分析化学：12.2红外吸收光谱法
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第一章 红外吸收光谱法
W—弱(20—40％)
v—变化不定
vw—很弱(＜20%)
sh—肩峰
2，2，4—三甲基戊烷的红外光谱
四、红外吸收光谱中常用的几个术语
（一）基频峰与泛频峰
当分子吸收一定频率的红外线后，振动能级从
基态(V0) 跃迂到第一激发态 (V1)时所产生的吸收峰，
称之为基频峰。
如果振动能级从基态 (V0)跃迁到第二激发态 (V2) 、
s
as
2) 弯曲振动 (bending vibration)
Ⅰ面内弯曲振动 (in-plane bending vibration) δ
剪式振动 (scissoring vibration)
面内摇摆振动 (rocking vibration)
Ⅱ面外弯曲振动 (out-of-plane bending vibration) γ
如果把双原子分子看成谐振子，那么该体系 的势能为：
U＝1/2K(r－re)2
由于振动的非谐振性，△V＝±2、±3等的
跃迁也可发生，即从V＝0也可跃迁到V＝2的能级 （当然其几率小于从V＝0到V＝1的跃迁）。 △V＝±1对应的吸收频率称为基频，从V＝ 0到V＝2的跃迁对应的吸收频率称为倍频。
二、多原子分子的红外吸收频率
第一节 红外吸收光谱的基本原理
一、双原子分子的红外吸收频率 从经典力学的观点，采用谐振子模型来研究 双原子分子的振动，即化学键相当于无质量的弹 簧，它连接两个刚性小球，二刚性球体的质量分 别等于两个原于的质量。
re为平衡时两原子之间的距离，r为某瞬间 两原子因振动所达到的距离。
式中 c——光速（3×108m· s－1） k—— 化学键的力常数，其含义为将两个原于 由平衡位置伸长1埃（Å ）后的恢复力
红外吸收光谱法
28
2. 指纹区（1300-600cm-1） 指纹区（
由C-C、C-N、C-F、C-S、SiO等单键的伸缩 、 、 、 、 等单键的伸缩 振动和变形振动产生的吸收带。 振动和变形振动产生的吸收带。 光谱复杂，难以辨认。 光谱复杂，难以辨认。 分子结构稍有不同，吸收峰就有细微的差异。 分子结构稍有不同，吸收峰就有细微的差异。 指纹区对于区别结构类似的化合物很有帮助。 指纹区对于区别结构类似的化合物很有帮助。
总自由度(3N) 总自由度 = 平动自由度 平动自由度(3) + 转动自由度 线性分子 非线性分子 转动自由度(线性分子 非线性分子3) 线性分子2,非线性分子 +振动自由度 振动自由度
双原子分子： 双原子分子：f=1 多原子分子: 非线性分子) 多原子分子: f=3N-6 (非线性分子 非线性分子 f=3N-5 (线性分子 线性分子) 线性分子
2
教学要求： 教学要求： 1．掌握红外吸收光谱产生的条件，影响红外 ．掌握红外吸收光谱产生的条件， 吸收峰位置、强度的各种因素。 吸收峰位置、强度的各种因素。 2．掌握常见基团的特征吸收频率及与有机化 ． 合物分子结构的关系 3．能利用红外光谱对简单的有机化合物分子 ． 结构进行初步的解析和推断 4．了解一般红外光谱的定量分析方法。 ．了解一般红外光谱的定量分析方法。
红外吸收光谱法
根据物质分子选择性吸收红外光辐射而 根据物质分子选择性吸收红外光辐射而 物质分子选择性吸收红外光 产生的红外吸收光谱进行定性、 产生的红外吸收光谱进行定性、定量分 析和确定分子结构等分析的方法， 析和确定分子结构等分析的方法，称为 红外吸收光谱法。 红外吸收光谱法。
1
教学内容： 教学内容： 1.红外吸收光谱法概述 红外吸收光谱法概述 2.红外光谱法的基本原理 红外光谱法的基本原理 3.基团频率和特征吸收峰 基团频率和特征吸收峰 4.仪器和红外光谱实验技术 仪器和红外光谱实验技术 5.样品的制备 样品的制备 6.红外光谱的解析和应用 红外光谱的解析和应用 7.红外光谱定量分析 红外光谱定量分析
仪器分析化学课件红外吸收光谱法
