当前位置：文档之家 › [实用参考]红外光谱(最全-最详细).ppt

[实用参考]红外光谱(最全-最详细).ppt

  • 格式：ppt
  • 大小：3.96 MB
  • 文档页数：57

下载文档原格式

  / 57

合集下载

红外光谱(最全-最详细明了)

红外光谱(最全-最详细明了)

1. 收集谱图数据
通过红外光谱仪获取样品的光 谱数据。
3. 峰识别与标记
识别谱图中的特征峰，并对其 进行标记。
5. 结果输出
得出样品成分的红外光谱解析 结果。
谱图解析技巧
1. 峰归属参考
查阅相关资料，了解常见官能团或分子结构 的红外光谱峰归属。
3. 多谱图比对
将待测样品谱图与标准样品谱图进行比对， 提高解析准确性。
红外光谱与其他谱学的联用技术
红外光谱与拉曼光谱联用
拉曼光谱可以提供分子振动信息，与红外光 谱结合，可更全面地解析分子结构和化学组 成。
红外光谱与核磁共振谱联用
核磁共振谱可以提供分子内部结构的详细信息，与 红外光谱结合，有助于深入理解分子结构和化学键 。
红外光谱与质谱联用
质谱可以提供分子质量和结构信息，与红外 光谱结合，有助于对复杂化合物进行鉴定和 分析。
红外光谱在大数据与人工智能领域的应用
红外光谱数据的处理与分析
利用大数据技术对大量红外光谱数据进行处理、分析和挖掘，提取有用的化学和物理信息 。
人工智能在红外光谱中的应用
利用人工智能技术对红外光谱数据进行模式识别和预测，提高红外光谱的解析能力和应用 范围。
红外光谱数据库的建立与完善
建立和完善红外光谱数据库，为科研和工业界提供方便、快捷的红外光谱查询和服务。
分子振动与转动能级
1 2
分子振动
分子中的原子或分子的振动，产生振动能级间的 跃迁。
转动能级
分子整体的转动，产生转动能级间的跃迁。
3
振动与转动能级间的耦合
某些特定的振动模式会导致分子的转动能级发生 跃迁。
红外光谱的吸收峰与跃迁类型
吸收峰
由于分子振动或转动能级间的跃迁，导致光谱上出现暗线或 暗带。

红外光谱(最全最详细明了)课件

红外光谱(最全最详细明了)课件

THANKS
感谢观看样ຫໍສະໝຸດ 制备固体样品液体样品
气体样品
注意事项
研磨成粉末，与KBr混合 压片或涂在ZnSe窗片上
。
稀释在适当的溶剂中， 涂在CaF2或ZnSe窗片
上。
通过干燥管进入光谱仪 。
避免样品中的水分和二 氧化碳干扰，确保样品
纯净。
实验操作
打开红外光谱仪电源，预热 稳定。
调整仪器至最佳状态，如光 路对中、调零等。
对实验操作的要求
总结词
红外光谱实验操作需要一定的技巧和经验，以确保结 果的准确性和可靠性。
详细描述
红外光谱实验涉及到样品的制备、仪器操作和谱图解析 等多个环节。每个环节都需要一定的技巧和经验，以确 保结果的准确性和可靠性。例如，在样品的制备过程中 ，需要选择合适的制样方法，以获得均匀、平整的样品 ；在仪器操作中，需要正确设置参数，以保证谱图的质 量；在谱图解析中，需要具备丰富的经验和专业知识， 以准确解析谱图特征。因此，进行红外光谱实验的人员 需要经过专业培训和实践经验的积累。
红外光谱(最全最详细 明了)课件
contents
目录
• 红外光谱基本原理 • 红外光谱与分子结构的关系 • 红外光谱的应用 • 红外光谱实验技术 • 红外光谱的局限性
01
红外光谱基本原理
红外光谱的产生
分子振动
分子中的原子或分子的振动，导致偶 极矩变化。
偶极矩变化
辐射吸收
分子吸收特定波长的红外光，导致振 动能级跃迁。
02
01 03
放入样品，记录光谱。
实验结束后，关闭仪器，清 理样品。
04
05
注意事项：保持室内温度和 湿度的稳定，避免仪器受到

