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《环境仪器分析》第六章 红外光谱法 (3)

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《环境仪器分析》第六章 红外光谱法 (4)

《环境仪器分析》第六章 红外光谱法 (4)

2019/10/31
19
4. X-Y，X-H变形振动区 < 1650 cm-1
指纹区（1300~650 cm-1），较复杂。 C-H，N-H的变形振动； C-O，C-X的伸缩振动； C-C骨架振动等。精细结构的区分，例如：CH3在1375 cm-1和1450 cm-1附近同时有吸收，分别对应于CH3的对 称弯曲振动和反对称弯曲振动。
3030 cm-1 3010~ 3206 cm-1 3300 cm-1
3000 cm-1以上
=C-H -CH2
-CH3
1-戊烯的红外光谱
2019/10/31
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The fundamental vibrations in the 4000-2500cm-1 region are generally due to O-H,C-H and N-H stretching. O-H stretching produces a broad band that occurs in the range 3700-3600cm-1. By comparison, N-H stretching is usually observed between 3400 cm-1 and 3300 cm-1. This absorption is generally much sharper than O-H stretching and may, therefore, be differentiated. C-H stretching bands from aliphatic compounds （ 脂 类化合物 ） occur in the range 3000-2850 cm-1. If the C-H bond is adjacent to a double bond or aromatic ring, the C-H stretching wavenumber increases and absorbs between 3100 cm-1 and 3000 cm-1.

红外光谱法及其实例介绍

红外光谱法及其实例介绍

红外光谱法1. 试样的准备是整个光谱测定中极其重要的一步，因由杂质而引起的光谱吸收可以掩盖表面活性剂官能团的光谱吸收，或者导致吸收带的错误分布。

①试样中的无机盐、未转化的碱性物质、非表面活性剂物质、溶剂、水分（3300cm-1 1640cm-1）要设法去除②阴、阳离子和两性表面活性剂中含有金属、卤素反离子可能干扰分析，用离子交换树脂除去③阳离子表面活性剂中存在硫酸二甲酯或硫酸二乙酯或短链羧酸阴离子应尽量除去，否则会大大增大分析工作的复杂性④反离子可以从离子交换树脂柱上洗脱，并进行分析。

⑤混合活性物体系可用离子交换法进行分离注：在某些情况下(特别是在分子中可能存在羧酸时)，可以分别获得在酸性和碱性pH下试样的红外光谱图。

表面活性剂水溶液的pH用NaOH或HCl调节至适当值，将水分蒸发干，残渣在50℃真空烘箱中细心地干燥以后再用于分析。

2. 操作步骤如果试样不是低熔点固体，最好用KBr压片法测定。

将1份经仔细碾碎了的试样与大约20份碾碎了的KBr混合(在碾磨时，可以加几点氯仿，以保证内部混合均匀)。

如果试样是液体，则制成薄膜3. 光谱解析要从红外谱图中获得被测物的准确分子结构，还必须与标准物质或标准红外谱图进行对照。

(1) 肥皂肥皂在1568cm-1呈特征吸收。

近羧基的碳链上引入吸电性基团，则特征吸收移向高波数。

由羧酸盐水解为羧酸时，此吸收消失，而出现1710cm-1吸收。

硬脂酸钠（KBr法）（2）磺酸盐和硫酸(酯)盐十四烷基硫酸盐（KBr法）链烷磺酸钠（KBr法）月桂基聚氧乙烯醚（3EO)硫酸钠（液膜法）烷基硫酸酯(AS)以1245cm-1、1220cm-1的强吸收，1085cm-1和835cm-1的吸收为特征。

AES（月桂基聚氧乙烯醚硫酸钠）：除1220cm-1附近吸收外，在1120cm-1附近有宽吸收，随着环氧乙烷(EO)加合数增加，1120cm-1吸收带增强。

壬基酚聚氧乙烯醚（5EO)硫酸钠（液膜法）支链和直链烷基苯磺酸除1180cm-1的强而宽的吸收外，还有1600cm-1、1500cm-1和900-700cm-1的芳香环吸收，1135cm-1和1045cm-1的-SO3吸收为特征支链烷基苯磺酸钠（KBr法）直链烷基苯磺酸钠（KBr法）支链烷基苯磺酸钠（KBr法）琥珀酸乙基己基二酯-2＇-磺酸钠（KBr法）C18-α-烯基磺酸钠（KBr法）(3) 磷酸(酯)盐烷基磷酸(酯)盐有1290~1235cm-1和1050~970cm-1 (主要在1030~1010cm-1）(p-o-c)两处宽而强的吸收。

