红外吸收光谱法 一、选择题 1. CH 3—CH 3的哪种振动形式是非红外活性的（1） （1）υC-C （2）υC-H （3）δasCH （4）δsCH 2. 化合物中只有一个羰基.却在1773cm -1和1736 cm -1处出现两个吸收峰.这是因 为（3） （1）诱导效应 （2）共轭效应 （3）费米共振 （4）空间位阻 3. 一种能作为色散型红外光谱仪的色散元件材料为（4） （1）玻璃 （2）石英 （3）红宝石 （4）卤化物晶体 4. 预测H 2S 分子的基频峰数为（2） ~ （1）4 （2）3 （3）2 （4）1 5. 下列官能团在红外光谱中吸收峰频率最高的是（4） （1） （2）—C ≡C — （3） （4）—O —H 二、解答及解析题 1. 把质量相同的球相连接到两个不同的弹簧上。弹簧B 的力常数是弹簧A 的力常数的两倍.每个球从静止位置伸长1cm.哪一个体系有较大的势能。 答：M h hv E k 2π= = ;所以B 体系有较大的势能。 2. 红外吸收光谱分析的基本原理、仪器.同紫外可见分光光度法有哪些相似和不同之处 答： 红外 \ 紫外 基本原理 当物质分子吸收一定波长的光能.能引起分子振动和转动的能及跃迁.产生的吸收光谱一般在中红外区.称为红外光谱 当物质分子吸收一定波长的光能.分子外层电子或分子轨道电子由基态跃迁到激发态.产生的吸收光谱一般在紫外-可见光区。 仪器 傅立叶变换红外光谱仪 紫外可见光分光光度计 相同：红外光谱和紫外光谱都是分子吸收光谱。 不同：紫外光谱是由外层电子跃迁引起的。电子能级间隔一般约为1~20eV; 而红外光谱是分子的振动能级跃迁引起的.同时伴随转动能级跃迁.一般振动能级间隔约为
红外分光光度法课后答案 1.分子吸收红外光能级跃迁，必须满足什么条件？ 答：①分子吸收的红外辐射应具有刚好满足分子振动跃迁所需的能量。 ②分子振动只有使偶极矩发生变化的振动形式才能吸收红外辐射。 2.何为红外非活性振动？ 答：分子发生能级跃迁需要产生偶极矩的变化，如果只振动而无偶极矩变化，那么红外光谱上无吸收曲线。 3.乙酰乙酸乙酯存在酮式和烯醇式两种互变异构体，二者的红外光谱有何区别？答：烯醇式红外吸收中的羰基和羟基振动频率因为其内部形成氢键而向短波移动。 4.苯甲酸乙酯和苯乙酸甲酯可否用红外光谱区别？为什么？ 答：能；①苯乙酸甲酯的乙基因为和苯环的大π键形成p-π共轭，其振动频率向短频方向移动。 ②苯甲酸乙酯的羰基因为和苯环形成π-π共轭，其振动频率向短频方向 移动。 5.试推测分子式为C9H6O2的化合物结构。 答
该红外图谱中有关炔基的振动频率并未标出，但图上可以明显的看见其特征吸收峰。另在920cm处的吸收峰为苯的芳氢面内伸缩振动引起的。 6.一化合物为无色可燃液体，有果子香味，沸点为7 7.1，微溶于水，易溶于有机溶剂。其分子式为C4H8O2，推测其结构式。 答：Ω=2+2x4-8/2=1，故含有双键。 842cm处的吸收属于乙基的面内摇摆振动频率。 9.一白色粉末，有特殊气味，熔点为76.5，稍溶于水，溶于乙醇和乙醚。质谱分析，确定分子式为C8H8O2.试推测其结构式。 答：Ω=2+2x8-8/2=5，故含有苯环或为芳香化合物。 927cm处为芳氢的面内振动引起的。1690处的吸收峰为高强吸收峰，无干扰峰，可确认为羧基的羰基基团。
8.某未知物的分子式为C10H12O.推断其结构式。 答：Ω=2+2x10-12/2=5，故含有苯环或为芳香化合物。 1390、1365cm处的两个峰，分裂峰，吸收强度几乎相同，说明含有偕二甲基（异丙基）。 830cm的吸收峰说明苯环上含有对位取代。 2820、2720cm处的特征吸收峰则表示分子结构中含有醛基。 3030、3060cm处为芳氢的伸缩振动、
红外光谱技术及其应用进展 苏雄200910835319 集宁师范学院化学系09级化学3班内蒙古乌兰察布市 012000 摘要 波数13000~10cm-1或波长0.75~1000μm之间称为红外区，在此范围内的物质吸收红外辐射后，因分子振动、转动、或晶格等运动产生偶极矩变化，形成可观测的红外光谱。红外光谱技术的发展进程和红外光谱技术分析速度快，分析效率高，分析成本低，测试重现性好等特点。红外光谱技术在制浆造纸工业中木素的定性和结构分析、木素的定量分析、研究纤维素的结晶结构、测定纸浆Kappa 值等，以及在临床医学和药学方面，农业方面，以及食品方面在食品中农药残留检测、环境科学中水环境监测、固体环境监测、气体环境监测，石油工业中对于油品成分，含量等方面的分析有广泛应用。 关键词 红外光谱；特点；应用 引言 分子振动、转动、或晶格等运动产生偶极矩变化，形成可观测的红外光谱。红外光谱广泛应用于分子结构的基础研究和化学组成的分析领域, 对有机化合 物的定性分析具有鲜明的特征性。因此，红外光谱有化合物“指纹”之称，是鉴定有机化合物和结构分析的重要工具。由于其专属性强各种基因吸收带信息多，固可用于固体、液体和气体定性和定量分析[1]。由于用红外光谱作样品分析时基本不需要处理，且不破坏和消耗样品，自身又无环境污染，因而被广泛运用，目前红外光谱广泛已应用于制浆造纸工业、临床医学和药学方面、农业方面、食品方面、环境科学、石油工业等学科领域，并随着技术和研究的深入越来越受到重视。 1、红外光谱法的基本原理 红外吸收光谱是由分子振动能级的跃迁同时伴随转动能级跃迁而产生的，因此，红外光谱的吸收峰是有一定宽度的吸收带。物质吸收红外光应满足两个条件，即辐射应具有刚好能满足物质振动能级跃迁时所需的能量；辐射与物质之间有偶合作用。因此当一定频率的红外光照射分子时如果分子中某个基团的振动频率与其一致，同时分子在振动中伴随有偶极矩变化，这时物质的分子就产生红外吸收。
