红外吸收光谱法优秀课件.ppt

第四章第四章 红外吸收光谱法红外吸收光谱法新疆师范大学新疆师范大学分析化学（下）分析化学（下）第一节第一节 概述概述第二节　红外吸收基本理论第二节　红外吸收基本理论 第三节第三节 红外吸收光谱仪红外吸收光谱仪第四节　红外吸收光谱分析第四节　红外吸收光谱分析主要内容主要内容 红外光谱是根据物质对红外光的特征吸收建立起来的一种光谱分析方法第一节第一节 概概 述述一、红外光区的划分及主要应用一、红外光区的划分及主要应用 红红外外光光谱谱在在可可见见光光和和微微波波光光区区之之间间，，其其波波长长范范围围约约0.78～～1000μm根根据据能能量量与与可可见见光光的的接接近近程程度度，，习习惯惯上上按按红红外光波长，将红外光谱分成三个区域：外光波长，将红外光谱分成三个区域：近红外（泛频区）近红外（泛频区） λ 0.78～～2.5μm σ12000～～4000cm-1 中红外（基本振动区）中红外（基本振动区）λ 2.5～～50μm σ 4000～～200cm-1远红外（转动区）远红外（转动区） λ 50～～1000μm σ 200～～10cm-1 这这样样分分区区的的原原因因是是由由于于测测定定这这些些区区域域的的光光谱谱时时，，所所用用的的仪仪器器不不同同，，各各个个区区域域所所得得到到的的信信息息各各不不相相同同。

其其中中，，中中红红外外区区是是研研究究、、应应用用最最多多的的区区域域，，因因为为绝绝大大多多数数有有机机物和无机离子的化学键基频吸收都出现在中红外区物和无机离子的化学键基频吸收都出现在中红外区⒈⒈ 红红外外光光谱谱不不涉涉及及分分子子的的电电子子能能级级，，主主要要是是振振动动能能级级跃跃迁迁（（当当然然还还有有转转动动能能级级的的跃跃迁迁）） Energy of IR photon insufficient to cause electronic excitation but can cause vibrational or rotational excitation！⒉⒉ 涉及绝大多数有机物；涉及绝大多数有机物；二、红外光谱法特点二、红外光谱法特点3、红外光谱的结构信息丰富、红外光谱的结构信息丰富；4、物质对红外辐射的吸收强度与物质含量的关系符合、物质对红外辐射的吸收强度与物质含量的关系符合 朗伯－比尔定律，可以定量分析，但一般只做结构分析朗伯－比尔定律，可以定量分析，但一般只做结构分析 5、非破坏性分析非破坏性分析 IR UV起源起源 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适用适用 所有红外吸收的有机化合物 具n-π*跃迁有机化合物 具π-π*跃迁有机化合物特征性特征性 特征性强 简单、特征性不强用途用途 鉴定化合物类别 定量 鉴定官能团 推测有机化合物共轭骨架 推测结构三、红外光谱图表示方法三、红外光谱图表示方法以透射比以透射比T％为纵坐标，以波长％为纵坐标，以波长λ（（ μm ）或波数）或波数1/λ（（ σ，，cm-1）为横坐标作图得到红外吸收光谱图。

为横坐标作图得到红外吸收光谱图从红外光谱图上得到的信息：从红外光谱图上得到的信息：峰的数目：与分子中基团有关峰的数目：与分子中基团有关峰的形状：宽窄；结构定性的辅助手段峰的形状：宽窄；结构定性的辅助手段峰的位置：结构定性的主要依据峰的位置：结构定性的主要依据峰的强度：高低，结构定性的辅助手段，可作为峰的强度：高低，结构定性的辅助手段，可作为定量依据定量依据第二节　　红外吸收基本理论第二节　　红外吸收基本理论 红红外外光光谱谱是是分分子子的的振振动动能能级级的的跃跃迁迁产产生生对对红红外外光光的的吸吸收收，，振振动动能能级级之之间间的的能能级级差差反反映映红红外外谱谱图图上上吸吸收收峰峰频频率率的的高高低低而而峰峰的的数数目目与与分分子子的的振振动动数数目目（（振振动动自自由由度度））相关，首先介绍一下分子的振动情况相关，首先介绍一下分子的振动情况一、分子的振动与振动能级一、分子的振动与振动能级1 1、、谐振子谐振子（（harmonic oscillator） 对简单的双原子分子的振动可以用谐振子模型来模拟双对简单的双原子分子的振动可以用谐振子模型来模拟双原子分子的化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧。