红外光谱分析法-58页文档资料

红外光谱分析法-58页文档资料

亚甲基
伸 缩 振 动
变 形 振 动
CO2分子 水分子
多原子分子振动总结
对同一基团，不对称伸缩振动频率稍高于对称 伸缩振动
变形振动的力常数比伸缩振动小，因此同一基 团的变形振动比伸缩振铎小
简正振动数目=振动自由度≠基频吸收峰数 每个振动自由度相应于红外光谱上一个基频吸收峰
分子由n个原子组成， 分子具有3n个自由度
I0：红外光入射强度；I： 红外光的透过强度。
4. 分子的吸收光谱。 分子的电子能级跃迁－－UV-Vis 分子的振动－转动跃迁－－IR
5. 偶极子和偶极矩
偶极子：分子由于构成它的各原子的电负性的不同而 显示不同的极性，称为偶极子。
偶极矩μ：描述分子极性的大小，它也可以用来判断 分子的空间构型。例如，同属于AB2型分子，CO2的 μ=0，可以判断它是直线型的；H2S的μ≠0，可判断它 是折线型的。
2. 波长 & 波数： 波长就是红外光区的波长范围，即0.78 mm ~ 1000 mm (780 nm~1000000 nm);
波数即波长的倒数。 (cm1 ) 10000 ( m)
3. 透过率（T%） & 吸光度（A）
T% I 100
…………………….(1)
I0
AlgI0 lg1lgT..……………….(2) IT
1429
双键 1667
叁键 大
2222
K (力常数)基本相同
公式
C–C
折合质量顺序
峰位置 （cm-1)
小 1430
C–O 大
1330
多原子分子的振动
简正振动 —— 分子质心保持不变，整体不转动，每
个原子都在其平衡位置作简谐振动，其振动频率和相 位相同，振幅不同。

