红外分子振动分类
红外光谱解析
10 （cm ） （m）
1
4
各种振动方式及能量
分子振动方式分为：
伸缩振动 -----对称伸缩振动 s ----反对称伸缩振动 as 弯曲振动 ----面内弯曲振动 ----剪式振动 s -----平面摇摆 -----面外弯曲振动- ----非平面摇摆 -----扭曲振动 按能量高低为： as >
的，只有在立体结构上互相靠近的基团之间才能产生F效应， 例如：
环己酮 4，4-二甲基环己酮 2-溴-环己酮 4，4-二甲基-2-溴-环己酮
C=O
1712
1712
1716
1728
-氯代丙酮的三个异构体的C=O 吸收频率不同
氢键效应
氢键使吸收峰向低波数位移，并使吸收强度加强，
例如： - 和-羟基蒽醌
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
二、IR光谱得到的结构信息
IR光谱表示法：
红外光谱
不明显
醇、酚、醚
C-O RNH2 R2NH
胺
特征峰
类别 醛、酮
键和官能团
C=O R-CHO C=O
拉
1750-1680 2720
伸 (cm-1)
说
明
上的氢） （C=O上的氢） 上的氢
与CH3和CH2容易区分 和 容易区分
羧酸 OH 酰卤 酸酐 酯 酰胺 腈 C=O C=O C=O; C-O-C C=O NH2 C≡N ≡
２、必须能引起分子偶极矩变化的振动才能产生红外 必须能引起分子偶极矩变化的振动才能产生红外 偶极矩变化 吸收光谱 偶极矩变化与原子电负性、 偶极矩变化与原子电负性、振动类型以及分子 的对称性有关。 的对称性有关。
H2、O2、N2 电荷分布均匀，振动不能引起红外吸收。 电荷分布均匀，振动不能引起红外吸收。 C≡C
3、影响吸收峰减少的因素 、 （１） （２） （３） 偶极矩不发生变化的， 偶极矩不发生变化的，没有红外吸收 发生峰的简并 吸收峰在中红外区外
（４） 吸收强度太弱 （５） 强峰对弱峰的覆盖
三、分子的振动类型 (1) ) 伸缩振动： 伸缩振动：
沿轴振动，只改变键长，不改变键角
C
称 缩 动 对 伸 振 (νs) -1 (2853 cm )
二、分子振动 1、双原子分子振动为近似的简谐振动 、双原子分子振动为近似 近似的简谐振动 简正振动：反映的是某一化学键的键长和键角变化， 简正振动：反映的是某一化学键的键长和键角变化， 吸收频率为化学键的特征吸收峰。 吸收频率为化学键的特征吸收峰。 光谱选律为 双原子分子可产生 红外吸收峰 ∆ν ＝±１ 的振动。 ∆ν ＝ ± ３的振动。 ∆ν ＝ ± 1 的跃迁所产生的吸收 ∆ν ＝ ± 2 的跃迁所产生的吸收 ∆ν ＝ ± ２或
红外吸收光谱法-基本原理
基本原理
红外光谱的发展
Discovery of infrared Light
William Herschel
红外吸收光谱法
▪ 在未知物结构解析中有重要应用 ▪ “四大波谱”技术之一 ▪ 利用物质分子对红外辐射(0.78-40 μm)的特征吸收鉴别物质分子结构或定量分析
分子振动 分子转动
O=C=O
不对称伸缩振动
分子的振动类型
分子基团的振动频率（双原子分子）
1 k 2
虎克定律
伸缩振动频率的计算
▪ H-Cl为例
1 k 2
k 5.1N / cm
m1 m2 35.51.0 0.97
m1 m2 35.5 1.0
H Cl
1
2
k
2993 cm1
基频吸收峰
红外振动频率的分类
分子的振动类型
分子振动方式
伸缩振动 变形振动
对称伸缩振动 不对称伸缩振动 面内变形振动
面外变形振动
剪式振动 面内摇摆振动 面外摇摆振动 面外扭曲振动
伸缩振动
对称伸缩振动 Symmetric stretching
不对称伸缩振动 Asymmetric stretching
弯曲振动
剪式振动 Deformation
面外摇摆振动 Wagging
面内摇摆振动 Rocking
扭Hale Waihona Puke 振动 Twisting分子的振动自由度
N个原子组成的分子，3N个自由度 3N=平动自由度+转动自由度+振动自由度
由N个原子组成的分子：平动自由度=3 由N个原子组成的线形分子：转动自由度=2 由N个原子组成的非线形分子：转动自由度=3
简述红外光谱中分子振动的基本类型
简述红外光谱中分子振动的基本类型《红外光谱中分子振动的基本类型》篇一嘿，今天咱们来唠唠红外光谱里分子振动的那些基本类型，这就像是探索微观世界里分子们的舞蹈动作呢。
首先得知道，分子振动大概可以分为伸缩振动和弯曲振动这两大类型。
伸缩振动呢，就像是分子在拉皮筋一样，要么是沿着化学键的方向拉伸，要么是压缩。
想象一下，化学键就像一根小弹簧，原子们就在这弹簧两端，不停地做着这种伸缩的动作。
