第4章紅外光譜定稿

1、第四章第四章 紅外吸收光譜分析紅外吸收光譜分析 （Infrared spectroscopy,IR） 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 第二節(jié)第二節(jié) 紅外吸收基本理論紅外吸收基本理論 第三節(jié)紅外吸收光譜儀第三節(jié)紅外吸收光譜儀 第四節(jié)紅外吸收光譜分析第四節(jié)紅外吸收光譜分析 紅外光譜是依據(jù)物質(zhì)對紅外輻射的特征吸收而建立紅外光譜是依據(jù)物質(zhì)對紅外輻射的特征吸收而建立 起來的一種光譜分析方法，也是一種分子吸收光譜。起來的一種光譜分析方法，也是一種分子吸收光譜。 在振動和轉(zhuǎn)動中伴隨有在振動和轉(zhuǎn)動中伴隨有偶極矩變化偶極矩變化的化合物的化合物受到受到頻頻 率連續(xù)變化的紅外光率連續(xù)變化的紅外光照射時，分子就會吸收某些頻率

2、的照射時，分子就會吸收某些頻率的 輻射，使分子振動和轉(zhuǎn)動能級從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)輻射，使分子振動和轉(zhuǎn)動能級從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài), ,從從 而產(chǎn)生的光譜就稱為紅外光譜。紅外光譜又稱為而產(chǎn)生的光譜就稱為紅外光譜。紅外光譜又稱為分子振分子振 動動- -轉(zhuǎn)動光譜。轉(zhuǎn)動光譜。 紅外光譜與紫外光譜、核磁共振及質(zhì)譜一起被稱為紅外光譜與紫外光譜、核磁共振及質(zhì)譜一起被稱為 四大波譜，是有機化合物結(jié)構(gòu)分析的重要手段。四大波譜，是有機化合物結(jié)構(gòu)分析的重要手段。 第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述 偶極矩偶極矩是衡量分子極性大小的物理量，是衡量分子極性大小的物理量，偶極矩偶極矩越越 大，分子的極性就越大。大，分子的極性就越大。 偶

3、極矩偶極矩是矢量，其大小是矢量，其大小 等等 于分子中正負電荷中心間的距離于分子中正負電荷中心間的距離d d乘以正電荷中心乘以正電荷中心 （或負電荷中心）上的電量（或負電荷中心）上的電量q q。方向是從正極到負極。方向是從正極到負極。 = q = q d d 構(gòu)成分子的各原子電負性不同，有的吸電子能力弱，構(gòu)成分子的各原子電負性不同，有的吸電子能力弱， 顯電正性；有的吸電子能力強，顯電負性。因此，可將顯電正性；有的吸電子能力強，顯電負性。因此，可將 分子看成分子看成偶極子偶極子，一邊帶正電荷，另一邊帶負電荷。，一邊帶正電荷，另一邊帶負電荷。 一、一、紅外光譜法的特點紅外光譜法的特點 紅外光譜波長

4、范圍約為紅外光譜波長范圍約為 0.78 0.78 1000 1000m m，根據(jù)儀器技，根據(jù)儀器技 術(shù)和應(yīng)用不同，習(xí)慣上又將紅外光區(qū)分為三個區(qū)：近紅外術(shù)和應(yīng)用不同，習(xí)慣上又將紅外光區(qū)分為三個區(qū)：近紅外 光區(qū)（光區(qū)（0.780.78 2.52.5m m ），中紅外光區(qū)（），中紅外光區(qū)（2.52.5 5050m m ），遠），遠 紅外光區(qū)（紅外光區(qū)（5050 10001000m m ）。）。 表41紅外光譜區(qū)劃分 名稱 近紅外區(qū)（泛頻區(qū)） 中紅外區(qū)（基本振動區(qū)） 遠紅外區(qū)（轉(zhuǎn)動區(qū)） 波長/m 0.78 2.5 2.5 50 50 1000 波數(shù)/-1 12820 4000 4000 200 200