《仪器分析》--红外吸收光谱法习题集及答案

《仪器分析》--红外吸收光谱法习题集及答案

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) IV6. 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 )O＝C＝O O ＝ C ＝O O ＝ C ＝O O ＝ C ＝ O↓13. 2 分(1181)苯分子的振动自由度为 ( )(1) 18 (2) 12 (3) 30 (4) 3114. 2 分(1182)双原子分子在如下转动情况下 (如图)，转动不形成转动自由度的是 ( )15. 2 分(1183)任何两个振动能级间的能量差为 ( )(1) 1/2 h (2) 3/2 h (3) h (4) 2/3 h16. 2 分(1184)在以下三种分子式中 C＝C 双键的红外吸收哪一种最强? ( )(a) CH3- CH = CH2(b) CH3- CH = CH - CH3（顺式）(c) CH3- CH = CH - CH3（反式）(1) a 最强 (2) b 最强 (3) c 最强 (4) 强度相同17. 2 分(1206)在含羰基的分子中，增加羰基的极性会使分子中该键的红外吸收带 ( )(1) 向高波数方向移动 (2) 向低波数方向移动(3) 不移动 (4) 稍有振动18. 2 分(1234)以下四种气体不吸收红外光的是 ( )(1)H2O (2)CO2 (3)HCl (4)N219. 2 分(1678)某化合物的相对分子质量M r=72,红外光谱指出,该化合物含羰基,则该化合物可能的分子式为 ( )(1) C4H8O (2) C3H4O2 (3) C3H6NO (4) (1)或(2)20. 2 分(1679)红外吸收光谱的产生是由于 ( )(1) 分子外层电子、振动、转动能级的跃迁(2) 原子外层电子、振动、转动能级的跃迁(3) 分子振动-转动能级的跃迁(4) 分子外层电子的能级跃迁21. 1 分(1680)乙炔分子振动自由度是 ( )(1) 5 (2) 6 (3) 7 (4) 822. 1 分(1681)甲烷分子振动自由度是 ( )(1) 5 (2) 6 (3) 9 (4) 1023. 1 分(1682)Cl2分子基本振动数目为 ( )(1) 0 (2) 1 (3) 2 (4) 324. 2 分(1683)Cl2分子在红外光谱图上基频吸收峰的数目为 ( )(1) 0 (2) 1 (3) 2 (4) 325. 2 分(1684)红外光谱法试样可以是 ( )(1) 水溶液 (2) 含游离水 (3) 含结晶水 (4) 不含水26. 2 分(1685)能与气相色谱仪联用的红外光谱仪为 ( )(1) 色散型红外分光光度计 (2) 双光束红外分光光度计(3) 傅里叶变换红外分光光度计 (4) 快扫描红外分光光度计27. 2 分(1686)下列化合物在红外光谱图上1675～1500cm-1处有吸收峰的是 ( )28. 2 分(1687)某化合物的红外光谱在3500～3100cm-1处有吸收谱带, 该化合物可能是 ( ) (1) CH3CH2CN(4) CH3CO-N(CH3)229. 2 分(1688)试比较同一周期内下列情况的伸缩振动(不考虑费米共振与生成氢键)产生的红外吸收峰, 频率最小的是 ( )(1) C-H (2) N-H (3) O-H (4) F-H30. 2 分(1689)已知下列单键伸缩振动中C-C C-N C-O键力常数k/(N·cm-1) 4.5 5.8 5.0吸收峰波长λ/μm 6 6.46 6.85问C-C, C-N, C-O键振动能级之差⊿E顺序为 ( )(1) C-C > C-N > C-O (2) C-N > C-O > C-C(3) C-C > C-O > C-N (4) C-O > C-N > C-C31. 2 分(1690)下列化合物中, C=O伸缩振动频率最高者为 ( )32. 2 分(1691)下列化合物中, 在稀溶液里, C=O伸缩振动频率最低者为 ( )33. 2 分(1692)羰基化合物中, C=O伸缩振动频率最高者为 ( )34. 2 分(1693)1693下列的几种醛中, C=O伸缩振动频率哪一个最低? ( )(1) RCHO(2) R-CH=CH-CHO(3) R-CH=CH-CH=CH-CHO35. 2 分(1694)丁二烯分子中C=C键伸缩振动如下:A. ←→←→CH2=CH-CH=CH2B. ←→→←CH2=CH-CH=CH2有红外活性的振动为 ( )(1) A (2) B (3) A, B都有 (4) A, B都没有36. 2 分(1695)下列有环外双键的烯烃中, C=C伸缩振动频率最高的是哪个? ( )37. 2 分(1696)一个含氧化合物的红外光谱图在3600～3200cm-1有吸收峰, 下列化合物最可能的是 ( )(1) CH3－CHO (2) CH3－CO-CH3(3) CH3－CHOH-CH3 (4) CH3－O-CH2-CH338. 2 分(1697)某化合物的红外光谱在3040－3010cm-1和1670－1620cm-1处有吸收带, 该化合物可能是 ( )39. 2 分(1698)红外光谱法, 试样状态可以是 ( )(1) 气体状态 (2) 固体状态(3) 固体, 液体状态 (4) 气体, 液体, 固体状态都可以40. 2 分(1699)用红外吸收光谱法测定有机物结构时, 试样应该是 ( )(1) 单质 (2) 纯物质(3) 混合物 (4) 任何试样41. 2 分(1700)试比较同一周期内下列情况的伸缩振动(不考虑费米共振与生成氢键)产生的红外吸收峰强度最大的是 ( )(1) C-H (2) N-H (3) O-H (4) F-H42. 2 分(1701)一个有机化合物的红外光谱图上在3000cm-1附近只有2930cm-1和2702cm-1处各有一个吸收峰, 可能的有机化合物是 ( )(2) CH3─CHO(4) CH2= CH-CHO43. 2 分(1702)羰基化合物中, C=O伸缩振动频率最低者是 ( )(1) CH3COCH344. 2 分(1703)色散型红外分光光度计检测器多用 ( )(1) 电子倍增器 (2) 光电倍增管(3) 高真空热电偶 (4) 无线电线圈45. 2 分(1704)红外光谱仪光源使用 ( )(1) 空心阴级灯 (2) 能斯特灯(3) 氘灯 (4) 碘钨灯46. 2 分(1705)某物质能吸收红外光波, 产生红外吸收谱图, 其分子结构必然是 ( )(1) 具有不饱和键 (2) 具有共轭体系(3) 发生偶极矩的净变化 (4) 具有对称性47. 3 分(1714)下列化合物的红外谱中σ(C=O)从低波数到高波数的顺序应为 ( )(1) a b c d (2) d a b c (3) a d b c (4) c b a d48. 1 分(1715)对于含n个原子的非线性分子, 其红外谱 ( )(1) 有3n-6个基频峰 (2) 有3n-6个吸收峰(3) 有少于或等于3n-6个基频峰 (4) 有少于或等于3n-6个吸收峰49. 2 分(1725)下列关于分子振动的红外活性的叙述中正确的是 ( )(1)凡极性分子的各种振动都是红外活性的, 非极性分子的各种振动都不是红外活性的(2) 极性键的伸缩和变形振动都是红外活性的(3) 分子的偶极矩在振动时周期地变化, 即为红外活性振动(4) 分子的偶极矩的大小在振动时周期地变化, 必为红外活性振动, 反之则不是50. 2 分(1790)某一化合物以水或乙醇作溶剂, 在UV光区204nm处有一弱吸收带, 在红外光谱的官能团区有如下吸收峰:3300~2500cm-1(宽而强); 1710cm-1, 则该化合物可能是 ( )(1) 醛 (2) 酮 (3) 羧酸 (4) 酯51. 3 分(1791)某一化合物以水作溶剂, 在UV光区214nm处有一弱吸收带, 在红外光谱的官能团区有如下吸收峰:3540~3480cm-1和3420~3380cm-1双峰;1690cm-1强吸收。

