红外光谱相关知识
红外光谱_百度百科
分区
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1. 红外光谱的分区 通常将红外光谱分为三个区域：近红外区(0.75~2.5μm)、中红外区(2.5~25μm)和远红外区 (25~300μm)。一般说来，近红外光谱是由分子的倍频、合频产生的；中红外光谱属于分子的基频 振动光谱；远红外光谱则属于分子的转动光谱和某些基团的振动光谱。 由于绝大多数有机物和无机物的基频吸收带都出现在中红外区，因此中红外区是研究和应用最 多的区域，积累的资料也最多，仪器技术最为成熟。通常所说的 红外光谱即指中红外光谱。 2. 红外谱图的分区
谐振动时，这种振动方式称简正振动。
含n个原子的分子应有3n-6个简正振动方式；如果是线性分子，只有3n-5个简正振动方式。以 非线性三原子分子为例，它的简正振动方式只有三种。在v1和v3振动中，只是化学键的伸长和缩 短，称为伸缩振动，而v2的振动方式改变了分子中化学键间的夹角称为变角振动,它们是分子振动 的主要方式。分子振动的能量与红外射线的光量子能量正好对应，因此，当分子的振动状态改变 时，就可以发射红外光谱，也可以因红外辐射激发分子的振动，而产生红外吸收光谱。
化学分析中的红外光谱技术
化学分析中的红外光谱技术红外光谱技术是一种重要的分析方法，广泛应用于化学领域。
它主要通过测定物质在红外光区域的吸收特性，从而获取有关物质结构和组成的信息。
以下是关于红外光谱技术的一些关键知识点：1.红外光谱的原理：红外光谱是利用物质对红外光的吸收作用，分析物质分子内部结构的一种技术。
红外光的波长范围在4000-400cm-1之间，不同类型的化学键和官能团在红外光区域有特定的吸收频率。
2.红外光谱仪：红外光谱仪是进行红外光谱分析的主要仪器设备。
它主要由光源、样品室、分光镜、检测器等部分组成。
样品通过红外光源照射，经过样品室后，由分光镜分离出不同波长的光，最后由检测器检测吸收的光强。
3.红外光谱图：红外光谱图是表示物质红外光谱吸收情况的图表。
横轴表示波数（cm-1），纵轴表示吸收强度。
红外光谱图可以用来分析物质的分子结构、化学键类型和官能团等信息。
4.红外光谱的应用：红外光谱技术在化学分析领域具有广泛的应用，可以用于定性分析、定量分析、结构分析、混合物分析等。
例如，通过红外光谱可以确定有机化合物的分子结构，分析高分子材料的组成等。
5.红外光谱的解析：红外光谱的解析主要包括峰的识别、峰的归属和峰的积分等步骤。
通过对红外光谱图中的吸收峰进行识别和归属，可以确定物质中的化学键类型和官能团，从而推断出物质的结构信息。
6.红外光谱的优点：红外光谱技术具有快速、简便、灵敏、准确等优点，是一种非常重要的分析方法。
它不仅适用于固体、液体样品，还可以用于气体和薄膜样品的研究。
7.红外光谱的局限性：虽然红外光谱技术具有很多优点，但也存在一定的局限性。
例如，红外光谱信号易受样品环境、化学计量比等因素的影响，因此在分析过程中需要注意样品的制备和测试条件的控制。
以上是关于化学分析中红外光谱技术的一些关键知识点，希望对您有所帮助。
习题及方法：1.习题：红外光谱图中，吸收峰的位置与哪个因素有关？解题思路：此题考查对红外光谱图的基本理解。
红外光谱分析.
