第二章 红外光谱习题教学提纲
波谱分析教程 第2章 红外再编
第二章红外吸收光谱【基本要求】Ø理解红外吸收光谱（简称红外光谱）的基本原理Ø掌握红外光谱与有机化合物分子结构之间的关系Ø熟悉基团特征频率及其影响因素Ø掌握运用红外光谱解析分子结构的方法【重点难点】Ø红外光谱与有机化合物分子结构之间的关系Ø基团特征频率及其影响因素Ø红外光谱解析分子结构的方法第二章红外吸收光谱红外吸收光谱Infrared absorption Spectra是物质的分子吸收红外光区的电磁波而产生的吸收光谱，简称红外光谱( I nfra r ed Spectra，IR)。
2.1 红外光及红外光谱2.1.1 红外光区域2.1.2 红外光谱仪红外分光光度计1. 色散型红外光谱仪2. 傅立叶变换红外光谱仪（FT-IR）2.1.3 红外光谱的测量1. 气体2. 液体液膜法稀溶液法3. 固体糊状法石蜡油或氟油调糊薄膜法切片熔融或溶解压片法KBr晶体2.1.4 红外光谱的表示方法A. 红外光谱图横坐标：纵坐标：红外光的波长（λ，µm）或波数（，cm-1）吸光度A或透射百分率（T %）B. 红外光谱数据2-苯基丙醛的红外光谱§2.2 基本原理红外光谱分子的振动红外光光子的能量与分子振动能级的能量差相当，物质分子吸收红外光导致振动能级发生跃迁，产生红外光谱。
所以，红外光谱又叫做振动光谱。
2.2.1 双原子分子的振动X——Y 1. 谐振子模型A. 双原子分子的振动频率Hoocke定律k —键的力常数μ—两个原子的折合质量B. 振动能级及其跃迁谐振动能级的能量：相邻振动能级的能量差：谐振子能级跃迁的选律：：基频倍频2. 振动形式和振动简并伸缩振动(ν)：弯曲振动(δ)：沿着键轴方向伸、缩的振动，只改变键长，不改变键角。
垂直于键轴方向的振动，只改变键角而不影响键长。
例如、水（H2O）分子的三种振动形式：对称伸缩振动不对称伸缩振动弯曲振动CO2分子的四种振动形式振动简并亚甲基（CH2）的六种振动形式3. 多原子分子的振动光谱基频：倍频：合频：每一个简正振动都有一基频，对应于振动基态到第一激发态（v = 1）的跃迁。
姚新生有机波谱解析第二章红外光谱
分子间氢键
• 分子间氢键受浓度的影响较大，随浓度的 稀释，吸收峰位置改变。可借观测稀释过 程的峰位是否变化，来判断是分子间氢键 还是分子内氢键。 • 如，乙醇在极稀溶液中呈游离状态，随浓 度增加而形成二聚体、多聚体，它们的 • νOH分别为3640 cm-1、3515 cm-1及3350 cm-1。
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内变形振动。
(1)伸缩振动：
沿轴振动，只改变键长，不改变键角
C
对称伸缩振动(νs) -1 (2853 cm )
C
不对称伸缩振动 (vas) -1 (2926 cm )
第二章 红外光谱分析(IR)
§二 原 理
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7、物质状态及制样方法: 通常，物质由固态向气态变化，其波数将增加。
如丙酮在液态时，
意试样状态和制样方法。
C=O=1718cm
-1;
气态时
C=O=1742cm-1 ，因此在查阅标准红外图谱时，应注
第二章 红外光谱分析(IR)
外部因素
1、溶剂效应: 极性基团的伸缩振动频率通常随溶剂极性增加
第二章 红外吸收光谱
基本内容
1. 分子振动能级与红外光谱的关系：双原子 分子振动和多原子分子振动，影响红外的 主要因素； 2.红外光谱的重要区段：特征谱带区，指纹 区，相关峰，红外光谱中八个重要区段； 3.红外光谱在有机化合物结构分析中的应用
第二章 红外光谱分析(IR)
§2-1 基础知识
1、红外光谱的定义： 红外光谱又称分子振动转动光谱，属分子吸收 光谱。样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸 收其中一些频率的辐射，分子振动或转动引起偶极矩的 净变化，使振-转能级从基态跃迁到激发态，相应于这些 区域的透射光强减弱，记录百分透过率T%对波数或波长 的曲线，即红外光谱。 主要用于化合物鉴定及分子结构表征，亦可用
波谱解析第2 章 红外光谱
1 K 2c
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药物分析学科组
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双原子分子的实际势能 曲线并非抛物线，在经 韦 Morse修正后，表现为如 国 兵 图2-2所示的实线部分 (化学键)。 由图2-3可知：
(1)振动能(势能)是 原子间距离的函数。振 动时振幅加大，则振动 能也相应增加。