原子分子的化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧弹簧的力常数弹簧的力常数k k来代表化学键的强度（来代表化学键的强度（N/cmN/cm）谐振子的振动频率（经典力学的计算方法）谐振子的振动频率（经典力学的计算方法）根据虎克定律：根据虎克定律：关于力常数关于力常数k:k:化学键的强度可以用化学键的强度可以用k k来形象描述，同类原子组成的化学来形象描述，同类原子组成的化学键，折合质量相同，频率取决于键，折合质量相同，频率取决于k.k.如：－如：－C C－－C C－，－，k=5 N/cm,k=5 N/cm,频率＝频率＝1190 cm1190 cm-1-1 －－C C＝＝C C－－, 10 1685 , 10 1685 －－C≡CC≡C－－ , 15 2062 , 15 2062 如果化学键相同，原子质量决定频率如果化学键相同，原子质量决定频率如：如：C－－H，， 2920 C－－C，， 1190对对于于双双原原子子分分子子（（谐谐振振子子））的的振振动动能能量量：：要要用用量量子子力力学学来处理来处理υ可可 取取 0，， 1，， 2，， ……称称 为为 振振 动动 量量 子子 数数 （（ Vibrational quantum number），），ν为振动频率。

为振动频率注意：注意：（（1））对对于于双双原原子子分分子子，，其其振振动动频频率率可可以以采采用用经经典典力力学学的的方方法法计计算算，，但但振振动动的的能能量量是是量量子子化化的的，，必必须须根根据据量量子子力力学学的方法处理的方法处理2）能级等间隔，都是）能级等间隔，都是hv3））双双原原子子分分子子（（谐谐振振子子））的的振振动动能能级级的的跃跃迁迁选选律律（（Vibrational Selection Rule）：：Dn = ±12、非谐振子、非谐振子实际上双原子分子不是理想的谐振子，原因有俩：实际上双原子分子不是理想的谐振子，原因有俩：（（1）电子云的排斥，两个原子靠的越近，斥力越大；）电子云的排斥，两个原子靠的越近，斥力越大；（（2）两个原子之间的距离增大到一定程度后，分子解离两个原子之间的距离增大到一定程度后，分子解离因因此此双双原原子子分分子子应应该该看看成成是是非非谐谐振振子子从从势势能能图图上上看看区区别！别！1(1) Harmonic at low n(2) DE becomes smaller at high n (broadens band)(3) Selection rule， Dn = ±1 and also Dn = ±2... 讨论讨论:（（1））振振动动能能级级之之间间的的能能级级差差能能量量较较小小，，分分子子在在振振动动能能级级之之间间跃跃迁迁吸收红外光辐射；吸收红外光辐射；（（2）从）从v=0跃迁至跃迁至v＝＝1产生的吸收谱线称为基本谱带或基频峰；产生的吸收谱线称为基本谱带或基频峰；（（3））从从v＝＝0跃跃迁迁至至v＝＝2产产生生的的吸吸收收谱谱带带称称为为倍倍频频峰峰，，跃跃迁迁至至v＝＝ 2称称为为第第一一倍倍频频峰峰，，v＝＝3称称为为第第二二倍倍频频峰峰；；倍倍频频峰峰的的频频率率不不是是基基频频峰的整数倍，而是略小。

峰的整数倍，而是略小4）基频峰跃迁几率大，峰最强，倍频峰较弱）基频峰跃迁几率大，峰最强，倍频峰较弱二、分子的二、分子的振动方式振动方式 构构成成分分子子的的原原子子不不是是静静止止不不动动的的，，原原子子在在其其平平衡衡位位置置做做相相对对运运动动，，从从而而产产生生振振动动！！原原子子与与原原子子之之间间的的相相对对运运动动无无非非有有两两种种情情况况，，即即：：键键长长发发生生变变化化（（伸伸缩缩振振动动，，Stretch），键角发生变化（弯曲振动，，键角发生变化（弯曲振动，Bend）1、对于双原子分子：没有弯曲振动，只有一个伸缩振动对于双原子分子：没有弯曲振动，只有一个伸缩振动2、多原子分子振动    1    1    1    1．振动的基本．振动的基本．振动的基本．振动的基本类型类型类型类型对称性伸缩振动对称性伸缩振动对称性伸缩振动对称性伸缩振动 V V V V S S S S反对称性伸缩振动反对称性伸缩振动反对称性伸缩振动反对称性伸缩振动 V V V V aSaSaSaS面内变形振动面内变形振动面内变形振动面内变形振动面外变形振动面外变形振动面外变形振动面外变形振动变形振动变形振动变形振动变形振动振动类型振动类型振动类型振动类型非平面摇摆非平面摇摆非平面摇摆非平面摇摆ωωωω 扭曲振动扭曲振动扭曲振动扭曲振动ττττ剪式振动剪式振动剪式振动剪式振动δδδδ S S S S平面摇摆平面摇摆平面摇摆平面摇摆ρρρρ 伸缩振动伸缩振动伸缩振动伸缩振动伸缩振动的伸缩振动的伸缩振动的伸缩振动的k k k k比变形振动比变形振动比变形振动比变形振动k k k k大；因此伸缩振动出现在红外吸收大；因此伸缩振动出现在红外吸收大；因此伸缩振动出现在红外吸收大；因此伸缩振动出现在红外吸收光谱的高波数区，变光谱的高波数区，变光谱的高波数区，变光谱的高波数区，变形形形形振动出现在红外吸收光谱的低波数区。