红外光谱分析序言二十世纪初叶，Coblentz发表了一百多个有机化合物的红外光谱图，给有机化学家提供了鉴别未知化合物的有力手段。
到四十年代红外光谱技术得到了广泛的研究和应用。
当今红外光谱仪的分辨率越来越高，检测范围扩展到10000－200cm-1，样品量少至微克级。
红外光谱提供的某些信息简捷可靠，检测样品中有无羰基及属于哪一类（酸酐、酯、酮或醛）是其他光谱技术难以替代的。
因此，对从事有机化合物为研究对象的化学工作者来说，红外光谱学是必需熟悉和掌握的一门重要光谱知识。
一、基本原理1、基本知识光是一种电磁波。
可根据电磁波的波长范围分成不同类型的光谱，它们各自反映出物质的不同类型的运动形式。
表1列出这些电磁波的波长，其所在区域的光谱名称，以及对应的运动形式。
红外光谱研究的内容涉及的是分子运动，因此称之为分子光谱。
通常红外光谱系指2-25μ之间的吸收光谱，常用的为中红外区4000-650cm-1(2.5-15.4μ)或4000-400cm-1。
这段波长范围反映出分子中原子间的振动和变角振动，分子在振动运动的同时还存在转动运动。
在红外光谱区实际所测得的图谱是分子的振动与转动运动的加合表现，即所谓振转光谱。
每一化合物都有其特有的光谱，因此使我们有可能通过红外光谱对化合物作出鉴别。
红外光谱所用的单位波长μ，波数cm-1。
光学中的一个基本公式是λυ= C，式中λ为波长，υ为频率，C为光速(3×1010cm/s)。
设υ为波数，其含义是单位长度(1cm)中所含的波的个数，并应具有以下关系：波数(cm-1)＝104/波长(μ)波长和波数都被用于表示红外光谱的吸收位置，即红外光谱图的横坐标。
目前倾向于普遍采用波数为单位，而在图谱上方标以对应的波长值。
红外光谱图的纵坐标反映的是吸收强度，一般以透过率(T%)表示。
2、红外光谱的几种振动形式主要的基本可以分为两大类：伸缩振动和弯曲振动。
(1)伸缩振动(υ)沿着键轴方向伸或缩的振动，存在对称与非对称两种类型。
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。
红外波谱知识点总结
红外波谱知识点总结一、波数波数是红外光谱中的重要指标，它用来描述吸收的红外辐射的频率。
通常以cm-1（厘米的倒数）为单位来表示。
波数与波长之间存在反比关系，即波数=1/波长。
在红外光谱中，不同的化学键和基团具有特定的吸收波数，因此波数可以用来识别物质中特定的功能基团。
二、吸收峰吸收峰是红外光谱中的一个重要概念，它表示物质吸收红外辐射的特征。
吸收峰的位置（波数）和强度（吸收率）可以反映物质的结构和组成。
不同的化学键和基团在红外光谱中有特定的吸收峰，因此可以通过分析吸收峰来确定物质的化学成分和结构。
三、强度红外光谱中的吸收峰强度反映了物质对红外辐射的吸收能力。
吸收峰的强度与物质的浓度和吸收截面有关。
强度的大小可以反映物质的含量，因此可以用来定量分析物质。
四、红外活性基团红外活性基团是指能够吸收红外辐射的化学基团。
不同的功能基团具有不同的吸收特征，因此可以通过分析红外光谱中的吸收峰来确定物质中的功能基团。
常见的红外活性基团包括羟基、羰基、羧基、氨基、硫醚基等。
五、光谱解释光谱解释是红外光谱学中的一个重要环节，它包括确定吸收峰的来源、分析化合物的结构和功能基团、判断化合物的同分异构体等。
光谱解释需要结合化学知识和实验经验，通过对红外光谱的吸收特征进行分析，来推断物质的结构和性质。
六、应用红外波谱学在化学、生物、医学、环境等领域有着广泛的应用。
在有机化学中，红外光谱可以用来判断化合物的结构和功能基团，鉴定有机物的同分异构体等。