这其中啊，又可以细分为对称伸缩振动和不对称伸缩振动。
对称伸缩振动就像是两个小伙伴手拉手，一起同步地拉或者推弹簧，动作整齐划一。
而不对称伸缩振动呢，就有点像是两个人拔河，一个用力大一点，一个用力小一点，弹簧的伸缩就变得不均匀了。
那弯曲振动又是什么样的呢？这弯曲振动就像是分子在扭秧歌似的。
比如说，有面内弯曲振动，原子们就在分子所在的平面里扭来扭去。
就像我们看那种二维动画里的小怪物，只能在屏幕这个平面里做各种奇怪的动作。
面内弯曲振动还可以分成剪式振动，就像一把剪刀开合那样，两个原子或者原子团就这么一开一合的；还有面内摇摆振动，感觉就像一个人在平面里摇摇摆摆地走路，没个正形儿。
还有面外弯曲振动呢，这就像是分子跳出了平面，到了三维空间里搞怪。
比如说面外摇摆振动，就像一个喝醉了酒的人，在墙边歪歪斜斜地靠着，还不停地晃悠；而扭曲振动就像是一个麻花被拧来拧去，原子们绕着化学键的轴做这种扭曲的动作。
我记得我刚开始学这个的时候，那叫一个晕头转向啊。
我就想啊，这些分子咋就这么多花样呢？这就好比让我去看一场超级复杂的舞蹈表演，那些舞者（原子）的动作千奇百怪，我都不知道该先看哪个了。
我就问我同学：“你说这些分子振动类型有啥用啊？难道就是为了把我们这些学生搞懵吗？”我同学白了我一眼说：“你傻呀，这在化学分析里可重要了呢。
”我当时还不信，觉得这就像是在故弄玄虚。
可是后来啊，做实验的时候我就发现了。
就像我们要鉴定一个未知的化合物，通过红外光谱仪得到的光谱图，就像是分子的身份证一样。
红外振动的型式
IR是由于物质吸收电磁辐射后，分子振动-转动能级的跃迁而产生的，称为分子振动转动光谱，简称振转光谱。
分子的振动形式可分成两类：
1、伸缩振动（stretching vibration）
（1）对称伸缩振动（symmetrical stretching
vibration，ns）；
（2）反对称伸缩振动（asymmetrical
stretching vibration，nas）；
2、变形或弯曲振动（deformation vibration）；
（1）面内变形振动（in plane bending vibration，d ）；剪式振动（scissoring vibration，d ）；
面内摇摆振动（rocking vibration，r ）；
（2）面外变形振动（out-of-plane bending vibration，g ）；面外摇摆振动（wagging vibration，w ）；
扭曲变形振动（twisting vibration，t ）。
纯属记忆性的东西，特定的官能团对应特定的谱峰值，至于振动方式，大概你去图书馆借一些书看一下就懂了，用于判断的主要是伸缩振动，因为它吸收很明显，主要在高频区，而弯曲振动主要在指纹区，没有判断价值，能力有限，网上只能指点关键地方。
红外活性分子振动引起偶极矩的变化课件
04
偶极矩变化在红外光谱分析中的 应用
红外光谱分析的基本原理
红外光谱分析基于分子振动引起的偶极 矩变化，通过测量分子对红外光的吸收 和散射，可以推断出分子的结构和性质
。
分子振动模式的不同会导致偶极矩的变 化，进而产生特征的红外光谱吸收峰，
用于区分不同的分子结构。
红外光谱分析具有高灵敏度、高分辨率 和高重现性的优点，广泛应用于化学、
摇摆振动
分子键在键轴方向弯曲， 导致键角发生变化。
振动模式与偶极矩的关系
偶极矩是分子中正负电荷分布的矢量 和，其变化与分子的振动模式密切相 关。
在弯曲振动中，正负电荷相对位移较 小，偶极矩变化较小或不变化，因此 红外活性较弱或无活性。
在伸缩振动中，正负电荷相对位移导 致偶极矩变化，因此具有红外活性。
偶极矩变化在化学反应监测中的应用
在化学反应中，分子结构和化学键的变化会引起偶极矩的变化，导致红 外光谱特征的改变。
通过实时监测反应体系在红外光谱上的变化，可以了解反应进程和反应 机理，有助于优化反应条件和提高产物的纯度。
红外光谱分析还可以用于研究生物分子的结构和功能，如蛋白质、核酸 等大分子的构象变化和相互作用。
当红外光与分子相互作用时，分 子吸收特定波长的光，导致分子 振动能级跃迁，从而产生吸收峰
。
红外光谱的波长范围通常在2.550微米之间，对应于分子振动
频率的0-4000厘米⁻¹。
分子振动的类型与红外活性
01
02
03
伸缩振动
分子键在垂直于键轴方向 伸缩，导致键长发生变化 。
弯曲振动
分子键保持原长度不变， 仅在键角方向弯曲。
实验结果与分析
偶极矩与振动模式的关系
红外光谱总结
C－O－C 基团的不对称和对称伸缩振动；不对称伸缩振动的谱带强、宽且稳定，称为
酯谱带。特征：甲酸酯 1180cm-1，乙酸酯 1240cm-1，丙酸以上的酯 1190cm-1，甲酯 1165cm-1
5. 酰胺：
'.
.
