波谱解析件之一红外光谱
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波谱解析-第二章
• 利用这个公式对分子的一个振动自由度进行计算， 大概估算一下，这个分子可能有多少个吸收峰。 • 比如水分子，属于非线性分子，它的振动自由度 =3x3-6=3，也就是水分子有三种振动形式。第一 个是不对称伸缩振动；二是对称伸缩振动；三是 面内弯曲振动，如果扫描水的红外光谱，它对应 有三个吸收峰。
• 理论上，一个振动自由度产生一个红外吸收峰，但 由于有的振动是非红外活性的，故不产生吸收峰， 这也是实际吸收峰数减少的原因之一。
第二章
第一节 基本理论
红外光谱
一、基础知识 1、红外光谱：红外区的电磁波照射分子，能够引 起分子振动能级和转 动能级的跃迁，振-转光谱。 分子当中有很多化学键，化学键两端的原子不 是静止不动的，它总是在平衡位置作振动。红外线 的能量可以提供原子的振动能级从基态到激发态的 一个跃迁。
• 红外都是分子振动光谱。通过谱图解析可 以获取分子结构的信息。任何气态、液态、 固态样品均可进行红外光谱测定，这是其 它仪器分析方法难以做到的。由于每种化 合物均有红外吸收，尤其是有机化合物的 红外光谱能提供丰富的结构信息，因此红 外光谱是有机化合物结构解析的重要手段 之一。
例2 CO2分子（有一种振动无红外活性），它是典型的 线性分子，3n-5=4个振动自由度。
CO2 分子其简正振动的数目为
3×3 – 5 = 4，但只有两个红外吸收峰，
其原因为
不对称伸缩 νs = 2349cm-1
C O O
+
-
+
面内弯曲 δs = 667cm-1
面外弯曲 δs = 667cm-1
• 对于对称伸缩振动，正电荷中心是碳，负电 荷中心是氧，虽然说C,O之间的距离发生变化， 但是由于它高度对称，偶极矩的变化是0，正 负电荷中心始终重合，是一种红外的非活性 振动。它是不会产生吸收峰的。 • 两种弯曲振动，他们的频率是一样的，都是 667，这两种振动形式所产生的吸收峰合二为 一，我们把这种称之为简并。 • 虽然说CO2，有四种振动自由度，有四种振动 形式，但是它在红外区所产生的吸收峰只有 两个。
有机波谱解析-第三章_红外光谱
由于红外光谱吸收强度受狭缝宽度、温度和溶剂等因素影 响，故不易精确测定，在实际分析中，只是通过与羰基等强吸 收峰对比来定性研究。
谱带强度与振动时偶极矩变化有关,偶极矩变化愈 基团极性 大，谱带强度愈大；偶极矩不发生变化，谱带强度为0， 即为红外非活性。 电子效应
红外吸收强度 偶极距变化幅度 振动偶合
伸缩振动（
as
）两种形式。
弯曲振动：原子垂直于化学键方向的运动。又可以分
它们还可以细分为摇摆、卷曲等振动形式。
为面内弯曲振动（）和面外弯曲振动（ ）两种形式，
+和-表示垂直于纸面方向的前后振动。
亚甲基的振动形式
三、分子振动与红外吸收峰的关系
理论上具有特定频率的每一种振动都能吸收相应 频率的红外光，在光谱图对应位臵上出现一个吸收 峰。实际上，因种种原因分子振动的数目与谱图中
纵坐标为： 百分透过率（%） 横坐标为： 波长（µ m）或波 数（cm-1）。
环戊烷
也可用文字形式表示为：2955cm-1(s)为CH2的反对称伸缩振动 (υasCH2),2870cm-1(m)为CH2的对称伸缩振动(υsCH2) 1458cm-1(m) 为CH2的面内弯曲振动(δ面内CH2),895cm-1(m)为CH2的面外弯曲振动 (面外CH2)
诱导效应大于共轭效应， C＝O 蓝移至 1735 cm-1
三、空间效应
（1）空间位阻 破坏共轭体系的共平面性，使共
轭效应减弱，双键的振动频率蓝移（增大）。
CH(CH3)2 O O O
CH3 CH3
CH3 CH(CH3)2
CH3
1663cm-1
1686cm-1
1693cm-1
（2）环的张力：环的大小影响环上有关基 团的频率。
红外光谱_百度百科
70年代产生的化学计量学(Chemometrics)学科的重要组成部分--多元校正技术在光谱分析中的 成功应用，促进了近红外光谱技术的推广。到80年代后期，随着计算机技术的迅速发展，带动了分 析仪器的数字化和化学计量学的发展，通过化学计量学方法在解决光谱信息提取和背景干扰方面取 得的良好效果，加之近红外光谱在测样技术上所独占的特点，使人们重新熟悉了近红外光谱的价 值，近红外光谱在各领域中的应用研究陆续展开。进入90年代，近红外光谱在产业领域中的应用全 面展开，有关近红外光谱的研究及应用文献几乎呈指数增长，成为发展最快、最引人注目的一门独 立的分析技术。由于近红外光在常规光纤中具有良好的传输特性，使近红外光谱在在线分析领域也 得到了很好的应用，并取得良好的社会效益和经济效益，从此近红外光谱技术进入一个快速发展的 新时期。
