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红外光谱图库 IR 红外光谱分析

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红外光谱谱图解析

红外光谱谱图解析
作判断有无甲基存在的依据。 烯烃的C—H弯曲振动在1000~800 cm-1范围，可以借以鉴别各种取代类
型的烯烃。 芳烃的C—H弯曲振动主要是900~650 cm-1处的面外弯曲振动，对确定
苯的取代类型很有帮助。
18:02:04
②C—O伸缩振动 这类振动产生的吸收带常常是该区中的最强峰。 醇的C—O在1260~1000 cm-1；酚的C—O1350~1200 cm-1； 醚的C—O在1250~1100 cm-1；饱和醚常在1125 cm-1出现； 芳香醚多靠近1250 cm-1。
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
18:02:04
18:02:04
2、 烯烃，炔烃
CH
CH 伸
CC 缩
CC 振
a)C-H 伸缩振动(> 3000 cm-1)
动
CH 变
形
振 动
H CH H C H C CH2
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
-（CH2）nn
18:02:04
a)由于支链的引入，使CH3的对称变形振动发生变化。 b)C—C骨架振动明显
H C C H3 C H3
C H3 C
中红外区： 远红外区：纯转动能 级跃迁，变角、骨架 振动；异构体、金属 有机物、氢键
18:02:04
一、认识红外光谱图
18:02:04
1、红外光谱图
峰强：Vs（Very strong）： 很强；s（strong）：强； m（medium）：中强； w（weak）：弱。 峰形：表示形状的为宽峰、尖峰 、肩峰、双峰等类型

红外光谱 (IR)

红外光谱 (IR)
正己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为1652 cm-1
16:13:34
2. 非谐振子:
*真实分子并非严格遵守谐振子规律, 其 势能曲线不是抛物线。
*由量子力学求得非谐振子的能级为:
E振=(V+1/2) ν- -(V+1/2)2Xe ν-
式中V:振动量子数, 其值可取0, 1, 2….
Xe:非谐性修正系数
(二).多原子分子的振动类型
2. 分子振动自由度与峰数
*基本振动的数目称为振动自由度; 由N个原子构成的分子,其总自由度 为3N个。
*分子作为一个整体,其运动状态可 分为:平动、转动和振动。
*分子自由度数(3N)=平动自由度+ 转动自由度+振动自由度
*振动自由度=分子自由度数(3N)(平动自由度+转动自由度)
(1) 伸缩振动: 以ν表示, 又可分: 对称(νs) 不对称(νas)
(2) 弯曲振动:以δ表示, 又可为4种。 面内弯曲振动δ ip：剪式；平面摇摆 面外弯曲振动δ 0.0.p：扭曲；非平面摇摆
νas > νs> δ S > δ 0.0.p
亚甲基的振动模式：
谱图解析——正己烷
在 2962cm-1 处 的 峰 是 CH3 基 团的不对称伸缩振动。这种 不对称伸缩振动范围 2962±10cm-1 ， 事 实 上 ， 存 在两个简并的不对称伸缩振 动（显示其中一个）。
*振动频率(ν)是键的力常数(K)及两 个原子(mA与mB)的质量的函数。
这些式子表明:双原子分子的振动频率 (波数)随着化学键力常数的增大而 增加, 同时也随着原子折合质量的 增加而降低。
表： 某些键的伸缩力常数（毫达因/埃）
✓ 例： ✓ 例：

