第三章_红外和拉曼光谱讲解
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对称炔烃观察不到，但可观察到较强的拉曼散射峰
γ C≡N和N≡N：2240 cm-1和2100 cm-1
戊炔-1的红外吸收光谱
乙腈的红外吸收光谱
合频谱带——两个或两个以上基频之和或之差；
耦合频率——两个基团相邻且振动频率相差不大时，振动 耦合引起吸收频率偏离基频，移向高频或低频方向。
费米共振——倍频和组合频与某基频相近，相互作用而产 生强吸收或发生峰分裂。
由于上述振动使红外光谱十分复杂，增加了光谱对分子结 构表征的特征性。
（7）红外吸收的强度
（7）空间效应:P48
三．红外光谱仪
红外光源 单色仪 检测器 红外分光光度计
BACK
红外光源： Nernst灯 碳化硅棒
单色仪：可用棱镜、光栅、滤光片等 检测器：光子检测器
热检测器（热电偶、Galay池、热敏电偶 ） 红外分光光度计：色散型
FT-IR
BACK
红外分光光度计
色散型红外分光光度计
BACK
（2）红外吸收光谱
C12H24
T
3070
1640 1460
980 915
3000-2800
波数/cm-1
BACK
2、基本概念
（1）红外光区域的划分
红外区 近
波长（m） 0.78-2.5
波数（cm-1） 12800-4000
对应能级 弱电子跃迁
中 远 常用
2.5-50 50-1000 2.5-15
BACK
分子振动的类型
伸缩： 弯曲：
对称 非对称 剪切 摇动 摆动 扭动
BACK
三原子分子的振动
甲烷碎片分子的振动
CH2片段的弯曲振动
（3）振动频率的计算 A. 双原子分子的振动
m1
m2
1 k 2c
m1 m2
m1 m2
C-光速 K-键力常数 u-折合质量
B. 多原子分子的振动
分子具有3N个自由度 整wenku.baidu.com分子平动 3 整个分子转动 3 故分子内原子间运动（振动）为 3N-6 线性分子转动自由度为2，振动为3N-5
4000-200 200-10 4000-670
分子振动 分子转动 分子振动、转动
近紫外
可见
红外
200nm
400nm
780nm
1000um
近红外区
中红外区
远红外区
0.78um 2.5um
15.4um
1000um
（2）红外吸收的产生
瞬间偶极距的变化。 IR区主要限于分子各振动和转动能态间的跃迁； 分子必须有一个由振动或转动引起的偶极矩的净 变化； 辐射频率与分子振动的自然频率相匹配。
干 涉 光 谱 仪
Michelson FT-IR
FTIR的优点: 同时测量所有的辐射，使时间大大缩短； 通过装有激光校正的干涉仪，可得到高分辨率。
1
三维FT-IR谱
四．样品处理
红外透明材料KBr, NaCl, CaF2,等 ◆ 气体 ◆ 液体和溶液 ◆ 固体
BACK
气体池：
BACK
液体池：
红外吸收的强度取决于跃迁概率； 跃迁概率取决于振动偶极距变化的大小。
二、基团特征频率及其影响因素 1、基团频率
1 k 2c
m1 m2
m1 m2
BACK
2、影响基团频率的因素
（1）分子的对称性 （2）振动偶合
O R—C—NH2
O-
+
R—C = NH2
吸收：1690
（3）氢键：P46 低温、高浓度时氢键较强；固态比液态的氢键要
振动处理的条件： 分子质心在空间位置不变且不能转动； 所有质点运动是同相运动。
BACK
（4）红外光谱的特点
•每种化合物均有红外吸收，有机化合物的红 外光谱能提供丰富的结构信息 •任何气态、液态和固态样品均可进行红外光 谱测定，这是其它仪器分析方法难以做到的 •常规红外光谱仪器结构简单，价格不贵 •样品用量少，可达微克量级
2、烯烃及其它含双键的化合物
γ =C-H：3050 cm-1，w
γ C=C：1680-1620，w (强的拉曼吸收)
δ＝C－H：1000650 cm-1
RCH＝CH2：990和910 cm-1, s R2C＝CH2：890 cm-1, s E式烯烃： 960 cm-1, s Z式烯烃： 700 cm-1, m
（5）简正振动
E
h
E
h m
h
2
k
1 k 2c
