红外光谱的吸收
红外吸收光谱
（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。
（一）振动能级
hc
E分子 E振动 E转动 h(v振动 v转动 ) 振动 转动
ΔE振动 0.05~ 1ev,
λ振动 25 ~ 1.25m
特征峰：在特征区中凡能鉴定官能团是否存在的吸收峰
官能团区 4000~1300cm-1
x-H伸缩振动区 4000~2500cm-1 三键和积累双键区 2500~2000cm-1 双键伸缩振动区 2000~1300cm -1
指纹区 红外光谱图中的波数区在1333cm－1称为指纹区，其间出
现的谱带主要是C－C，C－N，C－O等单键伸缩振动及各种 弯曲振动。
CH2的反对称伸缩和对称伸缩振动分别出现在2926cm－1和 2853cm－1处。脂肪族以及无扭曲的脂环族化合物的这两个吸收带的 位置变化在10cm－1以内。一部分扭曲的脂环族化合物其CH2吸收频率 增大。
中红外区（4000～400cm－1）分成两部分： 官能团区（3700～1333 cm－1）； 指纹区（1333～650 cm－1） 官能团的特征吸收大多出现在官能团区。 而有关的分子精细结构特征，如取代类型、几何异构、 同分异构在指纹区可以观察到。
2. 红外吸收峰强度的影响因素 振动能级的跃迁几率
称性越差，伸缩振动时偶极矩的变化越大，吸收峰也越强。
吸收峰强度： 反对称伸缩振动 > 对称伸缩振动 > 变形振 动
vC=O> vC=C
红外吸收光谱仪
一、色散型红外吸收光谱仪的基本组成 1．组成结构框图
硅碳棒 光源
吸收池参 比 样品单源自器切光器（斩波器） 检 测 器
红外光谱的吸收
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。
红外吸收光谱分析
基团频率区旳划分
分区根据：因为有机物数目庞大，而构成有
机物旳基团有限；基团旳振动频率取决于K 和
m，同种基团旳频率相近。
划分措施
氢键区 ❖基团特征频率区 叁键区和累积双键区
双键区
❖指纹区
单键区
区域名称 频率范围
基团及振动形式
氢键区 4000～2500cm-1 O－H、C－H、N－H
等旳伸缩振动
叁键和
溶剂效应，极性基团旳伸缩振动频率随溶剂旳极性增 大而降低，但其吸收峰强度往往增强，一般是因为极 性基团和极性溶剂之间形成氢键旳缘故，形成氢键旳 能力越强吸收带旳频率就越低。如丙酮在环己烷中νC=O 为1727cm-1 ，在四氯化碳中为1720cm-1 ，在氯仿中为 1705cm-1 。
分子振动旳自由度
• 电子效应
①诱导效应 ②共轭效应
• 空间效应
①空间位阻 ②环张力
• 氢键
• 二.外部原因
• ①物态效应 • ②溶剂效应
❖电子效应
（1）诱导效应 经过静电诱导作用使分子中 电子云分布发生变化引起K旳变化，从而影 响振动频率。 如 C＝O
吸电子诱导效应使羰基双键性增长，振动频 率增大。
（2）共轭效应 共轭效应使共轭体系中
Varian 680-IR
• 日本岛津： • 傅立叶变换红外光谱仪 IRAffinity-1 • 高信噪比：30,000:1 以上；配置自动除湿装
置，易于维护；外形小巧，占地面积小；标配 杂质分析程序；多种附件能够选择。 • 傅立叶变换红外光谱仪 IRPrestige-21 • 研究级傅立叶红外光谱仪。 • 岛津红外显微镜系统 AIM-8800 • 具有AIM VIEW先进控制系统；具有高敏捷度 旳不需维护旳MCT检测器；多种附件使应用范 围进一步扩展。
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。
红外吸收光谱产生的条件
红外吸收光谱产生的条件
红外吸收光谱的产生需要满足分子具有振动模式和偶极矩，红外辐射的能量与分子振动能量匹配，分子与红外辐射发生相互作用等条件。
1.分子具有振动模式：红外吸收光谱是通过分子的振动模式来产生的，因此分子必须具有振动模式。