红外光谱IR和拉曼光谱Raman课件

红外光谱IR和拉曼光谱Raman课件

优缺点分析
IR光谱
优点是检测的分子类型广泛，可用于多种类型的化学分析；缺点是需要样品是固态或液态，且某些基团可能无法 检测。
Raman光谱
优点是无需样品制备，对气态、液态和固态样品都适用；缺点是检测灵敏度相对较低，可能需要更长的采集时间 和更强的光源。
选择与应用指南
选择
根据样品的类型和所需的化学信息，选择合适的分析方法。对于需要检测分子振动信息 的样品，IR光谱更为合适；而对于需要快速、非破坏性检测的样品，Raman光谱更为
领域的研究和应用。
04
CATALOGUE
红外光谱（IR）与拉曼光谱（ Raman）比较相似性与差异性Fra bibliotek相似性
两种光谱技术都利用光的散射效应来 检测物质分子结构和振动模式。
差异性
IR光谱主要检测分子中的伸缩振动， 而Raman光谱则主要检测分子的弯曲 振动。此外，IR光谱通常需要样品是 固态或液态，而Raman光谱对气态和 液态样品也适用。
拉曼散射是由于物质的分子振动或转动引起的，散射光的频率与入射光的频率不同 ，产生拉曼位移。
拉曼散射的强度与入射光的波长、物质的浓度和温度等因素有关。
拉曼活性与光谱强度
拉曼活性是指物质在拉曼散射中的表 现程度，与物质的分子结构和对称性 有关。
在拉曼光谱实验中，可以通过控制入 射光的波长和强度，以及选择适当的 实验条件来提高拉曼光谱的强度和分 辨率。
红外光谱解析
特征峰解析
根据红外光谱的特征峰位置和强 度，推断出分子中存在的特定振
动模式。
官能团鉴定
通过比较已知的红外光谱数据，可 以鉴定分子中的官能团或化学键。
结构推断
结合其他谱图数据（如核磁共振、 质谱等），可以推断分子的可能结 构。

红外光谱谱图解析

红外光谱谱图解析
作判断有无甲基存在的依据。 烯烃的C—H弯曲振动在1000~800 cm-1范围，可以借以鉴别各种取代类
型的烯烃。 芳烃的C—H弯曲振动主要是900~650 cm-1处的面外弯曲振动，对确定
苯的取代类型很有帮助。
19:06:26
②C—O伸缩振动 这类振动产生的吸收带常常是该区中的最强峰。 醇的C—O在1260~1000 cm-1；酚的C—O1350~1200 cm-1； 醚的C—O在1250~1100 cm-1；饱和醚常在1125 cm-1出现； 芳香醚多靠近1250 cm-1。
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酸酐的C=O
双吸收峰：1820～1750 cm-1 ，两个羰基振动偶合裂分； 线性酸酐：两吸收峰高度接近，高波数峰稍强； 环形结构：低波数峰强；
19:06:26
羧酸的C=O
1820～1750 cm-1 ， 氢键，二分子缔合体；
19:06:26
（4）确定好可能基团后，对指纹区的谱带进行分析
19:06:26
（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。
19:06:26
3、再根据谱带的位置、强度、宽度等特征，推测官能团可能与什么取 代基相连接。
=C-H C-H CC C=C
O-H O-H（氢键）
C=O C-C，C-N，C-O
S-H P-H N-O N-N C-F C-X

红外（IR）谱图解析基础知识

红外（IR）谱图解析基础知识

红外谱图解析基础知识(一)、基团频率区和指纹区1、基团频率区中红外光谱区可分成4000 cm-1 ~1300（1800）cm-1和1800 （1300 ）cm-1 ~ 600 cm-1两个区域。

最有分析价值的基团频率在4000 cm-1 ~ 1300 cm-1 之间，这一区域称为基团频率区、官能团区或特征区。

区内的峰是由伸缩振动产生的吸收带，比较稀疏，容易辨认，常用于鉴定官能团。

在1800 cm-1 （1300 cm-1 ）~600 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。

这种振动基团频率和特征吸收峰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异，并显示出分子特征。

这种情况就像人的指纹一样，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种基团的旁证。

基团频率区可分为三个区域：（1）4000 ~2500 cm-1 X-H伸缩振动区，X可以是O、N、C或S等原子。

O-H基的伸缩振动出现在3650 ~3200 cm-1 范围内，它可以作为判断有无醇类、酚类和有机酸类的重要依据。

当醇和酚溶于非极性溶剂（如CCl4），浓度于0.01mol. dm-3时，在3650 ~3580 cm-1 处出现游离O-H基的伸缩振动吸收，峰形尖锐，且没有其它吸收峰干扰，易于识别。