cm1 1307 k
只有当振动频率与红外光频率相同，且振动中有 瞬间偶极变化时，才能产生红外吸收。
（6）谱带类型
基频谱带—— 多原子分子的基本振动引起的红外吸收称为 基频谱带。此外还有：
倍频谱带——由基态跃迁至第二、第三激发态所产生的谱 带；
强； 氢键O-H、N-H键的伸缩振动频率降低，弯曲振
动频率增加。
（4）物理状态及测定方式:P47
（5）诱导效应 O
R —C— R O
R —C— Cl
O R —C— F
1715 1785-1815
1869
（6）共轭效应 O
R —C— R
O R —C— C = C—
脂肪酮 1715
，不饱和酮 1675 芳酮 1690
γ C=N、N=N： 1620 cm-1
己烯-1的红外吸收光谱
2-甲基戊烯-1的红外吸收光谱
（E）-庚烯-3的红外吸收光谱
（Z）-庚烯-3的红外吸收光谱
-胡萝卜素（-carotene）的红外吸收光谱
3、炔烃和其它含叁键的化合物
γ C-H：3300 cm-1，m, 尖峰 δ C-H ：600 cm-1 γ C≡C：2200 cm-1，w，
第三章 红外和拉曼光谱
基本原理和基本概念
基团频率及其影响因素
红外光谱仪
样品处理
谱图解析
红外光谱定量分析
拉曼光谱简介
BACK
一、基本原理和基本概念
红外 吸收 拉曼 光散射
分子中结构和电子分布 分子中结构和电子分布
BACK
1、基本原理
（1）红外光谱的历史：
•1800年英国科学家赫谢尔发现红外线 •1936年世界第一台棱镜分光单光束红外光谱仪制成 •1946年制成双光束红外光谱仪 •60年代制成以光栅为色散元件的第二代红外光谱仪 •70年代制成傅立叶变换红外光谱仪，使扫描速度大大提高 •70年代末，出现了激光红外光谱仪、共聚焦显微红外光谱 仪等
固体：
压片法 内反射法
BACK
内反射法：
五．有机化合物谱图解析
1、烷烃
CH3：2960、2870——1460、1380（此峰分叉 表示偕二甲基） CH2：2925、2850——1470 C-C：1200
BACK
正壬烷的红外吸收光谱
2，2-二甲基戊烷的红外吸收光谱
环己烷的红外吸收光谱
乙基环己烷的红外吸收光谱
γ C≡N和N≡N：2240 cm-1和2100 cm-1
戊炔-1的红外吸收光谱
乙腈的红外吸收光谱
合频谱带——两个或两个以上基频之和或之差；
耦合频率——两个基团相邻且振动频率相差不大时，振动 耦合引起吸收频率偏离基频，移向高频或低频方向。
费米共振——倍频和组合频与某基频相近，相互作用而产 生强吸收或发生峰分裂。
由于上述振动使红外光谱十分复杂，增加了光谱对分子结 构表征的特征性。
（7）红外吸收的强度
（7）空间效应:P48
三．红外光谱仪
红外光源 单色仪 检测器 红外分光光度计
BACK
红外光源： Nernst灯 碳化硅棒
单色仪：可用棱镜、光栅、滤光片等 检测器：光子检测器
热检测器（热电偶、Galay池、热敏电偶 ） 红外分光光度计：色散型
FT-IR
BACK
红外分光光度计
色散型红外分光光度计
BACK
（2）红外吸收光谱
C12H24
T
3070
1640 1460
980 915
3000-2800
波数/cm-1
BACK
2、基本概念
（1）红外光区域的划分
红外区 近
波长（m） 0.78-2.5
波数（cm-1） 12800-4000
对应能级 弱电子跃迁
中 远 常用
2.5-50 50-1000 2.5-15
BACK
分子振动的类型
伸缩： 弯曲：
对称 非对称 剪切 摇动 摆动 扭动
BACK
三原子分子的振动
甲烷碎片分子的振动
CH2片段的弯曲振动
（3）振动频率的计算 A. 双原子分子的振动
m1
m2
1 k 2c
m1 m2
m1 m2
C-光速 K-键力常数 u-折合质量
B. 多原子分子的振动
分子具有3N个自由度 整wenku.baidu.com分子平动 3 整个分子转动 3 故分子内原子间运动（振动）为 3N-6 线性分子转动自由度为2，振动为3N-5
4000-200 200-10 4000-670
分子振动 分子转动 分子振动、转动
近紫外
可见
红外
200nm
400nm
