仪器分析 (第三版 魏培海)第二章 红外吸收光谱法
仪器分析(第三版)魏培海 课后习题参考答案全本(高教出版社)
第一章紫外-可见分光光度法习题答案1. (4)2. (3)3. (2)4. (1)5. (3)6. (3)7. (2)8. (4)9. 吸光度（透光率），波长（频率）10. 波长、狭缝宽度、吸光度值（有色物的形成）、溶液的pH 、显色剂用量、显色反应时间、温度、有色化合物的稳定性、掩蔽干扰11. A=kc (或吸光度与浓度呈正比)12. 石英13. 红移蓝移14. 答：分子具有不同的特征能级，当分子从外界吸收能量后，就会发生相应的能级跃迁。
同原子一样，分子吸收能量具有量子化特征。
记录分子对电磁辐射的吸收程度与波长的关系就可以得到吸收光谱。
15. 答：从化学键的性质考虑，与有机化合物分子的紫外－可见吸收光谱有关的电子为：形成单键的σ电子，形成双键的π电子以及未成键的n电子。
电子跃迁主要包括：σ→σ*，n→σ*，π→π*和n→π*等跃迁类型。
π→π*和n→π*所需能量较小，吸收波长大多落在紫外和可见光区，是紫外－可见吸收光谱的主要跃迁类型。
四种主要跃迁类型所需能量大小顺序为：n→π*<π→π*<n →σ*<σ→σ*。
16. 答：能够使化合物分子的吸收峰波长向长波长方向移动的杂原子基团称为助色团，例如CH4的吸收峰波长位于远紫外区，小于150nm，但是当分子中引入-OH后，甲醇的正己烷溶液吸收波长位移至177nm，-OH起到助色团的作用。
当在饱和碳氢化合物中引入含有π键的不饱和基团时，会使这些化合物的最大吸收波长位移至紫外及可见光区，这种不饱和基团称为生色团。
例如，CH2=CH2的最大吸收波长位于171nm处，而乙烷则位于远紫外区。
17. 答：摩尔吸光系数的显著差别，是区别π→π*跃迁和n →π*跃迁的方法之一。
n →π*跃迁的摩尔吸光系数比较小，一般为10～100 L ·mol -1·cm -1，比π→π*跃迁小2～3个数量级。
溶剂效应也可以区分区别π→π*跃迁和n →π*跃迁。
现代仪器分析 红外吸收光谱法二
3.1 烃类---脂肪烷烃：三组吸收带
• 饱和υCH <3000，2～4个峰（双耳峰） – CH3：2960±15，s；2870±5，m – CH2 ：2926±5（s）和2850±5（s）（和S连移到2780附近） – -CH：2890 附近（vw～m），常被前两者遮盖 – 环丙烷及其衍生物：3100～2990；饱和卤代烃有可能>3000 • δCH 1400附近：尖峰（伴生相对弱些的骨架振动），支化度！ – CH3：1470～1430 m；1380～1370 s（加上CH2贡献，最终前者强度大） • 异丙基 ：～1380和～1370等高双峰（伴生1170和1145，后者肩峰） • 偕二甲基 （季碳骨架）：～1380和～1370前者略小 双峰（伴生1215 和1195，前者肩峰） • 叔丁基：～1385，m；1375～1365，s（伴生1255和1210双峰，和～ 925峰，1255比较固定） – CH2：1485～1440，m – 环烷烃：1445～1450，m～s • ρ-(CH2) n ≥4 750～720：强度和n成正比（可伴生长链反式CH2变形振动带） – 压片法可观察到双峰（链末端有COOH、COOR、NH2等极性基团时，伴 生1350～1180均匀间隔的系列吸收--正构烷基的链长特征，可算链长） – 正丙基：743～734；乙基：790～770
2013/11/14
5
1
2,2,4-三甲基戊烷的红外光谱图
H3C H3C
C-C-C | C
CHCH2CH2OCH2CH2CH
CH3 CH3
