红外光谱分析PPT课件
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《红外光谱解析方法》课件
确定分子结构 鉴别化合物
反应机理研究 生物大分子研究
红外光谱能够提供分子中官能团 和化学键的信息，有助于确定分 子的结构。
红外光谱可以用于研究化学反应 机理，通过分析反应前后红外光 谱的变化可以推断出反应过程和 机理。
02
红外光谱解析方法分类
Chapter
基线校正法
基线校正法是一种常用的红外光谱解析方法，主要用 于消除基线漂移和噪声干扰，提高光谱的准确性和可
傅里叶变换法
傅里叶变换法是一种通过傅里 叶变换将时域信号转换为频域 信号，从而解析红外光谱的方
法。
傅里叶变换法能够将复杂的光 谱信号分解为多个简单的正弦 波和余弦波的叠加，便于解析
和识别各种成分的特征峰。
傅里叶变换法需要高精度的光 谱仪和计算机硬件，因此成本 较高。
傅里叶变换法的优点是能够准 确解析各种成分的特征峰，适 用于复杂混合物和生物样品的 分析。
《红外光谱解析方法》ppt课件
目录
• 红外光谱解析方法简介 • 红外光谱解析方法分类 • 红外光谱解析步骤 • 红外光谱解析实例 • 红外光谱解析的未来发展
01
红外光谱解析方法简介
Chapter
红外光谱的基本原理
红外光谱的产生
红外光谱是由于分子振动和转动能级跃迁而产生的 ，不同物质具有不同的能级分布，因此红外光谱具 有特征性。
生物大分子的红外光谱解析在研究其结构和功能方面具有 重要作用。通过分析生物大分子的红外光谱，可以了解其 分子结构和分子间的相互作用，进而研究其在生命过程中 的功能和作用机制。例如，在蛋白质的红外光谱中，可以 观察到蛋白质二级结构的信息，这对于研究蛋白质的结构 和功能具有重要意义。
05
红外光谱解析的未来发展
精品现代材料分析-红外吸收光谱介绍PPT课件
H
R1 C
H
H 3040~3010
C R2
R2 3040~3010
C H
1420~1410 1420~1410
895~885
990 910 840~800
965
730~675
1658~1698 1645~1640 1675~1665 1675~1665 1665~1650
（3）炔烃
末端炔烃的C-H伸缩振动一般在3300 cm-1处 出现强的尖吸收带。
对于伸缩振动来说，氢键越强，谱带越宽，吸收强度越 大，而且向低波数方向位移也越大。
对于弯曲振动来说，氢键则引起谱带变窄，同时向高波 数方向位移。
O H NH 游离
R
R
HN H O 氢键
C=O 伸缩 N-H 伸缩 N-H 变形
1690
3500
1620-1590
1650
3400
1650-1620
HO O
苯环取代类型在2000~1667cm-1和 900~650cm-1的图形
邻、间及对位二甲苯的红外光谱
（5）醇和酚
在稀溶液中，O-H键的特征吸收带位于3650～3600 cm-1；在纯液体或固体中，由于分子间氢键的关系， 使这个吸收带变宽，并向低波数方向移动，在 3500～3200 cm-1处出现吸收带。
~17ห้องสมุดไป่ตู้0
~1760（游离态）
（5）芳环、C=C、C=N伸缩振动区 1675~1500cm-1
① RC=CR′ 1620 1680 cm-1 强度弱， R=R′（对称）时，无红外活性。
② 芳环骨架振动在1600～1450 cm-1有二到四 个中等强度的峰，是判断芳环存在的重要标 志之一。
R1 C
H
H 3040~3010
C R2
R2 3040~3010
C H
1420~1410 1420~1410
895~885
990 910 840~800
965
730~675
1658~1698 1645~1640 1675~1665 1675~1665 1665~1650
（3）炔烃
末端炔烃的C-H伸缩振动一般在3300 cm-1处 出现强的尖吸收带。
对于伸缩振动来说，氢键越强，谱带越宽，吸收强度越 大，而且向低波数方向位移也越大。
对于弯曲振动来说，氢键则引起谱带变窄，同时向高波 数方向位移。
O H NH 游离
R
R
HN H O 氢键
C=O 伸缩 N-H 伸缩 N-H 变形
1690