环境仪器分析：第6章 红外吸收光谱法

环境仪器分析：第6章 红外吸收光谱法

子折合质量(g)
m1m2 m1 m2
如将原子的实际折合质量（通过Avogaro常数计算） 代入,则有
1
k 1307 k (cm1)
2c M / N A
M
1303
某些键的伸缩力常数（N/cm）
键类型: 力常数: 峰位:
—CC — > —C =C — > —C — C —
15 17 9.5 9.9
双键伸缩振动区19001200cm1苯衍生物的红外光谱图二指纹区可分为两个区单双键伸缩振动不含氢1800900co13001000cnfpposio面内外弯曲振动900650用于顺反式结构取代类型的确定在红外分析中通常一个基团有多个振动形式同时产生多个谱峰基团特征峰及指纹峰各类峰之间相互依存相互佐证
4.5 5.6
4.5 m
6.0 m
7.0 m
化学键越强，振动频率越大
例题: 由表中查知C=C键的k=9.5 9.9 ,令其 为9.6, 计算波数值
v 1 1 k 1307 k
2C
M
1307
9.6
1650cm1
12*12 /(12 12)
测正己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为1652 cm-1
图 苯衍生物的红外光谱图
(二）指纹区（可分为两个区）
单、双键伸缩振动 （不含氢）
1800-900
C-O（1300-1000） C-(N、F、P)，P-O，Si-O
面内外弯曲振动
900-650
用于顺反式结构、 取代类型的确定
在红外分析中，通常一个基团有多个振动形式，同时 产生多个谱峰（基团特征峰及指纹峰），各类峰之间 相互依存、相互佐证。通过一系列的峰才能准确确定 一个基团的存在。

红外光谱法(IR)

红外光谱法(IR)

解：(1)Ω=1+n4+1/2(n3-n1)=1+8+1/2(0-14)=2
(2)双键区~1650 cm-1附近无强而清晰的吸收带， 初步排除双键存在可能。
~ 3300 cm-1存在强峰，O-H不可能 ，N-H不可能 ， C≡C-H可能。
<3000 cm-1存在 ，说明有饱和C-H的存在。
~ 1470 cm-1、 ~ 1370 cm-1有峰进一步说明-CH3、 CH2存在，~ 720 cm-1有吸收，说明至少四个-CH2-相连。
c）面外摇摆ω：两个X原子同时向面下或面上的振动
AX2型分子
CH 2 ~13c0m 01
d）蜷曲τ：一个X原子往面上，同时另一个X原子往面下的振动
AX2型分子
CH 2 ~12c5m 01
附加 a1）对称的变形振动δs：三个AX键与轴线的夹角同时变大
AX3型分子
C s H 3 ~13c7m 51
a2）不对称变形振动δas：三个AX键与轴线的夹角不同时变大或减小
第二节 红外光谱法基本原理
一、双原子分子的振动
谐振子模型-简谐振动
双原子分子是简单的分子，振动形式也很简单，它仅有一种振 动形式，伸缩振动，即两原子之间距离（键长）的改变。把两个质 量为m1和m2的原子看作为两个刚性小球，连接两原子的化学键设 想为无质量的弹簧，弹簧长度r 就是分子化学键的长度。
键力常数可看成弹簧力常数k
指键角发生周期性变化、而键长不变的振动。
A．面内弯曲振动β：发生在由几个原子构成的平面内 a）剪式振动δ：振动中键角的变化类似剪刀的开闭
AX2型分子
C2H ~14 6 2c 5 0m 1
b）面内摇摆ρ：基团作为一个整体在平面内摇动

