第十二章红外分析讲解
教学课件第十二章光分析法导论
optical analysis and its characteristics
光分析法：基于电磁辐射能量与待测物质相互作用后 所产生的辐射信号与物质组成及结构关系所建立起来的分析 方法；
电磁辐射范围：射线～无线电波所有范围； 相互作用方式：发射、吸收、反射、折射、散射、干 涉、衍射等； 光分析法在研究物质组成、结构表征、表面分析等方 面具有其他方法不可区代的地位；
2024/8/2
非光谱分析法
光分析法 光谱分析法
折 射 法
圆 二 色 性 法
X 射 线 衍 射 法
干 涉 法
旋 光 法
2024/8/2
原子光谱分析法 分子光谱分析法
原 子 吸 收 光 谱
原 子 发 射 光 谱
原 子 荧 光 光 谱
X 射 线 荧 光 光 谱
分分核 紫红子子磁 外外荧磷共 光光光光振 谱谱光光波 法法谱谱谱
法法法
原 原原 X
子 子子 射
发
吸荧
线 荧
射 收光 光
原子光谱法
吸收光谱法
原紫红核 子外外磁 吸可可共 收见见振
2024/8/2
光谱分析法
紫红分分核化 外外子子磁学 可可荧磷共发 见见光光振光
分子光谱法
发射光谱法
原原分分 X 化
子子子子 射 学
发
荧
荧
磷
线 荧
发
射光光光 光 光
四、各种光分析法简介
12.旋光法
溶液的旋光性与分子的非对称结构有密切关系，可利用旋 光法研究某些天然产物及配合物的立体化学问题，旋光计测定 糖的含量。
13.衍射法
X射线衍射：研究晶体结构，不同晶体具有不同衍射图。 电子衍射：电子衍射是透射电子显微镜的基础，研究物质 的内部组织结构。
红外吸收光谱法一文稿演示
2、特征峰与相关峰
（1）特征峰（characteristic absorption band）：next 可用于鉴别官能团存在的吸收峰，称~
（2）相关峰（correlative absorption band）：next
由一个官能团引起的一组具有相互依存关系的特征峰，称 ~
ü 注： • 相关峰的数目与基团的活性振动及光谱的波数范
围有关 • 用一组相关峰才可以确定一个官能团的存在
CN 224c7m1
as CH2
309c0m1
C sC163c9m1
CH2 990cm1
CH 909cm1
返回
三、吸收峰的峰位及影响因素
（二）吸收峰的位置（峰位）
即振动能级跃迁所吸收的红外线的波长或波数
1．基本振动频率
EEL
1h h 2 2
k 1302K
2）泛频峰
倍频峰：分子的振动能级从基态跃迁至第二振动激发态、
第三振动激发态等高能态时所产生的吸收峰（即 V=0→V=2，3……产生的峰）
即L V
泛 倍频峰 二倍频峰（V=0→V=2）
频
三倍频峰（V=0→V=3）
峰 合频峰
差频峰（即V=1→V=2，3 ……产生的峰）
注：泛频峰强度较弱，难辨认→却增加了光谱特征性
特征性 特征性强
简单、特征性不强
用途
鉴定化合物类别 鉴定官能团
推测结构
定量 推测有机化合物共轭骨架
第十三章 红外分光光
度法
第二节 基本原理
一、分子振动能级和 振动形式
二、吸收峰位置及其 影响因素
三、吸收峰强度
一、分子振动能级和振动形式
1．双原子分子的简谐振动及其频率
(完整版)红外光谱法习题参考答案
第十二章 红外吸收光谱法思考题和习题8.如何利用红外吸收光谱区别烷烃、烯烃及炔烃？烷烃主要特征峰为233,,,CH s CH as CH H C δδδν-，其中νC-H 峰位一般接近3000cm -1又低于3000cm -1。
