红外吸收光谱
红外吸收光谱原理
红外吸收光谱原理
红外吸收光谱原理是一种分析技术，用于研究物质的结构、组成和化学性质。
它基于物质分子对红外光的吸收特性进行分析。
红外光谱是由红外辐射区域的电磁波组成的。
红外光的频率范围通常从1×10^12 Hz到3×10^14 Hz，对应的波长范围从0.8
微米到1000微米。
物质分子在这个频率范围内对特定波长的
红外光有吸收的能力，这与分子结构和化学键的特性有关。
原理上，红外吸收光谱是通过测量红外光通过待测物质后的强度变化来进行的。
当红外光通过物质时，分子会吸收与其振动和转动相对应的能量。
物质中的不同化学键和功能团会产生不同的吸收峰，这样就能通过红外光谱图谱来确定物质的结构和组成。
红外光谱仪通常由光源、样品室、光谱仪和检测器组成。
光源产生红外光束，经过样品室后，光束中的红外光被样品吸收或透射，然后进入光谱仪。
光谱仪将红外光根据其波长分解成不同的频率，并将其转换为电信号。
最后，检测器测量电信号的强度，形成红外光谱图。
红外吸收光谱原理的优势在于其非破坏性和高分辨率的特点。
它可以应用于各种领域，如化学、材料科学、生物科学等。
通过对物质的红外吸收光谱进行分析，可以快速得到物质的结构信息和组成成分，为研究和实际应用提供有价值的信息。
红外吸收光谱的原理及应用
红外吸收光谱的原理及应用一、红外吸收光谱的原理红外吸收光谱（Infrared Absorption Spectroscopy）是一种常见的光谱分析技术，它利用物质分子对红外辐射的吸收特性进行分析和研究。
红外光谱的原理基于分子的振动和转动引起的能量变化。
在红外辐射的作用下，分子会吸收特定波长或频率的光，从而发生能级跃迁并产生吸收峰。
根据不同的吸收峰位置和强度，可以推断物质的结构、组成和化学环境等信息。
红外吸收光谱的原理主要包括以下几个方面： 1. 分子的振动和转动：分子在吸收红外辐射时，会发生振动和转动。
振动包括拉伸、弯曲和扭转等不同形式，每个分子都有特定的振动模式和频率，使其能够吸收不同波长的红外辐射。
2. 分子吸收特定波长的光：分子在特定波长范围内吸收红外辐射，产生吸收峰。
根据吸收峰的位置和强度，可以确定分子的化学键、官能团和分子结构等信息。
3. 光谱图的解读：通过测量物质对红外辐射的吸收情况，可以得到红外光谱图。
光谱图通常以波数为横轴，吸收峰强度为纵轴，常用峰位和峰形进行分析和判断。
二、红外吸收光谱的应用红外吸收光谱具有广泛的应用领域，主要包括以下几个方面：1. 化学分析红外光谱在化学分析中起着重要作用，可以用于鉴定和分析各种有机和无机化合物。
通过测量样品的红外光谱，可以获得化学键和官能团的信息，从而判断物质的结构和组成。
红外光谱被广泛应用于有机化学、药物分析、环境监测等领域。
2. 药物研发红外光谱在药物研发中具有重要的应用价值。
通过红外光谱分析药物的结构和成分，可以判断药物的稳定性、纯度和相态等性质。
红外光谱还可以用于药物的质量控制和检验，确保药物的安全有效。
3. 材料科学在材料科学领域，红外光谱可以用于材料的表征和分析。
不同材料的红外光谱具有独特的特征，可以用于识别和鉴别材料，评估材料的结构、质量和性能。
红外光谱被广泛应用于聚合物材料、无机材料、涂层材料等领域。
4. 生物医学研究红外光谱在生物医学研究中有着重要的应用。
红外吸收光谱
迈克尔逊干涉仪
吸收池
分 束 器
干涉图 检测器
傅里叶变换
红外吸收光谱 图
数据处理 仪器控制
压片法
光散射现象较严重
KCl、KBr在加压下呈现所谓冷胀现象并变为可塑物，在中红外光区 完全透明，因此常用作固体样品的稀释剂。
稀释剂的比例：样品/稀释剂≈ 1/100
稀释剂的要求：纯度高、粒度小于2.5μm、不含水分。
在测定样品前，常用此红外来进行仪器校正。
红外吸收的基本原理
一、红外光谱的形成、条件和分子的运动 1、红外光谱的形成和产生条件 当一定波长的红外光照射样品时，如果分子中某个基团 的振动频率和它的一样，二者就会发生共振，此时光的能量 通过分子偶极距的变化传递给分子，这个基团就会吸收该频 率的红外光而发生振动能级的跃迁，产生红外吸收峰。 物质吸收红外光发生振动和转动能级的跃迁须满足两个 条件： （1）红外辐射光量子具有的能量等于分子振动能级的 能量差； （2）分子振动时，偶极距的大小和方向必须有一定的 变化。
两个基团相邻且振动基频相差不大时会产生振动耦合，振动耦 合引起的吸收频率称为耦合频率。耦合频率偏离基频，一个移向高 频，一个移向低频。