中文名称：红外分光光度法 英文名称：infrared spectrophotometry 定义：通过测定物质在波长2.5～25 μm(按波数计为4000～400 cm-1)的红 外光区范围内光的吸收度，对物质进行定性和定量分析的方法。所用仪器为 红外分光光度计 仪器：红外分光光度计 流程：光源->吸收池->单色器->检测器->记录装置 分为色散型（已淘汰）和干涉型。 色散型： 光源：一般常见的为硅碳棒，特殊线圈，能斯特灯（已淘汰）。 色散元件：反射光栅 检测器：真空热电偶及Golay池 吸收池：液体池和气体池（具有岩盐窗片） 干涉型： 光源：同色散型 单色器：迈克尔逊干涉仪 检测器：多用热电性硫酸三甘肽（TGS）或光电导性检测器。 图解析 解析原则：四先四后相关法 先特征（区），后指纹(1250/cm)。先最强（峰），后次强（峰）。先粗查，后细找。先否定，后肯定。 红外识谱歌 外可分远中近，中红特征指纹区， 1300来分界，注意横轴划分异。 看图要知红外仪，弄清物态液固气。 样品来源制样法，物化性能多联系。 识图先学饱和烃，三千以下看峰形。 2960、2870是甲基，2930、2850亚甲峰。 1470碳氢弯，1380甲基显。 二个甲基同一碳，1380分二半。 面内摇摆720，长链亚甲亦可辨。 烯氢伸展过三千，排除倍频和卤烷。
末端烯烃此峰强，只有一氢不明显。 化合物，又键偏，～1650会出现。 烯氢面外易变形，1000以下有强峰。 910端基氢，再有一氢990。 顺式二氢690，反式移至970； 单氢出峰820，干扰顺式难确定。 炔氢伸展三千三，峰强很大峰形尖。 三键伸展二千二，炔氢摇摆六百八。 芳烃呼吸很特征，1600～1430。 1650～2000，取代方式区分明。 900～650，面外弯曲定芳氢。 五氢吸收有两峰，700和750； 四氢只有750，二氢相邻830； 间二取代出三峰，700、780，880处孤立氢醇酚羟基易缔合，三千三处有强峰。 C－O伸展吸收大，伯仲叔醇位不同。1050伯醇显，1100乃是仲， 1150叔醇在，1230才是酚。 1110醚链伸，注意排除酯酸醇。 若与π键紧相连，二个吸收要看准， 1050对称峰，1250反对称。 苯环若有甲氧基，碳氢伸展2820。 次甲基二氧连苯环，930处有强峰， 环氧乙烷有三峰，1260环振动， 九百上下反对称，八百左右最特征。 缩醛酮，特殊醚，1110非缩酮。 酸酐也有C－O键，开链环酐有区别， 开链强宽一千一，环酐移至1250。 羰基伸展一千七，2720定醛基。 吸电效应波数高，共轭则向低频移。 张力促使振动快，环外双键可类比。 二千五到三千三，羧酸氢键峰形宽， 920，钝峰显，羧基可定二聚酸、 酸酐千八来偶合，双峰60严相隔， 链状酸酐高频强，环状酸酐高频弱。 羧酸盐，偶合生，羰基伸缩出双峰， 1600反对称，1400对称峰。 1740酯羰基，何酸可看碳氧展。
论文题目：药典中红外吸收光谱法对阿司匹林的鉴别课程名称：仪器分析 班级：2015级生物制药 教师：XXX 学生姓名：XXX 号：XXX
药典中红外吸收光谱法对阿司匹林的鉴别 摘要：目的：学习利用红外光谱法鉴别阿司匹林 原理：有机药物分子的组成、结构、官能团不同时，其红外吸收光谱也不同，可据此进行药物的鉴别。 依据：在进行药物鉴别实验时，《中国药典》采用与对照图谱比较法，要求按规定条件绘制供试品的红外光吸收图谱，与相应的标准红外图谱进行比 较，核对是否一致（峰位、峰形、相对强度），如果两图谱一致时，即为同一种药物。 关键词：阿司匹林、红外吸收光谱 阿司匹林为白色结晶或结晶性粉末；无臭或微带醋酸臭；遇湿气即缓缓水解。阿司匹林在乙醇中易溶，在三氯甲烷或乙醚中溶解，在水或无水乙醚中微溶；在氢氧化钠溶液或碳酸钠溶液中溶解，但同时分解。应密封，干燥处保存。 阿司匹林是一种历史悠久的解热镇痛药，诞生于1899年3月6日。用于治感冒、发热、头痛、牙痛、关节痛、风湿病，还能抑制血小板聚集，也是非甾体抗炎药，用于预防和治疗缺血性心脏病、心绞痛、心肺梗塞、脑血栓形成，应用于血管形成术及旁路移植术也有效。 与阿司匹林有关的制剂有阿司匹林片，阿司匹林肠溶片，阿司匹林肠溶胶囊，阿司匹林泡腾片，阿司匹林栓。 取阿司匹林约1mg置玛瑙研钵中，加入干燥的溴化钾细粉约200mg 充分研磨混匀，移置于直径为13mm勺压模中，使铺布均匀，压模与真空泵相连，抽真空约2min后，加压至800000 -1000000KPa,保持2 -5min，除去真空，取出制成的供试片，用目视检查应均匀透明，无明显颗粒。将供试品置于仪器的样品光路中，另在参比光路中置一按同法制成的空白溴化钾片作为补偿，录制光谱图。光谱图应与下图一致： 阿司匹林（C9H8O）
乙酰苯胺的制备及红外光谱鉴定
的。重结晶只适宜杂质含量在5%以下的固体有机混合物的提纯。从反应粗产物直接重结晶是不适宜的，必须先采取其他方法初步提纯，然后再重结晶提纯。重结晶提纯的一般过程为： （1）将不纯的固体有机物在溶剂的沸点或接近沸点的温度下溶解在溶剂中，制成接近饱和的浓溶液。若固体有机物的熔点较溶剂沸点低，则应制成在熔点温度以下的饱和溶液； （2）若溶液含有色杂质，可加入活性炭煮沸脱色； （3）过滤此热溶液以除去其中的不溶性物质及活性炭； （4）将滤液冷却，使结晶自过饱和溶液中析出，而杂质留在母液中； （5）抽气过滤，从母液中将结晶分出，洗涤结晶以除去吸附的母液。所得的固体结晶，经干燥后测定其熔点，如发现其纯度不符合要求，则可重复上述重结晶操作直至熔点达标。 重结晶的关键是选择适宜的溶剂。 合适的溶剂必须具备以下条件： （1）不与被提纯物质发生化学反应； （2）在较高温度时能溶解多量的被提纯物质，
