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1、第十章第十章 红外吸收光谱法红外吸收光谱法10-1 10-1 红外吸收光谱法的基本原理红外吸收光谱法的基本原理10-2 10-2 经典红外谱带吸收范围经典红外谱带吸收范围10-3 10-3 红外光谱解析实例红外光谱解析实例10-4 10-4 红外光谱仪红外光谱仪10-5 10-5 试样的处理试样的处理10-6 10-6 红外光谱法的应用红外光谱法的应用10-7 10-7 激光拉曼光谱法简介激光拉曼光谱法简介 试题试题1定义：定义：定义：定义： 红外光谱又称红外光谱又称红外光谱又称红外光谱又称分子振动分子振动分子振动分子振动- -转动光谱转动光谱转动光谱转动光谱，属分子吸收光谱。，属分子吸收光谱
2、。，属分子吸收光谱。，属分子吸收光谱。 样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收其样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收其样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收其样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收其中一些频率的辐射，分子振动或转动引起偶极矩的净变中一些频率的辐射，分子振动或转动引起偶极矩的净变中一些频率的辐射，分子振动或转动引起偶极矩的净变中一些频率的辐射，分子振动或转动引起偶极矩的净变化，使振化，使振化，使振化，使振- -转能级从基态跃迁到激发态，相应于这些区域转能级从基态跃迁到激发态，相应于这些区域转能级从基态跃迁到激发态，相应于这些区域转能级从基态跃迁到激发态，
3、相应于这些区域的透射光强减弱，记录百分透过率的透射光强减弱，记录百分透过率的透射光强减弱，记录百分透过率的透射光强减弱，记录百分透过率T%T%对波数或波长的曲对波数或波长的曲对波数或波长的曲对波数或波长的曲线，即红外光谱。线，即红外光谱。线，即红外光谱。线，即红外光谱。2概概概概 述述述述分子中基团的振动和转动能级跃迁产生的吸收光谱。分子中基团的振动和转动能级跃迁产生的吸收光谱。红外光谱也称分子的振、转动光谱。红外光谱也称分子的振、转动光谱。1.1.红外光谱红外光谱红外光谱红外光谱E E1 1E E0 00 01 12 21 1 1 1J J J J0 0 0 02 2 2 23 3 3 3J
4、 J J J0 0 0 02 2 2 23 3 3 31 1 1 1J J J J0 0 0 02 2 2 23 3 3 31 1 1 1J J J J0 0 0 02 2 2 23 3 3 31 1 1 1分子振动吸收光谱分子振动吸收光谱分子转动吸收光谱分子转动吸收光谱mmmmmmmm作用：作用：有机化合物的结构解析的重要工具，根据有机化合物红有机化合物的结构解析的重要工具，根据有机化合物红外特征吸收频率，确定化合物结构中基团；也可依据特外特征吸收频率，确定化合物结构中基团；也可依据特征峰的强度变化进行定量分析。征峰的强度变化进行定量分析。3红外光谱的表示方法：红外光谱的表示方法：纵坐标为百
5、分透光率纵坐标为百分透光率(T%)，表示吸收峰强度，表示吸收峰强度横坐标为波长横坐标为波长(/m)或波数或波数(or/cm-1)4在在2.5m处，对应的波数值为：处，对应的波数值为：104/2.5(cm-1)=4000cm-1波数波数(cm-1)=104/(m)波数即波长的倒数，表示单位波数即波长的倒数，表示单位波数即波长的倒数，表示单位波数即波长的倒数，表示单位(cm)(cm)长度光中所含光长度光中所含光长度光中所含光长度光中所含光波的数目。波的数目。波的数目。波的数目。波长或波数可以按下式互换：波长或波数可以按下式互换：波长或波数可以按下式互换：波长或波数可以按下式互换：一般扫描范围在一般
6、扫描范围在4000400cm-1。波长在波长在2.525m，叫中红外区。叫中红外区。波长在波长在0.752.5m，叫近红外区。，叫近红外区。波长在波长在251000m，叫远红外区。，叫远红外区。52.红外光谱的区的划分（红外光谱的区的划分（0.751000 m）波谱区波谱区近红外光近红外光中红外光中红外光远红外光远红外光波长波长/ m0.752.52.525251000波数波数/cm-1133334000400040040010跃迁类型跃迁类型分子振动分子振动分子转动分子转动近红外光谱区：近红外光谱区：v低能电子能级跃迁低能电子能级跃迁v含氢原子团：含氢原子团：-OH、-NH、-CH伸缩振动伸
7、缩振动的倍频吸收峰的倍频吸收峰v稀土及过渡金属离子稀土及过渡金属离子配位化学的研究对象配位化学的研究对象v适用于水、醇、高分适用于水、醇、高分子化合物、含氢原子子化合物、含氢原子团化合物的定量分析团化合物的定量分析红外吸收光谱法：红外吸收光谱法：分子的振动、转动分子的振动、转动基频吸收光谱区基频吸收光谱区应用最为广泛的红应用最为广泛的红应用最为广泛的红应用最为广泛的红外光谱区外光谱区外光谱区外光谱区远红外光谱区：远红外光谱区：v气体分子的转动能级跃迁气体分子的转动能级跃迁v液体与固体中重原子的伸液体与固体中重原子的伸缩振动缩振动v晶体的晶格振动晶体的晶格振动v某些变角振动、骨架振动某些变角振动
8、、骨架振动-异构体的研究异构体的研究v金属有机化合物、氢键、金属有机化合物、氢键、吸附现象研究吸附现象研究该光区能量弱该光区能量弱,较少用于分较少用于分析析6特点：特点：特点：特点：（1 1）红外光谱是依据样品）红外光谱是依据样品）红外光谱是依据样品）红外光谱是依据样品 吸收谱带的吸收谱带的吸收谱带的吸收谱带的位置、强度、形状、个数位置、强度、形状、个数位置、强度、形状、个数位置、强度、形状、个数，推测分子中某种官能团的存在与否，推测官能团的邻近基团，确推测分子中某种官能团的存在与否，推测官能团的邻近基团，确推测分子中某种官能团的存在与否，推测官能团的邻近基团，确推测分子中某种官能团的存在与否
9、，推测官能团的邻近基团，确定化合物结构。定化合物结构。定化合物结构。定化合物结构。 （2 2） 红外光谱红外光谱红外光谱红外光谱不破坏不破坏不破坏不破坏样品，并且对任何样品的存在状态都适用，样品，并且对任何样品的存在状态都适用，样品，并且对任何样品的存在状态都适用，样品，并且对任何样品的存在状态都适用，如气体、液体、可研细的固体或薄膜似的固体都可以分析。测如气体、液体、可研细的固体或薄膜似的固体都可以分析。测如气体、液体、可研细的固体或薄膜似的固体都可以分析。测如气体、液体、可研细的固体或薄膜似的固体都可以分析。测定方便，制样简单。定方便，制样简单。定方便，制样简单。定方便，制样简单。 （3
10、3）红外光谱）红外光谱）红外光谱）红外光谱特征性高特征性高特征性高特征性高。由于红外光谱信息多，可以对不同结。由于红外光谱信息多，可以对不同结。由于红外光谱信息多，可以对不同结。由于红外光谱信息多，可以对不同结构的化合物给出特征性的谱图，所以人们也常把红外光谱叫构的化合物给出特征性的谱图，所以人们也常把红外光谱叫构的化合物给出特征性的谱图，所以人们也常把红外光谱叫构的化合物给出特征性的谱图，所以人们也常把红外光谱叫“ “分子指纹光谱分子指纹光谱分子指纹光谱分子指纹光谱” ”。（4 4）分析时间短分析时间短分析时间短分析时间短。一般红外光谱做一个样可在。一般红外光谱做一个样可在。一般红外光谱做一
11、个样可在。一般红外光谱做一个样可在1010分钟内完成。分钟内完成。分钟内完成。分钟内完成。如果采用傅里叶变换红外光谱仪在一秒钟以内就可完成扫描。如果采用傅里叶变换红外光谱仪在一秒钟以内就可完成扫描。如果采用傅里叶变换红外光谱仪在一秒钟以内就可完成扫描。如果采用傅里叶变换红外光谱仪在一秒钟以内就可完成扫描。（5 5）所需样品用量少，且可以回收。红外光谱分析一次用样量）所需样品用量少，且可以回收。红外光谱分析一次用样量）所需样品用量少，且可以回收。红外光谱分析一次用样量）所需样品用量少，且可以回收。红外光谱分析一次用样量约约约约15mg15mg，甚至只用几十微克。，甚至只用几十微克。，甚至只用几十
12、微克。，甚至只用几十微克。7定量：定量：依据特征峰的强度，朗伯比尔定律依据特征峰的强度，朗伯比尔定律应用：应用：与紫外、核磁、质谱相结合，解析与紫外、核磁、质谱相结合，解析有机化合物的结构。有机化合物的结构。8 一、分子振动模型、振动形式及红外活性一、分子振动模型、振动形式及红外活性一、分子振动模型、振动形式及红外活性一、分子振动模型、振动形式及红外活性 红外光谱是由于分子振动能级的跃迁（同时伴有转动能红外光谱是由于分子振动能级的跃迁（同时伴有转动能红外光谱是由于分子振动能级的跃迁（同时伴有转动能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
13、期级跃迁）而产生，即分子中的原子以平衡位置为中心作周期级跃迁）而产生，即分子中的原子以平衡位置为中心作周期级跃迁）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。性振动，其振幅非常小。性振动，其振幅非常小。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这种分子的振动通常想象为一根弹簧联接的两个小球体这种分子的振动通常想象为一根弹簧联接的两个小球体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，如图系，称为谐振子模型。这是最简单的双原子分子情况，如图系，称为谐振子模型。这是最简单的双原子分子情况，如图系，
14、称为谐振子模型。这是最简单的双原子分子情况，如图10-110-110-110-1所示。所示。所示。所示。双原子分子振动的总能双原子分子振动的总能双原子分子振动的总能双原子分子振动的总能量：量：量：量： E E振振振振= =（V V+1/2+1/2）hh式中：式中：式中：式中：V V是振动量子数；是振动量子数；是振动量子数；是振动量子数； 是基本振动频率。是基本振动频率。是基本振动频率。是基本振动频率。10-1 红外光谱分析的基本原理红外光谱分析的基本原理91 1、双原子分子振动方程式、双原子分子振动方程式、双原子分子振动方程式、双原子分子振动方程式双原子分子的简谐振动及其频率双原子分子的简谐振
15、动及其频率分子的振动能级（量子化）：分子的振动能级（量子化）：E振动振动=（V+1/2）h：化学键的振动频率；化学键的振动频率；V：振动量子数（振动量子数（V=0、1、2.）,当当V=0时，时，E0，称为称为零点能零点能。根据经典力学的根据经典力学的=m1m2/(m1+m2)虎克定律：虎克定律：k-化学键的力常数化学键的力常数(N/cm)，与键能和键长有关；与键能和键长有关；-双原子的双原子的折合原子量折合原子量: =m1m2/(m1+m2)10任意两个能级间的能量差为：任意两个能级间的能量差为：当当V=1时，时，01振动能级的跃迁振动能级的跃迁，称为称为基本振动频率基本振动频率或或基频吸收带
16、基频吸收带。 由由由由双原子分子振动方程式双原子分子振动方程式双原子分子振动方程式双原子分子振动方程式可以看出，折合质量和键力常数可以看出，折合质量和键力常数可以看出，折合质量和键力常数可以看出，折合质量和键力常数是影响基本振动频率的直接因素。是影响基本振动频率的直接因素。是影响基本振动频率的直接因素。是影响基本振动频率的直接因素。 K K K K 越大，越大，越大，越大，越小，化学键的振动频率越高，吸收峰将出现越小，化学键的振动频率越高，吸收峰将出现越小，化学键的振动频率越高，吸收峰将出现越小，化学键的振动频率越高，吸收峰将出现在高波数区；反之，则出现在低波数区。在高波数区；反之，则出现在低
17、波数区。在高波数区；反之，则出现在低波数区。在高波数区；反之，则出现在低波数区。h 11例例例例1 1: : 由表中查知由表中查知由表中查知由表中查知 C=CC=C键的键的键的键的 k k=9.5=9.59.99.9(N/cm), ,令其为令其为令其为令其为9.6,9.6,计算正己烯中计算正己烯中计算正己烯中计算正己烯中C=CC=C键伸缩振动频率，键伸缩振动频率，键伸缩振动频率，键伸缩振动频率，实测值为实测值为实测值为实测值为1652cm1652cm-1-1例例例例2 2: : 由表中查知由表中查知由表中查知由表中查知 H-H-ClCl 键的键的键的键的kk=4.8=4.8, ,计算波数值正己
18、烯中计算波数值正己烯中计算波数值正己烯中计算波数值正己烯中H-H-ClCl键伸缩振动频率实测值为键伸缩振动频率实测值为键伸缩振动频率实测值为键伸缩振动频率实测值为2892.6cm2892.6cm-1-1(N/cm), ,实验值：实验值：实验值：实验值：2885.9cm2885.9cm-1-112k k k k 增大增大增大增大 v v v v 增大增大增大增大 C-CC=CC-CC=CCCCC相同相同相同相同: : : : 1429cm1429cm-1-11667cm1667cm-1-12222cm2222cm-1-1键力常数键力常数键力常数键力常数: : : : 峰位峰位峰位峰位: : :
19、: 15-1715-179.5-9.99.5-9.94.5-5.64.5-5.64.54.5 mm7.07.0 mm6.06.0 mm计算波数计算波数计算波数计算波数: : : : 13 增大增大增大增大 v v v v 减小减小减小减小 k k相近相近相近相近: : : : 1429cm1429cm-1-11330cm1330cm-1-11280cm1280cm-1-1折合质量折合质量折合质量折合质量: : : : 6.96.96.56.56 6C-CC-NC-CC-NC-OC-O计算波数计算波数计算波数计算波数: : : : 14发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的发生振动能级