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韦 国 兵
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（2)在常温下，分子处于最低的振动能级，化
韦 国 兵
学键振动与简谐振动模型非常近似(仅当振动量 子数V＝3或4时，势能曲线才显著偏离简谐振动 曲线)。由于通常的红外吸收光谱主要讨论从基 态跃迁到第一激发态(V0V1)，以及从基态直接 跃迁到第二激发态(V0 V2)引起的吸收。因此，
2
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（一）量子力学处理的振动能量
韦 国 兵 • 因 • 有
v
1
c
K m
v 1307
• 所以：
1 K v 2c u
• 结论：双原子基团的基本振动频率的大小与化学键两 端原子的折合相对原子质量和化学键的力常数K的大小 有关；化学键力常数K越大，折合相对原子质量m越小， 则谐振子的振动频率越大，即振动吸收峰的波数越大。
如：单原子分子、同核分子：He、Ne、N2、O2、 Cl2、H2 等。 没有红外活性 。
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一、红外吸收产生的条件
韦 国 兵
• 红外辐射的能量必须与分子发生跃迁的 两振动能级间的能量差别相等，即： E L V h 或 L V • 分子在振动过程中其偶极矩必须发生变 化，即Δμ≠0，即只有红外活性振动才能 产生吸收峰。两个条件缺一不可。 • 红外非活性振动是造成基频峰数小于基 本振动自由度的另一个原因
第二章红外光谱原理教材
特点：吸收峰密集、难辨认→指纹
3. 相关峰：相互依存而又可以相互佐证的吸收峰。
如: 分子中有-CH=CH-时，在1650cm-1左右有C=C的 振动吸收，在>3000cm-1区也一定有=C-H 振动吸收。
二、红外光谱中的八个重要区段
从基态跃迁到第一激发态，产生的谱带称为基频 峰（fundamental bands），特点是峰较强。
从基态跃迁到第二激发态，产生的谱带称为倍频 峰（overtone bands），特点是峰较弱。
真实分子的化学键并非理想谐振子，其倍频峰频 率稍小于基频峰的2倍。 红外光谱主要研究化学键的基频峰。
（二）多原子分子的振动
相同基团分子中靠近，特征吸收峰分裂为两个峰
裂分为两个峰
7. 费米共振
当倍频峰位于某强的基频峰附近时，弱的倍频 峰的吸收强度被强化。这种倍频与基频之间的振动 偶合称为费米共振。
如：苯甲酰氯 羰基：1730cm-1; C-Cl的伸缩振动频率875
cm-1, 其倍频峰与羰基发生费米共振，二者吸收强 度都增强。
问题2 : 下列化合物的C=O 吸收波数为什么有 高低之分？
O2N
CH O
A 1708 cm-1
CH O
B 1690 cm-1
H3C N
H3C
CH O
C 1660 cm-1
p－共轭:
O R C OR
羧酸、酯 －I﹥+C；高波数方向
C=O＝1735cm-1
O
R C NR2 酰胺
－I﹤+C；低波数方向 C=O＝1665cm-1
剪式振动（s） 面内摇摆振动（） 面外摇摆振动（） 扭式振动（）
有机波谱第二章红外光谱解读
1.3 分子偶极变化与峰强
1.3.1 峰强度表示方法 谱带强度单位为透射率（T）或吸收强度（A）。它们
可以用透过样品的出射光强度I与入射光强度I0表示：
T = I / I0 A = lg(I0 / I) = lg(1 / T)
在单色光和溶液的实验条件下，溶液的吸收可遵从BeerLambert定律：吸收度与溶液c和吸收池的厚度l成正比，即：
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。
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。
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。化学键力常数：单键—4~8 双键—8~12 叁 键—12~18
1.3.2决定峰强的因素
（1）振动过程中偶极矩的变化
基频吸收谱带的强度取决于振动过程中偶极矩变化的 大小。只有具有极性的键在振动过程中才出现偶极矩的变 化，在键周围产生稳定的交变电场才能与频率相同的辐射 电磁波作用，从而吸收相应能量使振动跃迁到激发态，得 到振动光谱。这种振动称为红外活性振动。
高极性键的振动，产生强度大的吸收谱带，如羟基、羰 基、硝基等强极性基团都具有很强的红外吸收谱带。
K为 化学键的力常数， 与键能和键长有关； m 为双原子的折合质 量.