分子的振动模式包括伸缩振动、弯曲振动、扭转振动等，不同的振动模式对应不同的红外吸收峰。
2.分子具有偶极矩：红外吸收光谱是通过分子的偶极矩来产生的，因此分子必须具有偶极矩。
偶极矩是由分子中正负电荷分布不均引起的，具有偶极矩的分子可以吸收红外辐射。
3.红外辐射的能量与分子振动能量匹配：红外辐射的能量与分子振动能量之间必须存在匹配关系，才能产生红外吸收光谱。
红外辐射的能量通常在4000-400 cm-1范围内，对应着分子的不同振动模式。
4.分子与红外辐射的相互作用：分子必须与红外辐射发生相互作用，才能产生红外吸收光谱。
分子与红外辐射的相互作用通常是通过分子中的振动模式来实现的，分子吸收红外辐射后，分子的振动模式发生变化，产生红外吸收峰。
红外吸收光谱PPT课件
02
红外吸收光谱仪器
红外光谱仪的构造
01
02
03
04
光源
发射一定波长的红外光，常用 光源有碘、溴钨灯等。
单色器
将光源发出的红外光分成单色 光，常用单色器有棱镜和光栅
。
样品室
放置待测样品，样品可以是气 体、液体或固体。
检测器
检测透过样品的红外光，常用 检测器有热电偶、光电导和光
电二极管等。
红外光谱仪的工作原理
红外吸收光谱的应用
确定物质成分
结构分析
通过比较标准物质的红外吸收光谱，可以 确定未知物质的成分。
红外吸收光谱的峰位置和峰强度可以提供 物质分子的振动和转动信息，有助于分析 分子结构和化学键的类型。
定量分析
反应动力学研究
通过测量样品在不同波长下的透射率或反 射率，可以计算样品中目标成分的浓度。
红外吸收光谱可用于研究化学反应过程中 分子振动和转动能级的跃迁。
特点
具有高灵敏度、高分辨率和高选 择性，能够提供物质分子的振动 和转动信息，广泛应用于化学、 物理、环境和生物等领域。
红外吸收光谱的原理
原理
当红外光与物质分子相互作用时，分 子吸收特定波长的红外光，导致分子 振动和转动能级跃迁，产生红外吸收 光谱。
影响因素
分子结构和化学键的性质决定红外吸 收光谱的特征，不同物质具有独特的 红外吸收光谱。
敏度，适用于复杂样品分析。
微型化红外光谱仪
02
通过集成光学、微电子机械系统等技术，将红外光谱仪小型化，
方便携带和移动检测。
多光谱和超光谱红外光谱仪
03
结合多光谱技术和超光谱技术，可同时获取样品多个波段的红
外光谱信息，提高分析效率。
红外光谱1000左右的吸收峰
红外光谱1000左右的吸收峰
红外光谱中，吸收峰的位置通常与特定的化学键或者分子振动模式有关。
在1000 cm-1左右的区域，常见的吸收峰主要与以下几种化学键或分子振动有关：
C-O键的拉伸振动：在醇、醚或酯等含有C-O键的有机化合物中，C-O键的拉伸振动通常会在1050-1150 cm-1的区域产生吸收峰。
C-N键的拉伸振动：在胺或酰胺等含有C-N键的有机化合物中，C-N键的拉伸振动通常会在1080-1360 cm-1的区域产生吸收峰。
S=O键的拉伸振动：在磺酰或亚磺酰等含有S=O键的有机化合物中，S=O键的拉伸振动通常会在1000-1300 cm-1的区域产生吸收峰。
C-Cl键的拉伸振动：在含有C-Cl键的有机化合物中，C-Cl键的拉伸振动通常会在600-800 cm-1的区域产生吸收峰，但在某些情况下也可能出现在1000 cm-1左右。
以上只是一些常见的情况，实际上在1000 cm-1左右的吸收峰可能与其他类型的化学键或分子振动有关。
具体的判断需要结合化合物的结构和其他谱图信息。
红外光谱特征吸收峰讲解
红外光谱特征吸收峰讲解在红外光谱中，红外光与物质分子相互作用，使得分子中不同的化学键发生振动，从而吸收特定的红外辐射能量。
这些振动涉及键的拉伸、弯曲、扭转等运动，其振动频率和强度与分子结构和化学键的性质有关。
因此，红外光谱特征吸收峰可以提供分子结构和化学键信息。
红外光谱的横坐标是波数（cm-1），波数是光的频率的倒数，与光的能量成反比。
而纵坐标则是吸光度，表示物质对红外光的吸收程度。
吸收峰的位置可以通过测量吸收带的最大峰值处的波数来确定。