红外光谱PPT课件

红外光谱PPT课件
第2章 红外光谱（IR） （infrared spectroscopy）
2.1 红外光谱的基本原理 2.1.1 红外吸收光谱
红外光谱是一种分子光谱 当用一束具有连续波长的红外光照
射一物质时，该物质的分子要吸收 一定波长的红外光的光能，将其转 变为分子的振动能和转动能。
一、红外光区的划分
红外光谱在可见光区和微波光区之间，波长 范围约为 0.75 ~ 1000µm，根据仪器技术和应用 不同，习惯上又将红外光区分为三个区：近红 外光区（0.75 ~ 2.5µm ），中红外光区（2.5 ~ 25µm ），远红外光区（25 ~ 1000 µm ）。
=1= 1 2pc
k
= 4.12
k
注：各物理量的单位
K化学键的力常数，与键能和键长有关，
为双原子的折合质量 =m1m2/（m1+m2）
发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的 折合质量和键的力常数，即取决于分子的结构特征。
化学键越强（即键的力常数K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。
除此之外，还有合频峰（1+2，21+2，），差频 峰（ 1-2，21-2， ）等，这些峰多数很弱，一般不容 易辨认。
倍频峰、合频峰和差频峰统称为泛频峰。 偶极矩不发生变化的振动不产生红外吸收。
CO2分子
4、红外光谱产生的条件
满足两个条件： （1）辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量； （2）辐射与物质间有相互偶合作用。
甲苯的红外光谱图
＝C－H的弯曲振动确定芳烃取代类型
仅与苯环上相连的氢原子个数有关，而与 取代基的种类无关。例如：
相邻氢数 5 4 1，3 2
取代情况 单取代 邻位二取代 间位二取代 对位二取代

红外光谱(最全_最详细明了)、、ppt课件

红外光谱(最全_最详细明了)、、ppt课件

M (medium) W (weak)
B (broad)
Sh (sharp)
红外吸收峰强度比紫外吸收峰小2～3个数量级；
精选PPT课件
17
精选PPT课件
18
1.2 红外光谱仪及实验方法
（1）仪器类型与结构
两种类型：色散型 干涉型（傅立叶变换红外光谱仪）
精选PPT课件
19
1. 内部结构
日本岛津公司的 DT-40 FT-IR
环内双键，张力越大，伸缩振动频率越低， 但是环丙烯例外。 环外双键，张力越大，伸缩振动频率越高。
精选PPT课件
37
环内双键的吸收频率, 对环的大小很敏感, 吸收频率随 环内角的变小而降低,环丁烯(内角90 o) 达最小值, 继续 变小至环丙烯(内角60 o)吸收频率反而升高.
C=C 1650
CH2
精选PPT课件
29
某一基团的特征吸收频率，同时还要受到分子结构 和外界条件的影响。
同一种基团，由于其周围的化学环境不同，其特征吸 收频率会有所位移，不是在同一个位置出峰。
基团的吸收不是固定在某一个频率上，而是在一个范围 内波动。
精选PPT课件
30
1.3.1 外部条件对吸收位置的影响
(1)物态效应：同一个化合物固态、液态和气态的红外光谱 会有较大的差异。如丙酮的υC=O,汽态时在1742cm-1，液态 时1718cm-1，而且强度也有变化。
共轭效应使共轭体系的电子云密度平均化，键长也平均 化，双键略有伸长，单键略有缩短。
共轭体系容易传递静电效应，常显著地影响基团的吸 收位置及强度。
共轭体系有“π-π”共轭和“P-π”共轭。
基团与吸电子基团共轭（受到-C效应），使吸收频率 升高；与给电子基团共轭（受到+C效应）使基团吸收频 率降低。

