第三章红外光谱
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红外光谱(IR)和拉曼光谱(Raman)
3.3红外分光光度计
按分光器将红外分光光度计分为四代： 以人工晶体棱镜作为色散元件的第一代; 以光栅作为分光元件的第二代; 以干涉仪为分光器的傅里叶变换红外光度计是第3代;
用可调激光光源的第4代仪器。
3.3.1双光束红外分光光度计的工作原理:
3.3.2 红外分光光度计的主要部件:
(1）光源： 光源的作用是产生高强度、连续的红外光。 （a）硅碳棒。由硅碳砂加压成型并经锻烧做成。工作温 度1300~1500℃，工作寿命1000小时。硅碳棒不需要预热， 寿命也较长。价格便宜。
波长或波数可以按下式互换：
_
( cm-1)=1/λ(cm)=104/λ(μm)
在2.5μm处，对应的波数值为： _ = 104/2.5 (cm-1)=4000cm-1
一般扫描范围在4000~400cm-1。 波长在2.5~25μm，叫中红外区。 波长0·75~2·5μm叫近红外区。 波长在25~100μm叫远红外区。
到了六十年代，用光栅代替棱镜作分光器的第二代红 外光谱仪投入了使用。这种计算机化的光栅为分光部件的 第二代红外分光光度计仍在应用。
七十年代后期，干涉型傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR) 投入了使用，这就是第三代红外分光光度计。
近来，已采用可调激光器作为光源来代替单色器，研制 成功了激光红外分光光度计，即第四代红外分光光度计， 它具有更高的分辨率和更广的应用范围，但目前还未普及。
υ as
面内变 形振动
δ 面内
面外变 形振动 δ 面外
面内摇摆 ρ
剪式振动
δs
面外摇摆 ω 扭曲振动 τ
跃迁时能级变化的大小为：as > s > δ。
能级变化大的出峰在高频区，即波数值大；能级变化小 的出峰在低频区，即波数值小。
第三章 红外吸收光谱分析-1
波长和波数
红外区光谱用波长和波数( 红外区光谱用波长和波数(wave number) 波长和波数 ) 来表征 ; 波长多用m做单位; 做单位; 波长多用 做单位 波数: 表示, 波数:以σ表示,定义为波长的倒数,单位 表示 定义为波长的倒数, cm-1,其物理意义是每厘米长光波中波的数 目. σ=1/λ(cm)=104/λ(m)=υ/c 用波数表示频率的好处是比用频率要方便, 用波数表示频率的好处是比用频率要方便,且 数值小. 数值小. 一般用透光率 波数曲线或透光度-波长曲线 透光率-波数曲线 波长曲线来 一般用透光率 波数曲线或透光度 波长曲线来 描述红外吸收光谱. 描述红外吸收光谱.
第三章 红外吸收光谱分析
3.2 基本原理 3.2.1 产生红外吸收的条件
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. 跃迁所需的跃迁能量相等. 2)辐射与物质之间有耦合作用. )辐射与物质之间有耦合作用.
条件一: 条件一:辐射光子的能量应与振动跃 迁所需能量相等
红外光谱的特点-1 红外光谱的特点
紫外,可见吸收光谱常用于研究不饱和 紫外,可见吸收光谱常用于研究不饱和 有机物, 有机物,特别是具有共轭体系的有机化 合物; 红外光谱法主要研究在振动中 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. 伴随有偶极矩变化的化合物. 因此,除了单原子和同核分子如Ne, , 因此,除了单原子和同核分子如 ,He, O2,H2等之外,几乎所有的有机化合物 等之外, 在红外光谱区均有吸收. 在红外光谱区均有吸收. 一般只要结构上不同, 一般只要结构上不同,就会有不同的红 外光谱图. 外光谱图.
红外光谱的特点-2 红外光谱的特点
红外谱图吸收带的位置与吸收谱带的强 红外谱图吸收带的位置与吸收谱带的强 度反映了分子结构上的特点, 度反映了分子结构上的特点,可以用来 定基团,定结构; 定基团,定结构; 谱带的强度与分子组成以及含量有关 与分子组成以及含量有关, 谱带的强度与分子组成以及含量有关, 可以用来进行定量分析及纯度的检查; 可以用来进行定量分析及纯度的检查; 红外光谱分析特征性强,气体, 红外光谱分析特征性强,气体,液体和 固体样品均可以测定,并且具有用量少, 固体样品均可以测定,并且具有用量少, 分析速度快和不破坏样品等特点. 分析速度快和不破坏样品等特点.
第三章红外光谱IR
烷烃吸收峰
正己烷的红外光谱图
2，2，4-三甲基戊烷的红外光谱图
2、不饱和烃
• 烯烃 • 炔烃 • 芳香烃
2、1 烯烃 烯烃双键的特征吸收
影响双键碳碳伸缩振动吸收的因素
• 对称性：对称性越高，吸收强度越低。 • 与吸电子基团相连，振动波数下降，吸
收强度增加。 • 取代基的质量效应：双键上的氢被氘取
代后，波数下降10-20厘米-1。质量效应 • 共轭效应：使波数下降约30厘米-1 。
1-己烯的红外光谱图
~3060cm-1: 烯烃C—H伸缩振动；~1820:910cm-1倍频； ~1650cm-1: C=C伸缩振动；~995，905cm-1: C=CH2 非平面摇摆振动
顺式和反式2，2，5，5-四甲基己烯红外光谱 a 顺式 b 反式
v~
=
1
——
K
2C M
M = m1 m2 m1 + m2
双原子分子红外吸收的频率决定于折合质量和键力常数。
C-H C-C C-O C-Cl C-Br C-I
-1 cm
3000
1200 1100
800
550
500
v cm-1
力常数/g.s-2
CC 2200~2100
12~18105
C=C 1680~1620
C-H面外弯曲振动吸收峰位置（cm-1） 670
770-730，710-690 770-735
810-750，710-690 833-810
780-760，745-705 885-870，825-805 865-810，730-675
810-800 850-840 870-855
870
各类取代苯的倍频吸收和面外弯曲振动吸收
有机波谱解析-第三章_红外光谱
由于红外光谱吸收强度受狭缝宽度、温度和溶剂等因素影 响，故不易精确测定，在实际分析中，只是通过与羰基等强吸 收峰对比来定性研究。