下面介绍一些常见的红外光谱特征吸收峰：1. 羧酸吸收峰（1700-1715 cm-1）：羧酸的OH键弯曲振动和C=O双键伸缩振动引起的强吸收峰。
该吸收峰可以用来鉴别羧酸。
2. 羧酸盐吸收峰（1560-1640 cm-1）：与羧酸吸收峰相比，羧酸盐的C=O双键伸缩振动引起的吸收峰位置左移。
3. 醛和酮吸收峰（1690-1750 cm-1）：与羧酸吸收峰类似，它们也是由于C=O双键伸缩而引起的吸收峰。
但醛和酮的吸收峰位置通常比羧酸略高。
4. 羧酸和酮醇吸收峰（3200-3550 cm-1）：由于羟基（OH）的振动引起的宽吸收峰。
在红外光谱中，羧酸和酮醇的羟基吸收峰位置和形状相似。
5. 烷基的C-H伸缩振动吸收峰（2850-3000 cm-1）：烷基的C-H键伸缩振动引起的吸收峰。
短直链烷烃的C-H伸缩振动吸收峰出现在2850-2960 cm-1的范围内，而长直链烷烃的C-H伸缩振动峰则出现在2960-3000 cm-16. 芳香族化合物的C-H伸缩振动吸收峰（3020-3100 cm-1）：芳香环中C-H键伸缩振动引起的吸收峰的位置通常在3020-3100 cm-17. N-H伸缩振动吸收峰（3300-3500 cm-1）：含氮化合物中的氮氢键伸缩振动引起的吸收峰。
在氮-氢键的存在下，吸收峰位置可能出现在3300-3500 cm-1之间。
这些是红外光谱中常见的一些特征吸收峰范围和其对应的化学结构或基团。
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
常见的红外光谱的吸收峰
常见的红外光谱的吸收峰红外光谱是一种常用的分析技术，可以用于研究物质的结构和成分。
在红外光谱中，不同的分子吸收不同波长的红外辐射，这些吸收峰通常对应着分子中特定的化学键或功能团。
下面是一些常见的红外光谱的吸收峰。
首先是羟基(-OH)的吸收峰，通常出现在3200-3600 cm^-1的高频区。
这是因为羟基中的氧原子与氢原子之间的振动引起了这一吸收峰。
另外，在亚甲基(C-H)、甲基(CH3)和亚甲基(CH2)的振动也会产生吸收峰，分别出现在3000-2800 cm^-1和1470-1375 cm^-1的区域。
接下来是羰基(C=O)的吸收峰，这是一个非常重要的功能团，可以出现在不同的波数区域。
酮和醛中的羰基通常在1700-1725 cm^-1的区域产生吸收峰，而酸和酯中的羰基则出现在1725-1750 cm^-1的区域。
此外，有机硫化合物中的硫-碳(S-C)键通常在550-600 cm^-1产生吸收峰，而硫-氢(S-H)键则在2500-2600 cm^-1产生吸收峰。
另外，氨基(-NH2)和芳香胺(-NH)通常在3500-3300 cm^-1的区域产生吸收峰。
此外，烷基和脂肪酸的C-H键通常产生多个吸收峰，出现在3000-2800 cm^-1的区域。
而含有芳香环的化合物通常在1600-1500 cm^-1的区域产生吸收峰。
这些是一些常见的红外光谱的吸收峰，当然不同的化合物可能产生不同的吸收峰，因此在解读红外光谱时需要结合化合物的其他特征和谱图进行分析。
红外光谱的分析是一项重要的化学技术，在有机化学、药物化学、材料科学等领域有着广泛的应用。
通过研究和理解红外光谱的吸收峰，我们可以更好地理解和解释分子的结构和性质。
影响红外光谱吸收频率的因素
影响红外光谱吸收频率的因素红外光谱是一种常用的分析技术，广泛应用于化学、物理、材料科学等领域。
红外光谱的吸收频率取决于分子的振动和转动模式，因此与分子的结构和化学键以及环境条件等因素相关。
以下是影响红外光谱吸收频率的主要因素：1. 分子的共振和吸收频率：分子在红外光谱中主要表现为振动和转动的模式。
不同的化学键和分子结构会导致不同的振动频率。
例如，C-H 键的伸缩振动通常出现在3000-3100 cm-1的频率范围内，C=O键的伸缩振动通常出现在1700-1800 cm-1的频率范围内。
2.电性：分子的极性和电性会影响其红外光谱的吸收行为。