3500
1620-1590
1650
3400
1650-1620
HO O
苯环取代类型在2000~1667cm-1和 900~650cm-1的图形
邻、间及对位二甲苯的红外光谱
（5）醇和酚
在稀溶液中，O-H键的特征吸收带位于3650～3600 cm-1；在纯液体或固体中，由于分子间氢键的关系， 使这个吸收带变宽，并向低波数方向移动，在 3500～3200 cm-1处出现吸收带。
~17ห้องสมุดไป่ตู้0
~1760（游离态）
（5）芳环、C=C、C=N伸缩振动区 1675~1500cm-1
① RC=CR′ 1620 1680 cm-1 强度弱， R=R′（对称）时，无红外活性。
② 芳环骨架振动在1600～1450 cm-1有二到四 个中等强度的峰，是判断芳环存在的重要标 志之一。
红外光谱分析全解课堂PPT
红外分光光度计测量分辨率主要决定于狭缝的宽 度，光谱狭缝宽度愈小，仪器的分辨率愈好。所以为 提高仪器的分辨率，应尽可能使狭缝的宽度小。
29
图4-16是聚苯乙烯膜C—H伸缩振动吸收区分辨率与狭 缝宽度的关系。由于狭缝宽不仅分辨率降低，而且谱带形 状和强度也发生变化。
30
2．测量准确度 指仪器记录的样品真实透过度的准确程度。影响测
由于检测器产生的信号很微小，因此，必须将信 号放大，才能记录成红外光谱。
28
三、红外分光光度计的操作性能及影响因素
1．分辨率 分辨率是仪器的重要性能之一，它表示仪器分开
相邻光谱波数（或波长）的能力。普通红外分光光度 计的分辨率至少应为2cm-1或1cm-1，更精密的仪器， 如付里叶变换光谱仪的分辨率可达到0.1cm-1，甚至 更小。
振动光谱分类
定义： 所谓振动光谱是指物质由于吸收了能量而引
起其分子或原子内部基团振动的能量改变所产生 的光谱。 分类：
主要包括红外吸收光谱和激光拉曼光谱。 如果用的光源是红外光谱范围，即0.781000µm，就是红外吸收光谱。如果用的是强单色 光，例如激光，产生的是激光拉曼光谱。
1
第一节 红外光谱的基本原理
9
（5）谱带的划分：
10
11
高岭石{Al4[Si4O10](OH)8 }红外吸收光谱
透过率/%
80 70 60 50 40 30 20 10
0 -10
4000
3500
3000
2500
2000
波 数/cm-1
1500
1000
80 70 60 50 40 30 20 10 0 -10 500
12
三、红外光谱产生的原理
光源 单色器 检测器 电子放大器 记录系统
29
图4-16是聚苯乙烯膜C—H伸缩振动吸收区分辨率与狭 缝宽度的关系。由于狭缝宽不仅分辨率降低，而且谱带形 状和强度也发生变化。
30
2．测量准确度 指仪器记录的样品真实透过度的准确程度。影响测
由于检测器产生的信号很微小，因此，必须将信 号放大，才能记录成红外光谱。
28
三、红外分光光度计的操作性能及影响因素
1．分辨率 分辨率是仪器的重要性能之一，它表示仪器分开
相邻光谱波数（或波长）的能力。普通红外分光光度 计的分辨率至少应为2cm-1或1cm-1，更精密的仪器， 如付里叶变换光谱仪的分辨率可达到0.1cm-1，甚至 更小。
振动光谱分类
定义： 所谓振动光谱是指物质由于吸收了能量而引
起其分子或原子内部基团振动的能量改变所产生 的光谱。 分类：
主要包括红外吸收光谱和激光拉曼光谱。 如果用的光源是红外光谱范围，即0.781000µm，就是红外吸收光谱。如果用的是强单色 光，例如激光，产生的是激光拉曼光谱。
1
第一节 红外光谱的基本原理
9
（5）谱带的划分：
10
11
高岭石{Al4[Si4O10](OH)8 }红外吸收光谱
透过率/%
80 70 60 50 40 30 20 10
0 -10
4000
3500
3000
2500
2000
波 数/cm-1
1500
1000
80 70 60 50 40 30 20 10 0 -10 500
12
三、红外光谱产生的原理
光源 单色器 检测器 电子放大器 记录系统
红外光谱图文课件PPT
红外光谱可以监测化学反应过程中分 子结构的动态变化，有助于理解反应 机理。
04
红外光谱实验技术
Байду номын сангаас
样品制备技术