当试样浓度增加时，羟基化合物产生缔合现象，O-H基的伸缩振动吸收峰向低波数方向位移，在3400 ~3200 cm-1 出现一个宽而强的吸收峰。

胺和酰胺的N-H伸缩振动也出现在3500~3100 cm-1 ，因此，可能会对O-H伸缩振动有干扰。

C-H的伸缩振动可分为饱和和不饱和的两种。

饱和的C-H伸缩振动出现在3000 cm-1以下，约3000~2800 cm-1 ，取代基对它们影响很小。

如-CH3 基的伸缩吸收出现在2960 cm-1和2876 cm-1附近；R2CH2基的吸收在2930 cm-1 和2850 cm-1附近；R3CH基的吸收基出现在2890 cm-1 附近，但强度很弱。

仪器分析课件红外光谱IR

仪器分析课件红外光谱IR

2020/6/16
《红外光谱 》
24
红外光谱与分子结构
（2）共轭效应
共轭效应使共轭体系中的电子云密度平均化，结 果使原来的双键略有伸长（即电子云密度降低），力 常数减小，使其吸收频率往往向低波数方向移动。例 如酮的C=O，因与苯环共轭而使C=O的力常数减小， 振动频率降低。
R CR
CR
C
O
O
O
1715cm-1
2020/6/16
《红外光谱 》
14
红外光谱与分子结构
基团的特征吸收峰:
物质的红外光谱是其分子结构的反映，谱图中的 吸收峰与分子中各基团的振动形式相对应。实验表 明 ， 组 成 分 子 的 各 种 基 团 ， 如 O-H 、 N-H 、 C-H 、 C=C、C=O和CC等，都有自己的特定的红外吸收 区域，分子的其它部分对其吸收位置影响较小。通 常把这种能代表某基团存在并有较高强度吸收的谱 带称为特征吸收峰。其所在的位置称为基团频率.
作用引起分子中电子分布的变化。从而改变了键力常
数，使基团的特征频率发生了位移。例如, 羰基C = O
的伸缩振动，随着连接基团电负性的变化，C=O的伸
缩振动频率变化情况如下:
δO-
O
O
O
R C R' R C Cl Cl C Cl
δ+
1715cm-1 1800cm-1 1828cm-1
FCF
1928cm-1
>100 非常强峰vs 20< <100 强峰s
10< <20 中强峰m
1< <10 弱峰w
2020/6/16
《红外光谱 》
13
红外光谱的三要素

红外光谱谱图解析

红外光谱谱图解析
任务2-4
infrared absorption spec-
正溴丁烷的波谱解析 troscopy，IR
08:31:12
概述 introduction
分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振-转光谱 辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构
近红外区：低能电子 跃迁、含氢原子团伸 缩振动的合频吸收； 稀土、过渡金属
必要时查阅标图谱或与其他谱（1H NMR，13C NMR，MS）配合， 确证其结构。
08:31:12
（一）了解样品来源及测试方法
要求样品纯度98%以上 尽可能地从下面几个方面详尽了解样品的情况： ①样品的来源——合成方法或从何种动、植物体中提取而来； ②样品的纯度、颜色、气味、沸点、熔点、折射率、样品物态、灼烧后 是否残留灰分等； ③样品的化学性质； ④元素分析结果，相对分子质量或质谱提供的分子离子峰，并由此求出 分子式； ⑤红外光谱测定条件和制样方法及所用仪器分辩率。
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
08:31:12
08:31:12
2、 烯烃，炔烃
CH
CH 伸
CC 缩
CC 振
a)C-H 伸缩振动(> 3000 cm-1)
动
CH 变
形
振 动
H CH H C H C CH2
08:31:12
（二）计算不饱和度
定义： 不饱和度是指分子结构中达到饱和所缺一价元素的“对”数。如： 乙烯变成饱和烷烃需要两个氢原子，不饱和度为1。 计算： 可按下式进行不饱和度的计算：
UN= （2 + 4n6 + 3n5 + 2n4 + n3 – n1 ）/ 2 n6，n5， n4 ， n3 ， n1 分别为分子中六价，五价，……，一价元素数目。 作用： 由分子的不饱和度可以推断分子中含有双键，三键，环，芳环的 数目，验证谱图解析的正确性。 例： C9H8O2 UN = （2 +29 – 8 ）/ 2 = 6

