红外吸收光谱分析1法

第一节 基本理论
一、红外吸收光谱的测定与表示法
1. 测定方法 红外光谱测定时所需样品极少，一般为1～5mg。 *固体样品有三种处理方法：
1）配成溶液， 2）与饱和烃如医用石蜡油研成胡状 3）与粉状溴化钾压片，一般用1～2mg样品，与200mg溴化 钾压制成片，可避免溶剂干扰。 *液体样品处理方法： 若不配成溶液，一小滴就够，可直接放在两片吸收池窗板中 间进行测定，叫液膜法。
图2-5正辛烷的红外光谱 （Ⅰ）：2960～2850cm-1； （Ⅱ）－CH2－的剪式振动：1465cm-1； （Ⅲ）δ －CH3 (对称)：1380cm-1； （Ⅳ）的平面摇摆振动：～725cm-1
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CH3
（21）375CcHm-1两CH个3：强度当接分近子的中吸出收现带异，丙基时，甲基的1380cm-1带分裂为1385、 （3） －C(CH3)3：叔丁基与异丙基相似，也使1380cm-1带发生分裂，
另一部分光透过，若将其透过的光用单色器进行色散，就可以得到
一带暗条的谱带。若以波长或波数为横坐标，以百分吸收率为纵坐
标，把这谱带记录下来，就得到了该样品的红外吸收光谱图,获得红
外振动信息。
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红外吸收光谱的图谱多以波长（或波数 ）为横坐标，以表示吸收峰的位置；若 用吸收百分率（adsorption%)表示吸收 强度时，吸收峰向上，但是通常以透射 百分率（transmittance％）表示。
振动或称伸张振动），常用符号“S”或
“ν”表示。
H
H
H
H
C
C
对称伸缩振动（νSCH2）
非对称伸缩振动（νasCH2）
2、弯曲振动：
面内弯曲振动 面外弯曲振动 （1）面内弯曲振动：分为剪式和平面摇摆弯曲振动两种。

光谱分析(1IR)光谱分析（1IR）光谱分析是一种应用广泛的分析技术，其中红外光谱（IR）是非常重要的一种。

本文将介绍红外光谱分析的基本原理、仪器设备以及在不同领域的应用。

一、基本原理红外光谱分析基于物质分子的振动和转动引起的红外辐射吸收现象。

每个物质分子都有特定的振动和转动模式，而这些模式与特定波数的红外辐射相匹配。

通过观察物质在红外光谱范围内的吸收峰，可以确定物质的组成和结构。

红外光谱分析的主要原理包括以下几点：1. 物质分子的振动：红外光通过作用于物质分子上的对应光谱区域，使分子从低能级跃迁到高能级，从而被吸收；2. 传统的红外光谱区域：传统红外光谱范围为4000-400 cm-1，主要包括近红外、中红外和远红外；3. 可见于红外光谱中的吸收峰：吸收峰的位置和强度可以提供物质的结构信息；4. 红外光谱的解析：红外光谱可以通过谱图的解析，确定物质的成分与结构。

二、仪器设备红外光谱分析通常使用一台红外光谱仪器，该仪器包括以下主要部件：1. 光源：通常使用钨灯、硝酸纤维电炉或氨鉍灯作为红外辐射的光源；2. 分光器：将红外辐射耦合到样品中；3. 样品室：用于容纳样品，保持其稳定温度；4. 探测器：将经过样品的红外辐射转换成电信号；5. 计算机系统：用于采集、处理和解析红外光谱的数据。

三、应用领域红外光谱分析在许多领域都有广泛的应用，下面列举了几个典型的应用领域：1. 化学分析：红外光谱可以用于分析化学品的组成、结构和纯度，如有机化合物、聚合物和无机物质等；2. 药物研发：红外光谱分析可以用于药物的质量控制和结构鉴定；3. 食品检测：红外光谱可以用于食品中添加剂、污染物和成分的检测；4. 环境监测：红外光谱可用于检测空气中的污染物、水质分析和土壤分析等；5. 生命科学：红外光谱在生物医学、生物化学和生物物理学等领域中具有重要应用，如蛋白质结构分析、疾病诊断和基因组研究等。

结论红外光谱分析作为一种快速、非破坏性的分析技术，在科学研究和工业生产中有着广泛的应用。

影响基本振动跃迁的波数或频率（基团频率）的直接
因素为化学键力常数 k 和原子质量。 k 大，化学键的振动波数高，如:
kCC(2222cm-1)>kC=C(1667cm-1)>kC-C(1429cm-1) 质量m大，化学键的振动波数低，如:
mC-C(1430cm-1)<mC-N(1330cm-1)<mC-O(1280cm-1)
红外样品的制备
固体样品： 压片法 、糊状法 、溶液法 、 薄膜法
液体样品的制备：溶液法、成膜法 气体样品的制备：充入气体样品槽。
药品检验中最常见为固体样品压片法
键 RCCH
2100-2140
及 RCCR’ 2196-2260
R=R’则无红外吸收
累
2240-2260
分子中有 N，H，C，峰
积 CN
（非共轭） 强且锐；
双
2220-2230
有） 则越弱。
双键伸缩振动区（1900~1200cm-1）
C=O 1900-1650
C=OC 1680-1620
大于18%
3025.61
2849.53
3000 CM-1
2800
2600
0139 0.013
0.012
0.011
0.010
0.009
0.008
0.007
0.006
0.005
0.004
0.003
0.002
0.001
0.000
0.001
0.002
0.003
0.004
0050
3996.8
3600
3200
不同的样品采用不同的制样技术，同一样品 采用不同的制样技术，可能会得到不同的光 谱

常见术语



基频峰、倍频峰、合频峰、热峰 基频峰是分子吸收光子后从一个能级跃迁到相 邻的高一能级产生的吸收。V =0 V=1 倍频峰(2)是分子吸收比原有能量大一倍的光 子之后，跃迁两个以上能基产生的吸收峰，出 现在基频峰波数n倍处。2 为弱吸收。 合频峰是在两个以上基频峰波数之和(组频 1+ 2)或差(1 - 2处出现的吸收峰。合频峰 均为弱峰。 热峰来源于跃迁时低能级不是基态的一些吸收 峰。
IR光谱得到的结构信息


IR光谱表示法： 横坐标为吸收波长（m），或吸收频率（波数/cm） 纵坐标常用百分透过率T%表示 从谱图可得信息： 1 吸收峰的位置（吸收频率） 2 吸收峰的强度 ,常用 vs (very strong), s (strong), m (medium), w (weak) vw (very weak), b (broad) ,sh (sharp),v (variable) 表示 3 吸收峰的形状 (尖峰、宽峰、肩峰)
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
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。
不饱和的C-H伸缩振动出现在3000 cm-1以上。
苯环的C-H键伸缩振动出现在3030 cm-1附近， 它的特征是强度比饱和的C-H键稍弱，但谱带比较 尖锐。 不饱和的双键=C-H的吸收出现在3010~3040 cm-1 范围内，末端= CH2的吸收出现在3085 cm-1附近。 叁键CH上的C-H伸缩振动出现在更高的区域 （3300 cm-1 ）附近。