致基团频率位移的内部因素，迄今已知的有分子中取代基的电性效应：如诱导效应、共轭效应、中 介效应、偶极场效应等；机械效应：如质量效应、张力引起的键角效应、振动之间的耦合效应等。 这些问题虽然已有不少研究报道，并有较为系统的论述，但是，若想按照某种效应的结果来定量地 预测有关基团频率位移的方向和大小，却往往难以做到，因为这些效应大都不是单一出现的。这 样，在进行不同分子间的比较时就很困难。
傅里叶变换光谱仪的主要优点是：
傅里叶变换红外光谱仪
①多通道测量使信噪比提高；
②没有入射和出射狭缝限制，因而光通量高，提高了仪器的灵敏度；
③以氦、氖激光波长为标准，波数值的精确度可达0.01厘米；
④增加动镜移动距离就可使分辨本领提高；
近红外光谱仪
指纹区的情况不同，该区峰多而复杂，没有强的特征性，主要是由一些单键C-O、C-N和C-X(卤 素原子)等的伸缩振动及C-H、O-H等含氢基团的弯曲振动以及C-C骨架振动产生。当分子结构稍有不 同时，该区的吸收就有细微的差异。这种情况就像每个人都有不同的指纹一样，因而称为指纹区。 指纹区对于区别结构类似的化合物很有帮助。
致基团频率位移的内部因素，迄今已知的有分子中取代基的电性效应：如诱导效应、共轭效应、中 介效应、偶极场效应等；机械效应：如质量效应、张力引起的键角效应、振动之间的耦合效应等。 这些问题虽然已有不少研究报道，并有较为系统的论述，但是，若想按照某种效应的结果来定量地 预测有关基团频率位移的方向和大小，却往往难以做到，因为这些效应大都不是单一出现的。这 样，在进行不同分子间的比较时就很困难。
傅里叶变换光谱仪的主要优点是：
傅里叶变换红外光谱仪
①多通道测量使信噪比提高；
②没有入射和出射狭缝限制，因而光通量高，提高了仪器的灵敏度；
③以氦、氖激光波长为标准，波数值的精确度可达0.01厘米；
④增加动镜移动距离就可使分辨本领提高；
近红外光谱仪
指纹区的情况不同，该区峰多而复杂，没有强的特征性，主要是由一些单键C-O、C-N和C-X(卤 素原子)等的伸缩振动及C-H、O-H等含氢基团的弯曲振动以及C-C骨架振动产生。当分子结构稍有不 同时，该区的吸收就有细微的差异。这种情况就像每个人都有不同的指纹一样，因而称为指纹区。 指纹区对于区别结构类似的化合物很有帮助。
波谱解析 03 红外光谱(第7周)
C-C伸缩振动：1253-800cm-1，对结构分析用途不大。
烷烃吸收峰
烷烃特征吸收位置
正己烷红外光谱图
甲基和亚甲基
烯烃
=C-H的面外弯曲振动 ——判断双键的取代类型
烯烃类型 R1CH=CH2 R1R2C=CH2 R1CH=CHR2(顺) R1CH=CHR2(反） R1R2C=CHR3
=CH面外弯曲振动吸收位置 （cm-1）
注意
• H2、O2、N2 电荷分布均匀，振动不能产生红 外吸收。
• H―C≡C―H、R―C≡C―R，其C≡C（三键） 振动也不能产生红外吸收。
练习1
在下面各种振动模式中，不产生红外吸收的是： 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：CO2分子中对称伸缩振动 D：H2O分子中对称伸缩振动 E：HCl分子中H－Cl键伸缩振动
小结
指纹区和官能团（特征）区
1-4区（4000 ~ 1300 cm-1）称为官能团（特征） 区。 点：每一个红外吸收峰都和一定的官能团相对应。
5和6区称为指纹区。虽然该区域的吸收也对应着 某些官能团，但大量的吸收峰仅表明化合物的红 外特征，犹如人的指纹。
指纹区和官能团（特征）区
作用：
官能团（特征）区可找出该化合物存在的官能团 指纹区的吸收则可用来与标准谱图（或已知物谱
二氧化碳的红外光谱（气相）
羰基弯曲振动 （666 cm-1）
羰基不对称伸缩振动 （~2360、2335 cm-1）
2000~1500 cm-1:双键的伸缩振动区域
羰基化合物在~1650 ─ 1900 cm-1 烯基氢面外弯曲振动的倍频~1600 ─ 2000 cm-1 苯环的骨架振动在~1500、~1580、~1600 cm-1 C═C的伸缩振动~1620 ─ 1680 cm-1 C═N的伸缩振动~1640 ─ 1690 cm-1 N═O的伸缩振动~1500 ─ 1600 cm-1 ─NO2有对称、不对称两种伸缩振动，不对称伸缩振
烷烃吸收峰
烷烃特征吸收位置
正己烷红外光谱图
甲基和亚甲基
烯烃
=C-H的面外弯曲振动 ——判断双键的取代类型
烯烃类型 R1CH=CH2 R1R2C=CH2 R1CH=CHR2(顺) R1CH=CHR2(反） R1R2C=CHR3
=CH面外弯曲振动吸收位置 （cm-1）
