红外光谱-全

金品质•高追求 我们让你更放心！
返回
◆语文•选修\中国小各说种欣赏振•(配动人方教版式)◆及能量
• 分子振动方式分为： 伸缩振动 -----对称伸缩振动 s -----反对称伸缩振动 as 弯曲振动 -----面内弯曲振动 -----剪式振动 σ -----平面摇摆 ρ -----面外弯曲振动 ----面外摇摆 ----面外扭曲
• 质量效应 • 电子效应 • 空间效应 • 氢键效应 • 振动的偶合
金品质•高追求 我们让你更放心！
返回
◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆
外部因素
1）物质状态及制样方法
通常，物质由液态向气态变化，其波数将增加。
如: 丙酮
液态时：
C=O=1718cm-1;
气态时：
C=O=1742cm-1，
4000 22869500 22311500 21087500
金品质•高追求 我们让你更放心！
返回
◆语文•选修\中国小说欣赏电•(子配人效教应版：)◆
• 诱导效应（I效应)：RCOR中极性基团的取代使C=O 移
向高波数
化合物 RCHO RCOR RCOCl RCOF ClCOCl FCOF
C=O
1713
◆语文•选修\中第国小三说欣章赏•(配红人教外版光)◆谱
• 红外光谱的发展历史 • 红外光谱的特点 • 红外光谱基本原理 • 红外光谱的基本概念 • 影响红外光谱吸收频率
的因素 • 红外光谱仪及样品制备
技术 • 各类化合物的红外光谱 • 红外图谱解析 • 红外光谱的应用
金品质•高追求 我们让你更放心！
因此在制作和查阅红外图谱时，应注意试样状态和制样方法。
2）溶剂效应
极性基团的伸缩振动频率通常随溶剂极性增加而降低。
如： 羧酸中的C=O：
气
态： C=O=1780cm-1
非极性溶剂： C=O=1760cm-1
乙 醚 溶 剂： C=O=1735cm-1
金品质乙•高醇追溶求剂： 我C=O们=1让720你cm更-1 放心！
1-己烯的红外光谱图 ~3080cm-1: 烯烃C—H伸缩振动；~1820:910cm-1倍频；
~1650c金m-品1: C质=C•高伸追缩振求动；~我993们，让910你cm更-1:放C=心C！H2 非平面摇摆振动 返回
◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆
• IR光谱表示法： 横坐标为吸收波长（m），或吸收频率（波数/cm） 纵坐标常用百分透过率T%表示
振动耦合：
当两个振动频率相同 或相近的基团相邻并由 同一原子相连时，两个 振动相互作用（微扰） 产生共振，谱带一分为 二（高频和低频）。
O R1 C
O
R2 O
C=O as 1820 cm-1
s 1760 cm-1
金品质•高追求 我们让你更放心！
返回
◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆
红外光谱仪及样品制备技术
(RCOOH)2 C=O=1700cm-1 ,O-H=3250-2500cm-1
如: 乙醇 CH3CH2OH
O=H=3640cm-1
(CH3CH2OH)2 O=H=3515cm-1
(CH3CH2OH)n O=H=3350cm-1 金品质•高追求 我们让你更放心！
返回
◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆
（5）所需样品用量少，且可以回收。红外光谱分析一次用 样量约1~5mg，有时甚至可以只用几十微克。
金品质•高追求 我们让你更放心！
返回
◆语文•选修\中红国小外说欣光赏谱•(配基人教本版原)◆ 理
化学键的振动与频率：
双原子分子中化学键的振动可按谐振子处理。
m1
m2
用虎克定律来表示振动频率、原子质量和键力常数之间的关系：
1dyn/cm = 1mN/m 金品质•高追求 我们让你更放心！
返回
◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆
红外光谱的基本概念
亚甲基 的振动
伸缩 振动
υ
变形 振动
δ
对称伸 缩振动
υS
不对称 伸缩振动
υ as
面内变 形振动
δ 面内
面外变 形振动 δ 面外
面内摇摆 ρ
剪式振动
δs
面外摇摆 ω 扭曲振动 τ
金品质•高追求 我们让你更放心！
返回
◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆
常见术语：
基频峰、倍频峰、合频峰、热峰:
基频峰是分子吸收光子后从一个能级跃迁到相邻的高 一能级产生的吸收。V =0 V=1
倍频峰(2)是分子吸收比原有能量大一倍的光子之后 ，跃迁两个以上能级产生的吸收峰，出现在基频峰波数n 倍处。2 为弱吸收。
1947年第一台实用的双光束自动记录的红外分光光 度计问世。这是一台以棱镜作为色散元件的第一代红外 分光光度计。
金品质•高追求 我们让你更放心！
返回
◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆
到了六十年代，用光栅代替棱镜作分光器 的第二 代 红外光谱仪投入了使用。这种计算机化的光栅为分光部件 的第二代红外分光光度计仍在应用。
返回
◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆
内部因素
质量效应：
X-H 键的伸缩振动波数（cm-1） 化学键 波数（cm-1） 化学键 波数（cm-1）
C-H C=C-H Ar-H C≡C-H
3000 3100-3000 3100-3000
3300
F-H CBlr--HH SIi--HH GSen--HH
• 按能量高低为： > as s >
高频区 低频区
• 红外光谱的选律:使分子偶极矩发生改变的振动 是红外活性的.