2、质量和力常数的影响
有机化合物中个别的化学键可以近似地看作是双原子 分子，这样就可以利用双原子分子的振动公式来理解化学
键的振动：
v
=
1 2πc
(K / u)1/2 = 1303
K (m1 + m2) 1 / 2 m1m2
K:力常数，m1 和 m2 分别为二个振动质点的质量数。
波谱分析教程_第2章_红外光谱(IR)
m X mD m X mD m X mH mD 2(m X 1) m X mH m X mD mH mX 2 m X mH
将（mX+1）/（mX+2）近似为1，则上式可简化为：
X H 2 X D
电子效应
诱导效应、中介效应、和共轭效应
• 诱导效应
诱导效应
红外光谱的吸收强度
红外吸收强度及其表示符号
摩尔消光系数（ε） 强度 符号
＞200
75~200 25~75 5~25 0~5
很强
强 中等 弱 很弱
VS
S M W VW
• T % 愈低，吸光度就愈强，谱带强度就愈大。根 据T ％，谱带强度大致分为：很强吸收带(vs，T ％ ＜ 10)；强吸收带(s，10＜T ％＜40)，中强吸 收带(m，40 ＜ T ％＜90)，弱吸收带(w，T ％ ＞ 90)，宽吸收带用b表示。
质量效应
X-H 键的伸缩振动波数（cm-1）
化学键 C-H 波数（cm-1） 3000 化学键 F-H Cl-H Br-H I-H Si-H Ge-H Sn-H 波数（cm-1） 4000 2890 2650 2310 2150 2070 1850
C=C-H
Ar-H C C-H
3100-3000
*有些分子既有红外“活性”振动，又有红外“非活 性”振动。
例如：二氧化碳的IR光谱
• •
O=C=O
对称伸缩振动 不产生吸收峰
O=C=O
反对称伸缩振动 2349
O=C=O
面内弯曲振动 667
O=C=O
面外弯曲振动 667
因此O=C=O的 IR光谱只有2349 和 667/cm 二个吸收峰
第二章第一部分红外吸收光谱-2概述
灭蚊灯发出的蓝紫色光是紫外光吗？
不是，人的肉眼是看不到紫 外线的。蓝紫色灯管灭蚊是 根据蚊子的趋光性特点把蚊 子吸引到灭蚊灯，触碰周边 的铁网，将蚊子电死，跟紫 外线没有关系。 又如：飞蛾扑火、篝火捕蝉。
微波是如何加热食物的？
当微波辐射到食品上时，食品中总是含有一定量的水分。在水分子
中，H端带正电，O端带负电。微波通过食物时，微波的电场就对水分 子产生作用力，令水分子的正负两端急剧地扭转振动。这振动就引起 摩擦生热，迅速把食物煮熟。微波炉的微波频率为2450MHz，这是使 水分子振动的最有效频率。 瓷质盛器中没有水分子，也没有一端正一端负的其他分子，故微波 炉的电场不能使其分子运动，故不会被加热。 金属盛器中具有大量的自由电子。自由电子轻易受到微波的电场而 运动，善于吸收微波的能量而受热。故不要用金属器皿载食物放入微 波炉中。
T
激发态
基态 激发单重态 激发三重态
3. 分子中电子能级的跃迁 当物质受紫外-可 见光照射时，基 态分子选择性吸 收光能，使处于 成键分子轨道中 的两个自旋方向 相反的电子之一 发生激发跃迁， 进入相应的反键 分子轨道而处于 第一、第二电子 激发单重态S1、 S2的不同振动能 级上。
S2
♪根据描述，画出S0 → S2 的跃迁示意图（含振动能级）
大多化合物的化学键振动能级的跃迁发 生在中红外区, 在此区域出现的光谱为分 子振动光谱, 红外光谱)
♪红外和拉曼光谱属于分子的振动光谱
二、 双原子分子的振动
A 谐振子
两个原子的键轴方向上做简谐振动。
振动能级跃迁需要能量: 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。
动画：谐振子振动.swf
♪根据定义，画出磷光发射的示意图
第2章红外光谱g
0~5
强度 很强 强 中等 弱 很弱
符号 vs s m w vw
2020/2/19
影响红外吸收强度的因素
• 强度与偶极距变化有关，偶极距变化越大，吸收强 度越大。一般来说，基团极性越大，在振动过程中 偶极距变化幅度越大，吸收强度越大。
• 诱导效应会影响基团极性，因此影响吸收。诱导效 应使基团极性增强 ，吸收增强，反之则降低。
不对称δas(CH3)1460㎝-1
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小结
红外振动分为伸缩振动和弯曲振动，伸缩振动频率高于 弯曲振动，对称振动频率低于不对称振动频率，只有偶 极距变化的振动才有红外吸收，反之则无。键的振动频 率与键常数、折合质量有关。
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2.2 红外光谱的吸收强度及其影响因素
摩尔吸光系数 >200
2. ΔV=±2或±3跃迁所产生的吸收带为倍频峰，出现在强基 频带频率的大约两倍处，为弱吸收。
3. 合频带：基频峰之间相互作用，形成频率等于两个基频之 和或之差的峰。 合频带和倍频峰统称泛频峰
2020/2/19
4. 费米共振：基频和它自己或与之相连的另一化学键的 某种振动的倍频或合频的偶合。
5. 振动偶合：当分子中两个或两个以上相同的基团与同 一原子连接时，其振动发生分裂，形成双峰，有伸缩 振动偶合，弯曲振动偶合，伸缩与弯曲振动偶合。
2020/2/19
B：多原子分子振动模型
多原子分子的振动要比双原子复杂，有3n-6（非线性分 子）或3n-5个振动（线性分子）自由度，对应于3n-6或 3n-5个振动，并不是每个振动都会产生红外吸收，只有偶极距 发生变化的振动才会产生红外吸收，这样的振动为红外活性振 动，振动过程中偶极距变化越大，吸收向高频移动，并且强度 增加。偶极距不发生改变的振动为红外非活性振动，不产生红 外吸收。
波谱解析 第二章 红外光谱习题参考答案
10.