而在室温或更低温度时只能溶解少量； （3）对杂质的溶解度非常大或非常小，前一种情况可让杂质留在母液中不随提纯物质一同析出，后一种情况是使杂质在热过滤时被滤去；（4）溶剂易挥发，易与结晶分离除去，但沸点不宜过低； （5）能给出较好的结晶； （6）价格低、毒性小、易回收、操作安全。 当一种物质在一些溶剂中的溶解度太大，而在另一些溶剂中的溶解度又太小，同时又不能找到一种合适的溶剂时，常可使用混合溶剂而得到满意的结果。 3、乙酰苯胺的红外光谱鉴定 红外光谱是基于分子中原子的振动。由于有机分子不是刚性结构，分子中的共价键就像弹簧一样，在一定频率的红外光辐射下会发生各种形式的振动，如伸缩振动（以υ表示）、弯曲振动（以δ表示）等，伸缩振动中又分为对称伸缩振动（以υa表示）和不对称伸缩振动（以υas表示）。不同类型的化学键，由于它们的振动能级不同，所吸收的红外射线的频率也不同，因而通过分析射线吸收频率谱图（即红外光谱图）就可以鉴别
第十二章 红外吸收光谱法 思考题和习题 8.如何利用红外吸收光谱区别烷烃、烯烃及炔烃？ 烷烃主要特征峰为2 33,,,CH s CH as CH H C δδδν-，其中νC-H 峰位一般接近3000cm -1又低于3000cm -1。 烯烃主要特征峰为H C C C H C -==-=γνν ,,，其中ν=C-H 峰位一般接近3000cm -1又高于3000cm -1。 νC=C 峰位约在1650 cm -1。H C -=γ是烯烃最具特征的峰，其位置约为1000-650 cm -1。 炔烃主要特征峰为H C C C H C -≡≡-≡γ νν ,,，其中H C -≡ν 峰位在3333-3267cm -1。C C ≡ν 峰位在 2260-2100cm -1，是炔烃的高度特征峰。 9.如何在谱图上区别异丙基及叔丁基？ 当两个或三个甲基连接在同一个C 上时，则吸收峰s CH 3 δ 分裂为双峰。如果是异丙基，双峰分别 位于1385 cm -1和1375 cm -1左右，其峰强基本相等。如果是叔丁基，双峰分别位于1365 cm -1和1395 cm -1左右，且1365 cm -1峰的强度约为1395 cm -1的两倍。 10.如何利用红外吸收光谱确定芳香烃类化合物？ 利用芳香烃类化合物的主要特征峰来确定： 芳氢伸缩振动（ν=C-H ），3100~3000cm -1 (通常有几个峰) 泛频峰2000~1667cm -1 苯环骨架振动（νc=c ），1650-1430 cm -1，~1600cm -1及~1500cm -1 芳氢面内弯曲振动（β=C-H ），1250~1000 cm -1 芳氢面外弯曲振动（γ =C-H ），910~665cm -1 14．试用红外吸收光谱区别羧酸、酯、酸酐。 羧酸的特征吸收峰为v OH 、v C=O 及γOH 峰。v OH （单体）~3550 cm -1 (尖锐)，v OH (二聚体)3400~2500(宽而散)，v C=O (单体)1760 cm -1 (S)，v as C=O (二聚体)1710~1700 cm -1 (S)。羧酸的γOH 峰位在955～915 cm -1范围内为一宽谱带，其形状较独特。 酯的特征吸收峰为v C=O 、v c-o-c 峰，具体峰位值是：v C=O ~1735cm -1 (S)；v c-o-c 1300~1000cm -1 (S)。v as c-o-c 峰的强度大而宽是其特征。 酸酐的特征吸收峰为v as C=O 、v s C=O 双峰。具体峰位值是：v as C=O 1850~1800 cm -1(s)、v s C=O 1780~1740 cm -1 (s)，两峰之间相距约60 cm -1，这是酸酐区别其它含羰基化合物主要标志。 7．某物质分子式为C 10H 10O 。测得红外吸收光谱如图。试确定其结构。
红外分光光度法检验标准操作规程 目的：建立红外分光光度法标准操作规程，以确保检验结果的正确性与准确性。 范围：本规程适用于红外分光光度法。 职责：检测中心、质量管理部对本规程实施负责。 内容： 1.简述 化合物受红外辐射照射后，使分子的振动和转动运动由较低能级向较高能级跃迁，从而导致对特定频率红外辐射的选择性吸收，形成特征性很强的红外吸收光谱，红外光谱又称振-转光谱。 红外光谱是鉴别物质和分析物质化学结构的有效手段，已被广泛应用于物质的定性鉴别、物相分析和定量测定，并用于研究分子间和分子内部的相互作用。 习惯上，往往把红外区分为3个区域，即近红外区（12800～4000cm，0.78～2.5m）。其中中红外区是药物分析中最常用的区域。红外吸收与物质浓度的关系在一定范围内服从于朗伯-比尔定律，因而它也是红外分光光度法定量的基础。 红外分光光度计分为色散型和傅里叶变换型两种。前者主要由光源、单色器（通常为光栅）、样品室、检测器、记录仪、控制和数据处理系统组成。以光栅为色散元件的红外分光光度计，以波数为线性刻度，以棱镜为色散元件的仪器，以波长为线性刻度。波数与波长的换算关系如下： 波数（cm-1 ）= 104 /波长μm 傅里叶变换型红外光谱仪（简称FT-IR）则由光学台（包括光源、干涉仪、样品室和检测器）、记录装置和处理系统组成，由干涉图变为红外光谱需经快速傅里叶变换。该型仪器现已成为最常用的仪器。 2 红外分光光度计的检定 所用仪器应按现行国家质量与核查技术监督局“色散型红外分光光度计检定规程”、“傅里叶变换红外光谱仪检定规程”和《中国药典》附录规定，并参考仪器说明书，对仪器定期进行校正检定。
