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7第七章 红外光谱法-4-25

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第七章 IR

第七章 IR

第7章 红外吸收光谱法（IR）
7.1 概论 7.2 基本原理 7.3 红外光谱仪 7.4 IR中的试样制备 7.6 红外光谱法的应用
本章基本要求
• 掌握红外光谱法的基本原理和红外光谱产生的条 件； • 掌握分子振动的基本形式、振动自由度与基频峰 数目的关系； • 熟悉官能团的特征频率，了解影响频率的因素； • 掌握利用红外谱图进行有机结构分析的方法； • 了解IR仪器的基本结构及工作原理。
特点： ⑴化合物结构不同，其红外光谱不同，具有特征性； ⑵红外吸收能量低；不受试样的某些物理性质限制；可用于物 质的定性、定量分析及化合物键长、键角等物理常数的计算。 ⑶试样用量少且可回收，属非破坏性分析，分析速度快； ⑷仪器构造简单，操作方便，价格较低，更易普及。 ⑸不太适用于水溶液及含水物质的分析。 ⑹复杂化合物的红外光谱极其复杂，还需结合其他波谱数据加 以判定。
对称变形
δs：1375
不对称变形
ρ：1450
伸缩振动
亚甲基：
变形振动 亚甲基
四、 吸收谱带的强度
红外吸收谱带的强度与四方面有关： 1. 与分子振动时偶极矩的变化的平方成正比。 2. 对于同一类型的化学键，偶极矩的变化与结构的对称性有关。 3. 氢键的影响。
4. 与振动形式有关。
红外光谱的吸收强度： 很强（vs）、强（s）、中（m）、弱（w）、很弱（vw）
1280cm-1
基本振动频率除决定于化学键两端的原子质量、化学键 的力常数外，还与内部因素(结构因素)及外部因素(化学环境) 有关。
三、
分子振动的形式
双原子分子的振动只能发生在联结两个原子的直线方向上， 且只有两原子的相对伸缩振动的一种形式。 多原子分子中情况较为复杂，但可以把它的振动分解为许 多简单的基本振动(简正振动)。
第七章 红外光谱分析法3

第七章 红外光谱分析法3

不饱和度的计算公式
已知分子式CxHyOz，计算不饱和度：所谓不饱 和度即是当一个化合物变为相应的烃时，和同碳的 饱和烃比较，每缺少二个氢为一个不饱和度。
2x 2 y 2
2 2n4 n3 n1 2
n1）原子的数目。
谱图解析应注意以下问题
（4）当某些特殊区域无吸收峰时，可推测不存在某些官 能团，这时往往可以得出确定的结果，这种信息往往 更有用。当某个区域存在一些吸收峰时，不能就此断 定分子中一定有某种官能团，由于红外光谱的吸收频 率还受到各种因素的影响，如电子效应和凝聚态的影 响，峰的强度和位置可能发生一定的变化。另外不同 的官能团可能在同一区域出现特征吸收峰，因此，要 具体分析各种情况，结合指纹区的谱峰位置和形状做 出判断。
谱图解析应注意以下问题
（ 3 ）由于红外光谱的复杂性，并不是每一个红外谱峰 都是可以给出确切的归属，因为某些峰是分子作为一 个整体的吸收，而有的峰则是某些峰的倍频或合频。 另外有些峰则是多个基团振动吸收的叠加。在解析光 谱的时候，往往只要能给出 10%~20% 的谱峰的确切 归属，由这些谱峰提供的信息，通常可以推断分子中 可能含有的官能团。在分析特征吸收时，不能认为强 峰即是提供有用的信息，而忽略弱峰的信息。例如， 835cm-1的谱峰存在与否是区别天然橡胶与合成橡胶的 重要标志，前者有此峰，后者没有。
应用示例－1
请写出所有的红外吸收频率
应用示例－1
［例1］试推测化合物C8H8O1的分子结构。
解：计算不饱和度 U＝（8×2＋2－8）／2＝5 不饱和度大于4，分子中可能有苯环存在，由于仅含8个氢， 因此该分子应含一个苯环一个双键。 1610cm-1、1580cm-1、1520cm-1、1430cm-1：苯环的骨架振 动（ 1600cm-1 、 1585cm-1 、 1500cm-1 、 1450cm-1 ）。证明 苯环的存在。
4红外光谱基本原理