13000 ~4000 4000~200 200~10
4000~400
OH NHCHSH键
倍频吸收区 振动,转动
转动
绝大多数有机物和无机离子 的化学键基频吸收都出现在中红 外区。通常说的红外光谱实指中 红外光谱区。
IR与UV的区别
IR
UV
起源 分子振动能级伴随转动能级跃迁 分子外层价电子能级跃迁
—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。
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
E h h k 2
1 1 k 1307 k
2c
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。
表 某些键的伸缩力常数（毫达因/埃）
键类型: 力常数: 峰位:
—— 共轭体系中， C=C 向低波数方向移动，强度 增大，对称性越差，吸收峰越强，完全对称，不出 现吸收峰
• =CH =C-H弯曲振动 1000~650cm-1 处有强吸收 峰
——鉴定烯烃取代基类型最特征的峰
RCH=RCH 强峰
反式
顺式
990~970 690
RCH=CH2 990、910两个
1-辛烯红外谱图
• C=O ：C=O伸缩振动 1850 ~1600 cm-1 非常强的
分析化学 第六章 红外吸收光谱法
6.1.2 红外吸收光谱 1. 红外吸收光谱产生条件
能量条件： 红外光的频率要与分子中键振动的频率相当。 即红外的光能量要等于分子发生振动能级跃迁所需的能量 耦合条件： 分子振动须引起分子偶极矩的变化。 红外光通过与分子振动耦合将光能量有效转移给分子，引 起分子振动能级跃迁产生红外吸收，这样的分子称为红外 活性分子。若分子振动时不会引起偶极矩变化，则不产生 红外吸收，这样的分子即为非红外活性分子。
X=Y伸缩振区频率区（1900～1300 cm-1）：
主要是C=C、C=O、C=N双键伸缩振动吸收区。苯 的衍生物中C-H和C=C弯曲振动的泛频吸收 （2000～1650 cm-1）也在此区出现，虽然吸收很弱， 但其谱带形状在确定芳环取代位臵时很有用。
C-C、C-O、C-N、C-X（X为卤素）等重原子单键 伸缩振动的基团频率处在1300～600 cm-1的低频指纹 区，吸收峰密集，这些特征峰易受干扰。
1.分子的简谐振动
分子的伸缩振动（stretching vibration）可用经典力学简谐 振动模型模拟： m1、m2：两个原子的质量 r0：两个原子间的平衡距离 即化学键的长度。
简谐振动频率ν（Hz）或波数ζ（cm-1）：
k为化学键力常数（N· -1），c为光速（3×1010 cm·-1）， cm s μ为折合质量（g）：
H-C H-N H-O H-Cl C-C C=C C=C C≡C
C 6 H6 NH3 H2 O HCl C 6 H6 C 2 H4 -
C-O
C=O
6.86
6.86
-
5.00～5.80
11.8～13.4
1112～1198
1709～1821
例1：已知C-H键的力常数为5.10 N· -1，计算其伸 cm 缩振动基本频率。 解： k 5.10 N· -1 cm
《红外吸收光谱法》课件
在倍频峰中，二倍频峰还比较强，三倍频峰以上。因跃迁的几率很小。一般都很弱，常常观测不到。 4000～400cm-1间主要测基频峰，既使有倍频峰也很弱。 还有 合频峰（v1＋v2 , 2 v1 ＋ v2 ….) 差频峰（ v1 - v2 , 2v1 -v2 …….） 很弱，不易辨认。 倍频峰，合频峰，差频峰通称泛频峰，分 子振动并不是严格的简谐振动。
图：6～1
红外光谱图表示法。
σ(cm-1)
二.红外吸收光谱产生的条件
A-B分子 获得红外辐射hνL发生： Eυ＝（υ＋1/2）hν υ：振动量子数 υ＝0.1.2.3…….. ν: 振动频率