IR 红外光谱分析

IR 红外光谱分析

理论振动数（峰数）
设分子的原子数为n， 对非线型分子,理
论振动数=3n-6
如H2O分子，其振 动数为3×3-6=3 对线型分子，理论 振动数=3n-5 如CO2分子，其理
论振动数为3×3-5=4
非线型分子：n个原子一般有3n个自由度，但有3个平动和3个绕轴转动无能 量变化； 线型分子：n个原子一般有3n个自由度，但有3个平动和2个绕轴转动无能量 变化。
5. 影响基团频率的因素
基团频率主要由化学键的力常数决定。但分子结构和外
部环境因素也对其频率有一定的影响。 1）电子效应：引起化学键电子分布不均匀的效应。 诱导效应(Induction effect)：取代基电负性—静电诱导—电 子分布改变—k 增加—特征频率增加（移向高波数）。 共轭效应(Conjugated effect)：电子云密度均化—键长变长— k 降低—特征频率减小（移向低波数）。 中介效应(Mesomeric effect)：孤对电子与多重键相连产生 的p- 共轭，结果类似于共轭效应。 当诱导与共轭两种效应同时存在时，振动频率的位移和 程度取决于它们的净效应。
Frequency Range (Hz) 1020-1024
Wavelength Range
Type of Transition
<1 pm
nuclear
X-rays
1017-1020
1 nm-1 pm
inner electron
ultraviolet
1015-1017
400 nm-1 nm
outer electron
3. 谱带强度 分子对称度高，振动偶极矩小，产生的谱带就弱；反之则强。 如C=C， C-C因对称度高，其振动峰强度小；而C=X， C-X，因对 称性低，其振动峰强度就大。峰强度可用很强（vs）、强（s）、 中（m）、弱（w）、很弱（vw）等来表示。 说明：1）吸收峰强度与分子偶极距变化的平方成正比。而偶极距 变化主要由化学键两端原子间的电负性差；振动形式；其它如共 振、氢键、共轭等因素；2）强度比UV-Vis强度小2-3个数量级；3） IR光度计能量低，需用宽狭缝，同一物质的随不同仪器而不同， 因此常用vs, s, m等来表示吸收强度。

IR-红外光谱解析

IR-红外光谱解析
烷烃的红外光谱 0
吸 收 率
100
ν

一般用百分透射率(T)~ 波数(ν)曲线或T~曲线。纵坐标为T% 左(或A：吸 收率 右），因而吸收峰向下，向上则为谷；横坐标是波数（下方，单位
为cm-1）或波长（上方，单位为µ m）
波数：单位长度（cm）内，波振动的次数

波数：ν =１／λ， ν（cm-1）=104/ λ （μm） 透光率：T= I/I0 吸光度： A=lg（I/T）
as
B-2 亚甲基的变形振动（又称弯曲振动) （bending vibration）
基团键角发生周期变化而键长不变的振动
剪式δ
面内变形振动：
摇摆
面外变形振动: 卷（扭）曲振动 非平面摇摆
能量高低顺序
不对称伸缩振动 对称伸缩振动
面内弯曲振动 面外弯曲振动
高 频
低 频
如：线性分子O＝C＝O（二氧化碳）分子。
碲镉汞检测器（MCT检测器） 5. 记录系统
二、Fourier变换红外光谱仪（FTIR）
光源（硅碳棒、高压汞灯）： Michelson干涉仪：将光源 来的信号以干涉图的形式送 检测器： 往计算机进行Fourier变换 计算机： 的数学处理，最后将干涉图 记录仪：（无色散元件）： 还原成光谱图
FTIR光谱仪的优点



频率范围广：可达到45000-6cm-1 准确度高：光通量大，所有频率同时测量 灵敏度高：检测10-９-10-12g的样品 分辨率高：分辨率0.1- 0.005 cm-1,棱镜型：3cm-1, 光栅型分辨率：0.2cm-1重现性好 扫描速度快（＜0.1s），可作快速反应动力学研究， 并可与GC、LC联用。色散型:只能观测较窄的扫描 一次需8、15、30s等。 杂散光不影响检测。 对温度湿度要求不高。 光学部件简单，不易磨损。