20、跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的折合质量和键力常数，即取决于分子的结构特征。折合质量和键力常数，即取决于分子的结构特征。 某些键的伸缩力常数（某些键的伸缩力常数（N/cm）键键分子分子kH-FHF9.7H-ClHCl4.8H-BrHBr4.1H-IHI3.2H-OH2O7.8H-SH2S4.3H-NNH36.5H-CCH3X4.75.0化学键键强越强（即键的力常数化学键键强越强（即键的力常数化学键键强越强（即键的力常数化学键键强越强（即键的力常数k k越大）原子折合质量越大）原子折合质量越大）原子折合质量越大）原子折合质量越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。越小，化学键的振
21、动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。键键分子分子kH=CCH2=CH25.1H CCH CH5.9C-ClCH3Cl3.4C-C4.55.6C=C9.59.9CC 1517C-O46C=O1213152 2、多原子分子振动、多原子分子振动、多原子分子振动、多原子分子振动（1 1）振动的基本类型）振动的基本类型）振动的基本类型）振动的基本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 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 asas
22、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 扭曲振动扭曲振动扭曲振动扭曲振动剪式振动剪式振动剪式振动剪式振动 S S平面摇摆平面摇摆平面摇摆平面摇摆 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比变形振动比变形振动比变形振动比变形振动k k大；因此伸缩振动出现在红外吸收光大；因此伸缩振动出现在红外吸收光大；因此伸缩振动出现在红外吸收光大；因此伸缩振动出现在红外吸收光谱的高波数区，变谱的高波数区，变谱的高波
23、数区，变谱的高波数区，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。v vs sv vasas s s 16 （2 2）基本振动的理论数）基本振动的理论数）基本振动的理论数）基本振动的理论数对于由对于由对于由对于由N N个原子组成的分子：个原子组成的分子：个原子组成的分子：个原子组成的分子：3N=3N=平动自由度平动自由度平动自由度平动自由度+ +转动自由度转动自由度转动自由度转动自由度+ +振动自由度振动自由度振动自由度振动自由度x xy yz z由由由由N N个原子组成的分子：个原子组成的分
24、子：个原子组成的分子：个原子组成的分子：平动自由度平动自由度平动自由度平动自由度=3=3振动自由度振动自由度振动自由度振动自由度=3N-=3N-平动自由度平动自由度平动自由度平动自由度- -转动自由度转动自由度转动自由度转动自由度由由由由N N个原子组成的线形分子：个原子组成的线形分子：个原子组成的线形分子：个原子组成的线形分子：转动自由度转动自由度转动自由度转动自由度=2=2由由由由N N个原子组成的非线形分子：个原子组成的非线形分子：个原子组成的非线形分子：个原子组成的非线形分子：转动自由度转动自由度转动自由度转动自由度=3=3线线线线 形形形形 分分分分 子：子：子：子：振动自由度振动自
25、由度振动自由度振动自由度=3N-5=3N-5非线形分子：非线形分子：非线形分子：非线形分子：振动自由度振动自由度振动自由度振动自由度=3N-6=3N-617 二、红外光谱产生的条件和振动形式二、红外光谱产生的条件和振动形式二、红外光谱产生的条件和振动形式二、红外光谱产生的条件和振动形式（1 1 1 1）红外辐射能恰好相当于物质振动能级跃迁所需的能量。）红外辐射能恰好相当于物质振动能级跃迁所需的能量。）红外辐射能恰好相当于物质振动能级跃迁所需的能量。）红外辐射能恰好相当于物质振动能级跃迁所需的能量。1 1 1 1、红外光谱产生的条件、红外光谱产生的条件、红外光谱产生的条件、红外光谱产生的条件根据
26、量子力学原理，分子振动能量根据量子力学原理，分子振动能量根据量子力学原理，分子振动能量根据量子力学原理，分子振动能量E E振振振振 是量子化的，是量子化的，是量子化的，是量子化的， 即即即即E E振振振振 = =（V+1/2V+1/2）h h 为分子振动频率，为分子振动频率，为分子振动频率，为分子振动频率，V V为振动量子数，其值取为振动量子数，其值取为振动量子数，其值取为振动量子数，其值取 0 0，1 1，2 2，分子中不同振动能级差为分子中不同振动能级差为分子中不同振动能级差为分子中不同振动能级差为 E E振振振振 = = VhVh 也就是说，吸收光子的能量（也就是说，吸收光子的能量（也就
27、是说，吸收光子的能量（也就是说，吸收光子的能量（h h a a ）要与该能量差相等，即）要与该能量差相等，即）要与该能量差相等，即）要与该能量差相等，即 a a= = V V 时，才可能发生振动跃迁。时，才可能发生振动跃迁。时，才可能发生振动跃迁。时，才可能发生振动跃迁。 例如当分子从基态（例如当分子从基态（例如当分子从基态（例如当分子从基态（V V=0=0）跃迁到第一激发态（）跃迁到第一激发态（）跃迁到第一激发态（）跃迁到第一激发态（V V=1=1），此时），此时），此时），此时 V V=1=1，即，即，即，即 a a= ，产生基频吸收带。，产生基频吸收带。，产生基频吸收带。，产生基频吸收带
28、。18正、正、正、正、负电荷负电荷负电荷负电荷中心间的距离中心间的距离中心间的距离中心间的距离d d和电荷中心所带电量和电荷中心所带电量和电荷中心所带电量和电荷中心所带电量q q的乘积，的乘积，的乘积，的乘积，叫做偶极矩叫做偶极矩叫做偶极矩叫做偶极矩 d d q q。它是一个矢量，方向规定为从负电荷中心。它是一个矢量，方向规定为从负电荷中心。它是一个矢量，方向规定为从负电荷中心。它是一个矢量，方向规定为从负电荷中心指向正电荷中心。偶极矩的单位是指向正电荷中心。偶极矩的单位是指向正电荷中心。偶极矩的单位是指向正电荷中心。偶极矩的单位是D D（德拜）。（德拜）。（德拜）。（德拜）。 可以用偶极矩表
29、示极性大小。键偶极矩越大，表示键的极可以用偶极矩表示极性大小。键偶极矩越大，表示键的极可以用偶极矩表示极性大小。键偶极矩越大，表示键的极可以用偶极矩表示极性大小。键偶极矩越大，表示键的极性越大；分子的偶极矩越大，表示分子的极性越大。性越大；分子的偶极矩越大，表示分子的极性越大。性越大；分子的偶极矩越大，表示分子的极性越大。性越大；分子的偶极矩越大，表示分子的极性越大。 如果一个分子中的正电荷如果一个分子中的正电荷如果一个分子中的正电荷如果一个分子中的正电荷与与与与负电荷负电荷负电荷负电荷排列不对称，就会引排列不对称，就会引排列不对称，就会引排列不对称，就会引起电性不对称，因而分子的一起电性不对
30、称，因而分子的一起电性不对称，因而分子的一起电性不对称，因而分子的一部分有较显著的阳性，另一部部分有较显著的阳性，另一部部分有较显著的阳性，另一部部分有较显著的阳性，另一部分有较显著的阴性。分有较显著的阴性。分有较显著的阴性。分有较显著的阴性。 l 对称分子由于正负电荷中心重叠对称分子由于正负电荷中心重叠对称分子由于正负电荷中心重叠对称分子由于正负电荷中心重叠d d d d =0=0=0=0， =0=0=0=0，所以对称，所以对称，所以对称，所以对称分子振动不会引起偶极矩的变化。分子振动不会引起偶极矩的变化。分子振动不会引起偶极矩的变化。分子振动不会引起偶极矩的变化。19（2 2 2 2）物质
31、与红外辐射间应能相互作用，这种相互作用）物质与红外辐射间应能相互作用，这种相互作用）物质与红外辐射间应能相互作用，这种相互作用）物质与红外辐射间应能相互作用，这种相互作用称为振动耦合。具有偶极矩变化的分子才有可能发生振称为振动耦合。具有偶极矩变化的分子才有可能发生振称为振动耦合。具有偶极矩变化的分子才有可能发生振称为振动耦合。具有偶极矩变化的分子才有可能发生振动耦合，吸收红外辐射。动耦合，吸收红外辐射。动耦合，吸收红外辐射。动耦合，吸收红外辐射。磁磁场场电电场场交变磁场交变磁场 分子固有振动分子固有振动 a a偶极矩变化偶极矩变化（能级跃迁）（能级跃迁）耦合耦合不耦合不耦合红外吸收红外吸收无偶
32、极矩变化无偶极矩变化无红外吸收无红外吸收20没有偶极矩变化的振动跃迁，无红外活性：没有偶极矩变化的振动跃迁，无红外活性：没有偶极矩变化的振动跃迁，无红外活性：没有偶极矩变化的振动跃迁，无红外活性：如：单原子分子、同核分子：如：单原子分子、同核分子：如：单原子分子、同核分子：如：单原子分子、同核分子：HeHe、NeNe、N N2 2、OO2 2、ClCl2 2、HH2 2 等。等。等。等。没有红外活性没有红外活性没有红外活性没有红外活性 。如：对称性分子的非对称性振动，有偶极矩变化的振动跃迁，如：对称性分子的非对称性振动，有偶极矩变化的振动跃迁，如：对称性分子的非对称性振动，有偶极矩变化的振动跃
33、迁，如：对称性分子的非对称性振动，有偶极矩变化的振动跃迁，有红外活性有红外活性有红外活性有红外活性。如：非对称分子，有偶极矩，如：非对称分子，有偶极矩，如：非对称分子，有偶极矩，如：非对称分子，有偶极矩，红外活性红外活性红外活性红外活性。磁磁场场电电场场交变磁场交变磁场 分子固有振动分子固有振动 a a偶极矩变化偶极矩变化（能级跃迁）（能级跃迁）耦合耦合不耦合不耦合红外吸收红外吸收无偶极矩变化无偶极矩变化无红外吸收无红外吸收212 2 2 2、红外光谱的振动形式、红外光谱的振动形式、红外光谱的振动形式、红外光谱的振动形式 一般把分子的振动形式分为两大类：化学键的伸缩一般把分子的振动形式分为两大
34、类：化学键的伸缩一般把分子的振动形式分为两大类：化学键的伸缩一般把分子的振动形式分为两大类：化学键的伸缩振动和弯曲振动。振动和弯曲振动。振动和弯曲振动。振动和弯曲振动。亚甲基的伸缩振动亚甲基的伸缩振动亚甲基的伸缩振动亚甲基的伸缩振动 伸缩振动：指成键原子沿着价键的方向来回地相对运动。伸缩振动：指成键原子沿着价键的方向来回地相对运动。伸缩振动：指成键原子沿着价键的方向来回地相对运动。伸缩振动：指成键原子沿着价键的方向来回地相对运动。在振动过程中，键角并不发生改变，记为在振动过程中，键角并不发生改变，记为在振动过程中，键角并不发生改变，记为在振动过程中，键角并不发生改变，记为 ；伸缩振动又可分；伸
35、缩振动又可分；伸缩振动又可分；伸缩振动又可分为为为为对称伸缩振动和反对称伸缩振动，分别用对称伸缩振动和反对称伸缩振动，分别用对称伸缩振动和反对称伸缩振动，分别用对称伸缩振动和反对称伸缩振动，分别用 s s s s和和和和 asasasas表示。表示。表示。表示。22 弯曲振动：指原子垂直于价键方向的振动，又称为变形振动，常弯曲振动：指原子垂直于价键方向的振动，又称为变形振动，常弯曲振动：指原子垂直于价键方向的振动，又称为变形振动，常弯曲振动：指原子垂直于价键方向的振动，又称为变形振动，常用用用用 表示。表示。表示。表示。 弯曲振动又分为面内和面外两种。如果弯曲振动的方向垂直于分弯曲振动又分为面
36、内和面外两种。如果弯曲振动的方向垂直于分弯曲振动又分为面内和面外两种。如果弯曲振动的方向垂直于分弯曲振动又分为面内和面外两种。如果弯曲振动的方向垂直于分子平面，则称面外弯曲振动。如果弯曲振动完全位于平面上，则称子平面，则称面外弯曲振动。如果弯曲振动完全位于平面上，则称子平面，则称面外弯曲振动。如果弯曲振动完全位于平面上，则称子平面，则称面外弯曲振动。如果弯曲振动完全位于平面上，则称面内弯曲振动。面内弯曲振动。面内弯曲振动。面内弯曲振动。 剪式振动和平面摇摆振动为面内弯曲振动，非平面摇摆振动和卷剪式振动和平面摇摆振动为面内弯曲振动，非平面摇摆振动和卷剪式振动和平面摇摆振动为面内弯曲振动，非平面摇
37、摆振动和卷剪式振动和平面摇摆振动为面内弯曲振动，非平面摇摆振动和卷曲振动为面外弯曲振动。曲振动为面外弯曲振动。曲振动为面外弯曲振动。曲振动为面外弯曲振动。亚甲基的变形振动亚甲基的变形振动亚甲基的变形振动亚甲基的变形振动 23 跃迁时能级变化的大小为：跃迁时能级变化的大小为：跃迁时能级变化的大小为：跃迁时能级变化的大小为： 谱带的位置谱带的位置谱带的位置谱带的位置( ( ( (波数波数波数波数) ) ) )由能级变化的大小确定。谱带由能级变化的大小确定。谱带由能级变化的大小确定。谱带由能级变化的大小确定。谱带的位置的位置的位置的位置( ( ( (波数波数波数波数) ) ) )也就是振动时吸收红外
38、线的波数。也就是振动时吸收红外线的波数。也就是振动时吸收红外线的波数。也就是振动时吸收红外线的波数。ass 能级变化大的出峰在高频区，即波数值大；能级能级变化大的出峰在高频区，即波数值大；能级能级变化大的出峰在高频区，即波数值大；能级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。变化小的出峰在低频区，即波数值小。变化小的出峰在低频区，即波数值小。变化小的出峰在低频区，即波数值小。24非线性分子为非线性分子为3N3N6 6，线性分子为线性分子为3N3N5 5H2O:N3基本振动数：基本振动数：3 3T25COCOCOCO2 2 2 2（CSCSCSCS2 2 2 2
39、）分子是）分子是）分子是）分子是N=3N=3N=3N=3的直线型分子，有的直线型分子，有的直线型分子，有的直线型分子，有3N-53N-53N-53N-5个基本振动，即个基本振动，即个基本振动，即个基本振动，即4 4 4 4个振个振个振个振动。动。动。动。26红外吸收峰的数目红外吸收峰的数目红外吸收峰的数目红外吸收峰的数目例如：例如：苯的简谐振动的自由度苯的简谐振动的自由度=3x12-6=30；再考虑到倍频、；再考虑到倍频、组频、差频、振动的耦合与费米共振等，产生的红外吸组频、差频、振动的耦合与费米共振等，产生的红外吸收峰应该非常多。收峰应该非常多。实际上大多数红外吸收光谱图上的吸收峰数目小于实