（c）费米共振 红外基频和倍频，还有组合频。 组合频为基频及倍频的和或差。即 v1 + v2、 2v1 + v2、 v1 － v2等。 费米共振：当一个振动的倍频或组合频与某一个强的基 频有接近的频率时，这两个振动相互作用发生偶合，弱的倍 频或组合频被强化，振动偶合后出现两个谱带。 两谱带中均含有基频和倍频的成份，倍频和组合频明显 被加强，这种现象叫费米共振。 费米共振是普遍现象，它不仅存在于红外光谱中，也存 在于拉曼光谱中。
红外吸收光谱图 中的假谱带：
红外光谱吸收
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.红外光谱与有机化合物结构；3.各类化合物的特征基团频率；4.红外光谱的应用;5.红外光谱仪.学时安排：3学时第一节概述分子的振动能量比转动能量大，当发生振动能级跃迁时，不可避免地伴随有转动能级的跃迁，所以无法测量纯粹的振动光谱，而只能得到分子的振动-转动光谱，这种光谱称为红外吸收光谱。
红外吸收光谱也是一种分子吸收光谱。
当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁,使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱。
记录红外光的百分透射比与波数或波长关系曲线，就得到红外光谱。
一、红外光区的划分红外光谱在可见光区和微波光区之间，波长范围约为0.75 ~ 1000µm，根据仪器技术和应用不同，习惯上又将红外光区分为三个区：近红外光区（0.75 ~ 2.5µm），中红外光区（2.5 ~25µm ），远红外光区（25 ~ 1000µm）。
近红外光区（0.75 ~ 2.5µm）近红外光区的吸收带主要是由低能电子跃迁、含氢原子团（如O—H、N—H、C—H）伸缩振动的倍频吸收等产生的。
该区的光谱可用来研究稀土和其它过渡金属离子的化合物，并适用于水、醇、某些高分子化合物以及含氢原子团化合物的定量分析。
中红外光区（2.5 ~ 25µm）绝大多数有机化合物和无机离子的基频吸收带出现在该光区。
由于基频振动是红外光谱中吸收最强的振动，所以该区最适于进行红外光谱的定性和定量分析。
同时，由于中红外光谱仪最为成熟、简单，而且目前已积累了该区大量的数据资料，因此它是应用极为广泛的光谱区。
通常，中红外光谱法又简称为红外光谱法。
远红外光区（25 ~1000µm）该区的吸收带主要是由气体分子中的纯转动跃迁、振动-转动跃迁、液体和固体中重原子的伸缩振动、某些变角振动、骨架振动以及晶体中的晶格振动所引起的。
红外吸收光谱分析法
红外吸收光谱分析法
一、红外吸收光谱分析法概述
红外吸收光谱分析法是一种利用物质的红外光吸收能力来探测它们的物质组成的技术。
它特别适用于有机化合物和无机化合物的光谱分析。
通过分析红外吸收光谱，可以检测物质中的有机键、C-H键、C-O键或N-H 键的存在和位置，从而鉴定出物质的化学结构和性质。
红外光吸收法的原理是，物质中的分子、晶体或其他结构会在不同的波长处吸收光，产生光谱，这些吸收光谱是物质的独特特征，反映出物质的特性。
根据这种特性，分析用不同波长的光照射样品，并从所得到的光谱中提取出电子激发、分子振动等信息，从而得到物质的结构和性质。
二、红外吸收光谱分析法基本原理
红外吸收光谱分析法的原理是，当物质受到红外幅射的照射时，它的分子会产生振动和旋转，这些振动和旋转的能量会转化为更高能量的电子跃迁。
这些电子跃迁会引起物质材料吸收一些具有特定波长的红外光，从而产生在不同波长的吸收光谱，通过分析这些吸收光谱，就可以求取物质分子的结构和性质。
红外吸收光谱
FTIR 光路图
样品制备
固体试样 1）压片法：1~2mg样+200mg KBr、干燥处理、研细： 粒度小于 2 m（散射小）、混合压成透明薄片、测定
2）石蜡糊法：试样、磨细、与液体石蜡混合、夹于盐片 间；石蜡为高碳数饱和烷烃，因此该法不适于研究饱和烷 烃。
3）薄膜法：高分子试样、加热熔融、涂制或压制成膜；
状态（固、液、气态）使用不同的样品池，固态样品可与晶 体混合压片制成。
红外光谱仪结构
单色器（色散型红外光谱仪） 由色散元件、准直镜和狭缝构成。其中可用几个光栅来 增加波数范围，狭缝宽度应可调。
狭缝越窄，分辨率越高，但光源到达检测器的能量输出 减少，这在红外光谱分析中尤为突出。为减少长波部分 能量损失，改善检测器响应，通常采取程序增减狭缝宽 度的办法，即随辐射能量降低，狭缝宽度自动增加，保 持到达检测器的辐射能量的恒定。
分析（如紫外）难以做到的 仪器结构简单、便宜 样品用量少、微克量级 灵敏度一般（比紫外低10-100倍） 常用于定性分析，偶尔用于定量分析