谱带强度与振动时偶极矩变化有关,偶极矩变化愈 基团极性 大，谱带强度愈大；偶极矩不发生变化，谱带强度为0， 即为红外非活性。 电子效应
红外吸收强度 偶极距变化幅度 振动偶合
伸缩振动（
as
）两种形式。
弯曲振动：原子垂直于化学键方向的运动。又可以分
它们还可以细分为摇摆、卷曲等振动形式。
为面内弯曲振动（）和面外弯曲振动（ ）两种形式，
+和-表示垂直于纸面方向的前后振动。
亚甲基的振动形式
三、分子振动与红外吸收峰的关系
理论上具有特定频率的每一种振动都能吸收相应 频率的红外光，在光谱图对应位臵上出现一个吸收 峰。实际上，因种种原因分子振动的数目与谱图中
纵坐标为： 百分透过率（%） 横坐标为： 波长（µ m）或波 数（cm-1）。
环戊烷
也可用文字形式表示为：2955cm-1(s)为CH2的反对称伸缩振动 (υasCH2),2870cm-1(m)为CH2的对称伸缩振动(υsCH2) 1458cm-1(m) 为CH2的面内弯曲振动(δ面内CH2),895cm-1(m)为CH2的面外弯曲振动 (面外CH2)
诱导效应大于共轭效应， C＝O 蓝移至 1735 cm-1
三、空间效应
（1）空间位阻 破坏共轭体系的共平面性，使共
轭效应减弱，双键的振动频率蓝移（增大）。
CH(CH3)2 O O O
CH3 CH3
CH3 CH(CH3)2
CH3
1663cm-1
1686cm-1
1693cm-1
（2）环的张力：环的大小影响环上有关基 团的频率。
第三章 红外吸收光谱法
第三章
红外吸收光谱法
01 基础知识
02 光栅型红外分光光度计
目录
CONTENTS
03 傅里叶变换红外光谱仪 04 样品的制备
05 实训五 乙酰苯胺的红外光谱测定
06 实训六 苯乙酮的红外光谱测定
案例 导入
药检中经常会遇到硫酸小诺霉素注射液与硫酸庆 大霉素注射液，虽然两者临床药理作用和毒副反应 相差甚多，但从它们的显色反应、薄层斑点位置等 化学鉴定方法来看，两者是难以进行区分的，由于 硫酸小诺霉素注射液在市场上的出售价格要比硫酸 庆大霉素注射液高出许多倍，这样就导致一些不法 分子利用这可乘之机，来进行假药的制作与销售。 因此，必须严把药品质量关，解决这一问题。用什 么方法可以高度准确地将问题彻底解决呢？
04 典型光谱
1 . 芳烃类 取代苯的主要特征峰有： νΦ—Ｈ3100～3030cm-1（ｍ）；νＣ＝Ｃ（骨架振动）～1600cm-1（ｍ或s）及～ 1500cm-1（ｍ或s）；γΦ—Ｈ910～665cm-1（s）；泛频峰2000～1667cm-1（w,vw）。现 以甲苯为例说明取代苯的红外吸收特征，如图3－1所示。
04 典型光谱
2 . 醇、酚、羧酸类 （３）νＣ＝Ｏ
νＣ＝Ｏ是此三类化合物中羧酸独有的重要特征吸收峰，峰位为1740～1650cm-1的高 强吸收峰，干扰较少。可据此区别羧酸与醇和酚。
04 典型光谱
3 . 醛、酮类 （１）醛类
主要特征峰：νＣ＝Ｏ1725cm-1（s）及醛基氢νＯ＝Ｃ—Ｈ～2820与2720cm-1两个吸收 峰。若羰基与双键或芳环共轭，将使νＣ＝Ｏ峰向低波数方向移动至1710～1685cm-1。
2 . 醇、酚、羧酸类
图 3-4 正辛醇、丙酸、苯酚的红外吸收光谱图
红外吸收光谱法
01 基础知识
02 光栅型红外分光光度计
目录
CONTENTS
03 傅里叶变换红外光谱仪 04 样品的制备
05 实训五 乙酰苯胺的红外光谱测定
06 实训六 苯乙酮的红外光谱测定
案例 导入
药检中经常会遇到硫酸小诺霉素注射液与硫酸庆 大霉素注射液，虽然两者临床药理作用和毒副反应 相差甚多，但从它们的显色反应、薄层斑点位置等 化学鉴定方法来看，两者是难以进行区分的，由于 硫酸小诺霉素注射液在市场上的出售价格要比硫酸 庆大霉素注射液高出许多倍，这样就导致一些不法 分子利用这可乘之机，来进行假药的制作与销售。 因此，必须严把药品质量关，解决这一问题。用什 么方法可以高度准确地将问题彻底解决呢？
04 典型光谱
1 . 芳烃类 取代苯的主要特征峰有： νΦ—Ｈ3100～3030cm-1（ｍ）；νＣ＝Ｃ（骨架振动）～1600cm-1（ｍ或s）及～ 1500cm-1（ｍ或s）；γΦ—Ｈ910～665cm-1（s）；泛频峰2000～1667cm-1（w,vw）。现 以甲苯为例说明取代苯的红外吸收特征，如图3－1所示。
04 典型光谱
2 . 醇、酚、羧酸类 （３）νＣ＝Ｏ
νＣ＝Ｏ是此三类化合物中羧酸独有的重要特征吸收峰，峰位为1740～1650cm-1的高 强吸收峰，干扰较少。可据此区别羧酸与醇和酚。
04 典型光谱
3 . 醛、酮类 （１）醛类
主要特征峰：νＣ＝Ｏ1725cm-1（s）及醛基氢νＯ＝Ｃ—Ｈ～2820与2720cm-1两个吸收 峰。若羰基与双键或芳环共轭，将使νＣ＝Ｏ峰向低波数方向移动至1710～1685cm-1。
2 . 醇、酚、羧酸类
图 3-4 正辛醇、丙酸、苯酚的红外吸收光谱图
IR-1第三章红外光谱-波谱分析课程
光栅型分辨率：0.2cm-1重现性好 扫描速度快（＜0.1s），可作快速反应动力学研究
， 并可与GC、LC联用。色散型:只能观测较窄的扫 描 一次需8、15、30s等。 杂散光不影响检测。 对温度湿度要求不高。 光学部件简单，不易磨损。
3.3 试样的处理和制备
3.3a 红外光谱法对试样的要求
薄膜法
高分子化合物可直接加热熔融后涂制或压制成膜。也可 将试样溶解在低沸点的易挥发溶剂中，涂在盐片上，待溶 剂挥发后成膜测定。
4 基团频率和特征吸收
1. 基团频率区和指纹区 2. 红外光谱的区域划分 3. 影响基团频率的因素
4.1基团频率区和指纹区 指纹区：1300 cm-1-600 cm-1
基团频率区 (官能团区或 特征区)
试样：液体、固体或气体
1 试样
– 单一组份的纯物质:纯度>95%或符合商业规格，便于与 纯物质的标准光谱进行对照
– 多组份混合试样:测定前先用分馏、萃取、重结晶或色谱 法进行分离提纯，否则各组份光谱相互重叠，难于判断
A-2 试样中不应含水分： 水有红外吸收(3500及 1640cm-1），严重干扰谱图;腐蚀吸收池的盐窗。
转动能级
△ E电子 △ E振动 △ E转动 红外吸收光谱由分子振动-转动能级跃迁引起的