首先计算不饱和度：U=0，结构中含氧，推测可能是饱和醇或者醚。 3366cm-1：-OH 伸缩振动。（中等宽峰，含醇羟基，此化合物为饱和醇） 2974cm-1：-CH3 的 C-H 伸缩振动。 1381，1375cm-1：偕二甲基特征吸收。 1050 cm-1：伯醇 C—O 伸缩振动 综上所述，推测该化合物的结构为：
9. （较难判断）
首先计算不饱和度：U=8，结构中可能含有两个苯环或多个双键。 结合红外谱图分析， 3085，3021cm-1：苯环 C-H 伸缩振动。 2961，2856cm-1：-CH2 的 C-H 伸缩振动。 1601，1500，1452 cm-1：苯环骨架变形振动。 752，703cm-1：单取代苯环 C-H 面外弯曲振动。 谱图中没有明显的烯烃的峰，因此推测结构中应该含有两个苯环，其他的碳 氢均为饱和连接，且没有发现甲基的特征峰。 综上所述，推测该化合物的结构为：
5/6
12.
首先计算不饱和度：U=1，存在一个双键。 结合红外谱图分析， 3294cm-1：N-H 伸缩振动。 2946cm-1：-CH3 的 C-H 伸缩振动。 1655cm-1：羰基伸缩振动（酰胺Ⅰ峰）。 1563cm-1：仲酰胺 C-N-H 弯曲振动（酰胺Ⅱ峰）。 1372 cm-1：甲基对称变角振动。 1299cm-1：仲酰胺的酰胺Ⅲ峰。 721cm-1：仲酰胺 N-H 面外弯曲振动（酰胺Ⅴ峰）。 此外，2820~2720cm-1 无明显吸收峰，结构中不含醛基 综上所述，推测该化合物的结构为：
4.
(1)
O O
A
B
C
B 化合物中含有共轭双键，羰基双键 π 电子发生共轭而离域，降低了双键的
力常数，从而使 C=O 伸缩振动频率相对于 A 降低。C 化合物为烯醇酯，烯氧基
红外吸收光谱法复习重点提纲
红外吸收光谱法复习重点提纲基本原理1.红外光波通常分为三个区域：中红外区、近红外区和远红外区。
2.解释为什么红外吸收谱带数目比理论的计算数目少。
答：①存在没有偶极矩变化的振动模式，不产生红外吸收，即非红外活性；②存在能量简并态的振动模式；③仪器的分辨率分辨不出频率十分相近的振动模式；④振动吸收的强度小，检测不到；⑤某些振动模式所吸收的能量不在中红外光谱区。
谱带相关概念1.影响基团吸收频率的因素答：内因：诱导效应，共轭效应，氢键效应，键角效应，空间位阻外因：溶剂影响，色散元件影响，以及温度影响等。
2.振动频率的影响因素：ν̅=12πc√Kμ可得：化学键的力常数K越大，原子的折合质量越小，振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区；反之，出现在低波数区。
（两振动原子只要有一个原子的质量减小，μ值减小）3.空间效应的影响（1）空间位阻：当共轭体系的共平面性被破坏时，吸收频率增高强度降低。
（2）环张力：环张力大较大时，环外双键加强，吸收频率增大；环内双键减弱，吸收频率减小。
4. 氢键对吸收频率的影响答;影响原化学键的键力常数，吸收峰向低波数移动；峰型变宽；吸收强度加强。
5.溶剂和物质状态的影响答：极性溶剂对非极性物质的谱图影响不大，对极性物质会使基团的伸缩振动频率降低。
物质由固态向气态变化，其波数将增加。
6影响谱带吸收强度的因素答：（1）振动能级的跃迁几率：因此基频的吸收峰强度比倍频(v0→2、v0→3、v0→4)强。
（2）偶极矩的变化：基频振动(v0→1)，偶极矩的变化越大，吸收峰也越强。
（3）吸收峰强度：反对称伸缩振动＞对称伸缩振动>＞变形振动（4）诱导效应：使基团极性降低的诱导效应使吸收强度减小，使基团极性增大的诱导效应使吸收强度增加。
（5）共轭效应：使π电子离域程度增大，极化程度增加，使不含饱和键的的伸缩振动强度增加。
（6）氢键的影响：氢键作用会提高化学键的极化程度，伸缩振动吸收峰加宽、增强。
.（7）振动耦合：使吸收增大。
有机波谱分析第二章红外光谱
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有机波谱分析第二章红外光谱
• 共轭与诱导效应共存时的情况：
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有机波谱分析第二章红外光谱
• 2.空间效应 • (1)场效应 F 互相靠近的基团之间通过空间传递的效应。
– 只在立体结构上靠近的基团间才能产生。 – 同 e- 排斥↑→ K ↑→ν↑