定性与定量
定性：红外光谱最重要的应用，在中红外区有机化合物结构 鉴定。通过与标准图谱比较，或通过官能团、顺反异构、取 代基位置、氢键结合以及络合物的形成等结构信息，推测化 合物的结构
样品制备
气体试样： 可在玻璃气槽内进行测定，它的两端粘有红外透光的 NaCl或KBr窗片，窗板间隔为2.5～10 cm。先将气槽抽真 空，再将试样注入。气体池还可用于挥发性很强的液体样 品的测定。
样品制备
气体试样： 可在玻璃气槽内进行测定，它的两端粘有红外透光的 NaCl或KBr窗片，窗板间隔为2.5～10 cm。先将气槽抽真 空，再将试样注入。气体池还可用于挥发性很强的液体样 品的测定。
红外吸收光谱
第三章红外吸收光谱(Infrared Absorption Spectroscopy)3.1 概述红外光谱又称为分子振动光谱或分子振转光谱1、特点：特征性强，适应范围广。
有机、无机、高分子化合物；固态、液态、气态样品都可以进行测定红外分为三个区域，近红外区（0.76μm~2.5μm，12820~4000cm-1）、中红外区(2.5μm~25μm, 4000~400cm-1)和远红外区(25μm~1000μm, 400~33cm-1)。
绝大多数有机化合物的基团震动频率处于中红外区。
2、表示方法：红外光谱多用透光率T%为纵坐标，表示吸收强度，以波数ζ(cm-1)为横坐标，表示吸收峰的位置。
也有用吸光度A为纵坐标，出反峰。
波数是频率的一种表示方法（每厘米长的光波中的波的数目）ζ(cm-1)=波数(cm-1)=1/波长（λcm）=104/波长（μm）=1/λ（cm）；ζ·λ=1cm 3、红外光谱产生的基本条件1）E红外光=△E分子振动或υ红外光=υ分子振动2）分子振动时其偶极矩（μ）必须发生变化，即△μ≠0，μ=δr3．2 红外光谱与分子结构的关系3．2．1分子的振动形式*基频：分为两大类：伸缩振动和弯曲（变型）振动。
用υs表示对称伸缩，用υas 表示不对称伸缩，δ表示面内弯曲振动，γ表示面外弯曲振动。
以亚甲基为例：此外，还有一些其它的振动吸收峰存在：*倍频：由振动能级基态跃迁到第二，第三激发态时所产生的，不是整数倍。
*组合频：一种频率红外光，同时被两个振动所吸收。
倍频和组合频统称为泛频，在谱图中均显示为弱峰。
*振动偶合：当相同的两个基团相邻，且振动频率相近时，会发生振动偶合裂分，成为两个峰。
*费米共振：基频与泛频之间发生的振动偶合。
当泛频峰与某基峰相近时，发生相互作用，使原来很弱的泛频吸收峰增强。
图3-12费米共振和倍频。
3.2.2 红外光谱的分区（1）基团结构与振动频率的关系表3-1 基团振动频率与化学键力常数的关系（化学键种类）基团化学键力常数（K/N·cm-1) 键长（Â）振动频率（cm-1)C—C（三键）12～１８ 1.27 2262～2100C—C（双键）8～12 1.40 1600～1800C—C（单键）４～６ 1.54 1000～1300(弱）表3—2基团振动频率与原子折合质量的关系（原子种类）基团折合质量键长（Â）振动频率cm-1C—H 0.9 1.12 2800～3100C—C 6 1.54 约1000C—Cl 7.3 1.77 约625C—I 8.9 2.31 约5000—H N—H 0.971.0336003300-3500（2）基团频率区的划分（表3-3）前三个区域(氢键区、叁键及累积双键区、双键区，即4000——1500 cm-1)称为特征频率区，小于1500 cm-1的区域称为指纹区（单键区，有些文献中以1350 cm-1作为二者的界限）。
红外吸收光谱基本原理及应用
红外吸收光谱基本原理及应用
红外吸收光谱(IR)是一种分析技术，利用物质的分子振动和转动产生
的特定吸收窗口，实现对物质结构、组成和化学键的定性和定量分析。
红
外光谱技术不需要对物质进行分离和纯化，具有非破坏性、灵敏度高、分
析速度快等优点，被广泛应用于化学、生物、环境、医药等领域。
红外光谱的应用非常广泛。
下面将介绍几个主要的应用领域：
1.有机化学领域：红外光谱可以用于有机化学品的鉴定和结构分析。
通过红外光谱可以确定化合物中的官能团，从而判断其化学性质和结构。
红外光谱还可以用于有机合成的反应监测和催化剂的评价。
2.无机化学领域：红外光谱在无机化学中的应用主要是对无机物质的
结构分析和表征。
通过测定无机物质的红外吸收光谱，可以确定其化学键
类型和强度，进而了解其分子结构和化学性质。
3.生物医学领域：红外光谱在生物医学领域的应用非常广泛。
红外光