室温下 u＝0 E(u=0)=1/2h v △E振动＝Eu－E(u=0) ＝ △u•hv （振动能级差） 光子能量为： E＝hvL＝ △E振 vL＝ △u • ν
不同点： 1. 产生机理不同： 紫外也称电子光谱。是由于分子中价电子跃迁所产生的，且能级差大△E→大， ν→大;而红外光谱称为振转光谱是振动和转动能级跃迁，能级差小，△E→小 V→小。 2.从研究对象和使用范围上，紫外光谱只能分析不饱和有机化学物。特别是有共轭体系的化合物及少数无机物。红外适用于分析那些分子振动偶极矩变化不为0的所有化合物（包括有机和无机。）
图6-6二氧化碳的红外光谱图
四.基团频率和基团频率位移
1.基团频率：同一类的基团（化学键）都有其特定的红外吸收，它产生吸收峰的位置就称为基团频率。也称为特征吸收频率。对应的吸收峰叫特征吸收峰。
a.4000～1300cm-1官能团区 k →大， 强度大，峰宽度大。 b.1300~600cm-1指纹区(弯曲振动)定性分析主要用指纹区，对结构改变比较敏感。 （通常把这种能代表某基团存在，并有较高强度的吸收峰称为特征吸收峰，其所在的位置称特征吸收频率或基团频率）
图：6～1
红外光谱图表示法。
σ(cm-1)
二.红外吸收光谱产生的条件
A-B分子 获得红外辐射hνL发生： Eυ＝（υ＋1/2）hν υ：振动量子数 υ＝0.1.2.3…….. ν: 振动频率
室温下 u＝0 E(u=0)=1/2h v △E振动＝Eu－E(u=0) ＝ △u•hv （振动能级差） 光子能量为： E＝hvL＝ △E振 vL＝ △u • ν
不同点： 1. 产生机理不同： 紫外也称电子光谱。是由于分子中价电子跃迁所产生的，且能级差大△E→大， ν→大;而红外光谱称为振转光谱是振动和转动能级跃迁，能级差小，△E→小 V→小。 2.从研究对象和使用范围上，紫外光谱只能分析不饱和有机化学物。特别是有共轭体系的化合物及少数无机物。红外适用于分析那些分子振动偶极矩变化不为0的所有化合物（包括有机和无机。）
图6-6二氧化碳的红外光谱图
四.基团频率和基团频率位移
1.基团频率：同一类的基团（化学键）都有其特定的红外吸收，它产生吸收峰的位置就称为基团频率。也称为特征吸收频率。对应的吸收峰叫特征吸收峰。
a.4000～1300cm-1官能团区 k →大， 强度大，峰宽度大。 b.1300~600cm-1指纹区(弯曲振动)定性分析主要用指纹区，对结构改变比较敏感。 （通常把这种能代表某基团存在，并有较高强度的吸收峰称为特征吸收峰，其所在的位置称特征吸收频率或基团频率）
红外吸收光谱法
第四节
红外光谱法的应用
一、定性分析 二、定量分析
一、定性分析
1．已知物的鉴定 2．未知物结构的测定
1．已知物的鉴定
将试样的谱图与标准样品的谱图进行 对照，或者与文献上的谱图进行对照。 如果两张谱图各吸收峰的位置和形状 完全相同，峰的相对强度一样，可以认为 样品是该种标准物。 如果两张谱图不一样，或峰位不一致， 则说明两者不为同一化合物，或样品有杂 质。
2．未知物结构的测定
基本方法：图谱解析
测绘样品的红外谱图 分析吸收峰的位置、形状、强度等要素 确定分子中所含的基团或化学键 推断分子的结构
步骤1： 准备工作 了解样品的来源、制备过程、外观、 纯度、经元素分析后确定的化学式以及熔 点、沸点、溶解性质等物理性质，取得对 样品有个初步的认识或判断
麦克尔逊干涉仪工作原理图
Fourier变换示意图
干涉图
Fourier变换
红外谱图
傅立叶变换红外光谱仪的特点
(1) 扫描速度极快(1s)，适合仪器联用； (2) 分辨率很高：辨率达0.1~0.005 cm-1 ； (3) 灵敏度高 ：可检测10-8g数量级的样品； (4) 测量精度高：重复性可达0.1%。
三、红外光谱产生的条件
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
1 EV (v )h 2
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。