1.2 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，
1.3 红外光谱的测定过程
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 引起瞬时偶极矩的变化，产生分子振动和转动能 级从基态到激发态的跃迁,使相应吸收红外光区域 的透射光强度减弱。记录百分透射率与波数（或 波长）关系曲线，就得到红外光谱。
， 并可与GC、LC联用。色散型:只能观测较窄的扫 描 一次需8、15、30s等。 杂散光不影响检测。 对温度湿度要求不高。 光学部件简单，不易磨损。
3.3 试样的处理和制备
3.3a 红外光谱法对试样的要求
薄膜法
高分子化合物可直接加热熔融后涂制或压制成膜。也可 将试样溶解在低沸点的易挥发溶剂中，涂在盐片上，待溶 剂挥发后成膜测定。
4 基团频率和特征吸收
1. 基团频率区和指纹区 2. 红外光谱的区域划分 3. 影响基团频率的因素
4.1基团频率区和指纹区 指纹区：1300 cm-1-600 cm-1
基团频率区 (官能团区或 特征区)
试样：液体、固体或气体
1 试样
– 单一组份的纯物质:纯度>95%或符合商业规格，便于与 纯物质的标准光谱进行对照
– 多组份混合试样:测定前先用分馏、萃取、重结晶或色谱 法进行分离提纯，否则各组份光谱相互重叠，难于判断
A-2 试样中不应含水分： 水有红外吸收(3500及 1640cm-1），严重干扰谱图;腐蚀吸收池的盐窗。
转动能级
△ E电子 △ E振动 △ E转动 红外吸收光谱由分子振动-转动能级跃迁引起的
1.2 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，
1.3 红外光谱的测定过程
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 引起瞬时偶极矩的变化，产生分子振动和转动能 级从基态到激发态的跃迁,使相应吸收红外光区域 的透射光强度减弱。记录百分透射率与波数（或 波长）关系曲线，就得到红外光谱。
第三章-红外吸收光谱分析
第三章红外吸收光谱分析3.1概述3.1.1红外吸收光谱的基本原理红外吸收光谱法又称为分子振动转动光谱，属于分子光谱的范畴，是有机物结构分析的重要方法之一。
当一定频率的红外光照射分子时，若分子中某个基团的振动频率和红外辐射的频率一致，两者产生共振，光的能量通过分子偶极矩的变化传递给分子，该基团就吸收了这个频率的红外光，产生振动能级跃迁；如果红外辐射的频率和分子中各基团的振动能级不一致，该频率的红外光将不被吸收。
如果用频率连续变化的红外光照射某试样，分子将吸收某些频率的辐射，引起对应区域辐射强度的减弱，用仪器以吸收曲线的形式记录下来，就得到该试样的红外吸收光谱，稀溶液谱带的吸光度遵守Lambert-Beer定律。
图3-1为正辛烷的红外吸收光谱。
红外谱图中的纵坐标为吸收强度，通常用透过率或吸光度表示，横坐标以波数或波长表示，两者互为倒数。
图中的各个吸收谱带表示相应基团的振动频率。
各种化合物分子结构不同，分子中各个基团的振动频率不同。
其红外吸收光谱也不同，利用这一特性，可进行有机化合物的结构分析、定性鉴定和定量分析。
图3-1 正辛烷的红外光谱图几乎所有的有机和无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一些同系物外，结构不同的两个化合物，它们的红外光谱一定不会相同。
吸收谱带出现的频率位置是由分子振动能级决定，可以用经典力学(牛顿力学)的简正振动理论来说明。
吸收谱带的强度则主要取决于振动过程中偶极矩的变化和能级跃迁的概率。
也就是说，红外光谱中，吸收谱带的位置、形状和强度反映了分子结构的特点，而吸收谱带的吸收强度和分子组成或官能团的含量有关。
因此，红外吸收光谱在化学领域中的应用，大体上可分为两个方面，即分子结构的基础研究和用于化学组成的分析。
首先，红外光谱可以研究分子的结构和化学键。
利用红外光谱法测定分子的键长和键角，以此推断出分子的立体构型；利用红外光谱法测定分子的力常数和分子对称性等，根据所得的力常数就可以知道化学键的强弱；由简正频率来计算热力学函数等等。
第三章红外吸收光谱
CH3, CH2
酯C=O CH2,CH3 CH3 酯得特征 酯得特征
3)官能团
CH2
CH3
4)可能得结构
C=O
C-O
νas(C-O-C)
1180cm-1
5)确定结构
O
1240cm-1
O C CH3
1160cm-1
例3、某化合物分子式C8H8,试根据如下红外光 谱图,推测其结构。
例3解:
1)不饱和度 分子式: C8H8,
(CH2)n
gC-H(oop)
1-己烯和1-己炔
g=CH2 (面外) (CH2)n
例2:烷烃(另一种形式得IR谱)
例3:烯烃
例4:炔烃
例5:苯环上得取代
例6:芳香族化合物
例7:醇类化合物
例8:酚类化合物
例9:醚类化合物
例10:羰基化合物－醛类
例11:羰基化合物－酮类
例12:羧酸类化合物
结构验证 其不饱和度与计算结果相符;并与标准谱图对照证明结构正确。
例5、化合物C4H8O,根据如下IR谱图确定结构, 并说明依据。
O
CCC
例5解:
1)不饱和度 分子式: C4H8O,
2)峰归属
U=1-8/2+4=1
波数(cm-1 )
归属
结构信息
3336 3078 2919,2866 1622 1450 1036
例13:酯类化合物
例14:酸酐类化合物
例15:酰卤类化合物
例16:酰胺类化合物
H 3 C C
例17:胺类化合物
例18:腈类化合物
O
O
O
H C O CH2CH2CH 3 H3C C O C H2CH3 H3CH 2C C O C H3
第三章-红外吸收光谱分析-1
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。
HCl的基频峰和倍频峰
基频峰（V0→1） 二倍频峰（ V0→2 ） 三倍频峰（ V0→3 ） 四倍频峰（ V0→4 ） 五倍频峰（ 0→5 ）
折合质量μ的影响
对于相同化学键的基团，波数与折合 质量μ平方根成反比。例如C-C、C-O、 C-N键的力常数相近，但折合质量不同。