40、际上大多数红外吸收光谱图上的吸收峰数目小于理论数目。理论数目。为什么？为什么？A、存在没有偶极矩变化的振动模式、存在没有偶极矩变化的振动模式（只有发生偶极矩变化的振动才能引起可观察的红外谱带只有发生偶极矩变化的振动才能引起可观察的红外谱带）B、存在能量简并态的振动模式、存在能量简并态的振动模式C、仪器的分辨率分辨不出的振动模式、仪器的分辨率分辨不出的振动模式D、振动吸收的强度小，检测不到、振动吸收的强度小，检测不到E、某些振动模式所吸收的能量不在中红外光谱区。、某些振动模式所吸收的能量不在中红外光谱区。27苯酚的红外光谱苯酚的红外光谱苯酚的红外光谱苯酚的红外光谱T(%)283 3 3 3、影响
41、红外吸收峰强度的因素、影响红外吸收峰强度的因素、影响红外吸收峰强度的因素、影响红外吸收峰强度的因素（1）红外吸收峰强度的分类）红外吸收峰强度的分类 100100非常强吸收峰非常强吸收峰非常强吸收峰非常强吸收峰vsvs2010020100强吸收峰强吸收峰强吸收峰强吸收峰s s10201020中强吸收峰中强吸收峰中强吸收峰中强吸收峰mm 11 1010弱吸收峰弱吸收峰弱吸收峰弱吸收峰ww11非常弱吸收峰非常弱吸收峰非常弱吸收峰非常弱吸收峰vwvw T%T% 10%10%非常强吸收峰非常强吸收峰非常强吸收峰非常强吸收峰vsvs10%10%T%T% 40%40%强吸收峰强吸收峰强吸收峰强吸收峰s s4
42、0%40%T%T% 60%60%中强吸收峰中强吸收峰中强吸收峰中强吸收峰mm 60%60%T%T% 80%80%80%非常弱吸收峰非常弱吸收峰非常弱吸收峰非常弱吸收峰vwvw29(2)红外吸收峰强度的影响因红外吸收峰强度的影响因素素A、振动能级的跃迁几率、振动能级的跃迁几率振动的基频振动的基频(v01)的跃迁几率大于振动的倍频的跃迁几率大于振动的倍频(v02、v03、v04)，因此基频，因此基频(v01)的吸收峰强度比倍频的吸收峰强度比倍频(v02、v03、v04)强。强。B、振动能级跃迁时，偶极矩的变化、振动能级跃迁时，偶极矩的变化同样的基频振动同样的基频振动(v01)，偶极矩的变化越偶极矩
43、的变化越大，吸收峰也大，吸收峰也越强。越强。化学键两端连接原子的电负性相差越大，或分子的对称性化学键两端连接原子的电负性相差越大，或分子的对称性越差，伸缩振动时越差，伸缩振动时偶极矩的变化越偶极矩的变化越大，吸收峰也越强。大，吸收峰也越强。红外吸收强度与偶极矩变化的平方成正比。红外吸收强度与偶极矩变化的平方成正比。红外吸收强度与偶极矩变化的平方成正比。红外吸收强度与偶极矩变化的平方成正比。30偶极矩变化的大小与以下四个因素有关：偶极矩变化的大小与以下四个因素有关：偶极矩变化的大小与以下四个因素有关：偶极矩变化的大小与以下四个因素有关： （a a a a）化学键两端原子）化学键两端原子）化学键两
44、端原子）化学键两端原子电负性相差越大电负性相差越大电负性相差越大电负性相差越大，或分子对称性越差、产生的吸，或分子对称性越差、产生的吸，或分子对称性越差、产生的吸，或分子对称性越差、产生的吸收峰越强。收峰越强。收峰越强。收峰越强。例如，例如，例如，例如，C C C CO O O O基团是红外谱图中最强的吸收；基团是红外谱图中最强的吸收；基团是红外谱图中最强的吸收；基团是红外谱图中最强的吸收；C C C CC C C C的吸收峰强度很弱。的吸收峰强度很弱。的吸收峰强度很弱。的吸收峰强度很弱。吸收峰强度为吸收峰强度为吸收峰强度为吸收峰强度为 C C-O-O C C-H-H C C-C-C（b b
45、b b）振动方式振动方式振动方式振动方式。 相同基团的振动方式不同，分子的电荷分布也不同，偶极矩变化也相同基团的振动方式不同，分子的电荷分布也不同，偶极矩变化也相同基团的振动方式不同，分子的电荷分布也不同，偶极矩变化也相同基团的振动方式不同，分子的电荷分布也不同，偶极矩变化也不同。不同。不同。不同。 反对称伸缩振动反对称伸缩振动 对称伸缩振动对称伸缩振动 变形振动变形振动（c c c c）分子的）分子的）分子的）分子的对称性对称性对称性对称性。 结构为中心对称的分子，若其振动也中心对称，则此振动的偶极矩结构为中心对称的分子，若其振动也中心对称，则此振动的偶极矩结构为中心对称的分子，若其振动也中
46、心对称，则此振动的偶极矩结构为中心对称的分子，若其振动也中心对称，则此振动的偶极矩变化为零。如变化为零。如变化为零。如变化为零。如COCOCOCO2 2 2 2的对称伸缩振动没有红外活性。的对称伸缩振动没有红外活性。的对称伸缩振动没有红外活性。的对称伸缩振动没有红外活性。 对称性差的振动偶极矩变化大，吸收峰强。对称性差的振动偶极矩变化大，吸收峰强。对称性差的振动偶极矩变化大，吸收峰强。对称性差的振动偶极矩变化大，吸收峰强。（d d d d）其他因素）其他因素）其他因素）其他因素314 4 4 4、峰形、峰形、峰形、峰形32三、影响基团频率三、影响基团频率三、影响基团频率三、影响基团频率(Gro
47、up Frequency)(Group Frequency)(Group Frequency)(Group Frequency)的因素的因素的因素的因素1.1.1.1.内部因素对基团频率的影响内部因素对基团频率的影响内部因素对基团频率的影响内部因素对基团频率的影响化学键的振动频率不仅与其性质有关，还受分子的内部结构化学键的振动频率不仅与其性质有关，还受分子的内部结构化学键的振动频率不仅与其性质有关，还受分子的内部结构化学键的振动频率不仅与其性质有关，还受分子的内部结构和外部因素影响。和外部因素影响。和外部因素影响。和外部因素影响。相同基团的特征吸收并不总在一个固定频率上。而是在一定相同基团的特
48、征吸收并不总在一个固定频率上。而是在一定相同基团的特征吸收并不总在一个固定频率上。而是在一定相同基团的特征吸收并不总在一个固定频率上。而是在一定范围内波动。了解影响峰位移的因素将有助于推断分子中相邻部范围内波动。了解影响峰位移的因素将有助于推断分子中相邻部范围内波动。了解影响峰位移的因素将有助于推断分子中相邻部范围内波动。了解影响峰位移的因素将有助于推断分子中相邻部分的分子结构。分的分子结构。分的分子结构。分的分子结构。 （1 1 1 1）电子效应）电子效应）电子效应）电子效应 电子效应是通过成键电子起作用，包括诱导效应（电子效应是通过成键电子起作用，包括诱导效应（电子效应是通过成键电子起作用
49、，包括诱导效应（电子效应是通过成键电子起作用，包括诱导效应（I I I I），共），共），共），共轭效应（轭效应（轭效应（轭效应（C C C C）等。它们对基团频率影响的共同点都是由于化学键）等。它们对基团频率影响的共同点都是由于化学键）等。它们对基团频率影响的共同点都是由于化学键）等。它们对基团频率影响的共同点都是由于化学键的电子云分布不均匀，造成键力常数改变而引起的。的电子云分布不均匀，造成键力常数改变而引起的。的电子云分布不均匀，造成键力常数改变而引起的。的电子云分布不均匀，造成键力常数改变而引起的。 在同一分子中，诱导效应和共轭效应往往同时存在，在讨在同一分子中，诱导效应和共轭效应往往
50、同时存在，在讨在同一分子中，诱导效应和共轭效应往往同时存在，在讨在同一分子中，诱导效应和共轭效应往往同时存在，在讨论其对吸收频率的影响时，论其对吸收频率的影响时，论其对吸收频率的影响时，论其对吸收频率的影响时，由效应较强者决定由效应较强者决定由效应较强者决定由效应较强者决定。该影响主要表。该影响主要表。该影响主要表。该影响主要表现在现在现在现在C=OC=OC=OC=O伸缩振动中。伸缩振动中。伸缩振动中。伸缩振动中。33 诱导效应是指在有机分子中引入一原子或基团后，使分子中成键电子云密诱导效应是指在有机分子中引入一原子或基团后，使分子中成键电子云密诱导效应是指在有机分子中引入一原子或基团后，使分
51、子中成键电子云密诱导效应是指在有机分子中引入一原子或基团后，使分子中成键电子云密度分布发生变化，从而使化学键发生极化的现象。诱导效应沿分子中化学键度分布发生变化，从而使化学键发生极化的现象。诱导效应沿分子中化学键度分布发生变化，从而使化学键发生极化的现象。诱导效应沿分子中化学键度分布发生变化，从而使化学键发生极化的现象。诱导效应沿分子中化学键（ 键、键、键、键、 键）而传递，与分子的几何状态无关。和电负性取代基相连的极性键）而传递，与分子的几何状态无关。和电负性取代基相连的极性键）而传递，与分子的几何状态无关。和电负性取代基相连的极性键）而传递，与分子的几何状态无关。和电负性取代基相连的极性共
52、价键，如共价键，如共价键，如共价键，如COCOCOCOX X X X，随着随着随着随着X X X X基电负性增大，或取代基数目的增大，诱导效应增基电负性增大，或取代基数目的增大，诱导效应增基电负性增大，或取代基数目的增大，诱导效应增基电负性增大，或取代基数目的增大，诱导效应增强强强强，C=OC=OC=OC=O的伸缩振动向高波数方向移动。的伸缩振动向高波数方向移动。的伸缩振动向高波数方向移动。的伸缩振动向高波数方向移动。（a a a a）诱导效应）诱导效应）诱导效应）诱导效应（ InductiveEffectInductiveEffect ） 丙酮中丙酮中CHCH3 3为推电子的诱导效应（为推电
53、子的诱导效应（+I+I），使），使C=OC=O成键电子偏离键的几何成键电子偏离键的几何中心而向氧原子移动，中心而向氧原子移动， C=OC=O极性增强，双键性降低，极性增强，双键性降低，C=OC=O伸缩振动位于低频伸缩振动位于低频端。较强电负性的取代基（端。较强电负性的取代基（ClCl、F F）吸电子诱导效应（吸电子诱导效应（I I）强，使强，使C=OC=O成键成键电子向键的几何中心靠近，电子向键的几何中心靠近， C=OC=O极性降低，而双键性增强，极性降低，而双键性增强， C=OC=O位于高频端。位于高频端。带孤对电子的烷氧基（带孤对电子的烷氧基（OROR）既存在吸电子的诱导（）既存在吸电子的
54、诱导（I I），又存在），又存在p p- - 共轭，共轭，( (I) I)影响较大，酯羰基的伸缩振动频率高于酮、醛，而低于酰卤。影响较大，酯羰基的伸缩振动频率高于酮、醛，而低于酰卤。R -X： R-COR R-COH R-COCl R-COF C=O(cm-1) 1715 1730 1800 192034诱导效应：吸电子基团使吸收峰向高频方向移动（兰移）诱导效应：吸电子基团使吸收峰向高频方向移动（兰移）诱导效应：吸电子基团使吸收峰向高频方向移动（兰移）诱导效应：吸电子基团使吸收峰向高频方向移动（兰移）v vC C=0=0=1800cm=1800cm-1-1v vC C=0=0=1920cm=1
55、920cm-1-1v vC C=0=0 =1928cm=1928cm-1-1化合物化合物化合物化合物电负性电负性电负性电负性X XX X+Y+YY Y4.474.475.415.415.595.595.735.736.926.927.907.90v vC C=0=0/ /cmcm-1-1175217521794179418031803182018201868186819281928v vC C=0=0=1715cm=1715cm-1-1CORR + - -35(b)(b)中介效应中介效应中介效应中介效应 ( (MesomericMesomeric Effect Effect)p p 共轭共轭共
56、轭共轭-I -I效应效应效应效应 +M+M效应效应效应效应v vC C=0=0=1680cm=1680cm-1-1v vC C=0=0=1715cm=1715cm-1-1v vC C=0=0=1690cm=1690cm-1-1v vC C=0=0=1680cm=1680cm-1-1+M+M效应效应效应效应 -I-I效应效应效应效应v vC C=0=0=1730cm=1730cm-1-1v vC C=0=0=1735cm=1735cm-1-1v vC C=0=0=1715cm=1715cm-1-1I I效应解释不了效应解释不了效应解释不了效应解释不了OCRNH2OCRNH236 注意：有时在化合
57、物中，注意：有时在化合物中，注意：有时在化合物中，注意：有时在化合物中，I I I I效应与效应与效应与效应与M M M M效应同时存在，如果二效应同时存在，如果二效应同时存在，如果二效应同时存在，如果二者方向不一致，这时应考虑哪个效应起主导作用。者方向不一致，这时应考虑哪个效应起主导作用。者方向不一致，这时应考虑哪个效应起主导作用。者方向不一致，这时应考虑哪个效应起主导作用。 例如，饱和酯的例如，饱和酯的例如，饱和酯的例如，饱和酯的 C=OC=OC=OC=O为为为为1735cm1735cm1735cm1735cm-1-1-1-1，比酮（比酮（比酮（比酮（1715cm1715cm1715cm1
58、715cm-1-1-1-1) ) ) )高，就是高，就是高，就是高，就是由于由于由于由于I I I I效应大于效应大于效应大于效应大于M M M M效应，二者的净效应使得电子云密度由氧移向效应，二者的净效应使得电子云密度由氧移向效应，二者的净效应使得电子云密度由氧移向效应，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。双键中间，使键力常数增加的缘故。双键中间，使键力常数增加的缘故。双键中间，使键力常数增加的缘故。37(c)(c)共轭效应共轭效应共轭效应共轭效应 ( (Conjugate Effect) 共轭共轭共轭共轭v vC C=0=0=16701660cm=167016
59、60cm-1-1v vC C=0=0=17001680cm=17001680cm-1-1v vC C=0=0=16701660cm=16701660cm-1-1v vC C=0=0=16851665cm=16851665cm-1-1v vC C=0=0=1715cm=1715cm-1-1v vC C=0=0=17251705cm=17251705cm-1-1 共轭效应常引起共轭效应常引起共轭效应常引起共轭效应常引起C=OC=O双键的极性增强，双键性降低，伸缩双键的极性增强，双键性降低，伸缩双键的极性增强，双键性降低，伸缩双键的极性增强，双键性降低，伸缩振动频率向低波数位移。振动频率向低波数位移