振动出现在红外吸收光谱的低波数区振动出现在红外吸收光谱的低波数区振动出现在红外吸收光谱的低波数区2、对于多原子分子来说，情况比较复杂、对于多原子分子来说，情况比较复杂伸缩振动：伸缩振动：change in bond length弯曲振动：弯曲振动：change in bond angle先看一下伸缩振动：也两种情况：对称和不对称伸缩先看一下伸缩振动：也两种情况：对称和不对称伸缩以亚甲基－以亚甲基－CH2为例：为例：n nsn nassymmetricasymmetric以亚甲基－以亚甲基－CH2为例：为例：再看一下弯曲振动：键角发生变化而键长不变再看一下弯曲振动：键角发生变化而键长不变两类：面内弯曲振动两类：面内弯曲振动r rd dscissoringwagging面外弯曲振动面外弯曲振动w wt ttwisting/torsionrocking三、分子的振动自由度三、分子的振动自由度分分子子振振动动形形式式的的多多少少称称为为振振动动的的自自由由度度，，换换句句话话说说，，振振动自由度就是分子的独立的振动数目动自由度就是分子的独立的振动数目如何计算分子的振动自由度？如何计算分子的振动自由度？1 1、、如如果果一一个个分分子子有有N N个个原原子子，，在在三三维维空空间间里里（（x,y,z)x,y,z)，，每每个个原原子子的的运运动动自自由由度度为为3 3，，N N个个原原子子的的总总运运动动自自由由度度（运动数目）＝（运动数目）＝3N3N。

2 2、分子在空间的运动形式有三种：平动，转动，振动、分子在空间的运动形式有三种：平动，转动，振动（（1 1）平动：分子作为一个整体在空间平移平动：分子作为一个整体在空间平移有三种平动方式，平动自由度为有三种平动方式，平动自由度为3 3（（2 2）转动：分子在空间围绕一个通过其质心的轴转动转动：分子在空间围绕一个通过其质心的轴转动对于线形分子：对于线形分子：有两种转动方式，转动自由度为有两种转动方式，转动自由度为2 2对于非线形分子：对于非线形分子：有三种转动方式，转动自由度为有三种转动方式，转动自由度为3 3（（3 3）振动）振动因因此此：：对对于于有有N N个个原原子子的的分分子子来来说说，，总总的的运运动动自自由由度度＝＝平平动自由度＋转动自由度＋振动自由度＝动自由度＋转动自由度＋振动自由度＝3N3N振动自由度＝运动自由度－平动自由度－转动自由度振动自由度＝运动自由度－平动自由度－转动自由度对于线性分子：振动自由度＝对于线性分子：振动自由度＝3N－－5对于非线性分子：振动自由度＝对于非线性分子：振动自由度＝3N－－6例如：例如：H2，双原子分子，，双原子分子，3N－－5＝＝1H2O，三原子分子，非，三原子分子，非线性，性，3N－－6＝＝3vsvasdCOCO2 2, ,三原子分子，线性，三原子分子，线性，3N3N－－5 5＝＝4 4++-dt例例如如：：苯苯，，3N－－6＝＝30种种，，实实际际上上苯苯的的红红外外谱谱图图上上只只有有几个吸收峰！几个吸收峰！说说明明：：不不单单苯苯，，许许多多化化合合物物在在红红外外谱谱图图上上的的吸吸收收峰峰数数目目要远小于其振动自由度（理论计算值）。

要远小于其振动自由度（理论计算值）原原因因:(1)相相同同频频率率的的峰峰重重叠叠，，即即简简并并；；（（2））频频率率接接近近或或峰峰弱弱，，仪仪器器检检测测不不出出；；（（3））有有些些吸吸收收峰峰落落在在仪仪器器的的检检测测范围之外；范围之外；（（4）并不是所有的振动都产生红外吸收！）并不是所有的振动都产生红外吸收！那么什么情况下的振动产生红外吸收？那么什么情况下的振动产生红外吸收？我们在光学导论提到过，光是电磁波（电场＋磁场）我们在光学导论提到过，光是电磁波（电场＋磁场） 分分子子也也有有电电场场（（偶偶极极矩矩）），，分分子子中中的的原原子子在在做做振振动动时时，，偶极矩会发生变化偶极矩会发生变化 红红外外吸吸收收的的产产生生是是由由于于分分子子电电场场和和红红外外光光电电场场的的相相互互耦合耦合作用！作用！重点讨论重点讨论分子吸收红外辐射必须同时满足以下两个条件：分子吸收红外辐射必须同时满足以下两个条件：（（1 1）辐射应具有刚好满足振动跃迁所需的能量辐射应具有刚好满足振动跃迁所需的能量2 2））只只有有能能使使偶偶极极矩矩发发生生变变化化的的振振动动形形式式才才能能吸吸收收红红外辐射（辐射与物质间有相互偶合作用）。