谱可以用于分析生物体内的有机物和无机物，研究生物分子的结构和组成。
另外，红外光谱还可以用于红外光热治疗、红外光谱诊断等。
4.环境监测领域：红外光谱在环境监测中可以用于检测空气中的污染物、土壤和水中的污染物等。
利用红外光谱可以快速分析环境中的有机物
和无机物，为环境保护和治理提供依据。
总之，红外吸收光谱是一种重要的分析技术，具有广泛的应用。
它在
化学、生物、医药和环境等领域中发挥着重要的作用。
随着科学技术的不
断发展，红外吸收光谱将会在更多领域得到应用和发展。
红外吸收光谱简介
分子间氢键 分子间氢键是否能够形成以及缔合程度有多大与该化合物
的浓度有密切关系
例如: 环己醇
浓度<0.01mol/L的CCl4稀溶液中------不形成分子间氢键 浓 度<0.1mol/L的CCl4溶液中------ 形成二聚体和多聚体的吸收 浓 度<1.0mol/L的CCl4溶液中------几乎都是多聚体
强, 宽而散
νN-H /cm-1 :3500~33001
强, 尖峰(单或双峰)
分子内氢键
H OO
O1 νC=O(游离) 1675cm-1 νO--H(缔合) 2843cm-1
形成分子内氢键
O
νC=O(游离) 1676cm-1 νC=O(游离) 1673cm-1 νO--H(游离) 3615~3606cm-1
未形成分子内氢键
氢键对氢键给体的影响较大, 对氢键受体的影响相对较小.
强度
很强 强 中等 弱 很弱
符号
VS S M W VW
红外吸收峰形状
宽峰 尖峰
肩峰 双峰
二.红外光谱的应用
1.通过红外光谱图的比较,可以判断是否是同一种化合物. 2.可以获取分子中各种结构信息, 特别是官能团信息.
例如: 3000±150cm-1区域的任何吸收, 都可以归结为C-H伸缩振动. 1715±100cm-1区域的任何强吸收, 基本上都可以归结为C=O 伸缩振动.
Y=Z伸缩振动区 (C=O, C=N, C=C)
红外吸收光谱中各种主要基团的大致分布图
不仅要注意特征官能团的位置. 而且还要注意观察峰的形状和强度.
例如 例如
νC=O /cm-1 ----1850~1630
强
νC=C /cm-1 ---- 1680~1620
红外吸收光谱和红外反射光谱
红外吸收光谱和红外反射光谱
红外吸收光谱和红外反射光谱都是利用红外光进行光谱分析的技术，但它们在应用方向和检测方式上存在明显的区别。
1. 红外吸收光谱：
红外吸收光谱是利用红外光通过样品时，样品对红外光的吸收作用进行的光谱分析技术。
其主要是研究分子振动能级跃迁而产生的吸收光谱，只有引起分子偶极矩变化的振动才能产生红外吸收。
红外吸收光谱主要用于结构分析、定性鉴别及定量分析。
其优点在于可以获得分子基团的特征吸收峰，从而推断出分子结构式。
例如，在1300cm-1附近的特征吸收峰对应于亚甲基和甲基的伸缩振动，而在1650cm-1附近出现的特征吸收峰对应于C=O的伸缩振动等。
2. 红外反射光谱：
红外反射光谱是一种利用红外反射光研究吸附薄层的光谱分析技术，其与吸附薄层和金属载体的光学常数、入射角及入射光的极化性质有关。
这种技术主要被用于研究表面的吸附特性，如催化剂表面吸附、生物薄膜的形成等。
虽然红外反射光谱不直接给出有关分子基团的信息，但它可以提供关于表面结构、化学组成以及物理性质（如粗糙度、吸附层厚度等）的信息。
总的来说，红外吸收光谱主要适用于分析样品的内部结构和化学组成，而红外反射光谱则主要用于研究表面的结构和化学组成。
红外光谱分析
红外光谱分析一．基本原理红外吸收光谱(Infrared Absorption Spectrum，IR)是利用物质的分子吸收了红外辐射后，并由其振动或转动引起偶极矩的净变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁，得到分子振动能级和转动能级变化产生的振动-转动光谱，因为出现在红外区，所以称之为红外光谱。
利用红外光谱进行定性、定量分析及测定分子结构的方法称为红外吸收光谱法。
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。
若用单色的可见光照射(今采用激光，能量介于紫外光和红外光之间)，入射光被样品散射，在入射光垂直面方向测到的散射光，构成拉曼光谱。
通常将红外光谱区按波长分为3个区域，即近红外区、中红外区、远红外区，如下表所示：1. 分子振动类型有机分子中诸原子通过各类化学键联结为一个整体，当它受到光的辐射时，发生转动和振动能级的跃迁。