红外光谱-全ppt课件

红外光谱-全ppt课件
1905年科伯伦茨发表了128种有机和无机化合物的 红外光谱，红外光谱与分子结构间的特定联系才被确 认。
到1930年前后，随着量子理论的提出和发展，红 外光谱的研究得到了全面深入的开展，并且测得大量 物质的红外光谱。
1947年第一台实用的双光束自动记录的红外分光光 度计问世。这是一台以棱镜作为色散元件的第一代红外 分光光度计。
较高频率。
C-H弯曲振动：1475-1300 cm-1 ，甲基的对称变形 振动出现在1375 cm-1处 ，对于异丙基和叔丁基，
吸收峰发生分裂。
亚甲基平面摇摆：800-720cm-1对判断-(CH2)n-的碳
链长度有用， n>4 725,
n=3 729-726,
n=2 743-734, n=1 785-770
H
H
H
υ C=C υ =C H
1645cm-1 3017cm-1
1610cm-1 3040cm-1
1565cm-1 3060cm-1
精选课件
21
氢键效应（X－H）：
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。
如: 羧酸 RCOOH (RCOOH)2
（5）所需样品用量少，且可以回收。红外光谱分析一次 用样量约1~5mg，有时甚至可以只用几十微克。
精选课件
5
红外光谱基本原理
化学键的振动与频率：
双原子分子中化学键的振动可按谐振子处理。
m1
m2
用虎克定律来表示振动频率、原子质量和键力常数之间的关系：
υ＝ 1 2
若用波数取代振动频率,则有下式:
μ为折合原子量
μ=
M1M2 M1 M2

红外光谱(最全-最详细明了)、、

红外光谱(最全-最详细明了)、、
（6）位阻效应：共轭效应会使基团吸收频率移动。若分子结构中存在空间阻碍，共轭受到限制，基团吸收接近正值。
υC=O(cm–1) 1663 1686 1693
(7)振动偶合效应：分子内有近似相同频率且位于相邻部位的振动基团彼此相互作用，产生两种以上基团参加的混合振动。
波数即波长的倒数，表示单位(cm)长度光中所含光波的数目。波长或波数可以按下式互换：
一般扫描范围在4000~400cm-1。
4.红外吸收光谱产生的条件
满足两个条件： (1)辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量 (2)辐射与物质间有相互偶合作用。
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。
*
(3) 检测器 真空热电偶；不同导体构成回路时的温差电现象 涂黑金箔接受红外辐射； 傅立叶变换红外光谱仪采用热释电(TGS)和碲镉汞(MCT)检测器； TGS：硫酸三苷肽单晶为热检测元件；极化效应与温度有关，温度高表面电荷减少(热释电)； 响应速度快；高速扫描；
如乙酰乙酸乙酯有酮式和烯醇式结构，两者的吸收皆能在红外谱图上找到，但烯醇式的υC=O较酮式υC=O弱，说明稀醇式较少。
CH3-CO-CH2-COO-C2H5 CH2-C(OH)=CH-COOC2H5 υC=O 1738(s)，1717(s) υC=O与υC=C在1650cm-1(w) υOH3000cm-1
两种类型：色散型 干涉型（傅立叶变换红外光谱仪）
*
日本岛津公司的 DT-40 FT-IR
*
干涉仪
光源
样品室
检测器
显示器
绘图仪
计算机
干涉图
光谱图
FTS
*

