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第八章 现代物理学实验方法

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物理学中的实验方法与技巧

物理学中的实验方法与技巧

物理学中的实验方法与技巧物理学作为一门自然科学，通过实验方法来观察、测量和验证各种物理现象和理论。

正确的实验方法和技巧是物理学研究的基石，下面将介绍一些常用的实验方法和技巧。

一、实验方法的选择不同的物理学实验目的和研究对象需要选择不同的实验方法。

常见的物理学实验方法包括观察法、比较法、计量法、控制实验法等。

观察法是一种最基本的实验方法，通过仔细观察现象的变化来获取实验数据。

这种方法适用于定性分析和初步研究。

比较法是通过对比不同条件下的实验结果来进行分析和判断。

这种方法适用于研究两个或多个物理现象之间的关系。

计量法是通过仪器和设备来测量物理量的数值，得到精确的实验数据。

这种方法适用于研究物理量的大小、变化和相互关系。

控制实验法是通过控制和改变实验条件来研究物理现象。

这种方法适用于验证理论和探究变量的影响。

二、实验步骤的设计一个成功的物理学实验需要经过合理的步骤设计，确保实验过程的可靠性和有效性。

首先，明确实验目的和所要研究的物理现象。

然后，设计实验操作步骤，包括所需的仪器和设备、实验所需的材料和条件等。

在进行实验之前，应对实验仪器进行校准和检查，确保其正常工作。

同时，预先考虑实验中可能遇到的问题和困难，并制定相应的应对措施。

在实验过程中，要注意观察并记录各种实验数据和现象。

需要注意实验数据的准确性和可靠性，可以进行多次重复实验来验证结果。

实验结束后，应对实验数据进行整理和分析，得出结论并进行论证。

同时，对实验结果进行讨论和比较，以验证物理理论和现象之间的关系。

三、实验技巧的注意事项在进行物理学实验时，需要注意一些实验技巧和注意事项，以确保实验结果的准确性和可靠性。

首先，要做好实验前的准备工作，包括熟悉实验原理和操作步骤、戴好实验所需的个人防护装备。

其次，要注意实验环境的稳定性和干净度，避免外界因素对实验结果的影响。

同时，要保持实验仪器和设备的清洁和正常运行。

在进行实验操作时，要严格按照实验步骤和操作规范进行，确保实验条件的一致性和可控性。

第八章 现代物理实验方法在有机化学中的应用练习及答案

第八章 现代物理实验方法在有机化学中的应用练习及答案

第八章现代物理实验方法在有机化学中的应用1．指出下列化合物能量最低的电子跃迁的类型。

答案：⑴. π-π* ⑵．n-σ*⑶．n-π* ⑷． n-σ* ⑸. п-п*2．按紫外吸收波长长短的顺序，排列下列各组化合物。

⑴.⑵．CH3-CH=CH-CH=CH2 CH2=CH-CH=CH2 CH2=CH2(3)．CH3I CH3Br CH3Cl⑷．⑸. 反-1,2-二苯乙烯顺-1,2-二苯乙烯答案：⑴以环己酮为基准，添加共轭双键及增加助色基都使UV吸收产生红移。

⑵以乙烯为基准，添加共轭双键及增加助色基都使UV吸收产生红移。

CH3-CH=CH-CH=CH2>CH2=CH-CH=CH2>CH2=CH2⑶杂原子的原子半径增大，化合物的电离能降低，吸收带波长红移。

n ® s*CH3I>CH3Br>CH3Cl⑷以苯环为基准，硝基苯增加p-p共轭，氯苯增加p-p共轭，UV吸收红移。

⑸反式异构体的共轭程度比顺式异构体更大。

反-1,2-二苯乙烯>顺-1,2-二苯乙烯3.指出哪些化合物可在近紫外区产生吸收带.(1) (2)CH3CH2OCH(CH3)2(3) CH3CH2C≡CH(4) (5) CH2=C=O (6).CH2=CH-CH=CH-CH3答案：可在近紫外区产生吸收带的化合物是⑷,⑸,⑹。