第六章-红外光谱分析PPT课件

第六章-红外光谱分析PPT课件

2021
5
第一节 概述
量的高聚物以及在分子量上只有微小差异的化合物外， 凡是具有结构不同的两个化合物，一定不会有相同的红 外光谱。通常红外吸收带的波长位置与吸收谱带的强度， 反映了分子结构上的特点，可以用来鉴定未知物的结构
组成或确定其化学基团；而吸收谱带的吸收强度与分子 组成或化学基团的含量有关，可用以进行定量分析和纯 度鉴定。由于红外光谱分析特征性强，气体、液体、固
在红外吸收光谱上除基频峰外，还有振动能级由基态 （ =0）跃迁至第二激发态（ =2）、第三激发态（ =3） ，所产生的吸收峰称为倍频峰。
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第二节 基本原理
由=0跃迁至=2时， △=2，则L=2，即吸收的红 外线谱线（ L ）是分子振动频率的二倍，产生的吸收峰 称为二倍频峰。
由=0跃迁至=3时， △=3，则L=3，即吸收的红 外线 谱线（ L ）是分子振动频率的三倍，产生的吸收 峰称为三倍频峰。其它类推。在倍频峰中，二倍频峰还 比较强。三倍频峰以上，因跃迁几率很小，一般都很弱， 常常不能测到。
二、红外光谱法的特点
紫外、可见吸收光谱常用于研究不饱和有机物，特 别是具有共轭体系的有机化合物，而红外光谱法主要研 究在振动中伴随有偶极矩变化的化合物（没有偶极矩变 化的振动在拉曼光谱中出现）。因此，除了单原子和同 核分子如Ne、He、O2、H2等之外，几乎所有的有机化合 物在红外光谱区均有吸收。除光学异构体，某些高分子
两个小球，把连结它们的化学键看成质量可以忽略不计 的弹簧，则两个原子间的伸缩振动，可近似地看成沿键 轴方向的间谐振动。由量子力学可以证明，该分子的振 动总能量(E)为：
E= （ +1/2）h（=0，1，2，） 式中为振动量子数（ =0，1，2，……）；E是与 振动量子数相应的体系能量；为分子振动的频率。

红外光谱法.

红外光谱法.

红外光谱法的特点
1. 测定的化合物多 红外光谱法主要研究在振动中 伴随有偶极矩变化的化合物，除单原子和同核双原子分 子(如Ne、He、O2、H2等)外都可测定。 2. 可进行定性、定量分析 红外吸收带的波长与吸 收带的强度，反映分子结构上的特点，据此定性，推断 分子结构。吸收带的强度与分子组成或化学基团的含量 有关，据此定量。除光学异构体、某些高分子量的聚合物以及
必须同时满足两个条件： (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。分子须有偶极矩变化
d
H Cl +q -q
O -q
d
H +H
+q +q
μ＝q×d(德拜)
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，有红外活性。
面外扭曲变形振动 τ 1250cm-1 (动画)
变形振动的力常数比伸缩振动小，同一基团的变形
振动频率小于伸缩振动的频率。变形振动受结构环境影
响大，同一变形振动可以在较宽的频率范围出现。
分子中基团的基本振动形式
3. AX3的变形振动 AX3基团或分子的变形振动分为： (1) 对称变形振动δs 三个AX键与键轴组成的夹角对 称地缩小或增大，形如花瓣开、闭的振动。 (2) 不对称变形振动δas 两个夹角缩小，一个夹角增 大，或相反。
泛频峰强度较小或被淹没。泛频峰使光谱变得复杂， 但增加了光谱的特征性。
红外吸收峰强度
intensity of Infrared absorption bend
6
C－H k＝5
M 121 1 12 1
1302 5 2920(cm1)

06第六章红外光谱法

06第六章红外光谱法

又如： C—C
C—N
C—O
k相同，μ不同： C—O ＞ C—N ＞ C—C C—O 1280cm-1 1330cm-1 C—N C—C 2222cm-1
三、多原子分子的振动： <一> 振动基本类型： 原子沿着价键方向的来回运动的 1.伸缩振动： 振动。 特征：键长发生变化，键角不变。 ●对称伸缩振动：两个相同原子同时沿轴离开或 移向中心原子，用γs表示。 ●反对称伸缩振动：一个原子移向中心原子，而 另一个原子离开中心原子，用γas表示。
1300cm-1有五
个吸收峰，
则有C=O、
C=C、C=N、
N=O双键。
由分子式可知，不应含有C=N和N=O键，由①可知，
无C=C键。
∴ 化合物含有两个C=O基团和饱和基团的化合物。
⑤ 在900～600cm-1有吸收 峰，且仅有 755cm-1峰。 故 ④ 在1300～900cm-1有 中的n＜4。因只 有一个吸收峰，可推知 吸收峰，则有有C—O、 n1=n2、n1+n2=n。 C—N、C—F键，由分子
如下图所示，试推断其结构。
解： 1.计算不饱和度：
含有三键或者两个双键
2.谱图解析： ① 在4000～2500cm-1有吸收峰， 无吸收 ② 在2500～1900cm-1 则有O—H、N—H、C—H、S—H 在1900～ 峰，则无： ③ 单键，且峰在3000cm-1以下， 故为饱和烃的C—H吸收峰。
♣ 每个振动自由度对应红外光谱上一个基频吸收带。 ♣ 每个原子的空间位置可用直角坐标中x、y、z表示， 即每个原子有三个自由度。 ♣ 由n个原子组成的分子在空间中有3n个总自由度，而 这3n种运动状态包括了分子的振动自由度、平动自 由度和转动自由度，即： 振动自由度 = 3n - 平动自由度 - 转动自由度

