第4章紅外光譜法

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紅外吸收光譜的基本原理紅外吸收光譜與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系紅外吸收光譜儀器紅外吸收光譜的主要應(yīng)用第四章紅外吸收光譜分析

(紅外吸收光譜法)

InfraredSpectrometry(IR)23§10-1紅外吸收光譜分析概述一、定義：利用物質(zhì)對(duì)紅外輻射的吸收所產(chǎn)生的紅外吸收光譜，對(duì)物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)及含量進(jìn)行分析測(cè)定的方法叫紅外吸收光譜分析法二、與紫外可見吸收光譜法的比較1、相同點(diǎn)：都是分子吸收光譜，都反映分子結(jié)構(gòu)的特性2.不同點(diǎn)：所用光源與起源不同；研究范圍；光譜的表示方式；應(yīng)用側(cè)重點(diǎn)不同。4T%（λ）Aλ

光譜的表示方式

紫外：用A表示吸收光的程度，波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)；紫外可見吸收光譜的特征用λmax和κ來(lái)描述

紅外：用T%來(lái)表示吸光強(qiáng)度，光的性質(zhì)用波長(zhǎng)或波數(shù)表示；紅外吸收光譜的特征用吸收峰位置和κ來(lái)描述5不同點(diǎn)紫外-可見吸收光譜紅外吸收光譜光源紫外-可見光紅外光起源電子能級(jí)躍遷振動(dòng)能級(jí)躍遷研究范圍不飽和有機(jī)化合物共軛雙鍵、芳香族等幾乎所有有機(jī)化合物;許多無(wú)機(jī)化合物特色反映發(fā)色團(tuán)、助色團(tuán)的情況反映各個(gè)基團(tuán)的振動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)特性6二、紅外光譜區(qū)0.005nm10nm200nm400nm780nm0.1cm100cm

104cm

X射線區(qū)遠(yuǎn)紫外近紫外可見光紅外微波區(qū)無(wú)線電

紅外光譜區(qū)是指780nm～0.1cm(0.78～1000μm）的電磁輻射區(qū)域，可分為近紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外區(qū)。波數(shù)：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度內(nèi)所含波的數(shù)目，即波長(zhǎng)的倒數(shù)。7波長(zhǎng)/μm波數(shù)/cm-1能量/ev近紅外(泛頻區(qū))0.78～2.512820～40001.6～0.5中紅外(基本振動(dòng)區(qū))2.5～504000～2000.5～0.025遠(yuǎn)紅外(轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū))50～1000200～100.025～1.24×10-4

習(xí)慣上將紅外吸收光譜分為遠(yuǎn)、中、近紅外三個(gè)區(qū)，紅外光譜常用的是中紅外區(qū)。8三、紅外光譜產(chǎn)生的原因

分子中除了電子相對(duì)于原子核的運(yùn)動(dòng)外（具有不同電子能級(jí)），還有原子核間相對(duì)位移引起的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，這三種運(yùn)動(dòng)的能量都是量子化的，并分別對(duì)應(yīng)于一定的能級(jí)。如圖：hν9三種能級(jí)的能量關(guān)系:1-20ev0.05-1ev0.005-0.05ev

當(dāng)用頻率為ν的電磁輻射照射某一分子，而電磁輻射的能量恰好等于該分子的某兩個(gè)能級(jí)之差時(shí)：

h:

普朗克常數(shù)（分子的能級(jí)差）（光能）產(chǎn)生分子吸收微觀上：分子由低能級(jí)躍遷到高能級(jí)；宏觀上：入射光強(qiáng)度減弱。10

若用紅外電磁輻射照射分子，由于其波長(zhǎng)較長(zhǎng)，頻率低，能量低，所以不能導(dǎo)致分子發(fā)生電子能級(jí)躍遷，而只能使發(fā)生振動(dòng)能級(jí)躍遷，由于在振動(dòng)能級(jí)躍遷同時(shí)，會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷，所以紅外吸收光譜又稱為分子振動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)光譜。四、紅外光譜圖表示方法若用連續(xù)紅外輻射照射分子，并記錄不同波長(zhǎng)下的吸收程度，得到λ（σ）～T%曲線，為某物質(zhì)的紅外光譜圖。1112五、紅外光譜法特點(diǎn)1、紅外光譜是高特征性光譜

結(jié)構(gòu)不同的兩個(gè)化合物，一定不會(huì)有相同的紅外光譜。2、除極少數(shù)單原子分子、同核雙原子分子外，幾乎所有的有機(jī)化合物均有紅外光譜，且特征性強(qiáng)