4、图8-32和图8-33分别是乙酸乙酯和1-己烯的红外光谱图,试识别各图的主要吸收峰:答案：图8-32己酸乙酯的IR图的主要吸收峰是：①.2870-2960cm-1为-CH3,>CH2的V C-H碳氢键伸缩振动。

②.1730cm-1为V C=O羰基伸缩振动。

③.1380cm-1是-CH3的C-H弯曲振动。

④.1025cm-1,1050CM-1为V C-O-C 伸缩振动。

图8-33,1-己烯的IR图主要吸收峰是①.=C-H伸缩振动。

②.-CH3,>CH2中C-H伸缩振动。

③.伸缩振动,④.C-H不对称弯曲振动。

现代物理学的研究方法

现代物理学的研究方法

现代物理学的研究方法物理学作为一门自然科学，通过研究物质和能量的基本规律，为人类认识和改变自然界提供了重要的理论基础和技术支持。

现代物理学作为物理学的一个分支，研究的对象涉及微观粒子、宇宙演化、能源等诸多领域，其研究方法也得到了不断创新和发展。

本文将介绍现代物理学的一些主要研究方法。

一、观察与实验观察是物理学研究的起点，通过观察现象和实验现象，物理学家可以发现规律，提出假设，并进行验证。

观察和实验是现代物理学研究的重要手段之一。

现代物理学通过精密的实验装置和仪器，进行各种实验，从而获得数据，分析数据，验证理论或提出新的理论。

例如，粒子物理学家通过大型强子对撞机等实验装置，观察和研究微观粒子的性质和相互作用，从而揭示了微观世界的奥秘。

二、数学建模与计算机模拟数学作为一种强大的工具，在物理学研究中发挥着重要作用。

物理学家通过建立数学模型，分析和描述物理现象，从而得到对物质和能量运动规律的深入认识。

数学建模可以帮助物理学家预测物理现象，并为实验设计和实验结果的解释提供理论依据。

在现代物理学中，计算机的运用也十分普遍。

物理学家通过计算机模拟，可以模拟复杂的物理系统，从而研究那些无法直接观测或实验的现象。

例如，天体物理学家可以利用计算机模拟宇宙的演化，预测天体的运动轨迹和宇宙的结构。

三、数据分析与统计物理学的研究需要处理大量的数据，例如实验数据、观测数据等。

数据分析可以帮助物理学家从数据中提取有用的信息，并进行统计学上的分析。

通过对数据的处理，物理学家可以发现规律，验证理论，并得出科学结论。

统计学方法在物理学中也得到广泛应用，物理学家利用统计学对实验结果进行分析和解释，从而提高对物理现象的认识和理解。

四、理论构建与模型推演物理学的研究不仅仅依靠实验和观察，还需要理论的构建和模型的推演。

物理学家通过对实验数据和观测数据的分析与总结，提出理论假设，并通过推演和计算，从而得到新的科学理论。

这些理论为物理学的进一步研究和发展提供了指导和依据。

第八章现代物理实验方法的应用

第八章现代物理实验方法的应用
醇
λ max/ nm 255
270
280
ε max 15000 20900 35000 52000
ε max 215 1450
1000
五、 紫外光谱的应用