烯烃主要特征峰为H C C C H C -==-=γνν,,，其中ν=C-H 峰位一般接近3000cm -1又高于3000cm -1。
νC=C 峰位约在1650 cm -1。
H C -=γ是烯烃最具特征的峰，其位置约为1000-650 cm -1。
炔烃主要特征峰为H C C C H C -≡≡-≡γνν,,，其中H C -≡ν峰位在3333-3267cm -1。
C C ≡ν峰位在2260-2100cm -1，是炔烃的高度特征峰。
9.如何在谱图上区别异丙基及叔丁基？当两个或三个甲基连接在同一个C 上时，则吸收峰s CH 3δ分裂为双峰。
如果是异丙基，双峰分别位于1385 cm -1和1375 cm -1左右，其峰强基本相等。
如果是叔丁基，双峰分别位于1365 cm -1和1395cm -1左右，且1365 cm -1峰的强度约为1395 cm -1的两倍。
10.如何利用红外吸收光谱确定芳香烃类化合物？ 利用芳香烃类化合物的主要特征峰来确定：芳氢伸缩振动（ν=C-H ），3100~3000cm -1 (通常有几个峰) 泛频峰2000~1667cm -1苯环骨架振动（νc=c ），1650-1430 cm -1，~1600cm -1及~1500cm -1 芳氢面内弯曲振动（β=C-H ），1250~1000 cm -1 芳氢面外弯曲振动（γ =C-H ），910~665cm -114．试用红外吸收光谱区别羧酸、酯、酸酐。
羧酸的特征吸收峰为v OH 、v C=O 及γOH 峰。
v OH （单体）~3550 cm -1(尖锐)，v OH (二聚体)3400~2500(宽而散)，v C=O (单体)1760 cm -1 (S)，v as C=O (二聚体)1710~1700 cm -1 (S)。
第十一章,第十二章,第十三章,第十四章有机化学名词解释
名词解释第十一章1.振动光谱——分子振动能级间的能量差比同一振动能级中转动能级之间能量差大100倍左右，他们大多在近红外区域内，因此称为红外光谱。
2.转动光谱——分子转动能级之间的能量差很小，转动光谱位于电磁波谱中的远红外及微波区域内。
3.红外吸收峰的位置——分子振动的频率决定分子所吸收的红外光频率。
4.红外吸收光谱——分子吸收红外光引起的振动和转动能级跃迁产生的信号。
5.红外光谱产生的条件——当一定频率的红外光照射物质时，如果分子中某一基团的振动频率正好与其相同，物质就能吸收这一频率的红外光从低能级跃迁到较高的能级，产生红外吸收光谱。
6.叁键和累积双键区——2500~2000 cm-1各种叁键基团和累积双键的伸缩振动区域7.氢键区——4000~2500cm-1含氢基团的伸缩振动区。
8.双键区——2000~1500 cm-1各种双键基团包括共轭双键以及苯基伸缩振动区域。
9.特征吸收峰——用于鉴定官能团存在的吸收峰。
10.特征谱带区——氢键，双键，叁键区的特征性强，所以4000~1500 cm-1的区域称为官能团特征频率区。
11.核磁共振谱——记录原子核对射频区电磁波的吸收，简称NMR。
12.质子磁共振谱——氢原子核共振谱，简称PMR。
13.化学位移——由于化学环境所引起的核磁共振信号位置的变化。
14.自旋偶合——相邻碳上氢核的相互影响。