紅外光譜的位置與強(qiáng)度，反應(yīng)了分子的特征?？捎糜阼b定物質(zhì)結(jié)構(gòu)。3、無(wú)論氣體、液體、固體均可測(cè)定，且樣品用量少，分析速度快，且不損壞分析樣品。

紅外光譜是現(xiàn)代分析化學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)等不可缺少的工具。13m1m2伸伸縮

如下圖，將雙原子分子（A—B）的兩個(gè)原子看成是質(zhì)量為m1與m2的兩個(gè)小球，把連接它們的化學(xué)鍵質(zhì)量忽略，看作為彈簧，則原子在平衡位置作伸縮振動(dòng)，近似看成簡(jiǎn)諧振動(dòng)?！?0~2紅外吸收光譜的產(chǎn)生條件一、雙原子分子的振動(dòng)與振動(dòng)能級(jí)14

量子力學(xué)證明，分子振動(dòng)能級(jí)是量子化的：（v=0,1,2,3······）Ev=(v+)v:振動(dòng)量子數(shù)，標(biāo)志一系列可能的振動(dòng)能量狀態(tài)；：分子振動(dòng)頻率（基頻吸收頻率）意義A不同的振動(dòng)狀態(tài)對(duì)應(yīng)不同的能級(jí)；B振動(dòng)能級(jí)是量子化的；C相應(yīng)能級(jí)的能量大小可由上式求得。15

若一束具有能量的紅外光照射分子，且能量大小恰好等于分子的某二個(gè)振動(dòng)能級(jí)之差Ev1=(v1+)Ev2=(v2+)=

=(v1

–v2)vvv（紅外光頻率）（分子振動(dòng)頻率）（振動(dòng)量子數(shù)差值）二、紅外光譜產(chǎn)生的條件161、條件一：

只有當(dāng)紅外輻射頻率等于振動(dòng)量子數(shù)的差值與分子振動(dòng)頻率之乘積時(shí)，分子才能吸收紅外光譜?。?/p>

2、條件二

分子在振動(dòng)過(guò)程中，必須有偶極矩的變化。

極性分子中，正電荷重心與負(fù)電荷重心距離（偶極長(zhǎng)）與電荷的乘積，稱偶極矩。dq17

因?yàn)榕紭O矩不發(fā)生變化，振動(dòng)能級(jí)不變化，即

所以，非極性分子，如O2，N2等不能產(chǎn)生紅外光譜。三、紅外活性：正負(fù)電荷中心不重疊，不對(duì)稱分子，能產(chǎn)生紅外吸收的物質(zhì)。非紅外活性：非極性分子，無(wú)永久偶極矩，振動(dòng)時(shí)無(wú)偶極矩變化，不吸收紅外光的物質(zhì)。18四、基頻峰：由基態(tài)振動(dòng)能級(jí)（v=0）躍遷到第一激發(fā)態(tài)（v=1），所產(chǎn)生的紅外吸收。

泛頻峰倍頻峰：v=0v=2,3等產(chǎn)生的吸收；23組頻峰：各振動(dòng)能級(jí)之間相互作用所產(chǎn)生的紅外吸收峰。泛頻峰一般相對(duì)較弱，除二倍頻峰外，其它難以觀測(cè)，所以基頻峰是紅外光譜的主要吸收峰。19§10~4分子振動(dòng)的形式

雙原子分子只有一種振動(dòng)方式，即兩個(gè)原子相對(duì)伸縮振動(dòng)，但多原子分子，組成分子的原子數(shù)目增多，加上原子的不同空間排列，組成分子的鍵或基團(tuán)空間結(jié)構(gòu)不同，振動(dòng)形式較復(fù)雜?；瘜W(xué)鍵叁特征鍵能：鍵長(zhǎng)：鍵長(zhǎng)變化的振動(dòng)（伸縮振動(dòng)）鍵角：鍵角變化的振動(dòng)（變形振動(dòng)20一、振動(dòng)的基本類型1、伸縮振動(dòng)：

原子沿著化學(xué)鍵的方向來(lái)回振動(dòng)，即振動(dòng)時(shí)，化學(xué)鍵鍵長(zhǎng)改變而鍵角不變，用表示

對(duì)稱伸縮振動(dòng)兩個(gè)原子同時(shí)沿鍵軸離開或移向中心原子(Symmetry)反對(duì)稱伸縮振動(dòng)