简单的双原子化合物如A-B 的振动方式是A 和B 两个原子沿着键的方向作节奏性伸和缩的运动，可以形象地比作连着A、B 两个球的弹簧的谐振运动。
为此A-B 键伸缩振动的基频可用胡克定律推导的公式计算其近似值式中，f 是键的振动基频，单位为cm-1；c 是光速；k 是化学键力常数，相当于胡克弹簧常数，是各种化学键的属性，代表键伸缩和张合的难易程度，与原子质量无关；m 是原子的折合质量，即m=m1·m2/(m1+m2)。
上式表明键的振动基频与力常数成正比，力常数越大，振动的频率越高。
振动的基频与原子质量成反比，原子质量越轻，连接的键振动频率越高。
上述是双原子化合物。
多原子组成的非线型分子的振动方式就更多。
含有n 个原子就得用3n 个坐标描述分子的自由度，其中3 个为转动、3 个为平动、剩下3n-6 个为振动自由度。
每一种振动按理在红外光谱中都应该有其吸收峰，但是事实上只有在分子振动时有偶极矩的改变才会产生明显的吸收峰。
红外吸收光谱法原理
红外吸收光谱法原理
红外吸收光谱法是一种常见的分析技术，其原理是通过测量样品吸收红外辐射的能力来获得关于样品分子结构和化学性质的信息。
红外辐射是电磁波的一种，具有较长的波长，处于可见光和微波之间的频率范围。
红外吸收光谱法基于分子在红外辐射下的振动和旋转转换而产生的谱带。
分子的振动可以分为两种类型：拉伸振动和弯曲振动。
拉伸振动是指分子中化学键的伸缩运动，而弯曲振动是指分子中非线性结构的原子发生弯曲运动。
不同类型的振动将具有特定的频率和能量。
当红外辐射通过样品时，其中的特定波长将与样品中分子的振动频率相匹配，导致分子吸收光能量。
测量仪器将记录样品吸收的红外辐射强度，并以谱图的形式表现出来。
在谱图上，吸收强度以峰值的形式呈现，每个峰代表特定类型的化学键或功能基团。
通过与已知化合物的红外光谱进行比较，可以确定未知样品中存在的功能基团和化学键类型。
因此，红外吸收光谱法被广泛应用于有机化学、材料科学、环境分析等领域，用于物质的鉴定、定量分析以及结构表征。
总之，红外吸收光谱法利用分子对特定波长的红外辐射的吸收能力，探测样品中的振动和旋转转换过程，从而揭示样品分子结构和化学性质的信息。
红外吸收光谱法的原理
红外吸收光谱法的原理红外吸收光谱法（Infrared absorption spectroscopy）是一种常用的分析方法，通过测量物质对红外辐射的吸收来研究物质的结构和组成。
其原理基于物质分子的振动和转动，当红外辐射通过样品时，与样品分子相互作用并导致红外辐射被吸收或散射。
进一步，通过测量样品吸收的红外辐射强度，可以得到关于样品内部分子结构和组成的信息。
红外辐射是电磁波的一部分，具有比可见光更长的波长。
红外吸收光谱法利用这种波长特性，通过对样品在红外区域的吸收进行定量或定性分析。
红外吸收光谱法可以用于有机物、无机物、聚合物以及生物分子等各种类型的样品分析。
在红外吸收光谱法中，仪器设备包括一个红外光源、分光器、样品室和检测器。
红外光源产生宽频谱的红外辐射，经过分光器将红外辐射按波长分成多个特定范围。
样品室是一个透明的容器，用于容纳样品。
样品与红外辐射相互作用后，部分辐射被吸收，其余的辐射经过样品，最后被检测器接收。
检测器将接收到的辐射转化为电信号，并通过放大和处理，能够得到样品在各个波长下的吸收谱图。
红外吸收光谱图谱展示了样品在红外区域的吸收峰，峰的位置和强度可以提供关于样品中的化学键、官能团以及分子结构的信息。
每个官能团和化学键都有具有特定的频率和振动模式，当红外辐射与样品分子振动模式相吻合时，就会发生吸收。
因此，通过观察吸收峰的位置和形状，可以推断出样品中存在的官能团和化学键的类型。
总之，红外吸收光谱法利用物质对红外辐射的吸收特性，通过测量红外辐射在样品中的吸收程度，可以获得关于样品的结构和组成的信息。
这种分析方法广泛应用于化学、材料科学、生物科学等领域，为研究和分析各种样品提供了有力的工具。
红外光谱
某些键的伸缩力常数（毫达因/埃）
键类型 力常数 峰 位
ห้องสมุดไป่ตู้
－CC－>－C =C－>－C－C－ 15 17 4.5 m 9.5 9.9 6.0 m 4.5 5.6 7.0 m
化学键越强（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。
2. 非谐振子
（1）没有偶极矩变化的振动Δμ=0，不产生红外吸收； （2）相同频率的振动吸收重叠，即简并； （3）仪器不能区别频率十分接近的振动，或吸收带 很弱，仪器无法检测； （4）有些吸收带落在仪器检测范围之外。
产生红外吸收是有条件的.