在生物医学领域，红外光谱可以用来检测生物分子的结构和含量，研究生物分子的相互作用等。
在环境监测中，红外光谱可以用来分析空气中的污染物、土壤中的有机物等。
可以说，红外波谱学已经成为现代科学研究和生产中不可或缺的分析技术之一。
综上所述，红外波谱学是一门重要的分析技术，它通过对物质对红外辐射的吸收特征进行分析，来研究物质的结构和性质。
波数、吸收峰、强度、红外活性基团、光谱解释等是红外波谱学中的重要知识点，通过对这些知识点的理解，可以更好地应用红外波谱学进行科研和生产。
红外光谱仪知识点总结
红外光谱仪知识点总结红外光谱仪是一种用于分析物质分子结构的仪器，通过测定样品在红外光谱区的吸收特性，可以得到关于样品结构和化学成分的信息。
红外光谱仪在化学、材料科学、药物研发等领域都有广泛的应用，并且在实验室、工业生产以及环境保护等领域都有着重要的地位。
一、红外光谱仪的原理1. 红外光谱原理红外光谱是指光波长范围在700nm至1mm之间的电磁波。
红外光谱仪利用物质分子在红外光波段的吸收特性，通过测定样品在不同波长范围内的吸收情况，得到与物质结构和化学成分相关的信息。
2. 光谱仪结构红外光谱仪主要由光源、样品室、光路系统、检测器等部分组成。
光源产生宽谱的光线，样品室用于放置样品，光路系统用于引导光线，检测器用于测量样品吸收光的强度。
3. 光谱测量红外光谱仪通常采用透射法或反射法进行光谱测量。
透射法是将光线透射通过样品，检测器接收样品透射光的强度；反射法是将光线反射到样品上，检测器接收样品反射光的强度。
二、红外光谱仪的应用1. 化学分析红外光谱仪可以对有机化合物、无机物质、高分子材料等进行分析，通过识别样品的红外吸收峰位和强度，确定样品的结构和成分，从而为化学分析提供重要的信息。
2. 材料表征红外光谱仪可以对材料的表面和内部结构进行表征，对材料的成分、结构、性质等进行研究。
在材料科学和工程领域具有重要的应用价值。
3. 药物分析红外光谱仪可以对药物的成分和结构进行分析，用于药物质量控制、研发和生产中的过程控制，保障药品质量和安全性。
4. 生物医学研究红外光谱仪可以用于生物医学领域的分子生物学、病理学、免疫学等研究，对生物大分子的结构和功能进行分析，有利于研究疾病的发生和发展机制。
5. 环境监测红外光谱仪可以用于对环境中有机化合物、污染物等的监测和分析，有助于环境保护和污染治理。
三、红外光谱仪的常见类型1. 红外分光光度计红外分光光度计是最基本的红外光谱仪，用于检测样品的红外吸收光谱。
根据光路系统的不同，分为单光束和双光束两种类型。
红外光谱分析全解
第三节 红外光谱实验技术
一、红外光谱分析样品制备
1、固体样品
KBr压片法：固体样品常用压片法，它也是固体样品红外
测定的标准方法。将固体样品0.5-2.0mg与150mg左右的 KBr一起粉碎，用压片机压成薄片。薄片应透明均匀。
制样过程： 1）称样。样品：0.5－2mg，KBr：150mg。 2）研磨混合。将样品与KBr混合均匀，充分研 磨。 3）压片。将样品倒入压模中均匀堆积，在油压机 上缓慢加压至15MPa，维持1分钟即可获得透明 薄片。
0.1nm X-射线谱（XPS）
10nm
紫外-可见（UV-V）谱
500nm 100um
红外（IR），Raman 谱
电子自旋共振（EPR）
10cm
核磁共振（NMR）谱
绝大多数有机化合物和无机化合物分子的振动 能级跃迁而引起的吸收均出现在中红外区域。通常 所说的红外光谱就是指中红外区域形成的光谱，它 在结构分析和组成分析中非常重要。至于近红外区 和远红外区形成的光谱，分别叫近红外光谱与远红 外光谱图。近红外光谱主要用来研究分子的化学键， 远红外光谱主要用来研究晶体的晶格振动、金属有 机物的金属有机键以及分子的纯转动吸收等。