4红外光谱基本原理

4红外光谱基本原理红外光谱是一种通过分析物质在红外区域吸收、发射和散射的辐射来研究其结构和组成的技术。

它是一种非常有用的分析工具，广泛应用于物质科学、生命科学、环境科学等领域。

下面将详细介绍红外光谱的基本原理。

1.基本概念：红外光波长介于可见光和微波之间，其波长范围为0.78-1000微米。

红外光谱实验中常使用的是3个区域：近红外（0.78-2.5微米）、中红外（2.5-25微米）和远红外（25-1000微米）。

不同的分子结构会因为特定波长的红外光而发生吸收，产生特征性的光谱图像。

2.能谱原理：红外光谱实验中，光源会发射包含多种波长的光线，传到样品后被样品吸收或散射，再经过光栅或薄膜进行分光，最后检测器接收信号并转化为光谱图像。

光谱图像的x轴表示波数，即波长的倒数，单位为cm-1；y 轴表示吸光度。

3.振动原理：分子中的原子围绕在它们的平衡位置附近振动，不同的结合方式会导致不同的振动模式。

红外光谱实验中，主要研究分子的拉伸振动和弯曲振动。

拉伸振动是分子的化学键的伸缩；弯曲振动是分子中的原子围绕一些化学键弯曲。

不同的化学键和分子之间的间隔或角度会导致不同的红外吸收峰。

4.红外光谱图谱：红外光谱图谱是反映分子结构和成分的图形。

图谱中的吸收峰可以用于标识和鉴定化合物。

常见的红外光谱图谱包括：指纹区、功能性基团区和吸收强度区。

指纹区是红外光谱的特征区域，提供物质的结构信息。

功能性基团区是一些特定波数的吸收峰，可以用于确定分子中的官能团。

吸收强度区用于衡量不同光谱峰的强度。

5.红外光谱应用：红外光谱广泛应用于各个领域，如医学、生物学、化学、环境科学和材料科学等。

在医学领域，红外光谱被用于研究生物分子的结构和功能，如蛋白质、核酸、糖类等。

在生物学研究中，红外光谱可用于检测细胞的化学组成和分子结构。

在环境科学中，红外光谱可用于监测大气污染物、检测土壤中的有害物质等。

在材料科学中，红外光谱被广泛用于材料的表面和界面分析、材料结构研究以及材料的表征等。

有机化学-第七章有机化合物的波谱分析

有机化学-第七章有机化合物的波谱分析

课件
分子化学键的振动和红外光谱
1.振动方程式
式中：μ为折合质量；ml和m2分别为化学键所连的两个原子的质量，单位为g， 是为化学键的力常数，单位为N·cm-1(牛顿·厘米-1)，其含义是两个原子由平衡位置伸长0.1 nm后的恢复力。
可把双原子分子的振动近似地看成用弹簧连接着的两个小球的简谐振动。根据Hooke定律可得其振动频率为：
本章讨论的红外光谱和核磁共振谱为吸收光谱。质谱是化合物分子经电子流轰击形成正电荷离子，在电场、磁场的作用下按质量大小排列而成的图谱，不是吸收光谱。
7.2红外吸收光谱
用红外光照射试样分子，引起分子中化学键振动能级的跃迁所测得的吸收光谱为红外吸收光谱，简称红外光谱(Infrared Spectroscopy,缩写为IR)。红外光谱是以波长λ或波数σ为横坐标，表示吸收峰的峰位；以透射比T(以百分数表示)为纵坐标，表示吸收强度。
1H的自旋量子数I为1/2，它在磁场中有两种取向，与磁场方向相同的，用+1/2表示，为低能级；与磁场方向相反的，用-1/2表示，为高能级。两个能级之差为△E，见图7–4。
有机化学经常研究的是1H和13C的核磁共振谱，下面主要介绍1H核磁共振谱(质子核磁共振谱)。
式中：γ 称为磁旋比，是物质的特征常数，对于质子其量值为2.675×108A·m2·J-1·s-1； h为Plank常量； ν为无线电波的频率。
测量核磁共振谱时，可以固定磁场改变频率，也可以固定频率改变磁场，一般常用后者。 若以通过电流所表现的吸收能量为纵坐标，磁场强度为横坐标，则可得到如图7–6所示的NMR谱。
一张核磁共振谱图，通常可以给出四种重要的结构信息：化学位移、自旋裂分、偶合常数和峰面积(积分线)。如图7–7所示。
峰面积大小与质子数成正比，可由阶梯式积分曲线求出。峰面积(积分线高度)之比为质子个数之比，图中积分线高度比为1:2:3，等于质子个数之比(OH:CH2:CH3)。
红外光谱_2

红外光谱_2


大
振动能 小
能级差 (eV) 1－20
0.05-1
吸收的辐射能 光谱
可见光和紫外 电子光 谱
11 中红外区
振动光
三、红外吸收产生的原理
辐射 分子振动能级跃迁 红外光谱 官能团 分子结构 分子的振动所需的能量远大于分子的转动所需的 能量，因此对应的红外吸收频率也有差异：
远红外区：波长长，能量低，对应分子的转动吸收
一个整体,其运动状态可分为平动、 f总＝f振+f平+f转＝3N
转动、振动三类。分子总自由度应
该等于平动、转动和振动自由度的 f振＝3N －f平－f转
总和，即:
26
三、红外吸收产生的原理
每一种振动形式都会产生一个基频峰，即一个 多原子分子所产生的基频峰的数目应该等于分子所 具有的振动形式的数目。无论是线形分子还是非线 形分子其平动的自由度都等于3。
2
dx 则 m d t2 = - kx（1）
c c
1k
v = 2π m
（3）
x = A cos (2π v t + Ф) （2） 1k
用波数表示 = 2πc m
（波数）与K成 正比； 与原子质量成反比
对双原子分子来说，约合质量
m1 m2 μ=
代替m： =
m1+m2
1 2πc
k μ
发生振动能级跃迁需要的能量的大小取决于键两端原
样品吸收红外辐射的主要原因是： 分子中的化学键
因此, IR可用于鉴别化合物中的化学键类型，可 对分子结构进行推测。既适用于结晶质物质，也 适用于非晶质物质。 应用：有机化合物的结构解析 定性：基团的特征吸收频率 定理：特征峰的强度
6
二、红外光区的划分
第七章原子发射光谱分析法