红外光谱图库 IR 红外光谱分析

红外光谱图库 IR 红外光谱分析
武汉理工大学资环学院 管俊芳 36
红外－拉曼
5 典型红外图谱（2）
1－己烯
武汉理工大学资环学院 管俊芳 37
红外－拉曼
5 典型红外图谱（3）
武汉理工大学资环学院 管俊芳
38
红外－拉曼
5 典型红外图谱（4）
1 原始珍珠岩
2改性珍珠岩 填料
3人工混匀的 珍珠岩
武汉理工大学资环学院 管俊芳
39
红外－拉曼
26
红外光谱测定中的样品处理技术 9
7 特殊红外测定技术 1) 全反射法 ATR
入射光到达深度
dp

2 sin 2 (n 2 / n1 ) 2
武汉理工大学资环学院 管俊芳
27
红外光谱测定中的样品处理技术 10
7 特殊红外测定技术 2)反射吸收法 RAS(Reflection Absorption Spectroscopy)
武汉理工大学资环学院 管俊芳
32
红外光谱测定中的样品处理技术 14
7 特殊红外测定技术 5)显微红外法 Infrared microscopy 用途
材料中的微小异物、缺陷测定 多层薄膜组成分析 生物组织特定部位测定 材料均一性分析（二维可动台上）
武汉理工大学资环学院 管俊芳 33
红外－拉曼
武汉理工大学资环学院 管俊芳 15
红外－拉曼
4 红外分析方法（1）
红外辐射光源： a）能斯特灯：氧化锆、氧化钍、氧化钇的混 和物 b）硅碳棒：由合成的SiC加压而成 c）氧化铝棒：中间放置铂－铑加热丝的氧化 铝管棒 辐射源在加热1500－2000k时，会发射出 红外辐射光。
武汉理工大学资环学院 管俊芳 16
5 典型红外图谱（5）

IR谱图解析

IR谱图解析

B：苯环上H原子的面外变形吸收峰位置取决于苯环的取代类型， 即与苯环上相邻H原子的数目有关，与取代基的类型基本上无关。随着 邻接H原子数目的增加，C-H面外变形的波数减少。
如： 孤氢（1，3，5取代） 邻接二氢（1，4取代） 邻接三氢（1，3取代；1，2，3取代） 邻接四氢（1，2取代） 邻接五氢（单取代）
从1460cm-1和1380cm-1峰的相对强度可判断化合物链的长短。
红外谱图解析综述
B：和非碳原子相连时，CH3和CH2的变形振动发生位移。如S-CH3、 O-CH3.光谱解析时需注意。
C：当一个C 原子上存在二个CH3或三个CH3时，1380cm-1峰裂分：异
丙基 CH CH3
CH3
3）。叔丁基
O R-C-H
1740 1730 1700缔合1760游离
O R-C-OM
O R-C-NH2
1650（酰胺谱带I） 16001500和1400
O= =O
1667
红外谱图解析综述
如果C=O基与双键，苯环共轭。C=O基的伸缩振动频率比上述相应位置 要低，强度增加。在解析光谱时必须注意。（图8A峰2,B峰4,C峰2,D峰1 酮羰基,峰2羧酸盐羰基,图9A峰2,B峰3,C峰2,D峰3,图10A峰2,B峰1,C峰2,D 峰1,图11A峰3,B峰3,C峰2酰胺谱带Ⅰ,图16B峰3,C峰2）
s -N=C=O -1385（弱）无实用价值。
红外谱图解析综述
3. 双键伸缩振动区（19001200cm-1） 主要包括C=C，C=O，-NO2，S=O，P=O等键的伸缩振动和芳环
的骨架振动等。
（1）烯烃：C=C 16801620cm-1 （强度可变）（图2A,B,C,D峰3） 共轭作用，波数偏低，强度增加。

