第十二章红外吸收光谱法
(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)。
红外吸收光谱法
）．未知物结构的测定 （ 2 ）．未知物结构的测定
基本方法： 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 分析吸收峰的位置、形状、 确定分子中所含的基团或化学键 推断分子的结构
步骤1 步骤1： 准备工作 了解样品的来源、制备过程、外观、 了解样品的来源、制备过程、外观、 纯度、 纯度、经元素分析后确定的化学式以及熔 沸点、溶解性质等物理性质， 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
特点 光谱来源：分子振动和转动； 光谱来源：分子振动和转动； 样品：气态、液态、固态样品； 样品：气态、液态、固态样品； 应用：结构分析。 应用：结构分析。
一、
红外吸收光谱法的基本原理
1、红外光谱(IR)的产生 、红外光谱 的产生 样品受到的红外光照 射时， 射时，分子吸收其中 一些频率的辐射， 一些频率的辐射，发 生振-转能级的跃迁, 生振-转能级的跃迁, 分子的偶极矩发生变 即得红外光谱。 化，即得红外光谱。
3. 单色器
组成：色散元件、准直镜和狭缝。 组成：色散元件、准直镜和狭缝。 棱镜： 单晶。 棱镜：LiF、CaF2、NaF、KBr单晶。 、 、 单晶 光栅：可用几个光栅组合。 光栅：可用几个光栅组合。
三、
红外光谱法的应用
1
）．已知物的鉴定 （ 1 ）．已知物的鉴定 ）．未知物结构的测定 （ 2 ）．未知物结构的测定
二、色散型红外光谱仪
与紫外可见分光光度计对比 基本组成部件相似： 均有光源、吸收池、 基本组成部件相似： 均有光源、吸收池、单 相似 色器、检测器等。 色器、检测器等。 每个部件的结构、材料和性能不同： 每个部件的结构、材料和性能不同： 不同 如光源、吸收池等。 如光源、吸收池等。
红外吸收光谱法
由 V =0 V = 2 即 △V ＝2 V =0 V = 3 即 △V ＝3
3 2 1 V=0
基频吸收 倍频吸收
注：基态中不同的振动 能级用V＝0，1，2，… 表示
红外吸收光谱法
5、红外光谱的概念 分子吸收红外光，由分子振动、转动发生能级的跃迁（
基态V＝0至第一振动能级V＝1，即△V＝1）产生的光谱，称 为中红外光谱，简称红外光谱。
官能团区（ 4000－1300 cm-1）：在该区域内的红外吸收 均是各种基团的特征吸收峰，吸收峰比较稀。
指纹区 （ 1300－400 cm-1）：在该区域内的红外吸收大 多是一些单键的伸缩振动和各种弯曲振动（如C-C、C-N、C-O ）。振动类型复杂且重叠，受分子结构的影响十分敏感，任何 细致的差别都会引起光谱明显改变，如同人的指纹一样，很少 有两个化合物指纹区的吸收峰完全相同，用于确认有机化合物 是很可靠的。
红外吸收光谱法
2、红外、紫外、可见吸收光谱的区别
光谱区域 波长
分子运动形式
光谱类型
紫外可见 200－780nm 分子外层价电子跃迁 紫外可见吸收光谱
红外 0.78－500um 分子振动、转动
红外吸收光谱
△E电子 > △E振 > △E转
红外光的能量较小，分子吸收红外光不足以引起外层 价电子跃迁。
红外吸收光谱法
就得到该试样的红外吸收光谱图。
d
H
Cl
+q
-q
-q
O d
H
H
+q
+q
HCl、H2O 的偶极矩
红外吸收光谱法
三、红外光谱法的特点 除了单原子分子和同核分子如Ne、He、O2、H2等外，