注意
• H2、O2、N2 电荷分布均匀，振动不能产生红 外吸收。
• H―C≡C―H、R―C≡C―R，其C≡C（三键） 振动也不能产生红外吸收。
练习1
在下面各种振动模式中，不产生红外吸收的是： 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：CO2分子中对称伸缩振动 D：H2O分子中对称伸缩振动 E：HCl分子中H－Cl键伸缩振动
小结
指纹区和官能团（特征）区
1-4区（4000 ~ 1300 cm-1）称为官能团（特征） 区。 点：每一个红外吸收峰都和一定的官能团相对应。
5和6区称为指纹区。虽然该区域的吸收也对应着 某些官能团，但大量的吸收峰仅表明化合物的红 外特征，犹如人的指纹。
指纹区和官能团（特征）区
作用：
官能团（特征）区可找出该化合物存在的官能团 指纹区的吸收则可用来与标准谱图（或已知物谱
二氧化碳的红外光谱（气相）
羰基弯曲振动 （666 cm-1）
羰基不对称伸缩振动 （~2360、2335 cm-1）
2000~1500 cm-1:双键的伸缩振动区域
羰基化合物在~1650 ─ 1900 cm-1 烯基氢面外弯曲振动的倍频~1600 ─ 2000 cm-1 苯环的骨架振动在~1500、~1580、~1600 cm-1 C═C的伸缩振动~1620 ─ 1680 cm-1 C═N的伸缩振动~1640 ─ 1690 cm-1 N═O的伸缩振动~1500 ─ 1600 cm-1 ─NO2有对称、不对称两种伸缩振动，不对称伸缩振
红外光谱解析
organochem@
本章重点内容及其课后作业
本章重点内容: 本章重点内容: 1. 分子振动方式与红外光谱产生的条件; 分子振动方式与红外光谱产生的条件; 2. 伸缩振动频率与胡克定律,常见化学键的伸缩振动频 伸缩振动频率与胡克定律, 率的计算; 率的计算; 3. 分子结构与红外光谱的解析,各类有机物的特征红外 分子结构与红外光谱的解析, 吸收. 吸收. 课后作业 1. 阅读教材《有机化合物结构分析》邹建平等编著, 阅读教材《有机化合物结构分析》邹建平等编著, p52～86,熟悉各类有机化合物的特征红外吸收, p52～86,熟悉各类有机化合物的特征红外吸收,对能 说明有机物结构特点的吸收峰进行归属. 说明有机物结构特点的吸收峰进行归属. 2. 教材所附练习1,2,3,4,7,8,10,11,12,13应 教材所附练习1 10,11,12,13应 重点掌握,要求对说明化合物结构的吸收峰进行归属. 重点掌握,要求对说明化合物结构的吸收峰进行归属. 3. 预习核磁共振氢谱的相关内容. 预习核磁共振氢谱的相关内容.
organochem@
有机化合物标准谱图网站
网址:http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/cgi网址:http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/cgi-bin/direct_frame_top.cgi
organochem@
organochem@
红外光谱解析示例
2000～ 2000～1600 cm-1以及789,687 cm-1的吸收峰说明苯 以及789, 环间位二取代; 环间位二取代; 所以分子中含有所以分子中含有-C6H5,-CN,与分子式C8H7N相比, CN,与分子式C 相比, 相差的结构,综上所述,该化合物可能间相差-CH3的结构,综上所述,该化合物可能间-甲基 苯腈. 苯腈. 与标准红外谱图对照可证实该化合物. 与标准红外谱图对照可证实该化合物.
本章重点内容及其课后作业
本章重点内容: 本章重点内容: 1. 分子振动方式与红外光谱产生的条件; 分子振动方式与红外光谱产生的条件; 2. 伸缩振动频率与胡克定律,常见化学键的伸缩振动频 伸缩振动频率与胡克定律, 率的计算; 率的计算; 3. 分子结构与红外光谱的解析,各类有机物的特征红外 分子结构与红外光谱的解析, 吸收. 吸收. 课后作业 1. 阅读教材《有机化合物结构分析》邹建平等编著, 阅读教材《有机化合物结构分析》邹建平等编著, p52～86,熟悉各类有机化合物的特征红外吸收, p52～86,熟悉各类有机化合物的特征红外吸收,对能 说明有机物结构特点的吸收峰进行归属. 说明有机物结构特点的吸收峰进行归属. 2. 教材所附练习1,2,3,4,7,8,10,11,12,13应 教材所附练习1 10,11,12,13应 重点掌握,要求对说明化合物结构的吸收峰进行归属. 重点掌握,要求对说明化合物结构的吸收峰进行归属. 3. 预习核磁共振氢谱的相关内容. 预习核磁共振氢谱的相关内容.