红外光谱(IR)分析

红外光谱(IR)分析
21
第二节
基本原理
就吸收一定频率的红外光，产生振动跃迁。如果用连续 改变频率的红外光照射某样品，由于试样对不同频率的 红外光吸收程度不同，使通过试样后的红外光在一些波 数范围减弱，在另一些波数范围内仍然较强，用仪器记 录该试样的红外吸收光谱，进行样品的定性和定量分析。
二、双原子分子的振动
分子中的原子以平衡点为中心，以非常小的振幅 （与原子核之间的距离相比）作周期性的振动，可近似 的看作简谐振动。这种分子振动的模型，以经典力学的 方法可把两个质量为m1和m2的原子看成钢体小球，连接
15
第二节
基本原理
等于分子振动能级的能量差（△Ev）时，则分子将吸收 红外辐射而跃迁至激发态，导致振幅增大。分子振动能 级的能量差为 △Ev = △h 又光子能量为
EL=h L 于是可得产生红外吸收光谱的第一条件为： EL =△Ev 即
L=△
16
第二节
基本原理
因此，只有当红外辐射频率等于振动量子数的差值 与分子振动频率的乘积时，分子才能吸收红外辐射，产 生红外吸收光谱。 分子吸收红外辐射后，由基态振动能级（=0）跃迁 至第一振动激发态（=1）时，所产生的吸收峰称为基频 峰。因为△=1时，L=，所以 基频峰的位置（L）等于 分子的振动频率。 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。
4
第一节
概述
为若干个J = 0、1、2、3……的转动能级。 物质对不同波长的光线具有不同的吸收能力，物质 也只能选择性地吸收那些能量相当于该分子振动能变 化△Ev 、转动能变化△Er以及电子运动能量变化△Ee总 和的辐射。 由于各种物质分子内部结构的不同，分子的能级 也千差万别，各种能级之间的间隔也互不相同，这样 就 决定了它们对不同波长光线的选择吸收。 如果改变通过某一吸收物质的入射光的波长，并 记录该物质在每一波长处的吸光度（A），然后以波长

【课件】红外光谱(IR)的原理及其谱图的分析

【课件】红外光谱(IR)的原理及其谱图的分析
C≡C
键长 （nm）
0.154
0.134
0.116
键能 （KJ mol-1）
347.3
610.9
836.8
力常数 k（N.cm-1）
4.5
9.6
15.6
波数范围 （cm-1） 700～1200
1620～1680
2100～2600
一些常见化学键的力常数如下表所示：
键型 O H N H C H C H C H C N C C C O C C C O C C k /N.cm-1 7.7 6.4 5.9 5.1 4.8 17.7 15.6 12.1 9.6 5.4 4.5
红外光谱
一、基本原理 二、红外光谱仪及样品制备技术 三、影响振动频率的因素 四、各类有机化合物的红外特征吸收 五、红外谱图解析及应用
一、 基本原理
1.1 近红外、中红外和远红外
波段名称 波长 μ
波数（cm-1）
近红外 0.75—2.5
13300－4000
中红外 2.5－25
4000－400
远红外
25－1000
2.制样方法
(1) 固体样品的制备 a.压片法: 将1~2mg固体试样与200mg纯KBr研细混合，
研磨到粒度小于2μm，在油压机上压成透明薄片， 即可用于测定。
b.糊状法: 研细的固体粉末和石蜡油调成糊状，涂在两盐 窗上，进行测试，此法可消除水峰的干扰。
液体石蜡本身有红外吸收，此法不能用来研究 饱和烷烃的红外吸收。
3000-3600cm-1
μ：12/13=0.92
14/15=0.93 16/17=0.94
X-H键伸缩振动频率（cm-1）
C-H 2900 Si-H 2150 Ge-H 2070 Sn-H 1850

