红外特征基团频率及其影响因素
红外光谱基团频率分析
12.酰胺： 3500-3100cm-1 N-H 伸缩振动 1680-1630cm-1 C=O 伸缩振动 1655-1590cm-1 N-H 弯曲振动 1420-1400cm-1 C-N 伸缩 13.有机卤化物： C-X 伸缩 脂肪族 C-F 1400-730 cm-1 C-Cl 850-550 cm-1 C-Br 690-515 cm-1 C-I 600-500 cm-1
C-S、 P-O 、Si-O 等单键的伸缩振动和 C=S、S=O 、P=O 等双键的伸缩振动吸收。 其中 C-H 对称弯曲振动，对识别甲基十分有用，C-O 的伸缩振动在 1300~1000 cm-1cm-1 的谱带为甲基的 ，是该区域最强的峰，也较易识别。 900~650 cm-1 区域的某些吸收峰可用来确认化合物的顺反构型。 例如，烯烃的 =C-H 面外变形振动出现的位置，很大程度上决定于双键的取代情况。对于 RCH=CH2 结构，在 990 cm-1 和 910 cm-1 出现两个强峰；为 RC=CRH 结构是， 其顺、反构型分别在 690 cm-1 和 970 cm-1 出现吸收峰，可以共同配合确定苯环 的取代类型。 二、常见官能团的特征吸收频率 三、影响基团频率的因素 基团频率主要是由基团中原子的质量和原子间的化学键力常数决定。然而，分子 内部结构和外部环境的改变对它都有影响， 因而同样的基团在不同的分子和不同 的外界环境中， 基团频率可能会有一个较大的范围。因此了解影响基团频率的因 素，对解析红外光谱和推断分子%( 结构都十分有用。 影响基团频率位移的因 素大致可分为内部因素和外部因素。 内部因素： 1. 电子效应 包括诱导效应、共轭效应和中介效应，它们都是由于化学键的电子 分布不均匀引起的。 （1）诱导效应（I 效应） 由于取代基具有不同的电负性，通过静电诱导作用， 引起分子中电子分布的变化。 从而改变了键力常数，使基团的特征频率发生了位 移。 例如，一般电负性大的基团或原子吸电子能力强，与烷基酮羰基上的碳原 子数相连时，由于诱导效应就会发生电子云由氧原子转向双键的中间，增加了 C=O 键的力常数，使 C=O 的振动频率升高，吸收峰向高波数移动。随着取代原 子电负性的增大或取代数目的增加， 诱导效应越强，吸收峰向高波数移动的程度 越显著。 （2）中介效应（ M 效应）当含有孤对电子的原子（O、S、N 等）与具有多重键 的原子相连时，也可起类似的共轭作用，称为中介效应。由于含有孤对电子的原 子的共轭作用，使 C=O 上的电子云更移向氧原子，C=O 双键的电子云密度平均 化，造成 C=O 键的力常数下降，使吸收频率向低波数位移。 对同一基团，若诱 导效应和中介效应同时存在， 则振动频率最后位移的方向和程度，取决于这两种 效应的结果。当诱导效应大于中介效应时，振动频率向高波数移动，反之，振动 频率向低波数移动。 2 . 氢键的影响氢键的形成使电子云密度平均化，从而使伸缩振动频率降低。游 离羧酸的 C=O 键频率出现在 1760 cm-1 左右，在固体或液体中，由于羧酸形成
201X.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（V0）跃迁到第一激发态（V i）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三N和-C三CH -C=C-和-C=N-的伸缩振动频率范围分别是_-1 -1 -1cm，cm ，cm 。
2013.9.23第三章 红外-答案
9.随着环张力增大,使环外双键的伸缩振动频率__增加_____________,而使环内双键的伸缩振动频率___减小______________。
10.红外光谱以波长或波数为横坐标，以表示吸收峰的位置。以透射率为纵坐标，表示吸收强度，吸收带为吸收峰在光谱上的波带位置
D. (1)的吸收强度大，(2)的吸收频率大；
28.某一含氧化合物的红外吸收光谱中，在3300～2500cm-1处有一个宽、强的吸收峰，下列物质中最可能的是哪一种？
A. ；B. ；C. ；D. .
29.下列四种红外光谱数据(单位cm-1)，哪一组数据与 相符合?
A．3000-2700，2400－2100，1000－650；B．3300－3010，1675－1500，1475－1300；
11.仅考虑C＝O所受到的电子效应，请按高低排出下列物质中 （伸缩振动）的次序：
， ， ， ， 。
答案: > > > > 。
12.仅考虑C＝O受到的电子效应，在酸、醛、酯、酰卤和酰胺类化合物中，出现C＝O伸缩振动频率的大小顺序应是怎样？
答案:酰卤>酸>醛>酯>酰胺。
13.分别在95％乙醇和正已烷中测定2－戊酮的红外光谱，试预测C＝O的伸缩振动吸收峰在哪种溶剂中出现的 较高？为什么？
6.对称结构分子，如H2O分子，没有红外活性，水分子的H-O-H对称伸缩振动不产生吸收峰。（F）
7.不考虑其他因素的影响，下列羰基化合物υc=0伸缩频率的大小顺序为：酰卤>酰胺>酸>醛>酯。（F）
8.红外吸收峰的数目一般比理论振动数目少，原因之一是有些振动是非红外活性的。（T）
红外光谱的影响因素和基团分析讲解
叔铵盐：2700~2200cm-1宽谱带
(3). C－H
烃类：3300～2700cm-1范围，3000cm-1是分界线。不饱和碳 （三键、双键及苯环）＞3000cm-1, 饱和碳（除三元环）＜3000
炔烃：～3300 cm-1，峰很尖锐, 烯烃、芳烃：3100～3000 cm-1
键型 Al-H Si-H P-H S-H Cl-H
频率 1750 2150 2350 2570 2890
化学键的伸缩振动频率范围
键型
波数
键型
C≡N
2260~2220 C-O
C≡C
2220~2060 C-N
C=O
1850~1650 C-F
C=C
1680~1600 C-Cl
C-C
1250-1150 C-Br
2.3. 红外光谱的吸收频率及其影响因素
化学键的振动频率不仅与其性质有关如成键原子的杂 化方式，质量效应等，还受很多外部因素的影响。相同基 团的特征吸收并不总在一个固定频率上。影响因素有关：
1. 质量效应 2.电子效应 内在因素 3.空间效应 4.氢键 5.振动的偶合 外在因素
（1）质量效应
分子中键的振动频率与化学键力常数成正比，与折合 质量成反比。
3). 其它键的振动 C-C：伸缩振动一般很弱，无鉴定价值 C-X：伸缩振动 F：1400~1000 cm-1 (m~s) Cl: 800~600 cm-1 (s) Br: 600~500 cm-1 (s) I: ~500 cm-1 (s) O-H：弯曲振动：面内（1500-1300）面外（650cm-1） B-O：伸缩振动 1500-1300 cm-1 （m~s）B-C：1435 cm-1 Si-O-Si：1100~1000cm-1