CH3 H3CO C COOH CH3
2013/11/14 7 2013/11/14 1215
8
CH3 H返回
仪器分析化学课件红外吸收光谱法
13000 ~4000 4000~200 200~10
4000~400
OH NHCHSH键
倍频吸收区 振动,转动
转动
绝大多数有机物和无机离子 的化学键基频吸收都出现在中红 外区。通常说的红外光谱实指中 红外光谱区。
IR与UV的区别
IR
UV
起源 分子振动能级伴随转动能级跃迁 分子外层价电子能级跃迁
—CC — > —C =C — > —C — C —
15 17 9.5 9.9
4.5 5.6
4.5m
6.0 m
7.0 m
化学键键强越强（即键的力常数K越大）原子折合质量 越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。
例题: 由表中查知C=C键的k=9.5 9.9 ,令其为9.6, 计算波数值
E h h k 2
1 1 k 1307 k
2c
K化学键的力常数，与键能和键长有关，
为双原子的折合质量 =m1m2/（m1+m2）
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。
表 某些键的伸缩力常数（毫达因/埃）
键类型: 力常数: 峰位:
—— 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
RCH=RCH 强峰
反式
顺式
990~970 690
RCH=CH2 990、910两个
1-辛烯红外谱图
• C=O ：C=O伸缩振动 1850 ~1600 cm-1 非常强的
324红外吸收光谱法红外吸收光谱法红外吸收光谱法红外吸...
3.2.4红外吸收光谱法3.2.4.1红外吸收光谱法1）红外吸收光谱(Infrared Absorption Spectroscopy, IR)红外辐射是波长,能量比可见光低的电磁辐射能量比可见光低的电磁辐射，，红外辐射的名称就是因为其能量低于可见光区的红光而取的名称就是因为其能量低于可见光区的红光而取的。
红外光的波长范围大约从0.7～500µm 。
红外光的能量通常用波数代表红外光的能量通常用波数代表，，而不用波长或频率不用波长或频率。
当用cm 作为波长的单位时作为波长的单位时，，波数定义为波长的倒数的倒数：：ν(cm -1) = 1/λ(cm) 例如γ=2.8µm 的红外线的红外线，，它的波长数为它的波长数为：：ν(cm -1) = 1/λ(cm)= 104/2.8 = 3600(cm -1)根据红外线波长根据红外线波长，，习惯将红外光谱分成三个区域: 近红外近红外（（泛频区），中红外（基本振动区基本振动区），），），远红外远红外远红外（（转动区转动区）（）（）（表表）。
）。
测测定这三个区域的光谱所用仪器不同定这三个区域的光谱所用仪器不同，，得到的信息亦不同得到的信息亦不同。
其中3.2.4 红外吸收光谱法其中中红外区是研究其中中红外区是研究、、应用得最多的区域应用得最多的区域。
红外吸收光谱简称红外光谱, 自问世以来自问世以来，，已在医药已在医药、、化工化工、、石油等领域得到广泛的应用油等领域得到广泛的应用。
由于吸附分子的红外光谱可以给出表面吸附物种的结构信息表面吸附物种的结构信息，，并可以得到在反应条件下吸附物种结构的信息结构的信息，，因此许多年以前人们就对红外光谱用于催化研究十分感兴趣十分感兴趣。
目前红外光谱技术已经发展成为催化研究中十分普遍和行之有效的方法普遍和行之有效的方法。