红外吸收光谱法
C CH3 O
CH3
1686
H3C
CH3
C CH3
O
CH3
1693
α，β不饱和酮
23
（6）氢键效应
由于氢键改变了原来化学键的力常数，对峰位，峰强产
生极明显影响。移向低波数，增加，并变宽。 移向高波
数。
R
O
H NH R
游离
C=O
1690
HN H O
氢键 1650
N-H
3500
3400
N-H
1650-1620
T(%)
2）红外光谱的表示方法：
红外光谱以T~ (μm) 或 T~波数1/λ ( cm-1 )来表示，
苯酚的红外光谱。
可以用峰数，峰位，峰形，峰强来描述。
3
3） 红外光区划分
红外光谱 (0.75~1000m)
近红外(泛频） (0.75~2.5 m)
中红外(振动区) (2.5~25 m)
远红外(转动区) (25-1000 m)
1576cm-1 1611cm-1
CH2 CH2
CH2
1781cm-1 1678cm-1 1657cm-1
1644cm -1
CH2 1651cm-1
22
(5)位阻应效
共轭效应会使基团吸收频率移动。若分子中存在空间 阻碍，使共轭受到限制，则基团吸收接近正常值。
C CH3 O
υc=o/cm-1 1663
1000～800 （面外摇摆）
(1) = CH >3000 cm-1为不饱和碳上质子振动吸收，是与饱 和碳上质子的重要区别。
（2） C＝C的 位置及强度 与烯碳的取代情况及分子对称性 密切相关。
末端烯烃 C＝C吸收最强，双键移向碳链中心时结构对称 性增强， C＝C带减弱。顺式较反式强。
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
红外吸收光谱法
ωCH2 ~ 1300cm
−1
2）蜷曲τ：一个X原子在面上，一个X原子在面下的 ）蜷曲τ：一个X原子在面上，一个X 振动
AX 2型分子
τCH2 ~ 1250cm
−1
续前
3．变形振动： 1）对称的变形振动δs：三个AX键与轴线的夹角同时 对称的变形振动δ ：三个AX键与轴线的夹角同时 变大
AX3型分子
δ
s CH3
~ 1375cm
−1
2）不对称的变形振动δas：三个AX键与轴线的夹角不 不对称的变形振动δ ：三个AX键与轴线的夹角不 同时变大或减小
AX3型分子
as δCH3 ~ 1450cm−1
图示
as νCH3 ~ 2960cm−1
ν ν
as −1 CH2 ~ 2925cm s −1 CH3 ~ 2870cm
λmax ,σ max 或ν max
1．基本振动频率
1 ν= 2π K m折
K ⇒σ =1302 m折
m1 ⋅ m2 其中 m折 = m1 + m2
注：σ 与K 和m折有关
讨论： 讨论：
1） 相近， K m折 ↑⇒σ ↓，ν ↓ （光谱区右端） 例：ν C−H >ν C−C >ν C−O 2） 同类原子： 折一定， ↑⇒σ ↑，ν ↑，（光谱区左端） m K
3） 同一基团的振动形式不 ⇒峰位不同 同
as s νCH >νCH
续前
2．基频峰分布图
（二）影响吸收峰位的因素
1．内部因素： （1）诱导效应（吸电效应）： 诱导效应（吸电效应） 使振动频率移向高波数区
吸电性 ↑，双键性 ↑，K ↑⇒ν ↑
续前
（2）共轭效应： 使振动频率移向低波数区
(完整版)红外吸收光谱法教案
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
1。