第七章原子发射光谱分析法

第七章 原子发射光谱分析法 （Atomic Emission Spectroscopy, AES)
光学分析概论：
光学分析法主要根据物质发射、吸收电磁辐射以及物 质与电磁辐射的相互作用来进行分析的。
光学分析法分类： 光学分析法可分为光谱法和非光谱法两大类。
1854年，阿尔特提出光谱定性分析的概念。
焰色反应及离子的鉴定： Cu2+Ba2+ Sr2+ 猩红
辐射跃迁：
X * X E(h ) : 光谱的记录
E＝E2 E1 h h c 或＝ hc
E
h 为普朗克常数（6.626×10-34 J.s） c 为光速(2.997925×1010cm/s)
① 量子化———— 线光谱 ② 光谱选律———— 元素的特征性
第七章原子发射光谱分析法
二、发射光谱分析的过程
方法：（1）看谱分析法 （2） 摄谱分析法 （3）光电直读光谱法
第七章原子发射光谱分析法
4、仪器装置
光谱分析仪组成：激发光源、（分光系统）摄谱仪、检测系 统。
第七章原子发射光谱分析法
一、光源
1、光源的作用：提供能量，使试样蒸发、解离、原子化和 激发跃迁而产生电磁辐射。
2、对光源的要求：光源常常对光谱分析的检出限、灵敏度 及准确度有很大影响，因此，光源必须满足如下要求： A、有足够的激发温度，适合不同含量的元素分析。高灵敏 度的保证； B、有良好的稳定性和重现性。准确度的保证； C、光谱背景浅，构造简单、操作方便，安全耐用，适应性 强。
第七章原子发射光谱分析法
二、 分析过程
1、 样品的蒸发（原子化）与激发 2、 光谱的获得和记录 （1)分光: 将激发态原子所产生的光辐射经过色散，得到
按波长排列的光谱。 （2) 摄谱: 将获得的光谱记录在相谱上。 3、 光谱的检测
第七章 原子发射光谱分析 (Atomic Emission Spectrometry知识分享

第七章 原子发射光谱分析 (Atomic Emission Spectrometry知识分享

Aij —两个能级间跃迁概率； νij —发射谱线的频率； T—激发温度（T）；
Ei—激发电位（J或eV)。
Iij
gi g0
AijhijN0ekEiT
原子发射光谱 法定量的依据
基态原子密度（N0）：Iij正比于N0，N0正比于浓度。
激发电位(Excitation potential)
谱线强度与激发电位成负指数关系。在温度一定时，激发 电位越高，处于该能量状态的原子数越少，谱线强度越小。 激发电位最低的共振线通常是强度最大的线。
目前常用的光源有直流电弧(DC arc)、交流电 弧(AC arc)、高压火花(electric spark)及电感耦合等离 子体（ICP）。
1. 直流电弧
优点：电极头温度相对比较高（4000至7000K，与 其它光源比），蒸发能力强、绝对灵敏度高、背景小；
缺点：放电不稳定，且弧较厚，自吸现象严重，故 不适宜用于高含量定量分析，但可很好地应用于矿石 等的定性、半定量及痕量元素的定量分析。
微波光谱法
4×10-7~4×10-10 核磁共振波谱法
高能辐射区
γ射线 能量最高，核能级跃迁 X射线 内层电子能级的跃迁
光学光谱区
(10nm-1000 μm)
紫外光 可见光
原子和分子外层电子能级的跃迁
红外光 分子振动能级和转动能级的跃迁
波谱区
微波 分子转动能级及电子自旋能级跃迁 无线电波 原子核自旋能级的跃迁
2．电磁波谱：电磁辐射按波长顺序排列就称光谱。
光谱区域 γ射线 X射线 远紫外光 近紫外光
光 可见光 学 近红外光 区 中红外光
远红外光
微波
无线电波
波长 5～140pm 10-3～10nm 10～200nm 200～380nm 380～780nm 0.78～2.5μm 2.5～50μm
红外光谱总结

红外光谱总结


C－O－C 基团的不对称和对称伸缩振动；不对称伸缩振动的谱带强、宽且稳定，称为
酯谱带。特征：甲酸酯 1180cm-1，乙酸酯 1240cm-1，丙酸以上的酯 1190cm-1，甲酯 1165cm-1
5. 酰胺：
'.
.
酰胺的特征频率: 酰胺结构中既有羰基又有氨基。酰胺的特征频率主要是 ν(N-H)伸缩振 动:
红外光谱可以应用于化合物分子结构的测定、未知物鉴定以及混合物成分分析。
2.1 红外光谱的基本原理
2.1.1 红外吸收光谱
1. 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或转动频
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(转)动能级跃迁到能量较高的振
(转)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。
（2）振动能级跃迁时，偶极矩的变化：根据量子理论，红外光谱的强度与分子振动时 偶极矩变化的平方成正比。同样，基频振动(v0→1)，偶极矩的变化越大，吸收峰也越强。
（3）与振动形式有关：吸收峰强度：反对称伸缩振动＞对称伸缩振动>＞变形振动 （4）电子效应 诱导效应：通过影响化学键偶极矩的大小影响吸收强度 共轭效应：使π电子离域程度增大，极化程度增加，使不含饱和键的的伸缩振动强度增 加。 （5）氢键的影响：氢键作用会提高化学键的极化程度，伸缩振动吸收峰加宽、增强。. 红外吸收峰强度比紫外吸收峰小2～3个数量级； （6）振动耦合：使吸收增大。指分子内有近似相同振动频率且位于相邻部位的振动基 团产生两种以上的基团参加的混合振动。 （7）费米共振：使倍频或组频的吸收强度显著增加。指一个化学键的基频和它自己或 与之相连的另一化学键的某种振动的倍频或合频的偶合。
面内 OH
有机化学第七章光谱