(Asymmetry)一個(gè)原子離開中心原子，一個(gè)移向中心原子212、彎曲振動(dòng)（變形振動(dòng)，變角振動(dòng)）：基于鍵角及鍵的方向發(fā)生改變，而鍵長(zhǎng)不變的振動(dòng)。

變形振動(dòng)面內(nèi)變形面外變形剪式振動(dòng)面內(nèi)搖擺振動(dòng)面外搖擺振動(dòng)++面外扭曲振動(dòng)++22以亞甲基為例伸縮振動(dòng)彎曲振動(dòng)HHC對(duì)稱伸縮振動(dòng)反對(duì)稱伸縮振動(dòng)HHC剪式振動(dòng)HHC面內(nèi)彎曲振動(dòng)（相向）HHC面內(nèi)搖擺振動(dòng)（同向）HHC—+（相反方向）HHC++（同一方向）

面外搖擺振動(dòng)扭曲振動(dòng)面外彎曲振動(dòng)233、兩類振動(dòng)形式比較A伸縮振動(dòng)的頻率高于變形振動(dòng)，在紅外光譜圖上先出現(xiàn)的均為伸縮振動(dòng)吸收峰；原因：同一基團(tuán)變形振動(dòng)的力常數(shù)較伸縮振動(dòng)小。B變形振動(dòng)對(duì)環(huán)境變化較敏感，通常由于基團(tuán)環(huán)境結(jié)構(gòu)的改變，同一基團(tuán)可以在較寬的波段范圍內(nèi)出現(xiàn)。24二、分子的振動(dòng)自由度與紅外吸收的理論峰數(shù)

理論上講，分子的每一種振動(dòng)形式都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)基頻吸收峰，即對(duì)于一個(gè)多原子分子：

基頻吸收峰的數(shù)目=分子所有的振動(dòng)形式的數(shù)目

（振動(dòng)自由度）1、分子的運(yùn)動(dòng)形式A分子中各原子在其平衡位置附近的振動(dòng)（振動(dòng)自由度）B分子作整體的平動(dòng)（平動(dòng)自由度）C分子圍繞x,y,z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)（轉(zhuǎn)動(dòng)自由度）D分子內(nèi)電子的運(yùn)動(dòng)（紅外光不會(huì)導(dǎo)致電子能級(jí)躍遷，無(wú)需考慮分子中電子運(yùn)動(dòng)。）25

設(shè)分子原子數(shù)目為N個(gè)，在空間確定一個(gè)原子的位置，需要3個(gè)坐標(biāo)（x,y,z），所以，N個(gè)原子需要3N個(gè)坐標(biāo)或自由度，分子中N個(gè)原子自由度總數(shù)：

3N=

平動(dòng)自由度+振動(dòng)自由度+轉(zhuǎn)動(dòng)自由度振動(dòng)自由度數(shù)目：振動(dòng)自由度=

3N

—

平動(dòng)自由度—

轉(zhuǎn)動(dòng)自由度2、振動(dòng)自由度顯然，分子整體可以分別沿x,y,z三個(gè)方向移動(dòng)，所以，分子平動(dòng)自由度為3；26對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)而言，x

zy線性分子繞y,z轉(zhuǎn)動(dòng)，引起原子空間位置變化，而繞x軸轉(zhuǎn)動(dòng)，則原子位置不變，所以，對(duì)于線性分子，轉(zhuǎn)動(dòng)自由度為2；x

zy非線性分子繞x，y,z轉(zhuǎn)動(dòng)，均引起原子空間位置變化，因此，對(duì)于非線性分子，轉(zhuǎn)動(dòng)自由度為3；27結(jié)論：線性分子：振動(dòng)自由度=

3N—

5非線性分子：振動(dòng)自由度=

3N

—

6

如：H2O振動(dòng)自由度=3×3–6=3所以，紅外吸收光譜上，有三個(gè)吸收峰：28

吸收峰減少原因：（1）沒有偶極矩變化的振動(dòng)不產(chǎn)生紅外吸收；（2）吸收頻率相同，簡(jiǎn)并為一個(gè)吸收峰；（3）頻率接近，儀器分辨不出，表現(xiàn)為一個(gè)吸收峰（4）有些吸收程度太弱，儀器檢測(cè)不出（5）有些吸收頻率超出了儀器的檢測(cè)范圍三、紅外光譜實(shí)際峰數(shù)與產(chǎn)生原因