极性分子通常会在较低频率范围内出现强烈的吸收峰，而非极性分子则在较高频率范围内显示吸收。
3.分子中的共振结构：分子中的键和官能团之间的相互作用会影响红外光谱的吸收频率。
共轭体系中的分子可以通过共振结构引起红外光谱的变化。
4.氢键：氢键是分子间或分子内的一种特殊相互作用力，它可以引起红外光谱的频率变化。
氢键通常会导致拉伸振动和弯曲振动频率的红移。
5.溶剂效应：溶剂可以通过与分子进行氢键或其他相互作用来改变分子的振动和转动特性，从而影响红外光谱。
溶剂效应通常会导致红外光谱吸收峰的位置和强度的变化。
6.温度和压力：温度和压力可以改变分子的振动和转动能级，从而影响红外光谱的吸收频率。
随着温度的升高或压力的增加，振动能级会发生变化，导致红外光谱的吸收频率发生偏移。
7.结晶和分子排列：分子的结晶状态和排列方式也会影响红外光谱的吸收频率。
晶格效应和分子间相互作用会导致红外光谱的吸收峰位置和强度的变化。
总之，红外光谱的吸收频率受到分子的振动和转动模式、分子极性、共振结构、氢键、溶剂效应、温度和压力、以及分子的结晶状态和排列方式等因素的影响。
这些因素都可以通过红外光谱技术来分析和研究，为科学研究和工业应用提供重要的信息。
红外光谱产生的吸收峰数目变化的原因
红外光谱产生的吸收峰数目变化的原因
红外光谱是一种能够揭示物质分子结构和化学键信息的分析技术。
它基于物质分子在红外辐射作用下吸收特定波长的能量，产生的吸收峰可以反映分子中不同化学基团的振动和转动模式。
吸收峰数目的变化可能受以下几个因素的影响：
1. 物质组成：不同化学物质的红外光谱吸收峰数目因其分子结构和化学键的不同而有所不同。
不同的化学物质可能具有不同的官能团和键，这会导致在不同波数范围内出现不同的吸收峰。
2. 振动模式：分子中不同化学键和官能团的振动模式会导致在红外光谱中特定的吸收峰。
例如，C-H键通常在3000-3100 cm-1波数范围内表现为吸收峰，而C=O键通常在1700-1800 cm-1波数范围内表现为吸收峰。
3. 分子结构：分子的大小、形状和对称性也会影响红外光谱的吸收峰数目。
对称分子通常具有较少的吸收峰，而非对称分子由于不同程度的振动和转动模式会产生更多的吸收峰。
4. 实验条件：实验条件如光源类型、透镜系统等也可能影响红外光谱的吸收峰数目的观察。
改变这些实验条件可能导致一些吸收峰的强度增加或减弱，或者在峰位上产生一些平移。
总之，红外光谱的吸收峰数目变化主要受到物质的组成、化学键和官能团的振动模式、分子结构和实验条件的共同影响。
通过分析吸收峰的位置和形状，我们可以得出有关物质化学结构和功能团的重要信息。
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。
红外吸收光谱分析技术—红外光谱基础知识
vCN v C O
C≡N (腈基) C=O (羰基)
3500 ～ 3200cm-l
νN−H
-NH2 (氨基)
红外光谱常用术语
相关峰 一个官能团的多种振动相关联的多个吸收峰。
示例 甲基的相关峰
v as CH
2960 cm1
vCs H 2870 cm1
as CH
1450 cm1
s CH
1375 cm1
3、红外活性振动：振动中偶极矩发生变化的振动。
4、红外光谱产生吸收条件： （1）红外光的频率等于基团振动频率的整数倍；
即 L V （2）振动过程中偶极矩不为零。 即 0
红外吸收光谱法
什么是红外吸收光谱法
利用样品的红外吸收光谱进行定性、定量分析及测定 分子结构的方法，称为红外吸收光谱法或红外分光光度法 （infrared spectrophotometry），简称红外光谱法。红 外吸收光谱法（infrared absorption spectroscopy， IR）是以红外区域电磁波连续光谱作为辐射源照射样品， 研究物质分子吸收光相对强度的一种分析方法。
ε＞100 ε=20~100 ε=10~20 ε=1~10 ε＜1
非常强谱带（vs） 强谱带（s）
中等强度谱带（m） 弱谱带（w）