金品质•高追求 我们让你更放心！
返回
◆语文•选修\中振国小动说自欣赏由•(度配人和教峰版)数◆
• 含n个原子的分子，自由度为： 线性分子有 3n-5 个 非线性分子有 3n-6 个 理论上每个自由度在IR中可产生1个吸收峰，实际上
υ＝
1
2
若用波数取代振动频率,则有下式:
金品质•高追求 我们让你更放心！
返回
◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆
1
= 2c
＝
10 5 N
2c
K为键力常数，其含义是两个原子由平衡位置伸长
0.1nm(lǺ)后的回复力，单位是 dyn/cm。1dyn/cm = 1mN/m 1N＝ μ’ 为折合质量。μ’=m1m2/（m1+m2） (m1为05原dy子n质量)
• 从谱图可得信息： 1 吸收峰的位置（吸收频率） 2 吸收峰的强度 ,常用 vs (very strong), s (strong),
m (medium), w (weak), vw (very weak), b (broad) ,sh (sharp),v (variable) 表示 3 吸收峰的形状 (尖峰、宽峰、肩峰)
IR光谱中的峰数少于基本振动自由度，原因是： 1 振动过程中，伴随有偶极矩的振动才能产生吸收峰 2 频率完全相同的吸收峰，彼此发生简并（峰重叠） 3 强、宽峰覆盖相近的弱、窄峰 4 有些峰落在中红外区之外 5 有些吸收峰太弱，检测不出来
金品质•高追求 我们让你更放心！
返回
◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆
≈1307
(cm-1)
例:已知羰基C=O的键力常数K=12×l05dyn/cm，求
12
解:
=11320716
12 16
=17Baidu Nhomakorabea5 (cm-1)
金品质•高追求 我们让你更放心！
返回
◆语文•选修\中国小说欣赏•(化配人学教键版)的◆ 力常数
键 分子 K（×105dyn/cm） H-F HF 9.7 H-Cl HCl 4.8 H-Br HBr 4.1
返回
： ◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆
中介效应（M效应）
O
C
R
R'
vC=0=1715cm-1
O
C R OR'
O
O
C
R
H
C
R
NH2
vC=0=1730cm-1
vC=0=1680cm-1 I效应解释不了
O C R R'
O C R SR
O C R NH2
vC=0=1735cm-1 vC=0=1715cm-1 I效应 > M效应
红外光谱的特点
（1）红外光谱是依据样品 吸收谱带的位置、强度、形状 、个数，推测分子中某种官能团的存在与否，推测官能 团的邻近基团，确定化合物结构。
（2）红外光谱不破坏样品，并且对任何样品的存在状态 都适用，如气体、液体、可研细的固体或薄膜似的固体 都可以分析。测定方便，制样简单。
（3）红外光谱特征性高。由于红外光谱信息多，可以对 不同结构的化合物给出特征性的谱图，从“指纹区”就
可以确定化合物的异同。所以人们也常把红外光谱叫“ 分子指纹光谱”。
金品质•高追求 我们让你更放心！
返回
◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆
(4）分析时间短。一般红外光谱做一个样可在10~30分钟 内完成。如果采用傅里叶变换红外光谱仪在一秒钟以内就 可完成扫描。为快速分析的动力学研究提供了十分有用的 工具。
合频峰是在两个以上基频峰波数之和(组频 1+ 2)或 差(1 - 2)处出现的吸收峰。合频峰均为弱峰。
热峰来源于跃迁时低能级不是基态的一些吸收峰。
金品质•高追求 我们让你更放心！
返回
◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆
影响红外光谱吸收频率的因素
• 外部因素（溶剂、物态、制样方法） • 内部因素
原子质量用相对原子量代替:
m1=M1μ/N为, 折合m原2=M子2/量N 。M1、μ=M2为MM原1 1子MM量2 2，N为阿佛加德罗常数。
将π、c和N的数值代入上式，并指定将键力常数中的105代入
金品质•高追求 我们让你更放心！
返回
◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆
10 5 N
2c ≈1307
返回
◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆
FTIR光谱仪的优点
• 扫描速度快（几十次/秒），信号累加，信噪比提高 （可达60：1）。
vC=0=1690cm-1 vC=0=1680cm-1 M效应 > I效应
金品质•高追求 我们让你更放心！
返回
◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆
空间效应：环张力
环数减小，环的张力增大，环外的键加强，吸收频率增大，
环内双键减弱，吸收频率减小。
H
H
H
υ C=C υ =C H
1645cm-1 3017cm-1
1715
1800
1920
1828
1928
• 共轭效应（C效应）: 使 C=O 移向低波数
R-CH=CH2
C=C
1650
CH3CN
C≡N
2255
RCOOR
C=O
1735
(C2H5)2C=C(CN)COOC2H5 C=C 1629 , C≡N 2224, C=O 1727
金品质•高追求 我们让你更放心！
1610cm-1 3040cm-1
1565cm-1 3060cm-1
金品质•高追求 我们让你更放心！
返回
◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆
氢键效应（X－H）：
形成氢键使电子云密度平均化（缔合态），使体系 能量下降，基团伸缩振动频率降低，其强度增加但峰形 变宽。
如: 羧酸 RCOOH
C=O=1760cm-1 ,O-H=3550cm-1;
• 色散型红外光谱仪 • 傅立叶变换红外光谱仪（FTIR） • 红外样品的制备
金品质•高追求 我们让你更放心！
返回
◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆
色散型红外光谱仪:
金品质•高追求 我们让你更放心！
返回
◆语文•选修\中傅国立小叶说欣变赏换•(红配人外教光版谱)◆仪：
金品质•高追求 我们让你更放心！
七十年代后期，干涉型傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)投入了使用，这就是第三代红外分光光度计。
近来，已采用可调激光器作为光源来代替单色器，研 制成功了激光红外分光光度计，即第四代红外分光光度计 ，它具有更高的分辨率和更广的应用范围，但目前还未普
及。
金品质•高追求 我们让你更放心！
返回
◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆
H-I HI 3.2 H-O H2O 7.8 H-O 游离 7.12 H-S H2S 4.3 H-N NH3 6.5 H-C CH3X 4.7-5.0
键 H-C H-C C-C C=C C≡C C-O C=O C-Cl C≡N
分子 CH2=CH2 CH≡CH
CH3Cl
K（×105dyn/cm） 5.1 5.9 4.5-5.6 9.5-9.9 15-17 5.0-5.8 12-13 3.4 16-18
返回
◆语文•选修\中国小说欣赏•(配人教版)◆
红外光谱的发展历史
在十九世纪初就发现了红外线,到1892年有人 利用岩盐棱镜和测热幅射计(电阻温度计)测定了20 多种有机化合物的红外光谱
1905年科伯伦茨发表了128种有机和无机化合物 的红外光谱，红外光谱与分子结构间的特定联系才被 确认。
到1930年前后，随着量子理论的提出和发展，红 外光谱的研究得到了全面深入的开展，并且测得大量 物质的红外光谱。