實(shí)際上，絕大多數(shù)化合物有紅外光譜圖上出現(xiàn)的峰數(shù)遠(yuǎn)小于理論計(jì)算振動(dòng)數(shù)，這是因?yàn)椋?9

O=C=O

O=C=O

對(duì)稱伸縮反對(duì)稱伸縮

無(wú)吸收峰如線性CO2分子，理論振動(dòng)數(shù)3N—9=4振動(dòng)能量相同，簡(jiǎn)并為一個(gè)吸收峰，667cm-1

偶極矩?zé)o變化O=C=OO=C=O面內(nèi)變形面外變形2349cm-130§10~3，7分子振動(dòng)方程式一、紅外吸收峰位置（波數(shù)，頻率值）

紅外吸收峰的位置簡(jiǎn)稱峰位，即振動(dòng)能級(jí)躍遷時(shí)所吸收紅外光之波長(zhǎng)或波數(shù)。紅外吸收峰位置的基本確立

分子振動(dòng)方程式m1m2雙原子分子的簡(jiǎn)諧振動(dòng)模型31

分子振動(dòng)頻率（基頻吸收頻率）根據(jù)虎克定律計(jì)算

k是化學(xué)鍵的力常數(shù)，單位：N·cm-1為原子的折合質(zhì)量分子振動(dòng)頻率用波數(shù)表示：分子振動(dòng)方程式32化學(xué)鍵力常數(shù)：?jiǎn)捂I4~8，雙鍵8~12，叁鍵12~18

1化學(xué)鍵的力常數(shù)k

反映了化學(xué)鍵強(qiáng)度性質(zhì)，力常數(shù)越大，則基頻峰波數(shù)越大。2220cm-11667cm-11430cm-12原子的折合質(zhì)量反映了基團(tuán)質(zhì)量特性，折合質(zhì)量越小，則基頻峰波數(shù)越大。331430cm-11330cm-11280cm-1

利用實(shí)驗(yàn)得到的化學(xué)鍵力常數(shù)和計(jì)算式，可以估算各種類型基團(tuán)的基頻吸收峰的波數(shù)。

由于各種有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)不同。它們的原子質(zhì)量和化學(xué)健力常數(shù)各不相同，紅外吸收頻率也不相同，因此，不同有機(jī)化合物的紅外光譜具有高度特征性。34例：HClk=5.1N·cm-1

據(jù)公式計(jì)算基頻吸收峰頻率

C—Ck~5N·cm-1=1193cm-1C=Ck~10N·cm-1=1687cm-1C≡Ck~15N·cm-1=2066cm-1C—Hk~5N·cm-1=3042cm-1鍵越多，鍵力常數(shù)越大，原子的相對(duì)原子質(zhì)量越小，越大，頻率越大；35二、影響紅外吸收峰峰位的因素1、誘導(dǎo)效應(yīng)（I效應(yīng)）與基團(tuán)相聯(lián)的吸電子基團(tuán)的誘導(dǎo)效應(yīng)，使紅外吸收向高波數(shù)方向移動(dòng)。1730cm-11800cm-1····362共軛效應(yīng)（C效應(yīng)）當(dāng)雙鍵與雙鍵，或與孤對(duì)電子共軛，使化學(xué)鍵力常數(shù)減小，吸收頻率向低波數(shù)移動(dòng)?！ぁ?730cm-11680cm-1雖然有N原子的誘導(dǎo)效應(yīng)，但主要由于共軛效應(yīng)，使N上孤對(duì)電子與羰基上Π電子重疊，電子云平均化，造成羰基力常數(shù)下降。37

在一個(gè)化合物中，當(dāng)誘導(dǎo)效應(yīng)和共軛效應(yīng)同時(shí)存在時(shí)，紅外吸收峰的位置取決于占優(yōu)勢(shì)的效應(yīng)。I>C