μ ： C-C < C-N < C-O 1430 cm-1 1330 cm-1 1280 cm-1
第三章 红外吸收光谱分析
3.2 基本原理 3.2.3 多原子分子振动
在红外吸收光谱上除基频峰外，还有振动能级由基 态（ V =0）跃迁至第二激发态（ V =2）、第三激 发态（ V =3），所产生的吸收峰称为倍频峰。
除此之外，还有合频峰（1+2，21+2，），差 频峰（ 1-2，21-2， ）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。
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。
第三章 红外吸收光谱分析
3.2 基本原理 3.2.2 双原子分子的振动
红外光谱是由于分子振动能级的跃迁（同时伴有转动能级跃迁） 而产生，即分子中的原子以平衡位置为中心作周期性振动，其振 幅非常小。这种分子的振动通常想象为一根弹簧联接的两个小球 体系，称为谐振子模型。这是最简单的双原子分子情况，如下图 所示。
EL=hL 产生红外吸收光谱的第一条件为：
EL =△Ev hL = △Vh 即 L= △V
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。
HCl的基频峰和倍频峰
基频峰（V0→1） 二倍频峰（ V0→2 ） 三倍频峰（ V0→3 ） 四倍频峰（ V0→4 ） 五倍频峰（ 0→5 ）
折合质量μ的影响
对于相同化学键的基团，波数与折合 质量μ平方根成反比。例如C-C、C-O、 C-N键的力常数相近，但折合质量不同。
μ ： C-C < C-N < C-O 1430 cm-1 1330 cm-1 1280 cm-1
第三章 红外吸收光谱分析
3.2 基本原理 3.2.3 多原子分子振动
在红外吸收光谱上除基频峰外，还有振动能级由基 态（ V =0）跃迁至第二激发态（ V =2）、第三激 发态（ V =3），所产生的吸收峰称为倍频峰。
除此之外，还有合频峰（1+2，21+2，），差 频峰（ 1-2，21-2， ）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。
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。
第三章 红外吸收光谱分析
3.2 基本原理 3.2.2 双原子分子的振动
红外光谱是由于分子振动能级的跃迁（同时伴有转动能级跃迁） 而产生，即分子中的原子以平衡位置为中心作周期性振动，其振 幅非常小。这种分子的振动通常想象为一根弹簧联接的两个小球 体系，称为谐振子模型。这是最简单的双原子分子情况，如下图 所示。
EL=hL 产生红外吸收光谱的第一条件为：
EL =△Ev hL = △Vh 即 L= △V
红外光谱
• (2). 空间障碍（空间位阻）
3.空间效应
• （3）环张力：环外双键和环上羰基随着 环的张力增加，其频率也相应增加。
4.氢键
• 分子内氢键：使谱带大幅度向低频方向移动。
4.氢键 乙醇在不同浓度下分子间氢键的影响
4.氢键
分子间氢键: 使OH基的伸缩振动吸收发生位移
5. 互变异构
6.振动偶合效应
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。
3.1 概述
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Ne、He、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。
第三章 红外光谱
郭海明 河南师范大学
3.1 概述
发展史
1800年英国的天文学家willam在测定太阳光内外的温度 效应时，发现了红外光的存在。
1903年（103年以后）找到了红外光的检测方法，红外光
与物质之间的内在关系得以发展。 1930年红外光开始应用于化合物结构的研究，至今广泛 地用于化合物的定性分析、定量分析、化学动力学研究， 已经成为化学工作者不可缺少的分析工具。
2.振动方程式（Hooke定律）
化学
键长
键能
力常数
波数范围
键
C―C
（nm）
0.154
（KJ mol-1）
347.3
k（N.cm-1）
4.5
（cm-1）
700～1200
红外光谱-全ppt课件
1905年科伯伦茨发表了128种有机和无机化合物的 红外光谱，红外光谱与分子结构间的特定联系才被确 认。
到1930年前后，随着量子理论的提出和发展，红 外光谱的研究得到了全面深入的开展，并且测得大量 物质的红外光谱。
1947年第一台实用的双光束自动记录的红外分光光 度计问世。这是一台以棱镜作为色散元件的第一代红外 分光光度计。
较高频率。
C-H弯曲振动：1475-1300 cm-1 ，甲基的对称变形 振动出现在1375 cm-1处 ，对于异丙基和叔丁基，
吸收峰发生分裂。
亚甲基平面摇摆：800-720cm-1对判断-(CH2)n-的碳
链长度有用， n>4 725,
n=3 729-726,
n=2 743-734, n=1 785-770
H
H
H
υ C=C υ =C H
1645cm-1 3017cm-1
1610cm-1 3040cm-1
1565cm-1 3060cm-1
精选课件
21
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 (RCOOH)2
（5）所需样品用量少，且可以回收。红外光谱分析一次 用样量约1~5mg，有时甚至可以只用几十微克。
精选课件
5
红外光谱基本原理
化学键的振动与频率：
双原子分子中化学键的振动可按谐振子处理。
m1
m2
用虎克定律来表示振动频率、原子质量和键力常数之间的关系：
υ＝ 1 2
若用波数取代振动频率,则有下式:
μ为折合原子量
μ=
M1M2 M1 M2
到1930年前后，随着量子理论的提出和发展，红 外光谱的研究得到了全面深入的开展，并且测得大量 物质的红外光谱。
1947年第一台实用的双光束自动记录的红外分光光 度计问世。这是一台以棱镜作为色散元件的第一代红外 分光光度计。
较高频率。
C-H弯曲振动：1475-1300 cm-1 ，甲基的对称变形 振动出现在1375 cm-1处 ，对于异丙基和叔丁基，
