第六章红外吸收光谱法剖析

叁键及累积双键区（2500~1900cm-1）
叁
CC，CN，C=C=C，C=C=O 等
键 RCCH
2100-2140
及 RCCR’ 2196-2260
R=R’则无红外吸收
累
2240-2260
分子中有 N，H，C，峰
积 CN
（非共轭） 强且锐；
双
2220-2230
有 O 则弱，离基团越近
键
（共轭） 则越弱。
7）与色谱等联用（GC-FTIR）具有强大的定性功能。
第六章红外吸收光谱法剖析
第二节 基本原理
一、产生红外吸收的条件
1 . 辐射光子具有的能量与发生振动跃迁所需的跃迁能量 相等
E = （ +1/2）h （=0，1，2，）
式中为振动量子数（ =0，1，2，…）；E是与振动量 子数相应的体系能量； 为分子振动的频率。
当样品受到频率连续变化的红外光照射，分 子吸收某些频率的辐射，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。
第六章红外吸收光谱法剖析
红 外光谱以T~或T~ 来表示
第六章 红外光谱法
第六章红外吸收光谱法剖析
红外光谱 (0.78~1000m)
近红外(泛频） (0.78~2.5 m)
倍频
中红外(振动区) (2.5~25 m)
分子振动ຫໍສະໝຸດ Baidu动 （常用区）
远红外(转动区) (25-1000 m)
分区及波长范围
分子转动 跃迁类型
第六章红外吸收光谱法剖析
第一节 概述
一、红外光谱
4、吸收谱带的强度
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=0，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
△Ev = △•h
EL=h L
于是可得产生红外吸收光谱的第一条件为：
EL =△Ev 即 L=△•
第六章红外吸收光谱法剖析
分子吸收红外辐射后，由基态振动能级（=0） 跃迁至第一振动激发态（=1）时，所产生的吸 收峰称为基频峰。因为△=1时，L=，所以 基频峰的位置（L）等于分子的振动频率。
在红外吸收光谱上除基频峰外，还有振动能 级由基态（=0）跃迁至第二激发态（=2）、 第三激发态（=3），所产生的吸收峰称为倍 频峰。
第六章红外吸收光谱法剖析
2. 辐射与物质之间有耦合作用
只有发生偶极矩变化（△≠0）的振动才能引起可观 测的红外吸收光谱，该分子称之为红外活性的； △=0的分子振动不能产生红外振动吸收，称为非红 外活性的。
第六章红外吸收光谱法剖析
二、分子的振动基频跃迁与峰位
（一）双原子分子的振动
影响基本振动频率的直接原因： 相对原子质量 化学键的力常数
第六章红外吸收光谱法剖析
X-H伸缩振动区：4000-2500cm-1
醇、酚、酸等
O-H 3650~3200 3650~3580 低浓度（峰形尖锐）
3400~3200 高浓度（强宽峰）
N-H 3500~3100
胺、酰胺等，可干扰 O-H 峰
饱和（3000 以下）与不饱和（3000 以上）
饱和-C-H
第六章红外吸收光谱法剖析
二、红外吸收光谱的特征
1）红外吸收只有振-转跃迁，能量低； 2）应用范围广：除单原子分子及单核分子外，几乎所有
有机物均有红外吸收； 3）分子结构更为精细的表征：通过IR谱的波数位置、波
峰数目及强度确定分子基团、分子结构； 4）定量分析； 5）固、液、气态样均可用，且用量少、不破坏样品； 6）分析速度快；
（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< <10
弱峰（w）
第六章红外吸收光谱法剖析
第四节 红外光谱中的重要区段
中红外光谱区可分成4000 cm-1 ~1300cm-1和 1300 cm-1 ~ 400 cm-1两个区域。 在4000 cm-1 ~ 1300 cm-1 之间，这一区域 称为基团频率区、官能团区或特征区。 1300 cm-1 ~400 cm-1 区域内，除单键的伸 缩振动外，还有因变形振动产生的谱带。这种 振动与整个分子的结构有关。当分子结构稍有 不同时，该区的吸收就有细微的差异，并显示 出分子特征。这种情况就像人的指纹一样，因 此称为指纹区。
第六章红外吸收光谱法剖析
第六章红外吸收光谱法剖析
三、多原子分子的振动类型和振动自由度 多原子分子的振动更为复杂（原子多、化学
键多、空间结构复杂），但可将其分解为多个 简正振动来研究，可分为两类： 1、伸缩振动（stretching vibration）， 2、弯曲振动（bending bibration），
第六章红外吸收光谱法剖析
第六章红外吸收光谱法剖析
3、基本振动的理论数
设分子的原子数为n， 1） 对非线型分子,理论振动数=3n-6
如H2O分子，其振动数为3×3-6=3 2） 对线型分子，理论振动数=3n-5
如CO2分子，其理论振动数为3×3-5=4
第六章红外吸收光谱法剖析
第六章红外吸收光谱法剖析
-CH3(2960，2870)
（3000-2800） -CH2(2930，2850)
C-H
3000 左右
不饱和=C-H 末端=CH（3085） （3010~3040）
不饱和C-H 较弱（2890）、较强（3300） (2890~3300)
ArC-H 比饱和 C-H 峰弱，但峰
(3030)
形却更尖锐
第六章红外吸收光谱法剖析
第六章红外吸收光谱法剖析
双键伸缩振动区（1900~1200cm-1）
C=O 1900-1650
C=OC 1680-1620
苯衍生
物 的 泛 2000-1650
频
强峰。是判断酮、醛、酸、酯及酸酐的 特征吸收峰，其中酸酐因振动偶合而具 有双峰。 峰较弱（对称性较高）。在 1600 和 1500 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。 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）。