基团的红外吸收频率
基团的红外吸收频率基团的红外吸收频率是有机化学中的一个重要概念，它指的是分子中化学键振动所产生的红外辐射能量。
基团的不同种类和结构决定了它们的红外吸收频率，因此可以通过红外光谱分析来确定分子中基团的种类和结构。
本文将介绍几种常见的基团及其对应的红外吸收频率。
羰基是有机化合物中最常见的基团之一，它包括酮和醛两种类型。
酮的羰基C=O键振动频率通常在1700-1750 cm-1之间，而醛的羰基C=O键振动频率则更高，通常在2700-2820 cm-1之间。
这是因为醛中羰基周围存在着C-H键的拉伸振动，导致其红外吸收频率增加。
羧基是另一种常见的有机化合物基团，它包括羧酸和酯两种类型。
羧酸中羧基C=O键振动频率通常在1680-1725 cm-1之间，而酯中羧基C=O键振动频率则更低，通常在1735-1750 cm-1之间。
这是因为酯中羧基周围存在着C-O键的伸缩振动，导致其红外吸收频率降低。
氨基是有机化合物中含氮基团的一种，它包括氨基和胺基两种类型。
氨基中N-H键振动频率通常在3300-3500 cm-1之间，而胺基中N-H键振动频率则更低，通常在3200-3300 cm-1之间。
这是因为胺基中氮原子周围存在着更多的碳原子，导致其N-H键振动受到更多的阻尼。
苯环是由六个碳原子构成的环状结构，它是有机化合物中最常见的环状结构之一。
苯环中C-H键振动频率通常在3000-3100 cm-1之间，而苯环中C=C键振动频率则在1600-1620 cm-1之间。
这是因为苯环中C-H键周围存在着π电子云，导致其振动受到更多的阻尼。
以上介绍了几种常见的有机化合物基团及其对应的红外吸收频率。
通过红外光谱分析，我们可以确定分子中基团的种类和结构，从而更好地理解有机化学反应的机理和过程。
红外图谱特征
一、基团频率区和指纹区（一）基团频率区中红外光谱区可分成4000 cm-1 ~1300 cm-1和1800cm-1 （1300 cm-1 ）~ 600 cm-1两个区域。
最有分析价值的基团频率在4000 cm-1 ~ 1300 cm-1 之间，这一区域称为基团频率区、官能团区或特征区。
区内的峰是由伸缩振动产生的吸收带，比较稀疏，容易辨认，常用于鉴定官能团。
在1800 cm-1 （1300 cm-1 ）~600 cm-1 区域内，除单键的伸缩振动外，还有因变形振动产生的谱带。
这种振动与整个分子的结构有关。
当分子结构稍有不同时，该区的吸收就有细微的差异，并显示出分子特征。
这种情况就像人的指纹一样，因此称为指纹区。
指纹区对于指认结构类似的化合物很有帮助，而且可以作为化合物存在某种基团的旁证。
基团频率区可分为三个区域：LT7U 键或芳香核共轭时，该峰位移到2220~2230 cm-1附近。
若分子中含有C、H、N原子，-C ≡N基吸收比较强而尖锐。
若分子中含有O原子，且O原子离-C ≡N 基越近，-C ≡N基的吸收越弱，甚至观察不到。
1900~1200 cm-1为双键伸缩振动区该区域重要包括三种伸缩振动：①C=O伸缩振动出现在1900~1650 cm-1 ，是红外光谱中很特征的且往往是最强的吸收，以此很容易判断酮类、醛类、酸类、酯类以及酸酐等有机化合物。
酸酐的羰基吸收带由于振动耦合而呈现双峰。
②C=C伸缩振动。
烯烃的C=C伸缩振动出现在1680~1620 cm-1 ，一般很弱。
单核芳烃的C=C伸缩振动出现在1600 cm-1和1500 cm-1附近，有两个峰，这是芳环的骨架结构，用于确认有无芳核的存在。
③苯的衍生物的泛频谱带，出现在2000~1650 cm-1范围，是C-H面外和C=C面内变形振动的泛频吸收，虽然强度很弱，但它们的吸收面貌在表征芳核取代类型上是有用的。
（二）指纹区d 1. 1800（1300）~900 cm-1区域是C-O、C-N、C-F、C-P、C-S、P-O、Si-O 等单键的伸缩振动和C=S、S=O、P=O等双键的伸缩振动吸收。
红外吸收光谱峰位的影响因素
红外吸收光谱峰位的影响因素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他部分的影响，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。
影响因素有： 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ν 越大。
如碳碳三键，双键和单键的伸缩振动吸收频率随键强度的减弱而减小。
伸缩振动频率 (cm -1) 2150 1715 1200 2. 诱导效应诱导效应可以改变吸收频率。
如羰基连有拉电子基团可增强碳氧双键，加大C=O 键的力常数K ，使C=O 吸收向高频方向移动。
C=O 伸缩振动频率（cm -1 ） 1715 1815 ~ 17853. 共轭效应共轭效应常使C =O 双键的极性增强，双键性降低，减弱键的强度使吸收向低频方向移动。
例如羰基与α、β不饱和双键共轭，从而削弱了碳氧双键，使羰基伸缩振动吸收频率向低波数位移。
C=O 伸缩振动频率（cm -1） 1715 1685 ~ 16704. 成键碳原子的杂化状态一般化学键的原子轨道s 成分越多，化学键力常数K 越大，吸收频率越高。
sp sp 2 sp 3C?H伸缩振动频率（cm-1）3300 3100 29005. 键张力的影响主要是环状化合物环的大小不同影响键的力常数，使环内或环上基团的振动频率发生变化。
具体变化在不同体系也有不同。
例如：环丙烷的C-H伸缩频率在3030 cm-1，而开链烷烃的C-H伸缩频率在3000 cm-1以下。
6．氢键的影响氢键的形成使电子云密度平均化，从而使伸缩振动频率降低。
形成氢键后基团的伸缩频率都会下降。
游离羧酸的C=O键频率出现在1760 cm-1 左右，在固体或液体中，由于羧酸形成二聚体，C=O键频率出现在1700 cm-1 。
分子内氢键不受浓度影响，分子间氢键受浓度影响较大。
例如：乙醇的自由羟基的伸缩振动频率是3640 cm-1，而其缔合物的振动频率是3350 cm-1。
常见基团红外光谱特征频率解读