有机化学第七章光谱

屏蔽效应 ，共振信号移向高场 去屏蔽效应 ，共振信号移向低场
一些常见化学键的力常数如下表所示：
键型 O H N H
-1
C H C O C C C O C C 4.8 17.7 15.6 12.1 9.6 5.4 4.5
k /N.cm
7.7 6.4
折合质量μ ：两振动原子只要有一个的质量↓， μ ↓，(v)↑
C H 2800-3000cm
3．其他：
N-H弯曲振动在1600-1650cm-1 四个或四个以上CH2 相连，其CH2 的面内摇摆 振动在 720cm-1
7.1.4 红外谱图解析
红外谱图解析的基本步骤是：
1.观察特征频率区：判断官能团，以确定所属化 合物的类型。
2.观察指纹区：进一步确定基团的结合方式。 3.对照标准谱图验证。
E：光量子能量，J h: Planck常数， 6.626×10-34 J.S
分子吸收光谱 分子吸收电磁幅射，就获得能量，从而引起分子 某些能级的变化，如增加原子间键的振动，或激发 电子到较高的能级，或引起原子核的自旋跃迁等。 但它们是量子化的，因此只有光子的能量恰等于两 个能级之间的能量差时（即ΔE）才能被吸收。所以 对于某一分子来说，只能吸收某一特定频率的辐射， 从而引起分子转动或振动能级的变化，或使电子激 发到较高的能级。光谱便是记录分子对不同波长 （频率）的电磁波吸收或透过情况的图谱。
叔醇：1150～1120cm-1
4. 醛与酮
二者的异同点：
1. 在1700cm-1处均有一个强而尖的吸收峰，为 C＝ O(羰基)的特征吸收峰。 C＝O（羰基）吸收峰的位置与其邻近基团有关， 若羰基与双键共轭，吸收峰将向低波数区位移。
2.醛基在2715cm-1处有一个强度中等的尖峰，这是 鉴别分子中是否存在— CHO的特征基团。
分光光度法

分光光度法

吸收光谱有原子吸收光谱和分子吸收光谱。 原子吸收光谱：由原子外层电子选择性地吸收某些波长 的电磁波而引起的。原子光谱通常为线状。 原子吸收分光光度法：根据原子具有选择性地吸收电磁 波的这种性质建立起来的方法。 分子吸收光谱：由分子选择性地吸收某些波长的电磁波 而引起的。分子的电子光谱通常呈带状。 分子结构多样性，导致分子吸收光谱的的复杂性。其吸 收光谱有红外光谱，紫外可见光谱，核磁共振谱等。
A = lg(1/T)= -lgT = lg(I0/I) = kbc 实验发现：溶液的浓度c愈大，液层厚度b愈厚，入射光 愈强，则光吸收得愈多，且满足
A = lg(1/T)= -lgT = lg(I0/I) = kbc 式中：A为吸光度；T为透光度，T=I/I0；I0为入射光强度，I 为透射光强度；k为比例系数，k与吸光物质的性质、入射光 波长及温度等有关；c为吸光物质浓度；b为吸收层厚度。上 式就被称为朗伯－比尔定律。
cx
c
标准曲线
第七章 分光光度法
分光光度法：也叫吸光光度法，是基于物质对光的选择 性吸收而建立起来的分析方法，包括比色法、可见及紫外分 光光度法及红外光谱法等。本章重点讨论可见光区的吸光光 度法。
一、概述
1、光的基本性质 (1)光具有二象性：波动性和粒子性
光是一种电磁波，按照波长或频率排列可得到下表所示 的电磁波谱表：
第七章 分光光度法
3、比色法与分光光度法的特点 比色法和分光光度法主要应用于测定试样中微量组分的
含量，它们的特点是： ①灵敏度高。常用于测定试样中1－10-3％的微量组分； ②准确度较高。比色法的相对误差为5－10％，分光光 度法为2－5％； ③应用广泛。大多无机离子和许多有机化合物都可以直 接或间接地用比色法或分光光度法进行测定； ④操作简便、快速。
卫生化学复习资料及参考答案【】总结

卫生化学复习资料及参考答案【】总结

卫⽣化学复习资料及参考答案【】总结第⼀章绪论第⼆章样品的采集与处理⼀、选择题1、卫⽣化学的研究对象不包括：（D）A. 环境卫⽣学B. 营养与⾷品卫⽣学C. 劳动卫⽣学D. 分析化学2、下列分离⽅法哪⼀项不属于膜分离法范畴（B）A. 超滤B.顶空分析法C.透析法D.液膜法3、下列关于萃取操作描述不正确的是（C）A. 选择的溶剂对被测组分的分配⽐⼤B.被测组分在该溶剂中稳定C.萃取溶剂的分⼦量相差要⼤D.萃取时应少量多次⼆、填空题1、样品的保存⽅法有（密封保存法）、（冷藏保存法）、（化学保存法）2、样品溶液的制备⽅法有（溶解法）、（分解法）。