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网址:http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/cgi网址:http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/cgi-bin/direct_frame_top.cgi
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红外光谱解析示例
2000～ 2000～1600 cm-1以及789,687 cm-1的吸收峰说明苯 以及789, 环间位二取代; 环间位二取代; 所以分子中含有所以分子中含有-C6H5,-CN,与分子式C8H7N相比, CN,与分子式C 相比, 相差的结构,综上所述,该化合物可能间相差-CH3的结构,综上所述,该化合物可能间-甲基 苯腈. 苯腈. 与标准红外谱图对照可证实该化合物. 与标准红外谱图对照可证实该化合物.
手把手教你红外光谱谱图解析
手把手教你红外光谱谱图解析一、红外光谱的原理[1]1. 原理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化，是振-转能级从基态跃迁到激发态，相应于这些区域的透射光强减弱，透过率T%对波数或波长的曲线，即为红外光谱。
辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构2.红外光谱特点红外吸收只有振-转跃迁，能量低；除单原子分子及单核分子外，几乎所有有机物均有红外吸收；特征性强，可定性分析，红外光谱的波数位置、波峰数目及强度可以确定分子结构；定量分析；固、液、气态样均可，用量少，不破坏样品；分析速度快；与色谱联用定性功能强大。
3.分子中振动能级的基本振动形式红外光谱中存在两类基本振动形式：伸缩振动和弯曲振动。
图一伸缩振动图二弯曲振动二、解析红外光谱图1.振动自由度振动自由度是分子独立的振动数目。
N个原子组成分子，每个原子在空间上具有三个自由度，分子振动自由度F=3N-6(非线性分子)；F=3N-5(线性分子)。
为什么计算振动自由度很重要，因为它反映了吸收峰的数量，谱带简并或发生红外非活性振动使吸收峰的数量会少于振动自由度。
U=0→无双键或环状结构U=1→一个双键或一个环状结构U=2→两个双键，两个换，双键+环，一个三键U=4→分子中可能含有苯环U=5→分子中可能含一个苯环+一个双键2.红外光谱峰的类型基频峰：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，基频峰的峰位等于分子或者基团的振动频率，强度大，是红外的主要吸收峰。
泛频峰：分子的振动能级从基态跃迁至第二振动激发态、第三振动激发态等高能态时产生的吸收峰，此类峰强度弱，难辨认，却增加了光谱的特征性。
特征峰和指纹峰：特征峰是可用于鉴别官能团存在的吸收峰，对应于分子中某化学键或基团的振动形式，同一基团的振动频率总是出现在一定区域；而指纹区吸收峰特征性强，对分子结构的变化高度敏感，能够区分不同化合物结构上的微小差异。
波谱分析红外光谱课件
9.6
νC-O 1307
5.4
12 16 1216
1160 (cm-1)
νCO 1307
12
12 16 1216
1730 (cm-1)
VÉÄÄxzx Éy V{xÅ|áàÜç tÇw V{xÅ|vtÄ XÇz|ÇxxÜ|Çz
一些化学键的伸缩振动频率范围
键型 C≡N C≡C C=O C=C C—C
VÉÄÄxzx Éy V{xÅ|áàÜç tÇw V{xÅ|vtÄ XÇz|ÇxxÜ|Çz
教学内容
2.1 基本原理 2.2 影响振动频率的因素 2.3 红外光谱的分区 2.4 各类有机化合物的红外光谱 2.5 红外光谱解析
VÉÄÄxzx Éy V{xÅ|áàÜç tÇw V{xÅ|vtÄ XÇz|ÇxxÜ|Çz
键型 H—F H—Cl H—Br H—I O—H N—H S—H
K
键型
K
键型
K
9.7 ≡C—H
5.9
C—C
4.5
4.8 =C—H
5.1
C—O
5.4
4.1 —C—H
4.8
C—F
5.9
3.2 —C≡N
18
C—Cl
3.6
7.7 —C≡C
15.6 C—Br
3.1
6.4 —C=O
12
C—I
2.7
4.3 —C=C
VÉÄÄxzx Éy V{xÅ|áàÜç tÇw V{xÅ|vtÄ XÇz|ÇxxÜ|Çz
振动偶合 (Vibrational Coupling)：当分子中两个或两个以上的基团与同一原 子相连时, 其振动吸收带常发生裂分, 形成双峰。一个移向高频方向, 一个移 向低频方向, 强度加强。有伸缩振动偶合, 弯曲振动偶合、伸缩与弯曲振动偶 合三类。
波谱解析名词解释
波谱解析名词解释
波谱解析是一种审查事物性质的分析技术，它基于物质与辐射的相互作用关系，通过观察和研究光、电磁波、声波等辐射的频率或波长分布特征，从中获取有关物质的结构、成分、性质等信息。
在波谱解析中，有许多重要的名词需要解释，下面将就其中的几个进行解释：
1. 光谱：光谱是指在光学仪器上通过分光装置观察到的辐射能量强度与波长或频率的关系图像。
光谱可以提供光的成分、色彩、强度、温度等信息，是波谱解析的重要手段之一。
2. 紫外-可见吸收光谱：这是一种常用的波谱解析方法，用于分析物质的成分和浓度。