第五章 振动光谱分析
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。
红外光谱 图中，横坐标：吸收波长()或波数()， 表示吸收峰位置； 纵坐标：透过率(T%)或吸光度(A)， 表示吸收峰强度。
红外光谱的介绍
红外光谱的介绍一、红外光谱技术概述红外光谱是一种重要的光谱分析技术，通过测量物质对红外光的吸收特性，可以揭示物质内部的分子结构和化学组成。
红外光谱技术具有无损、快速、准确的特点，广泛应用于化学、生物学、医学、环境科学等领域。
二、红外光谱的基本原理红外光谱的原理基于分子振动和转动能级跃迁。
当一束特定波长的红外光照射到样品上时，如果光子的能量与分子振动或转动能级差相匹配，就会发生能级跃迁，分子吸收光子能量并转化为振动或转动能量。
通过测量光子被吸收的波长和强度，可以推导出样品的分子结构和组成。
三、红外光谱的类型根据测量的波长范围，红外光谱可以分为近红外光谱、中红外光谱和远红外光谱。
中红外光谱是研究最多和应用最广泛的红外光谱类型，其波长范围在2.5～25μm之间。
中红外光谱主要由分子振动能级跃迁产生，可以提供丰富的分子结构信息。
四、红外光谱的应用1. 化学分析：红外光谱可以用于鉴定未知化合物的结构和组成，通过比对标准谱图数据库可以确定化合物类型。
2. 药物分析：红外光谱可以用于药物质量控制和药品真伪鉴别，有助于确保药物的有效性和安全性。
3. 食品分析：红外光谱可以用于食品成分分析和质量检测，如检测食品中的添加剂、营养成分和污染物。
4. 环境监测：红外光谱可以用于检测环境中的有害物质，如污染物、有毒气体等，有助于环境监测和治理。
5. 生物医学研究：红外光谱可以用于生物医学研究，如蛋白质结构分析、细胞代谢研究等，有助于深入了解生物分子结构和功能。
6. 工业生产：红外光谱可以用于工业生产中原材料、中间产物和最终产品的质量控制，提高生产效率和产品质量。
7. 考古学研究：红外光谱可以用于文物鉴定和保护，如鉴定文物材料的成分和年代，为文物保护提供科学依据。
五、红外光谱技术的发展趋势随着科技的不断发展，红外光谱技术也在不断进步和完善。
未来，红外光谱技术的发展将主要集中在以下几个方面：1. 高分辨率光谱仪的开发：提高光谱仪的分辨率和灵敏度，能够更准确地分析复杂样品中的微量组分。
红外光谱的范围
红外光谱的范围红外光谱，也被称为傅立叶变换红外光谱（FTIR），是一种广泛应用在化学、物理、生物等领域的分析技术。
它通过测量分子对不同波长的红外辐射的吸收情况，来获取样品中各种化合物的信息。
一、红外光谱的基本原理红外光谱的工作原理基于分子振动理论。
当一个分子受到红外光照射时，如果入射光的能量与分子内部某些特定振动模式的能量相匹配，就会发生共振吸收，从而导致光强的下降。
这个过程就像音叉在接收到与其固有频率相同的声波时会产生共振一样。
根据所吸收的红外光的波长和强度，可以推断出分子中存在哪些化学键以及它们的相对强度。
二、红外光谱的范围红外光谱通常被分为三个区域：近红外区（NIR）、中红外区（MIR）和远红外区（FIR）。
这三个区域分别对应着不同的光子能量和分子振动类型。
1. 近红外区（NIR）：近红外区的波长范围大约为780-2500纳米（对应频率为12825-4000厘米^-1），主要包含分子的非谐振性振动和电子跃迁。
在这个范围内，由于吸收较弱，主要用于测定样品的水分、脂肪、蛋白质、糖类等大分子物质的含量。
2. 中红外区（MIR）：中红外区是红外光谱的主要工作区域，其波长范围约为2.5-25微米（对应频率为4000-400厘米^-1）。