外辐射（辐射与物质间有相互偶合作用）A A、、对对称称分分子子：：没没有有偶偶极极矩矩，，辐辐射射不不能能引引起起共共振振，，无无红红外活性 如：如：N N2 2、、O O2 2、、ClCl2 2 等B B、非对称分子：有偶极矩，红外活性非对称分子：有偶极矩，红外活性四、影响吸收峰强度的因素四、影响吸收峰强度的因素1 1、峰强度的划分：按照吸光系数划分、峰强度的划分：按照吸光系数划分ε>100，极强20<ε<100，强10<ε<20，中1<ε<10，弱2 2、影响因素：、影响因素：跃迁几率跃迁几率和和偶极矩的变化值偶极矩的变化值（（1 1））从从基基态态向向第第一一激激发发态态跃跃迁迁，，几几率率大大：：基基频频峰峰一一般般较较强，而倍频峰一般较弱；强，而倍频峰一般较弱；（（2 2）对于基频峰：偶极矩变化越大的振动，吸收峰越强）对于基频峰：偶极矩变化越大的振动，吸收峰越强偶极矩：偶极矩：i.i.原原子子的的电电负负性性相相差差越越大大，，即即键键的的极极性性越越大大，，偶偶极极矩矩变变化越大：化越大：C-ClC-Cl比比C C－－H H强强; ;ii.ii.分分子子的的对对称称性性：：越越差差，，偶偶极极矩矩变变化化越越大大，，对对称称性性分分子子没有红外活性。

没有红外活性如：如：ClCHClCH＝＝CClCCl2 2，有，有C C＝＝C C峰；而峰；而ClCl2 2C C＝＝CClCCl2 2无无C C＝＝C C峰峰iii.iii.一般来说，不对称伸缩一般来说，不对称伸缩> >对称伸缩，伸缩对称伸缩，伸缩> >弯曲弯曲五、基团振动与红外吸收光谱五、基团振动与红外吸收光谱注意两个问题：注意两个问题：（（1 1）红外光谱的产生是由于分子振动能级的跃迁）红外光谱的产生是由于分子振动能级的跃迁（（2 2）分子对红外光的吸收频率与分子振动的频率相匹配）分子对红外光的吸收频率与分子振动的频率相匹配吸收有规律可循吸收有规律可循（（1 1））各各种种基基团团的的振振动动频频率率不不一一样样，，因因此此其其对对红红外外光光的的吸吸收收频频率率也也不不一一样样换换句句话话说说，，每每种种基基团团（（原原子子团团））都都有有特特征征的的红红外外吸吸收收光光谱谱，，或或者者说说同同一一基基团团的的IRIR吸吸收收峰峰总总是是出出现现在在相相近近的的吸吸收收波波长长范范围围内内，，无无论论该该基基团团是是在在什什么么样样的分子结构中的分子结构中2 2））可可想想而而知知，，同同一一基基团团在在不不同同的的化化学学环环境境中中其其吸吸收收峰峰会发生变化会发生变化。

如如羰基－基－C＝＝O，，红外吸收峰在外吸收峰在1700cm-1附近附近当当 R－－C＝＝OH 1730 R－－C＝＝O－－OH 1760 R－－C＝＝O－－OR 1740 R－－C＝＝O－－NH2 169 R－－C＝＝O－－R’ 1715（（1））1700附附近；（附附近；（2）受）受临近基近基团影响，位移影响，位移几个名词术语几个名词术语; ;（（1 1）基频峰：）基频峰：分子吸收一定频率红外线，振动能级从分子吸收一定频率红外线，振动能级从 基态跃迁至第一振动激发态产生的吸收峰基态跃迁至第一振动激发态产生的吸收峰 （即（即V=0 → 1产生的峰）产生的峰）Ø基频峰的峰位等于分子的振动频率基频峰的峰位等于分子的振动频率Ø基频峰强度大基频峰强度大——红外主要吸收峰红外主要吸收峰（（2 2））倍倍频频峰峰：：分分子子的的振振动动能能级级从从基基态态跃跃迁迁至至第第二二振振动动激激发发态态、、第第三三振振动动激激发发态态等等高高能能态态时时所所产产生生的的吸吸收收峰峰（（即即V=0→V=2，，3- - -产生的峰）产生的峰）（（3 3）组频峰：）组频峰：振动之间相互作用产生的吸收峰振动之间相互作用产生的吸收峰（（4 4））泛泛频频峰峰：：倍倍频频峰峰＋＋组组频频峰峰; ;泛泛频频峰峰强强度度较较弱弱，，难难辨辨认认→→却增加了光谱却增加了光谱特征性特征性（（5 5）特征峰：可用于鉴别官能团存在的吸收峰。