振動(dòng)頻率向高波數(shù)移動(dòng)；C>I

振動(dòng)頻率向低波數(shù)移動(dòng)；3

氫鍵效應(yīng)：氫鍵的形成，使紅外吸收頻率向低波數(shù)移動(dòng)；X—H····Y

氫鍵的形成，使氫原子周圍力場(chǎng)子發(fā)生平均化，X—H的振動(dòng)頻率向低波數(shù)移動(dòng)。38····················羧酸在氣相或非極性溶劑中測(cè)定，羰基在1760cm-1出峰；在液態(tài)或固態(tài)測(cè)定，羰基在1710cm-1出峰4振動(dòng)偶合：共用一個(gè)原子的兩個(gè)對(duì)等化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率發(fā)生分裂。當(dāng)兩個(gè)化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率相同或相近，且有一公共原子時(shí)，由于一個(gè)鍵的振動(dòng)，通過(guò)公共原子影響到另一個(gè)鍵，產(chǎn)生“微擾”，從而形成強(qiáng)列相互作用，使一個(gè)鍵向高頻率移動(dòng)，一個(gè)向低頻率移動(dòng)。39發(fā)生分裂，分別在1820cm-1，1760cm-15空間效應(yīng)環(huán)外雙鍵：環(huán)張力增加，紅外吸收頻率增加；環(huán)內(nèi)雙鍵：環(huán)張力增加，紅外吸收頻率降低。1784cm-11745cm-11715cm-1406外部因素物質(zhì)狀態(tài)溶劑：氣態(tài)：分子間作用力弱，精細(xì)結(jié)構(gòu)；液、固態(tài)：分子間作用力大，基團(tuán)之間相互影響大，吸收峰頻率、強(qiáng)度、形狀變化較大。

溶劑極性增加，極性基團(tuán)的吸收頻率向低波數(shù)移動(dòng)，且強(qiáng)度增加。41§10~5紅外光譜的吸收強(qiáng)度

主要取決于基團(tuán)振動(dòng)時(shí)偶極矩的變化；而偶極矩變化又取決于連接的兩個(gè)原子的電負(fù)性，電負(fù)性差值越大，振動(dòng)時(shí)偶極矩的變化越大。量子力學(xué)證明：紅外吸收峰強(qiáng)度正比于基團(tuán)振動(dòng)時(shí)偶極矩的變化的平方。振動(dòng)強(qiáng)度：42§10~6有機(jī)化合物主要基團(tuán)的特征吸收峰一、特征吸收峰、基團(tuán)頻率、相關(guān)峰

有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)各基團(tuán)振動(dòng)頻率紅外光譜有機(jī)化合物紅外吸收規(guī)律：峰位置相對(duì)固定：同一基團(tuán)有特定的吸收區(qū)域略有變動(dòng)：同一基團(tuán)的吸收受相鄰基團(tuán)的影響。各基團(tuán)振動(dòng)頻率43

組成分子的基團(tuán)如：O-H、C=C、C=O等都有自己特定的紅外吸收區(qū)域。

特征吸收峰：通常把能代表某基團(tuán)存在，并有較高強(qiáng)度的吸收峰，稱為特征吸收峰。

特征吸收頻率：特征吸收峰對(duì)應(yīng)的紅外吸收頻率。

基團(tuán)頻率——主要是一些伸縮振動(dòng)引起的，常用于鑒定某官能團(tuán)是否存在?；鶊F(tuán)不同，基團(tuán)頻率不同。

（基團(tuán)頻率）44

紅外吸收光譜為了便于解析劃分為兩個(gè)區(qū)域高波數(shù)的官能團(tuán)區(qū)（4000~1300cm-1）低波數(shù)的指紋區(qū)（1300~650cm-1

）二、官能團(tuán)區(qū)和指紋區(qū)451、官能團(tuán)區(qū)（4000~1300cm-1）單鍵X-H(X:O,N,C，S)雙鍵叁鍵主要由含氫單鍵、雙鍵、叁鍵伸縮振動(dòng)產(chǎn)生的吸收帶，為化學(xué)鍵和基團(tuán)的特征吸收峰。吸收峰較稀疏，是鑒定基團(tuán)存在的主要區(qū)域46（1）X—H伸縮振動(dòng)區(qū)（4000～2500cm-1

）X:O,N,C，S3700～3100cm-13500～3300cm-13600～2500cm-1飽和化合物<3000cm-1

不飽和化合物>3000cm-1

47（2）叁鍵和累積雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)（2500～2500cm-1

）2600～2100cm-1（3）雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)（2000～1500cm-1

）（酸、醛、酯、酮、酰胺、酰鹵）1900～1600cm-1，且為強(qiáng)峰，非常特征，是含羰基化合物的重要依據(jù)。1675～1500cm-148（4）C—H變形振動(dòng)區(qū)（1500～1300cm-1）彎曲振動(dòng)—CH31380cm-11460cm-1—CH2—1470cm-1492、指紋區(qū)（1300～600cm-1

）

紅外吸收主要由各種單鍵的伸縮振動(dòng)以及多數(shù)基團(tuán)的變形振動(dòng)產(chǎn)生，紅外光譜非常復(fù)雜，對(duì)分子結(jié)構(gòu)的細(xì)微變化非常敏感。（類似人的指紋一樣，個(gè)體各不相同）（1）1300～900cm-1