酰胺的特征频率: 酰胺结构中既有羰基又有氨基。酰胺的特征频率主要是 ν(N-H)伸缩振 动:
红外光谱可以应用于化合物分子结构的测定、未知物鉴定以及混合物成分分析。
2.1 红外光谱的基本原理
2.1.1 红外吸收光谱
1. 当一束具有连续波长的红外光通过物质，物质分子中某个基团的振动频率或转动频
率和红外光的频率一样时，分子就吸收能量由原来的基态振(转)动能级跃迁到能量较高的振
(转)动能级，分子吸收红外辐射后发生振动和转动能级的跃迁，该处波长的光就被物质吸收。
（2）振动能级跃迁时，偶极矩的变化：根据量子理论，红外光谱的强度与分子振动时 偶极矩变化的平方成正比。同样，基频振动(v0→1)，偶极矩的变化越大，吸收峰也越强。
（3）与振动形式有关：吸收峰强度：反对称伸缩振动＞对称伸缩振动>＞变形振动 （4）电子效应 诱导效应：通过影响化学键偶极矩的大小影响吸收强度 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。 （5）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。. 红外吸收峰强度比紫外吸收峰小2～3个数量级； （6）振动耦合：使吸收增大。指分子内有近似相同振动频率且位于相邻部位的振动基 团产生两种以上的基团参加的混合振动。 （7）费米共振：使倍频或组频的吸收强度显著增加。指一个化学键的基频和它自己或 与之相连的另一化学键的某种振动的倍频或合频的偶合。
面内 OH
红外光谱仪认识与介绍
④灵敏度高：在单位时间内能测量全部的 （M个）光谱元。达到探测器的光流量比一 般仪器高M倍，信噪比就提高M的根号倍 （通常M的根号倍大于100）。因此，使测 量的灵敏度大大提高，使其能测量10-9g数 量级的样品。 ⑤杂散光：小且通常在全光谱范围内杂散 光小于0.3％。 ⑥光谱范围：宽且只需改变分束和光源， 用一台傅里叶变换红外光谱仪就能研究 10000～10 cm-1的红外光谱段。
红外光谱的表达形式
红外光谱常以波数和波长来表征光的频率的 单位。波数是指每cm中所含光波的数目，其 符号为じ；单位为cm-1。波长是指光波的运 动中，两个相邻波的波峰（或波谷）之间的 直线距离。一般用符号λ表示，单位常用µm 表示。波数与波长的关系如下： 波数じ（cm-1）=10000/波长λ
聚苯乙烯薄膜的吸收峰波数的标准值
（2）茚的校准法 用0.025mm厚的溴化钾 液体池盛茚。按照聚苯乙烯薄膜法的相同 操作步骤进行。茚的红外吸收峰的波数见 下表：
透射比准确度与重复性的检验
将仪器波数置于1000 cm-1处，测量各扇形转 板的透射比，没块板测三次。三次平均值与 扇形转板的检定值之差，即为透射比准确度。 通常要求红外光谱的透射比准确度为±1％ ±1.5％。用聚苯乙烯薄膜连续扫描三次，观 察各波峰和波谷的透射比值。其最大差值即 为透射比重复性。通常要求红外光谱仪透射 比重复性为0.75％～1％。
分子要产生红外吸收作用，必须满足两个条 件： 第一，辐射能必须与分子的激发态和基态之间 的能量差相当，这样辐射能才会被分子吸收， 用来增强它的自然振动； 第二，分子的振动必须引起分子偶极矩的净变 化。
分子振动的分类
分子的振动可分为伸缩振动和变形振动两大 类。 沿着原子之间连接方向发生的振动，即键角 不变，键长改变的振动，称为伸缩振动，其 符号为ⅴ。同一基团的伸缩振动，需要改变 键长，需要能量较高，常在高频率端出现吸 收。 伸缩振动又分为对称伸缩振动和不对称伸缩 振动，分别以符号Vs和Vas表示。通常不对 称伸缩振动比对称伸缩振动的频率高。
红外光谱知识
红外光谱在有机化合物的结构鉴定中，红外光谱法是一种重要得手段。
用它可以确定两个化合物是否相同，若两个化合物的红外光谱完全相同，则一般他们为同一化合物（旋光对映体除外）。
也可以确定一个新化合物中某些特殊键或官能团是否存在。
、红外光谱图的表示方法红外光谱以波长（或波数）为横坐标，以表示吸收带的位置。
以透射百分率（Transmittanee %,符号T%为纵坐标，表示吸收强度，吸收带为向下的谷二红外光谱的产生，与有机化合物分子结构的关系1. 分子振动的分类：⑴伸缩振动（V）:原子沿着建轴伸长和缩短，振动时键长有变化，键角不变。
a对称伸缩〔％） b.不对称伸縮L岭合）⑵弯曲振动（S）：组成化学键的原子离开键轴而上下左右的弯曲。
弯曲振动时, 键长不变，但键角有变化。
b平面揺摆②：面外弯曲b.扭曲振动2. 红外光谱的产生当分子吸收红外光子，从低的振动能级向高的振动能级跃迁时，而产生红外吸收光谱。
振动能：&ib=( V + 1/2) h vV=0,1,2,3…称为振动量子数。
v =振动频率h= 普朗克常数(6.36 x 10-34焦耳.秒)v«0在分子中发生振动能级跃迁所需要的能量大于转动能级跃迁所需要的能量，所以发生振动能级跃迁的同时，必然伴随转动能级的跃迁。
因此，红外光谱也成为振转光谱。
只有偶极矩大小或方向有一定改变的振动才能吸收红外光，发生振动能级跃迁，产生红外光谱。
不引起偶极变化的振动，无红外光谱吸收带。
R—C=C—R无红外光借吸收带3. 原理对于分子的振动，为了便于理解可以用经典力学来说明用不同质量的小球代表原子，用不同硬度的弹簧代表各种化学键。
根据胡克（Hooke ）定律，两个原子的伸展振动视为一种简谐振动， 其频率可依下 公式近似估计：V = 1/2 n （k/ 卩）-1/2m i 和m 分别为二个振动质点的质量。
1r- n 和c 为常数，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。