01
02
03
固体样品制备
将样品研磨成粉末，然后 与KBr混合压制成透明片 或与Ge晶片接触测量。
液体样品制备
将液体样品涂在CaF2或 NaCl晶片上，或使用液膜 法测量。
气体样品制备
将气体样品通过吸收池， 利用适当的吸收剂吸收后 进行测量。
红外光谱的表示方法
谱图
红外光谱图是以波长为横坐标，以透 射比或吸光度为纵坐标绘制的图谱。
峰的位置与强度
特征峰与峰带
特征峰是指特定官能团对应的吸收峰， 峰带则是由多个特征峰组成的区域， 可以反映分子中存在的官能团及其结 构特征。
峰的位置表示特定波长的红外光被吸 收，峰的强度则反映该波长下分子振 动的程度。
红外光谱图文课件
目录
• 红外光谱基本概念 • 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
01
红外光谱基本概念
红外光谱的产生
分子振动
分子中的原子或分子的振动会产 生能量变化，当这些变化与红外 光相匹配时，光被吸收，形成红 外光谱。
分子振动类型
分子振动主要有伸缩振动和弯曲 振动两种类型，伸缩振动是指原 子沿键轴方向的往复运动，弯曲 振动则是指分子构型的变化。
02
仪器维护
定期对仪器进行校准和维护，确保测量准确性。
03
安全防范措施
了解并遵守实验室安全规定，避免直接接触有毒有害物质；在操作过程
中注意防止气体泄漏和火灾事故的发生；实验结束后，应按照实验室规
定正确处理废弃物。
04
红外光谱实验技术
Байду номын сангаас
样品制备技术
01
02
03
固体样品制备
将样品研磨成粉末，然后 与KBr混合压制成透明片 或与Ge晶片接触测量。
液体样品制备
将液体样品涂在CaF2或 NaCl晶片上，或使用液膜 法测量。
气体样品制备
将气体样品通过吸收池， 利用适当的吸收剂吸收后 进行测量。
红外光谱的表示方法
谱图
红外光谱图是以波长为横坐标，以透 射比或吸光度为纵坐标绘制的图谱。
峰的位置与强度
特征峰与峰带
特征峰是指特定官能团对应的吸收峰， 峰带则是由多个特征峰组成的区域， 可以反映分子中存在的官能团及其结 构特征。
峰的位置表示特定波长的红外光被吸 收，峰的强度则反映该波长下分子振 动的程度。
红外光谱图文课件
目录
• 红外光谱基本概念 • 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
01
红外光谱基本概念
红外光谱的产生
分子振动
分子中的原子或分子的振动会产 生能量变化，当这些变化与红外 光相匹配时，光被吸收，形成红 外光谱。
分子振动类型
分子振动主要有伸缩振动和弯曲 振动两种类型，伸缩振动是指原 子沿键轴方向的往复运动，弯曲 振动则是指分子构型的变化。
02
仪器维护
定期对仪器进行校准和维护，确保测量准确性。
03
安全防范措施
了解并遵守实验室安全规定，避免直接接触有毒有害物质；在操作过程
中注意防止气体泄漏和火灾事故的发生；实验结束后，应按照实验室规
定正确处理废弃物。
红外光谱最全最详细明了分解ppt课件
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1.3.2 分子结构对基团吸收谱带位置的影响
（1）诱导效应（I效应）：基团邻近有不同电负性的取代 基时，由于诱导效应引起分子中电子云分布的变化，从而 引起键力常数的改变，使基团吸收频率变化。
4. 色散型红外光谱仪主要部件
(1) 光源
能斯特灯：氧化锆、氧化钇和氧化钍烧结制成 的中空或实心圆棒，直径1-3 mm，长20-50mm；
室温下，非导体，使用前预热到800 C； 特点：发光强度大；寿命0.5-1年； 硅碳棒：两端粗，中间细；直径5 mm，长2050mm；不需预热；两端需用水冷却；
(2) 单色器
(2)共轭效应（C效应）： 共轭效应要求共轭体系有共平面性。
（3）瞬间偶极矩大，吸收峰强；键两端原子电 负性相差越大（极性越大），吸收峰越强； （4）由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的 吸收峰，基频峰； （5）由基态直接跃迁到第二激发态，产生一个 弱的吸收峰，倍频峰.