15.硝基化合物的还原——硝基苯在强酸介质中，用金属还原时，总是得到苯胺，用催化加氢也可得到同样的结果。
16.胺的碱性——胺与氨相似，氮原子上的未共用电子对能与质子结合，形成带正电的铵离子。
17.胺——可看作氨的衍生物，即氨分子中的氢原子被烃基取代的产物。
18.胺的烃基化——与卤代烃（通常为伯卤代烃和具有活泼卤原子的芳卤化物），醇等烃基化试剂作用，胺基上的氢原子被烃基取代。
19.胺的酰基化——伯胺和仲胺作为亲核试剂可与酰卤，酸酐等酰基化试剂反应，生成N-取代酰胺和N,N-二取代酰胺。
第十二章红外
亚甲基：
2)面外弯曲γ：垂直几个原子构成的平面方向上的弯曲振动 面外摇摆ω：两个原子同时向面下或面上的振动
蜷曲振动η：一个原子在面上，一个原子在面下的振动
ω:
3)变形振动：多个化学键端的原子相对于其它部分的弯曲振动
对称的变形振动δs：三个键与轴线的夹角同时变大或变小， 形似花瓣开放。 不对称的变形振动δas：三个键与轴线的夹角交替变大或减小
(7)费米共振 频率相近的泛频峰与基频峰的相互作用使 泛频峰强度增加或分裂
νC-H 2800 2δ C-H 2780
(8)振动偶合效应 指分子中两个或两个以上相同的基团靠的很近时， 相同基团之间发生偶合，使其相应特征吸收峰发生 分裂。
2．外部因素：
1）物态效应
气态：低压气体，分子间作用力小，峰窄
红外光能量较低，只能引起分子的振动能级跃迁， 振动能级跃迁时会伴随转动能级的跃迁。 红外吸收光谱法（IR）:是以连续波长的红外光为光源 照射样品引起分子振动能级之间的跃迁，而产生红外吸 收光谱，根据化合物的红外吸收光谱进行定性、定量及 结构分析的方法。
红外吸收光谱：分子振-转光谱 红外吸收光谱—T%为纵坐标，ζ或λ为横坐标。
C C
K 15 N / cm K 10 N / cm K 5 N / cm
~ 2060cm 1 ~ 1650cm1 ~ 1190cm1
不同类原子： K 影响大，K L ， ，（光谱区左端） u影响大，u L ， ，（光谱区右端）
（一）烷烃 1 1. C-H伸缩振动 C H （饱和） 3000 ~ 2850 cm （强）
as 1 s 1 CH ~ 2960 cm ( 很强） ~ 2870 cm （很强） CH 3 3 as 1 CH ~ 2925 cm （强） 2 s 1 CH ~ 2850 cm （强） 2
红外光谱分析全解课堂PPT
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。
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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
分子光谱分析法资料讲解
强带
有机化合物的紫外与可见吸收光谱中，凡摩尔吸光系数值大于104的 吸收带称为强带。
这种电子跃迁往往是几率很大的允许跃迁。
弱带
有机化合物的紫外与可见吸收光谱中，凡摩尔吸光系数最大值小于 104的吸收带称为弱带。
这类跃迁很可能是不符合允许跃迁选律的禁阻跃迁。
吸收带位置移动的术语说明
无机盐阴离子的n-*跃迁
在许多固体中引起这样一个跃 迁所需要的能量是极高的，但 在另一些固体中，尤其是在包 含重元素的固体中，跃迁发生 在可见／紫外区，材料成为光 电导性的，例如，某些硫族化 合物的玻璃是光电导性的。
