红外谱图基础知识
红外光谱基础
基团频率和特征吸收峰
分子的振动自由度
多原子分子的振动比双原子振动要复杂的多。双原子分子只有一种振动 方式（伸缩振动），所以可以产生一个基本振动吸收峰。而多原子分子随着 原子数目的增加，振动方式也越复杂，因而它可以出现一个以上的吸收峰， 并且这些峰的数目与分子的振动自由度有关。 在研究多原子分子时，常把多原子的复杂振动分解为许多简单的基本振 动（又称简正振动），这些基本振动数目称为分子的振动自由度，简称分子 自由度。含N个原子的线型分子其振动自由度3N—5，非线型分子其振动自 由度为3N—6。每种振动形式都有它特定的振动频率，也即有相对应的红外 吸收峰，因此分子振动自由度数目越大，则在红外吸收光谱中出现的峰数也 就越多。
动引起的。这一区域谱带特别密集，对分子结构的变化极为敏 感，结构上的微小变化往往导致光谱上的显著不同，如同人的
而液态或固态的频率最低。在红外光谱法中，征吸收峰
内部因素
①诱导效应（I效应）
吸电子基团, 电子云密度向着吸电子基团的方向移动,使基团极性增 强，从而使吸收峰向高波数方向移动。 推电子基团, 电子云密度离开推电子基团的方向使基团极性减弱， 从而使吸收峰向低波数方向移动。 基团吸电子能力: F> Cl > Br > I > OCH3 > NHCOCH3 > C6H5 >CH3
基团频率和特征吸收峰
红外吸收峰增加的原因
1、倍频吸收 2、组合频的产生：一种频率的光，同时被两个振动所吸收，其能量对应 两种振动能级的能量变化之和，其对应的吸收峰称为组合峰，也是一个 弱峰，一般出现在两个或多个基频之和或差的附近（基频为ν1、ν2的两个 吸收峰，它们的组频峰在ν1+ν2或ν1-ν2 附近）。 3、振动偶合 相同的两个基团在分子中靠得很近时，其相应的特征峰常 会发生分裂形成两个峰，这种现象称为振动偶合（异丙基中的两个甲基 相互振动偶合，引起甲基的对称弯曲振动1380cm-1处的峰裂分为强度差 不多的两个峰，分别出现在1385~1380cm-1及1375~1365cm-1）。 4、弗米共振 倍频峰或组频峰位于某强的基频峰附近时，弱的倍频峰或 组频峰的强度会被大大的强化，这种倍频峰或组频峰与基频峰之间的偶 合，称为弗米共振，往往裂分为两个峰（醛基的C-H伸缩振动 2830~2965cm-1和其C-H弯曲振动1390cm-1的倍频峰发生弗米共振，裂分 为两个峰，在2840cm-1和2760cm-1附近出现两个中等强度的吸收峰，这 成为醛基的特征峰）。
如何解析红外光谱图
碳氮伸展酰胺III，1400强峰显。胺尖常有干扰见，N－H伸展三千三， 叔胺无峰仲胺单，伯胺双峰小而尖。1600碳氢弯，芳香仲胺千五偏。 八百左右面内摇，确定最好变成盐。伸展弯曲互靠近，伯胺盐三千强峰 宽， 仲胺盐、叔胺盐，2700上下可分辨，亚胺盐，更可怜，2000左右才可 见。
硝基伸缩吸收大，相连基团可弄清。1350、1500，分为对称反对称。
6. 醚特征吸收：1300~1000cm-1 的伸缩振动，
脂肪醚：1150~1060cm-1 一个强的吸收峰
芳香醚：1270~1230cm-1（为Ar-O伸缩），1050~1000cm-1（为R-O伸
缩）
7.醛和酮：
醛的特征吸收：1750~1700cm-1（C=O伸缩），2820，2720cm-1（醛基C-
区 波数 域 （cm-1）
红外光谱的八个峰区
振动类 相关有机化合物中基团的
型
特征频率（cm-1）
O━H伸 缩 N━H 和 37500～ 3200（s，b） 酸 ： 单体3560～
说明
无论单体还是缔 合体，νN━ 收都比νO━
O━H 伸缩 振动 区域
H伸缩）
脂肪酮：1715cm-1，强的C=O伸缩振动吸收，如果羰基与烯键或芳环共
轭会使吸收频率降低
8.羧酸：羧酸二聚体：3300~2500cm-1 宽而强的O-H伸缩吸收
1720~1706cm-1 C=O伸缩吸收
1320~1210cm-1 C-O伸缩吸收 ，
920cm-1 成键的O-H键的面外弯曲振动
反式取代： 970～
=C━H 面 960（s）
外弯曲
同碳二取代：895～885
三取代： 840～
面内 弯曲 振动 区域
红外光谱 (IR)
16:13:34
2. 非谐振子:
*真实分子并非严格遵守谐振子规律, 其 势能曲线不是抛物线。
*由量子力学求得非谐振子的能级为:
E振=(V+1/2) ν- -(V+1/2)2Xe ν-
式中V:振动量子数, 其值可取0, 1, 2….