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
某一基团的特征吸收频率，同时还要受到分子结构 和外界条件的影响。
同一种基团，由于其周围的化学环境不同，其特征吸 收频率会有所位移，不是在同一个位置出峰。
基团的吸收不是固定在某一个频率上，而是在一个范围 内波动。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
红外光谱-全ppt课件
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。
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。
较高频率。
C-H弯曲振动：1475-1300 cm-1 ，甲基的对称变形 振动出现在1375 cm-1处 ，对于异丙基和叔丁基，
吸收峰发生分裂。
亚甲基平面摇摆：800-720cm-1对判断-(CH2)n-的碳
链长度有用， n>4 725,
n=3 729-726,
n=2 743-734, n=1 785-770
H
H
H
υ C=C υ =C H
1645cm-1 3017cm-1
1610cm-1 3040cm-1
1565cm-1 3060cm-1
精选课件
21
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 (RCOOH)2
（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。
精选课件
5
红外光谱基本原理
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：
υ＝ 1 2
若用波数取代振动频率,则有下式:
μ为折合原子量
μ=
M1M2 M1 M2
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。
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。
较高频率。
C-H弯曲振动：1475-1300 cm-1 ，甲基的对称变形 振动出现在1375 cm-1处 ，对于异丙基和叔丁基，
吸收峰发生分裂。
亚甲基平面摇摆：800-720cm-1对判断-(CH2)n-的碳
链长度有用， n>4 725,
n=3 729-726,
n=2 743-734, n=1 785-770
H
H
H
υ C=C υ =C H
1645cm-1 3017cm-1
1610cm-1 3040cm-1
1565cm-1 3060cm-1
精选课件
21
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 (RCOOH)2
（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。
精选课件
5
红外光谱基本原理
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：
υ＝ 1 2
若用波数取代振动频率,则有下式:
μ为折合原子量
μ=
M1M2 M1 M2
红外光谱谱图解析实例53385ppt课件
3300附近 3010— 3040 3030附近
2960±5 2870±10 2930±5 2850±10
振动形式
伸缩 伸缩 伸缩 伸缩 伸缩
伸缩 伸缩 伸缩
反对称伸缩 对称伸缩 反对称伸缩 对称伸缩
吸 收 强 度
m， sh s，b m s，b
s s s
s s s s
说明
判断有无醇类、酚类和有机酸的重 要依据
3、 C=O （1850 1600 cm-1 ）碳氧双键的特征峰，强度大， 峰尖锐。 4、单核芳烃 的C=C键伸缩振动（1626 1650 cm-1 ）
.
各种官能团的吸收频率范围
从第一区域到第四区域，4000cm-1到400cm-1各种官能团的特征吸收频 率范围。
区 域
基团
—OH（游离）
—OH（缔合）
例： C9H8O2 = （2 +29 – 8 ）/ 2 = 6
.
主要官能团的吸收频率范围
1、—O—H 3650 3200 cm-1 确定 醇，酚，酸
2、不饱和碳原子上的=C—H（ C—H ）
苯环上的C—H 3030 cm-1 =C—H 3010 2260 cm-1 C—H 3300 cm-1
—NH2，—NH（游离）
第
—NH2，—NH（缔合） —SH
C—H伸缩振动
不饱和C—H
一 ≡C—H（叁键）
═C—H（双键） 苯环中C—H
饱和C—H
区
—CH3
—CH3
域
—CH2 —CH2
吸收频 率
（cm-1 ）
3650— 3580 3400— 3200 3500— 3300 3400— 3100 2600— 2500
.
2960±5 2870±10 2930±5 2850±10
振动形式
伸缩 伸缩 伸缩 伸缩 伸缩
伸缩 伸缩 伸缩
反对称伸缩 对称伸缩 反对称伸缩 对称伸缩
吸 收 强 度
m， sh s，b m s，b
s s s
s s s s
说明
判断有无醇类、酚类和有机酸的重 要依据
3、 C=O （1850 1600 cm-1 ）碳氧双键的特征峰，强度大， 峰尖锐。 4、单核芳烃 的C=C键伸缩振动（1626 1650 cm-1 ）
.
各种官能团的吸收频率范围
从第一区域到第四区域，4000cm-1到400cm-1各种官能团的特征吸收频 率范围。
区 域
基团
—OH（游离）
—OH（缔合）
例： C9H8O2 = （2 +29 – 8 ）/ 2 = 6
.
