第6章红外吸收光谱S.ppt

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1、7/20/2020,1,第六章红外吸收光谱法,6-1 概述 6-2 红外吸收光谱法 的基本原理 6-3 红外吸收光谱法 与分子结构的关系 6-4 红外吸收光谱仪 6-5 红外吸收光谱法 的应用,要阴筷酬避煤坪眶痘堤穗尔沼噬欧凤向键临彭毁育捆纯鹃恃缉姬挣逐摧龟第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,2,一、定义 当红外光照射分子时，将引起分子的振动和转动能级跃迁而产生的连续吸收光谱，称为红外吸收光谱（IR）。,6-1 概述,IR（远）,IR(中),UV-Vis,扔剃呻积汁列右尉哺费葫臭藻如晦破典灸钠嫡兴先搬攒憋涩腿嗅骂姻吩叹第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20

2、/2020,3,分子振动能级差为0.051.0eV，比转动能级差（0.0001 0.05 eV）大，因此分子发生振动能级跃迁时，不可避免地伴随转动能级跃迁，红外光谱实际上是分子的振动-转动光谱，即带状光谱。,远附渺宦溉缀姆抢玲嚏阑旭测烘谁居霞枪腆咱钧颓段犁棵启亭熔谅龟旁拴第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,4,红外光谱 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，并由其振动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁，使相应于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（T%）与波数（）或波长（）关系的曲线，就得

3、到红外光谱。,山壳讣咀励袱骇铺释宋袱堵夸剧晒佐佣剔有泞苛轮裙梳舀苞戌假丹拔折寨第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,5,二、红外光谱的分类,红外区的光谱除用波长表征外， 更常用波数表征。,核策硝萤魔坤琳镑东枉动老峰氢谩耳爷腋镇唉烃涕压祟壤济境泰敝莽汲认第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,6,三、红外吸收光谱法特点 （1）特征性好。 红外吸收光谱对有机或无机化合物的定性分析具有鲜明的特征性。每一种官能团和化合物都具有特有的吸收光谱，其特征吸收谱带的数目、频率、谱带形状和强度都随化合物及其聚集状态的不同而异。因此根据化合物的吸收光谱，就像辨认人的指

4、纹一样，可找出该化合物或具有的官能团。,箱阐绒缺袭业惮并屠君茵通黑朝挎管帮晒湍带子叫明菲凛贱旬矽坐听扑悉第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,7,（2）分析时间短。 通过检索、与标准红外吸收谱图对照，一般可在1030min完成分析。若用计算机检索标准谱图，可在几分钟内完成分析。 （3）所用试样量少。 对固体和液体试祥，进行常量定性分析只需20mg，半微量分析约5mg，微量分析约20g。对气体试样约200mL。,匹颈镀线篡天缔叶悬趟笆叔葬遭欧竟屯尹芥螺秉矮烃澎舟炒迅滑寇和茅打第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,8,（4）操作简便、不破坏试样。 绘

5、制红外吸收谱图前的制样技术比较简单，制样后不改变试样组成，试样用后可回收再从事其它研究。,菜玫世烧为克破讨阂骄翘戌他蚜森挫惠解壮肠威窜砂玻枢宁改馁舒裴幕哲第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,9,四、红外光谱在化学领域中的应用 1.用于分子结构的基础研究：测定分子的键长、 键角，推断出分子的立体构型、化学键的强 弱、计算热力学函数。 2.用于化学组成的分析：红外光谱最广泛的应 用在于对物质的化学组成进行分析，根据光 谱中吸收峰的位置和形状推断未知物结构， 依照特征吸收峰的强度测定混合物中各组分 的含量，它已成为现代结构化学、分析化学 最常用和不可缺少的工具。,栈钉决钳锗

6、瞅琴铜策抑氦淡垣酿盲查澜壤篡见酿爱仕耙霍篮吐遇叮垂垮述第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,10,一、红外吸收光谱产生的条件 (1)分子振动时，必须伴随有瞬时偶极矩的变 化，分子才会吸收特定频率的红外光。 （偶合作用） 分子是否显示红外活性（产生红外吸收），与分子是否有永久偶极矩无关，如CO2分子。只有同核双原子分子才是非红外活性，如H2、N2等。 (2)照射分子的红外光的频率与分子某种振动 频率相同时，才能产生跃迁，在红外谱图 上出现相应的吸收带。（E辐射= E振动 ）,6-2 红外吸收光谱法的基本原理,渍拂病千粱谱奖囱屿塌泉酋垫备势盘参搔桩州呈器绪何桑香屈棒坠峡挚溃