吸收峰发生分裂。
亚甲基平面摇摆：800-720cm-1对判断-(CH2)n-的碳
链长度有用， n>4 725,
n=3 729-726,
n=2 743-734, n=1 785-770
H
H
H
υ C=C υ =C H
1645cm-1 3017cm-1
1610cm-1 3040cm-1
1565cm-1 3060cm-1
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21
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 (RCOOH)2
（5）所需样品用量少，且可以回收。红外光谱分析一次 用样量约1~5mg，有时甚至可以只用几十微克。
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5
红外光谱基本原理
化学键的振动与频率：
双原子分子中化学键的振动可按谐振子处理。
m1
m2
用虎克定律来表示振动频率、原子质量和键力常数之间的关系：
υ＝ 1 2
若用波数取代振动频率,则有下式:
μ为折合原子量
μ=
M1M2 M1 M2
2013.9.23第三章 红外-答案
第三章红外光谱一、名词解释基频峰、倍频峰、费米共振、特征频率区、指纹区基频峰：当分子吸收一定频率的红外线后,振动能级从基态（V）跃迁到第一激发态（V1）时所产生的吸收峰，称为基频峰.倍频峰：如果振动能级从从基态（V0）跃迁到第二激发态（V2)、第三激发态(V3)……所产生的吸收峰称为倍频峰。
费米共振：当一振动的倍频（或组频)与另一振动的基频吸收峰接近时，由于发生相互作用而产生很强的吸收峰或发生裂分,这种倍频（或组频)与基频峰之间的振动偶合称费米共振.特征频率区：特征谱带区有机化合物的分子中一些主要官能团的特征吸收多发生在红外区域的 4000～1500cm-2 .该区域吸收峰比较稀疏, 容易辨认, 故通常把该区域叫特征谱带区 .红外光谱指纹区：红外吸收光谱上 1500～40Ocm—1的低频区, 通常称为,在核指纹区。
该区域中出现的谱带主要是 C—X （X=C,N s O）单键的伸缩振动以及各种弯曲振动对和确认有机化合物时用处很大。
二、填空1.红外光谱的产生是由于-—--—--——---—-————。
化学键的振动与转动跃迁.2。
红外光谱产生的条件是--——-——--——-———-—----—-———-—-、--—-—--——--———--—--——-----—--—--—————-———-——--—--—。
红外光谱产生的条件是辐射的能量满足跃迁所需能量,辐射引起偶极矩的变化。
3.红外光谱中影响基团频率位移的因素有外部因素和内部因素,内部因素主要有、、等.此外，振动耦合、费米共振等也会使振动频率位移.外部因素（样品的状态等)、电子效应（诱导效应、共轭效应和偶极场效应)、空间效应、氢键4.在红外光谱中,将基团在振动过程中有偶极矩变化的称为，相反则称为 .红外活性，非红外活性.5.基团-OH和—NH，—C≡N和-C≡CH,-C=C—和-C=N-的伸缩振动频率范围分别是cm—1， cm-1， cm-1。
4000—2500（3000）、 2500—2000 、2000—15006。
第三章 红外吸收光谱完整版本ppt课件
解析完后，进行验证，不饱和度与计 算值是否相符，性质与文献值是否一致， 与标准图谱进行验证
谱图对照应注意：所用的仪器在分辨 率和精确度一致；测定的条件一致；杂质 引进的吸收带应仅可能避免。
.
三、红外光谱解析实例C8H16
例一：未知物分子式为C8H16，其红外图谱如 下图所示，试推其结构。
.
解：由其分子式可计算出该化合物不饱和度为1， 即该化合物具有一个烯基或一个环。
C C 2100
H 763 ，694（双峰）
CO 1638 C（C 芳环）1597 ，1495 ，1445
.
➢
解：
U
2
29
1
7
7
可能含有苯环
2
1638cm1强吸收 为 CO 3270cm1有吸收 NH 1132353123003300ccccmmmm（ （ 1111吸强 强收） ） C N含 含NHCCCH 13023608ccmm11 为CH H 1597 ，1495 和 1445cm（1 三峰） 为 C（C 芳环） 763 和 694cm（1 双峰） 为 H（单取代）
❖ 3387、3366 cm-1 ：NH2的伸缩振动； ❖ 1624 cm-1 ： NH2弯曲振动； ❖ 1274 cm-1 ：C-N伸缩振动；
❖综合上述信息及分子式，可知该化合物为：
邻苯二胺
.
图谱解析实例 例1 某化合物，测得分子式为C8H8O，其红外
光谱如下图所示，试推测其结构式。
C8H8O红外光谱图
1查找基团时先否定以逐步缩小范围2在解析特征吸收峰时要注意其它基团吸收峰的干扰3350和1640cm1处出现的吸收峰可能为样品中水的吸收3吸收峰往往不可能全部解析特别是指纹区4掌握主要基团的特征吸收
【2024版】第三章-红外吸收光谱分析-4
CH 3
附图A1 固载氯烷基硅氧烷原料硅胶在常温时测 定的IR谱图
附图A2 固载氯烷基硅氧烷的硅胶中间体在常温 时测定的IR谱图
附图A3 氯烷基硅氧烷做偶联剂研制的杀菌剂产 品在常温时测定的IR谱图
附图A4 固载氯烷基硅氧烷原料硅胶在200℃时测 定的IR谱图
附图A6 固载氯烷基硅氧烷的硅胶中间体在 200℃时测定的IR谱图
MeO
MeO Si O SiCH 2CH2CH2Cl + MeOH
MeO
以硅胶为载体通过γ-氯丙基三甲氧基硅烷固载 季铵盐制备水不溶性杀菌剂
CH 3
Si
CH2Cl + N CnH2n+1
Si
CH 2
CH 3
叔胺可以是 N,N-二甲基－n 烷基胺，n 为 12-18。
CH 3 N + CnH2n+1Cl-
入封闭液体池中，液层厚度一般为 0.01~1mm。
液体和溶液试样
液体和溶液试样
（2）液膜法 ➢ 沸点较高的试样，直接滴在两片盐片之间，形成液膜。 ➢ 一些固体也可以溶液的形式进行测定。 ➢ 常用的红外光谱溶剂应在所测光谱区内本身没有强烈的
吸收，不侵蚀盐窗，对试样没有强烈的溶剂化效应等。 如CS2（1350-600cm-1）和CCl4(4000-1350 cm-1) 等。