红外光谱分析 二十世纪初叶，Coblentz 发表了一百多个有机化合物的红外光谱图，给有机化学家提供了鉴别未知化合物的有力手段。到四十年代红外光谱技术得到了广泛的研究和应用。当今红外光谱仪的分辨率越来越高，检测范围扩展到10000－200cm-1，样品量少至微克级。红外光谱提供的某些信息简捷可靠，检测样品中有无羰基及属于哪一类（酸酐、酯、酮或醛）是其他光谱技术难以替代的。因此，对从事有机化合物为研究对象的化学工作者来说，红外光谱学是必需熟悉和掌握的一门重要光谱知识。 一、基本原理 1、基本知识 光是一种电磁波。可根据电磁波的波长范围分成不同类型的光谱，它们各自反映出物质的不同类型的运动形式。表1 列出这些电磁波的波长，其所在区域的光谱名称，以及对应的运动形式。 表1 常用的有机光谱及对应的微观运动
红外光谱研究的内容涉及的是分子运动，因此称之为分子光谱。通常红外光谱系指2-25 μ之间的吸收光谱，常用的为中红外区4000-650cm-1(2.5-15.4 μ) 或4000-400cm-1。 这段波长范围反映出分子中原子间的振动和变角振动，分子在振 动运动的同时还存在转动运动。在红外光谱区实际所测得的图谱是分 子的振动与转动运动的加合表现，即所谓振转光谱。 每一化合物都有其特有的光谱，因此使我们有可能通过红外光谱 对化合物作出鉴别。 红外光谱所用的单位波长μ，波数cm-1。光学中的一个基本公式是λυ= C，式中λ为波长，υ为频率，C 为光速(3 ×1010cm/s) 。设υ为波数，其含义是单位长度(1cm) 中所含的波的个数，并应具有以下关系：波数(cm-1) ＝104/ 波长( μ)波长和波数都被用于表示红外光谱的吸收位置，即红外光谱图的横坐标。目前倾向于普遍采用波数为单位，而在图谱上方标以对应的 波长值。红外光谱图的纵坐标反映的是吸收强度，一般以透过率(T%) 表示。 2、红外光谱的几种振动形式 主要的基本可以分为两大类：伸缩振动和弯曲振动。 (1)伸缩振动( υ) 沿着键轴方向伸或缩的振动，存在对称与非对称两种类型。它的 吸收频率相对在高波数区。 (2)弯曲振动( δ) 包括面内、面外弯曲振动，变角振动，摇摆振动等。它的吸收频率相对在低波数区。 4000cm -1(高) 400cm -1(低) 3、红外光谱吸收峰主要的几种类型 （1）基频峰：伸缩振动，弯曲振动产生的吸收峰均为基频峰。 （2）倍频峰：出现在基频峰波数二倍处。如基频为900cm-1，倍频为
演示性试验 实验二十六 红外分光光度法鉴别 氢化可的松与醋酸氢化可的松 一、实验目的 1.了解红外分光光度计的基本原理及操作方法。 2.熟悉利用红外光谱鉴别药物的方法。 二、仪器与试药 1.仪器 FI 型光栅红外分光光度计 玛瑙乳钵 2.试药 溴化钾 三、实验原理 1.氢化可的松： 分子中三个羟基的存在，形成分子内及分子间的氢键缔合，使羟基的谱带变宽向低波数移动，V OH 约为3400cm ﹣1，C 20酮的Vc=o 为1715cm ﹣1，△4-3-酮的Vc=o 为1645cm –1，原因是与羟基形成氢 键、与双键共轭，故向低波数移动；Vc=o 为1620cm –1，由于C 3酮基形成氢键向低波数移动时，1620cm –1峰表现为肩峰：Vc=o1140～1000cm –1。 2.醋酸氢化可的松： 酯链羟基，因诱导效应，降低了羟基的极性，增强了双键成分因而增强了键力，使Vc=o 为1750cm –1;C 20酮基的位置在1710cm –1,△4-3-酮的Vc=o 为1635cm ﹣1;Vc-o-c1240cm ﹣1和1060cm ﹣1 是酯类的红外光谱特征。 四、实验内容： 取干燥供试品 1～2mg 与200mg 溴化钾（干燥并过 200目筛）粉末，在玛瑙乳钵中研磨均匀，将样粉适量置压片模具中，均匀覆盖模底，装置模具，联接真空系统，抽气5分钟（除去混于粉末中的湿气及空气，）然后，边抽气边加压至8吨维持5分钟，去除真空，取下模具，去除透明的供试品溴化钾片，置于样品框中，将样品框置于红外分光光度仪的光路中，空白置于参比光路，选择适当的增益、狭缝、程序及扫描时间，扫描区间为4000cm ﹣1～400cm ﹣1,得红外光谱曲线。 五、注意事项 1.供试品的纯度必须符合要求。 2.研磨样品时，应在红外灯下小心操作。 3.实验用溴化钾必须干燥、纯度符合要求并且颗粒均匀。 4.某些供试品在固体状态测定时，可能因为同质多晶型，测得图谱与标准图谱不符，此时应 CH 3O
实验1 红外光谱法鉴定聚合物的结构特征 1.实验目的 （1）了解红外光谱分析法的基本原理。 （2）初步掌握红外光谱样品的制备和红外光谱仪的使用。 （3）红外吸收光谱的应用和谱图的分析方法。 2.实验原理 红外光谱与有机化合物、高分子化合物的结构之间存在密切的关系。它是研究结构与性能关系的基本手段之一。红外光谱分析具有速度快、取样微、高灵敏并能分析各种状态的样品等特点，广泛应用于高聚物领域，如对高聚物材料的定性定量分析，研究高聚物的序列分布，研究支化程度，研究高聚物的聚集形态结构，高聚物的聚合过程反应机理和老化，还可以对高聚物的力学性能进行研究。 红外光谱属于振动光谱，其光谱区域可进一步细分为近红外区（12800～4000cm-1）、中红外区（4000～200cm-1）和远红外区（200～10cm-1）。其中最常用的是4000～400cm-1，大多数化合物的化学键振动能的跃迁发生在这一区域。 图2.18为典型的红外光谱。横坐标为波数（cm-1，最常见）或波长（μm）,纵坐标为透光率或吸光度。 图1 聚苯乙烯的红外光谱 在分子中存在着许多不同类型的振动，其振动与原子数有关。含N个原子的分子有3N 个自由度，除去分子的平动和转动自由度外，振动自由度应为3N-6（线性分子是3N-5）。这些振动可分为两类：一类是原子沿键轴方向伸缩使键长发生变化的振动，称为伸缩振动，用υ表示。这种振动又分为对称伸缩振动（υs）和不对称伸缩振动（υas）。另一类是原子垂直键轴方向振动，此类振动会引起分子的内键角发生变化，称为弯曲（或变形）振动，用δ表示，这种振动又分为面内弯曲振动（包括平面及剪式两种振动），面外弯曲振动（包括非平面摇摆及弯曲摇摆两种振动）。图2为聚乙烯中-CH2-基团的几种振动模式。