名称波长µm波数/cm -1能级跃迁类型近红外中红外远红外0.78～2.52.5～5050～30012820～40004000～200200～33O-H,N-H 及C-H 键的倍频吸收分子中原子的振动及分子转动分子转动分子转动，，晶格振动2）红外光谱基本理论任何分子就其整个分子而言任何分子就其整个分子而言，，是电中性的是电中性的，，但由于构成分子的各原子因价电子得失的难易子的各原子因价电子得失的难易，，而表现出不同的电负性而表现出不同的电负性，，分子也因此显示不同的极性子也因此显示不同的极性。
仪器分析 (第三版 魏培海)绪论
仪器分析
根据物质的物理或物理化 学性质、参数及变化规律 较复杂、特殊的仪器 多为开动仪器开关 、操作 简单易实现自动化 样量少、有的非破坏分 析，可现场或在线分析 微量、痕量的组分分析， 状态、结构等分析
试样
样量多、破坏性分析
应用
常量分析、定性、定量
仪器分析的分类
质谱分析法 电化学分析法 仪器分析 光分析法
做好仪器分析实验课； 注重在实习、实践中加以应用； 根据具体的分析对象，选择合适的 分析方法，进行正确仪器操作，获 得可信的分析结果。
4.要努力培养自己的自学能力。 做好课堂笔记； 及时总结并独立完成作业； 有问题及时与同学交流、与任课教 师沟通。 利用好网络资源。
测定溶液酸度
“十二五”职业教育国家规划教材
仪器分析
（第三版）
魏培海 曹国庆 主编
绪
论
“十二五”职业教育国家规划教材
仪器分析:采用比较复杂或特殊的仪 器，通过测量表征物质的某些物理的或 物理化学的性质参数及其变化规律来确 定物质的化学组成、状态及结构的方法。
化学分析与仪器分析的区别
化学分析
原理 仪器 操作 根据化学反应及计量关系 主要为简单玻璃仪器 多为手工光分析方法的分类
紫外可见法 原子吸收法 光分析法 核磁法 红外法
原子发射法
荧光法
电化学分析方法的分类
电导分析法
电位分析法
电化学分析法
电解分析法
电泳分析法
极谱与伏安分析法
库仑分析法
色谱分析方法的分类
超临界色谱法 气相色谱法 色谱分析法 薄层色谱法
液相色谱法
电色谱法
毛细管电泳法
学习向导
1.要与其它课程密切联系起来进行学习。
红外吸收光谱法教案.doc
每种简正振动都有其特定的振动频率，似乎都应有相应 的红外吸收带。实际上，绝大多数化合物在红外光谱图上出-现的峰数诉小干理论卜计算的振动数，这是由如下原因引起 的：
（1）没有偶极矩变化的振动，不产生红外吸收；
2.简正振动的基本形式
一般将振动形式分成两类：伸缩振动和变形
振动。（1）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称为
伸缩振动，用符号表示。它又可以分为对称伸缩振动（S）和不 对称伸缩振动 （as）o对同一棊团，不对称伸缩振动的频率要 稍高于对称伸缩振动O
（2）变形振动（又称弯曲振动或变角振动）
红外吸收光谱一般用T〜曲线或T~波数曲线表示。纵坐标为 百分透射比T%，因而吸收峰向下，向上则为谷；横坐标是波长（单 位为Um）,或波数（单位为cm_ 1）o
波长与波数之间的关系为：
波数 /cm_ 1=1 04/（/um）
中红外区的波数范围是40 00〜4 00cm・1。
紫外、可见吸收光谱常用于研究不饱和有机物，特别是具有共
双原子分子的振动
分子中的原子以平衡点为中心，以非常小的振幅(与 原子核之间的距离相比)作周期性的振动，可近似的看作简 谐振动。这种分子振动的模型，以经典力学的方法可把两个 质量为Mi和M2的原子看成钢体小球，连接两原子的化学键设 想成无质量的弹簧，弹簧的长度r就是分子化学键的长度。由 经典力学可导出该体系的基本振动频率计算公式
第六章
红外吸收光谱法
基本要点：
1.
红
外
光
谱
分
析
基本原理；
2.