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➢ 8）与色谱等联用（GC-FTIR）具有强大的定性功能。
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有机波谱分析第二章红外光谱
（五）红外光谱产生的条件
分子吸收辐射产生振转跃迁必须满足两个条件：
条件一：辐射光子的能量应与振动跃迁所需能量相等。 根据量子力学原理，分子振动能量Ev 是量子化的， 即
E V =（V+1/2）h
1000 m 25 cm 1
• 红外光的三个区域：
– (1)近红外区：13000~4000cm-1
• 研究分子中的O-H、N-H、C-H键的振动倍频与组频。
– (2)中红外区：4000~400cm-1
• 研究大部分有机化合物的振动基频。
– (3)远红外区： 400~25cm-1
• 研究分子的转动光谱以及重原子成键的振动等。
凡能用于鉴定原子基团存在并有较高强度的吸收峰－特征
峰。其对应的频率称为特征频率。
一个基团除了特征峰以外，还有许多其它振动形式的吸收
峰，这些相互依存而又相互可以佐证的吸收峰－相关峰。
（3）特征区与指纹区
4000－1330 cm-1 －特征区；
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1330－400 cm-1 －指纹区
(3)n↑→ r ↑
→△E振动↑
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第2章-红外光谱PPT课件
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15
2.1.3 红外光谱的吸收强度
红外光谱的吸收强度可用于定量分析，也是化合物定性分析 的重要依据。用于定量分析时，吸收强度在一定浓度范围内 符合朗伯一比尔定律，其定量计算可参考紫外光谱的定量分 析方法。用于定性分析时，根据其摩尔吸光系数可区分吸收子振动过程中偶极矩变化有关，只有在振动中伴
—CC — > —C =C — > —C — C —
15 17 9.5 9.9
4.5 5.6
4.5m
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。
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例题: 由表中查知C=C键的K=9.5 9.9 ,令其为 9.6, 计算波数值。
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5
红外光谱的表示方法
红外光谱是研究波数在4000-400cm-1范围内不同 波长的红外光通过化合物后被吸收的谱图。谱图以波 长或波数为横坐标，以透光度为纵坐标而形成。
透光度以下式表示：
T% I 100% I0
I：表示透过光的强度； I0：表示入射光的强度。
-
6
横坐标：波数(v )400～4000 cm-1；表示吸收峰的位置。
响有关，如果诱导效应使基团极性降低，则吸收强度降低；反之，
则强度增加。
氢键作用大大提高了化学键的极化程度，因此伸缩振动吸收峰
加宽、增强。
分子内有近似相同振动频率且位于相邻部位（两个振动共用一
个原子或振动基团有一个公用键）的振动基团，产生两种以上的基
团参加的混合振动，称为振动偶合。振动偶合有对称和不对称之分。
（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。
红外光谱分析复习提纲
红外光谱分析复习提纲一、基本原理1、常用的中红外区4000-650cm-1(2.5-15.4μ)。
2、红外光谱的主要振动形式：伸缩振动和弯曲振动。
3、红外光谱的吸收峰强度主要取决于分子振动时偶极矩变化大小。
基团的极性大，吸收峰强。
二、影响官能团吸收频率的因素1、电子效应(a)诱导效应以羰基为例，推电子基团使羰基吸收峰往低波数移动；吸电子基团反之。
(b)中介效应氧、氮和硫等使不饱和基团的振动波数降低，而自身连接的化学键振动波数升高。
(c)共轭效应羰基与双键共轭，羰基吸收峰往低波数移动。
2、空间效应(a)环的张力环的张力加大，环上基团的吸收峰往高波数移动。
环的键角越小，环外双键(C=C)的吸收峰往高波数移动；环外双键(=C-H)的吸收峰亦往高波数移动；环内双键(C=C)的吸收峰往低波数移动。
