FTIR红外光谱原理及图谱解析完整版本课件
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FTIR红外光谱原理及图谱解析完整版本课件简介
FTIR红外光谱是一种常用的物质分析方法，广泛应用于化学、生物、环境等领域。本文介绍FTIR红外光谱的原理和图谱解析方法。
一、红外光谱原理
FTIR红外光谱的原理是基于物质分子振动的吸收和散射行为。当分子中的化学键振动时，将会吸收红外光谱区域的能量，产生特定的吸收峰。FTIR光谱分析仪通过红外光源和可变波长的光学器件将可见光波长转化为红外波长，使其能够与物质的振动共振。经过物质样品后，经过红外光谱检测器，将该区域的光强度转换为物质光谱图。
二、FTIR光谱图谱解析方法
1.波数和吸收峰
FTIR光谱图中，横坐标为波数，纵坐标为吸收率或透过率。不同物质的振动特性存在差异，因此所产生的吸收峰位置也不同。FTIR光谱图分析可以通过峰的波数来推断物质中的官能团，并可定性或定量分析样品中成分的存在。
2.峰形及其宽度
FTIR光谱图中峰形和宽度提供了有关振动模式和分子结构的信息。当样品存在着两种或更多种不同类型的化学键时，产生的峰可能是峰形尖锐的或不对称的，而单一类型的化学键则产生峰形较为平缓的吸收峰。
3.吸收强度
FTIR光谱中吸收强度是定量分析制备样品中成分存在的重要指标，吸收峰强度和峰的面积可用于计算样品中成分的含量。吸收因素可能包括洗涤和处理的语句、溶剂效应、仪器信噪比等因素。
4.干扰峰
物质在FTIR光谱测试过程中，可能会产生应力、化学作用、示谐频和空气湿度等干扰峰。为了避免这些因素影响光谱数据，应采取适当的标准条件、仪器校准等措施来进行分析，避免由于干扰而得到错误的结果。
结语
FTIR红外光谱分析是一种重要的化学分析技术。理解FTIR红外光谱的原理和图谱解析方法，能够帮助我们准确、敏捷地进行样品分析。
实验四 红外光谱（IR）
光是一种电磁波，红外光是介于可见光和微波之间的电磁波，对有机化合物而言，重要的是2.5μm-15μm（即4000 cm-1-660cm-1）。
分子的运动有平动、转动和振动，而分子中存在着两种基本的振动：伸缩振动（键长改变的振动）和弯曲振动（键角发生改变的振动）。各个化学键的振动品频率不仅与化学键本身有关，而且受到整个分子的影响。当一定频率的红外光照射分子时，如果分子的一个振动频率与红外光的频率相同，红外光则被吸收。这样连续改变红外光的频率就可以观察到一红外吸收光谱（频率或波长为横坐标，吸收率或透射百分率为纵坐标），如图2-28所示。一般红外光谱图分为两个主要区域：官能团区2.5μm -7.5μm(4000-1300 cm-1)；指纹区7.7-μm 15μm(1300-660 cm-1)。前一个区域一般是由两个原子振动所产生的，与整个分子的关系不大，这个区域对判别化合物的官能团起着重要作用。指纹区的基本振动是多原子体系的伸缩和弯曲振动，与整个分子有关，这个区域中每个化合物有着彼此不同的谱图，就象人们的指纹一样，没有两个指纹是相同的，所以这个区域称为指纹区。指纹区对鉴定两个化合物是否相同起着很大的作用。
图4-1 甲苯和正己烷的红外光谱图 由此可见，分子的振动频率大小决定了红外光谱横坐标的位置，而分子的振动有多种形式，影响因素也有很多。对双原子的振动频率（如图2-29所示）可用下式表示：
m1 m2
图4-1双原子的振动示意图
kcv21
式中：ν=振动带的波数
c=光速
k=键的力常数
μ=所涉及原子的折合质量
2121mmmmu
m1=第一个原子的质量
m2=第二个原子的质量
由上述公式可知：原子质量的增加使吸收频率减少，Y-H类型的官能团（Y=O、N、C、卤素等）的吸收频率最大，同时键的力常数增加吸收频率增加，如碳碳叁键的伸缩振动频率大于碳碳双键的伸缩振动频率。
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红外谱图的解析
红外谱图的解析经验大家请顶一下！！ ！（不是原创。是转贴！）