仲酰胺-CONH- 仲酰胺仲C=O与NH可以分别位于分子键的同侧或异测，因而有顺式和反式之别，顺式比反式频率低，由于含量不同，两峰强度可能相差较大NH 3500~3400反式 3460~3400 顺式 3440~3420顺式和反式 3100~3070 NH2平面变角振动的倍频C=O 1700~1670 酰胺吸收带1，当N上有吸电子取代基时，C-O 频率向高频位移δN-H 键状 1550 ~1510 环状 1430 酰胺吸收带2C-N 1260 酰胺吸收带3γN-H 700 酰胺吸收带4氮氮双键烷基偶氮化合物 1575~1555 v N=N伸缩反式芳香偶氮化合物 1440~1410 弱 N=N伸缩顺式芳香偶氮化合物约1510 弱 N=N伸缩芳烃芳烃=C-H 和环C=C伸缩振动=C-H 3080~3010 m 出现一组谱峰（3-4个）=C-H-C=C- 1625~1590 v 通常在大约1600处1590~1575 v 若共轭在1580出现强谱带1520~1470 v 有吸电子基团取代时通常在大约1470，有给电子基团取代时通常在大约15101465~1430 v芳环上=C-H非平面变角振动频率1，4-二取代 860-800 vs羟基羟基O-H伸缩振动游离O-H 3670~3580 v 尖峰，OH伸缩氢键缔合O-H 3550~3230 m-s 通常峰形宽，振动频率与浓度有关（分子间）氢键缔合O-H 3590~3400 v 通常峰形窄，振动频率与浓度无关（分子内）螯合O-H 3200~2500 v 通常峰形宽，振动频率与浓度无关羟基O-H变形振动伯、伯醇 1350~1260 s 面内变形叔醇 1410~1310 s 面内变形醇 700~600 宽，面外变形羧基-COOH中OH伸缩振动 3560~3500（单体） m-w 气态或非极性稀溶液中，以单体形式存在3000~2500（二聚体） m 一组非常特征的宽吸收带，-COOH中C=O伸缩振动；饱和脂肪族羧酸 1800~1740（单体）1725~1740（二聚体）芳香族羧酸 1700~1680（二聚体）α，β-不饱和脂肪族羧酸1715~1690（二聚体）分子内氢键羧酸 1680~1650-COO- 1610~15501420~1400含氯基团C-Cl 760~505 s450~250 s氯甲酸酯约690 sRO-COCl 485~470 s胺胺 N-H伸缩振动伯胺，-NH2 3550~3330 w-m（稀溶液光谱） 3450~3250 w-m仲胺（脂肪族）-NH 3500~3300 w仲胺（芳香族）-NH 3450~3400 m胺 N-H变形振动伯胺 1650~1580 m-s 其主峰在3000，低频一侧存在许多小的副峰，副峰中最强的在2650，高频一侧的吸收是由强烈缔合的OH伸缩振动产生的。
红外光谱分析习题
红外光谱分析法试题一、简答题1. 产生红外吸收的条件是什么是否所有的分子振动都会产生红外吸收光谱为什么2．以亚甲基为例说明分子的基本振动模式.3. 何谓基团频率它有什么重要用途4．红外光谱定性分析的基本依据是什么简要叙述红外定性分析的过程．5．影响基团频率的因素有哪些|6．何谓指纹区它有什么特点和用途二、选择题1. 在红外光谱分析中，用 KBr制作为试样池，这是因为 ( )A KBr 晶体在 4000～400cm -1范围内不会散射红外光B KBr 在 4000～400 cm -1范围内有良好的红外光吸收特性C KBr 在 4000～400 cm -1范围内无红外光吸收D 在 4000～400 cm -1范围内，KBr对红外无反射2. 一种能作为色散型红外光谱仪色散元件的材料为 ( )A 玻璃B 石英C 卤化物晶体D 有机玻璃3. 并不是所有的分子振动形式其相应的红外谱带都能被观察到，这是因为 ( )/A 分子既有振动运动，又有转动运动，太复杂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 分子某些振动能量相互抵消了4. 下列四种化合物中，羰基化合物频率出现最低者为 ( )A IB IIC IIID IV5. 在下列不同溶剂中，测定羧酸的红外光谱时，C＝O 伸缩振动频率出现最高者为 ( )！A 气体B 正构烷烃C 乙醚D 乙醇6. 水分子有几个红外谱带，波数最高的谱带对应于何种振动( )A 2 个，不对称伸缩B 4 个，弯曲C 3 个，不对称伸缩D 2 个，对称伸缩7. 苯分子的振动自由度为 ( )A 18B 12C 30D 318. 在以下三种分子式中 C＝C 双键的红外吸收哪一种最强(1) CH3－CH = CH2 (2) CH3－ CH = CH－CH3（顺式） (3) CH3－CH = CH－CH3（反式） ( )A （1）最强B (2) 最强C (3) 最强D 强度相同9. 在含羰基的分子中，增加羰基的极性会使分子中该键的红外吸收带 ( )】A 向高波数方向移动B 向低波数方向移动C 不移动D 稍有振动10. 以下四种气体不吸收红外光的是 ( )A H2OB CO 2C HClD N211. 某化合物的相对分子质量Mr=72,红外光谱指出,该化合物含羰基,则该化合物可能的分子式为 ( )A C4H8OB C3H4O 2C C3H6NOD (1) 或(2)12. 红外吸收光谱的产生是由于 ( )A 分子外层电子、振动、转动能级的跃迁B 原子外层电子、振动、转动能级的跃迁C 分子振动-转动能级的跃迁;D 分子外层电子的能级跃迁13. Cl2分子在红外光谱图上基频吸收峰的数目为 ( )A 0B 1C 2D 314. 红外光谱法试样可以是 ( )A 水溶液B 含游离水C 含结晶水D 不含水15. 能与气相色谱仪联用的红外光谱仪为 ( )A 色散型红外分光光度计B 双光束红外分光光度计C 傅里叶变换红外分光光度计D 快扫描红外分光光度计?16. 试比较同一周期内下列情况的伸缩振动(不考虑费米共振与生成氢键)产生的红外吸收峰, 频率最小的是 ( )A C-HB N-HC O-HD F-H17. 已知下列单键伸缩振动中 C-C C-N C-O 键力常数k/(N•cm-1) 吸收峰波长λ/μm 6 问C-C, C-N, C-O键振动能级之差⊿E顺序为 ( )A C-C > C-N > C-OB C-N > C-O > C-CC C-C > C-O > C-ND C-O > C-N > C-C18. 一个含氧化合物的红外光谱图在3600～3200cm -1有吸收峰, 下列化合物最可能的是 ( )A CH3－CHOB CH3－CO-CH3C CH3－CHOH-CH3D CH3－O-CH2-CH319. 用红外吸收光谱法测定有机物结构时, 试样应该是 ( )A 单质B 纯物质C 混合物D 任何试样`20. 下列关于分子振动的红外活性的叙述中正确的是 ( )A 凡极性分子的各种振动都是红外活性的, 非极性分子的各种振动都不是红外活性的B 极性键的伸缩和变形振动都是红外活性的C 分子的偶极矩在振动时周期地变化, 即为红外活性振动D 分子的偶极矩的大小在振动时周期地变化, 必为红外活性振动, 反之则不是三、填空题1．在分子的红外光谱实验中, 并非每一种振动都能产生一种红外吸收带, 常常是实际吸收带比预期的要少得多。