类型iV
（iV）一个电子从一个能带(价 带)激发到另一个较高能量的能 带(导带)上。
在半导体(Si，Ge等)中带隙的 数值可以用光谱方法测定；一 种典型的半导体有1eV， 96kJmol-1的带隙，处于可见 区和紫外区间。
（1）含、和n电子的吸收谱带
有机化合物在紫外和可见光区域内电子跃迁的方式一般为-*、n*、n-*和-*这4种类型 。
图12-1 有机分子电子(能级)跃迁类型
-*跃迁
吸收波长在真空紫外区。 饱和烃无一例外地都含有电子，它们的电子光谱都在远紫外区。
n-*跃迁
吸收波长在150~250nm范围，绝大多数吸收峰出现在200nm左右。 含有未共享电子对杂原子(O、N、S和卤素等)的饱和烃衍生物可发生
某些无机盐阴离子由于可以发生n-*跃迁而有紫外光谱吸收峰。 例如，硝酸盐(313nm)、碳酸盐(217nm)、亚硝酸盐(360nm和
280nm)、迭氮盐(230nm)，以及三硫代碳酸盐(500nm)离子等。
(2)含d和f电子的吸收谱带（配位场跃迁）
配位场跃迁包括d-d和f-f两种跃迁。 过渡金属离子吸收光能后可以产生d-d跃迁，而镧系和锕系元素离子
《分析化学》第十二章 红外吸收光谱法
第十二章红外吸收光谱法- 经典习题1．下列叙述不正确的是（D）A．共轭效应使红外吸收峰向低波数方向移动B．氢键作用使红外吸收峰向低波数方向移动C．诱导效应使红外吸收峰向高波数方向移动D．氢键作用使红外吸收峰向高波数方向移动2．在红外光谱上νC-H发生在（高波数）区间，大体以（3000cm-1）为界，νC-H（>3000cm-1）时，连接氢的碳原子是不饱和的；νC-H（<3000cm-1）时，连接氢的碳原子是饱和的。
烷烃、烯烃、炔烃νC-H峰位由高到低的顺序为（ν≡C-H >ν=C-H>νC-H）。
3．某化合物在4000～600cm-1区间的红外吸收光谱如下图，试推断其为下列化合物中的哪一个？为什么？（A）CH3(CH2)5OH （B）（C）（D）（E）解：此题为已知范围的未知物，故不需按光谱解析程序解析。
（1）3060、3040、3020cm-1为芳香族的ν=C-H峰；1600、1584、1493cm-1为芳香族νC=C 峰；756、702cm-1为芳香族γ=C-H峰，A、B无上述峰。
否定A、B。
（2）图中无～2200cm-1峰，否定D。
（3）图中无～3300cm-1峰，否定C。
应为E。
综上所述，其峰归属：3060cm-1、3040cm-1、3020cm-1（苯环ν=C-H）、1600cm-1、1584cm-1、1493cm-1（苯环νC=C ）、756cm-1、702cm-1（单取代苯γ=C-H）、2938cm-1、2918cm-1、2860cm-1（亚甲基νCH ）、1452cm-1（亚甲基δCH2）。
4．某未知化合物的分子式为C14H14，测得其红外光谱如下图，试通过光谱解析推断其分子结构式。
解：（1）计算不饱和度：u=(2+2×14-14)/2=8，说明可能含有两个苯环、或一个苯环及两个叁键、或一个苯环及四个双键。
但由上图显示，2400～2100cm-1区间没有吸收峰，即结构中不含-C≡C-及-C≡N键；分子式中不含氧原子，1700cm-1左右也没有νC=O峰，即结构式中也不含C=O基。
分析化学第十二章红外光谱法.