在这个范围内，大多数有机化合物的化学键都能产生特征吸收峰，因此常用于定性和定量分析。
3. 远红外区（FIR）：远红外区的波长范围约为25-1000微米（对应频率为400-10厘米^-1），主要涉及分子的整体旋转和低频振动。
这一区域的吸收信息对于研究晶格振动、热性能、晶体结构等方面具有重要意义。
三、红外光谱的应用红外光谱在各个领域都有广泛的应用。
例如，在化学工业中，它可以用于鉴定未知化合物、监控生产过程；在环境科学中，可用于检测大气污染物、水质监测等；在生物学中，可用于研究生物大分子如蛋白质、核酸的结构和功能；在材料科学中，可用于研究新型材料的性质和结构等。
红外光谱
（2853
cm-1
）
面外摇摆弯曲振动 对称伸缩振动s
(2853cm－1)
剪式弯曲振动 （1456 cm-1）
面内摇摆弯曲振动 （1456 cm-1）
面外摇摆弯曲振动 （1300 cm-1）
卷曲弯曲振动 （1250 cm-1）
分子吸收红外辐射的条件及吸收强度
如:
质量m大， μ增大，化学键的振动波数低 。
C-C(1430cm-1) < C-N(1330cm-1) < C-O(1280cm-1)(力常数相近） O-H的伸缩振动= 3700cm-1> O-D的 =2600cm-1
C-Cl的 ＝800－600cm-1> C-Br的 ＝600－500cm-1> C-I的 ＝530－470cm-1
分子内原子不停地在振动，在振动过程中是不变的，而正负电荷的中心 距离r会发生改变，因此分子的偶极矩也发生改变。对称分子由于正负电荷 中心重叠，r＝0，因此对称分子中原子振动不会引起偶极矩的变化。 用一定频率的红外光照射分子，如果分子中某个基团的振动频率和它 一样，则两者就会产生共振，光的能量通过分子偶极矩的变化传递给分子， 分子中某个基团就吸收了一定频率的红外光。分子就由原来的基态振动能 级跃迁到较高的振动能级，产生红外光谱。 这说明并非所有的振动都能引起红外吸收，只有引起偶极矩变化的振动， 才能产生共振吸收。对于完全对称的分子如N2、H2、O2等就不会产生红外 吸收光谱。
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双键伸缩振动区（1900~1200cm-1）
C=O
1900-1650
C=O C 1680-1620
苯衍生 物的泛 频
2000-1650
红外光谱学的基础知识
红外光谱学的基础知识红外光谱学是指利用红外线对物体进行光谱学分析的一种技术。
它是化学、生物、环境、医药等领域中非常重要的手段，在物质结构、组成和环境中的应用非常广泛。
红外光谱学的基础知识是研究这一技术的先决条件，下面就介绍一下红外光谱学的基础知识。
一、红外光谱学的定义红外光谱学是一种物质分析技术，其基础原理是物质对红外辐射的吸收和散射。
在这一技术中，通过对被测样品引入一定的红外辐射，然后对通过样品的辐射光进行监测和分析，从而得到被测样品的红外光谱。
红外光谱学的应用非常广泛，可以用于材料及其构造分析、品质控制、安全检测等多个领域。
二、红外光谱的产生原理对于物质的分子而言，它们是由原子和化学键组成的。
原子和化学键由电子环组成，当红外辐射照射到这些分子结构中时，它们就能够与其中的电场产生相互作用，从而使分子振动。
对于不同的原子或化学键，其振动的频率和振动模式是不同的。
同时，由于物质的分子构造也是多种多样的，所以它在被照射后也会产生吸收的信号。
这样，就能利用这些吸收信号来识别不同的物质。
三、红外光谱学的分析方法根据分析方法的不同，红外光谱学可以分为四种基本方法。
分别是：透射法、拉曼散射法、反射法和化学发光法。