特征峰：可用于鉴别官能团存在的吸收峰6 6））相相关关峰峰：：由由一一个个官官能能团团引引起起的的一一组组具具有有相相互互依依存存关关系系的的特特征征峰峰相相关关峰峰的的数数目目与与基基团团的的活活性性振振动动及及光光谱谱的的波波数数范范围围有有关关；；用用一一组组相相关关峰峰才才可可以以确确定定确确定定一一个个官官能能团团的的存在　红外光谱可分为基频区和指纹区两大区域　红外光谱可分为基频区和指纹区两大区域（（1 1））基基频频区区(4000(4000～～1350cm)1350cm)又又称称为为特特征征区区或或官官能能团团区区，，其特征吸收峰可作为鉴定基团的依据其特征吸收峰可作为鉴定基团的依据特点：吸收峰稀疏，易辨认，一般为伸缩振动产生特点：吸收峰稀疏，易辨认，一般为伸缩振动产生　　　　X X－－H H伸缩振动区伸缩振动区 (4000 (4000 ～～ 2500cm 2500cm-1-1) )　　三键及累积双键区　　三键及累积双键区 (2500 (2500～～1900cm1900cm-1-1) )　　双键伸缩振动区　　双键伸缩振动区 (1900 (1900～～1200cm1200cm-1-1) )　　　　X X－－H H弯曲振动区弯曲振动区 (1650 (1650～～1350cm1350cm-1-1 ) )（（2 2）指纹区）指纹区(1350(1350～～650650））　　　　指指纹纹区区的的吸吸收收峰峰是是由由于于C C－－C,CC,C－－O,CO,C－－X X单单键键的的伸伸缩缩振动以及分子骨架中多数基团的弯曲振动所引起。

振动以及分子骨架中多数基团的弯曲振动所引起 特特点点：：各各种种单单键键的的强强度度接接近近，，相相邻邻单单键键之之间间相相互互作作用用，，吸吸收收光光谱谱复复杂杂；；弯弯曲曲振振动动的的能能级级差差小小，，谱谱带带结结构构细细微微差差别，在指纹区有特色反映，对于鉴定很有用别，在指纹区有特色反映，对于鉴定很有用六、影响基团频率位移的因素六、影响基团频率位移的因素化化学学键键的的振振动动频频率率不不仅仅与与其其性性质质有有关关，，同同时时分分子子中中各各基基团团的的振振动动并并不不是是孤孤立立的的，，要要受受到到分分子子中中其其它它部部分分特特别别是是邻邻近近基基团团的的影影响响，，这这种种影影响响可可分分为为内内部部因因素素和和外外部部因因素素相同基团的特征吸收并不总在一个固定频率上相同基团的特征吸收并不总在一个固定频率上内部因素有内部因素有诱导效应，共轭效应，氢键作用诱导效应，共轭效应，氢键作用等；等；外外部部因因素素，，测测定定样样品品时时，，试试样样所所处处的的状状态态、、溶溶剂剂效效应应等等因素影响基团频率因素影响基团频率1 1、内部因素、内部因素（（1 1））诱诱导导效效应应：：由由于于邻邻近近基基团团具具有有不不同同的的电电负负性性，，通通过过静静电电诱诱导导效效应应引引起起基基团团中中电电荷荷分分布布的的变变化化，，从从而而改改变变了了键的力常数，使键或基团的特征频率发生位移。

键的力常数，使键或基团的特征频率发生位移频率向高波数方向移动频率向高波数方向移动邻邻近近基基团团的的电电负负性性越越强强，，诱诱导导效效应应越越强强，，吸吸收收峰峰向向高高频频方向移动的程度越显著方向移动的程度越显著（（2 2））共共轭轭效效应应：：包包括括p p－－p p，，p p－－p p共共轭轭，，由由于于轨轨道道耦耦合合，，使使共共轭轭体体系系中中的的电电子子云云密密度度平平均均化化，，结结果果是是双双键键电电子子云云密度降低，力常数减小，吸收峰发生位移密度降低，力常数减小，吸收峰发生位移共轭效应频率向低波数方向移动共轭效应频率向低波数方向移动! !共轭效应频率使共轭效应频率使p p电子离域，双键性下降电子离域，双键性下降! !（（3 3）诱导共轭同时存在：）诱导共轭同时存在：诱导：电负性差异造成诱导：电负性差异造成共轭：轨道耦合共轭：轨道耦合哪一种占上风？哪一种占上风？如：如：R-C=O-OR R-C=O-C R-C=O-SRR-C=O-OR R-C=O-C R-C=O-SR 诱导诱导> >共轭共轭 诱导诱导< <共轭共轭 1735 1715 1690 1735 1715 1690 （（4 4））氢氢键键：：形形成成氢氢键键后后，，X X－－H H的的振振动动频频率率降降低低，，吸吸收收向向低波数移动，吸收强度增大，谱带变宽。