2．分子振动引起瞬间偶极矩变化
有当分子内的振动引起偶极矩变化（△≠0）时 才能产生红外吸收，该分子称之为红外活性的； △=0的分子振动不能产生红外吸收，称为非红外活 性的。同核双原子分子如H2、O2、N2等其振动过程中 偶极矩始终为0，因此没有红外活性，不会产生红外 吸收光谱。
红外吸收光谱法课件PPT
02 红外吸收光谱仪的组成与 操作
红外吸收光谱仪的组成
01
02
03
04
光源
发射特定波长的红外光，为样 品提供能量。
干涉仪
将红外光分成两束，分别经过 样品和参比，再合并形成干涉
。
检测器
检测干涉后的红外光，转换为 电信号。
数据处理系统
处理检测器输出的电信号，生 成红外吸收光谱。
红外吸收光谱仪的操作流程
多光谱融合
将红外光谱与其他光谱技 术进行融合，实现多维度、 多角度的物质成分和结构 分析。
云平台与大数据
利用云平台和大数据技术， 实现红外光谱数据的共享、 挖掘和分析，推动科研合 作与成果转化。
感谢您的观看
THANKS
检查部件
定期检查仪器各部件是否正常 工作，如光源、干涉仪、检测 器等。
定期校准
为保证测试结果的准确性，应 定期对仪器进行校准。
数据备份
对测试结果进行备份，以防数 据丢失。
03 红外吸收光谱法的实验技 术
样品的制备与处理
样品制备
将待测物质研磨成粉末，以便更 好地分散在测试介质中。
样品处理
根据实验需求，对样品进行纯化 、干燥等预处理，以消除干扰因 素。
用于检测大气和水体中 的污染物，如挥发性有 机化合物、重金属等。
用于研究生物大分子的 结构和功能，如蛋白质、
核酸等。
红外吸收光谱法的历史与发展
历史
红外吸收光谱法自19世纪中叶被发现以来，经历了多个发展阶段，不断完善和 改进。
发展
随着仪器的改进和计算机技术的发展，红外吸收光谱法的应用范围不断扩大， 分析精度和灵敏度也不断提高。未来，红外吸收光谱法将继续在各个领域发挥 重要作用。
《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12章 红外吸收光谱法
第12章红外吸收光谱法学习目标1．掌握基频峰和泛频峰，特征峰和相关峰，特征区和指纹区等基本概念；红外吸收峰产生的条件；吸收峰位置的分布规律及影响峰位的因素：红外吸收光谱的解析程序与方法。
2．熟悉常见的几种振动形式，振动能级和振动频率；振动自由度。
3．了解红外光谱仪的主要部件及其工作原理，试样的制备方法。
案例12-12006年4月下旬，某药厂生产的亮菌甲素注射液，导致多名患者因肾衰竭而死亡。
事故调查结果显示，问题出现在误把二甘醇当作丙二醇。
丙二醇是一种药用溶剂，而二甘醇则是工业用溶剂，有很强的毒性。
．如何区别丙二醇和二甘醇呢？中国药典2005版上规定用红外光谱来鉴定丙二醇。
此外，在药典上还有许多需要用红外光谱区分的物质。
问题：1．什么是红外光谱？红外光谱是怎样产生的？2．红外光谱在药物的合成、提取分离、有效成分的分析中的作用？3．如何利用红外光谱对物质进行定性、定量和结构分析？红外线( infrared ray)是指波长为0.76 - 500 um（或1000 Vm）的电磁辐射(electromagnetic radiation)。
红外线常按波长分为三个区域。
这三个区域的红外线可引起3种不同的能级跃迁（表12-1]。
到的吸收光谱( absorption spectroscopy)称为中红外吸收光谱，亦称红外吸收光谱(infraredabsorption spectroscopy；IR)，简称红外光谱(infrared spectrum)。
由于物质分子吸收该区域的红外光后引起分子振动能级之间跃迁，并伴随分子的转动能级的跃迁，故红外吸收光谱又称振一转光谱。
IR在化学领域中主要用于分子结构的基础研究以及化学组成的分析，其中应用最广泛的还是化合物的结构鉴定。
根据红外光谱的峰位、峰强及峰形，判断化合物中可能存在的官能团，从而推断出未知物的结构，因此IP是有机药物结构测定和鉴定最重要的方法之一。