主要官能团的吸收频率范围
1、—O—H 3650 3200 cm-1 确定 醇，酚，酸
2、不饱和碳原子上的=C—H（ C—H ）
苯环上的C—H 3030 cm-1 =C—H 3010 2260 cm-1 C—H 3300 cm-1
—NH2，—NH（游离）
第
—NH2，—NH（缔合） —SH
C—H伸缩振动
不饱和C—H
一 ≡C—H（叁键）
═C—H（双键） 苯环中C—H
饱和C—H
区
—CH3
—CH3
域
—CH2 —CH2
吸收频 率
（cm-1 ）
3650— 3580 3400— 3200 3500— 3300 3400— 3100 2600— 2500
.
红外吸收光谱分析(共27张PPT)
这里弹簧的k值就的原子不是静止不动的，原子在其平衡位置做相 对运动，从而产生振动！原子与原子之间的相对运动无非有 两种情况，即：键长发生变化（伸缩振动），键角发生变化 （弯曲振动）
对于双原子分子：没有弯曲振动，只有一个伸缩振动
对于多原子分子来说，包括伸缩振动和弯曲振动。 伸缩振动有对称和不对称伸缩以亚甲基－CH2为例
苯，3N－6＝30种，实际上苯的红外谱图上只有几个吸收峰！ 说明：不单苯，许多化合物在红外谱图上的吸收峰数目要远 小于其振动自由度（理论计算值）。
原因:(1)相同频率的峰重叠（2）频率接近或峰弱，仪器检测
不出（3）有些吸收峰落在仪器的检测范围之外（4）并不是
（2）对于基频峰：偶极矩变化越大的振动，吸收峰越强
②液体试样：溶液法和液膜法。溶液法是将液体试样溶在适当的红 外溶剂中（CS2，CCl4，CHCl3等）然后注入固定池中进行测定。液 膜法是在可拆池两窗之间，滴入几滴试样使之形成一层薄的液膜。
③固体试样：压片法、糊状法和薄膜法。压片法通常按照固体样品和 KBr为1：100研磨，用高压机压成透明片后再进行测定。糊状法就是把 试样研细滴入几滴悬浮剂（石蜡油），继续研磨成糊状然后进行测定 。薄膜法主要用于高分子化合物的测定，通常将试样溶解在沸点低易 挥发的溶剂中，然后倒在玻璃板上，待溶剂挥发成膜后再用红外灯加 热干燥进一步除去残留的溶剂，制成的膜直接插入光路进行测定。
（3）组频峰：振动之间相互作用产生的吸收峰
（4）泛频峰：倍频峰＋组频峰
（5）特征峰：可用于鉴别官能团存在的吸收峰。 （6）相关峰：由一个官能团引起的一组具有相互依存关系 的特征峰
红外光谱可分为基频区和指纹区两大区域
（1）基频区(4000～1350cm-1)又称为特征区或官能团区，其
对于双原子分子：没有弯曲振动，只有一个伸缩振动
对于多原子分子来说，包括伸缩振动和弯曲振动。 伸缩振动有对称和不对称伸缩以亚甲基－CH2为例
苯，3N－6＝30种，实际上苯的红外谱图上只有几个吸收峰！ 说明：不单苯，许多化合物在红外谱图上的吸收峰数目要远 小于其振动自由度（理论计算值）。
原因:(1)相同频率的峰重叠（2）频率接近或峰弱，仪器检测
不出（3）有些吸收峰落在仪器的检测范围之外（4）并不是
（2）对于基频峰：偶极矩变化越大的振动，吸收峰越强
②液体试样：溶液法和液膜法。溶液法是将液体试样溶在适当的红 外溶剂中（CS2，CCl4，CHCl3等）然后注入固定池中进行测定。液 膜法是在可拆池两窗之间，滴入几滴试样使之形成一层薄的液膜。
③固体试样：压片法、糊状法和薄膜法。压片法通常按照固体样品和 KBr为1：100研磨，用高压机压成透明片后再进行测定。糊状法就是把 试样研细滴入几滴悬浮剂（石蜡油），继续研磨成糊状然后进行测定 。薄膜法主要用于高分子化合物的测定，通常将试样溶解在沸点低易 挥发的溶剂中，然后倒在玻璃板上，待溶剂挥发成膜后再用红外灯加 热干燥进一步除去残留的溶剂，制成的膜直接插入光路进行测定。
（3）组频峰：振动之间相互作用产生的吸收峰
（4）泛频峰：倍频峰＋组频峰
（5）特征峰：可用于鉴别官能团存在的吸收峰。 （6）相关峰：由一个官能团引起的一组具有相互依存关系 的特征峰
红外光谱可分为基频区和指纹区两大区域
（1）基频区(4000～1350cm-1)又称为特征区或官能团区，其
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正已烷的 红外光谱图
2015年11月5日
10
广西大学林学院 张一甫
2.2 多原子分子的振动
对于多原子分子，由于一个原子同时与几个其它原子形成化学键， 振动相互牵连,不易直观加以解释，但可以把它的振动分解为许多简单 的基本振动，即简正振动。一般分成两类：伸缩振动和变形振动。
a. 伸缩振动(νs νas ）
2015年11月5日
7
广西大学林学院 张一甫
波数 C
1
2c
k
130k7