O‖ R—C—R′
1715cm-1
O‖ R—C—OR′
1735cm-1
O‖ R—C—Cl
1800cm-1
O‖ R—C—F
1870cm-1
⑵共轭效应： 共轭效应引起双键的极性增加，双键性降低，
力常数减小，因而其伸缩振动频率下降。 A.π-π共轭体系
由于共轭分子电子云平均化使共轭双键的双 键性下降。原来双键键长增加，力常数减小，振动 频率下降。
⒋红外吸收光谱产生必须满足的条件：
①νL = ⊿V﹒ν
②⊿≠0
⒌实际峰数小于理论计算峰数的原因：
① ⊿=0，不产生红外吸收；
②简并； ③仪器不能区别那些频率十分接近或吸收带很弱的振动， 仪器检测不出； ④吸收峰落在仪器检测范围之外。
㈡吸收峰的强度
⒈强弱的划分
红外光谱法中，一般是按摩尔吸光系数ε的
大小来划分吸收带的强弱。
O HH
O HH
O HH
s OH
3652cm -1
as OH
3756cm -1
OH1595cm-1
OCO
s C=O
1340cm 1
OCO
as C=O
2350cm
1
O C=O
C=O 666cm 1
++
OCO
C=O666cm1
二、红外吸收光谱产生的条件和吸收峰强度
㈠红外吸收光谱产生的条件 ⒈红外活性振动：
使分子偶极矩发生变化的振动方式，才会吸收特 定的红外辐射，这种振动方式称为具有红外活性。 ⒉红外非活性振动：
不能引起偶极矩的变化的振动。 分子是否显示红外活性，与分子是否有永久偶极 矩无关。只有同核双原子分子（H2、N2）才显红 外非活性。
第十二章 红外吸收光谱法
第十二章 红外吸收光谱法一、选择题1．中红外区的特征区是指( )cm -1范围内的波数。
A 、4000～200B 、4000～1250C 、1250～200D 、10 000～102．已知CO 2的结构式为O=C=O ，请推测其红外光谱中，基本振动数为( )。
A 、4个B 、3个C 、2个D 、1个3．红外光谱中，不是分子的所有振动形式的相应红外谱带都能被观察到，这是因为（）A 、分子中既有振动运动，又有转动运动B 、分子中有些振动能量是简并的C 、因为分子中有C 、H 、O 以外的原子存在D 、分子中有些振动能量相互抵消4．关于红外光谱的吸收峰，下列叙述不正确的是（ ）A 、共轭效应使红外吸收峰向低波数方向移动B 、诱导效应使红外吸收峰向高波数方向移动C 、氢键使红外吸收峰向低波数方向移动D 、氢键使红外吸收峰向高波数方向移动5．若 O —H 键的键力常数 K ＝ 7．12N ／cm ，则它的振动波数（ cm -1）为（ ）A 、3584B 、3370C 、3474D 、35006．欲获得红外活性振动，吸收红外线发生能级跃迁，必须满足( )条件。
A 、△μ>0或△μ<0B 、△μ≠0并服从νL=v△VC 、△μ=0及vL=△VvD 、△μ≠07．CO 2的下列振动中，属于红外非活性振动的是( )。
8．下列三种物质：甲R-CO-CH2CH3、乙R-CO-CH=C（CH3）2、、丙R-COCl，问其V C=O波数大小次序为( )。
A、甲>乙>丙B、乙>甲>丙C、丙>乙>甲D、丙>甲>乙9．三种振动νc=o，νc=N及νc=C的频率大小次序为( )。
(电负性：C为2．6，N为3．0，O为3．5)A、νc=o＞νc=N＞νc=CB、νc=C＞νc=N＞νc=oC、νc=N＞νc=C＞νc=oD、νc=N＞νc=o＞νc=C10．同一分子中的某基团，其各振动形式的频率大小顺序为( )。
第十二章 红外吸收光谱法_7
第十二章红外吸收光谱法思考题和习题1．化合物的结构式如下，试写出各基团的特征峰、相关峰、并估计峰位。
烯烃:ν=C-H : 3100-3000cm-1,νC=C:( ~1650cm-1) 因为连接苯环峰位置向低频移动.芳香烃(苯环): ν=C-H:(3100-3000cm-1), 苯环νC=C(1650-1430cm-1,共轭作用向低频移动.)羰基:ν=C-O: 1700cm-1.含氮化合物: νNH(仲胺):3500-3300cm-1, δNH(仲胺):1650-1510cm-1,νC-N(仲胺): 1360-1020cm-1.2．某化合物分子式为C5H6O，其紫外光谱的最大吸收在227 nm（ε=104），其红外光谱有吸收带：3015，2905，1687和1620cm-1.试判断该化合物的结构。