1.利用紫外光谱法检查化合物的纯度（定性和定量） 紫外光谱灵敏度很高，容易检验出化合物中所含的微量杂质。 例如，检查无醛乙醇中醛的限量，可在270 ~ 290nm范围内测其吸 光度，如无醛存在，则没有吸收。 2. 确定共轭体系是否存在以及共轭体系的长短 3 .确定顺反异构体的构型 反苯二乙烯的吸收波长较顺式的长
可以看出，电子跃迁前后两个能级的能量差值ΔE越大，跃迁所 需要的能量也越大，吸收光波的波长就越短。
三、朗勃特—比尔定律和紫外光谱图
1．Lambert-Beer定律 A=EcL= log I Io
A：吸光度（吸收度）；
c：溶液的摩尔浓度（mol/L） L：液层的厚度； E：吸收系数（消光系数）
若化合物的相对分子量已知，则用摩尔消光系数ε=E×M来 表示吸收强度，上式可写成:
λ / nm
四、紫外光谱与有机化合物分子结构的关系
1．烷径（σ→σ*）、醇（σ→σ*，n→σ*）、醚（σ→σ*， n→σ*）在近紫外区不产生吸收。
2．通常将能够发生π→π*或n→π*的基团，含π键的碳碳双键 、碳碳叁键、羰基、硝基等，称为发色基团。
3.当有共轭体系存在时，跃迁所需的能量显着减小，吸收向长波 方向移动（红移）。
跃迁类型 吸收能量的波长范围
σ σ* n σ* π π*（孤立）
π π*（共轭） n π*
~150nm 低于200nm 低于200nm 200~400nm 200~400nm
有机物
烷烃 醇，醚 乙烯（162nm）丙酮（188nm） 丁二烯（217nm）苯（255nm） 丙酮（ （227955nnm m） ） 乙醛（292nm）

《有机化学》第8章_现代物理实验方法在有机化学中的应用ppt课件

《有机化学》第8章_现代物理实验方法在有机化学中的应用ppt课件

一、UV的特点
第五节 质谱
二、紫外和可见光吸收光谱谱图 一、基本原理
三、价电子跃迁类型
二、质谱图
四、紫外光谱与有机物分子结构 三、离子的主要类型
的关系
四、质谱分析示例
五、UV谱的应用
第六节 X射线衍射（简介）
第三节 红外光谱（IR）
一、晶体结构
一、红外光谱的基本原理
二、X射线衍射原理
H C
C H
H
H
CC
λmax
κmax/(L·mol-1·cm-1)
295 nm 27000
280 nm 13500
总目录
五、UV谱的应用
1. 鉴定化合物
[讨论]
下面两个异构体（A与B），能否用UV鉴别？ 简单说明理由。
O
O
A
B
总目录
2. 测定化合物纯度
H2 Ni
3. 与其他谱联用
例：C4H6O UV：λmax 230nm，κ：5000 L·mol-1·cm-1
二、谱图结构
三、单晶衍的指标之一）
H
HO
H
H
1889—1927， 通过三四十年的工作才获得其结构式
总目录
常 见 有 机 波 普
紫外发射光谱 （UV）
Ultraviolet Spectroscopy 荧光发射光谱 （FL） Fluorescence Spectrum 磷光发射光谱
上时，会形成非键电子与电子的共轭（p- 共轭），
从而使电子的活动范围增大，吸收向长波方向位移，颜 色加深，这种效应称为助色效应。能产生助色效应的原 子或原子团称为助色基。
总目录
红移现象：
由于取代基或溶剂的影响使最大吸收峰向长波方 向移动的现象称为红移现象。