红外吸收光谱法31概述分子中基团的振动和转动能级跃迁
第三章红外吸收光谱法§ 3.1概述分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振-转光谱一、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 ~ 1000 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 ~ 2.5 m ）,中红外光区（2.5~ 25 m ）,远红外光区（25 ~ 1000 呵）。
近红外光区的吸收带（0.75 ~ 2.5皿）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产生。
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吸收带（2.5 ~ 25 m ）是绝大多数有机化合物和无机离子的基频吸收带（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）。
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。
远红外光区吸收带（25 ~ 1000 m ）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灵敏地反映出结构变化，所以对异构体的研究特别方便。
二、IR光谱的表示方法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（单位为呵），或（波数）（单位为cm-1 ）。
波长，与波数之间的关系为：波数/ cm-1 =104/ （■ / rrv ）中红外区的波数范围是4000 ~ 400 cm-12. 6 3 4 5 6 7 8 9 10 12 16 20254000 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600仲了醇的红外光借"沁三、红外光谱法的特点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，几乎所有的有机物均有红外吸收;3、分子结构更为精细的表征：通过波谱的波数位置、波峰数目及强度确定分子基团和分子结构；4、气体、液体、固体样品都可测定；5、具有用量少；分析速度快；不破坏样品。
红外光谱振动名词
红外光谱振动名词
红外光谱振动（infrared spectroscopy vibration）是一种利用化学物质分子振动的吸收和散射特性来研究物质分子结构和化学键等方面的分析技术。
在红外光谱学中，振动通常被分为三类：拉伸振动、弯曲振动和扭转振动。
具体的，红外光谱学中的振动名词包括：
1. 拉伸振动（stretching vibration）：分子中化学键伸长和收缩的振动，可分为对称伸展振动和非对称伸展振动两种。
2. 弯曲振动（bending vibration）：分子中化学键转动所引起的振动，可分为对称弯曲振动和非对称弯曲振动两种。
3. 扭转振动（torsional vibration）：多出现在较大分子的化合物中，由单键和单键相邻的化学键所引起的、分子内部的扭曲运动。
4. 印迹振动（fingerprint vibration）：分子中独特的、不同的振动频率组合，可以用于区分不同的分子。
总之，红外光谱振动是分析化学常用的技术，它能够通过物质分子的振动特性来确定化学键的类型和位置，从而对物质的结构、纯度和性质进行研究，被广泛应用于分析化学、有机化学、生物化学及材料科学等领域。
红外光谱第二节-4
C-H面内不对 称弯曲振动
C-H面内对称 弯曲振动
癸烷
直链亚甲基个数 >4的C-H面内摇摆 振动
甲基C-H面内对称 弯曲振动
甲基亚甲基C-H面 内不对称弯曲振 动 甲基亚甲基C-H对 称不对称伸缩振 动
O-H伸缩振动
甲基亚甲基C-H对 甲基面内对称弯 曲振动 称不对称伸缩振 动 甲基亚甲基C-H面 内不对称弯曲振 动
各种取代苯化合 物在20001667cm-1的泛频 峰和在900690cm-1的C-H 面外弯曲振动峰
单取代：750 cm-1，700 cm-1两强峰
乙苯
邻二取代：770-735 cm-1强峰 2-氯苯甲酸
间二取代：780 cm-1 ,690 cm-1两强峰 3-溴苯乙酮
对二取代：860 - 800cm-1 强峰 4-氯苯甲酮
对二甲苯的红外光谱
•芳环 C=C伸缩振动 :1626,1515cm-1;芳环 C=C 伸缩振动和甲基 C-H弯曲振动:1449cm-1;芳环=C-H伸缩振动:3021cm-1;甲基CH伸缩振动:2941cm-1;甲基C-H弯曲振动:1370cm-1;苯的1,4-二 元取代:798cm-1
练习：分析下列四 张谱图
醚类化合物的红外光谱
唯一可鉴别的特征是1060 ~ 1275cm-1范围内有强度大且宽的 C-O伸缩振动： （ 1 ）烷基醚在 1060~1150 cm-1 ；（ 2 ）芳基醚和乙烯基醚在 1200~1275cm-1 [以及在1020~1075 cm-1(较弱)]。
例1：乙醚的红外吸收光谱
1500
第二节 红外光谱的重 要吸收区段
红外光谱8个重要区段与有机物官能团特征频率 特征频率区 区段 波数/cm-1 振动类型
红外光谱分析