红外光谱谱图分析

红外光谱谱图分析

C H 3080 cm-1
H
C
3030 cm-1
3080-3030 cm-1
C H 变形
振动
H C CH 2
CH
3080 cm-1 3030 cm-1 3300 cm-1
3000 cm-1 2900-2800 cm-1
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bC=C 伸缩振动1680-1630 cm-1
反式烯
R1
H
CC
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第四节 有机化合物红外谱图解析
analysis of infrared spectrograph
1．烷烃
CH3,CH2,CHC—C,C—H 3000cm-1
CH3
CH2 CH2
δas1460 cm-1
重
δs1380 cm-1
叠
δs1465 cm-1
r 720 cm-1面内摇摆
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
H 990 cm-1
H 910 cm-1 （强） H 2：1850-1780 cm-1
H 890 cm-1（强）
2：1800-1780 cm-1
R2
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1-己烯谱图
2023/10/15
对比
烯烃顺反异构体
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壬烯
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3.醇—OH
a-OH 伸缩振动 b碳氧伸缩振动
55
50
45
2928
40
35
30
纤维素
25
3406
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红外－拉曼
5 典型红外图谱（6）
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红外－拉曼
4 红外分析方法（1）
红外辐射光源： a）能斯特灯：氧化锆、氧化钍、氧化钇的混 和物 b）硅碳棒：由合成的SiC加压而成 c）氧化铝棒：中间放置铂－铑加热丝的氧化 铝管棒 辐射源在加热1500－2000k时，会发射出 红外辐射光。
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红外－拉曼
4 红外分析方法（2）
从光源发射的红外辐射，被均 分为两路，一路通过标准参比物 质（无明显红外吸收），一路通 过试样。当两路光的某一波数到 达检测器的强度有差异时，即说 明试样吸收了某一波数的红外光。
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红外－拉曼
4 红外分析方法（3）
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3
红外－拉曼
1 概述（2） 红外光谱英文为 Infrared Spectrometry (IR) 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。
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红外光谱测定中的样品处理技术 14
7 特殊红外测定技术 5)显微红外法 Infrared microscopy 用途
材料中的微小异物、缺陷测定 多层薄膜组成分析 生物组织特定部位测定 材料均一性分析（二维可动台上）
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红外－拉曼
微音器 前置 放大 器
l
lb
l
s
样 品
光声信号
l
l b 样品支撑台厚
光吸收长度
样品厚 g 气体热扩散长
l
s 样品热扩散长
31
l g 气体层厚
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红外光谱测定中的样品处理技术 13
7 特殊红外测定技术 4) 光声光谱法 PAS PAS Application
强吸收、高分散的样品。如深色催化剂、 煤及人发等。 橡胶、高聚物等难以制样的样品。 不允许加工处理的样品。如古物表层等。
18
4 红外分析方法（5） 红外光谱测定中的样品处理技术 1
液膜法 液体样品 溶液法 水溶液测定 压片法 固体样品 调糊法(或重烃油法，Nujol法) 薄膜法 ATR法、显微红外、DR、PAS、RAS 气体样品 气体池
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红外光谱测定中的样品处理技术 2
1 液 膜 法
用组合窗板进行测定
可通过干涉条纹求吸收池厚度：
b N 2n 1
1 2
右图
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红外光谱测定中的样品处理技术 3
2 溶 液 法
用固定液池进行测定
溶剂选择 易于溶解样品； 非极性，不与样品形成氢键； 溶剂的吸收不与样品吸收重合
图
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红外光谱测定中的样品处理技术 4
5 典型红外图谱（5）
1人工混匀样 清洗2次
2改性样清洗2 次
3改性样清洗 多次
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不同温度下MZ01产品的FTIR特征 （my蒙脱石；mz01室温下；mz01s加温500℃）
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FTIR spectra of the Zr/Al－ pillared montmorillonite at room temperature(part is magnified in pane)
Kubelka-Munk函数 样品吸收较弱时，
k
C
f(
)
C
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红外光谱测定中的样品处理技术 13
7 特殊红外测定技术 4) 光声光谱法 PAS(Photoacoustic Spectroscopy)
主要用于固体样品的测定
变频 红外光
I0
窗口
lg
2 g
气 体
界面层 热 光
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红外光谱测定中的样品处理技术 8
7 特殊红外测定技术 1) 全反射法 ATR
入射光 I0() 界面 散射光
I() 反射光
棱镜：n1 样品：n2
dp Sin
n2 n1
全反射条件
n2 2.38 n2 1.7
例
Sin45º = 0.71
KRS-5
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第四部分 红外光谱分析 激光拉曼光谱分析
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红外－拉曼
第一章 红外光谱
1 概述 2 红外光区的划分 3 红外吸收产生的原理 4 红外分析方法 5 典型红外图谱
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2
红外－拉曼
1 概述（1） 红外光谱属于分子振动光谱。 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，并使得这些吸收区域 的透射光强度减弱。 记录红外光的百分透射比与波长关系的曲线， 即为红外光谱，所以又称之为红外吸收光谱。
反射率 反射率变化 R及吸光系数的定义 1.0
0.5
R0 R
R
R0
R0 R R0
R