红外吸收光谱的表示方法与紫外吸收光谱有所不同，早期棱镜光谱用TA曲线，现一般用t-a曲线，t-a曲线的“谷”是红外光谱上的吸收峰（图12-1）。
红外吸收光谱法IR-A
4
二、红外吸收过程
UV——分子外层价电子能级的跃迁 （电子光谱）
IR——分子振动和转动能级的跃迁 （振转光谱）
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5
三、红外光谱的作用
1．可以确定化合物的类别（芳香类） 2．确定官能团： ✓ 例：—CO—，—C＝C—，—C≡C— 3．推测分子结构（简单化合物） 4．定量分析
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红外分光光度法——研究物质结构与红外光谱之间关系 红外光谱——由吸收峰位置和吸收峰强度共同描述
一、红外吸收光谱的产生 二、振动形式 三、振动的自由度（峰数） 四、特征峰与相关峰 五、吸收峰位置（峰位） 六、吸收峰强度（峰强）
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10
一、红外吸收光谱的产生
1．振动能级
E 振 0 .0 ~ 1 5 .0 E V E 转 0 .0~ 0 0 .0 V 05 1
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2
一、红外光的区划 红外线：波长在0.76~500μm (1000μm) 范围内的电磁波
波数σ和波长λ的关系
(cm1)104 (m)
红外光谱区
近红外区 中红外区 远红外区
(m) 0.76 ~ 2.5 2.5 ~ 50 50 ~ 1000
(cm-1) 13158 ~ 4000 4000 ~ 200
键角发生周期性的变化伸缩振动弯曲振动对称伸缩振动变形振动剪式振动完整版课件ppt21一ax变形振动完整版课件ppt22二ax变形振动完整版课件ppt23对称伸缩不对称伸剪式振动面内摇摆面外弯曲面外摇摆弯曲振动变形振动对称变形振动不对称变形振动完整版课件ppt24图示201465cmchcmch完整版课件ppt25吸收峰数常少于振动自由度数指分子独立的振动数目或基本的振动数目振动自由度转动自由度平动自由度分子自由度转动自由度平动自由度分子振动自由度个原子组成分子每个原子在空间具个原子组成分子每个原子在空间具个运动自个运动自由度分子总的运动自由度为由度分子总的运动自由度为3n3n完整版课件ppt26示例完整版课件ppt27示例分子线性分子红外非活性振动完整版课件ppt28绝大多数化合物ir吸收峰数小于理论计算振动自由度其原因有
红外吸收光谱分析法PPT课件
14 c
红外光谱的吸收强度
❖ 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。
❖ 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。
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。
9c
振动的基本类型
振动类型
伸缩振动 变形振动
对称性伸缩振动 V S 反对称性伸缩振动 V aS
面内变形振动
剪式振动δ S 平面摇摆ρ
面外变形振动
非平面摇摆ω 扭曲振动τ
伸缩振动的k比变形振动k大；因此伸缩振动出现在红外吸收
变长—k 降低—特征频率减小（移向低波数）。
25 c
3）氢键效应（X-H）
形成氢键使电子云密度平均化（缔合态），使体系能量下 降，基团伸缩振动频率降低，其强度增加但峰形变宽。
如羧酸 RCOOH(C=O=1760cm-1 ，O-H=3550cm-1); (RCOOH)2(C=O=1700cm-1 ，O-H=3250-2500cm-1)
HH 690 cm-1