3、固相萃取法的步骤先后分别是：（活化）、（装样）、（清洗）、（洗脱）。

4、样品采集原则是（代表性）、（典型性）、（适时性）。

三、名词解释1、卫⽣化学：卫⽣化学是应⽤分析化学特别是仪器分析的基本理论和实验技术，研究预防医学领域与健康相关化学物质的质、量及变化规律的学科。

2、固相萃取法：利⽤样品中被分离组分和其它组分与萃取柱中固定相的作⽤⼒（吸附、分配、离⼦交换）不同进⾏分离的⽅法。

3、超临界流体萃取法：利⽤⼀种物质在超临界区约域形成的流体进⾏提取的⽅法，称“超临界流体萃取法”。

4、固相微萃取法：利⽤固相微量萃取器将被萃取的样品直接解吸⼊⽓相⾊谱仪或⾼效液相⾊谱仪中进⾏直接分析的⽅法。

5、膜分离法：依据选择性渗透原理，以外界能量或化学位差为动⼒，使组分从膜的⼀侧渗透⾄另⼀侧的⽅法。

五、计算题1. 1.15mg 0.165mg2. 43.3 99.96%第三章卫⽣分析数据的处理与分析⼯作的质量保证⼀.选择题1.卫⽣分析过程中不会产⽣误差的是（ D ）A.样品B.⼈员C.设备D.标准物质2.按有效数字规则，13.65+0.0092+1.627的结果是（ D ）Ａ.15.2862 Ｂ.15.286 Ｃ.15.28 Ｄ.15.293. 系统误差由（）因素决定（ C ）A.随机因素B.不确定因素C.稳定因素D.未知因素4.分析中反应系统误差和随机误差的综合指标是（Ａ）Ａ.准确度Ｂ.精密度Ｃ.灵敏度Ｄ.置信度5.⽤下列哪种⽅法可对可疑数据进⾏取舍（A ）A.Grubbs检验法B.F检验法C.标准偏差D.相对误差6.在没有纯标准品时采⽤下列哪种⽅法进⾏定量分析（ B ）A.内标法B.归⼀化法C.直接⽐较法D.标准曲线法7．下列哪个属于过失误差（A ）A.粗⼼⼤意 B.实验室温度变化 C.仪器故障 D.操作误差8．⽶尺的准确度可达到（）⽶（B ）A. 1/10 B. 1/100 C. 1/1000 D. 1/100009．标准曲线中的斜率，也称为（ D ）A.精密度 B.准确度 C.精确度 D.灵敏度10．直线回归⽅程中的相关系数r值，︱r︱值接近（），表⽰⼯作曲线的线性关系越好（ C ）A.>1 B.<1 C.=1 D.=0⼆．名词解释1.有效数字P282.误差P233.可疑数据P294.标准曲线P37三.问答题1.有效数字的修约规则是什么？P292.误差有哪些？随机误差、系统误差、过失误差3.如何在平均值质量控制图中评价分析⼯作的质量？P404. 精密度的表⽰⽅法有哪⼏种？（1）绝对偏差（2）平均偏差（3）相对平均偏差（4）标准偏差相对标准偏差是表⽰精密度的最好⽅法，可⽤于⽐较和评价不同浓度⽔平待测物质测量的精密度。

高中化学： 第七章 有机化合物结构的光谱分析

其分子质量为偶数，含奇数氮的有机物其相对分子质量为奇数 。
分子离子峰的应用： 分子离子峰的质荷比就是化合物的相对分子质量， 所以，用质谱法可测分子量。
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2、 同位素离子和同位素离子峰
含有同位素的离子称为同位素离子。 在质谱图上，与同位素离子相对应的峰称为同位素离子峰。
同位素离子峰的特点： 1 同位素一般比常见元素重，其峰都出现在相应一般峰 的右侧附近。一定是奇电子离子。 2 同位素峰的强度与同位素的丰度是相当的。 3 分子离子峰与相应的同位素离子峰的强度可用二项式 (A+B)n的展开式来推算.
*2 对于没有自由基的偶电子离子（EE+），只可能发生 i-碎裂。
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（4） -过程
当键形成阳离子自由基时发生的碎裂过程称为-过程。
+ +H
-e
+
+ + CH3 m/z 15
+
+ CH3CH2 m/z 29
+
+ CH3CH2CH2 m/z 43
1 由于-过程 ，烷烃的质谱会显示出m /z 15，29，43，57， 71……一系 列偶电子离子碎片。
CH3 CH2 X - e- CH3 CH2 X+
CH3 +CH2=X+
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（3） i-碎裂
由正电荷（阳离子）引发的碎裂的过 程称为i-碎裂，它涉及两个电子的转移。
卤代烷、醚、硫醚、胺等可通过i-裂解生成碳正离子
+
O
i-碎裂 CH3CH2+ + OCH2CH3
*1 i-碎裂一般都产生一个碳正离子。

第七章 碳氧双键化合物的分类和命名

CH3 O
6 7
5
H
4
3
2
1 O
1-环己基-1-丙酮
1-苯基-1-乙酮(苯乙酮)
3-甲基-5-庚炔醛
H
CH3C CH3 CHCOOH
H C C COOH
Cl
CHCH 2COOH CH3
HOOC
3-甲基-2-丁烯酸
3-(4-氯苯基)-丁酸
(Z)-丁烯二酸(马来酸)
OH CH3(CH2)5CHCH 2CH CH(CH 2)7COOH
H O H 偶极距 2.27D CH 3 2.85D CH 3 O
在羧酸和羧酸衍生物分子中，与羰基碳原子直接相连的是电负性较大的卤原子、氮原 子或氧原子，这些原子都能与羰基形成p-π共轭体系。但这些原子与羰基形成p-π共轭体系 的能力和这些原子的电负性差别将导致羧酸和羧酸衍生物分子性质之间的差别。
5
酮R1COR2出现强度较大的峰有(R1)+，(R2)+，R1－C≡O +，R2－C≡O +离子峰。
O R1
R1
C
O C
R2
R2
α -断裂
i-断裂
O
2 2 R1 C + R + R C O
+ R1
+ R1
O
2 2 R1 C + R + R C O
对α-位无取代的酮，也存在与醛相类似的麦氏重排反应碎片离子峰：
O R C C C H C * R C CH2 O H + C C*
12
7. 碳氧双键化合物
7.2 碳氧双键化合物的结构特征和物理性质
7.2.3 光谱性质 7.2.3.4 质谱( MS)

