傅里叶变换红外光谱.

厘米-1，均是强峰．肟分子中O-H的扭曲振动也在375350厘米-1，为一极强的吸收．有氢键的化合物，X-H…X
的伸缩振动在200-50厘米-1；弯曲振动在50厘米-1以下．
红外吸收光谱分析
一、FTIR概述 1. IR光谱在化学领域中的应用： 分子结构基础研究: 应用IR测定分子的键长、键 角，以此推断出分子的立体构型； (1) 根据所得的力常数可以知道化学键的强弱，由 简正频率来计算热力学函数等。 (2) 化学组成分析：根据光谱中吸收峰的位置和形 状来推断未知物结构，依照特征吸收峰的强度 来测定混合物中各组分的含量。
红外吸收光谱分析
1-己烯
红外吸收光谱分析
3. 分子振动方程式 (Hooห้องสมุดไป่ตู้'s Law)
分子中的原子以平衡点为中心，以非常小的振幅作周期性 的振动，即所谓简谐振动。最简单的分子是双原子分子。可 用一个弹簧两端联着两个小球来模拟。mA和mB分别代表两 小球的质量（原子质量），弹簧的长度r就是分子化学键的长 度。用经典力学(虎克定律)可导出这个体系的振动频率（以 波数表示): 1 k 2c mAmB /(mA mB ) （6-6） 式中 k 为力常数，mA、mB分别为A、B原子的质量，
红外吸收光谱分析
FTIR
（Fourier Translation Infrared spectroscopy)
傅里叶变换红外光谱分析
红外吸收光谱分析
FTIR是由于物质吸收电磁辐射后，分子振动
-转动能级的跃迁而产生的，称为分子振动转
动光谱，简称振转光谱。
红外吸收光谱分析
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。分子在空间自由移动需要的能量为移动
2. IR光谱的产生条件
红外吸收光谱分析
当一定频率（一定能量）的红外光照射分子时，
如果分子中某个基团的振动频率和外界红外辐射
的频率一致，就满足了第一个条件。为满足第二 个条件，分子必须有偶极矩的改变。 已知任何分子就其整个分子而言，是呈电中性 的，但由于构成分子的各原子因价电子得失的难 易，而表现出不同的电负性，分子也因此而显示 不同的极性。
红外吸收光谱分析
红外光谱根据不同的波数范围分为三个区：
近红外区 13,330~4000厘米-1（0.75~2.5微米）
中红外区4000~650厘米-1（2.5~15.4微米）
远红外区 650~10厘米-1（15~1000微米）
红外吸收光谱分析
近红外区是可见光红色末端的一段，只有X-H 或多键振动的倍频和合频出现在该区，在研究含 氢原子的官能团如O-H，N-H和C-H的化合物，特别
红外吸收光谱分析
2. IR光谱的产生条件
因此若用连续改变频率的红外光照射某试样， 根据试样中的各个基团对不同频率的红外光的吸收 性质，使通过试样后的红外光在一些波长范围内变 弱（被吸收），在另一些范围内则较强（不吸收）。
将分子吸收红外光的情况用仪器记录，就得到该试
样的红外吸收光谱图。
IR光谱的产生条件
红外吸收光谱分析
远红外区应是200-10厘米-1．由于一般红外仪测绘的 中红外范围是5000-650厘米-1或5000-400厘米-1，因此 650-200厘米-1也包括在远红外区．含重原子的化学键伸
缩振动和弯曲振动的基频在远红外光区，如C-X键的伸
缩振动频率为650-450厘米-1，弯曲振动频率为350-250
能．
沿重心轴转动的能量为转动能，二个以上原子
连接在一起，它们之间的键如同弹簧一样振动，
所需能量为振动能，分子中的电子从各种成键轨
跃入反键轨所需能量为电能.
红外吸收光谱分析
分子在未受光照射之前，以上描述的诸能量均 处于最低能级，称之为基态． 当分子受到红外光的辐射，产生振动能级的跃 迁，在振动时伴有偶极矩改变者就吸收红外光子， 形成红外吸收光谱．
是醇、酚、胺和碳氢化合物上，以及研究末端亚
甲基、环氧基和顺反双键等时比较重要。
红外吸收光谱分析
中红外区是红外光谱中应用最早和最广的一个 区．该区吸收峰数据的收集、整理和归纳已臻于 完善．由于 4000~1000 厘米 -1 区内的吸收峰为化合 物中各个键的伸缩和弯曲振动，故为双原子构成 的官能团的特征吸收．1400~650厘米-1区的吸收蜂 大多是整个分子中多个原子间键的复杂振动，可 以得到官能团周围环境的信息，用于化合物的鉴 定，因此中红外区是我们讨论的重点。
红外吸收光谱分析
2. IR光谱的产生条件
通常用分子的偶极矩 来描述分子极性的大小:
= q ·d
图6-13 HCl、H2O的偶极矩
红外吸收光谱分析
由于分子内原子处于在其平衡位置不断地振动
的状态，在振动过程中d 的瞬时值亦不断地发生
变化，因此分子的 也发生相应的改变，分子亦
具有确定的偶极距变化频率。
2. IR光谱的产生条件
图6-14 偶极子在交变电场中的作用示意图
红外吸收光谱分析
2. IR光谱的产生条件
当偶极子处在电磁辐射的电场中时，此电场作周 期性反转，偶极子将经受交替的作用力而使偶极距
增加和减小。由于偶极子具有一定的原有振动频率， 只有当辐射频率与偶极子频率相匹配时，分子才与
辐射发生相互作用（振动偶合）而增加它的振动能， 使振动加激（振幅加大），即分子由原来的基态振 动跃迁到较高的振动能级。
对称分子由于正负电荷中心重叠，d=0，故=0。
红外吸收光谱分析
二硫化碳的振动及其极化度的变化
红外吸收光谱分析
2. IR光谱的产生条件
上述物质吸收辐射的第二个条件，实质上是外 界辐射迁移它的能量到分子中去。而这种能量的 转移是通过偶极距的变化来实现的。 这可用图6-14的示意简图来说明。
红外吸收光谱分析
红外吸收光谱分析
2. IR光谱的产生条件 只有发生偶极距变化的振动才能引起可观测 的红外吸收谱带，我们称这种振动活性为红外活 性的，反之为非红外活性的。 当一定频率的红外光照射分子时，如果分子 中某个基团的振动频率和它一样，二者就会产生 共振，此时光的能量通过分子偶极距的变化而传 递给分子，这个基团就吸收一定频率的红外光， 产生振动跃迁；反之，红外光就不会被吸收。
红外吸收光谱分析
一、FTIR概述
IR光谱分析的特点：
快速
• 高灵敏度
• 试样用量少
• 能分析各种状态的试样等特点
• 材料分析中最常用的工具
红外吸收光谱分析
2. IR光谱的产生条件
红外光谱是由于物质吸收电磁辐射后，分子振动转动能级的跃迁而产生的。 物质能吸收电磁辐射应满足两个条件，即： （1）辐射应具有刚好能满足物质跃迁时所需的能量； （2）辐射与物质之间有相互作用。