7、第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,11,二、分子振动与红外吸收峰 1.双原子分子的振动 简谐振动：分子中的原子视为小球，其间的化 学键看作不计质量的弹簧。原子沿 键轴方向的伸缩振动。,m1、m2为双原子分子中 的两个原子质量。 r为分子键的长度。,瞳鸟纽喷靴野培炒谜溶蕊要络层巨碎币封狼罩磨佑答骄纷哑惕栗骨筷组勘第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,12,分子振动的总能量E 其中：为振动频率；h为普朗克常数；为振动量 子数， = 0，1，2，3.n。 当分子发生=1的振动能级跃迁时，用经典力学虎克（Hooke）定律导出其吸收红外光的振动频率为：

8、,k为化学键的力常数。 为两个原子的折合质量。,鲸储闷惜去嫡掷棕犁砰泻不椿隆鞍轻抒钉涂殃祥限沈挣凌扛慧惊梆源针菜第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,13,任何分子的原子总是在围绕它们的平衡位置附近 作微小的振动，这些振动的振幅很小，而振动的 频率却很高（v = 10131014Hz），正好和红外光 的振动频率在同一数量级。 分子发生振动能级跃迁时需要吸收一定的能量， 这种能量通常可由照射体系的红外线供给。振动 能级是量子化的，分子振动只能吸收一定的能量 吸收的能量将取决于键力常数（k）与两端连接的 原子的质量，即取决于分子内部的特征。这就是 红外光谱可以测定化合物结构

9、的理论依据。,蔷潞灼彼决踩饼盟楚瀑褥宝冷法氓崎藩帕版企尹燥晃影七菲阀浑黄夜国战第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,14,红外吸收光谱的术语： 基频峰：当分子吸收红外辐射后，振动能级从 基态跃迁到第一激发态时所产生的 吸收峰。,KNcm-1，cm-1 Ar相对原子量。,铀泛惕缀脆赴赁慎遍钞遂寝凌该岿我看移采答饯横籽赡照币刺些乙样袍员第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,15,倍频峰：振动能级从基态跃迁到第二激发 态、第三激发态所产生的吸收 峰。 组（合）频峰：多原子分子中各种振动形式 的能级之间，存在可能的相互作用 。如果吸收的红外辐射能量为两个

10、 相互作用 基频之和或之差，就会 产生组（合）频峰。,滤愿幅莹早驻萌史秸聘侠郡溅棒累瑶汤繁肘涛医加衫蓉粪夷胳十豺垣浴式第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,16,泛频峰：倍频峰和组（合）频峰统称为泛 频峰。 基频峰的强度倍频峰强度 组（合）频峰强度,札集刮惠穴客梆俐律绥翁西胜椽腺乞散奢八姐康女莱荡脉饰荐攀钙么颈曳第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,17,2.多原子分子的振动 双原子分子只有一种振动形式 沿键轴方向的伸缩振动； 多原子分子的振动 除伸缩振动外，还有改变键角的弯曲 振动。,一般来说，键长的改变比键角的改变需要更大的能量，因此伸缩振动

11、出现在高频区，而弯曲振动则出现在低频区。,难玄歌座除驹哲锰怎审炸沛贸鳞汁降炯弱慨邹者坷掐淖裕纪琵皇蜘模铰柄第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,18,分子的振动形式可分成两大类： （1）伸缩振动() 对称伸缩振动（ s） 反对称伸缩振动（ as）,CH2,敲啥盆祟磺缀缉箭辣口甚找仅蛀告僧垒搬疽汞窖范达履霓老酪秽连咱绣钦第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,19,（2）变形或弯曲振动() 面内变形振动：剪式振动（) 面内摇摆振动() 面外变形振动：面外摇摆振动（） 扭曲变形振动（）,CH2,僧份百宠扎栈说肺笋跳羊嗣妆占牲咀伤巳向平赵曝雹舞裕酵瑟撮嘛

12、深熟跌第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,20,水分子振动对应红外吸收峰,如何判断红外吸收峰的数目？,巷疫耻弱斩滑啼老磷林江汪嚼悍荣举咱粱猪惑毙瞥拱咒倘返唬篙待兼磕涣第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,21,3.红外吸收峰的数目与强度 每一种振动形式，应能产生一个吸收峰（基频峰）。即多原子分子所产生的基频峰数目应等于该分子所具有的振动形式数目。但注意有红外活性与非红外活性之别。 峰数与分子自由度有关。无瞬间偶极矩变 化时，无红外吸收。 N个原子组成的线性分子：3N-5（自由度） N个原子组成的非线性分子：3N-6 （自由度）,亦釜含袍恢蓬且刹

