红外-波谱分析

第一节：概述1、红外吸收光谱与紫外吸收光谱一样是一种分子吸收光谱。

红外光的能量（△E=0.05-1.0ev）较紫外光（△E=1-20ev）低，当红外光照射分子时不足以引起分子中价电子能级的跃迁，而能引起分子振动能级和转动能级的跃迁，故红外吸收光谱又称为分子振动光谱或振转光谱。

2、红外光谱的特点：特征性强、适用范围广。

红外光谱对化合物的鉴定和有机物的结构分析具有鲜明的特征性，构成化合物的原子质量不同、化学键的性质不同、原子的连接次序和空间位置不同都会造成红外光谱的差别。

红外光谱对样品的适用性相当广泛，无论固态、液态或气态都可进行测定。

3、红外光谱波长覆盖区域：0.76 mm ~ 1000mm.红外光按其波长的不同又划分为三个区段。

（1）近红外：波长在0.76-2.5mm之间（波数12820-4000cm-1）（2）中红外：波长在2.5-25mm（在4000-400 cm-1）通常所用的红外光谱是在这一段的（2.5-15mm，即4000-660 cm-1）光谱范围，本章内容仅限于中红外光谱。

（3）远红外：波长在25~1000mm（在400-10 cm-1）转动光谱出现在远红外区。

4、红外光谱图：当物质分子中某个基团的振动频率和红外光的频率一样时，分子就要吸收能量，从原来的振动能级跃迁到能量较高的振动能级，将分子吸收红外光的情况用仪器记录，就得到红外光谱图。

5、红外光谱表示方法：（1）红外光谱图红外光谱图以透光率T ％为纵坐标，表示吸收强度，以波长l ( mm) 或波数s (cm-1)为横坐标，表示吸收峰的位置，现主要以波数作横坐标。

波数是频率的一种表示方法（表示每厘米长的光波中波的数目）。

通过吸收峰的位置、相对强度及峰的形状提供化合物结构信息，其中以吸收峰的位置最为重要。

（2）将吸收峰以文字形式表示：如下图可表示为，3525cm-1（m)，3097cm-1(m)，1637cm-1(s)。

这种方法指出了吸收峰的归属，带有图谱解析的作用。

一、名词解释：1.红外吸收。

一定波长的红外光照射被研究物质的分子，若辐射能等于振动基态的能级与第一振动激发态的能级之间的能量差时，则分子可吸收能量，由振动基态跃迁到第一振动激发态。

2、非红外活性振动：分子在振动过程中不发生瞬间偶极矩的改变。

3. 苯酚和环己醇的红外光谱的不同：苯酚 在1600-1400 cm-1有苯环的骨架伸缩振动，770-730，715-685 cm-1有苯环单取代C-H 面外弯曲振动；环己醇在2800-3000有饱和氢的伸缩振动4. 红外光谱产生必须具备的两个条件：一是红外辐射的能量应与振动能级差相匹配，即E 光＝△E ν，二是分子在振动过程中偶极矩的变化必须不为零。

5. 影响物质红外光谱中峰位的因素：A 、内部因素：a 、诱导效应。

b 、共轭效应。

c 、中介效应。

（abc 也称为电子效应）d 、氢键效应。

e 、偶合效应。

f 、空间效应。

B 、外部因素。

6.红外吸收峰的数目理论上取决于分子振动自由度，而实际分数少于振动自由度的原因：a 、振动过程中分子偶极矩未发生变化，无吸收。

b 、相同频率的振动可兼并。

c 、宽而强的峰覆盖弱而窄的峰。

二、选择题（只有一个正确答案）1.线性分子的自由度为：AA ：3N-5 B: 3N-6 C: 3N+5 D: 3N+6 2.非线性分子的自由度为：BA ：3N-5 B: 3N-6 C: 3N+5 D: 3N+6 3.下图为某化合物的IR 图，其不应含有： DA ：苯环B ：甲基C ：-NH2D ：-OH4、某化合物在3000-2500cm-1有散而宽的峰，其可能为：A A ： 有机酸 B ：醛 C ：醇 D ：醚5、下列羰基的伸缩振动波数最大的是：C6. 中三键的IR 区域在：BA ~3300cm-1B 2260~2240cm-1C 2100~2000cm-1D 1475~1300cm-1CROR ACROHB CROFCROCl CDC N R7. 在红外光谱中，羰基的伸缩振动吸收峰出现的波数（cm-1）范围是（ A ）A、1900-1650B、2400-2100C、1600-1500D、1000-6508. 红外光可引起物质的能级跃迁。

一、【实验题目】红外光谱分析实验二、【实验目的】1。

了解傅立叶变换红外光谱仪的基本构造及工作原理2。

掌握红外光谱分析的基础实验技术3.学会用傅立叶变换红外光谱仪进行样品测试4。

掌握几种常用的红外光谱解析方法三、【实验要求】利用所学过的红外光谱知识对碳酸钙、聚乙烯醇、丙三醇、乙醇的定性分析制定出合理的样品制备方法；并对其谱图给出基本的解析。

四、【实验原理】红外光是一种波长介于可见光区和微波区之间的电磁波谱。

波长在0.78～300μm。

通常又把这个波段分成三个区域，即近红外区：波长在0。

78～2.5μm（波数在12820～4000cm-1），又称泛频区；中红外区：波长在2.5～25μm(波数在4000~400cm—1），又称基频区；远红外区:波长在25~300μm（波数在400～33cm-1），又称转动区.其中中红外区是研究、应用最多的区域。

红外区的光谱除用波长λ表征外，更常用波数（wave number）σ表征。

波数是波长的倒数,表示单位厘米波长内所含波的数目。

其关系式为:作为红外光谱的特点,首先是应用面广，提供信息多且具有特征性,故把红外光谱通称为”分子指纹".它最广泛的应用还在于对物质的化学组成进行分析.用红外光谱法可以根据光谱中吸收峰的位置和形状来推断未知物的结构，依照特征吸收峰的强度来测定混合物中各组分的含量。

其次,它不受样品相态的限制，无论是固态、液态以及气态都能直接测定，甚至对一些表面涂层和不溶、不熔融的弹性体(如橡胶）也可直接获得其光谱。

它也不受熔点、沸点和蒸气压的限制，样品用量少且可回收,是属于非破坏分析.而作为红外光谱的测定工具-红外光谱仪,与其他近代分析仪器（如核磁共振波谱仪、质谱仪等）比较,构造简单，操作方便，价格便宜。

因此，它已成为现代结构化学、分析化学最常用和不可缺少的工具。

根据红外光谱与分子结构的关系，谱图中每一个特征吸收谱带都对应于某化合物的质点或基团振动的形式。