第三节 有机化合物红外光谱谱图的基本特征
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各类化合物的红外光谱特征讲解红外光谱是一种广泛应用于化学、生物、材料科学等领域的分析技术,通过检测样品吸收或散射的红外辐射来获取样品的结构信息。
不同类型的化合物在红外光谱中表现出不同的特征,下面将分别讲解有机化合物、无机化合物和生物大分子的红外光谱特征。
1.有机化合物有机化合物在红外光谱中显示出多个特征峰,主要包括C-H伸缩振动和C=O伸缩振动。
C-H伸缩振动出现在2800-3000 cm-1的范围内,不同类型的C-H键有不同的峰位,例如烷基的C-H伸缩振动通常在2850-3000 cm-1之间,而芳香族的C-H伸缩振动在3000-3100 cm-1之间。
C=O伸缩振动出现在1650-1800 cm-1的范围内,不同类型的C=O键有不同的峰位,酮和醛的C=O伸缩振动通常在1700-1750 cm-1之间,羧酸的C=O伸缩振动在1700-1725 cm-1之间。
除了C-H伸缩和C=O伸缩振动,有机化合物还表现出其他特征峰。
N-H伸缩振动通常出现在3100-3500 cm-1之间,-O-H伸缩振动通常出现在3200-3600 cm-1之间。
C-C键伸缩振动和C-C键弯曲振动出现在1200-1700 cm-1之间,其峰位和强度可以提供有关分子结构和取代基的信息。
2.无机化合物无机化合物的红外光谱特征主要来自于它们的晶格振动。
晶体振动通常发生在低频区域,比如300-400 cm-1之间的范围。
晶体振动提供了关于化学键的存在和类型的信息,比如金属-氧化物和金属-氮化物的化学键常常表现出特征峰。
此外,一些无机离子的拉曼活动频率也可以通过红外光谱观察到。
3.生物大分子生物大分子包括蛋白质、核酸和糖类等,它们在红外光谱中显示出独特的特征。
蛋白质和核酸的红外光谱特征主要来自于其各种化学键的振动。
蛋白质中的肽键C=O伸缩振动通常在1650-1675 cm-1之间,背景中峰位较强。
糖类的伸缩振动一般在1000-1200 cm-1之间,不同类型的糖类有不同的峰位和强度。
红外光谱的四大特征
红外光谱的四大特征包括谱带的数目、谱带的位置、谱带的强度以及谱带的形状。
这四大特征可以帮助科学家们在鉴定化合物时确定化合物的类型。
具体来说,
1. 谱带的数目:不同的化合物在红外光谱中表现出不同数量的吸收谱带。
2. 谱带的位置:每个基团都有其特征振动频率,在红外光谱中表现出特定的吸收谱带位置,通常用波数表示。
在鉴定化合物时,谱带位置是最重要的参数之一。
3. 谱带的强度:谱带的强度可以反映化合物中相关基团的含量,也可以反映基团间的相互作用。
4. 谱带的形状:如果所分析的化合物较纯,其谱带较尖锐、对称性好;若是混合物,有时会出现谱带的重叠、加宽,对称性被破坏。
对于晶体固态物质,其结晶的完整性程度也影响谱带形状。
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。
各类化合物的红外光谱特征红外光谱是一种常用的分析技术,可以用于识别和表征不同化合物的结构和功能团。
不同类型的化合物在红外光谱中显示出特定的吸收峰,这些峰对应于特定的振动模式和化学键。
有机化合物的红外光谱特征:1. 烷烃:烷烃的红外光谱特征主要包括C-H伸缩振动峰和C-H弯曲振动峰。
在3000-2850 cm-1区域,烷烃显示出强的C-H伸缩振动峰。
在1450-1375 cm-1区域,烷烃显示出C-H弯曲振动峰。
2. 卤代烃:卤代烃的红外光谱特征主要包括C-X伸缩振动峰和C-H弯曲振动峰。
在3000-2850 cm-1区域,卤代烃显示出C-H伸缩振动峰。
在700-600 cm-1区域,卤代烃会显示出C-X伸缩振动峰(X表示卤素)。
3. 醇:醇的红外光谱特征主要包括O-H伸缩振动峰和C-O伸缩振动峰。
在3650-3200 cm-1区域,醇显示出非常强的O-H伸缩振动峰。
在1050-1000 cm-1区域,醇会显示出C-O伸缩振动峰。
4. 酸:酸的红外光谱特征主要包括O-H伸缩振动峰和C=O伸缩振动峰。
在3650-3200 cm-1区域,酸显示出非常强的O-H伸缩振动峰。
在1750-1690 cm-1区域,酸会显示出C=O伸缩振动峰。
5. 醛和酮:醛和酮的红外光谱特征主要包括C=O伸缩振动峰和C-H伸缩振动峰。
在1750-1690 cm-1区域,醛和酮会显示出强的C=O伸缩振动峰。
在3000-2850 cm-1区域,醛和酮显示出C-H伸缩振动峰。
6. 酯:酯的红外光谱特征主要是C=O伸缩振动峰和C-O伸缩振动峰。
在1750-1690 cm-1区域,酯显示出强的C=O伸缩振动峰。
在1250-1100 cm-1区域,酯会显示出C-O伸缩振动峰。
7. 醚:醚的红外光谱特征主要是C-O伸缩振动峰。
在1250-1100cm-1区域,醚会显示出C-O伸缩振动峰。
8. 腈:腈的红外光谱特征主要是C≡N伸缩振动峰。
在2250-2100cm-1区域,腈会显示出C≡N伸缩振动峰。
各类化合物的红外光谱特征讲解红外光谱是一种重要的分析技术,可以用于确定化合物的结构和化学键的类型。
在红外光谱图中,横坐标表示波数(单位为cm⁻¹),纵坐标表示吸收强度或透射率。
有机化合物:1. 烷烃:烷烃的红外光谱图通常没有明显的峰。
C-H键的拉伸振动一般在3000-2900 cm⁻¹范围内,C-H键的弯曲振动通常在1450 cm⁻¹附近。
2. 烯烃:烯烃的红外光谱图中通常有一个称为"C=C"伸缩振动的特征峰,在1650-1600 cm⁻¹范围内。
C-H键的拉伸振动和弯曲振动与烷烃类似。
3. 芳香烃:芳香烃的红外光谱图中通常有一个称为"C=C"伸缩振动的特征峰,在1600-1475 cm⁻¹范围内。
C-H键的拉伸和弯曲振动在3100-3000 cm⁻¹和1500-1000 cm⁻¹范围内。
4. 醇和酚:醇和酚的红外光谱图中通常有一个称为-OH伸缩振动的特征峰,在3500-3200 cm⁻¹范围内。
C-O键的拉伸振动通常在1300-1000 cm⁻¹范围内。
5. 酮:酮的红外光谱图中通常有一个称为"C=O"伸缩振动的特征峰,在1750-1650 cm⁻¹范围内。
C-C和C-H键的伸缩振动可以在3000-2850cm⁻¹范围内观察到。
6. 醛:醛的红外光谱图中通常有一个称为"C=O"伸缩振动的特征峰,在1750-1650 cm⁻¹范围内。
C-H键的拉伸振动通常在2850-2700 cm⁻¹范围内。
7. 酸:酸的红外光谱图中通常有一个称为-OH伸缩振动的特征峰,在3500-2500 cm⁻¹范围内。
C=O伸缩振动通常在1800-1600 cm⁻¹范围内。
9. 酯:酯的红外光谱图中通常有一个称为C=O伸缩振动的特征峰,在1750-1735 cm⁻¹范围内。