首先应该对各官能团的特征吸收熟记于心（我自己常常记不牢，估计是老了，唉！），因 为官能团特征吸收是解析谱图的基础。
对一张已经拿到手的红外谱图：
（1） 首先依据谱图推出化合物碳架类型：根据分子式计算不饱和度，公式：
不饱和度=F + l+（T-0）/2其中：
F：化合价为4价的原子个数（主要是C原子），
T：化合价为3价的原子个数（主要是N原子），
0 :化合价为1价的原子个数（主要是H原子），
我以前本科上谱学导论时老师给过公式，但字母都被我改了 F、T、0分别是英文4,3
1的首字母，这样我记起来就不会忘了 ：）。
举个例子：比如苯：C6H6,不饱和度=6+1+ （0-6） /2=4, 3个双键加一个环，正好
为4个不饱和度；
（2） 分析3300~2800cm "-1区域C~H伸缩振动吸收；以3000 cm *-1为界:高于3000cm
*-1 为不
饱和碳C 41伸缩振动吸收，有可能为烯，烘,芳香化合物,而低于3000cm二1 一般为饱
和C~H伸缩振动吸收；
（3） 若在稍高于3000cm "-1有吸收，则应在2250~1450cm *4频区,分析不饱和碳碳键的
伸
缩振动吸收特征峰，其中：
块 2200^2100 cm "-1
烯 1680^1640 cm *-1
芳环 1600,1580,1500,1450 cm "T
若已确左为烯或芳香化合物，则应进一步解析指纹区，即1000~650cm "-1的频区，以
确定取代基个数和位置（顺反，邻、间、对）；
（4） 碳件架类型确泄后，再依据其他官能团，如C=0,0-H,C^等特征吸收来判泄化合物 的官能团：
（5） 解析时应注意把描述各官能团的相关峰联系起来，以准确判立官能团的存在，如2820 ,2720和1750~1700cm "T的三个峰,说明醛基的存在。
手把手教你红外光谱谱图解析
一、红外光谱的原理[1]
1. 原理
样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收其中一些频率的辐射，分子振动或转动引起偶极矩的净变化，是振-转能级从基态跃迁到激发态，相应于这些区域的透射光强减弱，透过率T%对波数或波长的曲线，即为红外光谱。
辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构
2.红外光谱特点
红外吸收只有振-转跃迁，能量低；
除单原子分子及单核分子外，几乎所有有机物均有红外吸收；
特征性强，可定性分析，红外光谱的波数位置、波峰数目及强度可以确定分子结构；
定量分析；
固、液、气态样均可，用量少，不破坏样品；
分析速度快；
与色谱联用定性功能强大。
3.分子中振动能级的基本振动形式
红外光谱中存在两类基本振动形式：伸缩振动和弯曲振动。 图一 伸缩振动
图二 弯曲振动
二、解析红外光谱图
1.振动自由度
振动自由度是分子独立的振动数目。N个原子组成分子，每个原子在空间上具有三个自由度，分子振动自由度F=3N-6(非线性分子)；F=3N-5(线性分子)。
为什么计算振动自由度很重要，因为它反映了吸收峰的数量，谱带简并或发生红外非活性振动使吸收峰的数量会少于振动自由度。
U=0→无双键或环状结构
U=1→一个双键或一个环状结构
U=2→两个双键，两个换，双键+环，一个三键
U=4→分子中可能含有苯环
U=5→分子中可能含一个苯环+一个双键
2.红外光谱峰的类型
基频峰：分子吸收一定频率红外线，振动能级从基态跃迁至第一振动激发态产生的吸收峰，基频峰的峰位等于分子或者基团的振动频率，强度大，是红外的主要吸收峰。
泛频峰：分子的振动能级从基态跃迁至第二振动激发态、第三振动激发态等高能态时产生的吸收峰，此类峰强度弱，难辨认，却增加了光谱的特征性。
特征峰和指纹峰：特征峰是可用于鉴别官能团存在的吸收峰，对应于分子中某化学键或基团的振动形式，同一基团的振动频率总是出现在一定区域；而指纹区吸收峰特征性强，对分子结构的变化高度敏感，能够区分不同化合物结构上的微小差异。