红外光谱法

红外光谱法
红外光谱法
一 红外光谱法的特点
红外光谱属于吸收光谱，是由于化合物分子中的基团吸收特定波 长的电磁波引起分子内部的某种振动，用仪器记录对应的入射光和出 射光强度的变化而得到的光谱图，与其他光谱法或其他仪器分析法相 比，红外光谱法有以下特点： （1）红外光谱是依据样品在红外光区（一般指波长为2.5~25μm的 中红外区）吸收谱带的位置、强度、形状、个数，并参照谱带与溶剂、 聚集态、浓度等的关系来推测分子的空间构型，求化学键的力常数、 键长和键角，推测分子中某种官能团的存在与否以及官能团的邻近基 团，确定化合物结构。 （2）红外光谱不破坏样品，气体、液体、可研细的固体或薄膜状 的固体都可以做红外光谱，测定方便，制样简单。 （3）红外光谱特征性高。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谱图。 （4）分析时间短。一般红外光谱做一个样可在十几分钟内完成。 采用傅里叶变换红外光谱仪，在1s以内就可以完成多次扫描。 （5）所需样品用量少，一次用量为1~5mg，有时甚至可以只用几 十微克。
二 红外光谱的基本原理
红外光谱是分子中基团原子振动跃迁时吸收红外光所产生的。根据红 外吸收光谱中吸收峰的位置和形状来推测未知物结构，进行定性分析 和结构分析；根据吸收峰的强弱与物质含量的关系，进行定量分析。 胡克定律：表示振动频率、原子质量和键力常数之间的关系。
ν ≈1307(K/μ )1/2

苯分子的特征红外光谱波数吸收 1478 cm-1 强度可 以看 出，苯分 子在 吸 附 剂 上 吸 附 量 顺 序 依 次 为 N aY > S—C eY >L —C eY >H Y


五红外光谱的应用
近红外光谱作为一种研究油品组成与性质关系的有效手段，可在 文献上查到的有运用近红外光谱法快速测定柴油物理性质、测柴油十 六烷值、测定柴油闪点、测定柴油凝点等。 近红外光谱分析技术在 汽油分析中运用较多，测定汽油各种质量指标，如汽油辛烷值、芳烃 含量、含氧化合物含量。近红外光谱也用于测量原油中的气/油比率。 石油产品中含有许多未知化学成分，其化学结构与分析对象有较 大相似性，会对目标对象的近红外光谱造成干扰，限制了近红外光谱 预测模型的精度。如何从近红外光谱丰富的信息源中提取目标组分的 特征信息，对复杂的油品体系尤其重要。因此在光谱预处理方面，针 对性地研究适合油品体系的光谱特征信息提取方法也是一个值得进一 步探索的问题。

红外光谱法(仪器分析课件)

红外光谱法(仪器分析课件)
项目三 红外光谱法
z
目录
Contents
1 红外光谱法基本原理 2 红外光谱仪 3 红外光谱实验技术 4 红外光谱仪虚拟仿真训练 5 红外光谱法在结构分析中的应用
红外光谱法
能力目标
• 能够熟练的操作傅立叶红外光谱仪； • 能够根据样品的状态、性质选择合适
的样品处理方法； • 能够根据谱图确定常见有机化合物的
—NH2，—NH（游离） —NH2，—NH（缔合）
—SH
C—H伸缩振动
一
不饱和C—H
≡C—H（叁键） ═C—H（双键） 苯环中C—H
区
饱和C—H
域
—CH3 —CH3
—CH2
—CH2
吸收频率 （cm-1）
3650—3580 3400—3200 3500—3300 3400—3100 2600—2500
近红外、中红外、远红外区域。
概述
红外谱图的表示法
样品的红外吸收曲线称为红外吸收光谱，多用百分透射比与波数或百分透
射比与波长曲线来描述。
纵坐标为吸收强度，横坐标为波长λ （μm）和波数1/λ，单位：cm-1
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）
红外光谱法原理 红外吸收光谱产生的条件
C=O、C=C、C=N、NO2、苯环等的伸缩振动
1500~400cm-1
C－C、C－O、C－N、C－X等的伸缩振动及含氢基团的弯曲振动
• 基团特征频率区的特点和用途
• 吸收峰数目较少，但特征性强。不同化合物中的同种基团振动吸收 总是出现在一个比较窄的波数范围内。
• 主要用于确定官能团。
• 指纹区的特点和用途
振动形式
伸缩 伸缩 伸缩 伸缩 伸缩