60、。振动频率向低波数位移。振动频率向低波数位移。 例如，下列化合物由于双键或苯环与例如，下列化合物由于双键或苯环与例如，下列化合物由于双键或苯环与例如，下列化合物由于双键或苯环与C=OC=O共轭，引起键力共轭，引起键力共轭，引起键力共轭，引起键力常数减小，频率降低。常数减小，频率降低。常数减小，频率降低。常数减小，频率降低。38（2 2 2 2） 氢键效应（氢键效应（氢键效应（氢键效应（X-X-X-X-H H H H）形成氢键使电子云密度平均化（缔合态），使体系能量下降，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。基团伸缩振动频率降低，其强度
61、增加但峰形变宽。如如:羧酸羧酸RCOOH C=O=1760cm-1, O-H=3550cm-1; (RCOOH)2 C=O=1700cm-1 , O-H=3250-2500cm-139无论是分子间氢键的形成或是分子内氢键的形成，都使参与无论是分子间氢键的形成或是分子内氢键的形成，都使参与形成氢键的原化学键的形成氢键的原化学键的键力常数降低，吸收频率象低波数方向键力常数降低，吸收频率象低波数方向；但与此同时但与此同时偶极矩的变化加大，因而吸收强度增加偶极矩的变化加大，因而吸收强度增加。如如:乙醇乙醇CH3CH2OH O=H=3640cm-1(CH3CH2OH)2 O=H=3515cm-1(CH3
62、CH2OH)n O=H=3350cm-140不同浓度的乙醇不同浓度的乙醇CClCCl4 4溶液溶液IRIR光谱光谱41（3 3 3 3） 偶合效应（偶合效应（偶合效应（偶合效应（Coupling EffectCoupling EffectCoupling EffectCoupling Effect） 适当结合的两个基团，原来振动频率很接近，它们之间产适当结合的两个基团，原来振动频率很接近，它们之间产适当结合的两个基团，原来振动频率很接近，它们之间产适当结合的两个基团，原来振动频率很接近，它们之间产生相互作用从而使谱线裂分为二，一个高于正常频率一个低生相互作用从而使谱线裂分为二，一个高于正常频率
63、一个低生相互作用从而使谱线裂分为二，一个高于正常频率一个低生相互作用从而使谱线裂分为二，一个高于正常频率一个低于正常频率，这种相互作用称为偶合效应。于正常频率，这种相互作用称为偶合效应。于正常频率，这种相互作用称为偶合效应。于正常频率，这种相互作用称为偶合效应。42 当一振动的倍频与另一振动的基频接近（当一振动的倍频与另一振动的基频接近（当一振动的倍频与另一振动的基频接近（当一振动的倍频与另一振动的基频接近（2 2 2 2 A A A A= = = = B B B B）时，二者时，二者时，二者时，二者相互作用而产生强吸收峰或发生裂分的现象。相互作用而产生强吸收峰或发生裂分的现象。相互作用而产生
64、强吸收峰或发生裂分的现象。相互作用而产生强吸收峰或发生裂分的现象。 ArAr-C-C( ( ) ) =880-860cm=880-860cm-1-1 C=C=OO(as(as) ) =1774cm=1774cm-1-11773cm-11736cm-1（4 4 4 4）费米共振）费米共振）费米共振）费米共振（Fermi ResonanceFermi Resonance）43（5 5 5 5）空间效应）空间效应）空间效应）空间效应 分子内由于相互靠近的基团之间存在空间静电作用而分子内由于相互靠近的基团之间存在空间静电作用而分子内由于相互靠近的基团之间存在空间静电作用而分子内由于相互靠近的基团之间存
65、在空间静电作用而影响吸收频率的效应称为场效应。影响吸收频率的效应称为场效应。影响吸收频率的效应称为场效应。影响吸收频率的效应称为场效应。（a a a a）场效应（）场效应（）场效应（）场效应（FieldEffectFieldEffect）44 由于空间阻隔，分子平面与双键不在同一平面，此时共轭效由于空间阻隔，分子平面与双键不在同一平面，此时共轭效由于空间阻隔，分子平面与双键不在同一平面，此时共轭效由于空间阻隔，分子平面与双键不在同一平面，此时共轭效应下降，红外峰移向高波数。应下降，红外峰移向高波数。应下降，红外峰移向高波数。应下降，红外峰移向高波数。(b)(b)(b)(b)空间障碍（空间位阻）
66、空间障碍（空间位阻）空间障碍（空间位阻）空间障碍（空间位阻）45一一般般情情况况下下，环环外外双双键键和和环环上上羰羰基基随随着着环环的的张张力力的的增增加加，其频率也相应增加。如：其频率也相应增加。如：（c c c c）环张力）环张力）环张力）环张力环内双键的伸缩频率则随环张力的增加而降低。环内双键的伸缩频率则随环张力的增加而降低。46（1）物质状态及制样方法）物质状态及制样方法通常，物质由固态向气态变化，其波数将增加。通常，物质由固态向气态变化，其波数将增加。如如:丙酮丙酮液态时：液态时： C=O=1718cm-1;气态时：气态时： C=O=1742cm-1，因此在查阅标准红外图谱时，应注
67、意试样状态和制样方法因此在查阅标准红外图谱时，应注意试样状态和制样方法。（2）溶剂效应）溶剂效应极性基团的伸缩振动频率通常随溶剂极性增加而降低。极性基团的伸缩振动频率通常随溶剂极性增加而降低。如：如：羧酸中的羧酸中的C=O：气气态：态： C=O=1780cm-1非极性溶剂：非极性溶剂： C=O=1760cm-1乙乙醚醚溶溶剂：剂： C=O=1735cm-1乙乙醇醇溶溶剂：剂： C=O=1720cm-1因此红外光谱通常需在非极性溶剂中测量。因此红外光谱通常需在非极性溶剂中测量。2 2 2 2外部因素外部因素外部因素外部因素 4710-2 10-2 典型红外谱带吸收范围典型红外谱带吸收范围 物物物
68、物质质质质的的的的红红红红外外外外光光光光谱谱谱谱图图图图是是是是分分分分子子子子结结结结构构构构的的的的反反反反映映映映，谱谱谱谱图图图图中中中中出出出出现现现现的的的的吸吸吸吸收收收收峰峰峰峰与与与与分分分分子子子子中中中中各各各各基基基基团团团团的的的的振振振振动动动动形形形形式式式式相相相相对对对对应应应应，但但但但是是是是，多多多多原原原原子子子子分分分分子子子子的的的的红红红红外外外外光光光光谱谱谱谱与与与与其其其其结结结结构构构构的的的的对对对对应应应应关关关关系系系系相相相相当当当当复复复复杂杂杂杂，难难难难以以以以用用用用振振振振动动动动方方方方程程程程式式式式计计计计算算算
69、算解解解解决决决决，只只只只能能能能通通通通过过过过大大大大量量量量已已已已知知知知化化化化合合合合物物物物的的的的红红红红外外外外光光光光谱谱谱谱，从从从从中中中中总总总总结结结结出各种基团吸收位置的规律。出各种基团吸收位置的规律。出各种基团吸收位置的规律。出各种基团吸收位置的规律。48例：例：例：例：28002800 30003000cmcm-1-1CHCH33特征峰特征峰特征峰特征峰； 16001600 18501850cmcm-1-1C=OC=O特征峰特征峰特征峰特征峰； 基团所处化学环境不同，特征峰出现位置变化：基团所处化学环境不同，特征峰出现位置变化：基团所处化学环境不同，特征峰出
70、现位置变化：基团所处化学环境不同，特征峰出现位置变化： CHCH2 2COCOCHCH2 21715cm1715cm-1-1酮酮酮酮 CHCH2 2COCOOO1735cm1735cm-1-1酯酯酯酯 CHCH2 2COCONHNH1680cm1680cm-1-1酰胺酰胺酰胺酰胺一、红外光谱的特征性一、红外光谱的特征性一、红外光谱的特征性一、红外光谱的特征性 基团特征频率（特征峰）：与一定结构单元相联系基团特征频率（特征峰）：与一定结构单元相联系基团特征频率（特征峰）：与一定结构单元相联系基团特征频率（特征峰）：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。的，在一定范围内出现的化
71、学键振动频率。的，在一定范围内出现的化学键振动频率。的，在一定范围内出现的化学键振动频率。49 常见的有机化合物基团频率出现的范围：常见的有机化合物基团频率出现的范围：常见的有机化合物基团频率出现的范围：常见的有机化合物基团频率出现的范围：40004000 600cm600cm-1-11 1 1 1红外吸收光谱图红外吸收光谱图红外吸收光谱图红外吸收光谱图2 2 2 2红外吸收光谱图的分区红外吸收光谱图的分区红外吸收光谱图的分区红外吸收光谱图的分区官能团区官能团区官能团区官能团区 40001300cm40001300cm-1-1指纹区指纹区指纹区指纹区1300600cm1300600cm-1-1
72、X-HX-H伸缩振动区伸缩振动区伸缩振动区伸缩振动区 40002500cm40002500cm-1-1(X(X：OO、N N、C C、S)S)三键和积累双键区三键和积累双键区三键和积累双键区三键和积累双键区 25001900cm25001900cm-1-1双键伸缩振动区双键伸缩振动区双键伸缩振动区双键伸缩振动区19001200cm19001200cm-1-1C-X(XC-X(X：OO、N N、F F、P P、S)S)、P-OP-O、Si-OSi-O伸缩振动区伸缩振动区伸缩振动区伸缩振动区1300900cm1300900cm-1-1-CH2平面摇摆、平面摇摆、苯环取代苯环取代、C-H面外变形振动
73、区面外变形振动区900600cm-1cmcm-1-1T%T% mT%mT%红外吸收光谱图中的假谱带：红外吸收光谱图中的假谱带：红外吸收光谱图中的假谱带：红外吸收光谱图中的假谱带：H H2 2OO3400cm-11640cm-1650cm-1COCO2 22350cm-1667cm-1501 1 X XHH伸缩振动区（伸缩振动区（伸缩振动区（伸缩振动区（40004000 2500cm2500cm-1-1）（1 1）OOH3650H3650 3200cm3200cm-1-1 确定醇，酚，确定醇，酚，确定醇，酚，确定醇，酚，有机有机有机有机酸酸酸酸在非极性溶剂中，浓度较小（稀溶液）时，在非极性溶剂中
74、，浓度较小（稀溶液）时，在非极性溶剂中，浓度较小（稀溶液）时，在非极性溶剂中，浓度较小（稀溶液）时，3650-3580cm3650-3580cm-1-1，峰形尖锐，强吸收；，峰形尖锐，强吸收；，峰形尖锐，强吸收；，峰形尖锐，强吸收；当浓度较大时，发生缔合作用，峰形较宽，当浓度较大时，发生缔合作用，峰形较宽，当浓度较大时，发生缔合作用，峰形较宽，当浓度较大时，发生缔合作用，峰形较宽，3400-3200cm3400-3200cm-1-1 。二、有机化合物分子中常见基团吸收峰二、有机化合物分子中常见基团吸收峰二、有机化合物分子中常见基团吸收峰二、有机化合物分子中常见基团吸收峰官能团区官能团区官能团区
75、官能团区51正丁醇在氯苯中正丁醇在氯苯中正丁醇在氯苯中正丁醇在氯苯中的红外光谱的红外光谱的红外光谱的红外光谱a.1.4% b.3.4% a.1.4% b.3.4% a.1.4% b.3.4% a.1.4% b.3.4% c.7.1% d.14.3%c.7.1% d.14.3%c.7.1% d.14.3%c.7.1% d.14.3%正丁醇正丁醇正丁醇正丁醇( ( ( (重量比重量比重量比重量比) ) ) )单体单体单体单体二缔合体二缔合体二缔合体二缔合体多缔合体多缔合体多缔合体多缔合体52CHCH3 32960cm2960cm-1-1反对称伸缩振动反对称伸缩振动反对称伸缩振动反对称伸缩振动 28
76、702870cmcm-1-1对称伸缩振动对称伸缩振动对称伸缩振动对称伸缩振动CHCH2 2 2930cm2930cm-1-1反对称伸缩振动反对称伸缩振动反对称伸缩振动反对称伸缩振动 28502850cmcm-1-1对称伸缩振动对称伸缩振动对称伸缩振动对称伸缩振动C CHH2890cm2890cm-1-1弱吸收弱吸收弱吸收弱吸收（2 2）饱和碳原子上的）饱和碳原子上的）饱和碳原子上的）饱和碳原子上的C CHH，3000cm3000cm-1-1 以下以下以下以下53苯环上的苯环上的苯环上的苯环上的C CH3030cmH3030cm-1-1=C=CH3040H3040 3010cm3010cm-1-
77、1末端末端末端末端 =CH=CH2 23085cm3085cm-1-1 C CH3300cmH3300cm-1-1（4 4）N NH3500H3500 3100cm3100cm-1-1（3 3）不饱和碳原子上的）不饱和碳原子上的）不饱和碳原子上的）不饱和碳原子上的 =C=CHH（ C CHH ） ，3000cm3000cm-1-1 以上以上以上以上54（1）RC CH2100 2140cm-1RC CR2190 2260cm-1R=R时，时，无红外活性无红外活性（2）RC N非共轭非共轭2240 2260cm-1共轭共轭2220 2230cm-12 2 叁键（叁键（叁键（叁键（C C CC或或
78、或或 C C N N）和累积双键（）和累积双键（）和累积双键（）和累积双键（C=C=CC=C=C或或或或 C=C=OC=C=O）伸缩振动区（）伸缩振动区（）伸缩振动区（）伸缩振动区（25002500 1900cm1900cm-1-1）55（2 2）单核芳烃的）单核芳烃的）单核芳烃的）单核芳烃的C=CC=C键伸缩振动（键伸缩振动（键伸缩振动（键伸缩振动（16001600 1 14 45050cmcm-1-1）苯衍生物在苯衍生物在苯衍生物在苯衍生物在 16501650 2000cm2000cm-1-1，出现出现出现出现 C CHH和和和和C=CC=C键键键键的面内变形振动的泛频吸收（强度弱），可用
79、来判的面内变形振动的泛频吸收（强度弱），可用来判的面内变形振动的泛频吸收（强度弱），可用来判的面内变形振动的泛频吸收（强度弱），可用来判断取代基位置断取代基位置断取代基位置断取代基位置 。3 3 双键伸缩振动区（双键伸缩振动区（双键伸缩振动区（双键伸缩振动区（19001900 1200cm1200cm-1-1 ）（1）RC=CR，1620 1680cm-1,强度弱，强度弱，R=R(对称对称)时，时，无红外活性。无红外活性。苯：苯：苯：苯：1500cm1500cm-1-1( (S S) )1600cm1600cm-1-1( (MM) )1580cm1580cm-1-1( (WW) )1450cm