红外光谱仪的应用 (陕西科技大学材料科学与工程学院西安任莹莹710021) 摘要：傅里叶转换红外光谱(FTIR)是一种用来获得吸收，射出光电导性或固体，液体或气体的拉曼散射的仪器。本文将从红外光谱仪的使用原理，样品制备，结果分析等几个方面对红外光谱仪进行介绍。 关键字：FTIR，原理，样品制备，结果分析 The Application of Infrared Spectrometer (School of Materials Science and Engineering, Shaanxi University of Science and Technology, Xi’an Ren yingying 710021) Abstract:Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) is a kind of instrument, which is used to get absorbed, penetrate photoconductivity or solid, liquid or gas Raman scattering. This article from the principle of the use of infrared spectrometer, sample preparation, the analysis of several aspects, such as the infrared spectrometer is introduced. Key words: FTIR, principle, sample preparation, analysis of the results 一、原理 红外线是波长介于可见光和微波之间的一段电磁波。红外光又可依据波长范围分成近红外、中红外和远红外三个波区，其中中红外区（2.5—5μm；4000—400cm-1）能很好地反映分子内部所进行的各种物理过程以及分子结构方面的特征，对解决分子结构和化学组成中的各种问题最为有效，因而中红外区是红外光谱中应用最广的区域，一般所说的红外光谱大都是指这一范围。 红外光谱法实质上是一种根据分子内部原子间的相对振动和分子转动等信息来确定物质分子结构和鉴别化合物的分析方法。当一束具有连续波长的红外光通过物质，物质分子中某个基团的振动频率和红外光的频率一样时，分子就吸收能量由原来的基态振动能级跃迁到能量较高的振动能级，分子吸收红外辐射后发生振动和转动能级的跃迁，该处波长的光就被物质吸收。将分子吸收红外光的情况用仪器记录下来，就得到红外光谱图。红外光谱图通常用波长(λ)或波数(σ)为横坐标，表示吸收峰的位置，用透光率(T%)或者吸光度(A)为纵坐标，表示吸收强度。如图1，辛烷的红外光谱图，纵坐标为透过率，横坐标为波长λ(μm )或波数(cm-1)。
红外光谱习题 一． 选择题 1．红外光谱是（AE ） A ：分子光谱 B ：原子光谱 C ：吸光光谱 D ：电子光谱 E ：振动光谱 2．当用红外光激发分子振动能级跃迁时，化学键越强，则（ACE ） A ：吸收光子的能量越大 B ：吸收光子的波长越长 C ：吸收光子的频率越大 D ：吸收光子的数目越多 E ：吸收光子的波数越大 3．在下面各种振动模式中，不产生红外吸收的是（AC ） A ：乙炔分子中对称伸缩振动 B ：乙醚分子中不对称伸缩振动 C ：CO 2分子中对称伸缩振动 D ：H 2O 分子中对称伸缩振动 E ：HCl 分子中H －Cl 键伸缩振动 4．下面五种气体，不吸收红外光的是（D ） Ａ：O H 2 Ｂ：2CO Ｃ：HCl Ｄ：2N 5 分子不具有红外活性的,必须是（D ） Ａ：分子的偶极矩为零 Ｂ：分子没有振动 Ｃ：非极性分子 Ｄ：分子振动时没有偶极矩变化 Ｅ：双原子分子 6．预测以下各个键的振动频率所落的区域，正确的是（ACD ） Ａ：Ｏ－Ｈ伸缩振动数在4000～25001 -cm B:C-O 伸缩振动波数在2500～15001 -cm C:N-H 弯曲振动波数在4000～25001 -cm D:C-N 伸缩振动波数在1500～10001 -cm E:C ≡N 伸缩振动在1500～10001 -cm 7.下面给出五个化学键的力常数,如按简单双原子分子计算,则在红外光谱中波数最大者是（B ） A:乙烷中C-H 键,=k 510?达因1 -?cm B: 乙炔中C-H 键, =k 510?达因1 -?cm
C: 乙烷中C-C 键, =k 510?达因1 -?cm D: CH 3C ≡N 中C ≡N 键, =k 510?达因1 -?cm E:蚁醛中C=O 键, =k 510?达因1 -?cm 8．基化合物中,当C=O 的一端接上电负性基团则（ACE ） A:羰基的双键性增强 B:羰基的双键性减小 C:羰基的共价键成分增加 D:羰基的极性键成分减小 E:使羰基的振动频率增大 9．以下五个化合物,羰基伸缩振动的红外吸收波数最大者是（E ） A: B: C: D: E: 10．共轭效应使双键性质按下面哪一种形式改变（ABCD ） Ａ：使双键电子密度下降 Ｂ：双键略有伸长 Ｃ：使双键的力常数变小 Ｄ．使振动频率减小 Ｅ：使吸收光电子的波数增加 11．下五个化合物羰基伸缩振动的红外吸收波数最小的是（E ） A: B: C: D: E: 12．下面四个化合物中的C=C 伸缩振动频率最小的是（D ） A: B: C: D: 13．两 个化合物(1) ,(2) 如用红外光谱鉴别,主要依 据的谱带是（C ）