第七章--原子发射光谱分析-习题

第七章原子发射光谱分析（网上习题）一、选择题1.原子发射光谱是由下列哪种跃迁产生的？()(1)辐射能使气态原子外层电子激发(2)辐射能使气态原子内层电子激发(3)电热能使气态原子内层电子激发(4)电热能使气态原子外层电子激发答案：（4）2.发射光谱定量分析选用的“分析线对”应是这样的一对线（）(1)波长不一定接近，但激发电位要相近(2)波长要接近，激发电位可以不接近(3)波长和激发电位都应接近(4)波长和激发电位都不一定接近答案：（3）3.发射光谱分析中,具有低干扰、高精度、高灵敏度和宽线性范围的激发光源是()答案：（4）(1)直流电弧(2)低压交流电弧(3)电火花(4)高频电感耦合等离子体4.电子能级差愈小,跃迁时发射光子的（）(1)能量越大(2)波长越长(3)波数越大(4)频率越高答案：（2）5.下面哪种光源,不但能激发产生原子光谱和离子光谱,而且许多元素的离子线强度大于原子线强度？（）(1)直流电弧(2)交流电弧(3)电火花(4)高频电感耦合等离子体答案：（4）6.下面几种常用激发光源中,分析灵敏度最高的是（）(1)直流电弧(2)交流电弧(3)电火花(4)高频电感耦合等离子体答案：（4）7.下面几种常用的激发光源中,最稳定的是（）(1)直流电弧(2)交流电弧(3)电火花(4)高频电感耦合等离子体答案：（4）8.下面几种常用的激发光源中,背景最小的是()(1)直流电弧(2)交流电弧(3)电火花(4)高频电感耦合等离子体答案：（1）9.下面几种常用的激发光源中,激发温度最高的是() (1)直流电弧(2)交流电弧(3)电火花(4)高频电感耦合等离子体答案：（3）10.用原子发射光谱法直接分析海水中重金属元素时,应采用的光源是()(1)低压交流电弧光源(2)直流电弧光源(3)高压火花光源(4) ICP光源答案：（4）11.矿物中微量Ag、Cu的发射光谱定性分析应采用的光源是()(1)CP光源(2)直流电弧光源(3)低压交流电弧光源(4)高压火花光源答案：（2）12.下列哪种仪器可用于合金的定性、半定量全分析测定。

贵州工程技术学院第七章 红外光谱和拉曼光谱法习题

第七章红外光谱和拉曼光谱法一、选择题1. 任何两个振动能级间的能量差为（）A 1/2 hυB 3/2 hυC hυD 2/3 hυ2. 以下四种气体不吸收红外光的是（）A H2OB CO2C HClD Cl23. 红外吸收光谱产生是由于（）A 分子外层电子振动、转动能级的跃迁B 原子外层电子振动、转动能级的跃迁C 分子振动、转动能级的跃迁D 分子外层电子能级的跃迁4. 对于含有n给原子的非线性分子，其红外光谱（）A 有3n-6给基频峰B 有3n-6给吸收峰C 有少于或等于3n-6给基频峰D 有少于或等于3n-6给吸收峰5. 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大的是（）A C-HB N-HC O-HD F-H6. 在醇类化合物中，O-H伸缩振动频率随溶液浓度的增加，向低波数方向位移的原因是（）A 溶液极性变大B 形成分子间氢键随之加强C 诱导效应随之变大D 易产生振动耦合7. 下列数据中，所涉及的红外光谱区能够包括CH3CH2CHO的吸收带是（）A 3000 – 2700 cm-1, 1675 – 1500 cm-1, 1475 – 1300 cm-1B 3300 – 3010 cm-1, 1675 – 1500 cm-1, 1475 – 1300 cm-1C 3300 – 3010 cm-1, 1900 – 1650 cm-1, 1000 – 650 cm-1D 3000 – 2700 cm-1, 1900 – 1650 cm-1, 1475 – 1300 cm-18. 一个有机化合物的红外光谱图上只有2930和2702处各有一个吸收峰，可能的有机化合物是（）A 苯环-CHOB CH3CHOC HC CCH2CH2CH3D CH2CH-CHO9. 用红外吸收光谱法测定有机物结构时，样品应该是（）A 单质B 纯物质C 混合物D 任何试样10. 傅里叶变换红外光谱仪的色散元件是（）A 玻璃棱镜B 石英棱镜C 卤化盐棱镜D 迈克尔逊干涉仪二、填空题1. 红外区在可见光区和微波区之间，习惯上又将其分为三个区：、和。

红外光谱谱图解析完整版


在判断存在某基团时，要尽可能地找出其各种相关吸收带，切不可仅 根据某一谱带即下该基团存在的结论。
同理，在判断某种基团不存在时也要特别小心，因为某种基团的特征
振动可能是非红外活性的，也可能因为分子结构的原因，其特征吸收变
得极弱。
（五）提出结构式
如果分子中的所有结构碎片都成为已知（分子中的所有原子和不饱和
—CH2—CO—CH2— 1715 cm-1 酮
—CH2பைடு நூலகம்CO—O—
1735 cm-1 酯
—CH2—CO—NH— 1680 cm-1 酰胺
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（四）从分子中减去己知基团所占用的原子，从分子的总不饱和度中 扣除已知基团占用的不饱和度。根据剩余原子的种类和数目以及剩余的 不饱和度，并结合红外光谱，对剩余部分的结构做适当的估计
2021/8/3
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3000 cm-1 以上
18
（2） 叁键（C C）伸缩振动区（2500 2000 cm-1 ）
在该区域出现的峰较少； ①RC CH （2100 2140 cm-1 ）
RC CR’ （2190 2260 cm-1 ）
R=R’ 时，无红外活性
②RC N （2100 2140 cm-1 ）
度均已用完），那么就可以推导出分子的结构式。在推导结构式时，应
把各种可能的结构式都推导出来，然后根据样品的各种物理的、化学的
性质以及红外光谱排除不合理的结构。
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（六）确证解析结果 按以下几种方法验证 1、设法获得纯样品，绘制其光谱图进行对照，但必须考虑 到样品的处理技术与测量条件是否相同。 2、若不能获得纯样品时，可与标准光谱图进行对照。当谱 图上的特征吸收带位置、形状及强度相一致时，可以完全确 证。当然，两图绝对吻合不可能，但各特征吸收带的相对强 度的顺序是不变的。 常见的标准红外光谱图集有Sadtler红外谱图集、Coblentz 学会谱图集、API光谱图集、DMS光谱图集。