例如：线性分子CO2，理论上计算其基本振动数为？ 但在红外图谱上，只出现2个基频吸收峰。 具体振动形式：
其所在的位臵一般又称为特征吸收峰。
例：
2800 3000 cm-1
－CH3
特征峰
特征峰
1600 1850 cm-1 －C=O
基频峰与泛频峰
a）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 （即υ=0 → 1产生的峰）
基频峰的峰位等于分子的振动频率 基频峰强度大——是红外主要吸收峰
X－H伸缩振动区（X=O，N，C，S）；
三键，累积双键伸缩振动区； 双键伸缩振动区；
(4) 1650 1350 cm-1
X－H弯曲振动区。
(1) X－H伸缩振动区（4000 2500 cm-1 ） a. －O－H 3650 3200 cm-1 确定醇、酚、酸
在非极性溶剂中，浓度较小（稀溶液）时，峰形尖锐，强吸收；
比较内容 光谱产生
红外吸收光谱 分子的振动和转动能级的跃迁
红外吸收光谱
第二章 红外光谱分析(IR)
§二 原 理
双键区：
表2-2 各类双键的特征吸收
C=O
C=C
苯衍 生 物的 泛 频
强峰。是判断酮、醛、酸、酯及酸酐的 1900-1650 特征吸收峰，其中酸酐因振动偶合而具 有双峰。 1600 和 1500 峰较弱（对称性较高）。在 1680- 1620 附近有 2-4 个峰（苯环骨架振动），用于 识别分子中是否有芳环。 2000- 1650 C-H 面外、C=C 面内变形振动，很弱， 但很特征（可用于取代类型的表征） 。
光可见区内外的温度时，发现红色光以外的黑暗部分
温度比可见光部分高，从而认识到在可见光光波长波 方向末端还有一个红外光区。
红外光发现以后，逐步应用到各个方面，例如红
外检测器、红外瞄准镜、红外理疗仪等。而许多化学 家则致力于研究各种物质对各种不同波长红外光的吸 收程度，用于推断物质分子的组成和结构。
第二章 红外光谱分析(IR)
§二 原 理
3、分子振动： （1）、双原子分子振动 （2）、多原子分子
返回
第二章 红外光谱分析(IR)
§二 原 理
（1）、双原子分子振动：
分子的两个原子以其平衡点为中心，以很小的振幅（与核间距相比）
作周期性“简谐”振动，其振动可用经典刚性振动描述：
1 (频率) 2
1 .......... .......或 (波数) 2c
子的同一种官能团的振动频率变化不大，即具有明显的特征性。 这是因为连接原子的主要为价键力，处于不同分子中的价键
力受外界因素的影响有限！即各基团有其自已特征的吸收谱带。
通常，基团频率位于4000~400cm-1之间。可分为四个区。
第二章 红外光谱分析(IR)
红外吸收光谱分析(共27张PPT)
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
红外光谱测定方法介绍
红外光谱测定方法介绍红外光谱（Infrared spectroscopy）是一种常用的无损检测技术，广泛应用于化学、材料科学、生物医药、环境保护等领域。
它能通过测量样品中物质对红外辐射的吸收，快速准确地分析样品的成分和结构。
本文将介绍一些常用的红外光谱测定方法。
一、红外吸收光谱红外吸收光谱是红外光谱分析中最常见的测试方法。
它基于分子在特定波长范围的红外光辐射下吸收能量的原理。
光谱图通常以波数（cm^-1）或波长（μm）为横坐标，吸收强度为纵坐标。
在红外吸收光谱图上，吸收峰的位置和强度可以提供关于分子结构、官能团以及样品组分的信息。
二、透射光谱透射光谱是近红外和中红外光谱分析中常用的测定方法。
通过将红外光辐射通过样品后，测量透过样品的光线强度，可以得到透射光谱。
与吸收光谱不同，透射光谱通常用于测量样品对红外光的传导能力。
三、傅里叶变换红外光谱傅里叶变换红外光谱（Fourier Transform Infrared Spectroscopy，FTIR）是红外光谱分析中一种重要的技术。
与传统的红外光谱仪相比，FTIR能够更精确地测量样品的吸收光谱。
它利用傅里叶变换的原理，将样品红外光谱转换为频谱，通过对频谱进行处理，可以获得更详细的样品信息。
四、拉曼光谱拉曼光谱是一种与红外光谱相似的分析方法，通过测量样品对激光光源散射光的频移来获取样品的信息。
相比于红外光谱，拉曼光谱对样品的要求较低，可以在常温下进行测量，避免了样品的破坏或变化。
它对于无机物、有机物和生物分子的测量都非常有效。
五、拉曼散射光谱拉曼散射光谱是一种非常有用的红外光谱测定方法。
它通过测量样品中分子或晶体的振动和转动对光散射的影响，提供了样品的表面形态、晶体结构和分子构象的信息。
拉曼散射光谱广泛应用于材料科学、生命科学和地球科学等领域。
总结红外光谱测定方法多样且广泛应用，它们能够提供样品的成分、结构以及其他相关信息。