物理学中的实验方法和实验技术应用

物理学中的实验方法和实验技术应用

物理学中的实验方法和实验技术应用物理学是自然科学的一项重要领域，它研究的是物质运动的本质和规律，是基础科学中最为基础、最为重要的一门学科。

而实验是物理学的核心，在探究物理现象的本质和规律方面具有不可替代的作用。

而实验方法和实验技术也就成为了物理学家的“法宝”。

一、物理学实验方法物理学实验方法是指物理学家在物理实验中所运用的科学方法和技术手段。

通常来说，物理学实验方法可以分为直接观察法、间接测量法、实验模拟法和数值模拟法。

直接观察法是指，通过肉眼或者仪器的直接观察来获得物理现象的定性和定量信息。

特别是在微观物理领域中，直接观察法成为了物理学家们手中最基本也最重要的实验工具。

间接测量法是指，物理学家通过测量一些影响物理现象的系统性指标，来推断出其它未知指标的测量值。

这种方法尤其适合于研究对于指标不易获得的物理现象。

实验模拟法是指，物理学家在实验室中构建出和自然现象相似的物理模型，为真实现象的研究提供基础和指导。

实验模拟法在研究复杂的自然现象中，有着比其它实验方法更为可靠的效果。

数值模拟法是指，物理学家通过计算机数值计算的方法，对物理现象的发展过程进行模拟。

这种方法对于如下的现象的分析研究最为有效：难以以实验的方式得到全部数据的大规模、高复杂度的问题。

二、物理学实验技术应用实验技术是物理学中非常关键的工具之一，不同的实验技术可以用于不同的物理实验中。

目前，有很多种实验技术被物理学家们广泛应用。

1. 真空技术在很多物理实验中，真空技术被广泛应用。

比如，真空技术经常用于半导体加工和化学分析仪器制造。

此外，还可以用于研究电子、光子等粒子在真空中的行为。

2. 超低温技术超低温技术在量子物理学、低温物理学及其他相关领域中得到广泛应用。

超冷原子的研究需要精确的超低温控制，而超导体也需要超低温实验条件下进行研究。

超低温技术还常常用于研究在真空或几乎真空的条件下的物质特性。

3. 超高压技术所有的物质在高压下的特性都与常规条件下不同。

有机化学 第八章2 现代物理实验方法在有机化学中应用ppt


Ha在外磁场中自旋，产生两种方向的感应小磁场H′
Ha 自旋 H′ H′ H′ 作用于 Hb 周围时，使得 Hb 的实受 磁场有 两种情况： 这样就使得 Hb 的信号分裂为二重峰
Hb = Ho + H′ Ho H′
Hb
未受到 Ha 偶合时 H b 的吸收信号 一个Ha 使 H b 的信号分裂为二重峰
IR NMR
3000cm-1
11.3 (单峰 1H) 1.2 (三重峰 3H) CH3CH2COOH
例 一
C7H8O IR
3300，3010，1500，1600，730，690cm-1
例 二
=4
NMR 7.2 (多重峰 5H) 4.5 (单峰 2H)
3.7 (宽峰 1H)
C6H5-CH2-OH
例 三
氢核自旋量子数
m=+1/2、-1/2
原子的磁矩在无外磁场影响下，取向是紊乱的，在外磁场中， 它的取向是量子化的，只有两种可能的取向。
2、核磁共振现象
高能态
高场
1 2
Δ E = hυ
H0 外磁场
1 2
低能态 氢原子在外加磁场中的取向
低场
当ms= + 1/2 时，如果取向方向与外磁场方向平行，为低能级（低能态） 当ms= - 1/2 时，如果取向方向与外磁场方向相反，则为高能级（高能态） 两个能级之差为Δ E：
C14H14 IR
=8
756，702，1600，1495，1452，2860， 2910，3020cm-1
NMR
7.2(单峰， 10H) 2.89(单峰， 4H) C6H5-CH2-CH2-C6H5
化合物C9H11O在UV中260nm、285nm有吸收；IR谱中于1720cm-1有吸收； NMR谱在δ7.2处（5H）单峰，δ3.6处（2H）单峰，δ2.1处（3H）单峰。 试由上述光谱资料推测化合物的结构。