80、1450cm-1-1( (WW) )56（3 3）C=O C=O （1900 1900 1650 cm 1650 cm-1-1 ）碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。脂肪族饱和醛羰基在脂肪族饱和醛羰基在脂肪族饱和醛羰基在脂肪族饱和醛羰基在17401740 1720cm1720cm-1-1，而不饱和醛波数而不饱和醛波数而不饱和醛波数而不饱和醛波数较低。醛的较低。醛的较低。醛的较低。醛的C CHH伸缩振动在伸缩振动在伸缩振动在伸缩振动在28302830和和和和27202720cmcm-1-1。 这两
81、个吸收是由于醛基质子的这两个吸收是由于醛基质子的这两个吸收是由于醛基质子的这两个吸收是由于醛基质子的 CHCHCHCH与与与与 CHCHCHCH的倍频的费米共振的倍频的费米共振的倍频的费米共振的倍频的费米共振产生。产生。产生。产生。讨论：讨论：讨论：讨论： 醛，酮的区分？醛，酮的区分？醛，酮的区分？醛，酮的区分？57（1 1）1500-1300cm1500-1300cm-1-1 C-HC-Hn n -CH-CH3 31380cm1380cm-1-1(S)(S)和和和和1460cm1460cm-1-1(M)(M)两个峰两个峰两个峰两个峰n n异丙基：异丙基：异丙基：异丙基：1460cm1460c
82、m-1-1 ，1380cm1380cm-1-1，分裂为两个强度相等的吸收峰，分裂为两个强度相等的吸收峰，分裂为两个强度相等的吸收峰，分裂为两个强度相等的吸收峰, ,(C-C(C-C骨架振动峰在骨架振动峰在骨架振动峰在骨架振动峰在1170cm1170cm-1-1 ，1150cm1150cm-1-1处肩峰处肩峰处肩峰处肩峰) )n n叔丁基：叔丁基：叔丁基：叔丁基：1460cm1460cm-1-1 ， 1380cm1380cm-1-1 ，分裂为强度不等两个吸收峰，低波数峰高，分裂为强度不等两个吸收峰，低波数峰高，分裂为强度不等两个吸收峰，低波数峰高，分裂为强度不等两个吸收峰，低波数峰高(C-C(C
83、-C骨架振动峰在骨架振动峰在骨架振动峰在骨架振动峰在1250cm1250cm-1-1 ，1200cm1200cm-1-1处中等强度峰处中等强度峰处中等强度峰处中等强度峰) )4.X4.XY Y伸缩振动，伸缩振动，伸缩振动，伸缩振动，X XHH变形振动区变形振动区变形振动区变形振动区 (1650-600cm(1650-600cm-1-1) )指纹区指纹区指纹区指纹区(1300(1300 600cm600cm-1-1) )，较复杂。，较复杂。，较复杂。，较复杂。C CHH，N NHH的变形振动；的变形振动；的变形振动；的变形振动；C COO，C CX X的伸缩振动；的伸缩振动；的伸缩振动；的伸缩振
84、动；C CC C骨架振动等。骨架振动等。骨架振动等。骨架振动等。精细结构的区分。精细结构的区分。精细结构的区分。精细结构的区分。58醇类：醇类：醇类：醇类： 伯醇伯醇伯醇伯醇 1065-1015 cm1065-1015 cm1065-1015 cm1065-1015 cm-1-1-1-1 (s) (s) ， 仲醇仲醇仲醇仲醇 1100-1010 cm1100-1010 cm1100-1010 cm1100-1010 cm-1-1-1-1 (s)(s)， 叔醇叔醇叔醇叔醇 1150-1100 cm1150-1100 cm1150-1100 cm1150-1100 cm-1 -1 -1 -1 (s
85、)(s)。 酚：酚：酚：酚： 1220-1130 cm1220-1130 cm1220-1130 cm1220-1130 cm-1-1-1-1(s)(s)(s)(s) 酯：酯：酯：酯： 1250-1150(s) cm1250-1150(s) cm1250-1150(s) cm1250-1150(s) cm-1-1-1-1,1140-1030cm,1140-1030cm,1140-1030cm,1140-1030cm-1-1-1-1 (w) (w) (w) (w) 醚：醚：醚：醚： 1150-1060cm1150-1060cm1150-1060cm1150-1060cm-1 -1 -1 -1 (
86、s)(s)(s)(s)(2)1300-910(2)1300-910 cmcm-1-1: : C-OC-O指纹区指纹区指纹区指纹区59(3)1000-650cm(3)1000-650cm-1-1： a. a. a. a. 烯烯烯烯碳碳碳碳上上上上质质质质子子子子的的的的面面面面外外外外摇摇摇摇摆摆摆摆振振振振动动动动 =CH=CH=CH=CH，用用用用于于于于判判判判断断断断烯碳上取代类型及顺反异构。烯碳上取代类型及顺反异构。烯碳上取代类型及顺反异构。烯碳上取代类型及顺反异构。反式构型反式构型 980-960 cm980-960 cm-1-1顺式构型顺式构型 690 cm690 cm-1-1附近
87、附近 601.C-H伸缩振动伸缩振动2.C-H伸缩振动伸缩振动3.C-H面外变形面外变形H仅供参考顺反异构仅供参考顺反异构仅供参考顺反异构仅供参考顺反异构611.=C-H伸缩伸缩2.C-H伸缩伸缩3.C=C伸缩伸缩4.C-H面外变形面外变形H仅供参考顺反异构仅供参考顺反异构仅供参考顺反异构仅供参考顺反异构62 据英国媒体报道，世界首架无据英国媒体报道，世界首架无据英国媒体报道，世界首架无据英国媒体报道，世界首架无污染的太阳能飞机污染的太阳能飞机污染的太阳能飞机污染的太阳能飞机5 5 5 5月月月月13131313日进行了第日进行了第日进行了第日进行了第一次跨国界飞行：于当天早上在瑞一次跨国界飞
88、行：于当天早上在瑞一次跨国界飞行：于当天早上在瑞一次跨国界飞行：于当天早上在瑞士西部帕耶讷的一个机场起飞，士西部帕耶讷的一个机场起飞，士西部帕耶讷的一个机场起飞，士西部帕耶讷的一个机场起飞，13131313个小时后顺利抵达布鲁塞尔扎芬特个小时后顺利抵达布鲁塞尔扎芬特个小时后顺利抵达布鲁塞尔扎芬特个小时后顺利抵达布鲁塞尔扎芬特姆姆姆姆( ( ( (ZaventemZaventemZaventemZaventem) ) ) )机场。机场。机场。机场。 63 b. b. 苯环上的取代：苯环上的取代： C-HC-H （面外弯曲）（面外弯曲）（面外弯曲）（面外弯曲）64770730cm770730cm-
89、1-1 vsvs 710660cm710660cm-1-1 s s5 5个个个个相邻相邻相邻相邻H H770735cm770735cm-1-1 vsvs4 4个相邻个相邻个相邻个相邻H H900860cm900860cm-1-1 mm810750cm810750cm-1-1 vsvs 725680cm725680cm-1-1 mm3 3个相邻个相邻个相邻个相邻H H860800cm860800cm-1-1 vsvs2 2个相邻个相邻个相邻个相邻H H-(CH-(CH2 2) )n n-平面摇摆平面摇摆平面摇摆平面摇摆n n44720cm720cm-1-1morwmorw65 该化合物在组成上与
90、饱和化合物相差成对的一价元素（该化合物在组成上与饱和化合物相差成对的一价元素（该化合物在组成上与饱和化合物相差成对的一价元素（该化合物在组成上与饱和化合物相差成对的一价元素（H H H H）的数目。的数目。的数目。的数目。 如：乙烯变成饱和烷烃需要两个氢原子，不饱和度为如：乙烯变成饱和烷烃需要两个氢原子，不饱和度为如：乙烯变成饱和烷烃需要两个氢原子，不饱和度为如：乙烯变成饱和烷烃需要两个氢原子，不饱和度为1 1 1 1。 计算计算计算计算: : : :若分子中仅含一、二、三、四价元素（若分子中仅含一、二、三、四价元素（若分子中仅含一、二、三、四价元素（若分子中仅含一、二、三、四价元素（H H
91、H H、O O O O、N N N N、C C C C），），），），则则则则可按下式进行不饱和度的计算：可按下式进行不饱和度的计算：可按下式进行不饱和度的计算：可按下式进行不饱和度的计算： =0=0 分子呈饱和状态；分子呈饱和状态；分子呈饱和状态；分子呈饱和状态； =1=1 分子含一个双键或一个饱和环；分子含一个双键或一个饱和环；分子含一个双键或一个饱和环；分子含一个双键或一个饱和环； =2=2 分子含一个三键、或两个双键、或分子含一个三键、或两个双键、或分子含一个三键、或两个双键、或分子含一个三键、或两个双键、或两个饱和环、或一些组合；两个饱和环、或一些组合；两个饱和环、或一些组合；两个饱
92、和环、或一些组合； =3=3 。 =4=4 分子含三个双键和一个饱和环分子含三个双键和一个饱和环分子含三个双键和一个饱和环分子含三个双键和一个饱和环- -苯、苯、苯、苯、或以上组合。或以上组合。或以上组合。或以上组合。注意：二价的注意：二价的注意：二价的注意：二价的OO、S S不参与计算不参与计算不参与计算不参与计算vv谱图解析谱图解析谱图解析谱图解析确定分子所含基团或键的类型确定分子所含基团或键的类型确定分子所含基团或键的类型确定分子所含基团或键的类型推定分子结构：分子式推定分子结构：分子式推定分子结构：分子式推定分子结构：分子式分子结构的验证分子结构的验证分子结构的验证分子结构的验证 n
93、n n n4 4 4 4 ，n n n n3 3 3 3 ，n n n n1 1 1 1 分别分别分别分别为分子中四价、三为分子中四价、三为分子中四价、三为分子中四价、三价、一价元素数目。价、一价元素数目。价、一价元素数目。价、一价元素数目。 三、分子的不饱和度：三、分子的不饱和度：三、分子的不饱和度：三、分子的不饱和度： 66 作用作用作用作用: : : :由分子的不饱和度可以推断分子中由分子的不饱和度可以推断分子中由分子的不饱和度可以推断分子中由分子的不饱和度可以推断分子中含有双键、三键、环、芳环的数目，验证谱图含有双键、三键、环、芳环的数目，验证谱图含有双键、三键、环、芳环的数目，验证谱
94、图含有双键、三键、环、芳环的数目，验证谱图解析的正确性。解析的正确性。解析的正确性。解析的正确性。 = 1 +9 += 1 +9 +（0 0 8 8 ）/ 2 = 6/ 2 = 6例：例：例：例： C C9 9HH8 8OO2 267例：例： C6H10 = 1 +6 +（0 10 ）/ 2 = 268例：例： C7H6O2 = 1 +7 +（0 6 ）/ 2 = 569图10-4 重要有机化合物的红外吸收范围7010-3 10-3 红外光谱解析实例红外光谱解析实例一、红外谱图解析一、红外谱图解析一、红外谱图解析一、红外谱图解析基础知识基础知识基础知识基础知识（1 1 1 1） 特征频率区特征
95、频率区特征频率区特征频率区红外光谱中红外光谱中4000cm-11300cm-1的高频区称为特征频率区。的高频区称为特征频率区。主主要要是是单单键键(XH)、三三键键(C C，C N)及及双双键键(CC，CO)的的伸缩振动伸缩振动。71红外光谱的红外光谱的红外光谱的红外光谱的1300cm1300cm-1-1600cm600cm-1-1的低频区称为指纹区。的低频区称为指纹区。的低频区称为指纹区。的低频区称为指纹区。（2 2 2 2） 指纹区指纹区指纹区指纹区 （Fingerprint RegionFingerprint RegionFingerprint RegionFingerprint Reg
96、ion） 主主主主要要要要是是是是各各各各种种种种单单单单键键键键(C(CN N，C COO，C CC)C)的的的的伸伸伸伸缩缩缩缩振振振振动动动动及各种弯曲振动的吸收峰。及各种弯曲振动的吸收峰。及各种弯曲振动的吸收峰。及各种弯曲振动的吸收峰。 指指指指纹纹纹纹区区区区的的的的主主主主要要要要价价价价值值值值在在在在于于于于表表表表示示示示整整整整个个个个分分分分子子子子的的的的特特特特性性性性，与与与与标标标标准谱图比较，确定未知物的结构。准谱图比较，确定未知物的结构。准谱图比较，确定未知物的结构。准谱图比较，确定未知物的结构。72b)b) 苯苯苯苯及及及及其其其其衍衍衍衍生生生生物物物物的
97、的的的C CHH键键键键面面面面外外外外变变变变形形形形振振振振动动动动在在在在900900 650650cmcm-1-1范范范范围围围围，按按按按其其其其位位位位置置置置、吸吸吸吸收收收收峰峰峰峰个个个个数数数数及及及及强强强强度度度度可以用来判断苯环上取代基个数及取代模式。可以用来判断苯环上取代基个数及取代模式。可以用来判断苯环上取代基个数及取代模式。可以用来判断苯环上取代基个数及取代模式。a)a) 烯烯烯烯烃烃烃烃的的的的C CHH弯弯弯弯曲曲曲曲振振振振动动动动在在在在75010007501000cmcm-1-1范范范范围围围围，反映烯烃是单取代还是多取代，是顺式还是反式。反映烯烃是单
98、取代还是多取代，是顺式还是反式。反映烯烃是单取代还是多取代，是顺式还是反式。反映烯烃是单取代还是多取代，是顺式还是反式。c)c)端炔端炔端炔端炔 C CHH的面外弯曲，的面外弯曲，的面外弯曲，的面外弯曲，665665 625cm625cm-1-17374（3 3 3 3） 相关峰相关峰相关峰相关峰 习习习习惯惯惯惯上上上上把把把把同同同同一一一一官官官官能能能能团团团团的的的的不不不不同同同同振振振振动动动动方方方方式式式式而而而而产产产产生生生生的的的的红红红红外外外外吸吸吸吸收峰称为相关峰。收峰称为相关峰。收峰称为相关峰。收峰称为相关峰。如如如如：甲基甲基甲基甲基( (CHCH3 3)29
99、60cm)2960cm-1-1( ( asas) )，2870cm2870cm11( ( s s) )， 1460cm1460cm-1-1 、1380cm1380cm-1-1 ( ( C-HC-H剪剪剪剪式式式式及及及及面面面面内内内内摇摇摇摇摆摆摆摆) )用一种组相关峰可更确定的鉴别官能团，这是红外定性用一种组相关峰可更确定的鉴别官能团，这是红外定性用一种组相关峰可更确定的鉴别官能团，这是红外定性用一种组相关峰可更确定的鉴别官能团，这是红外定性鉴定的重要原则。鉴定的重要原则。鉴定的重要原则。鉴定的重要原则。75正己烷红外吸收光谱图正己烷红外吸收光谱图正己烷红外吸收光谱图正己烷红外吸收光谱图官