当物质受到紫外光或可见光照射时，它会吸收一部分光能，而受到吸收的光谱可以被记录下来从而得到有关物质的信息。
3. 红外光谱：红外光谱是一种利用红外光与物质相互作用的波谱解析方法。
红外光谱可以分析物质的化学结构、键的种类和数量，以及功能基团等信息。
红外光谱在有机化学、药学、材料科学等领域有广泛应用。
4. 质谱：质谱是一种将物质分子进行离子化并进行质量分析的波谱解析方法。
质谱可以提供物质的分子量、元素组成以及化合物分析等信息。
质谱广泛应用于有机化学、环境科学、生物医学等领域。
5. 核磁共振波谱：核磁共振波谱是一种利用原子核在外加磁场和射频辐射作用下的特征信号进行分析的波谱解析方法。
核磁共振波谱可以提供物质的分子结构、化学环境、官能团等信息，被广泛应用于有机化学、生物化学、医学等领域。
波谱解析作为一种重要的科学手段，在物理学、化学、生物学等众多领域有广泛的应用。
通过解析和研究波谱，可以揭示物质的本质和行为，为科学研究、工程设计、医学诊断等提供重要支持。
姚新生有机波谱解析第二章红外光谱
返回 （2） 共轭效应(Conjugated effect)
共轭体系使电子云密度平均化，使双键 的吸收峰向低频方向移动 。
O RC
CH2
νc=o 1715cm-1
O
CH CH C
νc=o
CH2
1685 ～
1665cm-1
O R C NH2
νc=o
1650cm-1
• π-π共轭、p-π共轭均使羰基的π电子离域， 其双键性减弱，键的力常数减小，使羰基 向低频方向移动。
第二章 红外光谱分析(IR)
返回
b)、经典力学导出的波数计算式为近似式。因为振动能 量变化是量子化的，分子中各基团之间、化学键之间会 相互影响，即分子振动的波数与分子结构（内因）和所 处的化学环境（外因）有关。
例如：C-H键基频振动的计算值为2920 cm-1，而实测 值为2915 cm-1
c、基频峰与泛频峰
第二章 红外光谱分析(IR)
三、分子的偶极矩与峰强:
分子对称度高，振动偶极矩小，产生的谱带就弱；反之则强。如C=C，C-
C因对称度高，其振动峰强度小；而C=X，C-X，因对称性低，其振动峰强
度就大。峰强度可用很强（vs）、强（s）、中（m）、弱（w）、很弱
（vw）等来表示。
表10-1
摩尔消光系数（ε） ＞100 20~100 10~20 1~10 0~1
1、红外光谱的定义： 红外光谱又称分子振动转动光谱，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-转能级从基态跃迁到激发态，相应于这些 区域的透射光强减弱，记录百分透过率T%对波数或波长 的曲线，即红外光谱。
主要用于化合物鉴定及分子结构表征，亦可用 于定量分析。
共轭体系使电子云密度平均化，使双键 的吸收峰向低频方向移动 。
O RC
CH2
νc=o 1715cm-1
O
CH CH C
νc=o
CH2
1685 ～
1665cm-1
O R C NH2
νc=o
1650cm-1
• π-π共轭、p-π共轭均使羰基的π电子离域， 其双键性减弱，键的力常数减小，使羰基 向低频方向移动。
第二章 红外光谱分析(IR)
返回
b)、经典力学导出的波数计算式为近似式。因为振动能 量变化是量子化的，分子中各基团之间、化学键之间会 相互影响，即分子振动的波数与分子结构（内因）和所 处的化学环境（外因）有关。
例如：C-H键基频振动的计算值为2920 cm-1，而实测 值为2915 cm-1
c、基频峰与泛频峰
第二章 红外光谱分析(IR)
三、分子的偶极矩与峰强:
分子对称度高，振动偶极矩小，产生的谱带就弱；反之则强。如C=C，C-
C因对称度高，其振动峰强度小；而C=X，C-X，因对称性低，其振动峰强
度就大。峰强度可用很强（vs）、强（s）、中（m）、弱（w）、很弱
（vw）等来表示。
表10-1
摩尔消光系数（ε） ＞100 20~100 10~20 1~10 0~1
1、红外光谱的定义： 红外光谱又称分子振动转动光谱，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-转能级从基态跃迁到激发态，相应于这些 区域的透射光强减弱，记录百分透过率T%对波数或波长 的曲线，即红外光谱。
主要用于化合物鉴定及分子结构表征，亦可用 于定量分析。
波谱解析红外光谱
2. 仪器的色散元件: 棱镜与光栅的分辨率不同。
四. 影响峰强的因素
1.峰强的表示方法:
纵坐标为百分透过率(T%), 横坐标为波数(ν, cm-1-); T%越大, 吸收峰越强; 峰强也可用摩 尔吸光系数(εa)表示:
T%=(I/I0 )×100% εa=1/(c×L)lg(T0/T) εa﹥100时, 很强峰(vs); εa=20~100时,强峰(s); εa=10~20时, 中强峰 (m); εa﹤1时,弱峰(w)
O
O
O
R C R' R C
C
1715
1690
1665
共轭效应使 电子离域，双键性 ，K
但在p-π共轭体系中,诱导效应与共轭效应常常同
时存在, 谱带的位移方向取决于哪一个作用占主
导地位, 例如,RCONH2、RCOR、RCOOR、 RCOCl中羰基的伸缩振动频率大小顺序。
共轭与诱导效应共存时的情况
(一). 内部因素
1.电子效应: 通过导致成键原子间电子杂
化状态与电子云分布发生 变化, 因而改变力常数而影 响相应谱带的位置。 (1).诱导效应(-I)一些极性共价键, 随着取代基电 负性的不同,电子密度发生变化, 引起键的振动谱带位移。