Xe:非谐性修正系数
(二).多原子分子的振动类型
2. 分子振动自由度与峰数
*基本振动的数目称为振动自由度; 由N个原子构成的分子,其总自由度 为3N个。
*分子作为一个整体,其运动状态可 分为:平动、转动和振动。
*分子自由度数(3N)=平动自由度+ 转动自由度+振动自由度
*振动自由度=分子自由度数(3N)(平动自由度+转动自由度)
(1) 伸缩振动: 以ν表示, 又可分: 对称(νs) 不对称(νas)
(2) 弯曲振动:以δ表示, 又可为4种。 面内弯曲振动δ ip：剪式；平面摇摆 面外弯曲振动δ 0.0.p：扭曲；非平面摇摆
νas > νs> δ S > δ 0.0.p
亚甲基的振动模式：
谱图解析——正己烷
在 2962cm-1 处 的 峰 是 CH3 基 团的不对称伸缩振动。这种 不对称伸缩振动范围 2962±10cm-1 ， 事 实 上 ， 存 在两个简并的不对称伸缩振 动（显示其中一个）。
*振动频率(ν)是键的力常数(K)及两 个原子(mA与mB)的质量的函数。
这些式子表明:双原子分子的振动频率 (波数)随着化学键力常数的增大而 增加, 同时也随着原子折合质量的 增加而降低。
表： 某些键的伸缩力常数（毫达因/埃）
✓ 例： ✓ 例：
红外光谱分析及FTIR基础知识
红外光谱分析及FTIR基础知识第⼀章红外光谱的基本原理l—1 光的性质光是⼀种电磁波，它在电场和磁场⼆个正交⾯内波动前进．⼆个波峰或波⾕之间的距离为波长，以“ λ”表⽰。
电磁波包括波长短⾄0.1纳⽶的x射线到长达106厘⽶的⽆线电波．其中波长为0.75微⽶到200微⽶，即从可见光区外延到微波区的⼀段电磁波称红外光．红外光通常以微⽶为单位(µm)．1微⽶等于10-4厘⽶(1µm＝10-4cm)，因此，红外光波长以厘⽶为单位时，其倒数就是1厘⽶内的波数(ν)，所以波数的单位ν是厘⽶-1（cm-1）．红外光既可以波长(λ)，也可以波数(cm-1)表⽰，⼆者关系如(1-1)式所⽰：ν（cm-1）=104/λ(µm) (1-1)由于光的能量与频率有关，因此红外光也可以频率为单位．频率(f)是每秒内振动的次数．频率、波长和波数的关系是，f=c/λ=ν*c (1—2)式中：c为光速，是常数(3×1010厘⽶秒); λ是波长(微⽶)；f是频率(秒-1)；ν是波数(厘⽶-1)．由于波数是频率被⼀个定值(光速)除的商值，因此红外光谱中常将波数称为频率．光既有波的性质，⼜有微粒的性质．可将⼀束光看作⾼速波动的粒⼦流，最⼩单位为光⼦．根据爱因斯坦—普朗克关系式，⼀定波长或频率的单⾊光束中每个光⼦具有能量E,E＝hf=hcν=hc/λ (1—3)式中：h为普朗克常量，等于6．63×10-34焦⽿·秒．按(1.3)式可以算出波长2µm(5000厘⽶-1)的红外光⼦能量为6．63×10-34 (焦⽿·秒)x3x1010/2x10-4厘⽶＝9．95x10-20焦⽿．同理波长l0微⽶(1000厘⽶-1)的红外光⼦的能量仅1．99×10-20焦⽿．可见波长短，能量⼤．波长长，能量⼩．1-2 分⼦光谱的种类有机分⼦同其他物质⼀样始终处于不停的运动之中。
红外光谱图解析方法大全
红外光谱图解析大全一、预备知识(1)根据分子式计算不饱和度公式：不饱和度Q = n4+1+(n3-n i)/2 其中：n4：化合价为4价的原子个数(主要是C原子),n3：化合价为3价的原子个数(主要是N原子),n i:化合价为1价的原子个数(主要是H,X原子)(2)分析3300~2800cm-1区域C-H伸缩振动吸收；以3000 cm-1为界：高于3000cm-1 为不饱和碳C-H 伸缩振动吸收，有可能为烯，炔，芳香化合物；而低于3000cm-1 一般为饱和C-H 伸缩振动吸收；(3)若在稍高于3000cm-1有吸收，则应在2250~1450cm-1频区，分析不饱和碳碳键的伸缩振动吸收特征峰，其中炔2200~2100 cm-1，烯1680~1640 cm-1 芳环1600,1580,1500,1450 cm-1若已确定为烯或芳香化合物，则应进一步解析指纹区，即1000~650cm-1的频区，以确定取代基个数和位置(顺、反，邻、间、对)；( 4)碳骨架类型确定后,再依据官能团特征吸收，判定化合物的官能团；( 5)解析时应注意把描述各官能团的相关峰联系起来，以准确判定官能团的存在，如2820, 2720和1750~1700cm-1的三个峰，说明醛基的存在。
二、熟记健值1. 烷烃：C-H 伸缩振动( 3000-2850cm-1) C-H 弯曲振动( 1465-1340cm-1) 一般饱和烃C-H 伸缩均在3000cm-1 以下，接近3000cm-1 的频率吸收。
2. 烯烃：烯烃C-H 伸缩(3100~3010cm-1)，C=C 伸缩(1675~1640 cm-1)，烯烃C-H 面外弯曲振动( 1000~675cm-1)。
3. 炔烃：炔烃C-H伸缩振动(3300cm-1附近)，三键伸缩振动(2250~2100cm-1)。
4. 芳烃：芳环上C-H 伸缩振动3100~3000cm-1, C=C 骨架振动1600~1450cm-1, C-H 面外弯曲振动880~680cm-1。
红外光谱基础知识问答
红外光谱基础知识问答1.红外吸收光谱是怎么产生的？答：红外吸收光谱是在红外辐射的作用下，分子发生振动和转动能级跃迁时所产生的分子吸收光谱。
2.红外吸收光谱用于定性分析的基础是什么？答：已经证实，除了光学异构体外，没有两种化合物会具有完全相同的红外光谱，因此，红外光谱是每种化合物特异性能很强的一种物理性质，是定性分析的基础。
3.近红外区、中红外区和远红外区是怎么划分的？答：通常将红外区划分为近红外区（12800~4000cm-1）、中红外区（4000~400cm-1）、远红外区（4000~10cm-1）。
4.通常所指的红外区是近红外区、中红外区和远红外区中的哪一个区？答：通常所指的红外区是中红外区。