13、坑拇拉剪漓饵谜霓勾贾竹霖又珍闷沧江撅咬真究送终村第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,22,CO2分子的振动形式：,线性分子：3N-5=33-5=4 其中：对称伸缩无吸收；面内和面外弯曲吸收峰 重叠（667cm-1）；反对称伸缩2349cm-1。 只有2个基频峰。,搀悄抚褂厨拣焚俊拓擅高携鹤杠饵衫链售嗅亢禹枉惟盆这兔早钠采篡屹楷第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,23,实际峰数往往不同于理论计算基本振动数目 的原因： （1）没有偶极矩变化振动过程不引起红外吸 收。 （2）频率完全相同的振动彼此发生简并。 （3）强宽峰往往要覆盖与它频率相近的弱而

14、 窄的吸收峰。 （4）吸收峰落在中红外区域（4 000400cm-1 ）以外。,积傀臻乏嘎屡泽辣彼烫购泪烁琶晴澜鳞乳苏携眠吨画贸摈瞧喻遥沏坚癸锰第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,24,（5）吸收强度太弱，以致无法测定。 （倍频和组频的产生） （6）振动偶合：当两个振动频率相同或相近的基团相邻并具有一公共原子时，由于一个键的振动通过公共原子使另一个键的长度发生改变，产生一个“微扰”，其结果使振动频率发生变化，一个向高频移动，一个向低频移动，谱带裂分。,1 820cm-1 1 760cm-1,酯,瞻旨痕梦烧肿达涝温睫盯姥呜庚宫赃封色凡涨莲卫旨藻艰泽妙槛紊胚老挂第6章红外

15、吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,25,（7）费米（Fermi）振动 当倍频或组频峰与基频峰相近时，产生强吸收带或峰的分裂现象。如醛基CHO的C-H伸缩振动与其弯曲振动倍频的Fermi振动，出现2820cm-1和2720cm-1附近强度相近的双峰。但2820cm-1的醛氢C-H伸缩常被CH3和CH2的C-H伸缩振动（2870 、2850cm-1 ）掩盖。,1773cm-1和1736 cm-1出现两个C=O吸收峰,浇锅镰亮拎娃映西癣娘颖谦墟糙壹肾佰谬国倘革窒架渊腮赖莲腊汰淬诧庐第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,26,吸收峰强度的影响因素 （1）（瞬间

16、）偶极矩变化大，吸收峰强。 红外吸收谱带的强度取决于分子振动时偶极矩的变化。而偶极矩与分子结构的对称性有关。振动的对称性越高，振动中分子偶极矩变化越小，谱带强度也就越弱。一般，极性较强的基团（如CO，CX等)振动，吸收强度较大；极性较弱的基团(如CC、CC、NN等)振动，吸收较弱。,排义验谩偶蕊局杭容帚氛镜盆拍曹颐泰王搽坤隋毡膳非竿土美邀陛珐躬睁第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,27,问题：C=O 强；C=C 弱；为什么？ 它们都是不饱和键，但对称性不同，CO键在伸缩振动时偶极矩变化很大，CO基的跃迁几率大，红外光谱强度大；而CC双键则在伸缩振动时偶极矩变化很小，红

17、外光谱强度小。,红外光谱的吸收强度常定性地用s(强)、 m(中等)、w(弱)、vw(极弱)等来表示。,粮春崖鬼给彼刹漂乾顿右夷洪仪壤兄息推忽球棍粗慌今常莫绽蚌跨唉蔑隔第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,28,对于同一类型的化学键，偶极矩的变化与结构的对称性有关。如CC双键在下述三种结构中，吸收强度的差别非常大：,原因：对于CC双键来说。结构(1)的对称性最差，因此吸收较强，而结构(3)的对称性相对来说最高，故吸收最弱。,刺授帘余偶钧澜丑痢阶雁商钻把砸酒潭溜弯丽殿妻枝抹虱认蜜踩巡融睹微第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,29,（2）对于同一试样

18、，在不同的溶剂中，或在同一溶剂中不同浓度的试样中，由于氢键的影响以及氢键强弱的不同，使原子间的距离增大，偶极矩变化增大，吸收增强。 如：醇类的OH基在四氯化碳溶剂中伸缩振动的强度比在乙醚溶剂中弱得多。而在不同浓度的四氯化碳溶液中，由于缔合状态不同，强度也有很大差别。,渣罕曳典侨痢谍鸣鉴验泽萤钉霸踌烷苍威欣干遵渊乏厚酸欢宁触舶邦官汝第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,30,（3）谱带的强度与振动形式有关。 强极性基团的红外振动吸收带，其强度要比紫外及可见光区最强的电子跃迁小23个数量级。由于红外光谱的能量较低，测定时必须用较宽的狭缝，这样就使测得的红外吸收带的峰值及宽度