低波数移动，吸收强度增大，谱带变宽分子间氢键：分子间氢键：特点：与浓度和溶剂的性质有关特点：与浓度和溶剂的性质有关分子内氢键：分子内氢键：特点：与浓度无关，可以区分是内，间氢键特点：与浓度无关，可以区分是内，间氢键2 2、外部效应：、外部效应：物质的状态：气态：转动精细结构；液固：缔合，氢键，物质的状态：气态：转动精细结构；液固：缔合，氢键，溶溶剂剂效效应应：：极极性性基基团团的的伸伸缩缩振振动动频频率率随随溶溶剂剂极极性性的的增增加加而而向低波数移动向低波数移动注意：查阅文献时要注意这两点！注意：查阅文献时要注意这两点！七、常见官能团的七、常见官能团的IRIR特征吸收特征吸收1 1、、X X－－H H伸缩振动区伸缩振动区（（1 1）饱和烃中）饱和烃中C C－－H H键：键：s sC-H =3000~2800，强吸收，强吸收—CH—CH3 3 2960 cm-1 2960 cm-1 反对称伸缩振动反对称伸缩振动 2870 cm-1 2870 cm-1 对称伸缩振动对称伸缩振动—CH—CH2 2— 2930 cm-1 — 2930 cm-1 反对称伸缩振动反对称伸缩振动 2850 cm-1 2850 cm-1 对称伸缩振动对称伸缩振动（（2 2）不饱和烃中）不饱和烃中C C－－H H键：键：s sC-H 》》3000苯环上的苯环上的 C—H 3030 cm-1 =C—H 3010～～2260 cm-1 ≡C—H 3300 cm-1，， －－CO－－H 2820/2720，一般为双峰（不绝对），一般为双峰（不绝对）注意：在注意：在3000以上，一般为强吸收。

以上，一般为强吸收（（3 3）醇、酚）醇、酚 －－O—H 3700～～3200 cm-1 －－O—H 3650～～3580 cm-1（游离）（游离） －－O—H 3400～～3200 cm-1（缔合）（缔合）注意：可判断有无醇、酚、有机酸注意：可判断有无醇、酚、有机酸（（4 4）胺）胺 －－N—H 3500～～3100 cm-1 －－N—H 3500～～3700 cm-1（游离）（游离） －－N—H 3400～～3100 cm-1（缔合）（缔合）注意：与注意：与—OH的伸缩谱带重叠，不易区分的伸缩谱带重叠，不易区分2 2、三键伸缩：、三键伸缩：25002500～～1900 1900 cm-1（（1））RC≡CH （（2100～～2140 cm-1 ）） RC≡CR’ （（2190～～2260 cm-1 ）） 当当R=R’ 时，无红外活性时，无红外活性（（2））RC≡N（（2260～～2220 cm-1 ）） （（3））C＝＝C＝＝C：：1950 cm-1 （（4）－）－N≡N：：2310～～2135 cm-1 特点：谱带较少特点：谱带较少3 3、双键伸缩：、双键伸缩：19001900～～1920 1920 cm-1（（1）－）－C＝＝O－：－： 1700 cm-1, (1850~1600)：最强峰：最强峰（（2））RC＝＝CR’：（：（1620～～1680 cm-1 ）） 当当R=R’ 时，无红外活性时，无红外活性（（3）苯环的特征吸收峰：）苯环的特征吸收峰：i. 苯苯环环的的骨骨架架振振动动，，C＝＝C伸伸缩缩，，有有两两个个明明显显的的吸吸收收峰峰：：1600，， 1500；；ii. 若若苯苯环环与与C＝＝C双双键键共共轭轭，，又又增增加加1580，，1450两两个个峰峰（但不绝对）。