3．如合用红外吸收光谱区别一下化合物？νNH: 伯胺在3500cm-1和3400cm-1出现双峰,游离仲胺在3500~3300cm-1有一个峰,叔胺无此峰.4．下列基团的C-H伸缩振动(νC-H)出现在什么区域？(1) –CH3(2) =CH2(3) ≡CH (4) -CHOνCH3:~2962cm-1(as), ~2872cm-1(s).ν=CH2:~3100cm-1. ν≡CH:~ 3330cm-1.νCHO:~2820cm-1(as), ~2720cm-1(s).5．化合物(A)、(B)、(C)在红外区域有何吸收？（A）HC≡C-CH2OH （B）缺少化合物的结构图（C）缺少化合物的结构图6．如何用红外光谱法区别下列化合物？分别化合物各基团的红外吸收波数。
1) -CH3中的νas C-H 在2962cm-1,δas CH在1450cm-1,δs CH在1380cm-1处有一个峰.-CH(CH3)2的δs CH在1385cm-1和1375cm-1处出现两个峰,且峰强度相等.-C (CH3)3的δs CH在1365cm-1和1395cm-1处出现两个峰,且前者峰强度约是后者的两倍.2)苯甲胺:νNH(伯胺):在约3500和3400cm-1,出现双峰.苯甲醇:νOH(醇羟基):在约3600~3200 cm-1,出现单峰,且峰稍宽.苯乙酸:νOH: 在约3400~25 00 cm-1,出现峰,且峰宽而钝.νCO: 在1700cm-1左右出现峰.7．某化合物分子式为C10H10Ｏ，测得的红外光谱如图12-25.试通过光谱解析推断其分子结构式。
材料测试技术基础 材料现代研究方法 第十二章 红外光谱与拉曼光谱
主讲人：苏晓磊 主讲人： E-mail：suxlei@ ：
西安工程大学机电工程学院
红外（IR）和拉曼（Raman）光谱在高聚物 研究中占有十分重要的地位，它们是研究 高聚物的化学和物理性质及其表征的基本 手段。红外光谱技术发展到60年代末，已 为高聚物的研究提供了各种信息。至今， 已逐渐扩展到多种学科和领域，应用日趋 广泛。随着激光技术的发展，激光拉曼光 谱器问世以来，拉曼光谱在高聚物研究中 的应用也日益增多。
15.1红外光谱 15.1
基团频率 对于高聚物光谱的解析，是建立在基团频率 这一基本前提之上的，即高聚物中原子基 团的振动与分子其余部分的振动之间的机 械耦合及电子耦合均很少。因此，从小分 子或简单的高分子所获得的理论或经验的 特征频率数据均可应用于高聚物的光谱解 析。
15.1红外光谱 15.1
15. 15.2拉曼光谱
3．拉曼光谱的主要参数 拉曼光谱的主要参数是拉曼位移，即频率位 移。
15. 15.2拉曼光谱
实验设备及实验技术 激光拉曼光谱仪由以下部分组成：激光器（光 源）、样品光学系统、单色仪和接收器，电子 线路和记录器系统。 在记录拉曼光谱时应注意以下几点： （l）因为散射光强度正比于v 04，因此低频激发 线（红光和黄光）所产生的拉曼带一定比高频 激发线（蓝光和绿光）来得弱。 (2）通常所用的S20光电倍增管的响应伙赖于入射 光的频率。
15.1红外光谱 15.1
红外光谱的基本原理 当一束连续的光辐射逼过物质后，其中频率 为v0的光的强度减弱了，就说是光被物质所 吸收，这时有∆E＝hv0。∆E是被物质分子所 吸收的光能量；它等于该物质分子的两个 能级之间的能量差，v0便是被吸收的光的频 率；这样在一定频率范围内，由于被物质 吸收而产生的光强度按其频率的分布称为 吸收光谱。
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区域
UV VIS
IR
波长λ
200-400 400-76 0.76-2.5 2.5-25 25-500