(b)空间障碍大基团的空间位阻作用，使邻近基团的吸收峰往高波数移动。
(c)氢键影响无论是分子间或分子内氢键，均使吸收峰往低波数移动三、红外光谱吸收波段的划分(cm-1)1、4000-2500(a)羟基、胺基等(b)C-H伸缩振动3000以上为不饱和，3000以下为饱和(c)叁键、累积双键（C≡C C≡N -N=C=S 2500-2000）(d)铵盐 (2700-2200cm-1)2、2000-1500(a)羰基(b)双键、苯环骨架、杂芳环、硝基(υas)(c)羧酸盐3、1500-1300(a)饱和碳氢弯曲振动(b)硝基(υs)4、1300-910(a)C-O单键伸缩振动（醚、醇）(c)P=O,P=S伸缩振动(d)砜、亚砜、磺酸盐、5、910以下判断苯环取代位置的主要依据烯烃的碳氢弯曲振动四、指纹区和官能团区4000-1300cm-1为官能团区，1300-650cm-1为指纹区。
红外光谱(化学10级)
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:
1=1340 cm-1 (RM)
2=2368 cm-1 (IR)
＋
－
－
3=4=668 cm-1 (IR)
伸缩振动 亚甲基：
1729.20,16.21 1536.35,17.63
1228.701,1018.8.73,12.13
3000
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 1350 cm-1 双键伸缩振动区 (4)13500 650 cm-1 X—Y伸缩，
X—H变形振动区
O-H键折合质量=（16*1）/(16+1)=16/17 ≈1
而 C-C键折合质量=（12*12）/(12+12)=12/2=6
C-O键折合质量=（12*16）/(12+16)=12/2=6.8
2. 电子效应
1）诱导效应
O
O-
R
R1
双键式
R
R1
单键式
当R1具有+I作用，则单键式增加 -I作用，则双键式增加
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.弯曲振动（又称变形振动或变角振动，用符号δ 表示）
第二章红外光谱
第二节 基本原理及基本概念
一、双原子分子振动
m1
m2
A
B
伸缩
1k 振 2
m 1 .m 2 m1 m2
K：键的力常数（N/m）；μ为原子的折合质量。 K单键=5 N/cm，K双键=10 N/cm，K三键=15 N/cm
第八第页八，页，课课件件共共有有1071页07页
~/c21c
k
1-3000 υOH ,υNH 3300-3000 υCH(-C≡C-H, C＝C-H, Ar-H) (极少数可到2900cm-1) 3000-2700 υCH(-CH3 ,-CH2, -CH, -HC＝O ) 2400-2100 υC≡C , υC≡N , υC≡C-C≡C1900-1650 υC＝O (酸，醛，酮，酰胺，酯，酸酐) 1680-1500 υC＝C (脂肪族及芳香族), υC＝N 1475-1300 δCH (面内) 1300-1000 υC-O（醇、酚、醚、酯等） 1000-650 δC＝C-H,Ar-H (面外)
1610
第二第十二七十七页页，，课课件件共共有有1071页07页
1560
3、氢键效应（醇、酚、胺、羧酸类）
吸收峰向低波数移动；峰型变宽；吸收强度加强。
醇羟基： 游离态
二聚体
3600~3640cm-1 3500~3600cm-1
多聚体
3200~3400cm-1
（正 氯丁 苯醇 中羟 ）基
的 伸 缩 振 动 吸 收 位 置
• 有些峰落在中红外区之外
• 吸收峰太弱，检测不出来
第十第七十七页页，，课课件件共共有有1017页07页
例：二氧化碳的IR光谱
O=C=O O=C=O O=C=O O=C=O
第二章红外光谱习题教学提纲
红外光谱习题第二章红外光谱一、判断题[1] 红外光谱不仅包括振动能级的跃迁，也包括转动能级的跃迁，故又称为振转光谱。
（V）[2] 同核双原子分子N^N、CI-CI、H-H等无红外活性。
（V）[3] 由于振动能级受分子中其他振动的影响，因此红外光谱中出现振动耦合谱带。
（V）[4] 确定某一化合物骨架结构的合理方法是红外光谱分析法。
（X）⑸对称结构分子，如H20分子，没有红外活性，水分子的H-O-H对称伸缩振动不产生吸收峰。
（X）⑹红外光谱图中，不同化合物中相同基因的特征频率峰总是在特定波长范围内出现，故可以根据红外光谱图中的特征频率峰来确定化合物中该基团的存在。