六、红外吸收光谱法(193题) 一、选择题 ( 共61题 ) 1. 2 分 (1009) 在红外光谱分析中，用 KBr制作为试样池，这是因为： ( ) (1) KBr 晶体在 4000～400cm-1范围内不会散射红外光 (2) KBr 在 4000～400 cm-1范围内有良好的红外光吸收特性 (3) KBr 在 4000～400 cm-1范围内无红外光吸收 (4) 在 4000～400 cm-1范围内，KBr 对红外无反射 2. 2 分 (1022) 下面给出的是某物质的红外光谱（如图），已知可能为结构Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ，试问哪 一结构与光谱是一致的？为什么？ ( ) 3. 2 分 (1023) 下面给出某物质的部分红外光谱（如图），已知结构Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ，试问哪一结构 与光谱是一致的，为什么？ 4. 2 分 (1068) 一化合物出现下面的红外吸收谱图，可能具有结构Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ或Ⅳ，哪一结构与 光谱最近于一致？ 5. 2 分 (1072) 1072 羰基化合物中， C = O 伸缩振动 频率出现最低者为 ( ) (1) I (2) II (3) III (4) IV 6. 2 分 (1075) 一种能作为色散型红外光谱仪色散元件的材料为 ( ) (1) 玻璃 (2) 石英 (3) 卤化物晶体 (4) 有机玻璃 7. 2 分 (1088) 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 ( ) (1) 分子既有振动运动，又有转动运动，太复杂 (2) 分子中有些振动能量是简并的 (3) 因为分子中有 C、H、O 以外的原子存在 (4) 分子某些振动能量相互抵消了 8. 2 分 (1097) 下列四组数据中，哪一组数据所涉及的红外光谱区能够包括CH3- CH2-CH = O的吸收带( ) 9. 2 分 (1104) 请回答下列化合物中哪个吸收峰的频率最高？ ( ) 10. 2 分 (1114) 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( ) (1) 气体 (2) 正构烷烃 (3) 乙醚 (4) 乙醇 11. 2 分 (1179) 水分子有几个红外谱带，波数最高的谱带对应于何种振动 ? ( ) (1) 2 个，不对称伸缩 (2) 4 个，弯曲 (3) 3 个，不对称伸缩 (4) 2 个，对称伸缩 12. 2 分 (1180) CO2的如下振动中，何种属于非红外活性振动 ? ( ) (1) ←→ (2) →←→ (3)↑↑ (4 )
红外光谱法的特点和应用1.红外光谱法的一般特点特征性强、测定快速、不破坏试样、试样用量少、操作简便、能分析各种状态的试样、分析灵敏度较低、定量分析误差较大2.对样品的要求①试样纯度应大于98％，或者符合商业规格?这样才便于与纯化合物的标准光谱或商业光谱进行对照?多组份试样应预先用分馏、萃取、重结晶或色谱法进行分离提纯，否则各组份光谱互相重叠，难予解析②试样不应含水（结晶水或游离水）水有红外吸收，与羟基峰干扰，而且会侵蚀吸收池的盐窗。所用试样应当经过干燥处理③试样浓度和厚度要适当使最强吸收透光度在5～20%之间 3.定性分析和结构分析红外光谱具有鲜明的特征性，其谱带的数目、位置、形状和强度都随化合物不同而各不相同。因此，红外光谱法是定性鉴定和结构分析的有力工具①已知物的鉴定将试样的谱图与标准品测得的谱图相对照，或者与文献上的标准谱图（例如《药品红外光谱图集》、Sadtler标准光谱、Sadtler商业光谱等）相对照，即可定性使用文献上的谱图应当注意：试样的物态、结晶形状、溶剂、测定条件以及所用仪器类型均应与标准谱图相同②未知物的鉴定未知物如果不是新化合物，标准光谱己有收载的，可有两种方法来查对标准光谱：A.利用标准光谱的谱带索引，寻找标准光谱中与试样光谱吸收带相同的谱图B.进行光谱解析，判断试样可能的结构。然后由化学分类索引查找标准光谱对照核实解析光谱之前的准备：?了解试样的来源以估计其可能的范围?测定试样的物理常数如熔沸点、溶解度、折光率、旋光率等作为定性的旁证?根据元素分析及分子量的测定，求出分子式?计算化合物的不饱和度Ω，用以估计结构并验证光谱解析结果的合理性解析光谱的程序一般为：A.从特征区的最强谱带入手，推测未知物可能含有的基团，判断不可能含有的基团B.用指纹区的谱带验证，找出可能含有基团的相关峰，用一组相关峰来确认一个基团的存在C.对于简单化合物，确认几个基团之后，便可初步确定分子结构 D.查对标准光谱核实③新化合物的结构分析红外光谱主要提供官能团的结构信息，对于复杂化合物，尤其是新化合物，单靠红外光谱不能解决问题，需要与紫外光谱、质谱和核磁共振等分析手段互相配合，进行综合光谱解析，才能确定分子结构。④鉴定细菌，研究细胞和其它活组织的结构 4.定量分析红外光谱有许多谱带可供选择，更有利于排除干扰。?红外光源发光能量较低，红外检测器的灵敏度也很低，ε＜103?吸收池厚度小、单色器狭缝宽度大，测量误差也较大☆对于农药组份、土壤表面水份、田间二氧化碳含量的测定和谷物油料作物及肉类食品中蛋白质、脂肪和水份含量的测定，红外光谱法是较好的分析方法 文章链接：中国化工仪器网https://www.doczj.com/doc/8c3769227.html,/Tech_news/Detail/4266.html 2.液体样品测试 液体样品是我们红外测试中最常见的样品，定性或定量分析样品中的成分。液体样品测试方法有： ?液体涂膜法，直接将液体样品涂在盐片上测试。该方法仅适合于定性分析；也可以将液体样品涂在其中一片盐片上，将另一个盐片压上去，测试。该方法适合于易挥发的液体样品； ?液体池法，将液体样品用注射器注入液体池测试。该方法适合于定性定量分析； ?ATR法，将液体样品直接滴在ATR晶体表面，用ATR技术测试。该方法适合于定性、半定量分析。 对于吸收光谱来说，吸光度符合比尔定律： A=a×b×c 其中：A，样品的吸光度