红外吸收光谱、透射光谱、傅里叶变换红外光谱、拉曼光谱和拉曼散射光谱等方法，各有特点，适用于不同类型的样品。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
苯衍生物在2000-1650cm-1 范围出现 C-H 面外和C=C面内变形振动的泛频 吸收，虽然很弱，但它们的吸收面貌 在表征芳核取代类型上很有用。
C=O 的伸缩振动
C=O的伸缩振动出现在1850-1600cm-1, 其吸收非常强烈，为红外 光谱中的最强吸收峰。含C=O 基团的化合物有 酮类，醛类，酯类 以及酸酐等。 酸酐的C=O 吸收峰有两个，分别出现在1820和 1750cm-1, 它们 是由于两个羰基的振动耦合所产生。可根据这两个峰的相对强弱 来判断酸酐是环状的还是线型的。线型酸酐的两个峰强度接近， 高波数稍强于低波数，环状酸酐的低波数强于高波数峰。
该区域的谱带较少，主要有
Bands
R-C≡C-R R-C≡CH R-C≡N 与苯核或 不饱和键共轭
2190-2260cm-1 2100-2140cm-1 2240-2260 cm-1 ( 强且尖锐与O 相毗邻，则变弱） 2220-2230cm-1
3.双键伸缩区（1900-1200cm-1)
链烯（－C=C-)的伸缩振动出现在1680-1620cm-1， 其强度与R1,R2,R3,R4 的差异性和分子的对称性有关。
X-H 伸缩振动区4000-2500cm-1
υ(O-H) 3650-3200cm-1 醇，酚，有机酸 当醇和酚溶于非极性溶剂（如CCl4），浓度小于 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。
3.分子振动的形式
分子简正振动数目： 直线形分子：3n-5 非直线形分子：3n-6
水分子的简正振动的数量：
3n-6=3×3-6＝3
CO2 的简正振动： 3×3-5＝4
伸缩振动(stretching vibration)： Change in bond lengths
Symmetric stretching (νsym)
(a)甲基主要具有下列吸收
as CH
2960士15cm-1 1465士l0cm-1
(s), (m),
s CH
2870士l0cm-1 1380cm-1左右
(s~m)
as CH
(b)当CH3连接于不同基团上后，其吸收带发生位移，强度 也会有变化。
（c）CH3的 CH 随着结构变化也有变化。
s
酯类中的C=O 基的吸收出现在1750-1725cm-1,为一强峰，且不 受氢键的影响。当羰基和不饱和的键共轭时，吸收向低波数移 动，吸收强度不变。
醛和酮的羰基吸收峰出现在1740-1720 cm-1，其中，醛比酮略高 10-15cm-1,但这不是鉴别二者的依据。醛的C-H 伸缩振动出现在 2820 和2720cm-1 ， 为中等强峰， 后者较尖锐，易于辨别。因 此可将C=O 伸缩振动以及2720cm-1 峰判定醛的存在。
环烷烃
Unsaturated C-H >3000cm-1
苯环 ＝CH=CH2 ≡CH
C-H 3030cm-1 (比饱和C-H 弱，但尖锐）
3040-3010cm-1 3085cm-1 3300cm-1
C C
C-H stretching vibration: 3300 cm-1
C C
2. 叁键和累积双键（2500-1900cm1)
主要官能团的特征谱带
1、 烷烃
(a)CH的伸缩振动：基本在2975~2845cm-1之间，包括甲 基、亚甲基和次甲基的对称及不对称伸缩振动。
(b)CH的变形振动：在1460附近、1380附近及 720~810cm-1会出现有关吸收。 (c)C-C环的骨架振动,在720~1250cm-1。
(1)甲基(CH3):
红外吸收光谱
Infrared Absorption Spectroscopy
内容
1
2 3
概述
红外光谱的特征性，基团频率
影响基团频率位移的因素 谱图解析 红外光谱仪
4
5
一、概述
1 3 2 3 4 红外光谱产生条件 分子振动方程
分子振动形式
红外光谱的吸收强度
红外吸收光谱又称为振动转动光谱，在化学领域有两
个主要的应用：
应用
分子结构的 基础研究
测定键长、键角， 计算热力学函数等
化学组成分析
由谱峰位置、形状 推断结构； 特征吸收峰的强度 来测定混合物中各 组分的含量
名称
近红外 区（泛 频区）
λ/μm
0.782.5
σ/cm-1
跃迁类 型
12820- OH, NH 4000 , C-H 倍 频吸收 4000400 基团振 动，分 子转动
1/ 2
某些键的伸缩力常数（毫达因/埃）
键类型: 力常数: 峰位:
—CC — > —C =C — > —C — C — 15 17 9.5 9.9 4.5 5.6 2062cm-1 1683cm-1 1190cm-1
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。