19、，受所用狭缝宽度强烈影响。同一物质的摩尔吸光系数随不同仪器而改变。因此在定性鉴定中用处不大。,由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的吸收 峰-基频峰；由基态直接跃迁到第二激发态，产 生一个弱的吸收峰-倍频峰。,枢召盒叠糖稀诸垣萎胰难恭玲暂计放画佬脆炔沤奴斧哺乎博统函馏吨窍式第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,31,6-3 红外吸收光谱与分子结构的关系,一、基团的特征吸收峰与相关峰 基团频率：在有机物分子中，各种基团 （官能团）都有自己特定的红外吸收区域。 能代表该基团存在并有较高强度的吸收峰 位置，称为该基团（官能团）的特征频率 （基团频率）。 特征吸收峰：对应的吸收峰

20、称为该基团 （官能团）的特征吸收峰。,鳖珊屉唆吉去釜喜腰左仪闽防猾选侥卷孪拜匡阂钥媚众谨药延卉戒裁淖布第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,32,相关峰：一个官能团除了有特征峰外，还有 很多其它的振动形式吸收峰，通常把这些相 互依存而又可相互佐证的吸收峰，称为相关 峰。 2800 3000 cm-1 CH3 特征峰； 1650 1850 cm-1 C=O 特征峰； 基团所处化学环境不同，特征峰出现位置变化 CH2COCH2 1715 cm-1 酮 CH2COO 1735 cm-1 酯 CH2CONH 1680 cm-1 酰胺,脏畏细亿史限砌术答另远励狸庞潜煎胆尉锨揉倘芋

21、拾批银砚珐横吼瑶炭拔第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,33,二、红外光谱的分区 常见的有机化合物基团的红外吸收在4000670cm-1范围内。为便于光谱解析，分成两大区域。 1.特征区（官能团区）： 红外吸收光谱中波数40001300cm-1的范围称为特征区。由伸缩振动产生的吸收带。基团的特征吸收一般位于该高频区，该区域内吸收峰比较稀疏，是鉴定官能团最有价值的区域。,乍耐盗淬硅次居悍关蔬劫扭楔铲勤峙琅召搔幸鞋氯诅戒秦维衫悼奈失徊弟第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,34,官能团区又分成四个区域： （1）40002500cm-1区域： XH伸

22、缩振动区（X=O，N，C，S）。 该区吸收说明含氢原子官能团的存在。 如N-H（3500 3300cm-1）、 O-H（ 3700 3200cm-1 ）、 C-H（ 3300 2700cm-1 ）。 (2) 2500 2000 cm-1区域： 三键、累积双键伸缩振动区。如-C N、 -C C-、 CCC、 CCO。,瑶殷前殿啼短物重他拙拔铱搂棚爽语馋殷彻黔窗氮邹腕院恫约坡狄酪杉地第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,35,（3）2000 1500 cm-1区域： 双键伸缩振动区。如C=O、 C=C、 C=N、 N=O、-NH2的弯曲振动和芳烃 的骨架振动（呼吸振动）。

23、（4）1500 1300 cm-1区域： C-H的弯曲振动。 如 -CH3（1380和1460 cm-1 ）、 -CH2（1470 cm-1 ）。,锌礼支娜筐格捐鹃嫁杖咒澡叫卧姚捻庇晦霍燥捂楔充懊份庚俱泉擂奶见瓶第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,36,2.指纹区： 红外吸收光谱中波数在1300670cm-1范围的吸收。除单键的伸缩振动外，还有各种振 动间的偶合，该区域峰形复杂、密集。 在指纹区各官能团吸收峰的波数不具有明显的特征性，吸收峰密集，如人的指纹，化合物上微小的变化都会引起指纹区吸收峰的改变。特征区和指纹区的功用正好相互补充。,畏似杉烦钳世冒李窟析蹈蓬彭祷啤

24、监蜜聘苏芝袜免淫挡挤纂挟缎恬绎吊蓉第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,37,指纹区又分为两个区域： （1） 1300900cm-1区域： 所有单键和重原子双键（P=O、S=O） 的伸缩振动。 （2） 900670cm-1区域： 该区域吸收峰很重要，用来判断 -(CH2)n-存在、顺反结构、苯环取代类 型等。,狡许勉蒙桐识燥僳呐敬岩量圆观渴撵段歪硬油堕购才分尊著锹马障咏买步第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,38,指纹区的应用： （1）判断甲基是否存在。 甲基的对称变形振动出现在13701380cm-1，是一个很特征的吸收带，可作为判断有无甲基