0 波数
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红外光谱测定中的样品处理技术 12
7 特殊红外测定技术 3)扩散反射法 DR (Diffuse Reflectance)
f( ) (1 2 )2 K S
样品 标准
相对反射率
样品表面、金属板上有机涂层薄膜的测定1
1
R R0
透明介质 （空气）
4 n1 sin 2 d 3 n2 cos
3
n1 Fresnel eq. n2 n3
28
d
2
基板
样品 （薄膜）
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2
3
红外光谱测定中的样品处理技术 11
7 特殊红外测定技术 2)反射吸收法
红外吸收产生的条件：
（B）偶极矩的变化： 分子在振动过程中，由于键长和键角的变化， 而引起分子的偶极矩的变化，结果产生交变的电 场，这个交变电场会与红外光的电磁辐射相互作 用，从而产生红外吸收。 而多非极性的双原子分子（H2,N2,O2)，虽然也 会振动，但振动中没有偶极矩的变化，因此不产生 交变电场，不会与红外光发生作用，不吸收红外辐 射。称之为非红外活性。
4 红外分析方法（4）
样品的制备： a）粉末法样品： 样品研磨成2微米左右，使之悬 浮于容易挥发的液体中，把含有 试样的悬浮液涂成层状，待溶剂 挥发后，即形成薄层状的样品。
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红外－拉曼
4 红外分析方法（5） 样品的制备： b）压片法 （固体样品最常用的制样方法） 称量样品0.3-3mg，与约200mg的KBr 共同研磨，并混和均匀，用15MPa的压 力压成片状。 （KBr从4000－250cm－1都是透明的，即 不产生红外吸收）
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红外－拉曼
5 典型红外图谱（2）
1－己烯
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红外－拉曼
5 典型红外图谱（3）
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红外－拉曼
5 典型红外图谱（4）
1 原始珍珠岩
2改性珍珠岩 填料
3人工混匀的 珍珠岩
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红外－拉曼
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红外－拉曼
3 红外吸收产生的原理（1） 红外光的能量： 与一般的电磁波一样，红外光亦具有波粒二像性： 既是一种振动波，又是一种高速运动的粒子流。 其波长表示为波数的形式 ＝1/（cm） ＝ 104/ （m） 所具有的能量为： E＝hc/ ＝ hc 红外光所具有的能量正好相当于分子（化学键）的 不同能量状态之间的能量差异。因此才会发生对红外 光的吸收效应。
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红外－拉曼
3 红外吸收产生的原理（4）
分子振动的类型
A）伸缩振动 分子沿成键的键轴方向振动，键的长度发生伸、缩 变化。分对称伸缩s和不对称伸缩sa。
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10
红外－拉曼
3 红外吸收产生的原理（5）
一些化学键的伸缩振动对应的红外波数
键 H-F H-Cl H-Br H-O H-O C-C 分子 波数 cm－1 HF 3958 HCl 2885 HBr 2559 H2O(结构水)（羟基） 3640 H2O(结晶水) 3200-3250 单键 1195 双键 1685 三键 2070
26
红外光谱测定中的样品处理技术 9
7 特殊红外测定技术 1) 全反射法 ATR
入射光到达深度
dp

2 sin 2 (n 2 / n1 ) 2
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红外光谱测定中的样品处理技术 10
7 特殊红外测定技术 2)反射吸收法 RAS(Reflection Absorption Spectroscopy)
气 体 池
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红外光谱测定中的样品处理技术 7
7 特殊红外测定技术 1) 全反射法 ATR (Attenuated Total Reflection)
Analysis of elastic and viscous substances of insoluble, infusible, and or hard to crash natures Examination of materials that are not amenable to the film analysis method Analysis of extremely thin films applies on the top surfaces Sample in solution