F>Cl>Br>I>OCH3>NHCOCH3>C6H6>H>CH3
*分子的能量: E分子=E移+E转+E振+E电子 E光子=hν光=ΔE振
*化学键的偶极矩与分子的偶极矩(μ): *红外光可分为三个区域:
近红外区（泛频区）: 12500-4000 cm-1 (波 数ν-);
中红外区（基本振动区） : 4000-400 cm-1 远红外区（转动区） : 400-25 cm-1
四. 影响峰强的因素
1.峰强的表示方法:
纵坐标为百分透过率(T%), 横坐标为波数(ν, cm-1-); T%越大, 吸收峰越强; 峰强也可用摩 尔吸光系数(εa)表示:
T%=(I/I0 )×100% εa=1/(c×L)lg(T0/T) εa﹥100时, 很强峰(vs); εa=20~100时,强峰(s); εa=10~20时, 中强峰 (m); εa﹤1时,弱峰(w)
O
O
O
R C R' R C
C
1715
1690
1665
共轭效应使 电子离域，双键性 ，K
但在p-π共轭体系中,诱导效应与共轭效应常常同
时存在, 谱带的位移方向取决于哪一个作用占主
导地位, 例如,RCONH2、RCOR、RCOOR、 RCOCl中羰基的伸缩振动频率大小顺序。
共轭与诱导效应共存时的情况
(一). 内部因素
1.电子效应: 通过导致成键原子间电子杂
化状态与电子云分布发生 变化, 因而改变力常数而影 响相应谱带的位置。 (1).诱导效应(-I)一些极性共价键, 随着取代基电 负性的不同,电子密度发生变化, 引起键的振动谱带位移。
F>Cl>Br>I>OCH3>NHCOCH3>C6H6>H>CH3
*分子的能量: E分子=E移+E转+E振+E电子 E光子=hν光=ΔE振
*化学键的偶极矩与分子的偶极矩(μ): *红外光可分为三个区域:
近红外区（泛频区）: 12500-4000 cm-1 (波 数ν-);
中红外区（基本振动区） : 4000-400 cm-1 远红外区（转动区） : 400-25 cm-1
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E = E2 - E1 = h
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分子吸收红外光后，引起辐射光强度的 改变，由此可记录红外吸收光谱，通常 以波长(m)或波数(cm-1)为横坐标，百分 透过率(T %)或吸光度(A)为纵坐标记录。
环庚三烯的红外光谱图
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T % 愈低，吸光度就愈强，谱带强度就 愈大。根据T ％，谱带强度大致分为： 很强吸收带(vs，T ％ ＜ 10)；强吸收带(s， 10＜T ％＜40)，中强吸收带(m，40 ＜ T ％＜90)，弱吸收带(w，T ％ ＞ 90)，宽 吸收带用b表示。
红外光波的波长常用波数(cm-1)表示。 波数的定义：每1厘米范围内所含光波的
数目。波数 = 104/(m)。因此，2.5 m 波长，相当于104/2.5 cm-1，即：4000 cm1，而25 m相当于400 cm-1。
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2 红外吸收
红外吸收：一定波长的红外光照射被研 究物质的分子，若辐射能(h)等于振动基 态(Vo)的能级(E1)与第一振动激发态(V1) 的能级(E2)之间的能量差(E)时，则分子 可吸收能，由振动基态跃迁到第一振动 激发态(V0 V1)：
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3 振动自由度与选律
IR选律：在红外光的作用下，只有偶极 矩()发生变化的振动，即在振动过程 中0时，才会产生红外吸收。这样的 振动称为红外“活性”振动，其吸收带 在红外光谱中可见。在振动过程中，偶 极矩不发生改变(＝0)的振动称红外 “非活性”振动；这种振动不吸收红外 光，在IR谱中观测不到。如非极性的同 核双原子分子N2，O2等
3 电子光谱，分子所吸收的光能使电子激 发到较高的能级。一般表出吸收峰的波 长。电子光谱在可见及紫外区域内现。
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第一章 红外光谱
红外光谱是分子光谱，用于研究分子的 振动能级跃迁。
第一节 基本原理
1、红外吸收的波长范围 红外光波波长位于可见光波和微波波长
之间0.75-1000 m(1 m = 10-4 cm)其中： 远红外 0.75-2.5 m 中红外 2.5-25 m 4000-400 cm-1 近红外 25-1第030页0/共91页m
稀溶液中测得的红外光谱，其谱带的吸 光度(A)可遵守Beer-Lambert定律：
A＝cl
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A＝cl
式中为吸光系数，l为吸收池的厚度，c 为溶液的浓度。若c用mol浓度表示，则 用表示，为mo1吸光系数。或仅在 定量分析时使用。红外光谱用于结构分 析及结构鉴定时，均使用相对强度T ％ (或A)，此时所指的强吸收带或弱吸收带 是对于整个光谱图的相对强度而言。