红外光谱的影响因素和基团分析
2). C＝C伸缩振动 1670~1600 cm-1 ，强度中等或较低。 烯烃： 1680～1600 cm-1
芳环骨架振动：﹝苯环、吡啶环及其它芳环﹞
1650~1450 cm-1 范围 苯： ～1600，1580，1500，1450 cm-1 吡啶：～1600，1570，1500，1435 cm-1 呋喃：～1600，1500，1400 cm-1
酯：脂肪酸酯～1735 cm-1，不饱和酸酯或苯甲酸酯低波
数位移约20 cm-1 羧酸：～1720 cm-1，若在第一区约 3000 cm-1出现强、宽吸收。 醛：在2850～2720 cm-1 范围有 m 或 w 吸收，出现1～2条谱带，结合此峰，
可判断醛基存在。 酮：唯一的特征吸收带
酰胺：1690～1630 cm-1 ，缔合态约 1650 cm-1 伯酰胺：～1690 cm-1（Ⅰ） ,1640 cm-1（Ⅱ） 仲酰胺：～1680 cm-1（Ⅰ），1530 cm-1（Ⅱ）， 1260 cm-1 （Ⅲ） 叔酰胺：～1650 cm-1
（5）振动的偶合
分子内两基团位置很近并且振动频率相同或相近时, 它们
之间发生强相互作用, 结果产生两个吸收峰, 一个向高频移 动, 一个向低频移动。
2.4. 红外光谱的分区
常见的有机化合物基团频率出现的范围：4000 1300（官能团 区） 1300~ 650 cm-1（指纹区）依据基团的振动形式，分为四个 区： (1)4000 2500 cm-1 X—H伸缩振动区（X=O，N，C，S） (2)2500 2000 cm-1 三键，累积双键伸缩振动区 (3)2000 1500 cm-1 双键伸缩振动区 (4)1500 600 cm-1 X—Y伸缩， X—H变形振动区
第3节基团频率和特征吸收峰资料
化学 仪器分析
1307 k
R-COH C=0 1730cm -1 ； R-COF C=0 1920cm-1 ; R-CONH2 C=0 1650cm-1 ;
ｂ．中介效应(M)
(3)1900 1200 cm-1 双键伸缩振动区
指纹区 (4)1200 670 cm-1
X—Y伸缩， X—H变形振动区
化学 仪器分析
二、分子结构与吸收峰
1． X—H伸缩振动区（4000 2500 cm-1 ）
（1）—O—H 3650 3200 cm-1 确定 醇、酚、酸 在非极性溶剂中，浓度较小（稀溶液）时，峰形尖锐，强
第三节 基团频率和特征吸收峰
一、红外吸收光谱的特征性
与一定结构单元相联系的、在一定范围内出现的化学键振 动频率——基团特征频率（特征峰）；
例： 2800 3000 cm-1 —CH3 特征峰； 1600 1850 cm-1 — C=O 特征峰；
基团所处化学环境不同，特征峰出现位置变化：
—CH2—CO—CH2— —CH2—CO—O— —CH2—CO—NH—
υC=C 1695～1540cm-1 费米共振后产生1640cm-1和1613cm-1强吸收峰。
化学 仪器分析
2．外部因素
（1）溶剂：随着溶剂极性的增加，形成氢键，向低波 数方向移动。强度增加。
尽量采用非极性溶剂。
（2）状态（分子间的相互作用力不同）： 气态：分子间相互作用力弱，可以观察到精细的转
吸收；当浓度较大时，发生缔合作用，峰形较宽。
注意区分 —NH伸缩振动： 3500 3100 cm-1
红外光谱分析习题
红外光谱分析法试题一、简答题1. 产生红外吸收的条件是什么?是否所有的分子振动都会产生红外吸收光谱?为什么? 2．以亚甲基为例说明分子的根本振动模式.3. 何谓基团频率? 它有什么重要用途?4．红外光谱定性分析的根本依据是什么？简要表达红外定性分析的过程．5．影响基团频率的因素有哪些?6．何谓指纹区？它有什么特点和用途？二、选择题1. 在红外光谱分析中，用 KBr制作为试样池，这是因为 ( )A KBr 晶体在 4000～400cm -1围不会散射红外光B KBr 在 4000～400 cm -1围有良好的红外光吸收特性C KBr 在 4000～400 cm -1围无红外光吸收D 在 4000～400 cm -1围，KBr对红外无反射2. 一种能作为色散型红外光谱仪色散元件的材料为 ( )A 玻璃B 石英C 卤化物晶体D 有机玻璃3. 并不是所有的分子振动形式其相应的红外谱带都能被观察到，这是因为 ( )A 分子既有振动运动，又有转动运动，太复杂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 分子某些振动能量相互抵消了4. 以下四种化合物中，羰基化合物频率出现最低者为 ( )A IB IIC IIID IV5. 在以下不同溶剂中，测定羧酸的红外光谱时，C＝O 伸缩振动频率出现最高者为 ( )A 气体B 正构烷烃C 乙醚D 乙醇6. 水分子有几个红外谱带，波数最高的谱带对应于何种振动 ? ( )A 2 个，不对称伸缩B 4 个，弯曲C 3 个，不对称伸缩D 2 个，对称伸缩7. 苯分子的振动自由度为 ( )A 18B 12C 30D 318. 在以下三种分子式中 C＝C 双键的红外吸收哪一种最强?(1) CH3－CH = CH2 (2) CH3－ CH = CH－CH3〔顺式〕 (3) CH3－CH = CH－CH3〔反式〕 ( )A 〔1〕最强B (2) 最强C (3) 最强D 强度一样9. 在含羰基的分子中，增加羰基的极性会使分子中该键的红外吸收带 ( )A 向高波数方向移动B 向低波数方向移动C 不移动D 稍有振动10. 以下四种气体不吸收红外光的是 ( )A H2OB CO 2C HClD N211. 某化合物的相对分子质量Mr=72,红外光谱指出,该化合物含羰基,那么该化合物可能的分子式为 ( )A C4H8OB C3H4O 2C C3H6NOD (1) 或(2)12. 红外吸收光谱的产生是由于 ( )A 分子外层电子、振动、转动能级的跃迁B 原子外层电子、振动、转动能级的跃迁C 分子振动-转动能级的跃迁D 分子外层电子的能级跃迁13. Cl2分子在红外光谱图上基频吸收峰的数目为 ( )A 0B 1C 2D 314. 红外光谱法试样可以是 ( )A 水溶液B 含游离水C 含结晶水D 不含水15. 能与气相色谱仪联用的红外光谱仪为 ( )A 色散型红外分光光度计B 双光束红外分光光度计C 傅里叶变换红外分光光度计D 快扫描红外分光光度计16. 试比拟同一周期以下情况的伸缩振动(不考虑费米共振与生成氢键)产生的红外吸收峰, 频率最小的是 ( )A C-HB N-HC O-HD F-H17. 