（3）试样的浓度和测试厚度应选择适当，以使光谱图中 的大多数吸收峰的透射比处于20%~80%范围内。
制样的方法
1 .气体样品 气态样品可在玻璃气槽内进行测定，它
的两端粘有红外透光的NaCl或KBr窗片。先 将气槽抽真空，再将试样注入。
气体样品
液体和溶液试样
（1）液体池法 沸点较低，挥发性较大的试样，可注
附图A1 固载氯烷基硅氧烷原料硅胶在常温时测 定的IR谱图
附图A2 固载氯烷基硅氧烷的硅胶中间体在常温 时测定的IR谱图
附图A3 氯烷基硅氧烷做偶联剂研制的杀菌剂产 品在常温时测定的IR谱图
附图A4 固载氯烷基硅氧烷原料硅胶在200℃时测 定的IR谱图
附图A6 固载氯烷基硅氧烷的硅胶中间体在 200℃时测定的IR谱图
MeO
MeO Si O SiCH 2CH2CH2Cl + MeOH
MeO
以硅胶为载体通过γ-氯丙基三甲氧基硅烷固载 季铵盐制备水不溶性杀菌剂
CH 3
Si
CH2Cl + N CnH2n+1
Si
CH 2
CH 3
叔胺可以是 N,N-二甲基－n 烷基胺，n 为 12-18。
CH 3 N + CnH2n+1Cl-
入封闭液体池中，液层厚度一般为 0.01~1mm。
液体和溶液试样
液体和溶液试样
（2）液膜法 ➢ 沸点较高的试样，直接滴在两片盐片之间，形成液膜。 ➢ 一些固体也可以溶液的形式进行测定。 ➢ 常用的红外光谱溶剂应在所测光谱区内本身没有强烈的
吸收，不侵蚀盐窗，对试样没有强烈的溶剂化效应等。 如CS2（1350-600cm-1）和CCl4(4000-1350 cm-1) 等。
（3）试样的浓度和测试厚度应选择适当，以使光谱图中 的大多数吸收峰的透射比处于20%~80%范围内。
制样的方法
1 .气体样品 气态样品可在玻璃气槽内进行测定，它
的两端粘有红外透光的NaCl或KBr窗片。先 将气槽抽真空，再将试样注入。
气体样品
液体和溶液试样
（1）液体池法 沸点较低，挥发性较大的试样，可注
第三章 红外光谱
不特征
胺
类别
键和官能团
C=O R-CHO C=O
拉
1750-1680 2720
伸
(cm-1)
说
明
醛、酮
羧酸
1770-1750（缔合时在1710） 气相在3550，液固缔合时在 3000-2500（宽峰） 1800 1860-1800 1735 1690-1650 3520，3380（游离）缔合降低100 2260-2210 1800-1750
1670（弱-无）
ห้องสมุดไป่ตู้
无
共轭烯烃
与烯烃同
向低波数位移，变宽
与烯烃同
吸收峰 振
动
化合物
C=C，CC，C=C-C=C C-H拉伸 （或伸缩） 苯环 3310-3300 一取代 对称 2140-2100弱 无
C-H弯析
炔烃
较强
非对称二取代2260-2190弱
700-600 强
芳烃
取代芳烃
3110-3010中
一、红外光谱的八个峰区
4000-1500cm-1区域又叫官能团区. 该区域出现的吸 收峰，较为稀疏，容易辨认. 1500-400cm-1区域又叫指纹区. 这一区域主要是： C－C、C－N、C－O 等单键和各种弯曲振动的
吸收峰，其特点是谱带密集、难以辨认。
二、重要官能团的红外特征吸收
C-H拉伸（或伸缩）
1600中 1500强
1580弱 1450弱-无
670弱 倍频 2000-1650 一取代770-730， 710-690强 二取代
同芳烃
同芳烃
邻- 770-735强 间- 810-750强 710-690中 对- 833-810强
泛频 2000-1660
红外光谱法
指纹区：波数在1330～667cm-1(波长7.5～15μm) 的区域称为指纹区。 在该区域中各种官能团的特征频率缺乏鲜明的特征性。 在指纹区包括有单键的伸缩振动及变形振动所产生的复 杂光谱。当分子结构稍有不同时，该区的吸收就有细微 的差异，而且峰带非常密集，犹如人的指纹，故称指纹 区。因此，可以利用分子结构上的微小变化所引起的指 纹区内光谱的明显变化来确定有机化合物的结构。
2、特征峰与相关峰
红外吸收光谱具有极强的特征性。在含有许多原子基团 的复杂分子中，这种特征性与各类型化学键振动的特征相 关联。组成分子的各种原子基团都有自己的特征红外吸收 的频率范围和吸收峰，称这些能用于鉴定原子基团存在并 有较高强度的吸收峰为特征峰，其相应的频率称为特征频 率或基团频率。 对于一个基团来说，除了有特征峰之外，还有一些其它 振动形式的吸收峰。将这些相互依存及可相互佐证的吸收 峰称为相关峰。 在实际分析中，由于样品中含有多种原子基团，并相互 影响，给分析带来一定的难度。此时用一组相关峰鉴别其 团的存在显得尤为重要。
带强度较弱。
2、偶极矩的影响 由量子力学得出，吸收系数与偶极矩变化量(Δμ)的平 方成正比，即ε(Δμ）2。而Δμ又与分子或基团的偶极矩、 分子的对称性及振动形式等有关。
§2.3 化合物基团频率及特征吸收峰
一、红外吸收光谱中的常用术语
1、基频峰与泛频峰
基频峰：其分子的振动能级从基态(V0)跃迁到第一激发态(V1) 跃迁几率大，故强度也大。 泛频峰 倍频峰： 从基态跃迁至第二、第三激发态时所产 生的吸收峰。由于振动能级间隔不等距， 所以倍频不是基频的整数倍。 组频峰：一种频率红外光，同时被两个振动所吸 收即光的能量由于两种振动能级跃迁。 泛频峰：因不符合跃迁选律，发生的几率很小，显示为弱峰。
第三章 红外吸收光谱分析-3
外部因素
外部因素主要指测定时物质的状态以及溶剂效应等因
素。 同一物质的不同状态，由于分子间相互作用力不同， 所得到光谱往往不同。 分子在气态时，其相互作用力很弱，此时可以观察到 伴随振动光谱的转动精细结构。 液态和固态分子间作用力较强，在有极性基团存在时， 可能发生分子间的缔合或形成氢键，导致特征吸收带 频率、强度和形状有较大的改变。 例如，丙酮在气态时的C-H为1742 cm-1 ，而在液态时 为1718 cm-1 。
C=O ：→降低
注意：有时在化合物中，I效应与M效应同时存在，如果二者方 向不一致，这时应考虑哪个效应起主导作用。例如，饱和酯的 C=O为1735cm-1，比酮（1715cm-1)高，就是由于I效应大于M效应， 二者的净效应使得电子云密度由氧移向双键中间，使键力常数增 加的缘故。
当含有孤对电子的原子（O、S、N等）与具有多重键