C—O，C—N，C—F，C—P，C—S，P—O等單鍵的伸縮振動(dòng)及C=S，S=O，P=O等雙鍵的伸縮振動(dòng)；50（2）900～600cm-1主要是基團(tuán)的面外變形振動(dòng)A(CH2)n—CH2—

平面搖擺振動(dòng)在720cm-1B烯烴及取代烯烴端烯烴R—CH=CH2990，910cm-1

兩強(qiáng)峰

R—HC=CH—R反式：970cm-1順式：690cm-151常見化合物的特征基團(tuán)頻率分區(qū)4000250020001400400cm-1X-HX-H伸縮振動(dòng)區(qū)O-H3700~3100N-H3500~3300C-H3300~2700C-H：

3000為界，3000以上為不飽和化合物的C-H—CH=CH

CH;3000以下為飽和化合物C-H

三鍵和累積雙鍵的伸縮振動(dòng)區(qū)CCCNC=C=CC=C=NC=C=O雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)C=C1680~1620C=O1850~1600羰基吸收峰強(qiáng)度大芳環(huán)C=C1600,1580,1500,1450單鍵的伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)區(qū)X-Y：

C-OC-NN-OC-XC-CX-H：C-HO-H52三、常見有機(jī)化合物的特征吸收峰烷烴類烯烴類炔烴類芳香類羰基化合物羥基化合物531.烷烴—CH3CH2

C-HC-H伸縮振動(dòng)<3000cm-13000~2800cm-1

強(qiáng)吸收峰

X-HC-H彎曲振動(dòng)<1500cm-1~1460cm-1

有一強(qiáng)吸收峰

—CH3：X-H~1380cm-1附近有強(qiáng)吸收峰，受取代基影響較小，可作為有無(wú)甲基存在的依據(jù)

54兩峰高度相近兩峰高度一高一矮（CH2）nn≥4CH2750~720

CH3異丙基CH3-CH-CH3CH3叔丁基CH3-C-

當(dāng)兩個(gè)或三個(gè)—CH3連在一個(gè)C上時(shí)，—CH3

的1380cm-1

峰會(huì)分裂55正庚烷的紅外光譜圖C-HC-H伸縮振動(dòng),3000~2800cm-1

強(qiáng)吸收峰X-HC-H彎曲振動(dòng)~1460cm-1

有一強(qiáng)吸收峰X-H~1380cm-1附近有強(qiáng)吸收峰562.烯烴類=CH=C-H伸縮振動(dòng)3100cm-1

附近有較強(qiáng)吸收峰C=CC=C伸縮振動(dòng)1700~1600cm-1

較弱吸收峰

——

共軛體系中，C=C

向低波數(shù)方向移動(dòng)，強(qiáng)度增大，對(duì)稱性越差，吸收峰越強(qiáng)，完全對(duì)稱，不出現(xiàn)吸收峰=CH=C-H彎曲振動(dòng)

1000~650cm-1

處有強(qiáng)吸收峰

——鑒定烯烴取代基類型最特征的峰RCH=RCH反式順式RCH=CH2990~970690990、910兩個(gè)強(qiáng)峰573079cm-1=C-H伸縮振動(dòng)

~2900cm-1

C-H伸縮振動(dòng)1642cm-1C=C伸縮振動(dòng)=C-H伸縮振動(dòng)3079cm-1；C-H伸縮振動(dòng)~2900cm-1C=C伸縮振動(dòng)1642cm-1；-CH=CH2

彎曲振動(dòng)993,910cm-1993,910cm-1-CH=CH2

彎曲振動(dòng)1-辛烯紅外譜圖58反-2-辛烯順-2-辛烯700cm-1

C-H彎曲振動(dòng)965

cm-1

1650cm-1C=C伸縮振動(dòng)593.炔烴類CHC-H伸縮振動(dòng)3300~3200cm-1

炔烴的特征，區(qū)別飽和不飽和CCCC伸縮振動(dòng)2300~2100cm-1

較弱的尖細(xì)峰；三鍵特征吸收峰

CC與其它基團(tuán)共軛時(shí)，吸收峰向低頻方向移動(dòng)603300cm-1

C≡C-H伸縮振動(dòng)2250～2100C≡C伸縮振動(dòng)614.芳烴類

CH

>30003040~3030cm-1，3~4個(gè)多重峰；

C=C1650~1450cm-1，2~4個(gè)中強(qiáng)吸收峰；1620~1500，1520~1480兩個(gè)區(qū)域較重要；苯環(huán)特征吸收，鑒定苯環(huán)存在的標(biāo)志