以下单键伸缩振动中 C-C C-N C-O 键力常数k/(N•cm-1) 4.5 5.8 5.0 吸收峰波长λ/μm 6 6.46 6.85 问C-C, C-N, C-O键振动能级之差⊿E顺序为 ( )A C-C > C-N > C-OB C-N > C-O > C-CC C-C > C-O > C-ND C-O > C-N > C-C18. 一个含氧化合物的红外光谱图在3600～3200cm -1有吸收峰, 以下化合物最可能的是 ( )A CH3－CHOB CH3－CO-CH3C CH3－CHOH-CH3D CH3－O-CH2-CH319. 用红外吸收光谱法测定有机物构造时, 试样应该是 ( )A 单质B 纯物质C 混合物D 任何试样20. 以下关于分子振动的红外活性的表达中正确的选项是 ( )A 凡极性分子的各种振动都是红外活性的, 非极性分子的各种振动都不是红外活性的B 极性键的伸缩和变形振动都是红外活性的C 分子的偶极矩在振动时周期地变化, 即为红外活性振动D 分子的偶极矩的大小在振动时周期地变化, 必为红外活性振动, 反之那么不是三、填空题1．在分子的红外光谱实验中, 并非每一种振动都能产生一种红外吸收带, 常常是实际吸收带比预期的要少得多。
红外光谱分析习题解答
红外光谱分析习题解答1、解：影响红外吸收峰强度的主要因素：红外吸收的强度主要由振动能级的跃迁概率和振动过程中偶极矩的变化决定。
从基态向第一激发态跃迁的概率大，因此基频吸收带一般较强。
另外，基频振动过程中偶极矩的变化越大，则其对应的红外吸收越强。
因此，如果化学键两端连接原子的电负性差异越大，或分子的对称性越差，则伸缩振动时化学键的偶极矩变化越大，其红外吸收也越强，这就是C=O的强度大于C=C的原因。
一般来说，反对称伸缩振动的强度大于对称收缩振动的强度，伸缩振动的强度大于变形振动的强度。
2、解：由量子力学可知，简单双原子分子的吸收频率可用下式表示：μπσkc 21=（1） AN M M M M )(2121+=μ （2）（1）式中：σ为波数（cm -1），c 为光在真空中的速度（310-10cm S -1），k 为化学键力常数（N cm -1）（2）式中： ^M 1和M 2分别为两种原子的摩尔质量，N A 为阿伏加德罗常数（1023mol -1） 将（2）式代入（1）得21212121)(1307)(221M M M M k M M M M k cN kc A +=+==πμπσ【教材P 153公式（10-6）系数为1370有误】 H －Cl 键的键力常数12212121.50079.13453.350079.1453.35130729931307-⋅=+⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛=+⎪⎭⎫ ⎝⎛=cm N M M M M k σ&3、解：依照上题的计算公式21212121)(1307)(221M M M M k M M M M k cN k c A +=+==πμπσ将k ＝9 N cm -1，M H =，M F =代入可计算得到HF 的振动吸收峰频率为4023cm -1。
4、解：2-戊酮的最强吸收带是羰基的伸缩振动（C=O ），分别在极性溶剂95%乙醇和非极性溶剂正己烷中，其吸收带出现的频率在正己烷中位于较高处。
红外光谱分析法习题(含答案)
红外光谱分析法试题之勘阻及广创作一、简答题1.发生红外吸收的条件是什么?是否所有的分子振动都会发生红外吸收光谱?为什么?2．以亚甲基为例说明分子的基本振动模式.3.何谓基团频率?它有什么重要用途?4．红外光谱定性分析的基本依据是什么？简要叙述红外定性分析的过程．5．影响基团频率的因素有哪些?6．何谓指纹区？它有什么特点和用途？二、选择题1.在红外光谱分析中，用 KBr制作为试样池，这是因为 ( )A KBr晶体在 4000～ 400cm -1 范围内不会散射红外光B KBr在 4000～ 400 cm -1 范围内有良好的红外光吸收特性C KBr在 4000～ 400 cm -1 范围内无红外光吸收D 在 4000～ 400 cm -1 范围内，KBr 对红外无反射2.一种能作为色散型红外光谱仪色散元件的资料为 ( )A 玻璃B 石英C 卤化物晶体D 有机玻璃3.其实不是所有的分子振动形式其相应的红外谱带都能被观察到，这是因为 ( )A 分子既有振动运动，又有转动运动，太复杂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 分子某些振动能量相互抵消了 4.下列四种化合物中，羰基化合物频率出现最低者为 ( )A IB IIC IIID IV5.在下列分歧溶剂中，测定羧酸的红外光谱时，C＝O伸缩振动频率出现最高者为 ( )A 气体B 正构烷烃C 乙醚D 乙醇6.水分子有几个红外谱带，波数最高的谱带对应于何种振动? ( )A 2个，分歧错误称伸缩B 4个，弯曲C 3个，分歧错误称伸缩D 2个，对称伸缩7.苯分子的振动自由度为( )A 18B 12C 30D 318.在以下三种分子式中C＝C双键的红外吸收哪一种最强?(1) CH3－CH = CH2 (2) CH3－CH = CH－CH3（顺式） (3) CH3－CH = CH－CH3（反式）( )A（1）最强 B (2)最强 C (3)最强 D 强度相同9.在含羰基的分子中，增加羰基的极性会使分子中该键的红外吸收带( )A 向高波数方向移动B 向低波数方向移动C 不移动D 稍有振动10.以下四种气体不吸收红外光的是( )A H2OB CO 2C HClD N211.某化合物的相对分子质量Mr=72,红外光谱指出,该化合物含羰基,则该化合物可能的分子式为( )A C4H8OB C3H4O 2C C3H6NOD (1) 或(2)12.红外吸收光谱的发生是由于( )A 分子外层电子、振动、转动能级的跃迁B 原子外层电子、振动、转动能级的跃迁C 分子振动-转动能级的跃迁D 分子外层电子的能级跃迁13. Cl2分子在红外光谱图上基频吸收峰的数目为( )A 0B 1C 2D 314.红外光谱法试样可以是( )A 水溶液B 含游离水C 含结晶水D 不含水15.能与气相色谱仪联用的红外光谱仪为( )A 色散型红外分光光度计B 双光束红外分光光度计C 傅里叶变换红外分光光度计D 快扫描红外分光光度计16.试比较同一周期内下列情况的伸缩振动(不考虑费米共振与生成氢键)发生的红外吸收峰,频率最小的是( )A C-HB N-HC O-HD F-H17.已知下列单键伸缩振动中C-C C-N C-O键力常数k/(N•cm-1λ/μm 6 6.46 6.85问C-C, C-N, C-O键振动能级之差⊿E顺序为( )A C-C > C-N > C-OB C-N > C-O > C-CC C-C > C-O > C-ND C-O > C-N > C-C18.一个含氧化合物的红外光谱图在3600～3200cm -1有吸收峰,下列化合物最可能的是( )A CH3－CHOB CH3－CO-CH3C CH3－CHOH-CH3D CH3－O-CH2-CH319.用红外吸收光谱法测定有机物结构时,试样应该是( )A 单质B 纯物质C 混合物D 任何试样20.下列关于分子振动的红外活性的叙述中正确的是( )A 凡极性分子的各种振动都是红外活性的,非极性分子的各种振动都不是红外活性的B 极性键的伸缩和变形振动都是红外活性的C 分子的偶极矩在振动时周期地变更,即为红外活性振动D 分子的偶极矩的大小在振动时周期地变更,必为红外活性振动,反之则不是三、填空题1．在分子的红外光谱实验中,并不是每一种振动都能发生一种红外吸收带,经常是实际吸收带比预期的要少得多。