非常弱谱带（vw）
红外光谱常用术语
基频峰 （峰强，光谱中主要吸收峰） 基团或分子吸收一定频率的红外线，振动能级从基态
（V=0）跃迁至第一振动激发态（V=1）时，所产生的吸 收峰称为基频峰。
泛频峰
二倍频峰 倍频峰 三倍频峰
多倍频峰
合频峰
差频峰 备注：泛频峰弱，特征性强，光谱复杂，难辨认。
示例 邻甲基苯甲酸光谱图 取代苯的泛频峰：2000~1667cm-1 预示苯环有取代基
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
红外吸收光谱的基本原理
红外吸收光谱的基本原理
红外吸收光谱，听起来挺高端的吧？其实就是一种用来分析物质的方法。
你可以把它想象成是化学界的“侦探技术”，通过观察不同物质在红外光下的反应，来推断它们的结构。
咱们知道，所有的物质都是由分子组成的，而这些分子会根据它们的结构和化学键的类型而有不同的振动方式。
当我们用红外光照射这些分子时，分子就好像在“跳舞”一样，根据它们的振动方式会吸收特定波长的红外光。
然后，这些吸收的光会被一个仪器记录下来，形成一个“红外吸收光谱图”。
通过分析这个图，化学家们就可以像看指纹一样，确定物质的结构了。
就好比人的指纹是独一无二的一样，每种物质的红外吸收光谱也是独特的。
举个例子，有一次实验室里的小明拿着一个被盖上玻璃罩子的小盒子对我说：“老铁，你看这里，这个是某种药物，我现在就用红外光谱仪来分析一下它。
”然后他就把这个小盒子放到了仪器里面。
接着，仪器发出了一束红外光，照射在小盒子里的药物上。
我看着屏幕上那个起伏不平的波峰图，小明一边盯着屏幕一边说：“哦，这个药物里有一个酮基，还有一个羧基，结构应该是这样的！”听他解释的时候，我感觉就好像在看一场科学版的“破案现场”，真是有趣极了！
所以，红外吸收光谱虽然听起来挺高级的，但原理其实就是比较简单的，就是利用不同化学物质吸收红外光的特性来进行分析。
就像化学界的“侦探技术”一样，让我们能够更深入地了解物质的内部结构，是不是挺神奇呢？。
红外吸收光谱三要素
红外吸收光谱三要素
红外吸收光谱的三个要素为波数（wavenumber）、吸收强度（absorbance）和吸收频率（absorption frequency）。
1. 波数（wavenumber）：波数是红外吸收光谱中一个重要的参数，它表示单位长度上所测得的波数变化的幅度。
波数与红外光波长呈反比关系，即波数越大，波长越短。
波数常用来表示红外吸收峰的位置，不同的化学物质具有不同的红外吸收波数，可以用来标识化合物的结构和功能基团。
2. 吸收强度（absorbance）：红外吸收强度是指样品在红外光照射下的吸收程度。
吸收强度通常用光谱上的吸收峰高度或面积来表示，它可以反映样品中吸收红外光的能力。
吸收强度与化学物质种类及浓度有关，可以用来确定化合物的含量和浓度。
3. 吸收频率（absorption frequency）：吸收频率是指红外光谱中吸收峰所对应的频率。
吸收频率是红外光在化学物质中被特定键所吸收的频率，可以用来确定化合物中不同功能基团的存在。
不同的化学键和官能团通常在不同的频率范围内吸收红外光，吸收频率可以用来鉴定化合物的结构和成分。
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红外光谱的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。
由于低频骨架振动能很灵敏地反映出结构变化，所以对异构体的研究特别方便。
此外，还能用于金属有机化合物（包括络合物）、氢键、吸附现象的研究。
但由于该光区能量弱，除非其它波长区间内没有合适的分析谱带，一般不在此范围内进行分析。
红外吸收光谱一般用T~ 曲线或T~ 波数曲线表示。
纵坐标为百分透射比T%，因而吸收峰向下，向上则为谷；横坐标是波长λ（单位为µm ），或波数（单位为c m-1）。
波长λ与波数之间的关系为：波数/c m-1=104/（λ / µm ）中红外区的波数范围是4000 ~ 400 c m-1。