《红外光谱》PPT课件

《红外光谱》PPT课件
）
(cm-1) = 104 / λ (μ m)
纵坐标：吸光度（A）或透光率（T） 多以百分透光率T%来表示
*
T = I / I0 （遵守Lambert-Beer定律
）
A = lg (1 / T)
IR中，“谷”越深（T越小），吸光 度越大，吸收强度越强。
*
二、红外光谱基本原理
满足两个条件： (1)辐射能满足物质产生振动能级跃迁所需的能量； (2)伴随净的偶极矩的变化。
*
对称伸缩振动s 非对称伸缩振动as 剪式振动
面内摇摆
*
面外摇摆
扭曲振动
分子振动自由度
研究多原子分子时，常把复杂振动分解为许多简单的基本振动， 这些基本振动数目称为分子的振动自由度，简称分子自由度。
原子在三维空间的位置可用x，y，z表示，即3个自由度。
含N个原子的分子，分子自由度的总数为3N个。
分子总的自由度3N=平动自由度+转动自由度+振动自由度
非线性分子：3N-6 （平动3、转动3） 线性分子：3N-5 （平动3、转动2）
*
峰位、峰数与峰强
（1）峰位 化学键的力常数K越大，原子折合质量越小，键的
振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区（短波长区）；反之， 出现在低波数区（高波长区）。
（2）峰数 峰数与分子自由度有关。无瞬间偶极距变化时， 无红外吸收。
（3）瞬间偶基距变化大，吸收峰强；键两端原子电负性相差越 大（极性越大），吸收峰越强。
（4）由基态跃迁到第一激发态，产生一个强吸收峰，基频峰。
（5）由基态跃迁到第二激发态或更高激发态，产生的弱的吸收 峰，倍频峰。
*
影响吸收谱带位置的主要因素（内部因素）
1. 诱导效应（I效应）

红外光谱(最全_最详细明了)、、

红外光谱(最全_最详细明了)、、

1.3.2 分子结构对基团吸收谱带位置的影响
（1）诱导效应（I效应）：基团邻近有不同电负性的取代 基时，由于诱导效应引起分子中电子云分布的变化，从而
引起键力常数的改变，使基团吸收频率变化。
吸电子基团（-I效应）使邻近基团吸收波数升高，给电 子基团（I效应）使波数降低。
CH3-CO-CH3 CH2Cl-CO-CH3 CI-CO-CH3 Cl-COCl F-CO-F
（3）瞬间偶极矩大，吸收峰强；键两端原子电 负性相差越大（极性越大），吸收峰越强；
（4）由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的 吸收峰，基频峰；
（5）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.
问题：C=O 强；C=C 弱；为什么？
吸收峰强度跃迁几率偶极矩变化
吸收峰强度 偶极矩的平方
(e)费米共振：当一个倍频或者组合频靠近另一个基频时， 发生偶合产生两个吸收带。其中一个频率比基频高，而另
一个则要低。这叫费米共振．
O
Ar
H
O
Ar
CH3
与d 倍频峰 C=O 1718 cm-1 ， 1695 cm-1两个吸收带，是由
=C-H
费米共振形成的
有费米共 在1715 cm-1产生一个吸收带，没 振
Vibration spectroscopy
Infrared spectroscopy and Raman spectroscopy ( IR and Raman )
1.1 红外光谱概述 1.2 红外光谱仪及实验方法 1.3 影响振动频率的因素 1.4 有机化合物基团的特征吸收
1.1红外光谱概述
R-CO-NR’R” 1630~1690
-I < +C