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( )。
红外吸收光谱法的原理
红外吸收光谱法的原理红外吸收光谱法（Infrared absorption spectroscopy）是一种常用的分析方法，通过测量物质对红外辐射的吸收来研究物质的结构和组成。
其原理基于物质分子的振动和转动，当红外辐射通过样品时，与样品分子相互作用并导致红外辐射被吸收或散射。
进一步，通过测量样品吸收的红外辐射强度，可以得到关于样品内部分子结构和组成的信息。
红外辐射是电磁波的一部分，具有比可见光更长的波长。
红外吸收光谱法利用这种波长特性，通过对样品在红外区域的吸收进行定量或定性分析。
红外吸收光谱法可以用于有机物、无机物、聚合物以及生物分子等各种类型的样品分析。
在红外吸收光谱法中，仪器设备包括一个红外光源、分光器、样品室和检测器。
红外光源产生宽频谱的红外辐射，经过分光器将红外辐射按波长分成多个特定范围。
样品室是一个透明的容器，用于容纳样品。
样品与红外辐射相互作用后，部分辐射被吸收，其余的辐射经过样品，最后被检测器接收。
检测器将接收到的辐射转化为电信号，并通过放大和处理，能够得到样品在各个波长下的吸收谱图。
红外吸收光谱图谱展示了样品在红外区域的吸收峰，峰的位置和强度可以提供关于样品中的化学键、官能团以及分子结构的信息。
每个官能团和化学键都有具有特定的频率和振动模式，当红外辐射与样品分子振动模式相吻合时，就会发生吸收。
因此，通过观察吸收峰的位置和形状，可以推断出样品中存在的官能团和化学键的类型。
总之，红外吸收光谱法利用物质对红外辐射的吸收特性，通过测量红外辐射在样品中的吸收程度，可以获得关于样品的结构和组成的信息。
这种分析方法广泛应用于化学、材料科学、生物科学等领域，为研究和分析各种样品提供了有力的工具。
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
显示器
计算机 绘图仪 干涉图结构框图
西北大学基础化学实验
动镜
半透镜
固定反射镜
light
干涉仪示意图
西北大学基础化学实验
Nicolet Avatar FT-IR 360 红外光谱仪工作原理图
Sample
Detector
Laser
Interferometer Source
－CC （ 2260 2120 ） CN （ 2260 2220 ）
第四区域
1300600 cm-1 单键区
-C-CC-N
C=C=C （ 1950）
…
… 西北大学基础化学实验
二、谱图解析
1.不饱和度 根据分子式计算不饱和度
1 ni 为原子i的数目,i为原子i的价态. u ni ( i 2) 2 2 i
2. 谱图解析 3. 综合分子式和不饱和度信息确定结构式
并从结构式计算不饱和度进一步验证
西北大学基础化学实验
4. 谱图解析步骤
计算不饱和度 基团区
1700 cm-1 附近
无
芳香烃 ？
羰基的吸收带
（强，中等宽度）
有
根据基团区其它吸收峰， 推测 是否为下列化合物？ 酸、酯、醛、酰胺、酮 芳香烃 ？
根据基团区其它吸收峰， 推测 是否为下列化合物？ 醇、酚、醚、胺等
同核双原子分子是非红外 活性的: 如: N2、O2、Cl2； O=C=O 对称伸缩振动也 是非红外活性的。
偶极子与交变电场的作用示意图
西北大学基础化学实验
红外光谱的三个波区和能级跃迁类型
可按波长将红外光谱分为近红外̖ 中红外和远红外三个波区, 中 红外区对应分子振动基态到第一激发态的跃迁 , 可伴随转动能级的跃 迁,是最为常用的红外光谱区.