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同一种键型，其反对称伸缩振动的频率大于 对称伸缩振动的频率，远远大于弯曲振动的频 率，即as ＞ s ＞＞ ，而面内弯曲振动的 频率又大于面外弯曲振动的频率。
还可出现以下的吸收带和振动方式。 (3) 倍频带: (4) 合频带: 倍频带与合频带统称为泛频带， (5) 振动偶合: (6) 费米共振：当强度很弱的倍频带或组频带
实际上，分子振动为非谐振动，非谐 振动的选律不再局限于V ＝ 1，它可 以等于任何整数值。即V ＝ 1，2， 3。所以IR谱不仅可以观测到较强的基 频带，而且还可以观测到较弱的泛频带。
V。 V1 基频带() 较强。 V。 V2 一级泛频带(2 - a) 弱 V。 V3 二级泛频带(3 - b) 更弱， （a、b为非谐振动的修正值，a ＞b，b
(1) 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。伸缩振动又可分为对称伸缩振动和反对 称伸缩振动。分别用s和as表示。
(2) 弯曲振动 弯曲振动又分为面内弯曲振动 和面外弯曲振动，用表示。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曲振动为面外弯曲振动。
一、电磁波谱的一般概念
= c/ 由 E = h, h = 6.626 10-34 J.s E = h c/ 频率大，(波长短)，则能量高。
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二、分子吸收光谱：
1 转动光谱, 分子所吸收的光能只引起分 子转动能级的变化。在远红外及微波区 域，可测定分子的键长和键角。
2 振动光谱，分子所吸收的光能引起振动 能级的变化，多在中红外区域，叫红外 光谱。
＞o）
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例如非线性分子SO2的三种振动方式(对 称伸缩振动，反对称伸缩振动及弯曲振 动)均引起偶极矩的改变。因此，SO2分 子的三种振动方式在红外光谱中均为 “活性”振动。
又如RCHO，C＝O伸缩振动的IR： 1740-1720 cm-1强吸收带。
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4 分子的振动方式与谱带
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有些分子既有红外“活性”振动，又有 红外“非活性”振动。如CO2：
对称伸缩振动， = 0，红外“非活性” 振动
反对称伸缩振动，0，红外“活性” 振动，2349 cm-1
1-己炔和2-己炔的IR图中叁键(11页/共91页
IR 光谱与Raman光谱
Raman光谱由收集散射光形成，如果分 子从低能级到高能级的跃迁有极化率的 改变就是可见的，如四氯化碳。
同一化合物的两种光谱是有区别的，如 1-甲基环己烯的IR 光谱与Raman光谱如
下面的图所示：
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第13页/共91页
分子振动当作谐振动处理时，其选律为 V ＝ 1。
位于某一强基频吸收带附近时，弱的倍频带或 组频带和基频带之间发生偶合，产生费米共振。
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第二节 仪器介绍及实验技术
1 红外光谱仪结构及工作原理 色散型双光束红外分光光度计结构简图
示于图1．7。包括红外光源、单色器、 检测器、放大器和记录仪五大部分。 2 Fourier变换红外光谱仪 70年代研制的Fourier变换红外光谱,简 称(FT—IR)主要由光学检测和计算机两 大系统组成光学检测系统的主要元件是 Michelson干涉仪；见图1．8(a)
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分子吸收红外光后，引起辐射光强度的 改变，由此可记录红外吸收光谱，通常 以波长(m)或波数(cm-1)为横坐标，百分 透过率(T %)或吸光度(A)为纵坐标记录。
环庚三烯的红外光谱图
第6页/共91页
T % 愈低，吸光度就愈强，谱带强度就 愈大。根据T ％，谱带强度大致分为： 很强吸收带(vs，T ％ ＜ 10)；强吸收带(s， 10＜T ％＜40)，中强吸收带(m，40 ＜ T ％＜90)，弱吸收带(w，T ％ ＞ 90)，宽 吸收带用b表示。
红外光波的波长常用波数(cm-1)表示。 波数的定义：每1厘米范围内所含光波的
数目。波数 = 104/(m)。因此，2.5 m 波长，相当于104/2.5 cm-1，即：4000 cm1，而25 m相当于400 cm-1。
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2 红外吸收
红外吸收：一定波长的红外光照射被研 究物质的分子，若辐射能(h)等于振动基 态(Vo)的能级(E1)与第一振动激发态(V1) 的能级(E2)之间的能量差(E)时，则分子 可吸收能，由振动基态跃迁到第一振动 激发态(V0 V1)：
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3 振动自由度与选律