物理学的实验方法与实践探究科学实验的设计与实施方法

物理学的实验方法与实践探究科学实验的设计与实施方法实验是科学研究的重要手段之一，也是物理学研究的核心环节。

通过实验，我们可以验证理论，探索未知，推动科学的发展。

因此，正确的实验方法和实践技巧对于物理学的研究至关重要。

本文将探究物理学的实验方法以及科学实验的设计与实施方法。

一、实验方法的选择物理学实验的方法可以分为定性实验和定量实验两种。

1. 定性实验定性实验旨在观察、描述和解释物理现象，研究现象之间的因果关系。

这种实验方法广泛应用于物理学的初级教育和科普领域。

在定性实验中，观察者需要运用各种测量工具和仪器来对物理现象进行记录和分析，力求得到客观的实验结果。

2. 定量实验定量实验旨在量化物理现象，并通过统计数据和数学模型验证、推导理论。

这种实验方法主要应用于物理学的高级研究和应用领域，例如测量实验、精密测量等。

在定量实验中，实验者需要跟踪和分析多个数据源，以期获得更为准确的实验结果。

实验方法的选择取决于研究目的、仪器设备和实验条件等因素。

二、科学实验的设计科学实验设计是实验阶段最关键的环节之一。

良好的实验设计可以确保实验的准确性和可重复性。

1. 确定实验目标在设计实验之前，首先需要明确实验目标。

通过明确实验目标，能够明确实验的目的、研究对象和终点，从而有利于实验的设计和实施。

2. 确定实验要素在实验设计中，需要确定实验的要素，如实验条件、自变量和因变量等。

实验条件包括使用的仪器设备、观测环境等。

自变量是实验者可以控制和改变的变量，用于观察其对因变量的影响。

因变量是实验者观察、测量或记录的变量，用于研究自变量对其产生的影响。

3. 设计实验方案设计实验方案是一个有机的过程，需要根据实验要素确定实验的步骤和顺序。

合理的实验方案应包含以下内容：（1）控制变量：在设计实验时，需要控制除了自变量以外的其他变量，以确保实验结果可靠。

（2）重复实验：为了验证实验结果的可靠性，需要进行多次实验，并取平均值或进行统计处理。

第八章 现代物理学实验方法


(4)已知物的鉴定：若被测物的IR与已知物的谱 峰位置和相对强度完全一致，则可确认为一种物 质（注意仪器的灵敏度及H2O的干扰）。 (5)未知物的鉴定：可推断简单化合物的结构。 对复杂的化合物，需要UV、NMR、MS的数据。
3.有机化合物基团的特征频率
区段 (Ⅰ) N-H 和 O-H 伸 缩振动 区 (Ⅱ) 不饱和 特 C-H 伸 征 缩振动 频 区 率 区 (Ⅲ) 饱和 C-H 伸 缩振动 区 波数范围/cm-1 振动类型 O-H 伸缩 3750～3000 N-H 伸缩 相关有机化合物中基团的特征频率/cm-1 醇酚单体 3650-3590(s);缔合 3400-3200(s,b) 酸 单体 3560-3500(m) ;缔合 3000-2500(s,b) 胺 1。;3500(m)和 3400(m);2。3500-3300(m) 亚胺 3400-3300(m) 酰胺 3350(m)和 3160(m);一取代酰胺 33203060(m) 炔 3300 (s) 烯 3090-3010(m) 芳烃 -3030 说明 无论单体 还 是 缔 合 ， ν N-H 吸收都比 ν O-H 吸 收 尖而弱 醛基的 ν =C-H 吸 收 于 2820cm-1 和 2720cm-1 处 3000cm-1 处 为区分饱 合与不饱 合 ν C-H 的 分界线 (? -H 的 ν C-H 吸 收 在 3050cm-1 处
2-20万
仪器昂贵 缺点 仪器操作复杂、后二者 维护费用高
3-50万 50-1000万 20-500万
二、紫外和可见光吸收光谱（UV）Ultravoilet
1. 紫外光谱的基本原理 1) 紫外光谱的产生（电子跃迁） 分子吸收紫外可见光区的电磁辐射，引起电子能级的 跃迁即成键电子或非键电子由基态跃迁到激发态。也 称电子吸收光谱。 4~ 200nm 远紫外区 （被氮，氧，二氧化碳等吸收）； 200 ~ 400nm 近紫外区（玻璃）；400 ~ 800nm 可见区 2) 电子跃迁的类型（三种价电子类型）