2015年11月5日
k为化学键的力常数 C为光速
8
广西大学林学院 张一甫
表2 某些键的伸缩力常数（毫达因/埃）
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。
键类型:
—CC — > —C =C — > —C — C —
由于分子中，各个原子之间的振动形式十分复杂，即使简单的化合物，其 红外光谱也是有其特征的，因此可以通过分析化合物的红外光谱，获得分子结 构的信息，尤其是官能团的信息，是用于分析分子结构的有力工具。
2015年11月5日பைடு நூலகம்
4
广西大学林学院 张一甫
红外光谱的定义
▪ 当样品受到频率连续变化的红外光照射时，样品分子会吸
2015级研究生《材料现代研究方法》课程
红外光谱分析 Infrared spectroscopy
2015年11月5日
1
广西大学林学院 张一甫
Content s
1 概述 2 红外光谱的基本原理 3 红外光谱仪及样品制备技术 4 各类化合物的红外特征光谱 5 红外图谱解析
2015年11月5日
2
广西大学林学院 张一甫
收某些频率的辐射，并转化为分的振动或转动能量，引起
偶极矩的净变化，产生的分子振动和转动能级从基态到激
发态的跃迁，从而形成的分子吸收光谱称为红外光谱。又
2015年11月5日
5
广西大学林学院 张一甫
表1：红外光区的划分
区域名称
近红外区
泛频区
中红外区
基本振动区
波长(µm)
0.75-2.5 2.5-25
波数(cm-1)
104
(m)
2015年11月5日
6
广西大学林学院 张一甫
2 红外光谱的基本原理
2.1 双原子分子的振动方程
化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧，将分子看成一个谐振子，简谐 振动遵循胡克定律，即作用的恢复力和伸展力是同等的，力的大小与位移成正 比，方向与位移方向相反。
双原子分子只有沿化学键的一种振动方式，当分子振动时，化学键的电荷 分布发生变化，若两个原子不同，分子的电荷中心与两个原子核同步振荡，仿 佛一个振荡的电偶极子。当偶极子受到波长连续的红外光照射时，分子可吸收 某一波长的红外光，增大分子的振动能量，所吸收的的红外光频率，与该分子 的振动频率一致。
13158-4000 4000-400
能级跃迁类型
OH、NH、CH键 的倍频吸收
分子振动/伴随转动
远红外区
分子转动区
25-300
400-10
分子转动
红外光区分成三个区:近红外区、中红外区、远红外区。
其中中红外区是研究和应用最多的区域，一般说的红外光谱就是指中红
外区的红外光谱。 波长与波数的关系：
(cm1)
变形振动
2015年11月5日
伸缩振动
14
广西大学林学院 张一甫
伸缩振动 变形振动
2015年11月5日
对称 υs(CH3) 2870 ㎝-1
不对称 υas(CH3) 2960㎝-1
对称δs(CH3)1380㎝-1
不对称δas(CH3)1460㎝-1
15
广西大学林学院 张一甫
条件： (1) 辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量； (2) 辐射与物质间有相互偶合作用。
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。它又分为对称伸缩振动(νs ）和不对称伸缩振动(νas ） 。
b. 变形振动（又称弯曲振动或变角振动，用符号δ表示）
基团键角发生周期变化而键长不变的振动称为变形振动。变形振 动又分为面内变形振动和面外变形振动。
2015年11月5日
11
广西大学林学院 张一甫
水分子
水分子是非线型分子，有3个振动形式，分别为不对称伸缩振动、 对称伸缩振动和变形振动。这三种振动皆有偶极矩的变化是红外活 性的。 如图所示:
2015年11月5日
νs365
2
νas3756
12
δ1595
广西大学林学院 张一甫
CO2分子的振动
2015年11月5日
s=2368
δ668
13
广西大学林学院 张一甫
力常数:
15 17 9.5 9.9
4.5 5.6
2015年11月5日
9
广西大学林学院 张一甫
分子的振动频率有如下规律 1）力常数越大，红外频率越高，因此波数：叁键>双键>单键； 2）与碳原子成键的其它原子，随着其质量的增加，红外波数递减； 3）与氢原子相连的化学键质量较小，红外吸收在高波数区； 4）弯曲振动比伸缩振动容易，K值均较小，故在低波数区。
对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振， 无 红外活性。 如：N2、O2、Cl2 等。