nm
0nm μ m μ m μ m
近红外 中红外 远红外
能级跃迁 电子 类型
电子
OH 、 振动、转 转动 NH、CH 动 的倍频 吸收区
红外光谱常用波数范围4000～400cm－1中红外区
σ (cm) -1 =104 /λ (µm)
-CH＝CH2 νas =CH2 3090
ν C=C =CH
=CH2
1609 990 909
-COOH一系列相关峰OH C=O C－O OH
二、脂肪烃
1．烷烃（CH3，CH2，CH）(C—C,C—H )
(1)νCH
3000cm-1
(2) δ CH2,δ CH3
CH2 δ s1465 cm-1
第十二章 红外分光光度法 Infrared Spectroscopy
1 概述 2 基本原理 3 有机化合物的典型光谱 4 红外分光光度计 5 应用与示例
第一节 概述
2.5µ
25µ
辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构 分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振-转光谱
UV、Vis、IR：
化的振动过程，称为红外非活性振动。
分子吸收红外线，必须满足两个条件：
L=V 振 0
三、振动频率与峰位
1. 基本振动频率
K ：化学键的力常数，与键能和键长有关 U ：为双原子的折合质量
1 1 k 1302 k
2c u
u
峰位：双原子基团的基本振动频率取决于键两 端原子的折合相对原子质量和化学键力常数K ，即 取决于分子的结构特征。
3000 cm-1 2900-2800 cm-1
（2） C=C (1660-1600cm-1 )
双取代
反式烯
R1
H
CC
H
R2
弱，尖
R1=R2，完R1全C对C称，R3红外非活性振动。无峰。
顺式烯
RR21
HR2
R1 H
CC CC
RH3
中强，尖
RR2 1
RH4
顺强，反弱H C C H
R1
H
CC
R2
H
（3） =CH(1000-700 cm-1 )
一、特征峰与相关峰：
凡是可用于鉴别官能团存在的吸收峰称为特征峰。 总出现在特定波数范围内，具一定特征性。
-CN νCN 2400~2100cm-1 C=O ν C=O 1870~1650cm-1
一个官能团常有数种红外活性振动，产生数个吸 收峰，此外还有泛频峰，这些由一个官能团所产 生的一组相互依存的吸收峰叫相关峰。
振动自由度＝3N－6＝3 三种振动形式
νasH2O 3756
νsH2O 3652
δH2O 1595
例12-2 CO2 O=C=O 线性分子N=3 振动自由度＝3× 3－5＝4 νs 1388cm-1 νas 2349cm-1 IR上有 δ 667cm-1 IR上有 γ 667cm-1
C H υ （C-H）
3300 cm-1
υ H C C R
C C 2200cm-1
υ R1 C C R2
若对称，消失
CC
脂肪烃比较：
CH
3300
CC 2200
> =C-H
> C-H
3100~3000 3000~2800
> C=C
1640
> C-C
1200
三、芳烃
-H C=C
激发态分子数
跃迁几率= ——————100%
总分子数
影响大小（峰强）因素：
原子的电负性：相差越大，强度越大
νC=O>ν C=C
ν OH>ν CH>ν C-C
分子的对称性： ν C=C红外非活性 完全对称 =0
ν C=C1585cm-1 不完全对称
Cl
Cl
Cl
H
CC
CC
Cl
Cl
Cl
3100~3000cm-1 1600，1500（1450） 共轭1580 苯环骨架振动
-H
900~690 确定苯环取代方式
δ -H 1250~1000 特征性不强
泛频峰 2000~1667 弱，确定取代方式
芳烃 -H 苯环上相邻碳氢键强烈偶合产生，峰位与苯 环上H的相对位置决定，与取代基种类无关
基频峰数<振动自由度 1.简并：振动形式不同，但振动频率相等，
