易受溶剂极性的影响发生偏移。
K吸收带：共轭烯烃、取代芳香化合物可产生（π→π*跃迁形成的吸收带。
）特点：波长较短，εmax > 10000，吸收谱带较强。
B吸收带：B吸收带是芳香化合物及杂芳香化合物的特征谱带。
（由苯环振动加π→π*跃迁形成的吸收带。
）特点：在230~270nm，1.最强峰约在255nm；2.吸收强度中等（ε= 1000）；3.谱带较宽且含多重峰或精细结构。
E吸收带：与B吸收带一样。
也是芳香族化合物的特征谱带之一。
特点：吸收强度大，ε为2000~14000，吸收波长偏向紫外的低波长部分，有的在真空紫外区。
计算题：1.已知某有机化合物的化学式为C9H12，其质子的核磁共振波普图如下，问：1.计算分子的不饱和度2.指出各个核磁共振吸收峰的基团归属以及产生不同化学位移的原因。
答案：不饱和度：U=4；峰的数目：2 峰的强度（面积）比：3：1=9：3 峰的位移：δ=-2.3（-CH3）δ=-7.2（苯环上的H）峰的裂分数：1：12.有一未知物经元素分析：C，68.13%，H,13.72%，O,18.15%；测得相对分子质量为88.5。
与金属钠反应可放出氢气，与碘和氢氧化钠溶液反应，可产生碘仿。
该未知物的核磁共振谱在δ = 0.9处有一个二重峰（6H），δ = 1.1处有一个二重峰（3H），δ = 1.6处有一个多重峰（1H），δ = 2.6 处有一个单峰（1H），δ = 3.5 处有一个多重峰（1H）。
推测该未知物的结构。
由题可知：未知物C:H:O=5：12：1，则分子式为：C5H12O，又由于其与金属Na反应可放出H2，与碘、NaOH反应产生碘仿，则可知其分子结构类似：-COCH3或-CHOHCH3类型，又由于由于核磁共振谱图的峰数知有五种H，6个H的化学环境相同，可为2个-CH3，又因为还有一个二重峰（3H）则考虑-CHOHCH3类型，则可知：HC(CH3)2C(OH)HCH3。