单取代：770-730， 710-690 邻位取代：770-735 间位取代：810-750，725-680 对位取代：860-800
21 c
苯衍生物的红外光谱图
下图为不同的苯环取代类型在2000~ 1667cm-1和900~600cm-1区域 的光谱。
22 c
影响基团频率位移的因素
H-Br H-I H-O H-S H-N H-C
分子 HF HCl
红外光谱的吸收强度
❖ 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。
❖ 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。
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。
9c
振动的基本类型
振动类型
伸缩振动 变形振动
对称性伸缩振动 V S 反对称性伸缩振动 V aS
面内变形振动
剪式振动δ S 平面摇摆ρ
面外变形振动
非平面摇摆ω 扭曲振动τ
伸缩振动的k比变形振动k大；因此伸缩振动出现在红外吸收
变长—k 降低—特征频率减小（移向低波数）。
25 c
3）氢键效应（X-H）
形成氢键使电子云密度平均化（缔合态），使体系能量下 降，基团伸缩振动频率降低，其强度增加但峰形变宽。
如羧酸 RCOOH(C=O=1760cm-1 ，O-H=3550cm-1); (RCOOH)2(C=O=1700cm-1 ，O-H=3250-2500cm-1)
HH 690 cm-1
单取代：770-730， 710-690 邻位取代：770-735 间位取代：810-750，725-680 对位取代：860-800
21 c
苯衍生物的红外光谱图
下图为不同的苯环取代类型在2000~ 1667cm-1和900~600cm-1区域 的光谱。
22 c
影响基团频率位移的因素
H-Br H-I H-O H-S H-N H-C
分子 HF HCl
分析化学 红外吸收光谱法
两区域法的分区及其作用
区域
吸收峰类型
作用
特征
特征区 4000-1300cm-1
氢单键的伸缩振动峰 各种叁键、双键的伸缩振动峰 部分氢单键的面内弯曲振动峰
①确定化合物具有哪 些基团；②确定化合 物的类别
吸收峰比较稀疏，容 易辨认
指纹区 1300-400cm-1
各种单键的伸缩振动峰 多数基团的面外弯曲振动峰
①面内弯曲振动 β ●剪式振动δ ●面内摇摆振动ρ
②面外弯曲振动 γ ●面外摇摆振动ω ●扭曲振动τ
基本振动方式
对称 不对称 伸缩振动
剪式 面内摇摆 面内弯曲振动
面外摇摆 卷曲 面外弯曲振动
弯曲振动
甲烷中C-H的弯曲振动
甲烷中C-H的伸缩振动
振动自由度
vibrative degree of freedom
②折合相对原子质量越小，基团的伸缩振动波数越高。 ③以共价键与C原子组成基团的其他原子随着原子质量
的增加，红外振动波数减小。 C H C C C O C C lC B rC I ④折合相对原子质量相同的基团，一般ν＞β＞γ。
基频峰和泛频峰
●基频峰：分子吸收一定频率的红外线，由振动基态(V=0)跃迁 至第一激发态(V=1)时，所产生的吸收峰。位置规律性比较强 且强度比较大，在红外光谱上较容易识别。
正己醇、2—丁醇、丁醚的红外光谱
醇类和酚类化合物、、振动频率
化合物 伯醇 仲醇 叔醇 酚
OH（cm-1）
3640 3630 3620 3610
C（H cm-1） 1350～1260cm-1 1350～1260cm-1 1410～1310cm-1 1410～1310cm-1
CO（cm-1）
分析化学(仪器分析)第四章-仪器分析(IR)
2
第一节
概 述
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。
3
第一节
概 述