R1 C R2 C R4 R3
单核芳烃
单核芳烃的C=C 伸缩振动主要有四个吸收谱带，出现在 1620-1450cm-1 范围， 是苯环的骨架振动，其中1450cm-1 , 常常观察不到。 其余三个峰分别出现在 1620-1590cm-1, 1580cm-1, 1520-1480cm-1； 其中， 1500cm-1 最强， 1580cm-1 最弱，常被1600cm-1 峰所掩盖 或变成其肩峰。 1600，1500cm-1 两个谱带是鉴定芳核很价 值。
偶极子在交变电场中的作用示意图
2.分子振动方程（经典力学）
化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧
K化学键的力常数, 为双原子的折合质量 =m1m2/（m1+m2）
1
1 2c
k
根据小球质量与相对原子质量间的关系：
N k k A 1307 2c M M M 1M 2 M M1 M 2
CH(CH3)2 (即偕二甲基) ： CH 分裂成二 个强度大体相等的吸收，一个在1385cm-1附近，一个在 1375cm-1附近。 1380cm-1左右
s
C(CH3)3 ： 1380cm-1左右分裂成强度不等的两个峰: ~1395cm-1(m),1365cm-1(S)。 (d)当甲基与杂原子相连时， CH 的吸收位置为： P-CH3 1300cm-1，Si-CH3 1255cm-1， S-CH3 1312cm-1。
4. 红外光谱的吸收强度
红外吸收谱带的强度取决于分子振动时偶极矩的变化， 而偶极矩与分子结构的对称性有关。振动的对称性越 高，振动中分子偶极矩变化越小，谱带强度也就越弱。 一般地，极性较强的基团（如C=O，C-X等）振动， 吸收强度较大；极性较弱的基团（如C=C、C-C、 N=N等）振动，吸收较弱。红外光谱的吸收强度一般 定性地用很强（vs）、强（s）、中（m）、弱（w） 和很弱（vw）等表示。按摩尔吸光系数的大小划分 吸收峰的强弱等级，具体如下： >100 非常强峰（vs） 20< <100 强峰（s） 10< <20 中强峰（m） 1< <1(CH2) (a)亚甲基主要有如下吸收 as CH 2925士10cm-1 (s), CH 1465士20cm-1
• 常见的化学基团在4000-670cm-1 范围内有特征基团 频率。通常将该区域分为四个部分： • 1. X-H 伸缩振动区：4000-2500cm-1 X=O,C,S,N • 2. 叁键和累积双键区：2500-1900cm-1 • -C≡C-, -C≡N, -C=C=C-,-C=C=O, -N=C=O 等反对称 伸缩 • 3.双键伸缩区: 1900-1200cm-1, • -C=C- ,C=O, C=N, -NO2 等伸缩振动和芳香环的骨 架振动。 • 4. X-Y 伸缩振动及X-H 变形振动 <1650cm-1 • 主要包括 C-H, N-H 变形振动，C-O, C-X 伸缩振动 以及C-C 单键骨架振动。
例如：
R H R H
R H
H R
γ（＝C-H） 690cm-1
γ（＝CH） 990-970cm-1
苯环上的H 原子面外变形的吸收峰的位置取决于环上的取代位 置，而与取代基无关。结合2000-1650cm-1 泛频吸收，为决定 取代类型提供了依据。 CH3 的对称变形振动出 现在1370-1380cm-1,为 甲基的特征峰。当 C 上连有两个CH3时， 在1370cm-1处 分裂为 两个峰。
Asymmetric stretching (νasym)
弯曲振动( bending vibration): Change in bond angles
Scissoring(δ) rocking (ρ) wagging ( ) twisting/torsion (τ)
亚甲基的振动：
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远小于理论上计算的振动数， 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）相同频率的振动吸收重叠，即简并； （3）仪器不能区别频率十分接近的振动，或吸收带 很弱，仪器无法检测； （4）有些吸收带落在仪器检测范围之外。
中红外 2.5-25 （基频 振动区） 远红外 （转动 区） 25-300
400-33 分子转 动，晶 格振动
波数(σ/cm-1) =1/λ=104/λ(μm)
1. 产生条件
(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。 在振动过程中，引起分子偶极矩变化的振动才能产生红外吸收， 称为红外活性；反之，称为红外非活性。 双原子分子： 对称分子：没有偶极矩变化，辐 射不能引起共振，无红外活性。 如：N2、O2、Cl2 等。 非对称分子：有偶极矩变化，红 外活性。