5.中红外区中氢伸展区是怎么划分的？答：氢伸展区在3700~2700cm-1，在此区域内强吸收光谱主要来自氢原子和其它原子之间的伸展振动。
6.中红外区中指纹区是怎么划分的？答：指纹区在1500~700 cm-1，在这个光谱区域内，分子构型与结构的微小差别都能引起吸收峰上的明显改变。
假若两种化合物在此区域内的光谱很一致，就可断定它们的结构是相同的。
7.利用红外光谱进行定性分析的基本步骤是什么？答：基本步骤是；（1）测验谱图：关键是得到代表性谱图。
（2）解析谱图：这是红外光谱定性分析最关键的一步，只有当样品吸收谱图中的吸收峰位置、个数、形状与标准谱图相同，才能证明定性的可靠性。
（3）对比利用其它方法提供的信息，综合分析，得出结论。
8.红外光谱定量分析的理论基础是什么？答；红外光谱定量分析的理论基础是朗伯-比尔定律。
9.红外光谱定量分析的操作要点有哪些？答：其要点有：（1）选择适当的分析波长，通常应选在被分析组分的特征吸收处。
（2）选择适当的样品厚度。
（3）选择适当的读取吸光度的方法。
10.红外吸收光谱定量分析的准确性取决于哪些因素？答：其准确性取决于吸收峰的强度及混合物中各组分特征峰有无干扰等因素。
11.红外吸收光谱在催化剂研究中有哪些应用？答：可用于测定催化剂表面羰基、测定催化剂的骨架振动以及固体表面酸性的表征。
手把手教你红外光谱谱图解析
手把手教你红外光谱谱图解析一、红外光谱的原理[1]1. 原理样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收其中一些频率的辐射，分子振动或转动引起偶极矩的净变化，是振-转能级从基态跃迁到激发态，相应于这些区域的透射光强减弱，透过率T%对波数或波长的曲线，即为红外光谱。
辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构2.红外光谱特点红外吸收只有振-转跃迁，能量低；除单原子分子及单核分子外，几乎所有有机物均有红外吸收；特征性强，可定性分析，红外光谱的波数位置、波峰数目及强度可以确定分子结构；定量分析；固、液、气态样均可，用量少，不破坏样品；分析速度快；与色谱联用定性功能强大。
3.分子中振动能级的基本振动形式红外光谱中存在两类基本振动形式：伸缩振动和弯曲振动。
图一伸缩振动图二弯曲振动二、解析红外光谱图1.振动自由度振动自由度是分子独立的振动数目。
N个原子组成分子，每个原子在空间上具有三个自由度，分子振动自由度F=3N-6(非线性分子)；F=3N-5(线性分子)。
为什么计算振动自由度很重要，因为它反映了吸收峰的数量，谱带简并或发生红外非活性振动使吸收峰的数量会少于振动自由度。
U=0→无双键或环状结构U=1→一个双键或一个环状结构U=2→两个双键，两个换，双键+环，一个三键U=4→分子中可能含有苯环U=5→分子中可能含一个苯环+一个双键2.红外光谱峰的类型基频峰：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，基频峰的峰位等于分子或者基团的振动频率，强度大，是红外的主要吸收峰。
泛频峰：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产生的吸收峰，此类峰强度弱，难辨认，却增加了光谱的特征性。
特征峰和指纹峰：特征峰是可用于鉴别官能团存在的吸收峰，对应于分子中某化学键或基团的振动形式，同一基团的振动频率总是出现在一定区域；而指纹区吸收峰特征性强，对分子结构的变化高度敏感，能够区分不同化合物结构上的微小差异。
红外光谱技术的原理与应用
红外光谱技术的原理与应用近年来，红外光谱技术因其在分析领域中的广泛应用而备受瞩目。
它是一种非破坏性的分析技术，能够准确地确定目标物质的分子结构和功能组成。
本文将介绍红外光谱技术的原理、基础知识和应用。
一、红外光谱技术的原理红外光谱技术是一种利用物质对红外辐射的吸收和发射谱线进行分析的技术。
红外辐射可以被物质中的化学键吸收或发射，这些化学键的振动和转动运动产生了特定的谱线，对应于物质的分子结构。
红外光谱图展示了分子内各个化学键的谱线，可用于确定样品中不同分子的存在和浓度。
二、基础知识：红外光谱图的读取红外光谱图由x轴和y轴组成。
x轴表示波数（单位为cm-1），而y轴则表示对应波数下吸收带的相对强度。
红外光谱图的预处理非常重要。
为了获得最佳效果，我们需要对光谱图进行基线校正、去除噪声、调整基于吸收线强度等组合过程的光谱数据。
在光谱图上，各吸收带也需要进行标记和解释。
三、红外光谱技术的应用1. 化学分析红外光谱技术可以用于分析有机化合物的结构和组成。
化学家们可以用红外光谱图来检测样品中特定的化学键，以及确定这些化学键的类型和位置。
这项技术对于药物合成、有机化学和聚合物工程等领域的研究非常重要。
2. 食品安全红外光谱技术可以用于检测食品中的有害物质和营养成分。
例如，它可以用于测量食品中各种脂肪、糖类和蛋白质的含量。
此外，红外光谱技术还可以分析食品中的添加剂和农药残留情况。
3. 医学诊断红外光谱技术对于疾病的早期诊断和治疗也具有很大的帮助作用。
例如，红外光谱技术可以用于分析血液样品中患者的代谢物质，以及检测特定疾病标志物的存在。
此外，它还可以用于研究不同组织和器官的结构和组成。
4. 环境监测红外光谱技术可以用于分析环境样品中的有害物质和化学物质。
例如，可以通过分析水体中的化学物质来确保其安全饮用。
它还可以测定大气中的污染物质和土壤中的重金属含量。
四、未来发展随着科技的进步和新技术的出现，红外光谱技术也在不断发展。
红外光谱知识点
红外光谱知识点一、红外光谱的基本原理。
1. 概念。
- 红外光谱（Infrared Spectroscopy，IR）是分子能选择性吸收某些波长的红外线，而引起分子中振动能级和转动能级的跃迁，检测红外线被吸收的情况可得到物质的红外吸收光谱。
2. 分子振动类型。
- 伸缩振动：原子沿键轴方向伸缩，键长发生变化而键角不变的振动，又分为对称伸缩振动（νs）和不对称伸缩振动（νas）。