下面分别介绍一下这四种方法的原理。
1、透射法透射法是通过将红外辐射通过样品透明部分测量其强度削减的方法。
这样，就可获得被测样品的吸收光谱。
需要注意的是，透射法所使用的样品需要具有较好的透过性质。
对于不同的样品，其需使用的样品尺寸也是不同的。
2、拉曼散射法拉曼散射法是通过同样的红外辐射照射到物质中，同时监测散射光而得到的一种分析方法。
这种分析方法比较适用于样品表面和非平衡相中的物质。
在拉曼散射法中，所使用的激光波长比较短，可以根据散射的波长从而对样品进行分析。
3、反射法反射法所使用的激光波长比较长，能够适用于大多数样品。
在反射法中，激光首先照射到样品表面，然后通过样品表面的反射光测量其吸收。
需要注意的是，对于不同的样品，需要选用不同种类的反射器，以获得比较准确的分析结果。
红外光谱分析
红外光谱分析红外光谱分析是一种重要的分析技术，广泛应用于化学、生物、材料等领域。
通过测量物质在红外光谱范围内的吸收和发射特性，可以得到物质分子的结构信息，实现物质的鉴定、定量分析和质量控制等目的。
本文将从红外光谱的基本原理、仪器设备、样品制备和数据解析等方面介绍红外光谱分析的相关知识。
一、基本原理红外光谱分析基于物质对红外辐射的吸收特性。
红外辐射是电磁波谱中的一部分，波长范围在0.78μm至1000μm之间，对应的频率范围在3000GHz至0.3THz之间。
物质分子由原子组成，原子核围绕电子运动，当受到外界的电磁波激发时，分子内部的键振动和转动将发生改变，导致物质吸收特定波长的红外辐射。
不同物质的分子结构和化学键在红外光谱图上表现出特征性的吸收峰，通过观察这些吸收峰的位置和强度可以确定物质的成分和结构。
二、仪器设备进行红外光谱分析需要使用红外光谱仪。
常见的红外光谱仪包括傅立叶变换红外光谱仪（FTIR）和光散射式红外光谱仪（IR）。
FTIR光谱仪通过傅立叶变换技术将红外辐射转换为光谱图，具有高灵敏度和快速测量的优点，适用于定性和定量分析。
光散射式红外光谱仪则通过散射光信号进行检测，适用于固态样品和表面分析。
三、样品制备在进行红外光谱分析前，需要对样品进行适当的制备处理。
液态样品可以直接涂覆在透明吸收的样品基底上进行测试，固态样品通常需要将样品捣碎并与适当的载体混合后进行测试。
在取样和制备过程中需要避免空气和水分的干扰，避免发生氧化和水解反应，影响测试结果的准确性。
四、数据解析红外光谱分析得到的数据通常以吸收光谱图的形式呈现。
吸收光谱图的横轴表示波数或波长，纵轴表示吸收强度，吸收峰的位置和形状反映了物质的分子结构。
数据解析是红外光谱分析的关键步骤，需要借助专业的光谱库和软件进行分析和比对，以确定样品的成分和结构信息。
在实际应用中，红外光谱分析可用于鉴定有机化合物、无机物质、生物大分子等多种样品，广泛应用于医药、食品、环境、材料科学等领域。
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。
红外光谱(最全_最详细明了)、、
υS
不对称 伸缩振动
υ as
面内变 形振动
δ 面内
面外变 形振动 δ 面外
面内摇摆 ρ
剪式振动
δs
面外摇摆 ω 扭曲振动 τ
5．峰位、峰数与峰强
（1）峰位 化学键的力常数K越大，原子折合质量
越小，键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数 区(短波长区);反之,出现在低波数区(高波长区)
（2）峰数 峰数与分子自由度有关。无瞬间偶 基距变化时，无红外吸收。
（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.