100、能团区官能团区官能团区官能团区40001300cm40001300cm-1-1指纹区指纹区指纹区指纹区1300600cm1300600cm-1-1x-H伸缩振动区伸缩振动区40002500cm-1三键和积三键和积累双键区累双键区25002000cm-1双键伸缩振双键伸缩振动区动区20001300cm-1C-X(XC-X(X：OO、N N、F F、P P、S)S)、P-OP-O、Si-Si-OO伸缩振动伸缩振动伸缩振动伸缩振动区区区区-CH-CH2 2：平面摇摆平面摇摆平面摇摆平面摇摆苯环：苯环：苯环：苯环：C-HC-H面面面面外变形外变形外变形外变形Hexane 己烷726.101379.63
101、1462.782865.392926.862959.72甲基、亚甲基甲基、亚甲基对称与反对称对称与反对称伸缩振动吸收峰伸缩振动吸收峰甲基、亚甲基甲基、亚甲基面外变型振动吸收峰面外变型振动吸收峰亚甲基亚甲基面外摇摆面外摇摆振动吸收峰振动吸收峰1300900cm-1900600cm900600cm-1-11.1.1.1.烷烃烷烃烷烃烷烃76CH2CHCH2CH2CH32. 2. 2. 2. 烯烃烯烃烯烃烯烃77 =CH在在3018cm-1，骨架振动在，骨架振动在1606、1495及及1466cm-1，四个邻接氢的吸收在四个邻接氢的吸收在742cm-1。785.5.醇醇醇醇 氢键氢键氢键氢键 缔合缔
102、合缔合缔合79苯酚的红外光谱图苯酚的红外光谱图 OH在在3229cm-1，是一宽峰；，是一宽峰； OH在在1372cm-1， C-O在在1234cm-1806 6醛、酮醛、酮醛、酮醛、酮81 苯甲醛的红外光谱图苯甲醛的红外光谱图2820、2738cm-1为醛基的为醛基的C-H伸缩振动，伸缩振动，1703cm-1是是C=O伸缩振动，伸缩振动，1597，1584，1456cm-1为苯环的为苯环的骨架振动，骨架振动，746，688cm-1说明为单取代结构。说明为单取代结构。827 7羧酸及其衍生物羧酸及其衍生物羧酸及其衍生物羧酸及其衍生物83乙酸乙酯的红外光谱图乙酸乙酯的红外光谱图1743cm-1为
103、为C=O伸缩振动，伸缩振动，1243，1048cm-1为为C-O-C的不对称和对称伸缩伸缩振动。的不对称和对称伸缩伸缩振动。8485三、红外光谱一般解析步骤及实例三、红外光谱一般解析步骤及实例1.了解样品来源、样品的理化性质，其他分析的数据，样品重了解样品来源、样品的理化性质，其他分析的数据，样品重结晶溶剂及纯度。结晶溶剂及纯度。2.若可以写出分子式，则应先算出分子的不饱和度若可以写出分子式，则应先算出分子的不饱和度。3.确定分子所含基团及化学键的类型。确定分子所含基团及化学键的类型。4.推定分子结构：应用以上图谱分析，结合其他分析数据，确推定分子结构：应用以上图谱分析，结合其他分析数据，确定
104、化合物的结构单元，提出定化合物的结构单元，提出可能的结构式可能的结构式。5.已知化合物分子结构的验证。根据推定的化合物结构式，已知化合物分子结构的验证。根据推定的化合物结构式，查找该化合物的标准图谱，进行验证。查找该化合物的标准图谱，进行验证。86 基团的特征吸收带会在一定范围内位移。基团的特征吸收带会在一定范围内位移。分析谱图常按：分析谱图常按：“先官能团区后指纹区，先强先官能团区后指纹区，先强峰后次强峰和弱峰，先否定后肯定峰后次强峰和弱峰，先否定后肯定”的原则分的原则分析图谱，确定峰的归属。析图谱，确定峰的归属。 若在某基团的吸收区出现了吸收，应该查若在某基团的吸收区出现了吸收，应该查看该
105、基团的相关峰是否也存在，综合考虑谱带看该基团的相关峰是否也存在，综合考虑谱带位置、谱带强度、谱带形状和相关峰的个数，位置、谱带强度、谱带形状和相关峰的个数，再确定基团的存在。再确定基团的存在。87 基团区基团区基团区基团区 1700cm1700cm-1-1 附近附近附近附近羰基的吸收带羰基的吸收带羰基的吸收带羰基的吸收带（强，中等宽度）（强，中等宽度）（强，中等宽度）（强，中等宽度）有有有有芳香烃芳香烃芳香烃芳香烃？无无无无根据基团区其它吸收峰，根据基团区其它吸收峰，根据基团区其它吸收峰，根据基团区其它吸收峰， 推测推测推测推测 是否为下列化合物？是否为下列化合物？是否为下列化合物？是否为下列
106、化合物？醇、酚、醚、胺等醇、酚、醚、胺等醇、酚、醚、胺等醇、酚、醚、胺等指纹区指纹区指纹区指纹区有的放矢地检查有的放矢地检查有的放矢地检查有的放矢地检查与基团有关的吸收带与基团有关的吸收带与基团有关的吸收带与基团有关的吸收带计算不饱和度计算不饱和度计算不饱和度计算不饱和度根据基团区其它吸收峰，根据基团区其它吸收峰，根据基团区其它吸收峰，根据基团区其它吸收峰，推测推测推测推测 是否为下列化合物？是否为下列化合物？是否为下列化合物？是否为下列化合物？酸、酯、醛、酰胺、酮酸、酯、醛、酰胺、酮酸、酯、醛、酰胺、酮酸、酯、醛、酰胺、酮芳香烃芳香烃芳香烃芳香烃？谱图解析步骤谱图解析步骤谱图解析步骤谱图解析
107、步骤88例例1 1： 下下图图是是某某液液体体有有机机物物C C4 4H H8 8O O2 2的的红红外外光光谱谱图图，试推断其结构。（已知沸点试推断其结构。（已知沸点7777）891240cm1240cm1240cm1240cm1 1 1 1 C C C CO O O O 为酯为酯为酯为酯30003000300030002800cm2800cm2800cm2800cm1 1 1 1 C-HC-HC-HC-H -CH -CH -CH -CH3 3 3 3 -CH -CH -CH -CH2 2 2 21375137513751375，1460cm1460cm1460cm1460cm1 1 1 1
108、 C-H C-H C-H C-H -CH -CH -CH -CH3 3 3 3 -CH -CH -CH -CH2 2 2 2可能的结构式为：可能的结构式为：可能的结构式为：可能的结构式为： 不饱和度不饱和度不饱和度不饱和度1 1 1 1 一个双键或环一个双键或环一个双键或环一个双键或环 1740cm1740cm1740cm1740cm-1-1-1-1 C=OC=OC=OC=O，没有环没有环没有环没有环解：解：解：解：90例例例例2 2：结构分析：化合物：结构分析：化合物：结构分析：化合物：结构分析：化合物C C8 8HH8 8OO2 2的红外光谱图如的红外光谱图如的红外光谱图如的红外光谱图如下
109、图所示，试推断其结构。下图所示，试推断其结构。下图所示，试推断其结构。下图所示，试推断其结构。91解解： 不饱和度较大，提示可能含有苯环。不饱和度较大，提示可能含有苯环。不饱和度较大，提示可能含有苯环。不饱和度较大，提示可能含有苯环。 从谱图上看，从谱图上看，从谱图上看，从谱图上看，3000cm3000cm3000cm3000cm-1-1-1-1左右有吸收，说明有左右有吸收，说明有左右有吸收，说明有左右有吸收，说明有C C C CH H H H及及及及=C=C=C=CH H H H基团，基团，基团，基团， 1700cm1700cm1700cm1700cm-1-1-1-1（s s s s），），
110、），），表明为表明为表明为表明为-C=O-C=O-C=O-C=O基团，基团，基团，基团，再结合再结合再结合再结合2730cm2730cm2730cm2730cm-1-1-1-1的特征，的特征，的特征，的特征，说明为醛说明为醛说明为醛说明为醛。1600cm1600cm1600cm1600cm-1-1-1-1(S)(S)(S)(S)、1520cm1520cm1520cm1520cm-1-1-1-1(S)(S)(S)(S)说明有苯环存在说明有苯环存在说明有苯环存在说明有苯环存在；820cm820cm820cm820cm-1-1-1-1(S)(S)(S)(S)，是对位取代特征是对位取代特征是对位取代特
111、征是对位取代特征；1460cm1460cm1460cm1460cm-1-1-1-1(M)(M)(M)(M)、1390cm1390cm1390cm1390cm-1-1-1-1(W)(W)(W)(W)是是是是CHCHCHCH3 3 3 3存在特征峰存在特征峰存在特征峰存在特征峰。92因为该化合物无酯及羟基存在的特征峰，所以因为该化合物无酯及羟基存在的特征峰，所以因为该化合物无酯及羟基存在的特征峰，所以因为该化合物无酯及羟基存在的特征峰，所以提出其可能结构为：提出其可能结构为：提出其可能结构为：提出其可能结构为：从分子式中扣除上述已知基团，得：从分子式中扣除上述已知基团，得：从分子式中扣除上述已知基
112、团，得：从分子式中扣除上述已知基团，得：C8H8O2 (CHO + C6H4 + CH3) = O93例例3：分析化合物：分析化合物C7H6O的结构。的结构。94解：解：=1十十7十十(0-6)/2=530653065、15971597、15841584、1456 cm1456 cm-1-1说明有苯环，说明有苯环，结合在结合在746746、688 cm688 cm-1-1的两个吸收峰，的两个吸收峰，可以认为是单取代苯环可以认为是单取代苯环。1703 cm1703 cm-1 -1 （s s），表明有），表明有C=OC=O基团基团，波数较低，波数较低，可能有共轭可能有共轭。再结合再结合 28202
113、820、2738 cm2738 cm-1-1两个吸收峰，两个吸收峰，说明为醛说明为醛。95例例4：分析化合物分析化合物C7H8O的结构的结构96解：解：=1十十7十十(0-8)/2=430633063、15941594、15031503、1494 cm1494 cm-1-1说明有苯环说明有苯环，结合在结合在752 cm752 cm-1-1的吸收峰，的吸收峰，可以认为是可以认为是邻位取代苯环邻位取代苯环。3408 cm3408 cm-1-1 是是羟基的特征峰，羟基的特征峰，1241 cm1241 cm-1 -1 为为C CO O特征峰特征峰。29602960、1381 cm1381 cm-1-1
114、吸收峰，吸收峰，说明含有说明含有CHCH3 3。9710-410-4红外吸收光谱仪红外吸收光谱仪红外吸收光谱仪红外吸收光谱仪一、一、一、一、色散型色散型色散型色散型红外吸收光谱仪的基本组成红外吸收光谱仪的基本组成红外吸收光谱仪的基本组成红外吸收光谱仪的基本组成光源光源光源光源单色器单色器单色器单色器吸收池吸收池吸收池吸收池样品样品样品样品检检检检测测测测器器器器数据处理和数据处理和数据处理和数据处理和仪器控制仪器控制仪器控制仪器控制参比参比参比参比切光器（斩波器）切光器（斩波器）切光器（斩波器）切光器（斩波器）检测器检测器检测器检测器光源光源光源光源单色器单色器单色器单色器吸收池吸收池吸收池吸
115、收池数据处理数据处理数据处理数据处理仪器控制仪器控制仪器控制仪器控制组成结构框图组成结构框图组成结构框图组成结构框图 硅碳棒硅碳棒硅碳棒硅碳棒98零点平衡法红外吸收分光光度计组成示意图零点平衡法红外吸收分光光度计组成示意图零点平衡法红外吸收分光光度计组成示意图零点平衡法红外吸收分光光度计组成示意图991 1 1 1光源光源光源光源 目前，中红外光区最常用的红外光源是：目前，中红外光区最常用的红外光源是：目前，中红外光区最常用的红外光源是：目前，中红外光区最常用的红外光源是：硅碳棒硅碳棒硅碳棒硅碳棒和和和和能斯特灯能斯特灯能斯特灯能斯特灯。(1)(1)硅碳棒硅碳棒硅碳棒硅碳棒( (GlobarG
116、lobar) )硅碳棒是由硅碳棒是由硅碳棒是由硅碳棒是由SiCSiC加压在加压在加压在加压在200020000 0C C烧结而成烧结而成烧结而成烧结而成供电电流：供电电流：供电电流：供电电流：45A;45A;工作温度：工作温度：工作温度：工作温度：12001500120015000 0C;C;使用寿命：使用寿命：使用寿命：使用寿命：1000h.1000h.3 3 30mm30mm、3.64.6发光体发光体发光体发光体7 7 27mm27mm (2)(2)能斯特灯能斯特灯能斯特灯能斯特灯(NernstLamp)(NernstLamp)主要成分：主要成分：主要成分：主要成分：氧化锆氧化锆氧化锆氧化
117、锆(75%)(75%)、氧化钇、氧、氧化钇、氧、氧化钇、氧、氧化钇、氧化钍等，并含有少量的氧化钍等，并含有少量的氧化钍等，并含有少量的氧化钍等，并含有少量的氧化钙、氧化钠、氧化镁等化钙、氧化钠、氧化镁等化钙、氧化钠、氧化镁等化钙、氧化钠、氧化镁等. .供电电流：供电电流：供电电流：供电电流：0.51.2A;0.51.2A;工作温度：工作温度：工作温度：工作温度：13001700130017000 0C;C;使用寿命：使用寿命：使用寿命：使用寿命：2000h.2000h.1 12 2 25mm25mm电阻的温度系数为负值：电阻的温度系数为负值：电阻的温度系数为负值：电阻的温度系数为负值： 室温下
118、：室温下：室温下：室温下：非导体非导体非导体非导体; ;5005000 0C C：半导体半导体半导体半导体; ;8008000 0C C：导体导体导体导体; ;需要预热需要预热需要预热需要预热8008000 0C.C.+ +- -+ +- -不要预热不要预热不要预热不要预热能斯特灯是由稀土金属氧化物烧能斯特灯是由稀土金属氧化物烧能斯特灯是由稀土金属氧化物烧能斯特灯是由稀土金属氧化物烧结的空心棒或实心棒。结的空心棒或实心棒。结的空心棒或实心棒。结的空心棒或实心棒。100 (1)(1)中红外光谱区的透光材料中红外光谱区的透光材料中红外光谱区的透光材料中红外光谱区的透光材料 2.5252.525m,
119、4000400cm-12 2吸收池吸收池材料材料名称名称化学化学组成组成氯化钠氯化钠NaCl溴化钾溴化钾KBr碘化铯碘化铯CsIKRS-5 TlBr+TlI氯化银氯化银AgCl氟化钙氟化钙CaF2氟化钡氟化钡BaF2透光范围透光范围cm-1m5000625216500040022550001652615000250240500043522350001110295000830212水中溶解度水中溶解度(g/100ml)35.7(00C)53.5(00C)44.0(00C)0.02(200C)不溶不溶0.0016(200C)0.17(200C)折射率折射率1.541.561.792.372.01.