（V）[7] 不考虑其他因素的影响，下列羰基化合物u=0伸缩频率的大小顺序为：酰卤〉酰胺＞酸＞醛＞酯。
（X）[8] 醛基中U=H伸缩频率出现在2720cm-10（V）[9] 红外光谱与紫外光谱仪在构造上的差别是检测器不同。
（X）[10] 当分子受到红外光激发，其振动能级发生跃迁时，化学键越强吸收的光子数目越多。
（X）[11] 游离有机酸C=O伸缩振动u=o频率一般出现在1760cm-1，但形成多聚体时，吸收频率会向高波数移动。
（X）[12] 醛、酮、羧酸等的羰基的伸缩振动在红外光谱中的吸收峰频率相同。
（X）[13] 红外吸收峰的数目一般比理论振动数目少，原因之一是有些振动是非红外活性的。
（V）[14] 红外光谱的特点是一方面官能团的特征吸收频率的位置基本上是固定的，另一方面它们又不是绝对不变的，其频率位移可以反映分子的结构特点。
（V）[15] Fermi共振是一个基频振动与倍频（泛频）或组频之间产生耦合作用。
（V）二、选择题（单项选择）[1] 红外光可引起物质的能级跃迁是（C）oA. 分子的电子能级的跃迁，振动能级的跃迁，转动能级的跃迁；B. 分子内层电子能级的跃迁；C. 分子振动能级及转动能级的跃迁；D. 分子转动能级的跃迁。
[2] H2O在红外光谱中出现的吸收峰数目为（A）。
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第二章红外光谱习题
第二章红外光谱
一、判断题
[1]红外光谱不仅包括振动能级的跃迁，也包括转动能级的跃迁，故又称为振
转光谱。
（√）
[2]同核双原子分子N≡N、Cl-Cl、H-H等无红外活性。
（√）
[3]由于振动能级受分子中其他振动的影响，因此红外光谱中出现振动耦合谱
带。
（√）
[4]确定某一化合物骨架结构的合理方法是红外光谱分析法。
（×）
[5]对称结构分子，如H2O分子，没有红外活性，水分子的H-O-H对称伸缩振
动不产生吸收峰。
（×）
[6]红外光谱图中，不同化合物中相同基因的特征频率峰总是在特定波长范围
内出现，故可以根据红外光谱图中的特征频率峰来确定化合物中该基团的存在。
（√）
[7]不考虑其他因素的影响，下列羰基化合物υc=0伸缩频率的大小顺序为：酰
卤>酰胺>酸>醛>酯。
（×）
[8]醛基中υC=H伸缩频率出现在2720cm-1。
（√）
[9]红外光谱与紫外光谱仪在构造上的差别是检测器不同。
（×）
[10]当分子受到红外光激发，其振动能级发生跃迁时，化学键越强吸收的光子
数目越多。
（×）
[11]游离有机酸C=O伸缩振动υc=0频率一般出现在1760cm-1，但形成多聚体
时，吸收频率会向高波数移动。
（×）
[12]醛、酮、羧酸等的羰基的伸缩振动在红外光谱中的吸收峰频率相同。
（×）
[13]红外吸收峰的数目一般比理论振动数目少，原因之一是有些振动是非红外
活性的。
（√）
[14]红外光谱的特点是一方面官能团的特征吸收频率的位置基本上是固定的，
另一方面它们又不是绝对不变的，其频率位移可以反映分子的结构特点。
（√）
[15]F ermi共振是一个基频振动与倍频(泛频)或组频之间产生耦合作用。
（√）
二、选择题（单项选择）
[1]红外光可引起物质的能级跃迁是（ C）。
A. 分子的电子能级的跃迁，振动能级的跃迁，转动能级的跃迁；
B. 分子内层电子能级的跃迁；
C. 分子振动能级及转动能级的跃迁；
D. 分子转动能级的跃迁。
[2]H2O在红外光谱中出现的吸收峰数目为（ A）。
A. 3
B. 4
C. 5
D. 2
[3]在红外光谱中，C=O的伸缩振动吸收峰出现的波数(cm-1) 范围（A ）。
A. 1900~1650
B. 2400~2100
C. 1600~1500
D. 1000~650
[4]在下列分子中，不能产生红外吸收的是（D ）。
A. CO
B. H2O
C. SO2
D. H2
[5]下列化学键的伸缩振动所产生的吸收峰波数最大的是（ D）。
A. C=O
B. C-H
C. C=C
D. O-H
[6]表示红外分光光度法通常是（ C）。
A. HPLC
B. GC
C. IR
D. TLC
[7]羰基化合物①RCOR、②RCOCl、③RCOH、④RCOF中，C=O伸缩振动频
率最高的是（D ）。
A. ①
B. ②
C. ③
D. ④
[8]在醇类化合物中，O-H伸缩振动频率随溶液浓度增加而向低波数移动，原因
是（B ）。
A. 溶液极性变大；