例如，对于亚甲基（-CH₂ -），对称伸缩振动时两个C - H键同时伸长或缩短；不对称伸缩振动时一个C - H键伸长，另一个缩短。
- 弯曲振动：又称变形振动，是使键角发生周期性变化而键长不变的振动。
它包括面内弯曲振动（如剪式振动δ、面内摇摆振动ρ）和面外弯曲振动（如面外摇摆振动ω、扭曲振动τ）等。
以水分子为例，H - O - H的键角可以发生弯曲变化。
3. 红外吸收的条件。
- 分子振动必须伴随偶极矩的变化。
具有对称中心的分子，如二氧化碳（O = C = O），其对称伸缩振动不产生偶极矩变化，所以在红外光谱中没有该振动的吸收峰；而不对称伸缩振动产生偶极矩变化，有吸收峰。
- 辐射光子具有的能量与发生振动跃迁所需的能量相等。
根据E = hν（h为普朗克常量，ν为频率），只有当红外光的频率与分子振动频率相匹配时，才会发生吸收。
二、红外光谱仪及其工作原理。
1. 仪器类型。
- 色散型红外光谱仪：主要由光源、单色器、样品池、检测器和记录系统等部分组成。
光源产生的红外光经过单色器分光后，依次通过样品池和参比池，被样品吸收后的光强与参比光强比较，检测器检测光强的变化并转换为电信号，经记录系统得到红外光谱图。
- 傅里叶变换红外光谱仪（FT - IR）：基于迈克尔逊干涉仪原理。
光源发出的光经过干涉仪后变成干涉光，再照射到样品上，样品对干涉光有选择地吸收，含有样品信息的干涉光被检测器检测，经计算机进行傅里叶变换处理后得到红外光谱图。
它具有分辨率高、扫描速度快、光通量高等优点。
红外光谱学习必知知识
(1) 通常将红外光谱分为三个区域：近红外区(13330~4000cm-1)、中红外区(4000~400cm-1)和远红外区(400~10cm-1)。
通常所说的红外光谱即指中红外光谱。
(2)按吸收峰的来源，可以将4000~400cm-1的红外光谱图大体上分为特征频率区（4000~1300cm-1）以及指纹区（1300~400cm-1）两个区域。
其中特征频率区中的吸收峰基本是由基团的伸缩振动产生，数目不是很多，但具有很强的特征性，因此在基团鉴定工作没有强的特征性，主要是由一些单键C-O、C-N和C-X(卤素原子)等的伸缩振动及C-H、O-H等含氢基团的弯曲振动以及C-C骨架振动产生。
当分子结构稍有不同时，该区的吸收就有细微的差异。
这种情况就像每个人都有不同的指纹一样，因而称为指纹区。
指纹区对于区别结构类似的化合物很有帮助。
(3)在定性分析过程中，除了获得清晰可靠的图谱外，最重要的是对谱图作出正确的解析。
所谓谱图的解析就是根据实验所测绘的红外光谱图的吸收峰位置、强度和形状，利用基团振动频率与分子结构的关系，确定吸收带的归属，确认分子中所含的基团或键，进而推定分子的结构。
简单地说，就是根据红外光谱所提供的信息，正确地把化合物的结构“翻译”出来。
往往还需结合其他实验资料，如相对分子质量、物理常数、紫外光谱、核磁共振波谱及质谱等数据才能正确判断其结构。
红外光谱的分区400-2500cm-1:这是X-H单键的伸缩振动区。
2500-2000cm-1:此处为叁键和累积双键伸缩振动区2000-1500cm-1:此处为双键伸缩振动区1500-600cm-1:此区域主要提供C-H弯曲振动的信息(4)红外图谱的解析步骤1）准备工作在进行未知物光谱解析之前，必须对样品有透彻的了解，例如样品的来源、外观，根据样品存在的形态，选择适当的制样方法；注意视察样品的颜色、气味等，它们住往是判断未知物结构的佐证。
还应注意样品的纯度以及样品的元素分析及其它物理常数的测定结果。
红外（IR）谱图解析基础知识
红外谱图解析基础知识(一)、基团频率区和指纹区1、基团频率区中红外光谱区可分成4000 cm-1 ~1300（1800）cm-1和1800 （1300 ）cm-1 ~ 600 cm-1两个区域。
最有分析价值的基团频率在4000 cm-1 ~ 1300 cm-1 之间，这一区域称为基团频率区、官能团区或特征区。
区内的峰是由伸缩振动产生的吸收带，比较稀疏，容易辨认，常用于鉴定官能团。
在1800 cm-1 （1300 cm-1 ）~600 cm-1 区域内，除单键的伸缩振动外，还有因变形振动产生的谱带。
这种振动基团频率和特征吸收峰与整个分子的结构有关。
当分子结构稍有不同时，该区的吸收就有细微的差异，并显示出分子特征。
这种情况就像人的指纹一样，因此称为指纹区。
指纹区对于指认结构类似的化合物很有帮助，而且可以作为化合物存在某种基团的旁证。
基团频率区可分为三个区域：（1）4000 ~2500 cm-1 X-H伸缩振动区，X可以是O、N、C或S等原子。
O-H基的伸缩振动出现在3650 ~3200 cm-1 范围内，它可以作为判断有无醇类、酚类和有机酸类的重要依据。
当醇和酚溶于非极性溶剂（如CCl4），浓度于0.01mol. dm-3时，在3650 ~3580 cm-1 处出现游离O-H基的伸缩振动吸收，峰形尖锐，且没有其它吸收峰干扰，易于识别。
当试样浓度增加时，羟基化合物产生缔合现象，O-H基的伸缩振动吸收峰向低波数方向位移，在3400 ~3200 cm-1 出现一个宽而强的吸收峰。
胺和酰胺的N-H伸缩振动也出现在3500~3100 cm-1 ，因此，可能会对O-H伸缩振动有干扰。
C-H的伸缩振动可分为饱和和不饱和的两种。
饱和的C-H伸缩振动出现在3000 cm-1以下，约3000~2800 cm-1 ，取代基对它们影响很小。
如-CH3 基的伸缩吸收出现在2960 cm-1和2876 cm-1附近；R2CH2基的吸收在2930 cm-1 和2850 cm-1附近；R3CH基的吸收基出现在2890 cm-1 附近，但强度很弱。
红外谱图解析基本知识
红外谱图解析基本知识基团频率区中红外光谱区可分成4000 cm-1 ~1300（1800）cm-1和1800 （1300 ）cm-1 ~ 600 cm-1两个区域。