二、红外光谱法的特点紫外、可见吸收光谱常用于研究不饱和有机物，特别是具有共轭体系的有机化合物，而红外光谱法主要研究在振动中伴随有偶极矩变化的化合物（没有偶极矩变化的振动在拉曼光谱中出现）。
因此，除了单原子和同核分子如N e、H e、O2、H2等之外，几乎所有的有机化合物在红外光谱区均有吸收。
除光学异构体，某些高分子量的高聚物以及在分子量上只有微小差异的化合物外，凡是具有结构不同的两个化合物，一定不会有相同的红外光谱。
通常红外吸收带的波长位置与吸收谱带的强度，反映了分子结构上的特点，可以用来鉴定未知物的结构组成或确定其化学基团；而吸收谱带的吸收强度与分子组成或化学基团的含量有关，可用以进行定量分析和纯度鉴定。
由于红外光谱分析特征性强，气体、液体、固体样品都可测定，并具有用量少，分析速度快，不破坏样品的特点。
因此，红外光谱法不仅与其它许多分析方法一样，能进行定性和定量分析，而且该法是鉴定化合物和测定分子结构的最有用方法之一。
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红外吸收光谱是分子振动能级跃迁产生的。
因为分子振动能级差为0.05~1.0eV，比转动能级差（0.0001~ 0.05e V）大，因此分子发生振动能级跃迁时，不可避免地伴随转动能级的跃迁，因而无法测得纯振动光谱，但为了讨论方便，以双原子分子振动光谱为例说明红外光谱产生的条件。
若把双原子分子（A-B）的两个原子看作两个小球，把连结它们的化学键看成质量可以忽略不计的弹簧，则两个原子间的伸缩振动，可近似地看成沿键轴方向的间谐振动。
由量子力学可以证明，该分子的振动总能量(Eν)为：Eν=（ν+1/2）hν（ν=0，1，2，⋯）式中ν为振动量子数（ν =0，1，2，……）；Eν是与振动量子数ν相应的体系能量；ν为分子振动的频率。
在室温时，分子处于基态（ν=0），Eν= 1/2•hν，此时，伸缩振动的频率很小。
当有红外辐射照射到分子时，若红外辐射的光子（νL）所具有的能量（E L）恰好等于分子振动能级的能量）时，则分子将吸收红外辐射而跃迁至激发态，导致差（△E振振幅增大。
分子振动能级的能量差为△E振=△ν•hν又光子能量为E L=hνL于是可得产生红外吸收光谱的第一条件为：E L=△E振即νL=△ν•ν表明，只有当红外辐射频率等于振动量子数的差值与分子振动频率的乘积时，分子才能吸收红外辐射，产生红外吸收光谱。
分子吸收红外辐射后，由基态振动能级（ν=0）跃迁至第一振动激发态（ν=1）时，所产生的吸收峰称为基频峰。
因为△ν=1时，νL=ν，所以基频峰的位置（νL）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（ν=0）跃迁至第二激发态（ν=2）、第三激发态（ν=3）⋯，所产生的吸收峰称为倍频峰。
由ν=0跃迁至ν=2时，△ν=2，则νL=2ν，即吸收的红外线谱线（νL）是分子振动频率的二倍，产生的吸收峰称为二倍频峰。
由ν=0跃迁至ν=3时，△ν=3，则νL=3ν，即吸收的红外线谱线（νL）是分子振动频率的三倍，产生的吸收峰称为三倍频峰。
其它类推。
在倍频峰中，二倍频峰还比较强。
三倍频峰以上，因跃迁几率很小，一般都很弱，常常不能测到。
由于分子非谐振性质，各倍频峰并非正好是基频峰的整数倍，而是略小一些。
以H Cl为例：）2885.9c m-1基频峰（ν0→1最强二倍频峰（ν0）5668.0c m-1→2较弱）8346.9c m-1三倍频峰（ν0→3很弱）10923.1c m-1四倍频峰（ν0→4极弱）13396.5c m-1五倍频峰（ν0→5极弱除此之外，还有合频峰（ν1+ν2，2ν1+ν2，⋯），差频峰（ν1-ν2，2ν1-ν2，⋯）等，这些峰多数很弱，一般不容易辨认。
倍频峰、合频峰和差频峰统称为泛频峰。
（2）辐射与物质之间有耦合作用为满足这个条件，分子振动必须伴随偶极矩的变化。