CH900~690cm-1

強(qiáng)吸收峰，可判斷芳烴取代基數(shù)目和取代基位置62苯環(huán)取代類型的吸收峰770-730710-690770-735810-750725-680900-860860-800633300cm-1

苯環(huán)C-H伸縮振動(dòng)1380cm-1異丙基兩重峰1600cm-11500cm-1C=C骨架振動(dòng)3300cm-1

苯環(huán)C-H伸縮振動(dòng)1600cm-11500cm-1C=C骨架振動(dòng)1380cm-1異丙基兩重峰異丙苯紅外光譜圖645.羰基化合物（醛、酮、羧酸、酯）

C=O

：C=O伸縮振動(dòng)1850~1600cm-1

非常強(qiáng)的吸收峰（鑒別羰基最迅速的方法）

區(qū)別醛酮：醛中-CHO的CH

在2900~2700cm-1

區(qū)域內(nèi)吸收較特征，兩個(gè)尖弱吸收峰，酮沒有。

2820cm-1峰易被甲基亞甲基吸收峰覆蓋；

2720cm-1

峰是醛類化合物唯一特征峰65

羧酸：—

羧基中C=O伸縮振動(dòng)(1760~1700)；羥基O-H的伸縮振動(dòng)(3550~3400寬吸收峰；游離：3550附近有吸收峰)；面外彎曲振動(dòng)(955~915)三個(gè)重要特征頻率

酯:酯基中C=O伸縮振動(dòng)(1750~1735)；

C-O-C的伸縮振動(dòng)（兩個(gè)吸收1300~1150；1140~1030）666.羥基化合物

OH

游離3650~3600cm-1

強(qiáng)、尖吸收峰締合(氫鍵)3700~3200cm-1

強(qiáng)、寬吸收峰

C-O

醇1100~1000cm-1

C-O

酚~1260cm-1

區(qū)別醇、酚最好用苯環(huán)1650~1450特征吸收67§10-10，11紅外吸收光譜儀簡(jiǎn)介二、色散型紅外吸收光譜儀1、儀器框圖

一、分類色散型紅外吸收光譜儀干涉型傅立葉變換紅外吸收光譜儀（FI-IR）.光源樣品池單色器檢測(cè)器抗數(shù)據(jù)處理與輸出68儀器類型與結(jié)構(gòu)

第四節(jié)紅外光譜儀器井岡山大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院693.傅立葉變換紅外光譜儀的原理與特點(diǎn)

光源發(fā)出的輻射經(jīng)干涉儀轉(zhuǎn)變?yōu)楦缮婀猓ㄟ^(guò)試樣后，包含的光信息需要經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)上的傅立葉變換解析成普通的譜圖。特點(diǎn)：(1)掃描速度極快(1s)，適合儀器聯(lián)用；(2)不需要分光，信號(hào)強(qiáng)，靈敏度很高；

(3)儀器小巧。70（1）紅外光源：能夠發(fā)射高強(qiáng)度連續(xù)紅外輻射通常采用惰性固體作光源。

A能斯特?zé)簟射啞⑨?、鈰或釷的氧化物

特點(diǎn)：發(fā)射強(qiáng)度大，尤其在高于1000cm-1的區(qū)域穩(wěn)定性較好；機(jī)械強(qiáng)度較差，價(jià)格較貴

B硅碳棒——由碳化硅燒結(jié)而成

特點(diǎn)：在低波數(shù)區(qū)發(fā)射較強(qiáng)，波數(shù)范圍寬，400~4000cm-1；堅(jiān)固、壽命長(zhǎng)，發(fā)光面積大，用的較多2、組件介紹71（2）吸收池玻璃、石英等對(duì)紅外光均有吸收，因此，紅外吸收池窗口，一般用一些鹽類的單晶制作，如KBr或NaCl等（它們極易吸濕，吸濕后會(huì)引起吸收池窗口模糊，要求恒濕環(huán)境。

72（3）單色器

A單色器的作用：把通過(guò)樣品池和參比池的復(fù)合光色散成單色光，再射到檢測(cè)器上加以檢測(cè)