IR选律：在红外光的作用下，只有偶极 矩()发生变化的振动，即在振动过程 中0时，才会产生红外吸收。这样的 振动称为红外“活性”振动，其吸收带 在红外光谱中可见。在振动过程中，偶 极矩不发生改变(＝0)的振动称红外 “非活性”振动；这种振动不吸收红外 光，在IR谱中观测不到。如非极性的同 核双原子分子N2，O2等
3 电子光谱，分子所吸收的光能使电子激 发到较高的能级。一般表出吸收峰的波 长。电子光谱在可见及紫外区域内现。
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第一章 红外光谱
红外光谱是分子光谱，用于研究分子的 振动能级跃迁。
第一节 基本原理
1、红外吸收的波长范围 红外光波波长位于可见光波和微波波长
之间0.75-1000 m(1 m = 10-4 cm)其中： 远红外 0.75-2.5 m 中红外 2.5-25 m 4000-400 cm-1 近红外 25-1第030页0/共91页m
稀溶液中测得的红外光谱，其谱带的吸 光度(A)可遵守Beer-Lambert定律：
A＝cl
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A＝cl
式中为吸光系数，l为吸收池的厚度，c 为溶液的浓度。若c用mol浓度表示，则 用表示，为mo1吸光系数。或仅在 定量分析时使用。红外光谱用于结构分 析及结构鉴定时，均使用相对强度T ％ (或A)，此时所指的强吸收带或弱吸收带 是对于整个光谱图的相对强度而言。
第16页/共91页
同一种键型，其反对称伸缩振动的频率大于 对称伸缩振动的频率，远远大于弯曲振动的频 率，即as ＞ s ＞＞ ，而面内弯曲振动的 频率又大于面外弯曲振动的频率。
还可出现以下的吸收带和振动方式。 (3) 倍频带: (4) 合频带: 倍频带与合频带统称为泛频带， (5) 振动偶合: (6) 费米共振：当强度很弱的倍频带或组频带
实际上，分子振动为非谐振动，非谐 振动的选律不再局限于V ＝ 1，它可 以等于任何整数值。即V ＝ 1，2， 3。所以IR谱不仅可以观测到较强的基 频带，而且还可以观测到较弱的泛频带。
V。 V1 基频带() 较强。 V。 V2 一级泛频带(2 - a) 弱 V。 V3 二级泛频带(3 - b) 更弱， （a、b为非谐振动的修正值，a ＞b，b
(1) 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。伸缩振动又可分为对称伸缩振动和反对 称伸缩振动。分别用s和as表示。
(2) 弯曲振动 弯曲振动又分为面内弯曲振动 和面外弯曲振动，用表示。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曲振动为面外弯曲振动。
一、电磁波谱的一般概念
= c/ 由 E = h, h = 6.626 10-34 J.s E = h c/ 频率大，(波长短)，则能量高。
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二、分子吸收光谱：
1 转动光谱, 分子所吸收的光能只引起分 子转动能级的变化。在远红外及微波区 域，可测定分子的键长和键角。
2 振动光谱，分子所吸收的光能引起振动 能级的变化，多在中红外区域，叫红外 光谱。
＞o）
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例如非线性分子SO2的三种振动方式(对 称伸缩振动，反对称伸缩振动及弯曲振 动)均引起偶极矩的改变。因此，SO2分 子的三种振动方式在红外光谱中均为 “活性”振动。
又如RCHO，C＝O伸缩振动的IR： 1740-1720 cm-1强吸收带。
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4 分子的振动方式与谱带
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有些分子既有红外“活性”振动，又有 红外“非活性”振动。如CO2：
对称伸缩振动， = 0，红外“非活性” 振动
反对称伸缩振动，0，红外“活性” 振动，2349 cm-1
1-己炔和2-己炔的IR图中叁键(11页/共91页
IR 光谱与Raman光谱
Raman光谱由收集散射光形成，如果分 子从低能级到高能级的跃迁有极化率的 改变就是可见的，如四氯化碳。
同一化合物的两种光谱是有区别的，如 1-甲基环己烯的IR 光谱与Raman光谱如
下面的图所示：
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第13页/共91页
分子振动当作谐振动处理时，其选律为 V ＝ 1。
位于某一强基频吸收带附近时，弱的倍频带或 组频带和基频带之间发生偶合，产生费米共振。
第17页/共91页
第二节 仪器介绍及实验技术
1 红外光谱仪结构及工作原理 色散型双光束红外分光光度计结构简图
示于图1．7。包括红外光源、单色器、 检测器、放大器和记录仪五大部分。 2 Fourier变换红外光谱仪 70年代研制的Fourier变换红外光谱,简 称(FT—IR)主要由光学检测和计算机两 大系统组成光学检测系统的主要元件是 Michelson干涉仪；见图1．8(a)