红外吸收光谱法谱图解析
红外吸收光谱法谱图解析利用红外吸收光谱进行有机化合物定性分析可分为两个方面：一是官能团定性分析，主要依据红外吸收光谱的特征频率来鉴别含有哪些官能团，以确定未知化合物的类别；二是结构分析，即利用红外吸收光谱提供的信息，结合未知物的各种性质和其它结构分析手段(如紫外吸收光谱、核磁共振波谱、质谱)提供的信息，来确定未知物的化学结构式或立体结构。
解析的主要步骤一计算不饱和度由于红外吸收光谱不能得到样品的总体信息(如分子量、分子式等)，如果不能获得与样品有关的其它方面的信息，仅利用红外吸收光谱进行样品剖析，在多数情况下是困难的。
为此应尽可能获取样品的有机元素分析结果以确定分子式，并收集有关的物理化学常数(如沸点、熔点、折射率、旋光度等)，计算化合物的不饱和度。
不饱和度表示有机分子中碳原子的不饱和程度，可以估计分子结构中是否有双键、三键或芳香环。
计算不饱和度u的经验公式为：式中，n1、n3和n4分别为分子式中一价、三价和四价原子的数目。
通常规定双键(C＝C，C＝O)和饱和环烷烃的不饱和度u=1，三键的不饱和度u=2，苯环的不饱和度u=4(可理解为一个环加三个双键)。
因此根据分子式，通过计算不饱和度u，就可初步判断有机化合物的类型。
二确定特征官能团由绘制的红外吸收谱图来确定样品含有的官能团，并推测其可能的分子结构。
按官能团吸收峰的峰位顺序解析红外吸收谱图的一般方法如下：(1)查找羰基吸收峰vC＝O 1900～1650cm-1是否存在，若存在，再查找下列羰基化合物。
①羧酸查找vO-H 3300～2500cm-1宽吸收峰是否存在。
①酸酐查找vC＝O 1820cm-1和1750cm-1的羰基振动耦合双峰是否存在。
①酯查找vC＝O 1300～1100cm-1的特征吸收峰是否存在。
①酰胺查找vN-H 3500～3100cm-1的中等强度的双峰是否存在。
①醛查找官能团vC-H和δC-H倍频共振产生的2820cm-1和2720cm-1两个特征双吸收峰是否存在。
仪器分析红外吸收光谱法共90页
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
90
红外吸收光谱法课件PPT
02 红外吸收光谱仪的组成与 操作
红外吸收光谱仪的组成
01
02
03
04
光源
发射特定波长的红外光，为样 品提供能量。
干涉仪
将红外光分成两束，分别经过 样品和参比，再合并形成干涉
。
检测器
检测干涉后的红外光，转换为 电信号。
数据处理系统
处理检测器输出的电信号，生 成红外吸收光谱。
红外吸收光谱仪的操作流程
多光谱融合
将红外光谱与其他光谱技 术进行融合，实现多维度、 多角度的物质成分和结构 分析。
云平台与大数据
利用云平台和大数据技术， 实现红外光谱数据的共享、 挖掘和分析，推动科研合 作与成果转化。
感谢您的观看
THANKS
检查部件
定期检查仪器各部件是否正常 工作，如光源、干涉仪、检测 器等。
定期校准
为保证测试结果的准确性，应 定期对仪器进行校准。
数据备份
对测试结果进行备份，以防数 据丢失。
03 红外吸收光谱法的实验技 术
样品的制备与处理
样品制备
将待测物质研磨成粉末，以便更 好地分散在测试介质中。
样品处理
根据实验需求，对样品进行纯化 、干燥等预处理，以消除干扰因 素。
用于检测大气和水体中 的污染物，如挥发性有 机化合物、重金属等。
用于研究生物大分子的 结构和功能，如蛋白质、
核酸等。
红外吸收光谱法的历史与发展
历史
红外吸收光谱法自19世纪中叶被发现以来，经历了多个发展阶段，不断完善和 改进。
发展
随着仪器的改进和计算机技术的发展，红外吸收光谱法的应用范围不断扩大， 分析精度和灵敏度也不断提高。未来，红外吸收光谱法将继续在各个领域发挥 重要作用。
第二章红外吸收光谱法PPT课件