最有分析价值的基团频率在4000 cm-1 ~ 1300 cm-1 之间，这一区域称为基团频率区、官能团区或特征区。
区内的峰是由伸缩振动产生的吸收带，比较稀疏，容易辨认，常用于鉴定官能团。
在1800 cm-1 （1300 cm-1 ）~600 cm-1 区域内，除单键的伸缩振动外，还有因变形振动产生的谱带。
这种振动基团频率和特征吸收峰与整个分子的结构有关。
当分子结构稍有不同时，该区的吸收就有细微的差异，并显示出分子特征。
这种情况就像人的指纹一样，因此称为指纹区。
指纹区对于指认结构类似的化合物很有帮助，而且可以作为化合物存在某种基团的旁证。
基团频率区可分为三个区域(1) 4000 ~2500 cm-1 X-H伸缩振动区，X可以是O、N、C或S等原子。
O-H基的伸缩振动出现在3650 ~3200 cm-1 范围内，它可以作为判断有无醇类、酚类和有机酸类的重要依据。
当醇和酚溶于非极性溶剂（如CCl4），浓度于0.01mol. dm-3时，在3650 ~3580 cm-1 处出现游离O-H基的伸缩振动吸收，峰形尖锐，且没有其它吸收峰干扰，易于识别。
当试样浓度增加时，羟基化合物产生缔合现象，O-H基的伸缩振动吸收峰向低波数方向位移，在3400 ~3200 cm-1 出现一个宽而强的吸收峰。
胺和酰胺的N-H伸缩振动也出现在3500~3100 cm-1 ，因此，可能会对O-H伸缩振动有干扰。
C-H的伸缩振动可分为饱和和不饱和的两种：饱和的C-H伸缩振动出现在3000 cm-1以下，约3000~2800 cm-1 ，取代基对它们影响很小。
如-CH3 基的伸缩吸收出现在2960 cm-1和2876 cm-1附近；R2CH2基的吸收在2930 cm-1 和2850 cm-1附近；R3CH基的吸收基出现在2890 cm-1 附近，但强度很弱。
红外光谱分析基础知识
诱导效应
• 当两个原子之间的电子云密度发生移 动时，引起力常数的变化，从而引起 振动频率的变化，这种效应称为诱导 效应。 • 当两个原子之间的电子云密度向两个 原子中间移动时，振动力常数增加， 振动频率向高频移动；当两个原子之 间的电子云密度向某个原子方向移动 时，振动力常数减小，振动频率向低 频移动。
变角振动 （Deformation Vibration）
变角振动也叫变形振动，或弯曲振动。弯 曲形三原子基团的变角振动也叫剪式振动 （Scissor Vibration）。
弯曲形三原子基团的剪式振动 H2O，-CH2-，-NH2
+
线形三原子基团的弯曲振动 CO2
对称变角振动
（Symmetric Deformation Vibration ） 对称变角振动也叫对称弯曲振动，或叫对 称变形振动。
振动偶合
（Vibration Coupling）
• 当分子中两个基团共用一个原子时， 如果这两个基团的基频振动频率相同 或相近，就会发生相互作用，使原来 的两个基团基频振动频率距离加大， 形成两个独立的吸收峰，这种现象称 为振动偶合。 • 偶合效应越强，偶合产生的两个振动 频率的距离越大。 • 红外活性的振动也可以选律表述如下：振动光谱 分为红外光谱和拉曼光谱。从量子 力学的观点来看，如果振动时，分 子的偶极矩发生变化，则该振动是 红外活性的；如果振动时分子的极 化率发生变化，则该振动是拉曼活 性的；如果振动时，分子的偶极矩 和极化率都发生变化，则该振动既 是红外活性的，也是拉曼活性的。
+
+ +
-
O
+
－COH面外弯曲振动 940 cm-1
H
-
苯环上的 CH面外弯曲振动 673 cm-1
红外光谱
红外光谱的区域
指纹区(1300~400cm-1) 这部分区域对化合物来说特异性较强，振 动吸收峰受整个分子的结构影响较大。在此区 域内，除单键的伸缩振动外，还有因变形振动 产生的谱带。当分子结构稍有不同时，该区的 吸收就有细微的差异，并显示出分子特征。这 种情况就像人的指纹一样，因此称为指纹区
红外光谱的区域
按照光谱与分子结构的特征可将整个红外光谱大 致分成以下两个区域。 官能团区（4000~1300㎝-1） 该区又叫特征频率区，为官能团特征吸收峰 出现较多的地方，区内的峰是由伸缩振动产生的 吸收带，比较稀疏，容易辨认，并且该区的官能 团的特征吸收频率受分子中其他部分的影响较小， 因此可以根据这一区的吸收峰情况，推测化合物 种可能存在的官能团，常用于鉴定官能团。
红外光谱的区域
4）小于1500~400cm-1，单键区。 是C-O、C-N、C-F、C-P、C-S、 P-O、 Si-O等单键的伸缩振动及C-H,O-H等的弯曲振 动其中1375 cm-1的谱带为甲基的对称弯曲振动， 对识别甲基十分有用，C-O的伸缩振动在 1300~1000 cm-1 ，是该区域最强的峰，也较易 识别。 900 ~ 650 cm-1区域的某些吸收峰可用来确 认化合物的顺反构型。
红外的定量分析
红外光谱定量分析法的依据是朗伯——比尔定律 。红外光谱定量分析法与其它定量分析法相比， 存在一些缺点，因此只在特殊的情况下使用。它 要求所选择的定量分析峰应 有足够的强度，即摩 尔吸光系数大的峰，且不与其它峰相重叠。红外 光谱的定量方法主要有直接计算法、工作曲线法 、吸收度比法和内标法等，常常用于异构体的分 析。 随着化学计量学以及计算机技术等的发展，利用 各种方法对红外光谱进行定量分析也取得了较好 的结果，如最小二乘回归，相关分析，因子分析 ，遗传算法，人工神经网络等的引入，使得红外 光谱对于复杂多组分体系的定量分析成为可能。
红外吸收光谱分析技术—红外光谱基础知识
vCN v C O
C≡N (腈基) C=O (羰基)
3500 ～ 3200cm-l
νN−H
-NH2 (氨基)
红外光谱常用术语
相关峰 一个官能团的多种振动相关联的多个吸收峰。
示例 甲基的相关峰
v as CH
2960 cm1
vCs H 2870 cm1
as CH
1450 cm1
s CH
1375 cm1
3、红外活性振动：振动中偶极矩发生变化的振动。