B. 分子键氢键增强；
C. 诱导效应变大；
D. 易产生振动耦合。
[9]某化合物在紫外光区270nm处有一弱吸收，在红外光谱中有如下吸收峰：
2700~2900cm-1，1725 cm-1，则该化合物可能是（ A）。
A. 醛
B. 酮
C. 羧酸
D. 酯
[10]某化合物在紫外光区204nm处有一弱吸收，在红外光谱中有如下吸收峰：
3300~2500cm-1，1710cm-1，则该化合物可能是（ C）。
A. 醛
B. 酮
C. 羧酸
D. 酯
[11]CO2分子的平动、转动、振动自由度为（ A）。
A. 3,2,4
B. 2,3,4
C. 3,4,2
D. 4,2,3
[12]某化合物在紫外光区未见吸收，在红外光谱上3400~3200cm-1有强烈吸
收，该化合物可能是（C ）。
A. 羧酸
B. 酚
C. 醇
D. 醚
[13]某化合物，其红外光谱上3000~2800cm-1、1450cm-1、1375cm-1和720cm-1
等处有主要吸收带，该化合物可能是（A ）。
A. 烷烃
B. 烯烃
C. 炔烃
D. 芳烃
[14]红外光谱分析分子结构的主要参数是（ B）。
A. 质荷比
B. 波数
C. 耦合常数
D. 保留值
[15]应用红外光谱法进行定量分析优于紫外光谱法的一点的是（B ）。
A. 灵敏度高；
B. 可测定的范围广；
C. 可以测定低含量组分；
D. 测量误差小。
[16]时间域函数与频率域函数采用什么方法进行转换？（ B）
A. 测量峰面积；
B. 傅立叶变换；
C. 使用Michelson干涉仪；
D. 强度信号由吸光度改为透光率。
[17]测定有机化合物的相对分子质量，应采用何法？（ C）
A. 气相色谱法；
B. 红外光谱；
C. 质谱分析法；
D. 核磁共振法。
[18]下列气体中，不能吸收红外光的是（D ）。
A. H2O
B. CO2
C. HCl
D. N2
[19]某化合物在紫外光区未见吸收，在红外光谱的官能团区有如下吸收峰：
3000cm-1左右，1650cm-1。
该化合物可能是（ B）。
A. 芳香族化合物
B. 烯烃
C. 醇
D. 酮
[20]乙酰乙酸乙酯有酮式和烯醇式两种互变异构体，与烯醇式结构相对应的一
组特征红外吸收峰是（ B）。
A. 1738cm-1，1717 cm-1
B. 3000cm-1，1650cm-1
C. 3000cm-1，1738cm-1
D. 1717cm-1，1650cm-1
[21]红外吸收光谱是（A ）。
A. 吸收光谱；
B. 发射光谱；
C. 电子光谱；
D. 线光谱。
[22]某化合物在1500~2800cm-1无吸收，该化合物可能是（A ）。
A. 烷烃
B. 烯烃
C. 芳烃
D. 炔烃
[23]芳香酮类化合物C=O伸缩振动频率向低波数位移的原因为（A ）。
A. 共轭效应；
B. 氢键效应；
C. 诱导效应；
D. 空间效应。
[24]红外光谱给出分子结构的信息是（ C）。
A. 相对分子量；
B. 骨架结构；
C. 官能团；
D. 连接方式。
[25]下列化合物υC=O频率最大的是（D ）
[26]酰胺类化合物C=O振动频率多出现在1680~1650cm-1范围内，比醛酮C=O
伸缩振动频率低的原因为（B ）。
A. 共轭效应和形成分子间氢键；
B. 中介效应和形成分子间氢键；
C. 诱导效应和形成分子内氢键；
D. 中介效应和形成分子内氢键。
[27]酯类化合物的两个特征谱带是（A ）。
A. 1760~1700cm-1和1300~1000cm-1
B. 1760~1700cm-1和900~650cm-1
C. 3300~2500cm-1和1760~1700cm-1
D. 3000~2700cm-1和1760~1700cm-1
[28]确定烯烃类型的两个特征谱带是（ B）。
A. 1680~1630cm-1和1300~1000cm-1
B. 1680~1630cm-1和1000~700cm-1
C. 2300~2100cm-1和1000~700cm-1
D. 3000~2700cm-1和1680~1630cm-1
[29]在透射法红外光谱中，固体样品一般采用的制样方法是（B ）。
A. 直接研磨压片测定
B. 与KBr混合研磨压片测定
C. 配成有机液测定
D. 配成水溶液测定
[30]在CO2的四种振动自由度中，属于红外非活性振动而非拉曼活性振动的是
（ B）。
A. 不对称伸缩振动
B. 对称伸缩振动
C. 面内变形振动
D. 面外变形振动。