B色散元件

光柵——光柵單色器不僅對(duì)恒溫恒濕要求不高，而且具有線性色散，分辨率高和能量損失小等優(yōu)點(diǎn)棱鏡——早期的紅外光譜儀使用一些能透過(guò)紅外光的無(wú)機(jī)鹽如NaCl、KBr等晶體制作棱鏡；易吸濕，需恒溫、恒濕；近年來(lái)已被淘汰73（4）檢測(cè)器

A檢測(cè)器的作用是將照射在它上面的紅外光變成電信號(hào)。

B紅外區(qū)光子能量低，不能使用紫外可見吸收光譜儀上的光電管或光電倍增管常用的紅外檢測(cè)器有三種：真空熱電偶、測(cè)輻射熱計(jì)、熱電檢測(cè)器（5）抗數(shù)據(jù)處理與輸出由檢測(cè)器產(chǎn)生的微弱電信號(hào)經(jīng)電子放大器放大后，由記錄筆自動(dòng)記錄下來(lái)；新型的儀器配有微處理機(jī)以控制儀器操作、譜圖檢查等。743、色散型紅外吸收光譜儀工件原理光源樣品池

單色器

檢測(cè)器參比池帶動(dòng)筆和光楔的裝置

放大器光譜記錄75三、傅立葉變換紅外光譜儀

（FourierTransferInfraredSpectrometer）1、儀器框圖傅立葉變換紅外光譜儀是20世紀(jì)70年代問(wèn)世的第三代紅外光譜儀，它利用紅外干涉光譜的傅立葉變換技術(shù)獲得物質(zhì)的紅外光譜。干涉計(jì)

試樣檢測(cè)器電子計(jì)算機(jī)光源FT-IR76內(nèi)部結(jié)構(gòu)Nicolet公司的AVATAR360FT-IR77傅里葉變換紅外光譜儀結(jié)構(gòu)框圖干涉儀光源樣品室檢測(cè)器繪圖儀計(jì)算機(jī)干涉圖光譜圖FTS顯示器顯示器繪圖儀782、傅里葉變換紅外吸收光譜儀原理光源發(fā)出的輻射經(jīng)干涉儀轉(zhuǎn)變?yōu)楦缮婀猓ㄟ^(guò)試樣后，包含的光信息需要經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)上的傅立葉變換解析成普通的譜圖。79傅里葉變換紅外光譜儀工作原理圖80邁克爾干涉儀工作原理圖813、傅里葉變換紅外吸收光譜儀特點(diǎn)（1）測(cè)量時(shí)間短，掃描速度快，1s完成全光譜掃描（2）靈敏度高，檢測(cè)限可達(dá)10-9~10-12g（3）分辨率高，波數(shù)精度可達(dá)0.01cm-1（4）測(cè)定精度高（0.1%）

(5)測(cè)定光譜范圍寬(10000～10cm-1)紅外光譜儀是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)不可缺少的基本工具82§10-8，12紅外吸收光譜分析技術(shù)與應(yīng)用一、紅外吸收光譜分析技術(shù)——試樣的制備1、制樣基本要求A用純品；B除去樣品中游離水，以免腐蝕儀器鹽窗。2、氣體樣品氣體吸收池使用時(shí)先抽真空，然后通入干燥的氣體樣品。833、液體樣品（1）液體池類別A密封固定池：厚度一定；B可拆池：通過(guò)鉛墊改變厚度；C密封可變池：通過(guò)調(diào)節(jié)螺絲連續(xù)改變厚度。（2）液體樣品制備A液膜法：在液體池內(nèi)滴入待測(cè)樣品，使成液膜；B溶液法：將液體樣品溶于適當(dāng)有機(jī)溶劑（CS2，

CCl4等）再滴入固定池內(nèi)待測(cè)。844、固體樣品（1）溶液法：將固體樣品溶于適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)溶劑，形成溶液，按液體樣品方法測(cè)定；（2）壓片法：將待測(cè)樣品與KBr按1：100左右比例混勻研磨后，在壓片模具中壓成透明薄片后，置入紅外光譜儀中測(cè)定。由于KBr在4000～400cm-1波長(zhǎng)范圍內(nèi)無(wú)吸收，因此可得到全段紅外光譜圖。（3）糊狀法：樣品研細(xì)合，滴入懸浮劑（如石蠟等），調(diào)面糊狀，置入液體可拆池中測(cè)定。85（4）薄膜法：將樣品溶于易揮發(fā)溶劑中，滴到空白

KBr片上成膜，置入紅外光譜儀中測(cè)定。二、紅外光譜法應(yīng)用紅外光譜應(yīng)用是多方面的，不僅