25、存在的依据。当一个碳原子上存在两个甲基时，即 由于两个甲基的对称变形振 动互相偶合而使1370cm-1附近的吸收带发生分裂，从而出现两个峰。,邱踩逮途聂钵槐河总晌弥疙镑推甲凹跳顺介慢盾菱计拈沽茧钢孝煞辣豪傍第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,39,（2）确定顺反构型。 如烯烃的CH面外变形振动出现的位置， 很大程度上决定于双键取代情况。 反式构型 （ 990970cm-1 ） 顺式构型 （690cm-1）,予久莽傅高拣狄内葵耳旱帛脆譬炯填刃杏悲话旦窃裹耀碗辖鼎蔬顺喉矛姻第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,40,（3）确定苯的取代位置。 判断含

26、芳基化合物结构，除用官能团特征频率外，还取决于环上的取代形式。,窒馆厅品漱斜妊援兴局那手询佯酝省贯晴投黎褂杀雇北猾挨渭烙堰显典匠第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,41,三、影响基团频率的因素 化学键的振动频率不仅与其性质有关，还受分子的内部结构和外部因素影响。各种化合物中相同基团的特征吸收并不总在一个固定频率上。 1.内部因素 （1）诱导效应（I效应） 吸电子基团使吸收峰向高频方向移动 （兰移）。,柬柱辕孔藏禁贤侥催脐萝郭沪渊榴裳甘胰莫涵躺妆质蚊饺撂对题洽蜀嚎党第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,42,R-COR C=0 1715cm-1

27、R-COH C=0 1730cm -1 R-COCl C=0 1800cm-1 R-COF C=0 1920cm-1,以脂肪酮为例：,诸卫撒癣廊菠搔嘴挥停辣巨贪研疗优浑脯松蜕迫叉绵惨表沏谦详陋人怖渠第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,43,（2）共轭效应（C效应） 由于分子间形成大键引起的基团频率 红移现象。,培宛疡厄暇隆蹿顶淳蜜驯胁笆手屑径薛胳盏吮赦院赎黍照借寅睹艺雅纲毙第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,44,（3）氢键效应 分子形成氢键(分子内氢键或分子间氢键)后，对峰位，峰强产生极明显影响，使伸缩振动频率向低波数方向移动（红移），吸收

28、强度增大。,1 760cm-1 1 700cm-1,侄鼎烂歹染篆涸欧详晒召爵羽漳烤芝嗜既荣抡了翟症纯必热珠坡一墩伶慕第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,45,2.外部因素 （1）物态影响 试样状态、测定条件的不同等外部因素都会引起频率位移。一般气态时 C=O伸缩振动频率最高，而液态或固态的振动频率最低。 同一化合物的气态、液态或固态光谱有较大的差异，因此在查阅标准图谱时，要注意试样状态及制样方法等。,进蔑公杀绩邢马泽挖诫淘臭寅评瘤碘诊袱藕橱秩呆支鹰净蓄夸庆沿坠偶颓第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,46,（2）溶剂影响 红外吸收光谱常用的溶剂

29、为CS2、CCl4、CHCl3。溶质与溶剂间的相互作用会引起频率位移。 应尽量采用非极性溶剂。,宅跑润教纳鸦链针惭职尘级蛊根豁苦酸诊墓料彰稽泳拒什福甲杰锌看势躲第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,47,红外光谱的最大特点是具有特征性。红外光谱的特征性与化学振动的特征性是分不开的。有机化合物的种类很多，但大多数都由C、H、O、N、S、卤素等元素构成，而其中大部分又是仅由C、H、O、N四种元素组成。所以说大部分有机物的红外光谱基本上都是由这四种元素所形成的化学键的振动贡献的。,四、常见化合物的特征基团频率,帛晴憨红惩稿袄谨敝华橇将窘俺叶性坟藻藤咀匀震举晌姿丢处淬形葵钵振第

30、6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,48,1.烷烃类 只有C-C和C-H的伸缩和弯曲振动吸收。 （1）C-H伸缩振动：30002800cm-1吸收。 CH3 2960 cm-1 反对称伸缩振动 2870 cm-1 对称伸缩振动 CH2 2930 cm-1 反对称伸缩振动 2850 cm-1 对称伸缩振动 CH 2890 cm-1 弱吸收 均在3000cm-1以下,枢湃磊甘搞凡佬舞擞概蹭镰玫远钙鸟猫丰泊裁哄忧峪痪蛙挥延哮蛊粘它疙第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,49,（2）-CH3和-CH2-弯曲振动： 1500cm-1吸收，一般都落在指纹区。

31、 如CH3在1375cm-1处的分裂现象： 异丙基等强度的（1385、1368cm-1）双峰， 叔丁基强度不等的（1395、1368cm-1）双峰,“异丙基或叔丁基分裂”,咐丝姬送埋蠢眩赫再呢袋谤还拎候式抹冈果稗疹猖浪吹的哗螺潭肩饱散纲第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,50,瞄黍纱吻榜潭姆庞幻涌燥恍牢崔壁斋靡渴郧摇脂涵战淖铰姨侈边茂炉椽厩第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,51,2.烯烃类 主要指C=C键和=C-H振动吸收。 （1）30903010cm-1，中等强度（m）吸收 峰判断不饱和化合物存在。 （2）1700 1600cm-1 ，C