780nm
1000um
近红外区
中红外区
远红外区
0.78um 2.5um
15.4um
1000um
（2）红外吸收的产生
瞬间偶极距的变化。 IR区主要限于分子各振动和转动能态间的跃迁； 分子必须有一个由振动或转动引起的偶极矩的净 变化； 辐射频率与分子振动的自然频率相匹配。
干 涉 光 谱 仪
Michelson FT-IR
FTIR的优点: 同时测量所有的辐射，使时间大大缩短； 通过装有激光校正的干涉仪，可得到高分辨率。
1
三维FT-IR谱
四．样品处理
红外透明材料KBr, NaCl, CaF2,等 ◆ 气体 ◆ 液体和溶液 ◆ 固体
BACK
气体池：
BACK
液体池：
红外吸收的强度取决于跃迁概率； 跃迁概率取决于振动偶极距变化的大小。
二、基团特征频率及其影响因素 1、基团频率
1 k 2c
m1 m2
m1 m2
BACK
2、影响基团频率的因素
（1）分子的对称性 （2）振动偶合
O R—C—NH2
O-
+
R—C = NH2
吸收：1690
（3）氢键：P46 低温、高浓度时氢键较强；固态比液态的氢键要
振动处理的条件： 分子质心在空间位置不变且不能转动； 所有质点运动是同相运动。
BACK
（4）红外光谱的特点
•每种化合物均有红外吸收，有机化合物的红 外光谱能提供丰富的结构信息 •任何气态、液态和固态样品均可进行红外光 谱测定，这是其它仪器分析方法难以做到的 •常规红外光谱仪器结构简单，价格不贵 •样品用量少，可达微克量级
2、烯烃及其它含双键的化合物
γ =C-H：3050 cm-1，w
γ C=C：1680-1620，w (强的拉曼吸收)
δ＝C－H：1000650 cm-1
RCH＝CH2：990和910 cm-1, s R2C＝CH2：890 cm-1, s E式烯烃： 960 cm-1, s Z式烯烃： 700 cm-1, m
（5）简正振动
E
h
E
h m
h
2
k
1 k 2c
cm1 1307 k
只有当振动频率与红外光频率相同，且振动中有 瞬间偶极变化时，才能产生红外吸收。
（6）谱带类型
基频谱带—— 多原子分子的基本振动引起的红外吸收称为 基频谱带。此外还有：
倍频谱带——由基态跃迁至第二、第三激发态所产生的谱 带；
强； 氢键O-H、N-H键的伸缩振动频率降低，弯曲振
动频率增加。
（4）物理状态及测定方式:P47
（5）诱导效应 O
R —C— R O
R —C— Cl
O R —C— F
1715 1785-1815
1869
（6）共轭效应 O
R —C— R
O R —C— C = C—
脂肪酮 1715
，不饱和酮 1675 芳酮 1690
γ C=N、N=N： 1620 cm-1
己烯-1的红外吸收光谱
2-甲基戊烯-1的红外吸收光谱
（E）-庚烯-3的红外吸收光谱
（Z）-庚烯-3的红外吸收光谱
-胡萝卜素（-carotene）的红外吸收光谱
3、炔烃和其它含叁键的化合物
γ C-H：3300 cm-1，m, 尖峰 δ C-H ：600 cm-1 γ C≡C：2200 cm-1，w，
第三章 红外和拉曼光谱
基本原理和基本概念
基团频率及其影响因素
红外光谱仪
样品处理
谱图解析
红外光谱定量分析
拉曼光谱简介
BACK
一、基本原理和基本概念
红外 吸收 拉曼 光散射
分子中结构和电子分布 分子中结构和电子分布
BACK
1、基本原理
（1）红外光谱的历史：
•1800年英国科学家赫谢尔发现红外线 •1936年世界第一台棱镜分光单光束红外光谱仪制成 •1946年制成双光束红外光谱仪 •60年代制成以光栅为色散元件的第二代红外光谱仪 •70年代制成傅立叶变换红外光谱仪，使扫描速度大大提高 •70年代末，出现了激光红外光谱仪、共聚焦显微红外光谱 仪等
固体：
压片法 内反射法
BACK
内反射法：
五．有机化合物谱图解析
1、烷烃
CH3：2960、2870——1460、1380（此峰分叉 表示偕二甲基） CH2：2925、2850——1470 C-C：1200
BACK
正壬烷的红外吸收光谱
2，2-二甲基戊烷的红外吸收光谱
环己烷的红外吸收光谱
乙基环己烷的红外吸收光谱