4、红外光谱产生吸收条件： （1）红外光的频率等于基团振动频率的整数倍；
即 L V （2）振动过程中偶极矩不为零。 即 0
红外吸收光谱法
什么是红外吸收光谱法
利用样品的红外吸收光谱进行定性、定量分析及测定 分子结构的方法，称为红外吸收光谱法或红外分光光度法 （infrared spectrophotometry），简称红外光谱法。红 外吸收光谱法（infrared absorption spectroscopy， IR）是以红外区域电磁波连续光谱作为辐射源照射样品， 研究物质分子吸收光相对强度的一种分析方法。
ε＞100 ε=20~100 ε=10~20 ε=1~10 ε＜1
非常强谱带（vs） 强谱带（s）
中等强度谱带（m） 弱谱带（w）
非常弱谱带（vw）
红外光谱常用术语
基频峰 （峰强，光谱中主要吸收峰） 基团或分子吸收一定频率的红外线，振动能级从基态
（V=0）跃迁至第一振动激发态（V=1）时，所产生的吸 收峰称为基频峰。
泛频峰
二倍频峰 倍频峰 三倍频峰
多倍频峰
合频峰
差频峰 备注：泛频峰弱，特征性强，光谱复杂，难辨认。
示例 邻甲基苯甲酸光谱图 取代苯的泛频峰：2000~1667cm-1 预示苯环有取代基
红外光谱知识
红外光谱在有机化合物的结构鉴定中，红外光谱法是一种重要得手段。
用它可以确定两个化合物是否相同，若两个化合物的红外光谱完全相同，则一般他们为同一化合物（旋光对映体除外）。
也可以确定一个新化合物中某些特殊键或官能团是否存在。
一、红外光谱图的表示方法红外光谱以波长（或波数）为横坐标，以表示吸收带的位置。
以透射百分率（Transmittance %,符号T%)为纵坐标，表示吸收强度，吸收带为向下的谷。
二红外光谱的产生，与有机化合物分子结构的关系1.分子振动的分类：⑴伸缩振动（ν）：原子沿着建轴伸长和缩短，振动时键长有变化，键角不变。
⑵弯曲振动（δ）：组成化学键的原子离开键轴而上下左右的弯曲。
弯曲振动时，键长不变，但键角有变化。
①：面内弯曲：②：面外弯曲2.红外光谱的产生当分子吸收红外光子，从低的振动能级向高的振动能级跃迁时，而产生红外吸收光谱。
=( V + 1/2) hν振动能：EvibV=0,1,2,3...称为振动量子数。
ν＝振动频率h=普朗克常数（6.36×10-34焦耳.秒）△E = hν在分子中发生振动能级跃迁所需要的能量大于转动能级跃迁所需要的能量，所以发生振动能级跃迁的同时，必然伴随转动能级的跃迁。
因此，红外光谱也成为振转光谱。
只有偶极矩大小或方向有一定改变的振动才能吸收红外光，发生振动能级跃迁，产生红外光谱。
不引起偶极变化的振动，无红外光谱吸收带。
3.原理对于分子的振动，为了便于理解可以用经典力学来说明。
用不同质量的小球代表原子，用不同硬度的弹簧代表各种化学键。
根据胡克（Hooke)定律，两个原子的伸展振动视为一种简谐振动，其频率可依下公式近似估计：ν＝1/2π(k/μ)-1/2k:力常数, μ:折合质量＝m1m2/( m1+m2) , m1 和m2 分别为二个振动质点的质量。
π和c为常数，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。
化学键的力常数越大，原子折合质量越小，则振动频率越高，吸收峰将出现在高波数区（即短波区）。
(完整版)红外光谱知识讲解
17
问题
某物质能吸收红外光波, 产生红外吸收谱图, 其分子结构是
(1) 具有不饱和键
(2) 具有共轭体系
(3) 发生偶极矩的净变化 (4) 具有对称性
丁二烯分子中C=C键伸缩振动如下:
A. ← → ← →
CH2=CH-CH=CH2 B. ← → → ←
C）强、宽峰覆盖相近的弱、窄峰
D）吸收峰太弱，仪器不能分辨，或者超 过了仪器可以测定的波长范围。
32
3.2.3 红外光谱的分子振动形式与谱带 分子的振动方式分为两大类:
1.伸缩振动ν:原子沿键轴方向伸缩，键长变
化但键角不变的振动，亦称伸展振动。
对称伸缩振动(νs )
反对称伸缩振动(νas )
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2.弯曲振动δ:沿键的垂直方向振动，基团 键角发生周期性变化，但键长不变的振动。 又称变形振动或变角振动。
(1) C-H (2) N-H (3) O-H (4) F-H
（1）
如果C-H键和C-D键的力常数相同, 则C-H键的振动频率
C-H与C-D健的振动频率 C-D相比是
(1) C-H> C-D
(2) C-H< C-D
(3) C-H= C-D
(4) 不一定谁大谁小
(1 )
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已知下列单键伸缩振动中 C-C C-N C-O
9
(4) 红外光谱图的表示方法 横坐标为吸收波长(m)，或吸收频率(波 数:cm-1)，纵坐标常用百分透过率T%表示
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从谱图可得信息： 1 吸收峰的位置（吸收频率:波数cm-1） 2 吸收峰的强度 ,常用:
vs (very strong), s (strong), m (medium), w (weak), vw (very weak),
红外光谱知识点总结
红外光谱知识点总结一、红外光谱的基本原理1. 红外辐射红外光波长范围为0.78～1000微米，是可见光和微波之间的一部分光谱。
物质在光谱范围内会吸收、散射和发射红外光。
这些过程可以用来获取物质的结构信息。
2. 分子振动分子在吸收红外辐射时，分子内部的振动模式会发生变化，这些振动模式会导致物质对不同波长的红外光有不同的吸收峰。
根据分子结构、键的类型和位置不同，红外吸收峰会出现在不同的波数位置。
3. 红外吸收谱红外吸收谱是将物质对不同波数的红外光的吸收强度绘制成图谱。
在红外吸收谱中，不同的振动模式会对应不同的吸收峰，通过谱图的解析可以得到物质的结构信息。