现代物理实验办法

330030802110第四节核磁共振nmrnuclearmagneticresonance用于确定分子骨架用于确定分子骨架11基本原理基本原理自旋量子数i不等于零的核都能产生核磁共振对氢核i12有两种自旋状态无外加磁场二者能量相等有外加磁场自旋能级发生分裂m傅里叶变换超导核磁共振谱仪傅里叶变换超导核磁共振谱仪处于低能级的自旋核吸收电磁辐射跃迁到高能级这种现象就叫核磁共振核磁共振仪的工作原理示意图已商品化的核磁共振仪
CH4
各向异性效应： ≡C-H 2;
＝C-H 5;
屏蔽区
Ar-H 7
C＝C-H 5 O＝C-H 10
B’
B’
去屏蔽区 B’
B0
B’
B’ B’ B’
B’
B0
Ar-H
δ≈ 7.4
屏蔽区
B’
B’ 去屏蔽区
B’
External field B0
δ= ~2
化学位移值
O=C-CH 2C=C-CH 2C C CH2C=C-H CH2RCHO -CH 2-X -CH 2-ORCOOH Ar-H -CH 2-NO2 RCH2-
用电磁波照射有机分子，分子吸收与分子内能级差△E相
当的电磁波，引起分子振动、转动或电子运动能级跃迁。
转动光谱：彼此分开的谱线，在远红外-微波区域内。 振动光谱：谱带，在中红外区域内。 电子光谱：互相重叠的谱带，在可见-紫外区域内。
３ 波谱分析方法
紫外光谱(ultraviolet spectroscopy UV)；
1-辛烯的红外光谱：
3080 1642 909
3080为双键碳上的C—H键不对称伸缩振动； 1642中等强度的峰为C=C双键的伸缩振动； 993为=CH2的面外不对称摇摆振动，909为=CH2的面 外对称摇摆振动。
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相关有机化合物中基团的特征频率/cm-1 炔 RC≡CH 2140-2100(S) RC≡CR’2260-2190(v,w) 腈 2260～2240(m) 异氰酸酯 2275～2240(s) 烯酮 ～2150 酸酐 1850～1800(s);1790～1740(s) 酰卤 1815～1770(s) 酯 1750～1735(s) 醛 1740～1720(s) 酮 1725～1705(s) 酸 1725～1700(s) 酰胺 1690～1630(s) 烯 1680～1620(v) 芳环 1600(v);1580(m);1500(v);1450(v) 亚胺、肟 1690～1640(v) 偶氮 1630～1575(v) 烷烃 CH3: 1470～1430(m);1380～1370(s) CH2: 1485～1445(m) CH: 1340(w)
某些含孤对电子的饱和化合物,如:硫醚、二硫化合物、 硫醇、 胺、溴化物、碘化物在近紫外区有弱吸收。
例：CH3NH2 max= 213nm（600） CH3Br max= 204nm（200） CH3I max= 258nm（365）
3）* 跃迁（K带）
非共轭烯、炔化合物的* 跃迁在近紫外区无吸收。 例：CH2=CH2 max= 165nm HC≡CH max= 173nm 由共轭双键*引起的吸收带（K带）log k > 4
3. 各类有机化合物的电子跃迁
1） * 跃迁 饱和有机化合物
例：CH4 max= 125nm CH3CH3 max= 135nm
吸收波长 < 150nm 在远紫外区。
2） n* 跃迁
分子中含有杂原子 S、N、O、X 等饱和化合物。
吸收波长：< 200nm（在远紫外区）
CH3OH max= 183nm（150） CH3CH2OCH2CH3 max= 188nm
说明
特 征 频 率 区
(Ⅴ) 羰基伸 缩振动 区 (Ⅵ) 两键伸 缩振动 区 (Ⅶ) 饱合 C-H 面 内弯曲 振动区
1900～1630
C=O 伸缩
酸酐两峰相距 60cm-1
C=C 伸缩 1675～1500 1475～1300 C=N 伸缩 N=N 伸缩 C-H 面 内 弯曲