第3节 基团频率和特征吸收峰
C-H
C=C
C=O C-C，C-N，C-O C-X
O-H（氢键）
S-H
N-H
P-H CN
N-O N-N C-F C=N
C-H，N-H，O-H 3500
化学 仪器分析
3000 2500 特征区
2000
1500
1000 500 指纹区
三、影响峰位变化的因素
化学键的振动频率不仅与其性质有关，还受分子的内部
含 氢 化 学 键
伸 缩 振 动 变 形 振 动
活 泼 氢 不 饱 和 氢 饱 和 氢 三 键 双 键
Ｏ－Ｈ Ｎ－Ｈ Ｐ－Ｈ Ｓ－Ｈ Ｃ－Ｈ Ａr－Ｈ ＝Ｃ－Ｈ －ＣＨ３ ＣＨ２ －ＣＨ Ｃ Ｃ Ｎ Ｃ Ｒ２Ｃ＝Ｏ ＲＨＣ＝Ｏ Ｃ＝Ｃ Ｃ－Ｏ Ｃ－Ｎ Ｃ－Ｃ Ｃ－Ｃ－Ｃ Ｃ－Ｎ－Ｏ Ｈ－Ｃ＝Ｃ－Ｈ Ｒ－Ａr－Ｈ Ｈ－Ｃ－Ｈ
伸缩
N-H 变形
游离 氢键
1690 cm-1 3500 cm-1 1620-1590 1650 cm-1 3400 cm-11650-1620
HN H O
H O O C H3C O-H 伸缩
化学 仪器分析
OCH 3 2835 cm-1
HO 3705-3125 cm-1
（3）.振动偶合
分子中频率相近或相同的振动间的相互作用，使的一个 兰移，一个红移而分裂成两个峰，振动偶合效应越强，两个
仅含C、H、N时：峰较强、尖锐； 有O原子存在时；O越靠近C N，峰越弱；
化学 仪器分析
3． 双键伸缩振动区（ 1900 1200 cm-1 ）
（1） RC=CR’ 1620 1680 cm-1
强度弱， R=R’（对称）时，无红外活性。 （2）单核芳烃 的C=C键伸缩振动（1626 1650 cm-1 ）
红外光谱分析法试题及答案剖析
2.以亚甲基为例说明分子的基本振动模式. 解:( 1) 对称与反对称伸缩振动:
H C (剪式, H H C (摇摆, H
(2) 面内弯曲振动:
H C
H
H C (剪式,
H
(摇摆,
(3)面外弯曲振动:
H C
H
H C
H
(摇摆,
(扭曲,)
3. 何谓基团频率? 它有什么重要用途?
解:与一定结构单元相联系的振动频率称为
基团频率,基团频率大多集中在4000 -1350 cm -1，称为基团频率区，基团频率可用于 鉴定官能团．
4.红外光谱定性分析的基本依据是什么？简
要叙述红外定性分析的过程． 解：基本依据：红外对有机化合物的定性 具有鲜明的特征性，因为每一化合物都有 特征的红外光谱，光谱带的数目、位置、 形状、强度均随化合物及其聚集态的不同 而不同。定性分析的过程如下： (1) 试样的分离和精制；(2)了解试样有关的 资料；(3)谱图解析；(4)与标准谱图对照;(5) 联机检索
12．游离有机酸C＝O伸缩振动频率 c=o一
般出现在 1760 cm -1，但形成多聚体时， 吸收频率向高波数移动。（ ） 13．酮、羧酸等的羰基（＞C=O）的伸缩 振动在红外光谱中的吸收峰频率相同。 （ ） 14．拉曼光谱与红外光谱一样都是反映分 子中振动能级的变化。 （ ） 15．对同一物质，随人射光频率的改变， 拉曼线频率改变，但拉曼位 。 （ ）
A 气体
B 正构烷烃
C 乙醚
D 乙醇
6. 水分子有几个红外谱带，波数最高的谱
带对应于何种振动 ? (
A 2 个，不对称伸缩 B 4 个，弯曲 C 3 个，不对称伸缩
红外作业答案
红外吸收光谱与激光拉曼光谱分析法10.1 试分析产生红外光谱的条件，为什么分子中有的振动形式不会产生红外光谱？解:条件: （1）照射光的能量E =h ν等于两个振动能级间的能量差ΔE 时，分子才能由低振动能级E 1跃迁到高振动能级E 2。
即ΔE ＝E 1－E 2，则产生红外吸收光谱。
（2）分子振动过程中能引起偶极矩变化的红外活性振动才能产生红外光谱。
并非所有的分子振动都会产生红外吸收光谱,具有红外吸收活性,只有发生偶极矩的变化时才会产生红外光谱. 10.2 试说明何为基团频率，影响基团频率的因素有哪些？解: 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。
基团频率大多集中在4000-1350 cm -1，称为基团频率区，基团频率可用于鉴定官能团．频率位移的因素可分为分子结构有关的内部因素和测定状态有关的外部因素。
外部因素包括试样的状态、粒度、溶剂、重结晶条件及制样方法等都会引起红外光谱吸收频率的改变。
10.3 试说明何为红外活性振动，指出CO2分子的4种振动形式中哪些属于红外活性振动?解:伴随瞬时偶极矩的变化的振动可以产生红外光谱，称为红外活性振动。
具有红外活性振动的分子，偶极矩作周期性变化产生交变的偶极场，其频率与匹配的红外辐射交变电磁场产生耦合，分子吸收红外辐射的能量从低的振动能级跃迁到高的振动能级。
CO 2（线性分子）它有（3N -5）=4个振动自由度，其中对称伸缩振动，面内变形（弯曲或变角）振动和面内变形（弯曲或变角）振动三种振动形式为红外活性振动。
10.4 试说明傅立叶变换红外光谱仪与色散型红外光谱仪的最大区别是什么？红外分光光度计可分为两大类，色散形和干涉型。
色散型又有棱镜分光型和光栅分光型两种红外光谱仪；干涉型为傅立叶变换红外光谱仪。
傅里叶交换红外分光光度计（FTIR ）的工作原理和色散型的红外分光光度计是完全不同的，它没有单色器和狭缝，是利用一个迈克耳逊干涉仪获得入射光的于涉图，通过数学运算（傅里叶变换）把于涉图变成红外光谱图。
红外光谱分析法习题(含答案)