红外光谱(最全_最详细明了)、、

红外光谱(最全_最详细明了)、、

干涉仪 光源
样品室
干涉图 FTS
检测器 计算机
显示器 绘图仪
光谱图
08:01:21
光源发出的辐射经干涉仪转变为干涉光，通 过试样后，包含的光信息需要经过数学上的傅立
叶变换解析成普通的谱图。 特点：(1) 扫描速度极快(1s)；适合仪器联用；
(2)不需要分光，信号强，灵敏度很高； (3)仪器小巧。
(2) 单色器
光栅；傅立叶变换红外光谱仪不需要分光；
08:01:21
(3) 检测器
真空热电偶；不同导体构成回路时的温差电现象 涂黑金箔接受红外辐射；
傅立叶变换红外光谱仪采用热释电(TGS)和碲镉 汞(MCT)检测器；
TGS：硫酸三苷肽单晶为热检测元件；极化效应 与温度有关，温度高表面电荷减少(热释电)；
1.3.2 分子结构对基团吸收谱带位置的影响
（1）诱导效应（I效应）：基团邻近有不同电负性的取代 基时，由于诱导效应引起分子中电子云分布的变化，从而
引起键力常数的改变，使基团吸收频率变化。
吸电子基团（-I效应）使邻近基团吸收波数升高，给电 子基团（I效应）使波数降低。
CH3-CO-CH3 CH2Cl-CO-CH3 CI-CO-CH3 Cl-COCl F-CO-F
响应速度快；高速扫描；
08:01:21
（2）试样的制备
1.3.1 外部条件对吸收位置的影响
1.3.2 分子结构对基团吸收谱带位 置的影响
某一基团的特征吸收频率，同时还要受到分子结构 和外界条件的影响。
同一种基团，由于其周围的化学环境不同，其特征吸 收频率会有所位移，不是在同一个位置出峰。
基团的吸收不是固定在某一个频率上，而是在一个范围 内波动。
可以从谱带信息中反映出各种基团的存在与否。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
在2.5μm_ 处，对应的波数值为：
= 104/2.5 (cm-1)=4000cm-1
一般扫描范围在4000~400cm-1。
4.红外吸收光谱产生的条件
满足两个条件： (1)辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量 (2)辐射与物质间有相互偶合作用。
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。
分子振动光谱
Vibratiห้องสมุดไป่ตู้n spectroscopy
Infrared spectroscopy and Raman spectroscopy ( IR and Raman )
分子振动光谱 ---红外光谱与拉曼光谱---
一、红外光谱
1.1 红外光谱概述 1.2 红外光谱仪及实验方法 1.3 影响振动频率的因素 1.4 有机化合物基团的特征吸收
T%= I/I0×100%， I是透过强度，Io为入射强度。 横坐标：上方的_ 横坐标是波长λ，单位μm;下方的横坐
标是波数（用 表示，波数大，频率也大），单位是
cm-1。
波数即波长的倒数，表示单位(cm)长度光中所含光波的 数目。波长或波数可以按下式互换：
_
( cm-1)=1/λ(cm)=104/λ(μm)
1. 内部结构
日本岛津公司的 DT-40 FT-IR
15:15:34
2. 傅里叶变换红外光谱仪结构框图
干涉仪
样品室
检测器
光源
计算机
显示器 绘图仪
干涉图 FTS
光谱图
15:15:34
3. 傅立叶变换红外光谱仪的原理与特点
光源发出的辐射经干涉仪转变为干涉光，通 过试样后，包含的光信息需要经过数学上的傅立 叶变换解析成普通的谱图。 特点：(1) 扫描速度极快(1s)；适合仪器联用；
响应速度快；高速扫描；
15:15:34
（2）试样的制备
1.3 影响振动频率的因素
1.3.1 外部条件对吸收位置的影响 1.3.2 分子结构对基团吸收谱带位 置的影响
某一基团的特征吸收频率，同时还要受到分子结构 和外界条件的影响。
同一种基团，由于其周围的化学环境不同，其特征吸 收频率会有所位移，不是在同一个位置出峰。
1.1红外光谱概述
（1）红外光谱图（表示方法一）