红外分光光度法 一、填空题 1. 红外光谱是介于与之间的电磁波，其波长范围是。 2. 化合物的红外吸收曲线可由来描述。 3. 不同分子在红外谱图中出现的吸收峰位，是由所决定的。 4.乙醛CH3CHO的v c=0为1731cm-1，若醛上氢被一氯原子所取代形成CH3—C—Cl后，则v c=0向移动。 5. 丙酮的v c=0为l715cm-1，若其中一个甲基被一苯基所取代形成苯乙酮后，则v c=0向移动。 6. 化合物的v c=0为l663cm-1，若8位上氢被甲基取代后则v c=0由于因而频率。 7. 红外光谱中所说的特征频率区是指的区间，其特点是。 8. 苯甲醛的红外光谱中出现了2780cm-1和 2700cm-1两个吸 收峰，是由而产生的。 9. 分子内形成氢键与分子间形成氢键一样会使基团的振动频率向低波数移动。但是分子间氢键而分子内氢键。 10. 压片法所用的KBr必须进行干燥处理，一般要在左右。 11. 含羟基的样品，因溴化钾分散剂易吸水，干扰羟基的测定，因此采用特别合适。 12. 调糊法常用的悬浮剂有 , 但此法不能用于样品中的鉴定。 13. 液体池窗板很容易吸潮变乌，致使透光性变坏，因此使用时禁止，拆装时应 , 在的房间操作。 14. 液体池法需选择溶剂，一般常用的溶剂有 。 15. 顺-2-丁烯与反-2-丁烯的红外光谱在区域有显著不同的特征。顺式r C-H在处有数强吸收而反
式r C-H在有很强吸收峰。 16.氢键使v OH向且。 17. 一纯品的分子式为 C5H3NO，其红外光谱中有1725、2210、2280 cm-1，此化合物最可能结构是。 18. 一种苯的氯化物在 900～69Ocm-1区域波没有吸收峰，它的可能结构为。 19. 有一种溴甲苯C7H7Br，有一单峰在801cm-1，它的结构式为。 20. 化合物SO2的平动自由度为，转动自由度为 , 振动自由度为。 二、单项选择题 1、某化合物受电磁辐射作用后，振动能级发生变化，所产生的光谱波长范围是( ) A. 紫外光 B. X射线 C. 微波 D. 红外线 2、由红外光谱测得S—H的伸缩振动为 2000cm-1，S—D的伸缩振动频率为( ) A.1440cm-1 B.2000cm-1 C.4000cm-1 D.1000cm-1 3、乙烯分子的振动自由度为( ) A.20 B.13 C.12 D.6 4、乙炔分子的振动自由度为( ) A.12 B.7 C.6 D.5 5、苯分子的振动自由度为( ) A.32 B.36 C.30 D.31 6、下列化学键伸缩振动产生的基频峰出现在最低频的是() A. C-H B. C-N C. C-C D. C-F 7、分子式为C8H7ClO s的化合物其不饱和度为( ) A.5 B.4 C.6 D.2 8、CO2分子没有偶极矩这一事实表明该分子是( ) A. 以共价键结合的 B. 角形的 C. 线性的并且对称 D. 非线性的 9、下列羰基化合物中，v c=0出现最高波数者为( ) O O O A. R—C—R′ B. R—C—Cl C. R—C—H
习题 1、下列两个化合物，C＝O的伸缩振动吸收带出现在较高的波数区的是哪个为什么 答案: a（共轭效应）>b（空间位阻效应让共轭效应减小）。 2、下图为不同条件下，丁二烯（1，3）均聚物的红外光谱图， 试指出它们的键结构。 3、有一化合物C7H8O,它出现以下位置的吸收峰:3040；3380；2940；1460；690；740;不出现以下位置吸收峰：1736；2720；1380；1182.试推断其结构式 作业 1、试述分子产生红外吸收的条件。 2、何谓基团频率影响基团频率位移的因素有哪些 3、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 4、从以下红外特征数据鉴别特定的苯取代衍生物C8H10： ①化合物A：吸收带在约790和695cm－1处。 ②化合物B：吸收带在约795cm－1处。 ③化合物C：吸收带在约740和690cm－1处。 ④化合物D：吸收带在约750cm－1处。 5、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 8. 某化合物的化学式为C6H10O，红外光谱如下图所示，
试推断其结构式。 答案: μ＝1+6-5＝2说明可能是不饱和烃 3000以上无小尖峰，说明双键不在端碳上 1680－羰基1715连接双键导致共轭移到低波位 1618－碳碳双键 1461－CH－ 1380、1360－分裂说明异丙基存在 1215、1175－双峰强度相仿验证双甲基在端碳 816－三取代呈链状 。 9. 某化合物的化学式为C8H14O3，红外光谱如下图所示，试推断其结构式。 答案: μ＝1+8-7＝2 3000以上无小尖峰，1370峰没分裂，说明没有cc双键