z 2．简谐振动的数目
对于由N个原子组成的分子：
3N=平动自由度+转动自由度+振动自由度 y
x
振动自由度= 3N-平动自由度-转动自由度
由N个原子组成的分子：平动自由度=3
由N个原子组成的线形分子：转动自由度=2 由N个原子组成的非线形分子：转动自由度=3
线 形 分 子：振动自由度= 3N-5 非线形分子：振动自由度= 3N-6
μ 1.008 35.45 0.98
1.008 35.45
μ相同:
k相近:
C-C 1429 cm-1
C=C k 增大
1667 cm-1 v 增大
C≡C
C-C
C-N
μ增大
2222cm-1
1429 cm-1
第7页/共85页
1330 cm-1 v 减少
C-O 1280cm-1
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 和键力常数，即取决于分子的结构特征。
一、红外光的分区
红外线：波长在0.76~500μm (1000μm) 范围内的电磁波称为红外线。
近红外区：0.78~2.5μm （12820----4000cm-1 ） —OH和—NH倍频吸收区
中红外区：2.5~25μm （4000----400cm-1 ） 基团的基频振动、伴随转动光谱
远红外区：25~500μm （400----20cm-1 ） 纯转动光谱
对称性伸缩振动 V S 反对称性伸缩振动 V aS
面内变形振动 剪式振动δ S 平面摇摆ρ
面外变形振动
非平面摇摆ω 扭曲振动τ
伸缩振动的k比变形振动k大；因此伸缩振动出现在红外吸收
光谱的高波数区，变形振动出现在红外吸收光谱的低波数区。
分析化学 红外吸收光谱法
两区域法的分区及其作用
区域
吸收峰类型
作用
特征
特征区 4000-1300cm-1
氢单键的伸缩振动峰 各种叁键、双键的伸缩振动峰 部分氢单键的面内弯曲振动峰
①确定化合物具有哪 些基团；②确定化合 物的类别
吸收峰比较稀疏，容 易辨认
指纹区 1300-400cm-1
各种单键的伸缩振动峰 多数基团的面外弯曲振动峰
①面内弯曲振动 β ●剪式振动δ ●面内摇摆振动ρ
②面外弯曲振动 γ ●面外摇摆振动ω ●扭曲振动τ
基本振动方式
对称 不对称 伸缩振动
剪式 面内摇摆 面内弯曲振动
面外摇摆 卷曲 面外弯曲振动
弯曲振动
甲烷中C-H的弯曲振动
甲烷中C-H的伸缩振动
振动自由度
vibrative degree of freedom
②折合相对原子质量越小，基团的伸缩振动波数越高。 ③以共价键与C原子组成基团的其他原子随着原子质量
的增加，红外振动波数减小。 C H C C C O C C lC B rC I ④折合相对原子质量相同的基团，一般ν＞β＞γ。
基频峰和泛频峰
●基频峰：分子吸收一定频率的红外线，由振动基态(V=0)跃迁 至第一激发态(V=1)时，所产生的吸收峰。位置规律性比较强 且强度比较大，在红外光谱上较容易识别。
正己醇、2—丁醇、丁醚的红外光谱
醇类和酚类化合物、、振动频率
化合物 伯醇 仲醇 叔醇 酚
OH（cm-1）
3640 3630 3620 3610
C（H cm-1） 1350～1260cm-1 1350～1260cm-1 1410～1310cm-1 1410～1310cm-1
CO（cm-1）
仪器分析教案7红外吸收光谱法
第十章红外吸收光谱法10．1教学建议一、从应用实例入手，介绍红外吸收光谱法的基本原理和红外光谱仪结构特征。
二、依据红外谱图确定有机化合物结构,推断未知物的结构为目的,介绍红外光谱分析方法在定性及定量分析的方面的应用。
10．2主要概念一、教学要求：（一）、掌握红外吸收光谱法的基本原理；（二）、掌握依据红外谱图确定有机化合物结构,推断未知物的结构方法；（三）、了解红外光谱仪的结构组成与应用。