纵坐标为吸收强度，横坐标为波长λ（m）和波数 1/λ，单位：cm-1 。可以用峰数，峰位，峰形，峰强
来描述。 纵坐标是：吸光度A
应用：有机 化合物的结 构解析
定性：基团 的特征吸收 频率；
定量：特征 峰的强度；
（表示方法二） 纵坐标是百分透过率T%。 百分透过率的定义是辅射光透过样品物质的百分率，即
υS
不对称 伸缩振动
υ as
面内变 形振动
δ 面内
面外变 形振动 δ 面外
面内摇摆 ρ
剪式振动
δs
面外摇摆 ω 扭曲振动 τ
5．峰位、峰数与峰强
（1）峰位 化学键的力常数K越大，原子折合质量
越小，键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数 区(短波长区);反之,出现在低波数区(高波长区)
（2）峰数 峰数与分子自由度有关。无瞬间 偶基距变化时，无红外吸收。
（3）瞬间偶极矩大，吸收峰强；键两端原子电 负性相差越大（极性越大），吸收峰越强；
（4）由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的 吸收峰，基频峰；
（5）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.
问题：C=O 强；C=C 弱；为什么？
吸收峰强度跃迁几率偶极矩变化
吸收峰强度 偶极矩的平方
（3）溶剂效应： 用溶液法测定光谱时，使用的溶剂种类、 浓度不同对图谱会有影响。
1.3.2 分子结构对基团吸收谱带位置的影响
（1）诱导效应（I效应）：基团邻近有不同电负性的取代 基时，由于诱导效应引起分子中电子云分布的变化，从而 引起键力常数的改变，使基团吸收频率变化。
吸电子基团（-I效应）使邻近基团吸收波数升高，给电 子基团（I效应）使波数降低。
CH3-CO-CH3 CH2Cl-CO-CH3 CI-CO-CH3 Cl-COCl F-CO-F
υC=O 1715
1724
1806
1828 1928
(2)共轭效应（C效应）： 共轭效应要求共轭体系有共平面性。
偶极矩变化——结构对称性；
对称性差偶极矩变化大吸收峰强度大
符号：S (strong)
M (medium) W (weak)
B (broad)
Sh (sharp)
红外吸收峰强度比紫外吸收峰小2～3个数量级；
1.2 红外光谱仪及实验方法
（1）仪器类型与结构
两种类型：色散型 干涉型（傅立叶变换红外光谱仪）
非对称分子：有偶极矩，红外活性。
分子的振动分为伸缩振动和变形振动两类。 伸缩振动是沿原子核之间的轴线作振动，键长有变化 而键角不变，用字母υ来表示。
伸缩振动分为不对称伸缩振动υas和对称伸缩振动υs。
变形振动是键长不变而键角改变的振动方式，用字母δ 表示。
亚甲基 的振动
伸缩 振动
υ
变形 振动
δ
对称伸 缩振动
(2)不需要分光，信号强，灵敏度很高； (3)仪器小巧。
15:15:34
傅里叶变换红外光谱仪工作原理图
15:15:34
4. 色散型红外光谱仪主要部件
(1) 光源
能斯特灯：氧化锆、氧化钇和氧化钍烧结制成 的中空或实心圆棒，直径1-3 mm，长20-50mm；
室温下，非导体，使用前预热到800 C； 特点：发光强度大；寿命0.5-1年； 硅碳棒：两端粗，中间细；直径5 mm，长2050mm；不需预热；两端需用水冷却；
(2) 单色器
光栅；傅立叶变换红外光谱仪不需要分光；
15:15:34
(3) 检测器
真空热电偶；不同导体构成回路时的温差电现象 涂黑金箔接受红外辐射；
傅立叶变换红外光谱仪采用热释电(TGS)和碲镉 汞(MCT)检测器；
TGS：硫酸三苷肽单晶为热检测元件；极化效应 与温度有关，温度高表面电荷减少(热释电)；
基团的吸收不是固定在某一个频率上，而是在一个范围 内波动。
1.3.1 外部条件对吸收位置的影响
(1)物态效应：同一个化合物固态、液态和气态的红外光 谱会有较大的差异。如丙酮的υC=O,汽态时在1742cm-1，液 态时1718cm-1，而且强度也有变化。
(2)晶体状态的影响：固体样品如果晶形不同或粒子大小 不同都会产生谱图的差异。