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。
(完整版)12红外吸收光谱法习题参考答案
红外吸收光谱法思考题和习题3•简述红外吸收光谱产生的条件。
(1)辐射应具有使物质产生振动跃迁所需的能量，即必须服从V L= △ V-v(2)辐射与物质间有相互偶合作用，偶极矩必须发生变化，即振动过程△卩工0;4•何为红外非活性振动？有对称结构分子中，有些振动过程中分子的偶极矩变化等于零，不显示红外吸收，称为红外非活性振动。
5、何为振动自由度？为何基本振动吸收峰数有时会少于振动自由度？振动自由度是分子基本振动的数目，即分子的独立振动数。
对于非直线型分子，分子基本振动数为3n-6。
而对于直线型分子，分子基本振动数为3n-5。
振动吸收峰数有时会少于振动自由度其原因可能为：分子对称，振动过程无偶极矩变化的红外非活性活性。
两个或多个振动的能量相同时，产生简并。
吸收强度很低时无法检测。
振动能对应的吸收波长不在中红外区。
6•基频峰的分布规律有哪些？（1）折合质量越小，伸缩振动频率越高（2）折合质量相同的基团，伸缩力常数越大，伸缩振动基频峰的频率越高。
（3）同一基团，一般> >7、举例说明为何共轭效应的存在常使一些基团的振动频率降低。
共轭效应的存在，常使吸收峰向低频方向移动。
由于羰基与苯环共轭，其电子的离域增大，使羰基的双键性减弱，伸缩力常数减小，故羰基伸缩振动频率降低，其吸收峰向低波数方向移动。
以脂肪酮与芳香酮比较便可说明。
1715 on 11685 cm 11660 18•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CH,嬴，爲，旳，其中V-H峰位一般接近3000cm-1又低于3000cm'10烯烃主要特征峰为CH,cc, CH，其中V C-H峰位一般接近3000cm，又高于3000cm'。
v=c峰位约在1650 cm-1。
C H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CH, CC, CH，其中 C H峰位在3333-3267cm-1。
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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化学键力常数(K) 5 N/cm 10 N/cm 15 N/cm
第十二章红外吸收光谱法
CC
CC
CC CH
ν13025 119c0m1 6
v168c0m1 v206cm 01
v219cm 01
讨论：⑴ K↗， v ↑ ⑵ u↙' ， ↑v
第十二章红外吸收光谱法
4.分子振动形式
伸缩振动()
v 对称伸缩振动 s v 不对称伸缩振动 as
①诱导效应 (v )
吸电子基团的诱导效应使吸收峰向高频方向移动
vC O
O R C R' ~ 1 7 1 5 cm -1
O R C OR'
1735cm -1
O R C Cl
1 8 0 0 cm -1
C≡O相当于三键
第十二章红外吸收光谱法
② 共轭效应，v
CH CH2
O R C S R'
O R' C OR
能级差： EV Vhv
若 hLvEVVh，v则分子发生振动能 级跃迁产生红外吸收
即 vL Vv 或 LV （波数）
第十二章红外吸收光谱法
当△V=1时，L V分子吸收红外线的频率和
分子振动频率相等（产生基频峰）
用分子吸收红外线频率表示峰位
如HCl v288c6m1(峰位）
说明：
由v=0跃迁至v=1，vL288 cm 61 ,
面内弯曲振动(β) 弯曲振动
面外弯曲振动(γ) 变形振动 （δ）
第十二章红外吸收光谱法
H
H
C
vs CH 2
面内弯曲振动(β)
第十二章红外吸收光谱法
H
H
C
ω CH 2
面外摇摆
H
H
C
τ CH 2
蜷曲振动
面外弯曲振动(γ)
第十二章红外吸收光谱法
变形振动 （δ）
形似花瓣的开与闭
H
H
H
C
δs
δ as
CH 3
O R' C R
双
键
性
v c c 1630cm-1
减
弱
1650cm-1
硫酯 由于硫的电负性比氧小，所以共 轭主导，1690cm-1
酯 诱导主导，1735cm-1
酮 1715cm-1
第十二章红外吸收光谱法
③环张力效应