游离羧酸的co键频率出现在1760cm1左右在固体或液体中由于羧酸形成二聚体co键频率出现在1700cm1当两个振动频率相同或相近的基团相邻具有一公共原子时由于一个键的振动通过公共原子使另一个键的长度发生改变产生一个微扰从而形成了强烈的振动相互作用
第三章 红外吸收光谱分析
3.3 基团频率和特征吸收峰
利用指纹区中苯环的C-H面外变形振动吸收峰 和2000~ 1667cm-1区域苯的倍频或组合频吸收 峰，可以共同配合确定苯环的取代类型。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。
指纹区
变形振动- 亚甲基
指纹区
变形振动 - 甲基
对称δ s(CH3)1380㎝-1
共轭效应- C效应
共轭效应使共轭体系中的电子云密度平 均化。 双键略有伸长，单键略有缩短，即双键 电子云密度降低，化学键力常数变小， 伸缩振动频率向低频方向移动。 共轭效应常引起C=O双键的双键性降低， 伸缩振动频率向低波数位移。
第三章红外光谱分析法(波普分析)
第三章红外光谱分析法紫外-可见吸收光谱常用于研究具有共轭体系的有机化合物，而红外吸收谱则主要研究在振动中伴随偶极矩变化的化合物。
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，可用以鉴定未知物结构组成或确定其化学基团。
由于红外光谱分析特征性强，对气体、液体、固体均可分析，是鉴定有机化合物的最常用的方法之一。
常用的范围是400 - 4000cm-1。
一、红外吸收光谱的基本原理红外吸收光谱产生应满足两个条件：(1)辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量；(2)辐射与物质间有相互偶合作用。
分子在振动过程中必须有瞬间偶极矩的改变。
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。
分子的振动可近似看为一些用弹簧连接的小球的运动。
分子的振动能级（量子化）： E振=（V+1/2）hnV：化学键的振动频率；n：振动量子数。
任意两个相邻的能级间的能量差为：K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 m =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。
多原子分子的振动多原子分子的振动较双原子分子振动复杂得多。
其振动的基本类型有伸缩振动（ν）和弯曲振动（δ）两大类。
伸缩振动是指原子沿键轴方向伸缩，使键长发生周期性变化的振动。
由于振动偶合作用，3个原子以上的基团还可分为对称伸缩振动和不对称伸缩振动，表示为ν对称和ν不对称。
弯曲振动又叫变形或变角振动，指基团键角发生周期性变化的振动。
弯曲振动的力常数较小，因此常出现在低频区。
红外吸收峰的强度主要取决于吸收过程中偶极矩的变化。
变化越大，吸收越强。
通常两个原子的电负性相差越大，吸收越强。
如C=O吸收峰是大多数红外谱图中吸收最强的峰。
二、基团频率与特征吸收峰组成分子的各个基团均有其特定的红外吸收区域。
根据化学健的性质，可将其分为四个区：4000 - 2500 cm-1 氢键区；2500 - 2000 cm-1 参键区；2000 - 1500 cm-1 双键区；1500 - 1000 cm-1 单键区。
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红外光(0.76～1000μm)
λ(m) σ(cm-1)
0.78
3
30
300
12820
3333
333
33
近红外
中红外 远红外
红外光谱分类及功能
(cm1) 10 4 ( m)
1. 红外光谱的定义：
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 生的分子振动和转动能级从基态到激发态 的跃迁，从而形成的分子吸收光谱称为红 外光谱，又称为分子振动转动光谱。
正辛烷的红外光谱
烯烃
C-H伸缩振动吸收大于3000 cm-1 ，C=C键 的伸缩振动在1600-1680 cm-1 。随着双键碳上 烷基的增加，强度减弱。
烯烃C-H键的平面外弯曲振动吸收可用于 判断双键碳上的烷基取代类型。
烯烃=C-H键的弯曲振动频率(1000-650cm-1)
R
C H
H C
H
R
很弱
四倍频峰（ 0→4 ） 10923.1 cm-1
极弱
五倍频峰（ 0→5 ） 13396.5 cm-1
极弱
21+除2 基频）峰，、差倍频频峰峰（外1，-2还，出2现1-合2 频）峰等（，这1+些2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。
四、红外解谱四要素
1、峰位
分子内各种基团的特征吸收峰只出现 在红外光波谱的一定范围，如：C=O的伸 缩振动一般在1700 cm-1左右，烷基C-H伸 缩振动在2700-3000 cm-1。
例：HCl 自由度=3×2-5=1 只有一个伸缩振动 H2O 自由度=3×3-6=3 有三个基本振动模式 C6H6 自由度=3×12-6=30 有30个基本振动模式
6. 红外谱图的峰位
分子的振动频率决定分子基团吸收的红外光频率，即红 外吸收位置。
1 K 或 1 K
2
2C
m1 m2
m1 m2
2925cm-1(νas) 2850cm-1(νs)
属CH2
由两组峰 的强度可 大致判断 CH2和CH3
的比例
3000cm-1附近是否有吸收峰可 用于有机物和无机物的区分
2500-2000cm-1
叁键的伸缩振动区，此区域内任何小 的吸收 峰都 应收起注意，它们都能提供 结构信息。
2000-1500cm-1
吸收峰减少的原因
❖ 对称分子在振动过程中不发生偶极矩的变化
❖ 频率完全相同的振动彼此发生简并。 ❖ 强宽峰覆盖与它频率相近的弱而窄的吸收峰。 ❖ 吸收强度太弱，以致无法测定。 ❖ 吸收在中红外区之外。
烷烃
C-H伸 缩振动
2900
CH2弯 曲振动
C-H面 内弯曲 振动 720
1380
1465
CH3弯 曲振动
如：在3200-3600 cm-1存在吸收峰，宽 而钝的峰常是-OH，而尖峰可能是氨基。