第七章 红外光谱分析法2

） 碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。
有机化合物分子中常见基团吸收峰
（3）C=O （1850 1600 cm-1 ） 碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。
有机化合物分子中常见基团吸收峰
3．叁键（C C）伸缩振动区：2500 1900 cm-1
酯类化合物红外谱图
D 羧酸（P182)
在羧酸中，羧基（-COOH）中的>c=o的伸缩振动，O-H 伸缩振动及O-H面外弯曲振动是红外光谱中识别羧酸的三个 重要特征频率。羧酸具有强的缔合作用，使>c=o的伸缩振动 频率比游离态低。未取代的饱和脂肪酸的Vc=o 在1760cm-1附 近，而缔合态则降到1720cm-1附近。同时，缔合作用使O-H 的伸缩振动频率降低，一般在3300~2600cm-1区可见到宽而 强的吸收峰。在指纹区955~915cm-1 区的O-H弯曲振动的强 吸收峰也是比较特征的。
（3）当分子含有四个以上—CH2—所组成 的长链时，在720cm-1附近出现较稳定的弱 吸收峰。 •n=1 770~785 cm-1 （中 ） • n=2 740 ~ 750 cm-1 （中 ） •n=3 730 ~740 cm-1 （中 ） • n≥ 722 cm-1 （中强 ）
烷烃的红外谱图总结
1 单一组分的纯物质( > 98%)：多组分要经过分离提纯， 否则各组分光谱相互重叠，难以解析
2 不含游离水：水有红外吸收，且侵蚀吸收池的盐 窗
3 浓度和测试厚度适当
制样方法
1）气体 ——气体池 (不同长度光程规格 10 cm； 10 m、 20 m、50 m ) ①液膜法: 将液体夹于两块晶面之间,适用于难 挥发液体. ②吸收池(石英比色皿)：用注射器将样品注入 液体密封吸收池中，适用于易挥发液体。 溶剂： CCl4 ，CS2常用
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CH3
CH2 • • • •
δas1460 cm-1 δs1380 cm-1
δs1465 cm-1
CH2 对称伸缩2853cm-1±10 CH3 对称伸缩2872cm-1±10 CH2不对称伸缩2926cm-1±10 CH3不对称伸缩2962cm-1±10
1.烷烃类有以下主要特征吸收
2）—CH3，>CH2的弯曲振动吸收频率均低于1500cm-1。—CH3
按 吸 收 的 特 性
官能团区：4000 1330 cm-1
伸缩振动 指纹区： 1330 670 cm-1
伸缩振动 + 变形振动
21
原 理
分为四个区： 1．4000 2500 cm-1 X—H伸缩振动区
按 化 学 键 性 质
（X=O，N，C，S）
2．2500 1900 cm-1 三键，累积双键伸缩 振动区 3．1900 1200 cm-1 双键伸缩振动区
1 k k 9.6 v 1307 1307 1650cm 1 2c 12 / 2
正己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为1652 cm-1
1
14
原 理
峰数
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，振动频率和相位相同，振幅不同
基本振动形式
伸缩振动—— 键长变化键角不变 变形振动——键角变化键长不变
27
有机化合物分子中常见基团吸收峰
4. X—Y，X—H 变形振动区： < 1500cm-1
指纹区(1350 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.
28
基频吸收带数据
基团吸收带数据
活 泼 氢 特 征 吸 收 带 （ 伸 缩 振 动 ） 含 氢 化 学 键 不 饱 和 氢 饱 和 氢 三 键 双 键 伸 缩 振 动 变 形 振 动
—CH3 —CH2— —C—H 2960 cm-1 2870 cm-1 2930 cm-1 2850 cm-1 2890 cm-1 反对称伸缩振动 对称伸缩振动 反对称伸缩振动 对称伸缩振动 弱吸收 3000 cm-1 以下
24
有机化合物分子中常见基团吸收峰
1． X—H伸缩振动区：4000 2500 cm-1 （3）不饱和碳原子上的=C—H（ C—H ）
很特征
δ=CH δ=CH δ=CH δ=CH δ=CH δ=CH
烯烃的主要特征吸收
(1) vc=c 双键本身C=C伸缩振动，在1700~1600cm-1附近出
（4）CH2和CH3的相对含量也可以由1460 cm-1和1380 cm-1 的峰 强度估算强度.
正庚烷
正十二 烷
正二十八 烷
1500 1400 1300cm-1
1500 1400 1300 cm-1
1500
1400 1300cm-1
饱和正构烷烃红外谱图
饱和异构烷烃红外谱图
2 烯烃类
烯烃类化合物的特征基团频率
几乎每种化合物均有红外吸收，有机化合物的红外光 谱能提供丰富的结构信息 任何气态、液态和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 样品用量少，可达微克量级
7
原 理
峰位
峰数 峰强
8
原 理
峰位 振动能级差 分子振动自由度数目 偶极矩变化及能级跃迁几率
峰数
峰强 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
吸收峰频率不在仪器测量范围内
18
原 理
峰强 偶极矩变化率
瞬间偶极距变化大，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.
CO2分子
19
原 理