问题：C=O 强；C=C 弱；为什么？
吸收峰强度跃迁几率偶极矩变化
吸收峰强度 偶极矩的平方
T%= I/I0×100%， I是透过强度，Io为入射强度。 横坐标：上方的_ 横坐标是波长λ，单位μm;下方的横坐
标是波数（用 表示，波数大，频率也大），单位是
cm-1。
波数即波长的倒数，表示单位(cm)长度光中所含光波的 数目。波长或波数可以按下式互换：
_
( cm-1)=1/λ(cm)=104/λ(μm)
(2)不需要分光，信号强，灵敏度很高； (3)仪器小巧。
04:50:25
傅里叶变换红外光谱仪工作原理图
04:50:25
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；
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 )
33
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 )
36
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
10
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),
红外谱图基础知识
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。
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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（2）单核芳烃 的C=C键伸缩振动（1626 1650 cm-1 ）
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。 2000 1600
例: 由表中查知C=C键的k=9.5 9.9 ,令其为9.6, 计算 波数值
1 v 2c
1
k
1307
k
9.6 1307 1650cm 1 12 / 2
正己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为1652 cm-1
多原子分子的振动
对于多原子分子，由于一个原子可能同时与几个其它原子形成化学 键，它们的振动相互牵连,不易直观地加以解释，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。
水分子
水分子是非线型分子，振动自由度：3×3-6=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:
CO2分子
＋ － －
1=1340 cm-1 (RM)
2=2368 cm-1 (IR)
3=4=668 cm-1 (IR)
分子振动的形式与谱带
I0 1 A lg lg T I
横坐标：表示波长或波数, 波数是波长的倒数，即
n（cm-1）=104/l(mm)
红外光谱的特征性，基团频率 红外光谱的最大特点是具有特征性。 基团特征频率（特征峰）：与一定的结构 单元相联系的振动频率称为基团频率。 只要掌握了各种基团的振动频率（基团频 率）及其位移规律，就可应用红外光谱来 检定化合物中存在的基团及其在分子中的 相对位置。
红外光谱产生的原因
电子能级
振动能级 转动能级
分子能级示意图
红外光谱与有机化合物结构
红外光谱图： 纵坐标为吸收强度， 或者是透过率 横坐标为波长λ （ μm ） 和波数1/λ 单位：cm-1 可以用峰数，峰位， 峰形，峰强来描述。
应用：有机化合物的结构解析。 定性：基团的特征吸收频率； 定量：特征峰的强度；
伸缩振动 亚甲基：
变形振动 亚甲基
分子振动的形式与谱带
红外吸收光谱分析
分子的振动形式可分成两类： 1、伸缩振动（stretching vibration） （1）对称伸缩振动（symmetrical stretching vibration， ns）； （2）反对称伸缩振动（asymmetrical stretching vibration，nas）； 2、变形或弯曲振动 （deformation vibration）； （1）面内变形振动 （in plane bending vibration，d ）； 剪式振动（scissoring vibration，d ）； 面内摇摆振动（rocking vibration，r ）； （2）面外变形振动（out-of-plane bending vibration，g ）； 面外摇摆振动（wagging vibration，w ）； 扭曲变形掘动（twisting vibration，t ）。
基线的画法
红外光谱与有机化合物结构—谱图解析
红外光谱图： 纵坐标为吸收强度， 和波数1/λ 单位：cm-1 可以用峰数，峰位，峰形， 峰强来描述。
应用：有机化合物的结构解析。 定性：基团的特征吸收频率； 定量：特征峰的强度；
C2H4O
O
-1 1 7 3 0 cm
-1 1 1 6 5 cm
H H H
2240 2260 cm-1
共轭 2220 2230 cm-1 仅含C、H、N时：峰较强、尖锐； 有O原子存在时；O越靠近C N，峰越弱；
3． 双键伸缩振动区（ 1900 1200 cm1 （1 ） RC=CR’ ）