红外光谱分析一．基本原理红外吸收光谱(Infrared Absorption Spectrum，IR)是利用物质的分子吸收了红外辐射后，并由其振动或转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，得到分子振动能级和转动能级变化产生的振动-转动光谱，因为出现在红外区，所以称之为红外光谱。
利用红外光谱进行定性、定量分析及测定分子结构的方法称为红外吸收光谱法。
当分子受到红外光的辐射，产生振动能级的跃迁，在振动时伴有偶极矩改变者就吸收红外光子，形成红外吸收光谱。
若用单色的可见光照射(今采用激光，能量介于紫外光和红外光之间)，入射光被样品散射，在入射光垂直面方向测到的散射光，构成拉曼光谱。
通常将红外光谱区按波长分为3个区域，即近红外区、中红外区、远红外区，如下表所示：1. 分子振动类型有机分子中诸原子通过各类化学键联结为一个整体，当它受到光的辐射时，发生转动和振动能级的跃迁。
简单的双原子化合物如A-B 的振动方式是A 和B 两个原子沿着键的方向作节奏性伸和缩的运动，可以形象地比作连着A、B 两个球的弹簧的谐振运动。
为此A-B 键伸缩振动的基频可用胡克定律推导的公式计算其近似值式中，f 是键的振动基频，单位为cm-1；c 是光速；k 是化学键力常数，相当于胡克弹簧常数，是各种化学键的属性，代表键伸缩和张合的难易程度，与原子质量无关；m 是原子的折合质量，即m=m1·m2/(m1+m2)。
上式表明键的振动基频与力常数成正比，力常数越大，振动的频率越高。
振动的基频与原子质量成反比，原子质量越轻，连接的键振动频率越高。
上述是双原子化合物。
多原子组成的非线型分子的振动方式就更多。
含有n 个原子就得用3n 个坐标描述分子的自由度，其中3 个为转动、3 个为平动、剩下3n-6 个为振动自由度。
每一种振动按理在红外光谱中都应该有其吸收峰，但是事实上只有在分子振动时有偶极矩的改变才会产生明显的吸收峰。
红外光谱的原理及应用
红外光谱的原理及应用红外光谱的原理及应用(一)红外吸收光谱的定义及产生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（二）基本原理1产生红外吸收的条件(1)分子振动时，必须伴随有瞬时偶极矩的变化。
对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振，无红外活性。
如：N2、O2、Cl2 等。
非对称分子：有偶极矩，红外活性。
(2)只有当照射分子的红外辐射的频率与分子某种振动方式的频率相同时，分子吸收能量后，从基态振动能级跃迁到较高能量的振动能级，从而在图谱上出现相应的吸收带。
2分子的振动类型伸缩振动：键长变动，包括对称与非对称伸缩振动弯曲振动：键角变动，包括剪式振动、平面摇摆、非平面摇摆、扭曲振动3几个术语基频峰：由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的吸收峰，基频峰；倍频峰：由基态直接跃迁到第二激发态，产生一个弱的吸收峰，倍频峰；组频：如果分子吸收一个红外光子，同时激发了基频分别为v1和v2的两种跃迁，此时所产生的吸收频率应该等于上述两种跃迁的吸收频率之和，故称组频。
特征峰：凡是能用于鉴定官能团存在的吸收峰，相应频率成为特征频率。
相关峰：相互可以依存而又相互可以佐证的吸收峰称为相关峰4影响基团吸收频率的因素（1 外部条件对吸收峰位置的影响：物态效应、溶剂效应（2分子结构对基团吸收谱带的影响：诱导效应：通常吸电子基团使邻近基团吸收波数升高，给电子基团使波数降低。
共轭效应：基团与吸电子基团共轭，使基团键力常数增加，因此基团吸收频率升高，基团与给电子基团共轭，使基团键力常数减小，因此基团吸收频率降低。
(完整版)红外震动类型表示与英文名称
红外振动类型的英文表示方法及其全称（remove the research barrier）1、红外光谱的产生和表示在分子的振动过程中，只有那些能引起分子偶极矩改变的振动，才能吸收红外辐射，从而在红外光谱中出现吸收谱带。
多原子分子的振动是由许多简单的、独立的振动组合而成的。
在每个独立的振动中，所有原子都是以相同相位运动，可以近似地看作谐振子振动。
这种振动称为简正振动。
每个简正振动具有一定的能量，故应在特有的波数位置产生吸收。
由n个原子组成的多原子分子存在有3n—6个简正振动，而线型分子则为3n—5个简正振动。
在简单分子中，对这些基本振动进行理论解析是可能的，但在实际的复杂有机化合物中，简正振动数目很多，而且由于倍频振动和组合频振动也会出现吸收，所以使红外光谱变得很复杂。
对于所有的红外吸收谱带在理论上进行解析将是非常困难的。
因此，当红外光谱用于定性分析时，通常是利用各种特征频率吸收图表，选出与官能团和骨架构有关的吸收谱带，而且还要与待定化合物的标准光谱相比较才能得出结论。
红外光谱图的横坐标一般用波数v（单位cm-1），纵坐标常用百分透过率(T％)表示。
2、多原子分子的振动方式基团的各种振动类型用如下符号来表示：ν伸缩振动γ面外弯曲振动δ变形振动β面内弯曲振动 t扭绞振动τ扭转振动ω面外摇摆振动 s对称振动 as不对称振动r面内摇摆振动3、吸收带强度吸收带的强弱主要取决于分子振动时偶极矩变化的大小。
分子的对称性越高，偶极矩的变化越小，吸收带越弱。
一般，仅含碳和氢的化合物的吸收是较弱的。
但是由电负性差别显著的原子所组成的键，如c—N、c—o、c=o、c=N等，其吸收带一般都是很强的。
吸收带的强度用表观摩尔吸光系数来表示，也用如下符号来表示：VS(very strong，极强)，S(strong，强)，M(medium，中)，w(weak，弱)，Vw(very weak，极弱)。