只观察到一个吸收峰
2.红外非活性振动
不能吸收红外线发生能级跃迁的振动。
3.仪器分辨率低
峰增多的原因：泛频峰
红外非活性振动：
=q×r
O-
C
+
O q：电荷；r：正负电荷重心间距离
- r=0， =0， =0
振动过程中无偶极矩变化，即无电磁场变
相邻氢数 波数σ （cm-1） 峰数
5H
770~730
750
710~690
700强
双峰
4H 770~735
750
单峰
3H 800~750
880 800
2H 860~790
800
710~690
700
双三峰 单峰
相邻H数目减少，向高频方向移。
邻、间、对位二甲苯红外吸收光谱
-H
四、醇、酚、醚
1.醇与酚（ O—H，C—O ）
>C-C 1190 cm-1
2. C N>C=N>C-N
3. 含氢官能团，u 较小，大，均出现在高波数区：
C-H O-H N-H
3000 cm-1 3600~3200 cm-1 3500~3300 cm-1
4. 与碳成键原子，随其原子量增加，u 增加，变小
C-H > C-C> C-O > C-Cl >C-Br > C-I 3000 1190 1100 800 550 500 cm-1
K↑， u↓→σ ↑ ，吸收峰将出现在高波数区。
p172表12-2 某些键的伸缩力常数（毫达因/埃）
键类型 力常数 峰位
折
—CC — > —C =C — > —C — C — 合
15
10
5
质
2060
1680
1190 cm-1 量
相
同
结论：
1. KCC>KC=C>KC-C 15 10 5
因此， CC >C=C 2060 1680
Cl
振动类型： ν as > ν s
ν>
振动类型不同，对分子电荷分布影响不同。
谱带强度的划分:
用摩尔吸光系数衡量
vs
峰很强
s
强
m
中
w
弱
vw
很弱
>100 20~100 10~20 1~10 <1
红外吸收峰强度比紫外吸收峰小2～3个数量级
第三节 典型光谱
一、特征峰与相关峰 二、脂肪烃 三、芳烃 四、醇、酚、醚 五、羰基化合物 六、含氮化合物
共轭效应 K↓，低波数移动
O R C Cl
1780cm-1
O H3C C CH3
O C CH3
O
O
C CH3
C
1715 氢键
1685
1685
1660
HO
K↓， 低波数移动 O
C
H3C
OCH3
Femi共振
酰氯
C=O
OH
νs 2850 cm-1 νas 2925 cm-1
弯曲振动
bending vibration
面外γ
面内δ
甲基的振动形式(AX3基团)
伸缩振动
对称 υsCH3 2870 ㎝-1
变形振动 对称δsCH31380㎝-1
不对称 υasCH3
2960㎝-1
不对称δasCH31460㎝-1
2.振动自由度与峰数：
1715
O C CH3
1685
O C CH3
1685
O C
1660
氢键
K↓， 低波数移动
பைடு நூலகம்
HO O
C H3C
O-H 伸缩
OCH3 2835
HO 3705-3125
(2) 外部因素 仪器色散元件、操作、溶剂、温度
四、吸收峰的强度
υC=C υC=O
为什么υC=O比υC=C峰强度大？
偶极矩变化跃迁几率吸收峰相对强度 ↑，跃迁几率↑，吸收峰的强度↑ 振动过程中，
5. u相同时，K依次减小，伸缩>面内弯曲>面外弯曲
2. 峰位影响因素
(1)内部因素 C=O
1302 k
u
诱导效应（OR，Cl吸电子）：K↑，高波
数移动
O
O
O
RC R
R C OR
R C Cl
1715cm-1
1735cm-1
1780cm-1
共轭效应 K↓，低波数移动
O H3C C CH3
重
δ as1450 cm-1
叠
<3000
CH3 (3) CH2
δ s1375 cm-1 ρ 722 cm-1（面内摇摆）
ν
s CH2
2850cm-1
ν
s CH3
2870cm-1
ν
as CH2
2920cm-1
ν
as CH3
2960cm-1
(4) 次甲基伸缩2890cm-1
-（CH2）nn