4. 关联峰
指由一个基团引起的一组具有相互依存关系的特征峰。 一个有机基团有时具有多个特征吸收峰，反之若谱图中同 时有这些吸收峰都指证某一个有机基团，则分析结果更可靠。 如苯环的确认：3000-3100 cm-1 ；1660-2000 cm-1 ；14501600 cm-1 ；650-900 cm-1 。
2. 红外活性分子和非红外活性分子 产生红外吸收的分子称为红外活性分子，如CO2分 子；反之为非红外活性分子，如O2分子。
3. 局限 （1）CH3(CH2)6CH3 与 CH3 (CH2)8CH3图谱区别不大 （2）定量测量的误差可达百分之几！
4. 红外光谱图
5. 红外谱图的峰数
由n个原子组成的分子有3n-6个(线性分子为3n-5)振动模式, 即有3n-6个吸收带。
C C C C CC 伸缩振动频率 (cm-1) 2150 1715 1200
2. 诱导效应
O RC R
O R C Cl
O R C Br
O RC F
1715cm-1 1785--1815cm-1
～1812cm-1 ～1869cm-1
卤素 的吸 电子 作用 使羰 基的 双键 性增
加
3. 共轭效应
O RC R
第四章 红外吸收光谱(IR)
Infrared Absorption Spectroscopy
本章主要内容
1.1红外光谱的基本原理 1.2红外谱图的峰数、峰位与峰强（难点） 1.3红外光谱特征基团的吸收频率（重点） 1.4红外光谱在结构分析中的应用（重点）
红外光谱法发展历程
➢ 50年代初期，商品红外光谱仪问世。 ➢ 70年代中期，红外光谱已成为有机化 合物结构鉴定的最重要的方法。 ➢ 近十年来，傅里叶变换红外的问世以 及一些新技术的出现，使红外光谱得到更 加广泛的应用。
△E振=△n×h
(2)
当某红外频率的光子能量等于基团振动能级的
能量差时，可产生红外吸收。
分子中基团的能级从基态向第1，2， N激发态 跃迁，对应的吸收光谱带：
基频峰 （0→1） 2885.9 cm-1
最强，最有用
二倍频峰（ 0→2 ） 5668.0 cm-1
较弱
三倍频峰（ 0→3 ） 8346.9 cm-1
烯烃
1670
C=C伸缩 振动
900
=C-H 面外弯 曲振动
顺式2,2,5,5-四甲基己烯红外光谱
烯烃
完全对称的 反式化合物 无C=C伸缩
振动
反式2,2,5,5-四甲基己烯红外光谱
末端烯烃
=CH伸的弯 曲振动
1420
=C-H 面外弯 曲振动
3-甲基-1-戊烯的红外光谱
烯烃
－C≡C－ 伸缩振动
末端炔烃
≡ C-H面外弯 曲振动
单环芳烃（苯环）
芳环骨架的伸缩振动在：（确定苯环存在）
1625-1575cm-1，1525-1475cm-1
C-H伸缩振动在：
共轭烯烃
1610
共轭双键的伸 缩振动，向低 频位移，但强 度增加
1，3，5-己三烯的红外光谱
炔烃
≡C-H 末端炔烃
伸缩振动 3300cm-1 弯曲振动 600-700cm-1
C≡C
伸缩振动 2100-2140cm-1
非末端炔烃 无 无
2200-2260cm-1
1-辛炔的红外光谱
≡ C-H伸 缩振动
O R C CH CH
O CR
1715cm-1 1675cm-1 1690cm-1
羰基与别 的双键共 轭，减小 了双键的 键级，使 其双键性 降低，振 动频率降
低。
5.振动的耦合
若分子内的两个基团位置很近，振动频率也相近， 就可能发生振动耦合，使谱带分成两个，在原谱带高频 和低频一侧各出现一个谱带。例如乙酸酐的两个羰基间 隔一个氧原子，它们发生耦合。羰基的频率分裂为1818 和1750 cm-1 。(预期如果没有耦合其羰基振动将出现在 约1760 cm-1)。弯曲振动也能发生耦合。
平面箭式弯曲振动
分子的振动方式
弯 曲 振 动 改 变 键 角
平面摇摆弯曲振动
分子的振动方式
弯 曲 振 动 改 变 键 角
平面外摇摆弯曲振动
分子的振动方式
弯 曲 振 动 改 变 键 角
平面外扭曲弯曲振动
以水分子的振动为例加以说明
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，具有红 外活性。
红外光谱法的特点
❖ 任何气态、液态、固态样品均可进行红外
光谱测定； ❖ 不同的化合物有不同的红外吸收，由红外
光谱可得到化合物丰富的结构信息； ❖ 常规红外光谱仪价格低廉； ❖ 样品用量少； ❖ 可针对特殊样品运用特殊的测试方法
一、红外光谱的基础知识
红外光谱是分子吸收红外光引起振 动和转动能级跃迁产生的吸收信号。
4000-2500cm-1
烃基： 不饱和碳(双键及苯环)的碳氢伸缩振
动频率大于3000cm-1，饱和碳的碳氢伸缩 振动频率低于3000cm-1，叁键碳的碳氢吸 收峰在3300cm-1 ，峰很尖锐。
饱和碳的碳氢伸缩振动一般可见四个吸收峰。
2960cm-1(νas) 2870cm-1(νs)
属CH3
六、光谱峰位的影响因素
分子内基团的红外吸收会受到邻近基团及整个分 子其它部分的影响，也会因测定条件及样品的物理状 态而改变。所以同一基团的特征吸收会在一定范围内 波动。
1. 化学键的强度
一般地说化学键越强，则力常数 K 越大，红外
吸收频率 越大。如C-C三键，双键和单键的伸缩
振动吸收频率随键强度的减弱而减小。
双键的伸缩振动，是红外谱图中很重 要的区域。
区域内最重要的是羰基的吸收。
资料2， 各种基团特征吸收峰的峰位表
资料3， 各种无机离子特征吸收峰的峰位表：
2. 峰强
红外吸收峰的强度取决于分子振动时偶极矩的 变化，振动时分子偶极矩的变化越小，谱带强度也 就越弱。其次与跃迁几率(激发态分子占所有分子的 百分数)有关。
6.物态变化的影响
通常同种物质气态的特征频率较高，液态和固态较 低。如丙酮vC=O(气)＝1738 cm-1 , vC=O(液)＝1715 cm-1。 溶剂也会影响吸收频率。
七、红外光谱的分析
红外谱图的峰数
由n个原子组成的分子有3n-6个(线性分子为3n-5) 振动模式即有3n-6个吸收带。 例：HCl自由度=3×2-5=1 只有一个伸缩振动
①化学键两端连接的原子电负性差别大，则伸 缩振动时引起的峰也越强。
② 振动形式不同对分子的电荷分布影响不同
③ 分子对称性越高，峰越弱
二、红外光谱仪原理