有 >C(CH3)2 和-C(CH3)3 基 团 时 ， 13801370cm-1 处峰 裂分为两峰。
2-20万
仪器昂贵 缺点 仪器操作复杂、后二者 维护费用高
3-50万 50-1000万 20-500万
二、紫外和可见光吸收光谱（UV）Ultravoilet
1. 紫外光谱的基本原理 1) 紫外光谱的产生（电子跃迁） 分子吸收紫外可见光区的电磁辐射，引起电子能级的 跃迁即成键电子或非键电子由基态跃迁到激发态。也 称电子吸收光谱。 4~ 200nm 远紫外区 （被氮，氧，二氧化碳等吸收）； 200 ~ 400nm 近紫外区（玻璃）；400 ~ 800nm 可见区 2) 电子跃迁的类型（三种价电子类型）
1. 烷烃
B.烃类的红外特征吸收
C-H 1475~1300cm-1 异丙基：1370，1385cm-1等强度吸收峰
C-H 3000~2800cm-1 CH3 1380cm-1
叔丁基：1370，1395cm-1 不等强度的吸收峰
-CH2- 1465cm-1
2. 烯烃 C=C 1680~1600cm-1
4）n* 跃迁（R带）
含有杂原子的双键或杂原子上孤对电子和键，则产 生n* 跃迁吸收。 max kmax 吸收强度很弱： k < 100 。 O
max> 270nm
CH3CCH3 CH3CHO 279 290 15 16
CH3
CH=CH CHO
CH3CH=C C CH3 H3C O
* max= 217nm(16000) max= 229.5nm(11090)
红外谱图中，横坐标：吸收波长()或波数()。吸收峰位置。 纵坐标：透过率(T%)或吸光度(A)。吸收峰强度。
正辛烷
2.红外吸收光谱的产生和分子结构的关系
红外吸收光谱是分子中成键原子振动 能级跃迁而产生的吸收光谱。
在分子发生振动能级的跃迁所需能量大于转动能级 跃迁所需能量，所以振动能级跃迁的同时必定伴随 着转动能级的跃迁，因此红外光谱也称振转光谱。
二、红外吸收光谱（IR)
波长（m） 近红外区： 中红外区： 远红外区： 0.75 ~ 2.5 2.5 ~ 15.4 15.4 ~ 830 波数（cm-1） 13330 ~ 4000 4000 ~ 650 650 ~ 12
绝大多数有机化合物红外吸收波数范围：4000 ~ 665cm-1
1.红外光谱图的表示方法
常 见 有 机 波 谱
有机四大谱：紫外吸收光谱、红外吸收光 谱、 核磁共振谱、质谱
UV IR 样品用量少 优点 NMR 准确快速 MS
UV IR NMR MS
0.01-5mg 0.1-1mg 1-5mg 0.000001-0.1mg
E1带
8000
E2带
230
B带
E1带，吸收波长在远紫外区；E2带，在近紫外区 边缘，经助色基的红移，进入近紫外区。
B带, 近紫外区（230-270）弱吸收（ k =204）, 结构 精细 ——芳环的特征吸收带。
[讨论]
下面两个异构体(A与B)，能否用UV鉴别？简单说明理由。
O O
A
B
随共轭体系的增长，吸收向长波方向位移，吸 收强度也随之增大。 可以应用紫外光谱来检验样品的纯度。
CH3 C CH2 t-Bu 1 t-Bu H
四个以上的-CH2-相连722-724cm-1
=CH 3100~3010cm-1 =CH 1000~800cm-1
CH3 C C CH3 0.35 t-Bu 0.14 CH3 C C CH3 0 CH3
C=C 中等强度的吸收，吸收峰的强度受分子对称性影响
例：丙酮
max = 279nm (k =15)
正己烷
k
nm
• 基本术语：
红移（向红移动）：最大吸收峰波长移向长波。
蓝移（向蓝移动）：最大吸收峰波长移向短波。
随共轭体系的增长，吸收向长波方向位移，吸收强 度也随之增大。
CH2=CH-CH=CH2 max= 217nm（21000）
CH2=CH-CH=CH-CH=CH2 max= 258nm（35000）
*
165nm