非对称分子：有偶极矩，红外活性。
2015年11月5日
16
广西大学16林学院 张一甫
2.3 红外光谱图的三要素
1) 峰位
分子内各种官能团的特征吸收峰只出现在红外光波谱的一定范围，如： C=O的伸缩振动一般在1700 cm-1左右。
1 概述
2015年11月5日
电子跃迁中,辐射能量 E = hγ = hc/λ γ 辐射电磁波的频率 λ 辐射电磁波的波长 h —— 普朗克常量 c 真空中光速
3
广西大学林学院 张一甫
红外光谱分子运动的吸收光谱，也称为分子光谱。通常红外光谱系指波长 2-25μm之间的吸收光谱，这段波长范围反映出分子中原子间的振动和变角运 动，分子在振动的同时，还存在着转动运动，转动的能量变化较小，处在远红 外区，但转动运动影响到振动运动产生的偶极距变化，因此在红外光谱区测得 的吸收是转动与振动的加合表现，因此红外光谱又称为分子的转动光谱。
υC=O 1715 cm-1
2015年11月5日
υC=O 1780 cm-1
17
υC=O 1650 cm-1 广西大学林学院 张一甫
2.3 红外光谱图的三要素
2) 峰强
红外吸收峰的强度取决于分子振动时偶极矩的变化，振动时分子偶极矩 的变化越小，谱带强度也就越弱。一般说来，极性较强的基团(如C=O,C-X) 振动，吸收强度较大；极性较弱的基团(如C=C,N-C等)振动，吸收强度较弱； 红外吸收强度分别用很强(vs)、强(s)、中(m)、弱(w)表示。
2015年11月5日
10
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2.2 多原子分子的振动
对于多原子分子，由于一个原子同时与几个其它原子形成化学键， 振动相互牵连,不易直观加以解释，但可以把它的振动分解为许多简单 的基本振动，即简正振动。一般分成两类：伸缩振动和变形振动。
a. 伸缩振动(νs νas ）
2015年11月5日
7
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波数 C
1
2c
k
130k7
2015年11月5日
k为化学键的力常数 C为光速
8
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表2 某些键的伸缩力常数（毫达因/埃）
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。
键类型:
—CC — > —C =C — > —C — C —
由于分子中，各个原子之间的振动形式十分复杂，即使简单的化合物，其 红外光谱也是有其特征的，因此可以通过分析化合物的红外光谱，获得分子结 构的信息，尤其是官能团的信息，是用于分析分子结构的有力工具。
2015年11月5日பைடு நூலகம்
4
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红外光谱的定义
▪ 当样品受到频率连续变化的红外光照射时，样品分子会吸
2015级研究生《材料现代研究方法》课程
红外光谱分析 Infrared spectroscopy
2015年11月5日
1
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Content s
1 概述 2 红外光谱的基本原理 3 红外光谱仪及样品制备技术 4 各类化合物的红外特征光谱 5 红外图谱解析
2015年11月5日
2
广西大学林学院 张一甫
收某些频率的辐射，并转化为分的振动或转动能量，引起
偶极矩的净变化，产生的分子振动和转动能级从基态到激
发态的跃迁，从而形成的分子吸收光谱称为红外光谱。又
2015年11月5日
5
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表1：红外光区的划分
区域名称
近红外区
泛频区
中红外区
基本振动区
波长(µm)
0.75-2.5 2.5-25
波数(cm-1)
104
(m)
2015年11月5日
6
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2 红外光谱的基本原理
2.1 双原子分子的振动方程
化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧，将分子看成一个谐振子，简谐 振动遵循胡克定律，即作用的恢复力和伸展力是同等的，力的大小与位移成正 比，方向与位移方向相反。