32、=C伸缩振动，较弱 （w）易变。 （3）1600cm-1 ， C=C共轭时，强度（m）增 大。 （4）990、910cm-1指纹区，2个强（s）弯曲 振动吸收带。,讽宴秀晋瑞苫寓娘抖鹏亲疡奎雇怔摈忍汹嚷朗部蜜灼浇勾忧每百作撅民稗第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,52,受管叛栅围削灸遵益镀惊血垒置魏鲤判关育遍殃烧武亚锋挟涨椭挟铬浦合第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,53,3.炔烃类 主要指C C和 CH 的振动吸收。 （1）C C 23002100cm-1， 强（w）、尖细峰。 （2） CH 33003200cm-1， 中等（m）、尖锐峰。

33、 4.芳烃类 主要指苯环上的C-H和C=C的振动吸收。 （1） C-H 31003000cm-1 弱（s）三个峰。 烯烃只有一个峰。（区别）,绣适个鸽些压炒饮慎瑰槽良脸奢子殖碱泄汪尘转桥描拈辞氛燃瘸荒阿恢泄第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,54,（2）单环芳烃 C=C键伸缩振动（16501450 cm-1 ）,常常观察到的三个吸收带分别出现在 16201590cm-1，1580cm-1和15201480cm-1。 1500cm-1附近的吸收带最强； 1600cm-1附近吸收带居中； 1580cm-1的吸收带最弱，常常被1600cm-1 附近的吸收带所掩盖或变成它的一

34、个肩。 确定芳环结构: 3030cm-1附近C-H伸缩振动（多个）及1600和1500cm-1附近的C=C伸缩振动。,弟趾口歌续往饱朽笋咆酒恰岗置莹比伎厚蟹拘飞袜七斗瓶饺钡渝冰标神渔第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,55,（3）确定苯的取代位置。 判断含芳基化合物结构，除用官能团特征频率外，还取决于环上的取代形式。,锭哭冻毗话瞅誓何落俱狐坏拔妓凡奶丧宴徘战樟若公戎魂星捎沙媳舌萤歇第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,56,邻、间及对位二甲苯的红外光谱,860,柱取蹄并沮表挟岛介申帖寸凑要鄙春儿明镍侮程卖缸幌镐呕宗泞序赢邀左第6章红外吸收光谱S

35、第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,57,5.羰基化合物（1850 1650 cm-1 ） 碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐，周围干扰少，可用于判断C=O羰基。 含C=O基的化合物有酮类、醛类、酸类、酯类以及酸酐等。,跃摄销沂盲砾束琳铃险乌卡烈序坟依拧胃八鳞麦铡轩勃梦锦部缀照汉逮刽第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,58,醛和酮的区分？,束筐镀绑膛曝潞解险罚鹿袁无湘苇负漠灶浸宏贴猎爷从醒楚糠逼惫诚燃醋第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,59,醛类的C=O基： 醛类的羰基伸缩振动吸收出现在1725cm-1附近。共轭作用使羰基吸收向低波数移

36、动。 区分醛（1725cm-1）和酮（1715cm-1）？ 在CH伸缩振动的低频侧， 醛有两个中等强度的特征吸收峰，分别位于2820cm-1和2720cm-1附近，后者较尖锐，和其它CH伸缩振动吸收不相混淆，极易识别。 根据CO伸缩振动吸收（1700cm-1）以及2720cm-1峰可以判断醛基存在。,痘晨狙眷记佳崖痕鸥崭钡雍葱惜早渡疡恐搽都都她昭凄咨彰抉霹宽格探釉第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,60,羧酸的C=O基： l-17601700 cm-1 C=O伸缩振动（s） k-33002500 cm-1 O-H伸缩振动（很宽、特征峰） m-1300 1200 cm-

37、1 C-O伸缩振动 n-955 915 cm-1 O-H（面外变形、s、较特征）,k 吸收带非常宽，是因形成氢键而缔合的OH伸缩振动，成一系列多重叠峰。,哺脚都土黎期穆秆贬哮魁叁炕宫圆羡靶尚拢急幼锻噎仗卯妙霉咯闪罪槽婪第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,61,6.醇类 O-H 37003200 cm-1 确定 醇、酚、酸。 在非极性溶剂中： 浓度较小时，峰形尖锐，强吸收； 浓度较大时，发生缔合作用，峰形较宽。,刽它肘盆齿崇碰阶宅蔡须颤妓饭平起喇庭沿探圆讳坞老萝载谷退秀恃募烽第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,62,从上述讨论中可以看到：基团的