红外光谱分析法试题一、简答题1.产生红外吸收的条件是什么是否所有的分子振动都会产生红外吸收光谱为什么2．以亚甲基为例说明分子的基本振动模式.3.何谓基团频率它有什么重要用途4．红外光谱定性分析的基本依据是什么简要叙述红外定性分析的过程．5．影响基团频率的因素有哪些6．何谓指纹区它有什么特点和用途二、选择题1.在红外光谱分析中，用KBr制作为试样池，这是因为( )A KBr晶体在4000～400cm -1 范围内不会散射红外光B KBr在4000～400 cm -1 范围内有良好的红外光吸收特性C KBr在4000～400 cm -1 范围内无红外光吸收D 在4000～400 cm -1 范围内，KBr 对红外无反射2.一种能作为色散型红外光谱仪色散元件的材料为( )A 玻璃B 石英C 卤化物晶体D 有机玻璃3.并不是所有的分子振动形式其相应的红外谱带都能被观察到，这是因为( )A 分子既有振动运动，又有转动运动，太复杂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 分子某些振动能量相互抵消了4.下列四种化合物中，羰基化合物频率出现最低者为( )A IB IIC IIID IV5.在下列不同溶剂中，测定羧酸的红外光谱时，C＝O伸缩振动频率出现最高者为( )A 气体B 正构烷烃C 乙醚D 乙醇6.水分子有几个红外谱带，波数最高的谱带对应于何种振动( )A 2个，不对称伸缩B 4个，弯曲C 3个，不对称伸缩D 2个，对称伸缩7.苯分子的振动自由度为( )A 18B 12C 30D 318.在以下三种分子式中C＝C双键的红外吸收哪一种最强(1) CH3－CH = CH2(2) CH3－CH = CH－CH3（顺式）(3) CH3－CH = CH－CH3（反式）( )A（1）最强 B (2)最强 C (3)最强 D 强度相同9.在含羰基的分子中，增加羰基的极性会使分子中该键的红外吸收带( )A 向高波数方向移动B 向低波数方向移动C 不移动D 稍有振动10.以下四种气体不吸收红外光的是( )A H2OB CO 2C HClD N211.某化合物的相对分子质量Mr=72,红外光谱指出,该化合物含羰基,则该化合物可能的分子式为( )A C4H8OB C3H4O 2C C3H6NOD (1) 或(2)12.红外吸收光谱的产生是由于( )A 分子外层电子、振动、转动能级的跃迁B 原子外层电子、振动、转动能级的跃迁C 分子振动-转动能级的跃迁D 分子外层电子的能级跃迁13. Cl2分子在红外光谱图上基频吸收峰的数目为( )A 0B 1C 2D 314.红外光谱法试样可以是( )A 水溶液B 含游离水C 含结晶水D 不含水15.能与气相色谱仪联用的红外光谱仪为( )A 色散型红外分光光度计B 双光束红外分光光度计C 傅里叶变换红外分光光度计D 快扫描红外分光光度计16.试比较同一周期内下列情况的伸缩振动(不考虑费米共振与生成氢键)产生的红外吸收峰,频率最小的是( )A C-HB N-HC O-HD F-H17.已知下列单键伸缩振动中C-C C-N C-O键力常数k/(Ncm-1) 吸收峰波长λ/μm 6 问C-C, C-N, C-O键振动能级之差⊿E顺序为( )A C-C > C-N > C-OB C-N > C-O > C-CC C-C > C-O > C-ND C-O > C-N > C-C18.一个含氧化合物的红外光谱图在3600～3200cm -1有吸收峰,下列化合物最可能的是( )A CH3－CHOB CH3－CO-CH3C CH3－CHOH-CH3D CH3－O-CH2-CH319.用红外吸收光谱法测定有机物结构时,试样应该是( )A 单质B 纯物质C 混合物D 任何试样20.下列关于分子振动的红外活性的叙述中正确的是( )A 凡极性分子的各种振动都是红外活性的,非极性分子的各种振动都不是红外活性的B 极性键的伸缩和变形振动都是红外活性的C 分子的偶极矩在振动时周期地变化,即为红外活性振动D 分子的偶极矩的大小在振动时周期地变化,必为红外活性振动,反之则不是三、填空题1．在分子的红外光谱实验中,并非每一种振动都能产生一种红外吸收带,常常是实际吸收带比预期的要少得多。
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(三) p-共轭
当含有易极化的孤对电子的原子 与双键或三键相连时, 则可能出现p-共轭 p-共轭使原来的双键或三键特性减弱, 伸缩振动向低 频位移.
酰胺中, N吸电子基团, C=O伸缩频率高频移动, N孤对电子与C=O, p-共轭, 低频移动
总结果:
(四) 偶合(耦合)效应 振动子：A B， M
扫描次数数十次足够了
3) 分辨率
分辨率越高, 光谱峰分开的越清晰, 分辨率越高, 需要扫描时间越长 分辨率越高, 光谱信噪比越差 通常对固体或液体, 4 cm-1 气体, 分辨率要高一些.
二 背景谱和样品谱
载片
背景谱 样品谱
样 品 现代付立叶变换红外光谱仪: 单光束 背景谱和样品谱分别收集.
为得到好的光谱, 要求 1) 背景谱与样品谱, 扫描参数: 分辨率, 扫描波数 范围, 扫描次数等尽可能一致 2) 背景谱与样品谱, 光路设置尽可能一致. 3) 两者测量时不一致的地方越少越好 4) 两者测量时间间隔越短越好.
当分子中含有共用原子的两个振动子, 两振动子的振 动频率相近或相同时, 就会发生强烈偶合作用. M1---M2----M3 M1---M2---M1
偶合作用, 产生分裂的振动频率, 其中一个高于原来 的频率, 一个低于原来的频率.
CH2, 对称伸缩
2850 cm-1
反对称伸缩 2920 cm-1 O O
(二) 指纹频率
指纹频率不是起源于某个基团的振动, 而是整个分子 或分子的一部分振动产生的. 指纹频率对分子结构的 微小变化具有较大的灵敏性, 对于特定分子是特征的.
吸收带指认困难.
?
二 影响特征基团频率的因素 (一) 诱导效应
吸电子基团, 电子云密度向着吸电子基团的方向移动
推电子基团, 电子云密度离开推电子基团的方向
要求：各光谱纵坐标为吸光度A 谱1代表的组分与谱2代表的组分无相互作用
（三）差谱
吸光度相减技术 Spectrum1- spectrum2 = spectrum3 Spectrum1- spectrum2 = spectrum3 Spectrum1和 spectrum2，纵坐标必须为吸光度 在混合物光谱中，如果组分1为已知物，组分2为 未知物，则可以通过差谱技术求出未知物组分2的 光谱.
AD=AS-F×AR
AD 差减得到的光谱
AS 混合物的光谱
F 差减因子, 可以取任意数值
AR 参比光谱(已知组分的光谱)
1月龄老鼠的胃, 肝, 胰的FTIR-ATR谱
差谱实际上是从混合物光谱中扣除已知组分,如扣除 溶剂, 基体等. 差谱可以在一定程度上取代复杂的化学分离工作. 增塑聚氯乙烯的光谱—差减因子×聚氯乙烯的光谱 = 增塑剂的光谱 邻苯二甲酸二辛酯 固态蛋白质与溶液中蛋白质结构是有差异的, 生命科 学中需要研究水溶液中的蛋白质, 蛋白水溶液的红外 光谱, 水的红外光谱, 差谱技术得到水溶液中蛋白质的红外光谱.