二、内容要点精讲（一）基本概念红外吸收光谱——当用红外光照射物质时，物质分子的偶极矩发生变化而吸收红外光光能，有振动能级基态跃迁到激发态（同时伴随着转动能级跃迁），产生的透射率随着波长而变化的曲线。
红外吸收光谱法——利用红外分光光度计测量物质对红外光的吸收及所产生的红外光谱对物质的组成和结构进行分析测定的方法，称为红外吸收光谱法。
振动跃迁——分子中原子的位置发生相对运动的现象叫做分子振动。
不对称分子振动会引起分子偶极矩的变化，形成量子化的振动能级。
分子吸收红外光从振动能级基态到激发态的变化叫做振动跃迁。
转动跃迁——不对称的极性分子围绕其质量中心转动时，引起周期性的偶极矩变化，形成量子化的转动能级。
分子吸收辐射能（远红外光）从转动能级基态到激发态的变化叫做转动跃迁。
伸缩振动——原子沿化学键的轴线方向的伸展和收缩的振动。
弯曲振动——原子沿化学键轴线的垂直方向的振动，又称变形振动，这是键长不变，键角发生变化的振动。
红外活性振动——凡能产生红外吸收的振动，称为红外活性振动，不能产生红外吸收的振动则称为红外非活性振动。
诱导效应——当基团旁边连有电负性不同的原子或基团时，通过静电诱导作用会引起分子中电子云密度变化，从而引起键的力常熟的变化，使基团频率产生位移的现象。
共轭效应——分子中形成大 键使共轭体系中的电子云密度平均化，双键力常数减小，使基团的吸收频率向低波数方向移动的现象。
氢键效应——氢键使参与形成氢键的原化学键力常数降低，吸收频率将向低波数方向移动的现象。
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线性分子：
【例题2-2】 试计算CO2的振动自由度，分 析其振动类型。
解：CO2是由3个原子构成的线性分子，因此， 其振自由度为：
三、红外光谱产生的条件
1．辐射光子具有的能量与发生振动跃 迁所需的跃迁能量相等
EV
(v
1 )h
2
只有当红外辐射频率等于振动量子数的差值与 分子振动频率的乘积时，分子才能吸收红外辐 射，产生红外吸收光谱。
2．分子振动引起瞬间偶极矩变化
有当分子内的振动引起偶极矩变化（△≠0）时才能产 生红外吸收，该分子称之为红外活性的；△=0的分子振动 不能产生红外吸收，称为非红外活性的。同核双原子分子如 H2、O2、N2等其振动过程中偶极矩始终为0，因此没有红外活 性，不会产生红外吸收光谱。
讨论
谱峰数常常少于理论计算出的振动数，原因： ➢ =0的振动不产生红外吸收, 如CO2； ➢ 谱线简并（振动形式不同，但其频率相同）； ➢ 仪器分辨率或灵敏度不够，有些谱峰观察不到。
本章能力目标
➢能根据基团频率判断官能团的存在； ➢能掌握固体及液态样品的制备技术； ➢能操作常用的红外光谱仪 。
第一节 红外吸收光谱法的基本原理
红外光谱(IR)的产生
样品受到的红外光照射时，分子吸收其中 一些频率的辐射，发生振-转能级的跃迁, 分子的偶极矩发生变化，相应于这些区域
的透射光强减弱，记录百分透过率 T% 对
波数或波长的曲线，即得红外光谱。
一、双原子分子的振动
1．双原子分子的简谐振动
键力常数k
HCl振动示意图
2．振动频率
基本振动频率或波数：
K：键力常数（达因·厘米-1,dyn·cm-1）； C：光速（2.9981010cm·s-1）； ：双原子折合质量（g）
公式简化
：相对原子质量单位； k：（N·cm-1）。 NA：阿伏加德罗常数（6.022×1023mol-1）
➢基团频率和特征吸收峰对于分子结构鉴 定具有重要意义。
二、红外光谱区域的划分
➢ 红外光谱仪的工作范围： 4000～400cm-1，常见官能团都在这
个区域内产生吸收带。 ➢红外光谱区划分：
基团频率区（4000～1300 cm-1） 指纹区（1300～400cm-1）
1．基团频率区（4000～1300cm-1）