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 ~ 1000µ m，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 ~ 2.5µ m ），中红外光区（2.5 ~ 25 µ m ），远红外光区（25 ~ 1000 µ m ）。
17
第二节 红外吸收基本理论
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HCl为例：
基频峰（0→1） 二倍频峰（ 0→2 三倍频峰（ 0→3 四倍频峰（ 0→4 五倍频峰（ 0→5
） ） ） ）
2885.9 cm-1 5668.0 cm-1 8346.9 cm-1 10923.1 cm-1 13396.5 cm-1
9
第一节
概 述
三、红外光谱图表示方法
红外吸收光谱图一般用T ~ 曲线（线性波 长表示法）或T ~ 曲线（线性波数表示法）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（单位为µ m ）或波 数 （单位为cm-1）。 波长与波数之间的关系为： =104 /
伸缩振动
原子沿键轴方向伸缩，键长发生周期性变化 而键角不变的振动称为伸缩振动，用符号表示。 它又可以分为对称伸缩振动（s）和不对称伸缩振 动（ as ）。对同一基团，不对称伸缩振动的频 率要稍高于对称伸缩振动。
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γ＝CH: 910～665(s)
单取代： 770～
730(vs)
≈700(s)
邻双取代: 间双取代:
770～735(vs) 对双取代:
810～750(vs) 725～
680(m,s)
860～790(vs) 900～860(m)
2021年3月17日星期三 上一内容 下一内容
2021年3月17日星期三 上一内容 下一内容
CH νCH:2890±10(m)
δasCH:1450±20(m) δsCH:1380～1370(s) δ CH:1465±20(m) ρ(CH2)n≥4: ～722(m)
δ CH:～1340(w)
近3000而低于30基与叔丁基
2021年3月17日星期三 上一内容 下一内容
γ ＝CH: 730～650(s)
反式 ν ＝CH: 双键 3100～3000(m)
ν C=C:
γ ＝CH:
1695～1540(w) 980～965(s)
炔 烃 C≡C
ν≡CH: ≈3300(m)，尖
ν C≡C: 间-2260～2100-端
(w)
2021年3月17日星期三 上一内容 下一内容
2021年3月17日星期三 上一内容 下一内容
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一、脂肪烃类的IR谱特征
化 合 基团 物
Y―H伸缩 振动区
叁 键 区
伸 缩 区
双 键
部分单键振动区 ＋指纹区
烷 烃
CH3 CH2
νasCH:2962±10(s) νsCH:2872±10(s) νasCH:2926±10(s) νsCH:2853±10(s)
δNH: 1650～ 1590(s,m)
δNH: 1650～ 1550(vw)
νC-N (脂肪): 1220～1020(m,w) νC-N(芳香): 1340～1250(s)
νC-N (脂肪): 1220～1020(m,w) νC-N (芳香): 1350～1280(s)
二、芳香烃类IR谱
Y-H伸缩 振动区
ν＝CH: 3100～3000(变)，通常有几个峰
双键伸缩 振动区
泛频:2000～1667(w) ；辅助γ 鉴别取代情况
★苯环骨架ν C=C: 1650～1430(m,双峰),
～1600(w), ～1500(s)
部分 β＝CH: 单键振动 1250～
指纹区 1000(w)
甲基 亚甲基 次甲基
重要内容测试：图谱分区
波数区段名称
波数范围
振动特征
非H饱和X-Y伸缩 1300～1000 该区最强
烯H弯曲
指