电子能级 乙烯
*4 *3 217nm 2 1
丁二烯
生色基：产生紫外（或可见）吸收的不饱和基团，如： C=C、C=O、NO2等。 助色基：其本身在紫外或可见光区不显吸收，但当其与 生色基相连时，能使后者吸收峰移向长波或吸收强度增加 （或同时两者兼有），如：-OH、-NH2、Cl等。
(4)已知物的鉴定：若被测物的IR与已知物的谱 峰位置和相对强度完全一致，则可确认为一种物 质（注意仪器的灵敏度及H2O的干扰）。 (5)未知物的鉴定：可推断简单化合物的结构。 对复杂的化合物，需要UV、NMR、MS的数据。
3.有机化合物基团的特征频率
区段 (Ⅰ) N-H 和 O-H 伸 缩振动 区 (Ⅱ) 不饱和 特 C-H 伸 征 缩振动 频 区 率 区 (Ⅲ) 饱和 C-H 伸 缩振动 区 波数范围/cm-1 振动类型 O-H 伸缩 3750～3000 N-H 伸缩 相关有机化合物中基团的特征频率/cm-1 醇酚单体 3650-3590(s);缔合 3400-3200(s,b) 酸 单体 3560-3500(m) ;缔合 3000-2500(s,b) 胺 1。;3500(m)和 3400(m);2。3500-3300(m) 亚胺 3400-3300(m) 酰胺 3350(m)和 3160(m);一取代酰胺 33203060(m) 炔 3300 (s) 烯 3090-3010(m) 芳烃 -3030 说明 无论单体 还 是 缔 合 ， ν N-H 吸收都比 ν O-H 吸 收 尖而弱 醛基的 ν =C-H 吸 收 于 2820cm-1 和 2720cm-1 处 3000cm-1 处 为区分饱 合与不饱 合 ν C-H 的 分界线 (? -H 的 ν C-H 吸 收 在 3050cm-1 处
对称 伸缩振动 伸缩振动 （） (键长改变) 分子振动 弯曲振动 不对称 伸缩振动 面内弯曲振动 面外弯曲振动
（） (键角改变)
亚甲基的振动模式：
红外光谱的产生条件：
只有引起分子偶极距变化的振动才能产生红外吸收。
强度决定于振动时偶极矩变化大小。偶极矩变化愈大，吸收 强度愈大；偶极矩变化愈小，吸收强度愈小；没有偶极矩变 化, 则不产生红外吸收。 例：VC=O 吸收强度大于 VC=C 收峰很弱。
n* max= 321nm(20) max= 310nm(42)
[讨论] 乙醛有两个吸收带， 1max= 190nm (k1=10000) 2max= 290nm (k2=12.5) 问：这两个吸收带各属乙醛的什么跃迁？
4）芳香族化合物的三个*吸收带
Ⅰ
185
Ⅱ
200
Ⅲ
255
60000
Cl2C=CCl2
C-H 980-650cm-1，可判断取代基性质、数目及顺反异构。
3. 炔烃
VC≡C 2260-2100cm-1 ≡C-H 700-600cm-1
V≡C-H 3320-3310cm-1
4. 芳烃 C=C 1660~1450cm-1 =CH 3030cm-1 =CH 900~650cm-1
。
对称烯、炔等无吸收峰或吸
3.红外谱图解析
A.红外谱图解析基础知识
(1) 特征频率区：红外光谱中4000-1～1300cm-1的高 C 频区称为特征频率区。主要是X-H、三键( N ) 及 双键（C=C,C=O,C=C)的伸缩振动。 (2) 指纹区：红外光谱的1300cm-1 ～ 650cm-1的低 频区称为指纹区。主要是各种单键（C-N,C-O,C-C) 的伸缩振动及各种弯曲振动的吸收峰。 (3) 相关峰：习惯上把同一官能团的不同振动方式 而产生的红外吸收峰称为相关峰。如甲 基(-CH3) 2960cm-1(as)，2870cm-1(s)， 1470cm-1 、 1380cm-1 ( C-H剪式及面内摇摆)。