红外线：infrared ray,IR中红外吸收光谱：mid-infrared absorption spectrum,Mid-IR远红外光谱：Far-IR微波谱：microwave spectrum,MV红外吸收光谱法：infrared spectroscopy红外分光光度法：infrared spectrophotometry振动形式：mode of vibration伸缩振动：stretching vibration对称伸缩振动：symmetrical stretching vibration不对称伸缩振动：asymmetrical stretching vibration弯曲振动：bending vibration变形振动：formation vibration面内弯曲振动:in-plane bending vibration,β剪式振动：scissoring vibration,δ面内摇摆振动：rocking vibration,ρ面外弯曲振动：out-of-plane bending vibration,γ面外摇摆振动：wagging vibration,ω蜷曲振动：twisting vibration ,τ对称变形振动：symmetrical deformation vibration ,δs不对称变形振动：asym metrical deformation vibration, δas 特征吸收峰:charateristic avsorption band特征频率：characteristic frequency相关吸收峰：correlation absorption band杂化影响：hybridization affect环大小效应：ring size effect吸收峰的强度：intensity of absorption band环折叠振动：ring prckering vibration。
04 红外光谱分析
E E2 E1 光子 hv Ee Ev E j
分子的三种能级跃迁示意图
一、红外光区的划分
不饱和度: =1+n4+(n3-n1)/2 式中n4、n3、n1、分别为分子中所含的四价、 三价和一价元素原子的数目。 二价原子如S、O 等不参加计算。 =0时，表示分子是饱和的，不含双键; =1时，可能有一个双键或脂环； =2时，可能有两个双键和脂环，也可能有一 个叁键； =4时，可能有一个苯环等。
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。
红外光谱的三个波区
区域 近红外区（泛频区） 波长/nm 0.75~2.5 波数/cm-1 13158~4000 4000~400 400~10 能级跃迁类型 键的倍频吸收 分子振动，伴 随转动 分子转动
中红外区（基本振动区） 2.5~25 远红外区（转动区） 25~1000
硅碳棒
投射样品池 检测器：对红外光响应 真空热电偶：温差转变为电势 热释电检测器（硫酸三苷肽TGS）： 温度升高释放电荷，响应速度快 碲镉汞（MCT）检测器： 灵敏度高，响应速度快
二、Fourier变换红外光谱仪（FTIR） 与色散型红外光度计的主要区别在于干涉仪和 电子计算机两部分。 Fourier变换 红外光谱仪 没有色散元件，主
色散型红外光谱仪的组成部件与紫外-可见分 光光度计相似，但每一个部件的结构、所用的材 料及性能不同。 红外光谱仪的样品是放在光源和单色器之间； 而紫外-可见分光光度计是放在单色器之后。
(完整版)红外震动类型表示与英文名称
红外振动类型的英文表示方法及其全称（remove the research barrier）1、红外光谱的产生和表示在分子的振动过程中，只有那些能引起分子偶极矩改变的振动，才能吸收红外辐射，从而在红外光谱中出现吸收谱带。
多原子分子的振动是由许多简单的、独立的振动组合而成的。
在每个独立的振动中，所有原子都是以相同相位运动，可以近似地看作谐振子振动。
这种振动称为简正振动。
每个简正振动具有一定的能量，故应在特有的波数位置产生吸收。
由n个原子组成的多原子分子存在有3n—6个简正振动，而线型分子则为3n—5个简正振动。
在简单分子中，对这些基本振动进行理论解析是可能的，但在实际的复杂有机化合物中，简正振动数目很多，而且由于倍频振动和组合频振动也会出现吸收，所以使红外光谱变得很复杂。
对于所有的红外吸收谱带在理论上进行解析将是非常困难的。
因此，当红外光谱用于定性分析时，通常是利用各种特征频率吸收图表，选出与官能团和骨架构有关的吸收谱带，而且还要与待定化合物的标准光谱相比较才能得出结论。
红外光谱图的横坐标一般用波数v（单位cm-1），纵坐标常用百分透过率(T％)表示。
2、多原子分子的振动方式基团的各种振动类型用如下符号来表示：ν伸缩振动γ面外弯曲振动δ变形振动β面内弯曲振动 t扭绞振动τ扭转振动ω面外摇摆振动 s对称振动 as不对称振动r面内摇摆振动3、吸收带强度吸收带的强弱主要取决于分子振动时偶极矩变化的大小。
分子的对称性越高，偶极矩的变化越小，吸收带越弱。
一般，仅含碳和氢的化合物的吸收是较弱的。
但是由电负性差别显著的原子所组成的键，如c—N、c—o、c=o、c=N等，其吸收带一般都是很强的。
吸收带的强度用表观摩尔吸光系数来表示，也用如下符号来表示：VS(very strong，极强)，S(strong，强)，M(medium，中)，w(weak，弱)，Vw(very weak，极弱)。