红外跃迁是偶极矩诱导的，即能量转移的机制是通过振动过程所导致的偶极矩的变化和交变的电磁场（红外线）相互作用发生的。
分子由于构成它的各原子的电负性的不同，也显示不同的极性，称为偶极子。
通常用分子的偶极矩（μ）来描述分子极性的大小。
当偶极子处在电磁辐射的电场中时，该电场作周期性反转，偶极子将经受交替的作用力而使偶极矩增加或减少。
由于偶极子具有一定的原有振动频率，显然，只有当辐射频率与偶极子频率相匹时，分子才与辐射相互作用（振动耦合）而增加它的振动能，使振幅增大，即分子由原来的基态振动跃迁到较高振动能级。
因此，并非所有的振动都会产生红外吸收，只有发生偶极矩变化（△μ≠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；△μ=0的分子振动不能产生红外振动吸收，称为非红外活性的。
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致，二者就会产生共振，此时光的能量通过分子偶极矩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。
如果用连续改变频率的红外光照射某样品，由于试样对不同频率的红外光吸收程度不同，使通过试样后的红外光在一些波数范围减弱，在另一些波数范围内仍然较强，用仪器记录该试样的红外吸收光谱，进行样品的定性和定量分析。
二、双原子分子的振动分子中的原子以平衡点为中心，以非常小的振幅（与原子核之间的距离相比）作周期性的振动，可近似的看作简谐振动。
这种分子振动的模型，以经典力学的方法可把两个质量为M1和M2的原子看成钢体小球，连接两原子的化学键设想成无质量的弹簧，弹簧的长度r就是分子化学键的长度。
由经典力学可导出该体系的基本振动频率计算公式ν=（1/2π）•（k/μ）或波数=（1/2πc）•（k/μ）式中k为化学键的力常数，其定义为将两原子由平衡位置伸长单位长度时的恢复力（单位为N•cm-1）。
单键、双键和三键的力常数分别近似为5、10和15N•c m-1；c为光速（2.998⨯1010c m •s-1），μ为折合质量，单位为g，且μ=m1•m2/（m1+m2）根据小球的质量和相对原子质量之间的关系波数= 1302（k/A r'）1/2A r'为折合相对原子质量影响基本振动频率的直接原因是相对原子质量和化学键的力常数。
化学键的力常数k越大，折合相对原子质量A r'越小，则化学键的振动频率越高，吸收峰将出现在高波数区；反之，则出现在低数区，例如≡C-C≡、=C=C=、-C≡C-三种碳碳键的质量相同，键力常数的顺序是三键>双键>单键。
因此在红外光谱中，-C≡C-的吸收峰出现在2222 c m-1，而=C=C=约在1667c m-1，≡C-C≡在1429 c m-1对于相同化学键的基团，波数与相对原子相对质量平方根成反比。
例如C-C、C-O、C-N键的力常数相近，但相对折合质量不同，其大小顺序为C-C < C-N <C-O，因而这三种键的基频振动峰分别出现在1430c m-1、1330cm-1、1280 c m-1附近。
需要指出，上述用经典方法来处理分子的振动是宏观处理方法，或是近似处理的方法。
但一个真实分子的振动能量变化是量子化；另外，分子中基团与基团之间，基团中的化学键之间都相互有影响，除了化学键两端的原子质量、化学键的力常数影响基本振动频率外，还与内部因素（借光因素）和外部因素（化学环境）有关。
三、多原子分子的振动多原子分子由于原子数目增多，组成分子的键或基团和空间结构不同，其振动光谱比双原子分子要复杂。
但是可以把它们的振动分解成许多简单的基本振动，即简正振动。
1 . 简正振动简正振动的振动状态是分子质心保持不变，整体不转动，每个原子都在其平衡位置附近做简谐振动，其振动频率和相位都相同，即每个原子都在同一瞬间通过其平衡位置，而且同时达到其最大位移值。
分子中任何一个复杂振动都可以看成这些简正振动的线性组合。
2. 简正振动的基本形式一般将振动形式分成两类：伸缩振动和变形振动。