4. 红外光谱仪红外光谱仪是用于测定物质的红外吸收光谱的仪器，它主要包括光源、分光器、样品室、检测器和数据处理系统等部分。
常见的红外光谱仪有光散射型、光路差型和干涉型等。
二、红外光谱的仪器分析技术1. 光散射型红外光谱仪光散射型红外光谱仪是通过散射光进行分析的，它适用于固态样品和粉末样品的分析。
该仪器操作简单，对样品的要求不高，但是分辨率较低。
2. 光路差型红外光谱仪光路差型红外光谱仪利用干涉光进行分析，可以获得高分辨率的红外光谱。
它适用于高精度的定量分析和结构鉴定，但是对样品的平整度和光路的稳定性要求较高。
3. 干涉型红外光谱仪干涉型红外光谱仪采用光源产生的连续光通过光栅或凸透镜分散成各个不同波数的光线，对于样品吸收光线的强度进行检测，然后通过计算机进行数据处理。
其优点是分辨率高、峰型窄、精确度高，适用于各种样品的定性、定量和成分分析。
4. 远红外光谱和近红外光谱远红外光谱仪可以用于检测液体样品和气态样品，其波数范围在4000～400 cm-1之间。
而近红外光谱则适用于固态和半固态样品的分析，波数范围在12500～4000 cm-1之间。
三、红外光谱的谱图解析1. 物质的结构信息根据红外光谱谱图的解析可以获得物质的结构信息，如键的种类、键的位置、分子的构型等。
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第一节：概述1、红外吸收光谱与紫外吸收光谱一样是一种分子吸收光谱。
红外光的能量（△E=0.05-1.0ev）较紫外光（△E=1-20ev）低，当红外光照射分子时不足以引起分子中价电子能级的跃迁，而能引起分子振动能级和转动能级的跃迁，故红外吸收光谱又称为分子振动光谱或振转光谱。
2、红外光谱的特点：特征性强、适用范围广。
红外光谱对化合物的鉴定和有机物的结构分析具有鲜明的特征性，构成化合物的原子质量不同、化学键的性质不同、原子的连接次序和空间位置不同都会造成红外光谱的差别。
红外光谱对样品的适用性相当广泛，无论固态、液态或气态都可进行测定。
3、红外光谱波长覆盖区域：0.76 mm ~ 1000mm.红外光按其波长的不同又划分为三个区段。
（1）近红外：波长在0.76-2.5mm之间（波数12820-4000cm-1）（2）中红外：波长在2.5-25mm（在4000-400 cm-1）通常所用的红外光谱是在这一段的（2.5-15mm，即4000-660 cm-1）光谱范围，本章内容仅限于中红外光谱。
（3）远红外：波长在25~1000mm（在400-10 cm-1）转动光谱出现在远红外区。
4、红外光谱图：当物质分子中某个基团的振动频率和红外光的频率一样时，分子就要吸收能量，从原来的振动能级跃迁到能量较高的振动能级，将分子吸收红外光的情况用仪器记录，就得到红外光谱图。
5、红外光谱表示方法：（1）红外光谱图红外光谱图以透光率T ％为纵坐标，表示吸收强度，以波长l ( mm) 或波数s (cm-1)为横坐标，表示吸收峰的位置，现主要以波数作横坐标。
波数是频率的一种表示方法（表示每厘米长的光波中波的数目）。
通过吸收峰的位置、相对强度及峰的形状提供化合物结构信息，其中以吸收峰的位置最为重要。
（2）将吸收峰以文字形式表示：如下图可表示为，3525cm-1（m)，3097cm-1(m)，1637cm-1(s)。
这种方法指出了吸收峰的归属，带有图谱解析的作用。
第二节各类化合物的红外光谱特征有机化合物的数目非常大，但组成有机化合物的常见元素只有10种左右，组成有机化合物的结构单元即称为基团的原子组合数目约有几十种。
根据上述讨论，基团的振动频率主要取决于组成基团原子质量（即原子种类）和化学键力常数（即化学键的种类）。
一般来说，组成分子的各种基团如C-H、C-N 、C=C、C=O 、C-X等都有特定的红外吸收区域（特征吸收峰），根据特征吸收峰可以推断物质的结构。
所以，有必要对各类有机化合物的光谱特征加以总结。
一、烷烃烷烃中只有C-H键组成的C-H，CH2，CH3基团，纯烷烃的吸收峰只有C-H的伸缩、弯曲振动和C-C骨架振动。
1、νC-H 烷烃的C-H伸缩振动频率一般不超过3000cm-1，甲基和亚甲基的C-H伸缩分别有对称和不对称振动相应出现四个吸收峰，甲基的C-H伸缩振动，对称的出现在2872cm-1，不对称的出现在2962cm-1；亚甲基的对称出现在2853cm-1，不对称的出现在2926 cm-1。
一般不对称的吸收强度稍强，在高分辨的红外仪（光栅型），可以在2853-2962 cm-1处，清楚地观察到这四个峰，而在低分辨的仪器中，两两重叠只能看到两个峰。
如下图：注意：环丙烷的VC-H移向高频，出现在3080-3040cm-1（S）叔C-H的伸缩吸收很弱，（2890cm-1左右）通常消失在其它脂肪族的C-H吸收中，对于鉴定分析用途不大。
2、δC-H ：C-H弯曲振动在1460cm-1和1380cm-1处有特征吸收，前者归于甲基及次甲基的不对称δC-H，后者归于甲基的δS 1380cm-1峰对结构非常敏感，对于识别甲基很有用。
（1）孤立甲基在1380cm-1附近出现单峰，其强度对分子中甲基数目的增多而增强，（2）偕二甲基–CH（CH3)2 此峰变为双峰（1391- 1380cm-1（S）和1372-1365 cm-1（S）），而且两个峰的强度大约相等。
1380cm-1附近出现双峰是验证分子中有偕二甲基的根据，（必须注意：环己烷醇、甾体和二萜类含有的乙酰氧基-OOC-CH3，其中甲基在1380-1365 cm-1出现双峰，不要误认为分子中有异丙基）。
（3）叔丁基1380 cm-1的峰也分裂为双峰，但这两个峰一强一弱（1380 cm-1为弱峰，1365 cm-1峰为强峰），足以与偕二甲基区分。
（4）当化合物具有四个以上邻接的CH2基团时，几乎总是在（715-725，通常在720cm-1处）有谱带（CH2面内摇摆），它在鉴别上是有用的。
