第五节 红外吸收光谱的解析
一、谱图解析的方法
利用红外光谱进行分析，大致可分为官能团定性分析和结构分析两方面。官能团定性是根据化合物的IR光谱的特征峰，测定物质含有哪些官能团，从而确定化合物的类别。结构分析是由化合物的IR光谱，结合其它性质测定有关化合物的化学结构式或立体结构。在进行化合物的鉴定及结构分析时，对谱图经常用到直接法、否定法和肯定法。
1、直接法 用已知物的标准品与被测品在相同的条件下，测定IR光谱，并进行对照，完全相同时则可肯定为同一化合物。应特别注意两点：一是所用仪器与标准谱图是否一致，二是测定的条件（样品的物理状态、样品的浓度及溶剂等）与标准谱图是否一致
2、否定法 依据IR光谱与分子结构的关系，谱图中某些波数的吸收峰反映了某种基团的存在，如果谱图中不出现某种吸收峰时，就可否定某种基团的存在。
3、肯定法 借助于红外光谱中特征吸收峰，以确定某种特征基团存在的方法。谱图中在1740处有强的吸收，并且在1260~1050区域内出现两个强的吸收峰，就可判定分子中含有酯基。
二、谱图解析的步骤
测得试样的IR光谱后，接着就是对谱图进行分析。应该说，谱图解析并无严格的程序和规则。在本节的上半部分对各基团的IR光谱进行了简单的讨论，并将中红外区分成八个区域。解析谱图时，可先从各区域的特征频率入手，发现基团后，再根据指纹区进一步核证其基团及其与其它基团的结合方式。例如1-辛烯CH3(CH2)5CH=CH2的红外光谱。见图3—26。在该光谱中有-CH=CH2基的存在，可观察到3040 cm-1附近的不饱和=C-H伸缩振动（图中a）、1680—1620 cm-1处的 C=C伸缩振动（图中b）和990 cm-1及910 cm-1处的=C-H及=CH2面外摇摆振动（图中c）四个特征峰。这一组特征峰是因-CH=CH2基存在而存在的相关峰。可见，用一组相关峰可以更准确地鉴别官能团。单凭一个特征峰就下结论是不够的，要尽可能把一个基团的每个相关峰都找到。也就是既有主证，还得有佐证才能肯定。这是应用IR光谱进行定性分析的一个原则。有这样的一个经验叫做"四先、四后、一抓法"，即先特征，后指纹；先最强峰，后次强峰，再中强峰；先粗查，后细查；先肯定，后否定；一抓是抓一组相关峰。谱图具体解析步骤如下：
1 第二章 红外光谱和拉曼光谱技术研究阴离子型层状及插层材料的结构
红外光谱和拉曼光谱技术是相当成熟的分子结构研究手段，目前已经应用于多种阴离子型层状结构LDHs的层板阳离子、层间阴离子的研究[1-21]。LDHs中的水是一个很强的红外吸收体，因此，红外光谱中很难观察到层板羟基的伸缩振动吸收峰。但是，水又是一个很差的散射体，层板羟基的伸缩振动可以很容易在拉曼光谱中观察到，因此拉曼光谱法在LDHs研究中逐渐得到人们的重视[18]。近年来，红外发射光谱技术、热分析/红外光谱联用技术、原位红外和拉曼光谱技术等已经被用来研究LDHs的热稳定性及有机阴离子插层LDHs的热分解过程[21-26]。相关红外光谱和拉曼光谱技术在LDHs中的应用研究综述详见文献[27]。
2.1. LDHs层板的振动光谱
2.1.1. MgAl-LDHs的振动光谱
MgAl-LDHs在目前的文献中研究最多，下面以MgAl-LDHs为例说明LDHs层板的振动光谱峰位归属，并且对不同金属阳离子组成的LDHs层板的振动光谱进行比较分析。MgAl-LDHs的红外光谱谱图在3450cm-1处可以观察到一个强而宽的吸收峰（图2-1），这是由两个或三个羟基伸缩振动和层间水分子伸缩振动重叠而成的；在3000~3300cm-1附近有时还出现一个肩峰，这是由羟基和层间碳酸根的相互作用而产生的；在650cm-1以下可观察到晶格的平移振动，而在700~1000cm-1范围内观察到归属于羟基和水的平移振动模式的宽而强的吸收峰，450cm-1处的吸收峰归属于[AlO6]3-基团或Al-O的单键振动。在600~650cm-1之间，观察到由多组分峰相重叠而成的一个宽峰，在555cm-1附近有时有一个独立的峰。680cm-1处峰形比较复杂，这是由于Al-O和Mg-O键的振动峰与碳酸根的ν4振动峰发生重叠的缘故。对870cm-1附近的吸收峰的归属存在争议，一些研究者认为此峰是由层间CO32-的ν2振动产生的[28-30]，而Kagunya等人[31]则认为856cm-1附近的峰归属于LDHs的层间阴离子CO32-、NO3-及OH-的转动振动模式Eu(R)(OH)。