仪器分析第四版红外吸收光谱法

仪器分析第四版红外吸收光谱法
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第二节 红外吸收基本理论
一、分子的振动
⒈ 谐振子振动 对简单的双原子分子的振动可以用谐振子模型来模拟。 双原子分子的化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧.
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分子的振动能级（量子化），如果用量子力学来处理，求解
得到分子的振动能级EV与谐振子振动频率的关系为
E振
(1)h
2
υ可取0，1，2，……称为振动量子数，ν为振动频率。
如:水分子
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（２）峰数
峰数与分子自由度有关。无瞬间偶极矩变化时，无红外吸收。
（３）峰强
瞬间偶极矩变化大，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；如:CO2分子
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（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。
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二、红外光谱法特点
⒈红外光谱不涉及分子的电子能级，主要是振动能级跃迁。 ⒉分子振动能级不仅取决于分子的组成，也与其化学键官能团 的性质以及空间分布等结构密切相关。 ⒊物质对红外辐射的吸收强度与物质含量的关系符合朗伯－比 尔定律。
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三、红外光谱图表示方法 分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振-转光谱
偶极矩的变化与固有偶极矩有关，一般极性比较 强的分子或基团吸收强度都比较大。
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⒊ 基团振动与红外光谱区域
红外光谱可分为基频区和指纹区两大区域 ⑴基频区(4000～1350cm)又称为特征区或官能团区，其特征吸收 峰可作为鉴定基团的依据。
X－H伸缩振动区(4000～2500cm-1) 三键及累积双键区(2500～1900cm-1) 双键伸缩振动区(1900～1200cm-1) X－H弯曲振动区(1650～1350cm-1 )

060红外光谱

060红外光谱

依赖于样品对电磁波的吸收和发射 光谱实验通常包括两个实验参数的测定：即样品所吸收或发 射的电磁辐射的频率以及吸收或发射的强度，包括吸收光谱、 发射光谱、散射光谱。 对高分子结构研究主要考虑吸收光谱
第六章 红外光谱

红外光谱在聚合物研究中的地位和作用
1、能对聚合物的化学性质、立体结构、构象、 序态、取向等 提供定性和定量的信息； 2、在鉴定聚合物的主链结构、取代基位置、双键位置、侧链 结构及老化和降解机理的研究中得到广泛的应用； 3、高分子材料中添加剂、残留单体、填料、增塑剂的鉴定可 以用红外光谱法完成。 红外光谱技术已成为高分子结构分析最成熟的分析手段之一
红外光谱法的优点-1
1.测定的样品状态是多样的，
气态、液态、固态； 有机物、无机物； 高分子、小分子… 2.制样方便、可不破坏样品，不需要特殊条 件；
• • • NMR需特殊溶剂、样品必须是可溶的有机物、仪器较贵、C13测试时间长； GC要求样品可挥发，定性分析需标准样品； X-光衍射只对结晶成分有效，……