（1）伸缩振动
只有键长发生变化而键角不变的振动 称。伸缩振动分为对称伸缩和反对称伸缩 振动。
水分子的伸缩振动。其中（a）为对称伸缩振动 (3652cm-1)；(b)为反对称伸缩振动(3756cm-1)
（2）变形振动
指基团键角发生周期变化而键长不变的振 动。变形振动分为面内变形和面外变形振动。
同一基团的变形振动频率比伸缩振动的 频率要低。
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。
对称伸缩振动（Vs） 伸缩振动
振
反对称伸缩振动（Vas）
动
的
剪式振动（δ）
类
面内变形
型
面内摇摆振动（ρ）
变形振动
面外摇摆振动（ω）
面外变形
扭曲变形振动（τ）
简单振动的类型
2．振动的理论数
N原子分子在红外光谱图上可以出现一个以上 的基频吸收峰，理论上，吸收峰的数目等于分子 的振动的数目（振动自由度）。
“十二五”职业教育国家规划教材
仪器分析
（第三版）
魏培海 曹国庆 主编
第二章 红外吸收光谱法
“十二五”职业教育国家规划教材
红外吸收光谱: 物质的分子受到频率连续变 化的红外光照射时，吸收了某些特定频率的 红外光，发生了分子振动能级和转动能级的 跃迁而形成的光谱。
红外吸收光谱法: 利用红外光谱进行定性定 量分析的方法。
四、红外光谱的表示方法
红外吸收光谱一般用T～曲线或T～ 表示
光谱的基本要素：
光谱的形状、峰的位置、峰的数目和峰 的强度，与分子的结构有密切关系。
峰的位置： 与化学键的力常数、原子折合质量有关；
峰的数目： 与分子中振动数目、光谱产生的条件有关；
峰的强度： 与振动的类型、化学基团的含量等有关。
第二节 基团频率和特征吸收峰
一、基团频率 二、红外光谱区域的划分 三、常见官能团的特征吸收频率 四、基团频率的影响因素
一、基团频率
数据分析： C—H伸缩振动 ：2800-3300cm-1 O－H伸缩振动： 3200～3650 cm-1 N－H伸缩振动： 3100～3500cm-1
➢基团频率: 能代表基团存在，并有较高 强度的吸收谱带称为基团频率，其所在 的位置一般又称为特征吸收峰。
【例题2-1】HCl分子的健力常数为5.1牛 顿·厘米-1，试估计该分子的振动频率。
解： m1 m2 35.51.0 0.97
m1 m2 35.5 1.0
K=5.1N/cm
1304 k 1304 5.1 2984cm1
0.97
（实测值为2886cm-1）
讨论
➢力常数越大，折合质量越小，化学键的 振动频率（波数）越高。
特点 ➢光谱来源：分子振动和转动； ➢样品：气态、液态、固态样品； ➢应用：结构分析。
本章教学内容
➢红外吸收光谱法的基本原理； ➢红外吸收与物质结构的关系； ➢红外光谱仪器； ➢红外吸收光谱法应用；
本章知识目标
➢了解红外光谱产生的原因； ➢掌握伸缩振动振动频率或波数与键力常数及
折合质量的关系 ➢理解基团频率及其影响因素 ➢熟悉红外光谱仪的构成及特点 ➢了解红外光谱法在物质结构分析中的应用
（1）X—H伸缩振动区 (4000 ～2500cm-1）； （2）三键和累积双键伸缩振动区（2500～
1900cm-1）； （3）双键伸缩振动区（1900～1200 cm-1）。
X-H伸缩振动区：4000-2500cm-1
三键及累积双键区（2500~1900cm-1）
双键伸缩振动区（1900~1200cm-1） C
➢C-C、C=C、C≡C三种碳-碳键的折合原 子量相同，而键力常数依次为单键＜双 键＜叁键，所以波数也依次增大。
➢C-C、C-H、 O-H都属于单键，键力常数 相因近此，O-而H键折的合振原动子频量率O最-H＜大。C-H＜C-C ，
二、多原子分子的振动
1．振动的基本形式 双原子分子只有简单的伸缩振动; 多原子分子的振动分解成许多简单的 基本振动。