红外光谱的原理及应用 (一)红外吸收光谱的定义及产生 分子的振动能量比转动能量大，当发生振动能级跃迁时，不可避免地伴随有转动能级的跃迁，所以无法测量纯粹的振动光谱，而只能得到分子的振动-转动光谱，这种光谱称为红外吸收光谱 红外吸收光谱也是一种分子吸收光谱。当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁,使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱。记录红外光的百分透射比与波数或波长关系曲线，就得到红外光谱 （二）基本原理 1产生红外吸收的条件 (1)分子振动时，必须伴随有瞬时偶极矩的变化。对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振，无红外活性。如：N2、O2、Cl2 等。非对称分子：有偶极矩，红外活性。 (2)只有当照射分子的红外辐射的频率与分子某种振动方式的频率相同时，分子吸收能量后，从基态振动能级跃迁到较高能量的振动能级，从而在图谱上出现相应的吸收带。 2分子的振动类型 伸缩振动：键长变动，包括对称与非对称伸缩振动 弯曲振动：键角变动，包括剪式振动、平面摇摆、非平面摇摆、扭曲振动 3几个术语 基频峰：由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的吸收峰，基频峰； 倍频峰：由基态直接跃迁到第二激发态，产生一个弱的吸收峰，倍频峰； 组频：如果分子吸收一个红外光子，同时激发了基频分别为v1和v2的两种跃迁，此时所产生的吸收频率应该等于上述两种跃迁的吸收频率之和，故称组频。 特征峰：凡是能用于鉴定官能团存在的吸收峰，相应频率成为特征频率。 相关峰：相互可以依存而又相互可以佐证的吸收峰称为相关峰 4影响基团吸收频率的因素 （1 外部条件对吸收峰位置的影响：物态效应、溶剂效应 （2分子结构对基团吸收谱带的影响： 诱导效应：通常吸电子基团使邻近基团吸收波数升高，给电子基团使波数降低。 共轭效应：基团与吸电子基团共轭，使基团键力常数增加，因此基团吸收频率升高，基团与给电子基团共轭，使基团键力常数减小，因此基团吸收频率降低。 当同时存在诱导效应和共轭效应，若两者作用一致，则两个作用互相加强，不一致，取决于作用强的作用。 （3）偶极场效应：互相靠近的基团之间通过空间起作用。 （4）张力效应：环外双键的伸缩振动波数随环减小其波数越高。 （5）氢键效应：氢键的形成使伸缩振动波数移向低波数，吸收强度增强 （6）位阻效应：共轭因位阻效应受限，基团吸收接近正常值。 （7）振动耦合，（8）互变异构的影响 （三）红外吸收光谱法的解析 红外光谱一般解析步骤 1. 检查光谱图是否符合要求; 2. 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; 3. 排除可能的―假谱带‖; 4. 若可以根据其他分析数据写出分子式，则应先算出分子的不饱和度U
实验十六 高聚物的红外光谱结构研究 实验目的： （1）掌握红外光谱法的基本原理； （2）熟悉红外光谱仪的操作流程； （3）学会利用红外光谱仪进行不同形态高聚物的结构分析 前言 （1）电磁波 电磁波是一种不需要介质就能传播的波，其波长涵盖范围极大，通常人们将电磁波按照各自的波长范围划分为以下几个部分： -8-6-4-202 图1：电磁波的波长与范围划分 对于电磁波，英国物理学家James Clerk Maxwell（1831～1879）奠定了电磁波的主要理论，其中最基本的要点是在同种介质中，电磁波的波长与频率的乘积是个常数，也即：λν×=c 。 在19世纪末期，人们又提出了电磁波的微粒说，德国科学家Max Karl Ernst Ludwig Planck（1858～1947）与1900年推导出了ν×=h E ，即光量子的能量与其频率成正比，比例常数，也称作Planck 常数，，从而也宣告了量子论的诞生。 s J h /10626.634?×＝从以上两个公式可以看出，不同波长的电磁波能量也不同。不同能量的电磁波都分别能引起分子中某一运动形式，因而在化学与材料科学中都有着一定的应用，比如： z 无线电波：磁性核自旋状态的改变；核磁共振（NMR）； z 微波：单电子自旋状态的改变；电子自旋共振（ESR）； z 红外：分子振动与转动状态的改变；红外谱仪（IR）；
z 可见光－紫外：价电子能级跃迁；UV-Vis 分光光度计； z X 射线：激发出内层轨道电子；X 射线光电子能谱（XPS）； z γ射线：引起原子核裂变 （2）红外光谱 红外光谱是波长介于0.8~1000μm 的电磁波，而且其还可以更进一步细分为一下三部分： z 远红外（25~1000μm 或 400~10cm-1）：分子的振动光谱、重原子成键、氢健、络合物和超分子化合物的非共价键的振动光谱； z 中红外（2.5~25μm 或4000~400cm-1）：有机化合物的振动跃迁基频； z 近红外（0.8~2.5μm 或12500~4000cm-1）：氢原子成键，如、等的振动倍频和合频。 H O ?H N ?（3）红外光谱仪与实验方法 z 色散型红外光谱：光源发出的红外光先照射试样，而后经过分光器，分解成单 色光，再经过监测器检测其强度，从而得到光谱； z 傅立叶变化红外光谱：光源发射出来的光经过Michelson 干涉仪成为干涉光， 在用干涉光照射样品，经过监测器的只是干涉图。再经过计算机对干涉图进行傅立叶变换才能得到光谱图。 这两种光谱仪的结构原理分别如下所示。 实验原理 本实验的原理：利用傅立叶变化红外光谱仪（FTIR）对具有未知结构的高聚物（或其单体）进行光谱扫描，然后根据特征吸收谱带的信息，并结构其它物理化学性质的信息，来判断所分析物质的化学结构。 仪器与试剂 Nicolet Avatar 370傅立叶变化红外光谱仪（FTIR）、油压制样机、制样模具，人造玛瑙研钵、人造玛瑙研棒、光谱级KBr。 待分析的样品，包括聚合物与相应单体。