初步确定苯环但不绝对）初步确定苯环（（4）苯的衍生物：）苯的衍生物：i. 在在2000～～1667处处有有C－－H面面外外弯弯曲曲振振动动的的泛泛频频峰峰（（弱弱吸吸收），可以用来判断取代基的位置收），可以用来判断取代基的位置ii. 联联合合指指纹纹区区900～～600区区苯苯环环的的C－－H弯弯曲曲振振动动峰峰可可以以确确定苯环的取代类型定苯环的取代类型单取代单取代双取代•邻取代（单峰）邻取代（单峰）740•间取代（三峰）间取代（三峰） 700700，，780780，，850850•对取代（单峰）对取代（单峰）8104. X—Y，，X—H 弯曲振弯曲振动区区 指指纹区区(1300～～600 cm-1 ) ,较复复杂1））－－CH3，，对称称弯弯曲曲，，1380（（强强）），，特特征征吸吸收收，，可可以以用来判断有无甲基的存在用来判断有无甲基的存在2））－－C－－（（CH3））2：：两两个个甲甲基基的的弯弯曲曲振振动相相互互耦耦合合，，使使1370的峰分裂的峰分裂为双峰：双峰：1370/1380；；（（3）－）－CH3的不的不对称弯曲和－称弯曲和－CH2的剪式弯曲重叠：的剪式弯曲重叠：1460 第三节第三节 红外吸收光谱仪器红外吸收光谱仪器 一、红外光谱仪主要部件一、红外光谱仪主要部件( (色散型色散型色散型色散型) )红红外外光光谱谱仪仪由由光光源源、、单单色色器器、、吸吸收收地地、、检检测测器器和和记记录录系系统统五部分组成五部分组成⒈⒈光源：连续红外光辐射，常用的有能斯特灯和硅碳棒光源：连续红外光辐射，常用的有能斯特灯和硅碳棒⒉⒉吸吸收收地地：：由由于于中中红红外外光光不不能能透透过过玻玻璃璃和和石石英英，，因因此此红红外外吸吸收收地地是是一一些些无无机机盐盐晶晶体体材材料料，，常常用用KBKBr r晶晶体体( (易易吸吸潮潮应应保保持干燥持干燥) )⒊⒊单色器：以光栅作为分光元件单色器：以光栅作为分光元件⒋⒋检测器：常用真空热电偶，热电量热计，光电导管等。

检测器：常用真空热电偶，热电量热计，光电导管等⒌⒌记录系统：由记录仪自动记录图谱记录系统：由记录仪自动记录图谱1. 1. 色散型红外色散型红外色散型红外色散型红外光谱仪光谱仪光谱仪光谱仪参考池参考池参考池参考池样样品池品池品池品池lightlight斩波器斩波器斩波器斩波器单色器单色器单色器单色器检测器检测器检测器检测器记录仪记录仪记录仪记录仪光栅光栅优点优点优点优点: : 频率域光谱仪频率域光谱仪频率域光谱仪频率域光谱仪- -简单简单简单简单缺点缺点缺点缺点: : 采谱速度慢采谱速度慢采谱速度慢采谱速度慢; ; 灵敏度低灵敏度低灵敏度低灵敏度低; ; 波数分辨率低波数分辨率低波数分辨率低波数分辨率低. .干涉仪干涉仪光源光源样品室样品室检测器检测器显示器显示器绘图仪绘图仪计算机计算机干涉图干涉图光谱图光谱图FTS傅里叶变换红外光谱仪结构框图傅里叶变换红外光谱仪结构框图傅里叶变换红外光谱仪结构框图傅里叶变换红外光谱仪结构框图2. 2. 傅里叶变换红外（傅里叶变换红外（傅里叶变换红外（傅里叶变换红外（FTIR)FTIR)光谱仪光谱仪光谱仪光谱仪时间域光谱仪时间域光谱仪干涉仪干涉仪干涉仪干涉仪示意图示意图示意图示意图lightlight半透镜半透镜半透镜半透镜固定反射镜固定反射镜固定反射镜固定反射镜动镜动镜动镜动镜Nicolet Avatar FT-IR 360 红红外光谱仪工作原理图外光谱仪工作原理图SourceInterferometerDetectorSampleLaser 可在短时间内得到频率范围内的干涉图可在短时间内得到频率范围内的干涉图可在短时间内得到频率范围内的干涉图可在短时间内得到频率范围内的干涉图------------快快快快通过多次扫描提高信噪比通过多次扫描提高信噪比通过多次扫描提高信噪比通过多次扫描提高信噪比. S/N . S/N     n-2 ----n-2 ----灵敏度高灵敏度高灵敏度高灵敏度高分辨率高分辨率高分辨率高分辨率高 (<0.1 cm (<0.1 cm-1-1) )傅里叶变换红外光谱仪主要优势傅里叶变换红外光谱仪主要优势傅里叶变换红外光谱仪是时间域光谱仪傅里叶变换红外光谱仪是时间域光谱仪傅里叶变换红外光谱仪是时间域光谱仪傅里叶变换红外光谱仪是时间域光谱仪, , 需要进需要进需要进需要进行行行行FTIRFTIR变换后得到频率域光谱图变换后得到频率域光谱图变换后得到频率域光谱图变换后得到频率域光谱图. . 目前广泛使用傅目前广泛使用傅目前广泛使用傅目前广泛使用傅立叶变换红外光谱仪立叶变换红外光谱仪立叶变换红外光谱仪立叶变换红外光谱仪. .二、试样的制备二、试样的制备1 1、气体样品：气体吸收池、气体样品：气体吸收池2 2、液体试样：液体池法和涂片法、液体试样：液体池法和涂片法/ /液膜法液膜法3 3、固体试样、固体试样糊状法糊状法 压片法压片法 薄膜法薄膜法溶剂：溶剂：溶剂：溶剂： CCl CCl4 4 ，，，，CSCS2 2常用。