红外线：infrared ray,IR中红外吸收光谱：mid-infrared absorption spectrum,Mid-IR远红外光谱：Far-IR微波谱：microwave spectrum,MV红外吸收光谱法：infrared spectroscopy红外分光光度法：infrared spectrophotometry振动形式：mode of vibration伸缩振动：stretching vibration。
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3.13 红外吸收光谱3.13.1.1 分子的振动形式分子振动形式分为伸缩振动和变形振动。
伸缩振动分为对称伸缩振动和反对称伸缩振动。
变形（弯曲）振动分为面内弯曲振动和面外弯曲振动。
面内弯曲振动又分为剪式弯曲振动和面内摇摆振动。
面外弯曲振动分为面外摇摆振动和扭曲振动。
变形振动，又称弯曲振动或变角振动，是一种分子运动形式，指的是基团键角发生周期变化而键长不变的振动。
变形振动-分类:变形（弯曲）振动分为面内弯曲振动和面外弯曲振动。
面内弯曲振动又分为剪式弯曲振动和面内摇摆振动。
面外弯曲振动分为面外摇摆振动和扭曲振动。
所以你说的面内变形振动应该属于面内弯曲振动，为Rocking (平面摇摆振动)形式，是说法不同而已而面内摇摆振动（rocking vibration），指基团作为一个整体在平面内摇摆.。
分子中原子的振动可分为两大类：伸缩振动和弯曲振动（亦称变形振动），通常用希腊字母v表示伸缩振动，8表示弯曲振动。
伸缩振动是指原子沿着化学键方向往运动，在振动过程中化学键的键长发生变化。
根据振动时原子间相对位置的变化，伸缩振动还可以分为反对称伸缩振动和对称伸缩振动。
弯曲振动是指原子垂直于化学键方向的振动，可分面内弯曲振动和面外弯曲振动。
面内弯曲振动是指振动在所涉及原子构成的平面内进行，这种振动方式还可以细分为剪式振动和面内摇摆振动。
面外弯曲振动是指弯曲振动垂直于原子所在的平面，根据原子的运动方向，又可分为面外摇摆振动和扭曲振动。
图3－26以亚甲基为例描述了上述各种振动形式，每一种振动形式都有稳定的振动频率。
当外界提供的红外光频率正好等于基团振动频率。
当外界提供的红外光频率正好等于基团振动的某种频率时，分子就可能吸收该频率的红外光产生吸收峰。
多原子组成的分子有许多种振动方式，因此它们的红外光谱很复杂且各有特殊之处。
3.13.1.2 决定振动频率的因素分子振动的频率决定分子所能吸收的红外光频率，即红外吸收峰的位置。
分子中的原子在平衡位置附近幅作周性的振动，这种情况与经典力学中弹簧振子所作的简谐振动十分相似。
因此可以借用经典力学的Hooke定律（公式3－11）导出振动频率：式中K为双原子形成的化学键力常数；u为两个原子的折合质量；m1和m2分别为两个原子的质量。
因此双原子分子的振动频率与组成原子的质量以及化学键的强度有关。
如果是多原子组成的分子，我们可以把它分解成若干个基团来研究，由于各种有机化合物的结构不同，组成其中各基团的原子质量和化学键力常数不同，出现的吸收频率也各不相同，因此各有其特征的红外光谱。
但是，真实分子的振动并不是严格的简谐振动，所以光谱上看到的情况也要复杂得多。
3.13.1.3 红外吸收光谱产生的条件当一定频率的红外光照射物质时，如果分子中某一基团的振动频率正好与其相同，物质就能吸收这一频率的红外光从低能跃迁到较高的能级，产生红外光吸收光谱，即V光＝V分。
红外吸收光谱产生的第二个条件是外界的电磁辐射（红外光）与分子之间必须有偶合作用。
外界的辐射必须把它携带的能量转移给物质分子，才能引起分子能级的跃迁，而这种能量的转移是通过分子振动时偶极矩的变化实现的。
如果振动时分子的偶极矩没有变化，光的能量无法转移给分子，红外吸收光谱就不能产生，这种振动称为非红外活性的。
当分子中的原子在其平衡位置附近振动时，电荷量q并不变化，但正负电荷中心的距离r则不断变化，偶极矩u也发生相应的变化。
对称分子的正负电荷中心重叠r为0，当对称分子作为称振动时，正负电荷中心始终重叠，u不发生变化。
因此是非外活性，如N2、O2等。
应该注意，对称分子在不对称振动时，会产生瞬间偶极矩，因此是红外活性的。
例如CO2是一个三个原子组成的线性分子，有四种不同的振动方式：1)对称的伸缩振动2)反对称伸缩振动3）面内弯曲振动4）面外弯曲振动（参见图3—27）。
CO2是一个对称分子，正负电荷中心重叠，偶极矩u＝0。
在振动反式1）中，正负电荷中心始终重叠，Δu＝0，为非红外活性；在振动方式2）、3）和4）中都能产生瞬间偶极矩，Δu≠0，因此是红外活性的，能在红外吸收光谱图中产生吸收峰。
但3）、4）的振动频率相同，两种振动发生简并。
所以，CO2虽然有四种振动形式，但在红外光谱图上只出现两个吸收峰。
它们是2349cm-1的不对称伸缩振动和667cm-1的弯曲振动吸收。
物质分子吸收外界辐射能量从较低能级跃迁到较高能级时，还受到能级跃迁选律的限制，即分子并不能从低能级跃迁到任意一个较高的能级。
通常振动量子数相差1的两个能级间跃迁几率量大。
在常温下，大部分分子处于振动基态（u＝0），吸取相应能量的红外光后，跃迁到第一激发态（v＝1）。
由这种振动能级跃迁产生的吸收频率叫基频，是红外吸收光谱中最重要的吸收峰。
分子吸收较高频率的红外光，从振动基态直接跃迁到第二或第三激发态的情况以很小的几率出现。
这种跃迁产生的吸收频率叫做倍频。
还有一种情况是某一频率的红外光，它能量恰好等于两种振动能级跃迁所需能量之和。
它也能被分子吸收，同时用于两种能级跃迁，产生的吸收峰称作组合频。