跃迁几率
由基态跃迁到第一激发态，产生一个强 的吸收峰，基频峰；
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.
20
原 理
红外的范围：4000 670 cm-1
33
内部因素
空间效应：包括空间位阻、环张力
环状化合物的环外双键随环张力的增加，其波数也 相应增加；环内双键随环张力的增加，其伸缩振动峰向 低波数方向移动，而C-H伸缩振动峰向高波数方向移动.
1576cm-1 1611cm -1
C H2 C H2
1781cm -1
1678cm -1 1657cm -1 1651cm-1
第七章 红外光谱法
（Infrared Spectrometry, IR）
红外吸收光谱法
概述 原理 红外光谱仪器 样品处理 分析应用
2
概 述
红外光谱的历史
1800年英国科学家赫谢尔发现红外线 1936年世界第一台棱镜分光单光束红外光谱仪制成
1946年制成双光束红外光谱仪
60年代制成以光栅为色散元件的第二代红外光谱仪 70年代制成傅立叶变换红外光谱仪，使扫描速度大大提高
70年代末，出现了激光红外光谱仪，共聚焦显微红外 光谱仪等
3
概 述
红外光谱法
振动转动光谱
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 长关系的曲线，就得到红外光谱.
1.烷烃类有以下主要特征吸收
（1） 一般饱和烃的C—H伸缩振动吸收不超过3000cm-1，当分子中同时 存在—CH3和CH2时，在高分辨光谱中，C—H伸缩振动在3000~2800 cm-1 区有四个吸收峰，但在分辨率不高的棱镜光谱中，在3000~2800cm-1区往 往只观察到两个吸收峰.
3000cm-1
1. 烷烃类有以下主要特征吸收
CH3 δs 1385-1380cm-1 1:1 C—C骨架振动 1155cm-1 1170cm-1
H C C H3 CH 3
1372-1368cm-1
1405-1385cm-1 1372-1365cm
-1
C H3 C C H3 C H3
1:2 1250 cm-1
1.烷烃类有以下主要特征吸收
基 团 振动形式 v c=c v =CH 吸收峰位置/cm-1 1700~1600 3095~3000 1000~660 990 910 730~760 1000~950 890 840~790 强度 m m s m s s s s s 备 注 v c=c = CH 烯烃的δ=CH RCH=CH2 RCH=CHR’(顺式) RCH=CHR’(反式) R2C=CH2 R2C=CHR
15
原 理
伸 缩 振 动
亚甲基
变 形 振 动
16
原 理
简正振动数目——振动自由度—— 基频吸收峰数
分子具有3N个自由度 分子内原子间振动自由度 = 3N-6 线性分子振动自由度 = 3N-5
17
原 理
基频吸收峰数 振动自由度
对称振动，偶极矩无变化
简并现象，振动频率相同或几乎相等
吸收峰强度太弱，仪器无法检测
Ｏ－Ｈ Ｎ－Ｈ Ｐ－Ｈ Ｓ－Ｈ Ｈ Ａr－Ｈ ＝Ｃ－Ｈ －ＣＨ３ ＣＨ２ －ＣＨ Ｃ Ｃ Ｎ Ｃ Ｒ２Ｃ＝Ｏ ＲＨＣ＝Ｏ Ｃ＝Ｃ Ｃ－Ｏ Ｃ－Ｎ Ｃ－Ｃ Ｃ－Ｃ－Ｃ Ｃ－Ｎ－Ｏ Ｈ－Ｃ＝Ｃ－Ｈ Ｒ－Ａr－Ｈ Ｈ－Ｃ－Ｈ ３０６０ ３０２０ ２９６０，２８７０ ２９２６，２８５３ ２８９０ ２０５０ ２２４０ １７１５ １７２５ １６５０ １１００ １０００ ９００ ＜５００ ５００ ９６０（反） ６５０－９００ １４５０ ３６３０ ３３５０ ２４００ ２５７０ ３３３０
26
有机化合物分子中常见基团吸收峰
3． 双键伸缩振动区：1900 1500 cm-1
（1） RC=CR’ 1620 1680 cm-1
强度弱， R=R’（对称）时，无红外活性. （2）单核芳烃 的C=C键伸缩振动（1626 1650 cm-1 ） （3）C=O （1850 1600 cm-1 ） 碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐.
R-COF C=0 1920cm-1
31
内部因素
（2）共轭效应
使电子离域的共轭效应使双键性降低，使共 轭体系中的电子云密度平均化，使双键略有 伸长，单键略有缩短.因此，双键的吸收频率 向低波数方向位移.
32
内部因素
在p- 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那一个作用占主导地位。如 酰胺中共轭作用》诱导效应，羰基伸缩振动频率降低而 酯和酰氯中正相反，而羰基伸缩振动频率上升.

Ｃ－
指 纹 吸 收 带
影响基团频率的因素
内 部 因 素
A. B. C. D. E.
诱导效应 共轭效应 中介效应 氢键 振动偶合
影响力常数
30
内部因素
（1）诱导效应
吸电子基团使吸收峰向高频方向移动（兰移），给电子 基团使吸收峰向高频方向移动（红移）. R-COR C=0 1715cm-1 ; R-CONH2 C=0 1690cm-1 R-COH C=0 1730cm-1; R-COCl C=0 1800cm-1;
苯 环上的C—H =C—H C—H 3030 cm-1 3010 2260 cm-1 3300 cm-1
3000 cm-1 以上
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有机化合物分子中常见基团吸收峰
2．叁键（C C）伸缩振动区：2500 1900 cm-1
（1）RC CH （2100 2140 cm-1 ） RC CR’ （2190 2260 cm-1 ） R=R’ 时，无红外活性 （2）RC N （2100 2140 cm-1 ） 非共轭 2240 2260 cm-1 共轭 2220 2230 cm-1