120、431.46(2)(2)近红外光谱区的透光材料：近红外光谱区的透光材料：近红外光谱区的透光材料：近红外光谱区的透光材料：石英、玻璃石英、玻璃石英、玻璃石英、玻璃(3)(3)远红外光谱区的透光材料：远红外光谱区的透光材料：远红外光谱区的透光材料：远红外光谱区的透光材料：KRS-5KRS-5、聚乙烯膜或颗粒聚乙烯膜或颗粒聚乙烯膜或颗粒聚乙烯膜或颗粒(4)(4)样品池的类型：样品池的类型：样品池的类型：样品池的类型：固定池、可拆池、可变厚度池、微量池、气体池固定池、可拆池、可变厚度池、微量池、气体池固定池、可拆池、可变厚度池、微量池、气体池固定池、可拆池、可变厚度池、微量池、气体池1013 3单色器
121、单色器 平面衍射光栅平面衍射光栅平面衍射光栅平面衍射光栅线色散率线色散率线色散率线色散率 聚光本领聚光本领聚光本领聚光本领 分辨率分辨率分辨率分辨率第一代第一代第一代第一代色散型色散型色散型色散型棱镜（棱镜（棱镜（棱镜（NaClNaCl晶体）晶体）晶体）晶体）19471947年年年年第二代第二代第二代第二代色散型色散型色散型色散型衍射光栅衍射光栅衍射光栅衍射光栅196070196070年年年年第三代第三代第三代第三代色散型色散型色散型色散型衍射光栅衍射光栅衍射光栅衍射光栅+ +计算机计算机计算机计算机非色散型非色散型非色散型非色散型干涉型干涉型干涉型干涉型+ +傅立叶变傅立叶变傅立叶变傅立叶变
122、换换换换7070年代以后年代以后年代以后年代以后第四代第四代第四代第四代激光红外光谱仪激光红外光谱仪激光红外光谱仪激光红外光谱仪1024 4检测器检测器 红外吸收光谱仪的检测器主要有：红外吸收光谱仪的检测器主要有：红外吸收光谱仪的检测器主要有：红外吸收光谱仪的检测器主要有：高真空热电偶高真空热电偶高真空热电偶高真空热电偶、测热辐射计、测热辐射计、测热辐射计、测热辐射计、热释电检测器热释电检测器热释电检测器热释电检测器、光导电检测器光导电检测器光导电检测器光导电检测器等。等。等。等。 (1)(1)高真空热电偶高真空热电偶高真空热电偶高真空热电偶用两种不同温差电动势的金属制成热容用两种不同温差电动
123、势的金属制成热容量很小的结点，装在涂黑的接收面上量很小的结点，装在涂黑的接收面上(0.20.42mm)；接受面吸收红外辐射后引起结点的温度上接受面吸收红外辐射后引起结点的温度上升，温差电动势同温度的上升成正比，对电动升，温差电动势同温度的上升成正比，对电动势的测量就相当于对辐射强度的测量；势的测量就相当于对辐射强度的测量；为了提高灵敏度，热电偶密封在酚为了提高灵敏度，热电偶密封在酚10-5mmHg的真空容器内；的真空容器内；热电偶的时间常数大，热电偶的时间常数大，0.05sec，不适合于快速扫描的过程。不适合于快速扫描的过程。+-热辐射热辐射103某些物质的单晶存在一个轴向，沿着这个轴向存在有
124、永久电偶极矩，某些物质的单晶存在一个轴向，沿着这个轴向存在有永久电偶极矩，某些物质的单晶存在一个轴向，沿着这个轴向存在有永久电偶极矩，某些物质的单晶存在一个轴向，沿着这个轴向存在有永久电偶极矩，如果沿垂直与轴向的方向切开，其表面将存在电荷分布，但这种效应通常如果沿垂直与轴向的方向切开，其表面将存在电荷分布，但这种效应通常如果沿垂直与轴向的方向切开，其表面将存在电荷分布，但这种效应通常如果沿垂直与轴向的方向切开，其表面将存在电荷分布，但这种效应通常较少观察到。较少观察到。较少观察到。较少观察到。当它接受红外辐射后温度升高，当它接受红外辐射后温度升高，当它接受红外辐射后温度升高，当它接受红外辐射后
125、温度升高，TGSTGS表面的电荷减少，相当于释放了表面的电荷减少，相当于释放了表面的电荷减少，相当于释放了表面的电荷减少，相当于释放了电荷，此时形成一个明显的外电场变化电荷，此时形成一个明显的外电场变化电荷，此时形成一个明显的外电场变化电荷，此时形成一个明显的外电场变化。通过外电场大小的检测，就可以通过外电场大小的检测，就可以通过外电场大小的检测，就可以通过外电场大小的检测，就可以反映出偶极矩的温度效应，这种效应称为：反映出偶极矩的温度效应，这种效应称为：反映出偶极矩的温度效应，这种效应称为：反映出偶极矩的温度效应，这种效应称为：热释电效应热释电效应热释电效应热释电效应。这种效应与入射光的性质
126、与强度有关，因此可以用来检测红外辐射。这种效应与入射光的性质与强度有关，因此可以用来检测红外辐射。这种效应与入射光的性质与强度有关，因此可以用来检测红外辐射。这种效应与入射光的性质与强度有关，因此可以用来检测红外辐射。特点：特点：特点：特点：响应速度快、噪音小；可以用于快速干涉扫描。响应速度快、噪音小；可以用于快速干涉扫描。响应速度快、噪音小；可以用于快速干涉扫描。响应速度快、噪音小；可以用于快速干涉扫描。常用的单晶与混晶：常用的单晶与混晶：常用的单晶与混晶：常用的单晶与混晶：TGSTGS( (硫酸三酐酞硫酸三酐酞硫酸三酐酞硫酸三酐酞) )、DTGSDTGS( (氘代硫酸三酐酞氘代硫酸三酐酞氘
127、代硫酸三酐酞氘代硫酸三酐酞 ) )LATGSLATGS(L-(L-丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸TGS)TGS)、 DLATGSDLATGS( (氘代氘代氘代氘代L-L-丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸TGS)TGS) (2)(2)热释电检测器热释电检测器热释电检测器热释电检测器TGSTGS电极电极前前置置放放大大器器反面镀金反面镀金正面镀铬正面镀铬半透明半透明中间中间TGSTGS单晶单晶硫酸三酐酞硫酸三酐酞硫酸三酐酞硫酸三酐酞 (NH(NH2 2CHCH2 2COOH)COOH)3 3HH2 2SOSO4 4TGSTGS104二、二、二、二、傅里叶变换傅里叶变换傅里叶变换傅里叶变换红外吸收光谱仪简介红外吸
128、收光谱仪简介红外吸收光谱仪简介红外吸收光谱仪简介组成结构框图及工作原理组成结构框图及工作原理组成结构框图及工作原理组成结构框图及工作原理 检测器检测器检测器检测器迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪吸收池吸收池吸收池吸收池数据处理数据处理数据处理数据处理仪器控制仪器控制仪器控制仪器控制光源光源光源光源傅里叶变换傅里叶变换傅里叶变换傅里叶变换干涉图干涉图干涉图干涉图FourierTransformInfraredSpectrometerFourierTransformInfraredSpectrometerFT-IRFT-IR分分分分束束束束器器器器红外吸收光谱图红外吸收光谱
129、图红外吸收光谱图红外吸收光谱图1052 2 2 2傅里叶变换红外吸收光谱仪的特点傅里叶变换红外吸收光谱仪的特点傅里叶变换红外吸收光谱仪的特点傅里叶变换红外吸收光谱仪的特点由于傅里叶变换红外吸收光谱仪可以在任何测量时间内获得辐由于傅里叶变换红外吸收光谱仪可以在任何测量时间内获得辐由于傅里叶变换红外吸收光谱仪可以在任何测量时间内获得辐由于傅里叶变换红外吸收光谱仪可以在任何测量时间内获得辐射源所有频率的所有信息，同时也消除了色散型光栅仪器的狭缝对射源所有频率的所有信息，同时也消除了色散型光栅仪器的狭缝对射源所有频率的所有信息，同时也消除了色散型光栅仪器的狭缝对射源所有频率的所有信息，同时也消除了色散
130、型光栅仪器的狭缝对光谱通带的限制，使光能的利用率大大提高，因此具有许多优点。光谱通带的限制，使光能的利用率大大提高，因此具有许多优点。光谱通带的限制，使光能的利用率大大提高，因此具有许多优点。光谱通带的限制，使光能的利用率大大提高，因此具有许多优点。测量时间短：测量时间短：测量时间短：测量时间短：在不到一秒钟的时间内可以得到一张谱图，比色散型在不到一秒钟的时间内可以得到一张谱图，比色散型在不到一秒钟的时间内可以得到一张谱图，比色散型在不到一秒钟的时间内可以得到一张谱图，比色散型光栅仪器快数百倍；可以用于光栅仪器快数百倍；可以用于光栅仪器快数百倍；可以用于光栅仪器快数百倍；可以用于GC-IRGC
131、-IR联用分析。联用分析。联用分析。联用分析。分分分分 辨辨辨辨 率率率率 高：高：高：高：波数精度达到波数精度达到波数精度达到波数精度达到0.01cm0.01cm-1-1。测定光谱范围宽：测定光谱范围宽：测定光谱范围宽：测定光谱范围宽：1000010cm1000010cm-1-1,11000,11000mm。测量精度高：测量精度高：测量精度高：测量精度高：重复性可达重复性可达重复性可达重复性可达0.1%0.1%。杂散光小：杂散光小：杂散光小：杂散光小：小于小于小于小于0.01%0.01%。灵敏度高：灵敏度高：灵敏度高：灵敏度高：在短时间内可以进行多次扫描，多次测量得到的信号进行在短时间内可以
132、进行多次扫描，多次测量得到的信号进行在短时间内可以进行多次扫描，多次测量得到的信号进行在短时间内可以进行多次扫描，多次测量得到的信号进行累加，噪音可以降低，灵敏度可以增大，累加，噪音可以降低，灵敏度可以增大，累加，噪音可以降低，灵敏度可以增大，累加，噪音可以降低，灵敏度可以增大，1010-9-91010-12-12g g。106Nicolet公司的AVATAR 360 FT-IR仪器外观图片仪器外观图片仪器内部结构仪器内部结构1071 1 1 1）试样应为）试样应为）试样应为）试样应为“纯物质纯物质纯物质纯物质”（98%98%98%98%），通常在分析前，样品需要），通常在分析前，样品需要），
133、通常在分析前，样品需要），通常在分析前，样品需要纯化；纯化；纯化；纯化； 对于对于对于对于GC-FTIR GC-FTIR GC-FTIR GC-FTIR 则无此要求。则无此要求。则无此要求。则无此要求。2 2 2 2）试样不含有水（水可产生红外吸收且可侵蚀盐窗）；）试样不含有水（水可产生红外吸收且可侵蚀盐窗）；）试样不含有水（水可产生红外吸收且可侵蚀盐窗）；）试样不含有水（水可产生红外吸收且可侵蚀盐窗）；3 3 3 3）试样浓度或厚度应适当，以使）试样浓度或厚度应适当，以使）试样浓度或厚度应适当，以使）试样浓度或厚度应适当，以使T T T T在合适范围（在合适范围（在合适范围（在合适范围（10
134、%-80%10%-80%10%-80%10%-80%）。）。）。）。10-5试样的处理试样的处理对试样的要求对试样的要求对试样的要求对试样的要求108窗片窗片试样气体试样气体试样气体试样气体气泵气泵气泵气泵1 1、气体样品、气体样品、气体样品、气体样品气体、蒸气压高的液体、固体或液体气体、蒸气压高的液体、固体或液体气体、蒸气压高的液体、固体或液体气体、蒸气压高的液体、固体或液体分解所产生的气体，都可以用气体池测定。分解所产生的气体，都可以用气体池测定。分解所产生的气体，都可以用气体池测定。分解所产生的气体，都可以用气体池测定。对于含量较低的气体还可以对于含量较低的气体还可以对于含量较低的气体还