在红外光谱中，倍频都是一些很弱的吸收峰。
但当它们在适合条件下与某基频吸收发生共振偶合时，强度会增大。
3.13.2红外光谱与分子结构3.13.2.1红外光谱的特征性和基团频率许多基团的振动频率不会受到分子中其他部分的显著影响，基本上符合双原子分子的振动方程，因此只要组成基团的原子和化学键确定，它们的振动频率总是出现在一定的范围内。
例如，C—H伸缩振动总是出现在3000cm-1左右。
如果在这一区域没有任何峰出现，则表明被测物中不含C—H基团。
这种基团的振动频率，我们称之基团特征频率。
基团特征频率的特点是特征性很强，可用于鉴定这些基团是否存在。
分子中还有一些基团的振动频率对分子中其他部分的虫灾5很敏感，它们的频率在一个较宽的区域里变化。
例如碳、氮等原子以单键形式的基团，与其相邻的每一个原子和基团的性质都将影响C—C和C—N振动频率的变化，使其特征性不同.为了便于对红外吸收光谱进行解析，通常将中红外光谱区域划分为四个部分。
1）4000~2500cm-1，为含氢基团的伸缩振动区，通常称为“氢键区”。
2）2500~2000cm-1叁键和累积双键区。
3）2000~1500cm-1，双键区。
4）小于1500cm-1，单键区。
其中，氢键区、叁键区和双键区的特征性强，所以4000~1500cm-1的区域称为官能团特征频率区，主要用于鉴定官能团。
小于1500cm-1的单键区光谱复杂、特征性差。
这是因为有机化合物是碳氢化合物，除了特殊结构的化合物之外，C—C是大量的，形成有机化合物的骨架，它们这一区域产生许多吸收峰，加上大量的C—H基团的变形振动也落在这一区域，使该区域中红外吸收峰非常多。
这一区域中单个吸收峰虽然特征性不强，但整体的光谱图形对分子结构的变化却十分敏感。
分子结构的微小差别，例如某个官能团的位置引起的立体异构，都会造成这一区域光谱图形的变化。
这种光谱图形对于分子结构变化的敏感反应，犹如人的指纹，因此，小于1500cm-1的区域在红外吸收光谱中称为指纹区。
在红外光谱图中，吸收峰的位置取决于基团振动频率，吸收峰的强度则与基团振动时偶极矩变化（△μ）的大小有关。
基团振动时，△μ愈大，吸收强度愈大；△μ较小，吸收强度就弱。
如果振动时，△μ等于0，吸收强度就为0，即为非红外活性。
主要有两个因素影响振动时的△μ大小。
一是振动基团本身的极性，极性大的基团，振动时的偶极矩的变化较大，对应的红外吸收峰较强。
例如C=C。
二是分子的对称性，分子对称性愈强，振动时偶极矩变化愈小，吸收峰也愈弱。
例如C=C的吸收峰在端基烯烃、顺式烯烃和反式烯烃中的强度依次减弱，反式烯烃中C=C的伸缩振动吸收几乎看不到。
由次可见，在红外光谱中，谱峰强度也是一个重要的信息，它能为基团的归属、分子对称性的判断提供辅助依据。
3.13.2.2影响基团频率位移的因素根据基团特征频率区中出现的吸收峰，我们可以判断被测样品中含有什么样的官能团。
对于一个特定化合物中的特定基团来说，它的振动频率是一个固定值，这个值与这一基团在分子中所处的环境有关。
不同类型的C—H振动频率有差异是因为分子中化学键的力常数不一样。
对基团频率产生较大影响的因素有电子和空间两种效应。
诱导效应使分子中电子云分布发生变化，从而引起基团的化学键力常数变化，使基团振动频率增大或减少。
共轭体系中成键电子的离域作用造成电子云分布平均化，使共轭体系内的双键键强减弱，而单键键强略有增加。
因此与孤立双键相比，共轭双键的伸缩振动向低频移动，但体系内的单键振动频率增大。
空间立体障碍使共轭效应受到限制，双键的振动频率向高频率移动。
另一种空间效应是环的张力。
六元环没有张力，因此六元环上的基团振动频率与它们处在链状化合物时基本相等。
但随着张力变大，环完基团的振动频率增大，而环内基团在振动频率减小（参见表3-4）表3-4 环张力对基团振动频率的影响化合物基团及震动形式振动频率（cm-1）六元环五元环四元环三元环环酮 VC=O 1715 1745 1780 1850环外烯 VC=C 1651 1657 1678 1781环烷 VC—H 2925 ———环内烯 VC=C 1639 1623 1566此外，氢键的生成使O—H、N—H键变长，键的力常数变小，振动频率向低频率移动，谱带变宽。
3.13.3烃类的红外光谱（1）烷烃结构中只有碳和碳氢以单键相连的两大类基团，因此，它在红外吸收光谱比较简单。
主要特征吸收有：1）各种碳氢基团的伸缩振动出现在2800~3000cm-1，这一区域属于官能团特征频率区的氢键区。
饱和碳氢基团包括CH3、CH2、CH，其中CH3、CH2具有对称和不对称伸缩振动，因此三种基团共五种不同的振动，其频率各不相同，在分辨频率高的仪器上可以逐一区别（参见表3-5）。
2）碳氢基团的变形振动频率均低于150cm-1，特征性比它们的伸缩振动较差，但其中CH3、的对称变形振动出现在1380~1370cm-1，特征性比较强，常用于辅助判断分子中是否含有甲基。
当分子中出现异丙基时，由于振动偶合，1380cm-1的甲基吸收峰分裂为两个强度近似相等的峰1385cm-1和1375cm-1。
当分子中含有叔丁基时，该峰也会发生分裂，不过低频的吸收峰强度大约是高频的峰强的两倍。
另外CH3的不对称伸缩振动和CH2的对称变形振动（剪式振动）频率均为1460cm-1。
3）当分子中含有4个以上的CH2组成的长链时，只20cm-1出现直支链的C—C骨架振动出现在小于1500cm-1的单键区。
六元和五元环烷烃与链状烷烃的红外光谱没有显著差别。
特别小的三元环因张力变大，环上的CH2伸缩振动向高移频，吸收峰出现在3050cm-1左右。