环小,环张力大 环内双键，环张力增加，v 环外双键，环张力增加（小环） v
第十二章红外吸收光谱法
以双原子分子为例讨论：
A—B 看作两个小球，化学键看作弹簧，把A,B之间伸缩振 动看作简谐振动:
A
B
伸
缩缩
伸
re
平衡位置
平衡位置
振动位能 第十U二章红12外K吸收(r光谱法re)2 K为化学键力常数
2.分子振动能级
位能
动能 分子振动频率
分子总能量
EV
UT(V1)hv 2
振动量子数
V=0 基态，V=1 第一激发态
结构分析：不同的官能团有自己的特征吸收峰， -NH2 , -OH , C=C等
3. 与UV-Vis的区别 ① 起源不同，分别为电子光谱和振转光谱
② 适应范围: IR适于所有有机化合物和某些无机物
③ 特征性强
第十二章红外吸收光谱法
第一节 红外吸收光谱法的基本原理
一、分子振动能级和振动形式
1. 分子振动
中心转动能量无变化，非线性分子为3。
线性分子：振动自由度 3N-5, 如 OCO3354
非线性分子：振动自由度3N-6，如 H
H
第十二章红外吸收光谱法
O 3363
6.基频峰数小于基本振动数的原因
正负
电荷
①简并。振动频率相同峰只观
中心 距离
察到一个
②红外非活性振动。振动过程中，
=0 （偶极距），分子不能吸收红 qr
H3H CCCC HH 3
（无峰）
R RCCR R
（无峰）
第十二章红外吸收光谱法
三、吸收峰的位置
1.基频峰和泛频峰 基频峰：由振动能级v=0跃迁至v=1,产生 基频峰（一般较强） 倍频峰：由v=0跃迁至v=2…v=3…。倍 频峰频率比理论值小一些. 合频峰差频峰：1+2或1-2。即由两个基 频峰的和或差产生的峰
④氢键影响，生成氢键， v
分子内氢键，不受浓度影响；分子间氢键受浓度
影响，稀释后向高频移动
H
O
O
C C H3
vOH30c0m 01(36)00
vco16c2m 31(16)85
O C C H3
vco 168cm 51
第十二章红外吸收光谱法
第十二章红外吸收光谱法泛频峰源自倍频峰，合频峰及差频峰统称泛频峰。
取代苯泛频峰：2000-1667cm-1
第十二章红外吸收光谱法
2.基频峰的分布规律
①u‘小， (v ) ②K大， (v )
③ u‘相同 vβγ
如 v C ： H β C H γ C H
第十二章红外吸收光谱法
3.影响吸收峰位的因素（频率）
分子振动频率为2886cm-1
第十二章红外吸收光谱法
倍频峰？
3.分子振动频率的理论计算公式
v 1302 K u'
K-化学键力常数 u ' -折合相对原子质量
原子量
u' mA •mB mA mB
C-C
u'12126 1212
C-H u' 121 1 121
第十二章红外吸收光谱法
类型 C-C C=C C≡C
第十二章 红 外吸收光谱法
分析化学教研室
第十二章红外吸收光谱法
概述
1. 简介:
①分子吸收光谱法
②波长范围 ③振转光谱
λ：2.5 ～ 25 μｍ 中红外区 v ：4000 ～ 400 cm-1 (σ)
④图谱 T%
v cv
v
第十二章红外吸收光谱法
2. 应用：定性、定量、结构分析
定性特征比紫外强，药典方法通常与标准品对照
外线产生吸收峰
电荷
co 2
v
s c
o
振动前 o c o r 0 u0
振动后 o c o r 0 u 0
=0
③峰弱，测不出来。
第十二章红外吸收光谱法
二、 红外吸收光谱产生的条件和吸收峰强度
1.红外吸收光谱产生的条件
① vLVv
②
u0
2.吸收峰的强度
v 图 co
174c5m1(s)
vcc
1第6十二5章c红0外m吸1收(光w 谱法)
Why?
影响因素
① ↑，峰强。
c=o基团极性大，键的偶极距大，偶极 距变化大（c=o>c=c）
②与跃迁几率（跃迁过程中激发态分子占总分子的 百分数）成正比。
基频峰＞倍频峰
③振动形式：
vas vs
v β
第十二章红外吸收光谱法
④分子不对称性强， u ,峰强 分子完全对称，峰消失
H3HCCCCHH3
(~1650cm-1)
CH 3
第十二章红外吸收光谱法
5.振动自由度
分子振动自由度=基本振动数（理论上等于基频峰数）
原子个数
由：分子自由度数（3N）=平动自由度+转动自由度+ 振动自由度数
✓分子中原子可以向x, y, z三个坐标方向独立运动 ✓分子平动自由度为3，分子重力中心向3个方向平移 ✓分子转动自由度：线性分子为2，线性分子以键轴为