双原子分子只有沿化学键的一种振动方式，当分子振动时，化学键的电荷 分布发生变化，若两个原子不同，分子的电荷中心与两个原子核同步振荡，仿 佛一个振荡的电偶极子。当偶极子受到波长连续的红外光照射时，分子可吸收 某一波长的红外光，增大分子的振动能量，所吸收的的红外光频率，与该分子 的振动频率一致。
13158-4000 4000-400
能级跃迁类型
OH、NH、CH键 的倍频吸收
分子振动/伴随转动
远红外区
分子转动区
25-300
400-10
分子转动
红外光区分成三个区:近红外区、中红外区、远红外区。
其中中红外区是研究和应用最多的区域，一般说的红外光谱就是指中红
外区的红外光谱。 波长与波数的关系：
(cm1)
变形振动
2015年11月5日
伸缩振动
14
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伸缩振动 变形振动
2015年11月5日
对称 υs(CH3) 2870 ㎝-1
不对称 υas(CH3) 2960㎝-1
对称δs(CH3)1380㎝-1
不对称δas(CH3)1460㎝-1
15
广西大学林学院 张一甫
条件： (1) 辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量； (2) 辐射与物质间有相互偶合作用。
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。它又分为对称伸缩振动(νs ）和不对称伸缩振动(νas ） 。
b. 变形振动（又称弯曲振动或变角振动，用符号δ表示）
基团键角发生周期变化而键长不变的振动称为变形振动。变形振 动又分为面内变形振动和面外变形振动。
2015年11月5日
11
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水分子
水分子是非线型分子，有3个振动形式，分别为不对称伸缩振动、 对称伸缩振动和变形振动。这三种振动皆有偶极矩的变化是红外活 性的。 如图所示:
2015年11月5日
νs365
2
νas3756
12
δ1595
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CO2分子的振动
2015年11月5日
s=2368
δ668
13
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力常数:
15 17 9.5 9.9
4.5 5.6
2015年11月5日
9
广西大学林学院 张一甫
分子的振动频率有如下规律 1）力常数越大，红外频率越高，因此波数：叁键>双键>单键； 2）与碳原子成键的其它原子，随着其质量的增加，红外波数递减； 3）与氢原子相连的化学键质量较小，红外吸收在高波数区； 4）弯曲振动比伸缩振动容易，K值均较小，故在低波数区。
对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振， 无 红外活性。 如：N2、O2、Cl2 等。
非对称分子：有偶极矩，红外活性。
2015年11月5日
16
广西大学16林学院 张一甫
2.3 红外光谱图的三要素
1) 峰位
分子内各种官能团的特征吸收峰只出现在红外光波谱的一定范围，如： C=O的伸缩振动一般在1700 cm-1左右。
1 概述
2015年11月5日
电子跃迁中,辐射能量 E = hγ = hc/λ γ 辐射电磁波的频率 λ 辐射电磁波的波长 h —— 普朗克常量 c 真空中光速
3
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红外光谱分子运动的吸收光谱，也称为分子光谱。通常红外光谱系指波长 2-25μm之间的吸收光谱，这段波长范围反映出分子中原子间的振动和变角运 动，分子在振动的同时，还存在着转动运动，转动的能量变化较小，处在远红 外区，但转动运动影响到振动运动产生的偶极距变化，因此在红外光谱区测得 的吸收是转动与振动的加合表现，因此红外光谱又称为分子的转动光谱。
υC=O 1715 cm-1
2015年11月5日
υC=O 1780 cm-1
17
υC=O 1650 cm-1 广西大学林学院 张一甫
2.3 红外光谱图的三要素
2) 峰强
红外吸收峰的强度取决于分子振动时偶极矩的变化，振动时分子偶极矩 的变化越小，谱带强度也就越弱。一般说来，极性较强的基团(如C=O,C-X) 振动，吸收强度较大；极性较弱的基团(如C=C,N-C等)振动，吸收强度较弱； 红外吸收强度分别用很强(vs)、强(s)、中(m)、弱(w)表示。