135、可以对于含量较低的气体还可以采用多重反射气体池进行测定。采用多重反射气体池进行测定。采用多重反射气体池进行测定。采用多重反射气体池进行测定。窗片窗片1092 2、液体样品、液体样品、液体样品、液体样品1 1 1 1）样品池的类型）样品池的类型）样品池的类型）样品池的类型 固定池、可拆池、可变厚度池、微量池固定池、可拆池、可变厚度池、微量池固定池、可拆池、可变厚度池、微量池固定池、可拆池、可变厚度池、微量池110用溶剂用溶剂用溶剂用溶剂CSCS2 2、CClCCl4 4、CHClCHCl3 3等溶解吸收很强的液体后，再液等溶解吸收很强的液体后，再液等溶解吸收很强的液体后，再液等溶解吸收很强的液体
136、后，再液膜法进行测定。主要起稀释作用。膜法进行测定。主要起稀释作用。膜法进行测定。主要起稀释作用。膜法进行测定。主要起稀释作用。注意：注意：注意：注意：溶剂化效应、溶剂自身的红外吸收峰。溶剂化效应、溶剂自身的红外吸收峰。溶剂化效应、溶剂自身的红外吸收峰。溶剂化效应、溶剂自身的红外吸收峰。液膜液膜液膜液膜0.015mm0.015mm以下时，可以借助以下时，可以借助以下时，可以借助以下时，可以借助窗片的附着力，使窗片的附着力，使窗片的附着力，使窗片的附着力，使其自然形成液膜。其自然形成液膜。其自然形成液膜。其自然形成液膜。2 2 2 2）液体样品的制备）液体样品的制备）液体样品的制备）液体样品的制
137、备(1) (1) (1) (1) 液膜法液膜法液膜法液膜法固定池：用于易挥发性液体的测定。固定池：用于易挥发性液体的测定。固定池：用于易挥发性液体的测定。固定池：用于易挥发性液体的测定。可拆池：用于高沸点、粘稠型液体的测定可拆池：用于高沸点、粘稠型液体的测定可拆池：用于高沸点、粘稠型液体的测定可拆池：用于高沸点、粘稠型液体的测定液膜厚度的选择：液膜厚度的选择：液膜厚度的选择：液膜厚度的选择：脂肪族碳氢化合物脂肪族碳氢化合物脂肪族碳氢化合物脂肪族碳氢化合物0.02mm0.02mm卤化物、芳香族化合物卤化物、芳香族化合物卤化物、芳香族化合物卤化物、芳香族化合物 0.01mm0.01mm含氧、氮的有
138、机物含氧、氮的有机物含氧、氮的有机物含氧、氮的有机物0.005mm0.005mm含硅、氟的有机物含硅、氟的有机物含硅、氟的有机物含硅、氟的有机物0.03mm0.03mm(2) (2) (2) (2) 溶液法溶液法溶液法溶液法1113 3、固体样品、固体样品、固体样品、固体样品1 1 1 1）压片法）压片法）压片法）压片法KClKCl、KBrKBr在加压下呈现所谓冷胀现象并变为可塑物，在中红在加压下呈现所谓冷胀现象并变为可塑物，在中红在加压下呈现所谓冷胀现象并变为可塑物，在中红在加压下呈现所谓冷胀现象并变为可塑物，在中红外光区完全透明，因此常用作固体样品的稀释剂。外光区完全透明，因此常用作固体样
139、品的稀释剂。外光区完全透明，因此常用作固体样品的稀释剂。外光区完全透明，因此常用作固体样品的稀释剂。稀释剂的比例：稀释剂的比例：稀释剂的比例：稀释剂的比例：样品样品样品样品/ /稀释剂稀释剂稀释剂稀释剂1/1001/100稀释剂的要求：稀释剂的要求：稀释剂的要求：稀释剂的要求：纯度高、粒度小于纯度高、粒度小于纯度高、粒度小于纯度高、粒度小于2.5m2.5m、不含水分。不含水分。不含水分。不含水分。油压机压力：油压机压力：油压机压力：油压机压力：51051010107 7Pa(510t/cmPa(510t/cm2 2) )；加压同时要抽去空气。加压同时要抽去空气。加压同时要抽去空气。加压同时要抽
140、去空气。光散射现象较严重（研磨到粒度小于光散射现象较严重（研磨到粒度小于光散射现象较严重（研磨到粒度小于光散射现象较严重（研磨到粒度小于2 2mm）1123 3 3 3）薄膜法）薄膜法）薄膜法）薄膜法(10(10(10(10 50m)50m)50m)50m)熔熔熔熔融融融融法：法：法：法：对于熔点较低，而且热稳定性好的样品，可以对于熔点较低，而且热稳定性好的样品，可以对于熔点较低，而且热稳定性好的样品，可以对于熔点较低，而且热稳定性好的样品，可以采用此法。采用此法。采用此法。采用此法。常用于高分子有机化合物的测定。常用于高分子有机化合物的测定。常用于高分子有机化合物的测定。常用于高分子有机化合
141、物的测定。2 2 2 2）糊状法）糊状法）糊状法）糊状法选取与试样的折射率相近的液体分散介质与固体粉末混合选取与试样的折射率相近的液体分散介质与固体粉末混合选取与试样的折射率相近的液体分散介质与固体粉末混合选取与试样的折射率相近的液体分散介质与固体粉末混合研磨制成糊膏，然后用液体池进行测定。减少了光散射现象。研磨制成糊膏，然后用液体池进行测定。减少了光散射现象。研磨制成糊膏，然后用液体池进行测定。减少了光散射现象。研磨制成糊膏，然后用液体池进行测定。减少了光散射现象。固体有机化合物的折射率一般在固体有机化合物的折射率一般在固体有机化合物的折射率一般在固体有机化合物的折射率一般在1.51.61.
142、51.6。常用的液体分散介质：常用的液体分散介质：常用的液体分散介质：常用的液体分散介质：液体石蜡油液体石蜡油液体石蜡油液体石蜡油( (n nd d=1.46)=1.46)、六氯丁二烯六氯丁二烯六氯丁二烯六氯丁二烯( (n nd d=1.55)=1.55)、氟化煤油氟化煤油氟化煤油氟化煤油这些液体分散介质自身也有各自的吸收峰。这些液体分散介质自身也有各自的吸收峰。这些液体分散介质自身也有各自的吸收峰。这些液体分散介质自身也有各自的吸收峰。溶液成膜法：溶液成膜法：溶液成膜法：溶液成膜法：将试样溶解于沸点较低的溶剂中，然后将溶液分将试样溶解于沸点较低的溶剂中，然后将溶液分将试样溶解于沸点较低的溶剂
143、中，然后将溶液分将试样溶解于沸点较低的溶剂中，然后将溶液分布在成膜介质（水银、玻璃、塑料、金属板布在成膜介质（水银、玻璃、塑料、金属板布在成膜介质（水银、玻璃、塑料、金属板布在成膜介质（水银、玻璃、塑料、金属板) )上，上，上，上，让溶剂蒸发后形成试样膜让溶剂蒸发后形成试样膜让溶剂蒸发后形成试样膜让溶剂蒸发后形成试样膜。11311410-6红外光谱法的应用红外光谱法的应用一、定性分析一、定性分析一、定性分析一、定性分析1 1 1 1已知物及其纯度的定性鉴定已知物及其纯度的定性鉴定已知物及其纯度的定性鉴定已知物及其纯度的定性鉴定在得到样品的红外谱图后，与纯物质的红外谱图对照比较，如在得到样品的红
144、外谱图后，与纯物质的红外谱图对照比较，如在得到样品的红外谱图后，与纯物质的红外谱图对照比较，如在得到样品的红外谱图后，与纯物质的红外谱图对照比较，如果各吸收峰的位置与强度基本一致，果各吸收峰的位置与强度基本一致，果各吸收峰的位置与强度基本一致，果各吸收峰的位置与强度基本一致， 就可以认为样品就是该种物质。就可以认为样品就是该种物质。就可以认为样品就是该种物质。就可以认为样品就是该种物质。红外吸收峰对于手性异构体、烷基链的长度区别不是很明显。红外吸收峰对于手性异构体、烷基链的长度区别不是很明显。红外吸收峰对于手性异构体、烷基链的长度区别不是很明显。红外吸收峰对于手性异构体、烷基链的长度区别不是很
145、明显。2 2 2 2未知物结构的测定未知物结构的测定未知物结构的测定未知物结构的测定vv充分收集与运用与样品有关的资料与数据充分收集与运用与样品有关的资料与数据充分收集与运用与样品有关的资料与数据充分收集与运用与样品有关的资料与数据样品的来源、外观、纯度样品的来源、外观、纯度样品的来源、外观、纯度样品的来源、外观、纯度样品的元素分析结果样品的元素分析结果样品的元素分析结果样品的元素分析结果样品的物理性质：分子量、沸点、熔点、折光率等样品的物理性质：分子量、沸点、熔点、折光率等样品的物理性质：分子量、沸点、熔点、折光率等样品的物理性质：分子量、沸点、熔点、折光率等结构的测定基本步骤：结构的测定基
146、本步骤：结构的测定基本步骤：结构的测定基本步骤：vv确定未知物的不饱和度：根据样品的元素分析结果得到未知确定未知物的不饱和度：根据样品的元素分析结果得到未知确定未知物的不饱和度：根据样品的元素分析结果得到未知确定未知物的不饱和度：根据样品的元素分析结果得到未知物的分子量与化学式计算未知物的不饱和度。物的分子量与化学式计算未知物的不饱和度。物的分子量与化学式计算未知物的不饱和度。物的分子量与化学式计算未知物的不饱和度。1153 3 3 3红外光谱标准谱图集红外光谱标准谱图集红外光谱标准谱图集红外光谱标准谱图集Sadtler标准红外光谱集标准红外光谱集.到到1974年为止，共收集了年为止，共收集了
147、47000种化合物的红外吸收光谱种化合物的红外吸收光谱Aldrich红外图谱库红外图谱库SigmaFourier红外光谱图库红外光谱图库分子光谱文献分子光谱文献“DMS(DocumentationofMolecularSpectroscopy)穿孔卡片，由美国和西德联合编制。穿孔卡片，由美国和西德联合编制。“API”红外光谱资料，由美国石油研究所红外光谱资料，由美国石油研究所“API”编制。编制。到到1971年为止，共收集了年为止，共收集了3064种化合物的红外吸收光谱种化合物的红外吸收光谱红外计算机谱图库：数万张各种类别物质的谱图，可以红外计算机谱图库：数万张各种类别物质的谱图，可以自动检索
148、。自动检索。116二、定量分析二、定量分析二、定量分析二、定量分析有利因素：有利因素：有利因素：有利因素：红外吸收峰多，选择的余地大；红外吸收峰多，选择的余地大；红外吸收峰多，选择的余地大；红外吸收峰多，选择的余地大；不利因素：不利因素：不利因素：不利因素：摩尔吸光系数小，灵敏度低；摩尔吸光系数小，灵敏度低；摩尔吸光系数小，灵敏度低；摩尔吸光系数小，灵敏度低； 吸收光程较难控制，测量误差大；吸收光程较难控制，测量误差大；吸收光程较难控制，测量误差大；吸收光程较难控制，测量误差大； 吸收峰受化学环境、溶剂效应的影响较大。吸收峰受化学环境、溶剂效应的影响较大。吸收峰受化学环境、溶剂效应的影响较大。
149、吸收峰受化学环境、溶剂效应的影响较大。3.3.3.3.定量分析的方法定量分析的方法定量分析的方法定量分析的方法 吸收强度比较法吸收强度比较法吸收强度比较法吸收强度比较法 补偿法补偿法补偿法补偿法化合物化合物二硫化碳二硫化碳氯丁乙烯氯丁乙烯乙硼烷乙硼烷1,2-乙二胺乙二胺氰化氢氰化氢甲硫醇甲硫醇硝基苯硝基苯吡啶吡啶二氧化硫二氧化硫氯乙烯氯乙烯波长波长m4.5411.43.9133.043.3811.814.28.610.9允许量允许量(ppm)4100.1104.70.51521检测浓度检测浓度(ppm)0.540.050.40.40.40.20.20.50.31.1.1.1.定量分析的影响因素定量分析的影响因素定量分析的影响因素定量分析的影响因素2.2.2.2.定量分析的依据定量分析的依据定量分析的依据定量分析的依据 同紫外同紫外同紫外同紫外- - - -可见吸收光谱法（可见吸收光谱法（可见吸收光谱法（可见吸收光谱法（比尔定律比尔定律比尔定律比尔定律）117基线法基线法118119