常用①①①①研糊法（液体石腊法）研糊法（液体石腊法）研糊法（液体石腊法）研糊法（液体石腊法）②②②②KBrKBr压片法压片法压片法压片法③③③③薄膜法薄膜法薄膜法薄膜法2. 2. 固体：固体：固体：固体：1. 液体：液体：①①①①液膜法液膜法液膜法液膜法————难挥发液体（难挥发液体（难挥发液体（难挥发液体（bp>80bp>80   C C））））②②②②溶液法溶液法溶液法溶液法————液体池液体池液体池液体池 (KBr (KBr为稀释剂为稀释剂为稀释剂为稀释剂) )常用样品池窗片（载体）常用样品池窗片（载体）常用样品池窗片（载体）常用样品池窗片（载体）: : NaClNaCl, KBr, , KBr, CaFCaF2 2, , LiFLiF液体和固体样品制备液体和固体样品制备五、实验注意事项五、实验注意事项1. 1.尽可能避免来自于大气中水和尽可能避免来自于大气中水和尽可能避免来自于大气中水和尽可能避免来自于大气中水和COCO2 2的吸收的吸收的吸收的吸收; ;2. 2.固体样品要研磨至小于红外光最小波长固体样品要研磨至小于红外光最小波长固体样品要研磨至小于红外光最小波长固体样品要研磨至小于红外光最小波长(<2(<2   m)m)官能团定性与结构分析官能团定性与结构分析1 1、定性分析的一般过程（思路步骤）、定性分析的一般过程（思路步骤）（（1 1）试样的纯化）试样的纯化（（2 2））了了解解试试样样的的来来源源，，性性质质及及其其实实验验资资料料，，如如分分子量，子量，m.b.m.b.点，溶解度，外观等点，溶解度，外观等（（3 3）根据分子式确定其不饱和度）根据分子式确定其不饱和度第四节第四节 IR的应用的应用不不饱饱和和度度是是指指分分子子结结构构中中达达到到饱饱和和所所缺缺一一价价元元素素的的““对对””数数。

如如：：乙乙烯烯变变成成饱饱和和烷烷烃烃需需要要两两个个氢氢原原子子，，不不饱饱和和度为度为1 1计计算算：： 若若分分子子中中仅仅含含一一，，二二，，三三，，四四价价元元素素（（H H，，O O，，N N，，C C），则可按下式进行不饱和度的计算：），则可按下式进行不饱和度的计算： Ω= 1 + n Ω= 1 + n4 4 + +（（ n n3 3–n–n1 1 ））/ 2/ 2n n4 4 ，，n n3 3 ，，n n1 1分别为分子中四价，三价，一价元素数目分别为分子中四价，三价，一价元素数目讨论讨论（（1 1）当）当Ω= 1Ω= 1时，表示分子中有一个双键或者一个环时，表示分子中有一个双键或者一个环（（2 2）当）当Ω= 2Ω= 2时，表示分子中有一个叁键或时，表示分子中有一个叁键或2 Ω12 Ω1（（3 3）二价原子）二价原子S S、、O O不参加计算；不参加计算；（（4 4））苯苯环环可可看看成成是是三三个个双双键键加加一一个个环环，，即即Ω= Ω= 4 4，，当当Ω>4Ω>4时，要考虑有无苯环的存在时，要考虑有无苯环的存在。

例：例： 计算计算C9H8O2的不饱和度的不饱和度 Ω = 1＋＋9 +（（0–8 ））/ 2 = 6（（4）谱图解析：没有确定的原则）谱图解析：没有确定的原则一般来说：先特征，后指纹一般来说：先特征，后指纹 先强峰，后弱峰先强峰，后弱峰 先粗后细先粗后细 先否定，后肯定先否定，后肯定（（5）然后与标准谱图进行对照）然后与标准谱图进行对照2、定量分析：灵敏度较低，一般不适合定量、定量分析：灵敏度较低，一般不适合定量练习 : 某化合物C9H10O，其IR光谱主要吸收峰位如下，试推断分子结构 解：3102 30873062303029792940290628791688（s）1598158314491460VCH3 1378VCH3 746VΦ691VΦ泛频峰o振动质点即谐振谐振子子 o把振动物体看作不考虑体积的微粒（或者质点，点电荷）的时候，这个振动物体就叫谐振子o所谓谐振，在运动学就是简谐振动，该振动是物体在一个位置附近往复偏离该振动中心位置（叫平衡位置）进行运动，在这个振动形式下，物体受力的大小总是和他偏离平衡位置的距离成正比，并且受力方向总是指向平衡位置。