而拉曼光谱中羟基伸缩振动很弱，但要比红外光谱中相应振动模式的峰更尖锐。Kagunya等[31]将695cm-1和1061cm-1处的两个峰归属于平移振动模式Eg(T)和转动振动模式Eg(R)，这两个峰与相应层间CO32-产生的ν4（约680cm-1）和ν1（约1063cm-1）振动峰位置接近，可能会发生重叠。Kloprogge等[29]在1061cm-1和1053cm-1处分别观察到一个尖峰和一个宽而弱的重叠峰。在476cm-1和552cm-1处的两个峰是由与主体Al相连的羟基振动产生的，但也可能受到配体中Mg的影响。476cm-1峰具有拉曼活性，而552cm-1峰与红外光谱中553cm-1峰具有相同的振动模式。
红外光谱(IR)(InfraredSpectroscopy)
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红外光谱（ I R ）（ Infrared Spectroscopy ）
第一节：概括
1 、 红外汲取光谱与紫外汲取光谱同样是一种分子汲取光谱。红外光的能量（△ E=0.05-1.0ev ）较紫外光（△ E=1-20ev ）低，当红外光照耀分子时不足以惹起分子中价电子能级的跃迁，而能惹起分子振动能级和转动能级的跃迁，故红外汲取光谱又称为分子振动光谱或振转光谱。
2 、红外光谱的特色：特色性强、合用范围广。
红外光谱对化合物的判定和有机物的构造剖析拥有鲜亮的特色性，构成化合物的原子质量不一样、化学键的性质不一样、原子的连结序次和空间地点不一样都会造成红外光谱的差异。
红外光谱对样品的合用性相当宽泛，不论固态、液态或气态都可进行测 定。
3、红外光谱波长覆盖地区： 0.76 mm ~ 1000mm.
红外光按其波长的不一样又区分为三个区段。
（ 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（在 4000-400 cm-1 ）
往常所用的红外光谱是在这一段的（，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
）
转动光谱出此刻远红外区。
4、红外光谱图：当物质分子中某个基团的振动频次和红外光的频次同样时，分子就要汲取能量，从本来的振动能级跃迁到能量较高的振动能级，将分子汲取红外光的状况用仪器记录，就获得红外光谱图。
5、红外光谱表示方法：
（ 1）红外光谱图
波数
红外光谱图以透光率 T ％为纵坐标，表示汲取强度，以波长 l ( mm) s (cm-1) 为横坐标，表示汲取峰的地点，现主要以波数作横坐标。波数是
.
. 红外光谱习题
一． 选择题
1．红外光谱是（ACE）
A：分子光谱 B：原子光谱 C：吸光光谱
D：电子光谱 E：振动光谱
2．当用红外光激发分子振动能级跃迁时，化学键越强，则（ACE）
A：吸收光子的能量越大
B：吸收光子的波长越长
C：吸收光子的频率越大
D：吸收光子的数目越多
E：吸收光子的波数越大
3．在下面各种振动模式中，不产生红外吸收的是（AC）
A：乙炔分子中对称伸缩振动
B：乙醚分子中不对称伸缩振动
C：CO2分子中对称伸缩振动
D：H2O分子中对称伸缩振动
E：HCl分子中H－Cl键伸缩振动
4．下面五种气体，不吸收红外光的是（D）
Ａ：OH2 Ｂ：2CO Ｃ：HCl Ｄ：2N
5 分子不具有红外活性的,必须是（D）
Ａ：分子的偶极矩为零
Ｂ：分子没有振动
Ｃ：非极性分子
Ｄ：分子振动时没有偶极矩变化
Ｅ：双原子分子
6．预测以下各个键的振动频率所落的区域，正确的是（AD）
Ａ：Ｏ－Ｈ伸缩振动数在4000～25001cm
B:C-O伸缩振动波数在2500～15001cm
C:N-H弯曲振动波数在4000～25001cm
D:C-N伸缩振动波数在1500～10001cm
E:C≡N伸缩振动在1500～10001cm
.
. 7.下面给出五个化学键的力常数,如按简单双原子分子计算,则在红外光谱中波数最大者是（B）
A:乙烷中C-H键,k5.1510达因1cm
B: 乙炔中C-H键, k5.9510达因1cm
C: 乙烷中C-C键, k4.5510达因1cm
D: CH3C≡N中C≡N键, k17.5510达因1cm
E:蚁醛中C=O键, k12.3510达因1cm
8．基化合物中,当C=O的一端接上电负性大的基团则（ACE）
A:羰基的双键性增强