聚合物红外光谱样品制备方法

基本要求 1 试样厚度适当 大多数吸收峰透射比处于10%-80% 范围内。厚度太薄，弱的吸收峰不能显示出来，太厚 ，强的吸收峰超越满刻度而无法确定真实位置，或峰 形变宽。 一般要求10－30 μm，并且根据不同的样品 选择不同的制样方法。 2试样中不应该含有游离水 水本身有红外吸收，会严 重干扰样品的光谱
波谱分析
基本概念
一、电磁辐射与分子的相互作用
所有光谱的测量都决定于粒子和电磁波的某种类型的相互作用 量子理论描述:物质总是处于不停的运动状态，当分子经光照吸收光 能后，运动状态从基态跃迁到高能量的激发态，分子运动的能量是量 子化的，它不能占有任意的能量，其能量必须等于分子动能的两个能 量之差，否则不能被吸收。
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1138000-900
C-O（1300-1000） C-(N、F、P)，P-O，Si-O
面内外弯曲振动
900-650
用于顺反式结构、 取代类型的确定
R
H
C=C
H
R
990 ~ 970 cm-1 面外变形振动吸收峰
R
R
C=C
H
H
690 cm-1 面外变形振动吸收峰
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It has been assumed so far that each band in an infrared spectrum can be assigned to a particular deformation of the molecule, the movement of a group of atoms, or the bending or stretching of a particular bond. This is possible for many bands, particularly stretching vibrations of multiple bonds that are “well behaved”. However, many vibrations are not so well behaved and may vary by hundreds of wavenumbers, even for similar molecules. This applies to most bending and skeletal vibrations, which absorb in the 1500-650 cm-1 region, for which small steric or electronic effects in the molecule lead to large shifts. A spectrum of a molecule may have a hundred or more absorption bands present, but there is no need to assign the vast majority. The spectrum can be regarded as a “fingerprint” of the molecule and so this region is referred to as the fingerprint region.
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常见化合物的特征基团频率分区
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Group Frequencies
The mid-infrared spectrum (4000-400 cm-2)can be approximately divided into four regions and the nature of a group frequency may generally be as follows: the X-H stretching region (4000-2500 cm-1), the tripe-bond region (2500-1900 cm-1), the doublebond region (1900-1300 cm-1) and the fingerprint region (1300-650 cm-1).
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3、有机化合物的定性及结构分析
中红外光谱区可分为4000 ~ 1300 cm-1和1300 ~ 650 cm-1两个区域。最有分析价值的基团频率在 4000 ~ 1300 cm-1之间，这一区域称为基团频率区、 官能团区或特征区。区内的峰时由伸缩振动产生的 吸收带，常用于鉴定官能团。
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1. X-H伸缩振动区（4000 ~ 2500 cm-1） （1）-O-H，3600~3200cm-1,确定醇，酚，酸
在非极性溶剂中，浓度较小（稀溶液）时，峰形尖锐，强 吸收；当浓度较大时，发生缔合作用，峰形较宽。
（2）饱和碳原子上的—C-H
-CH3
2960 cm-1 反对称伸缩振动 2870 cm-1 对称伸缩振动
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2. 叄键（C≡C）伸缩振动区（2500-1900 cm-1）
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Triple-bond stretching absorptions fall in the 2500-2000cm-1 region because of the high force constants of the bonds. C≡C bonds absorb between 2300cm-1 and 2050 cm-1, while the nitrile group (C≡N) occurs between 2300 cm-1 and 2200 cm-1. These groups may be distinguished since C≡C stretching is normally very weak, while C≡N stretching is of medium intensity. These are the most common absorptions in this region, but you may come across some X-H stretching absorptions, where X is a more massive atom such as phosphorus（磷） or silicon（硅）. These absorptions usually occur near 2400cm-1 and 2200cm-1, respectively.
3030 cm-1 3010~ 3206 cm-1 3300 cm-1
3000 cm-1以上
=C-H -CH2
-CH3
1-戊烯的红外光谱
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The fundamental vibrations in the 4000-2500cm-1 region are generally due to O-H,C-H and N-H stretching. O-H stretching produces a broad band that occurs in the range 3700-3600cm-1. By comparison, N-H stretching is usually observed between 3400 cm-1 and 3300 cm-1. This absorption is generally much sharper than O-H stretching and may, therefore, be differentiated. C-H stretching bands from aliphatic compounds （ 脂 类化合物 ） occur in the range 3000-2850 cm-1. If the C-H bond is adjacent to a double bond or aromatic ring, the C-H stretching wavenumber increases and absorbs between 3100 cm-1 and 3000 cm-1.
6.3 试样制备
6.3 Sample Preparation
6.4 红外光谱的应用
6.4 Application of IR
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1、吸收谱带的强度 Intensity of absorption band
红外吸收谱带的强度决定于偶极距变化的 大小。通常把吸收谱带的强度分为5个级别 VS（很强，ε> 200）；S（强，ε为75 ~ 200）；m （中强，ε为25 ~ 75）；W（弱， ε为5 ~ 25）；VW（很弱，ε < 5）。
1300 ~ 650 cm-1区域内，除单键的伸缩振动外，还有因变 形振动产生的谱带。这些振动与整个分子的结构有关。当分 子结构稍有不同时，该区的吸收就有细微的差别，并显示出 分子的特征，因此称为指纹区。指纹区对于指认结构类似的 化合物很有帮助，而且可以作为化合物存在某些基团的旁证。
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芳环取代的倍频峰出现在2000~1668cm-1，强度弱，但很特征。
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1-甲基苯的红外吸收光谱
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3-戊铜的红外光谱图
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乙酸的红外光谱
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丁酸酯的红外光谱
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The principal bands in the 2000-1500 cm-1 region are due to C═C and C═O stretching. Carbonyl（C=O
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4. X-Y，X-H变形振动区 < 1650 cm-1
指纹区（1300~650 cm-1），较复杂。 C-H，N-H的变形振动； C-O，C-X的伸缩振动； C-C骨架振动等。精细结构的区分，例如：CH3在1375 cm-1和1450 cm-1附近同时有吸收，分别对应于CH3的对 称弯曲振动和反对称弯曲振动。
） stretching is one of the easiest absorptions to recognize in an infrared spectrum. It is usually the most intense band in the spectrum, and depending on the type of C=O bond, occurs in the 1830-1650 cm-1region. Note also that metal carbonyls may absorb above 2000 cm-1. C=C stretching is much weaker and occurs at around 1650 cm-1, but this band is often absent for symmetry or dipole moment reasons. C=N stretching also occurs in this region and is usually stronger.