纹 区
ρ –(CH2)n≥4
1000～900 722
苯环C–H面外变形 900～600
顺反不同，m-w
n降ν高，s-m 单双取代不同 双取代邻间对 不同，m-w
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苯乙烷IR图谱
2021年3月17日星期三 上一内容 下一内容
三、醇、酚、醚类IR谱特征
基团
Y―H伸缩 振动区
醇 ROH
νOH: (变)
3700～3200
νOH： (s)
酚 ArOH 3705～3125
叁 键 区
双键伸缩 振动区
部分单键振动区 ＋指纹区
δOH:1410～1260(w) νCO:1250～1000(s) γOH:750～650(s)
重要内容测试3：苯环IR特征
2021年3月17日星期三 上一内容 下一内容
重要内容测试4：醛的IR特征
醛氢伸缩2820、2720，费米共振双峰 νC=O1725，强峰
2021年3月17日星期三 上一内容 下一内容
第12章 红外吸收光谱法
（Infrared absorption spectroscopy）
2021年3月17日星期三 上一内容 下一内容
2021年3月17日星期三 上一内容 下一内容
2021年3月17日星期三 上一内容 下一内容
五、含氮化合物
基团
Y―H伸缩 振动区
叁 键 区
双键伸缩 振动区
部分单键振动 ＋指纹区
―NH2 ① 胺
―NH
νNH2: 3500～ 3300(m) 双峰
νNH: 3500～ 3300(m)
IR
12.0 红外光谱概述 12.1 红外吸收光谱法的基本原理 12.2 有机化合物的典型红外光谱 12.3 红外光谱仪 12.4 红外吸收光谱分析法
2021年3月17日星期三 上一内容 下一内容
12.2 有机物的典型光谱
一、脂肪烃类 二、芳香烃类 三、醇、酚、醚类 四、羰基化合物 五、含氮化合物
异丙基：等高双峰，1385,1375 叔丁基：差倍双峰,1395,1365
基团
Y―H伸缩 振动区
叁 键 区
双键伸缩 振动区
部分单键振动 ＋指纹区
顺式 ν＝CH:
烯 双键 3100～3000(m) 烃
位置强度与取 代相关,ν C=C:
δ＝CH: 1310～1295(m)
1695～1630(m) （-1650-）
νC=C: 1650～ 1430(m)
δOH:1390～1315(m) νCO:1335～1165(s)
醚 ROR’
νCO:1230～1010(s)
2021年3月17日星期三 上一内容 下一内容
2021年3月17日星期三 上一内容 下一内容
2021年3月17日星期三 上一内容 下一内容
四、羰基化合物的IR谱特征
Y―H伸缩 振动区
酮
醛
νCH：≈2820, ≈2720(w)双峰
酰 氯
羧 νOH： 酸 3400～2500(m)
酯 泛频 νC=O: ≈3450(w)
酸 酐
双键伸缩振动区 νC=O1870～1540
νC=O:≈1715(vs)
部分单键振动区 ＋指纹区
νC=O:≈1725(vs)
νC=O: 1810～1790(s)
重要内容测试1：振动符号
伸缩振动
β
面内弯曲
ν
面外弯曲
δ
变形振动
γ
2021年3月17日星期三 上一内容 下一内容
重要内容测试2：图谱分区
波数区段名称
Y-H伸缩振动区
三键与累积双键 官 伸缩振动区 能 团 双键伸缩振动区 区
饱和C-H变形振 动区
波数范围
振动特征
缔合宽，非缔合 尖，s
强
C=O,C=C苯,强 γC-H泛频，弱
νC=O: 1740～1690(m)
δOH:1450～1410(w) νCO:1266～1205(m)
νC=O:1770～1720(s) νCOC:1300～1000(s)
νC=O:1850～1880(s) νC=O:1780～1740(s)
νCO:1170～1050(s)
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