仲酰胺 , C — N—H, C---N伸缩振动与N---Hcm-1
3) 变角振动的偶合
变角振动之间的偶合 CH3, 有一公用键, C---H 反对称变角1465 cm-1 对称变角1378 cm-1
4) Fermi 共振
苯甲醛 O=C-H： C-H bending 1400cm-1 overtone 2800cm-1
根据载体的透明范围确定: CaF2透明区在
1100cm-1
2) 扫描次数 红外光谱图中除了样品产生的吸收峰外, 还有各种 因素引起的噪声. 当噪声较大或吸收峰较弱时, 二 者很难区分, 影响谱图解析. 增加扫描次数,可以提高光谱的信噪比.
S/N n½
n扫描次数.
信号弱体系, 增加扫描次数. 例如, 单分子膜, 有 时需要上千次扫描 常规测量(A=0.3)
2) 差减因子
主观判断,误差, 计算机迭代最小二乘法
使用差减技术注意事项
3) 用于差谱的两谱图质量要好. 两谱图中参比样品的 物理状态要一致, 含量最好相近, 差减因子不宜过大 或过小. 4) 混合物光谱要考虑分子间相互作用, 参比样品在参 比光谱所处状态, 在混合物谱中所处状态
（四）平滑技术
平滑技术 降低谱图噪音 缺点：图形失真 操作时注意选取 适当平滑点数： 在图形不失真情 况下，平滑点数 越大，降低噪音 越有效，
丙酮环已烷溶液1722 cm-1,
溶液浓度
(九) 氢键作用
X
H··· ··· ··Y
X-H 伸缩,
形成氢键前: sharp, weak, higher frequency
形成氢键后: broad, strong, lower frequency
形成氢键前: sharp, weak, higher frequency 形成氢键后: broad, strong, lower frequency
三 光谱的计算机处理技术
(一) 纵坐标的变换
纵坐标，透射率，吸光度 A=lg 1 T
纵坐标为透射率时，
传统图谱库
T
纵坐标为吸光率时
定量分析
差谱，加谱，乘谱
A
吸光率与透射率：纵坐标 变换
（二）加谱
spectrum1+ spectrum2 = spectrum3
spectrum1+ spectrum2 = spectrum3
具有-CH=CH2
X—H, 高频, X=Y, XY, 键的力常数较大, X—H, X=Y, XY, 这些键的振动受到分子其它部分 的影响较小, 特征基团 C-C, C-S, C-N, 单键的振动, 单键串接在一起, 力常数接近, 单键之间有强的相互作用, 特 征性不明显 好的特征基团频率: 较窄的吸收 区域; 与其它频率分得开; 强度高; 特征的吸收形状
C N
分子中3n-6个振动模式， 3n-6个振动子 振动子和振动子间相互作用，强，弱，无 两个或多个振动子间存在相互作用，耦合作用 M M M，两振动子，耦合
振动子耦合：当一种振动子振动时，它的振动 对另一种振动子的振动产生影响，反过来，亦 然，称为两振动子的耦合。
两个振动子, 如果它们的振动频率相同或相近, 就会发 生相互作用, 出现比原有频率相距更大的两个振动频 率, 此种现象称为振动的偶合. 1) 伸缩振动的偶合
基团吸电子能力: F> Cl > Br > I > OCH3 > NHCOCH3 > C6H5 >CH3
C=O
吸电子基团使伸缩振动频率向高波数方向位移
吸电子基团使CH2变角振动频率向低波数 方向位移!
(二) 共轭效应
共轭效应, 使原来双键稍微伸长, 单键略微缩短. 共轭使双 键特性减 弱, 力常 数降低, 伸缩振动 向低频位 移.
另一模式倍频对称类型相同 对称类型匹配
(五) 环张力效应 随环的张力增加, 环内双键伸缩振 动频率降低
随环的张力增加, 环外双键伸缩振 动频率增加
(六) 空间效应
O R-C-R
1715cm-1
(七) 样品状态的影响
气体, 压力, 低压, 转动-振动光谱, 高压 液体, 固体, 晶体, 晶型 (八) 溶剂影响 溶剂种类 丙酮氯仿溶液1710cm-1,
红外光谱(拉曼光谱)谱带的位置,强度,形状等与物质
的状态, 溶液的浓度, 测量方式密切相关, 因此, 给出
的谱图需要注明测量条件.
How to Obtain a Good IR Spectrum?
一 实验参数选择
1) 扫描范围, 中红外4000-400 cm-1,
根据研究区间确定: 研究水杨酸是否形成分子内氢 键 确定研究范围: 4000-2500cm-1 4000-1000 cm-1
H2O
酰胺I
NH
根据酰胺I带的峰位可以分辨蛋白质的二级结构, 螺 旋
使用差减技术注意事项
1) 差减终点判据用吸收峰的选择 A, 判据用吸收峰是参比光谱所特有的, 其余组分 的光谱中不含有该吸收峰, 干扰少, 吸收系数大 B, 在参比光谱中该峰与其余的所有吸收峰在吸收 峰强度与浓度的关系上都符合比耳定律
R--C---O----C—R
两羰基间隔一个氧原子
1820cm-1, 1760cm-1
2) 伸缩振动与变角振动的偶合
当一个键的伸缩振动频率与另一个键的变角振动频 率相近, 且具有共用原子时, 此两种振动发生偶合 O C—O — H C---O伸缩振动与 O---H平面变角振动
1300-1200 cm-1, 1420 cm-1
C-H stretching 2800cm-1
费米共振特点: 1)本应该出现一个强的基频的位置,出现两个较强的吸收 2) 两吸收峰位置, 稍微不同于原基频或倍频位置 3) 两吸收峰中均含有基频和倍频的组分 峰1=基频+倍频
峰2= 基频+ 倍频
产生条件 1)某一模式基频能级
1 0
2 0
另一模式倍频能级接近 能量匹配 2) 某一模式基频对称类型
In-phase
碳-氢伸缩振动
=CH2
3000-2980 cm-1
=CH
3020-2980
3020-2995 cm-1
分子中某一特定基团的某一方式的振动, 其频率总是 出现在某一相对范围较窄的频率区域, 而分子的其它 部分对其振动频率影响较小 特征基团频率 特征基团频率是特征基团的特征吸收带, 出现在特征 吸收区内.
红外和拉曼光谱导论
长春应用化学研究所
王海水
红外特征基团频率及其影响因素
一 特征基团频率和指纹频率
(一) 特征基团频率 3050-2990 cm-1 C—H伸缩振动
碳-氢伸缩振动
3020-2995 cm-1
3020-2995 cm-1
Out-of-phase =CH2