1620 1680 cm-1 强度弱， R=R’（对称）时，无红外活性。
任意两个相邻的能级间的能量差为：
h E h 2 1 2c 1 k
k
1307 k
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。
已知物的鉴定 谱图库搜索、比对算法
未知物的鉴定 谱图解析
首先应了解样品的来源、用途、制备方法、分离方法、理化性质、元 素组成及其它光谱分析数据如UV、NMR、MS等有助于对样品结构 信息的归属和辨认
。
Lambert-Beer定律 定量时吸光度的测定常 用基线法。如图所示,图 中I与I0之比就是透射比。
一般将振动形式分成两类：伸缩振动和变形振动。 a. 伸缩振动(νs νas ）
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。
分子振动方式
双原子分子的振动
用经典力学方法把双原子分子的振动形式用两个刚性小球的 弹簧振动来模拟，如下图所示:
双原子分子振动示意图 影响基本振动频率的直接因素是相对原子质量和化学键的 力常数。
分子的振动能级（量子化）： E振=（V+1/2）h V ：化学键的 振动频率； ：振动量子数。
分子振动方程式
3000 cm-1 以上
2． 叁键（C C）伸缩振动区
（2500
RC CR’
1900 cm-1 ）
2140 cm-1 ）
2260 cm-1 ） （2190
在该区域出现的峰较少； （1）RC CH （2100 R=R’ 时，无红外活性 （2）RC N （2100 非共轭
2140 cm-1 ）
3. 峰形
不同基团的某一种振动形式可能会在同一频率范围内 都有红外吸收，如-OH、-NH的伸缩振动峰都在 34003200 cm-1但二者峰形状有显著不同。此时峰形的不 同有助于官能团的鉴别。
红外光谱的吸收强度和表示方法
1．透光度
I T % 100% I0
式中 I0—入射光强度； I —入射光被样品吸收后透过的光强度。 2．吸光度
10:47:31
常见的有机化合物基团频率出现的范围：4000 670 cm-1 依据基团的振动形式，分为四个区： (1)4000 2500 cm-1 X—H伸缩振动区（X=O，N，C，S） (2)2500 1900 cm-1 三键，累积双键伸缩振动区
(3)1900 1200 cm-1 双键伸缩振动区 (4)1200 670 cm-1 X—Y伸缩， X—H变形振动区
10:47:31
1． X—H伸缩振动区（4000 cm-1 ）
（1）—O—H 3650 3200 cm-1 确定
2500
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；当浓度较大 时，发生缔合作用，峰形较宽。 注意区分
—NH伸缩振动：
3500 3100 cm-1
10:47:31
—CH3 —CH2— —C—H
2960 cm-1 2870 cm-1 2930 cm-1 2850 2890 cm-1 cm-1
反对称伸缩振动 对称伸缩振动 对称伸缩振动 弱吸收
反对称伸缩振动
3000 cm-1 以 下
（3）不饱和碳原子上的=C—H（ C—H ）
苯环上的C—H =C—H C—H 3030 cm-1 3010 2260 cm-1 3300 cm-1
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.
■红外光区的划分如下表： 区域名称 波长(µ m) 0.75-2.5 2.5-25 25-300 波数(cm-1) 131584000 4000-400 400-10 能级跃迁类型
当样品受到频率连续变化的红外光照射时， 分子吸收某些频率的辐射，并由其振动运 动或转动运动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。又称为分子振动转动光谱。
概述
分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振-转光谱 辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构
C
H
-1 2 7 2 0 cm
C
（CH3）1460 cm-1，1375 cm-1。 （CH3）2930 cm-1，2850cm-1。
与一定结构单元相联系的、在一定范围内出现的化学键振动频率——基团 特征频率（特征峰）； 例： 2800 3000 cm-1 —CH3 特征峰； 1600 1850 cm-1 — C=O 特征峰； 基团所处化学环境不同，特征峰出现位置变化： —CH2—CO—CH2— —CH2—CO—O— —CH2—CO—NH— 1715 cm-1 1735 cm-1 1680 cm-1 酮 酯 酰胺
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 4.5 m 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。
甲基的振动形式
伸缩振动 甲基
对称 υ s(CH3) 2870 ㎝-1 不对称 υ as(CH3) 2960㎝-1
变形振动 甲基
对称δ s(CH3)1380㎝-1 不对称δ
as(CH3)1460㎝ -1
产生红外吸收的分子称为红外活性分子，如CO2分子； 反之为非红外活性分子,如O2分子。