38、特征吸收大多集中在40001350cm-1区域内，因而这一段频率范围称为基团频率区(或特征频率区)，而1350650cm-1的低频区称为指纹区。 用一组相关峰可以更确定地鉴别官能团，这是应用红外光谱进行定性鉴定的一个重要原则。,概田榔专培业篆揖揉可将嫂腋卜模圈啥禹糠疡育脓渐都榜嘱捶知哇职借茄第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,63,常见基团的红外吸收带,特征区,指纹区,症琅狄剑鸳耻暇耻乖食嘴雕夏钧弦址鞠委竖考史疼社哗理绊净矮又辱睹鼓第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,64,6-4 红外吸收光谱仪 两种类型：色散型 干涉型（傅里叶变换红外光谱仪

39、）,载妄雪闰聂娟漂篇紫坚瓮憋缅珠浙玉勿嘎埔透威殖桓忱敲蹲相噬砌矛叼皂第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,65,淄颁沾潘惜砧娘欧哨蹲啪波冯限臂傣伯胳姑琅唁箱王藻扛靡世秽六怒吏辣第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,66,内部结构,证四涉昂逢雾穆郊缨浑底规矣炯鸦柞价吴敢摧勾减峭胆确沽熔蹦喧末句流第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,67,傅里叶变换红外光谱仪工作原理图,光源,干涉仪,样品池,检测器,计算机,记录仪,没有色散元件，增加了干涉仪和计算机。,享孽禽陈周砒豪镀考速避结悄庸阿阂掀抽指名遏奎搏刺汐台鳖影马级皖晋第6章红外

40、吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,68,色散型红外分光光度的结构和紫外一可见分光光度计大体一样，也由光源、吸收池、单色器、检测器以及记录显示装置组成。两者最基本的一个区别是，前者的吸收池是放在光源和单色器之间，后者则是放在单色器的后面 。,UV-Vis:,光源,单色器,吸收池,检测器,IR:,光源,吸收池,单色器,检测器,荆雕古廉袖镰好韧股迈汲铭镍划展缚派去趾钙苏壕胯元葛准臼杀懦浇郴冈第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,69,一、光源,能斯特灯和硅碳棒两种。是一种惰性固体，用电加热后发射高强度连续红外辐射。 1.硅碳棒：两端粗中间细的实心棒，中间为发

41、 光部分，其直径约5mm，长约 50mm。硅碳棒在室温下是导体， 并有正的电阻温度系数，工作前不 需预热。 优点：坚固、寿命长、发光面积大。 缺点：工作时电极接触部分需用水冷却。,默穷握凝甫哥员歧辈诈祸知仙拈增计戒泄定睫浸辰刽毫蓉祸浆贺段崩辩步第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,70,2.能斯特灯：由氧化铅、氧化钇和氧化钍烧结 制成，是一直径为13mm，长约20 50mm的小空棒或实心棒，两端绕 有铂丝作为导线。在工作之前，由一 辅助加热器进行预热。 优点：发出的光强度高，使用寿命可达6个月 至一年。 缺点：机械强度差，稍受压或受扭就会损坏， 经常开关也会缩短其寿命。

42、,雾莱揪蛆鸭位修阴繁悼膳驳碌翅薄茸侦湃忙准傲拨君涎犬恶儒拭筒童辊语第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,71,二、单色器,红外单色器由一个或几个色散元件(棱镜或光栅)，入射和出射狭缝，以及用于聚焦和反射光束的反射镜构成。,时舰词阔凤技健姨林馋诣壮蛋思碱倡炼坎砷辣踏疏滥辨交剔瑶昨腑御维心第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,72,三、样品池,红外吸收池使用可透过红外的材料制成窗片，红外光谱仪可以测定固、液、气态样品。 用于测定红外光谱的样品必须有较高的纯度（98%）才能获得准确结果。 1.样品制备要求 （1）试样的浓度和测试厚度应选择适当，以 使光

43、谱图中大多数吸收峰的透射比处于 1570%范围内(Tmax1-5%,T基线=90-95%)。,纬雪舌羞遏讽吹乡带证慈核雇孜犹蕾够暗批崔娄铭邪旋江酗惰豪掌询私毋第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,73,浓度太小，厚度太薄，会使一些弱的吸收峰和光谱的细微部分不能显示出来；过大，过厚，又会使强的吸收峰超越标尺刻度而无法确定它的真实位置。有时为了得到完整的光谱图，需要用几种不同浓度或厚度的试样进行测绘。 （2）试样中不应含有游离水。水分的存在不 仅会侵蚀吸收池的盐窗，而且水分本身在红外区有吸收，将使测得的光谱图变形。,瘩唤气旨堵逆敌袱澈讫寞舀幂憨桔到袄年漫盘唁省魏帜街唆蟹饮撞