3、C-C骨架振动在1250-800cm-1范围，因特征性不强用途不大。
总结：d C-H 1460 , 1380cm-1孤立的甲基－CH3 1380单峰C(CH3)2 1380双峰，强度１:１（1391- 1380cm-1, 1372-1365 cm- 1）－C(CH3)3 1380双峰，强度１:２（低频率为高频率峰强度的２倍）( 1380 cm-1为弱峰，1365 cm-1峰为强峰）当化合物具有四个以上邻接的CH2基团时，几乎总是在（715-725，通常在720cm-1处）有谱带（CH2以内摇摆），它在鉴别上是有用的。
二、烯烃烯烃分子有三类特征吸收峰（ν=C-H、νC=C、δ=C-H）1、ν＝C-H（包括苯环的C-H、环丙烷的C-H）在3000cm-1以上，苯出现在3010-3100cm-1的范围内，在甲基及亚甲基伸缩振动大峰左侧出现一个小峰，这是识别不饱和化合物的一个有效特征吸收。
2、νC=C孤立烯烃双键的伸缩振动吸收位置在1680-1600cm-1，其强度和位置决定于双键碳原子取代基数目及其性质。
分子对称性越高，吸收峰越弱。
如果有四个取代烷基时，常常不能看到它的吸收峰，一元取代烯RCH=CH2 和偏二取代烯R2C=CH2的νC=C强于三元取代烯R2C=CHR 和四元取代烯R2C=CH2；顺式强于反式，末端双键强于链中双键。
（1）C5以上无张力环烯的νC=C 与开链烯的频率相同，环张力愈大，νC=C 环内愈低，但环外双键νC=C 愈高。
（2）在共轭体系中，由于共轭使键趋于平均化，而使C=C的力常数降低，伸缩振动向低波移，例如C=C-C=C中，C=C 吸收移至1600cm-1区域，由于两个C=C 的振动偶合. 在1650cm-1 有时还能看到另一个峰，但1600cm-1 的峰是鉴定共轭双键的特征峰。
3 δC-H面内变形振动在1500-1000cm-1，结构不敏感，也不特征，用途不大。
面外弯曲振动在1000-700cm-1，对结构敏感，对不同类型的烯烃有其特征吸收，而且比较固定，可以借以判断双键取代情况和构型很有用，如：RCH=CH2 995-985 cm-1 (s) δ-CH=935-905cm-1 (s) δ=CH2R2C=CH2 895-885 cm-1 (s)三、炔烃：有三个特征带：ν≡C-H ，δ≡C-H ，ν C≡C1、ν≡C-H在四氯化碳溶液中位于3320-3310cm-1，强峰，固体或液体时在3300-3250cm-1。
峰形较窄，易于OH和NH区别开。
2、δ≡C-H≡C-H的面外弯曲振动通常在900-610cm-1出现一宽的谱带，有时在1375-1225cm-1处，出现它的倍频峰，此峰也很宽，但很弱。
3、ν C≡C碳碳叁键的力常数比碳碳双键的高得多，所以C≡C的伸缩振动出现在高波数区域。
一般一元取代炔烃RC≡CH 的νC≡C在2140-2100cm-1，二元取代炔烃在RC≡CR1 的νC≡C 在2260-2190cm-1，乙炔和二取代乙炔因分子对称，没有VC≡C的吸收峰。
所以看不到νC ≡C的谱带，不一定表示没有C≡C。
四、芳香烃的红外光谱芳香族化合物有三种特征吸收带：即苯环上的芳氢伸缩振动，面外弯曲振动和骨架振动。
1、芳环上的νC-H3010-3080cm-1（m）2、芳环的骨架伸缩振动νC-C1650-1450cm-1（m）出现2～4个吸收峰，由于芳环为一共轭体系，其C=C伸缩振动频率位于双键区的低频一端，往往1500cm-1附近的吸收峰比1600cm-1强。
3、芳环的面外弯曲振动(g=C-H )在650-900cm-1，这一区域的吸收峰位置与芳环上取代基性质无关,而与芳环上相连H的个数有关，相连H越多, g=C-H 振动频率愈低,吸收强度越大.五、醇和酚羟基化合物有三个特征吸收带，即νO-H ，νC-O，δO-H。
1、νO-H游离的醇和酚的νO-H在3700-3500cm-1以内（峰尖、强），缔和的羟基在3500-3200cm-1以内峰形强而宽。
大部分是以氢键缔和的形式存在，只有在气相和非极性溶剂中，很稀的溶液内减少分子间氢键，出现游离的νO-H吸收带，分子间氢键与溶液浓度有关，形成分子内氢键的与浓度无关，但频率更低，例如水杨醛、邻硝基苯酚、邻羟基苯乙酮等。
它们VO-H 出现在3200-2500cm-1。
2、δO-H醇和酚的δO-H（面内弯曲振动）吸收带在1500~1300cm-1附近。
3、νC-O位于1250~1000cm-1附近，通常是谱图中最强吸收峰之一，可根据这个区域的吸收峰确定伯醇、仲醇和叔醇。
各种醇的δO-H和νC-O的吸收如下：范围δO-H （面内）cm-1 νC-O cm-1伯醇1350-1260 1050仲醇1350-1260 1100叔醇 1410-1310 1150酚1410-1310 1300-1200六、醚醚的特征吸收谱带是C-O-C不对称伸缩振动谱带，各种醚的不对称νC-O-C 为：1、脂肪醚：1150-1060cm-1（s）2、芳香醚两个C-O 伸缩振动吸收1270 ~ 1230 cm-1（为Ar-O 伸缩）1050 ~ 1000 cm-1（为R-O 伸缩3、乙烯醚：1225-1200cm-1（s）注意: 醇、酯和内酯在此区域附近也有吸收，但光谱中同时存在–OH 和C=O 其它特征峰时。
4、六元环中的C-O-C 基团与无环醚中的此基团的吸收具有相同的频率当环变小时，不对称C-O-C 伸缩振动逐渐向低波移。
5、在环氧乙烷类中有三条特征谱带可作为这种基团的存在的标志：1280-1240cm-1 （S-m）环的不对称伸缩振动950-810cm-1 （S-m）环的对称伸缩振动?840-750cm-1 （S）七、羰基化合物（包括醛、酮、羧酸、酯、酸酐和酰胺等）羰基吸收峰是在1900-1600cm-1区域出现强的C=O伸缩吸收谱带，这个谱带由于其位置的相对恒、强度高、受干扰小，已成为红外光谱图中最容易辨别的谱带之一。
此吸收峰最常出现在1755-1670cm-1，但不同类别的化合物C=O 吸收峰也各不相同。