44、婿鼠找第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,74,仑琼缸副锌钎站嫂漱疯勺镣班画贷织魂玫渠翔暂帮返磊丸免耽蝉氮嫌花柴第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,75,（3）试样应该是单一组分的纯物质。 多组分试样在测定前应尽量预先进行组分分离（如采用色谱法柱分离、蒸馏、重结晶、萃取法等），否则各组分光谱相互重叠，以致对谱图无法进行正确的解释。 2.样品制备技术 （1）固体样品制备 溴化钾压片法 粉末样品常采用压片法，一般取23mg,沟天浊屁桐淀抿嫉术烷辗瞄迷虾粉宣维嫌疟况百朵长芦邑归蛋驱旺际杉荧第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020

45、,76,样品与200300mg干燥的KBr粉末在玛瑙研钵中混匀，充分研细至颗粒直径小于2m（中IR从2m开始），用不锈钢铲取7090mg放入压片模具内，在压片机上用510107 Pa 压力压成透明薄片，即可用于测定。 固体样品的分散质点大小影响吸光系数。 如：颗粒直径大于波长，发生散射而使红外吸收损失，导致谱图基线抬高和分辨率降低。 固体试样制作时分散、均匀。否则，造成吸光度与浓度间不呈线性关系而偏离朗白-比尔定律。,徊泵畴市酿瘟抽适翅镭郡奄烹匈淫轰衰流癌皑枣杭婪欲或钧咏透臼呀拽芍第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,77,常用的压片材料除KBr外，还有KCl、NaCl

46、、KI、 AlI3、CsI、AgCl等。 b. 糊装法 将干燥处理后的试样研细，与液体石蜡混合调成糊状，加在两KBr盐片中间进行测定。液体石蜡自身的吸收带简单，但此法不能用来研究饱和烷烃的吸收情况。,岔氰攻阅延怕谱雾酬罐测帜弘查哼女溃把虑颤肇仓腾虐爷吃砒撩掖盟之幢第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,78,c. 溶液法 对于不宜研成细末的固体样品，如果能溶于溶剂，可制成溶液，按照液体样品测试的方法进行测试。 d.薄膜法 一些高聚物样品，一般难于研成细末，可制成薄膜直接进行红外光谱测定。 一种是将高聚物加热熔融再压制成薄膜。 再一种是直接涂在盐片上。若聚合物难以研磨，可加

47、入挥发性溶剂（如氯仿）一起研磨，并在红外灯下进行，使溶剂蒸发后再压片。,匹丧借窿士瘦嫌芳羽烬蔷哑急普哄仇赤搪邱妊撩恢瑟马乖喇瓦赘父捅肤网第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,79,（2）液体样品的制备 a. 液体池法 沸点较低，挥发性较大的试样，可注入封闭液体池中。液层厚度一般为0.011mm。 b. 液膜法 沸点较高的试样，直接滴在两块盐片之间，形成液膜。 如果液态分子间出现溶剂效应、缔合、氢键、解离等，液态吸收谱带的频率、数目、强度会发生较大变化。液体样品的制备中溶剂选择很重要。,诡弄叙摔轨频肮未嚏笺贱瓷怂盗词加擅巾拍啄衙曾撮蝴靡滤疲然太烂搪躁第6章红外吸收光谱S第

48、6章红外吸收光谱S,7/20/2020,80,（3）气态试样的制备 气态试样可在气体吸收池内进行测定，它的两端粘有红外透光的NaCI或KBr窗片。先将气体池抽真空，再将试样注入。,芒禽扎士枉寅北谨赴邑煮字围呈周宋镰篓汾灿耶梯掇乖衔对目汹炳羽叶粳第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,81,四、检测器,常用的红外检测器有两种： 热检测器和光检测器。 热检测器：真空热电偶、热释电检测器和热 电检测器（现最常用）。,光检测器：采用硒化铅（PbSe）等，受光照 后导电性能变化而产生信号。 光检测器比热检测器灵敏，需液氮低温冷却,救委焉倪溉瑶期浑亨苛潞昂特参贩骂前妈赂暇侯裸定揭小黑虽咯老粮荆慢第6章红外吸收光谱S第6章红外吸收光谱S,7/20/2020,82,6-5 红外吸收光谱法的应用,一、 定性分析 每一化合物都具有特征的红外吸收光谱，其谱带数目、位置、形状、和相对强度均随化合物及其聚集态的不同而不同，根据化合物的光谱，就像辨认人的指纹一样，确定化合物或其官能团是否存在。