5、 10 能級躍遷類型 OH、NH及CH 鍵的倍頻吸收 分子振動、轉(zhuǎn)動的基頻 吸收 分子轉(zhuǎn)動，骨架振動 近紅外光區(qū)（近紅外光區(qū)（0.780.78 2.52.5m m ）, ,近紅外光區(qū)的吸收帶近紅外光區(qū)的吸收帶 主要是由低能電子躍遷、含氫原子團（如主要是由低能電子躍遷、含氫原子團（如O OH H、N NH H、 C CH H）伸縮振動的）伸縮振動的倍頻吸收倍頻吸收等產(chǎn)生的。該區(qū)的光譜可用等產(chǎn)生的。該區(qū)的光譜可用 來研究稀土和其它過渡金屬離子的化合物，并適用于水、來研究稀土和其它過渡金屬離子的化合物，并適用于水、 醇、某些高分子化合物以及含氫原子團化合物的定量分醇、某些高分子化合物以及含氫原子團化

6、合物的定量分 析。析。 絕大多數(shù)有機化合物和無機離子的絕大多數(shù)有機化合物和無機離子的基頻吸收基頻吸收帶（分帶（分 子的振轉(zhuǎn)光譜）出現(xiàn)在中紅外區(qū)。由于基頻振動是紅外子的振轉(zhuǎn)光譜）出現(xiàn)在中紅外區(qū)。由于基頻振動是紅外 光譜中吸收最強的振動，所以該區(qū)最適于進行紅外光譜光譜中吸收最強的振動，所以該區(qū)最適于進行紅外光譜 的定性和定量分析。通常，的定性和定量分析。通常，中紅外光譜法又簡稱為紅外中紅外光譜法又簡稱為紅外 光譜法光譜法。 近紅外光區(qū)近紅外光區(qū) 中紅外光區(qū)中紅外光區(qū) 遠紅外區(qū)的吸收帶主要是由遠紅外區(qū)的吸收帶主要是由分子的分子的轉(zhuǎn)動、轉(zhuǎn)動、骨架振動骨架振動 所引起的所引起的。由于低頻骨架振動能很靈敏

7、地反映出結(jié)構(gòu)變由于低頻骨架振動能很靈敏地反映出結(jié)構(gòu)變 化，所以對異構(gòu)體的研究特別方便。此外，還能用于金化，所以對異構(gòu)體的研究特別方便。此外，還能用于金 屬有機化合物（包括絡(luò)合物）、氫鍵、吸附現(xiàn)象的研究。屬有機化合物（包括絡(luò)合物）、氫鍵、吸附現(xiàn)象的研究。 但由于該光區(qū)能量弱，除非其它波長區(qū)間內(nèi)沒有合適的但由于該光區(qū)能量弱，除非其它波長區(qū)間內(nèi)沒有合適的 分析譜帶，一般不在此范圍內(nèi)進行分析。分析譜帶，一般不在此范圍內(nèi)進行分析。 遠紅外光區(qū)遠紅外光區(qū) （1 1）紫外可見吸收光譜研究電子振轉(zhuǎn)光譜，）紫外可見吸收光譜研究電子振轉(zhuǎn)光譜， 常用于研究不飽和有機物，特別是具有共軛體系的有常用于研究不飽和有機物，

8、特別是具有共軛體系的有 機化合物，而機化合物，而紅外光譜法主要研究在振動中伴隨有偶紅外光譜法主要研究在振動中伴隨有偶 極矩變化的化合物極矩變化的化合物（沒有偶極矩變化的振動在拉曼光（沒有偶極矩變化的振動在拉曼光 譜中出現(xiàn)）。因此，除了單原子和同核分子如譜中出現(xiàn)）。因此，除了單原子和同核分子如NeNe、HeHe、 O O2 2、H H2 2等之外，等之外，幾乎所有化合物在紅外光譜區(qū)均有吸收，幾乎所有化合物在紅外光譜區(qū)均有吸收， 因而適用范圍更大。因而適用范圍更大。 （2）凡是具有結(jié)構(gòu)不同的兩個化合物，一定不會有）凡是具有結(jié)構(gòu)不同的兩個化合物，一定不會有 相同的紅外光譜。相同的紅外光譜。因而紅外吸

9、收光譜最重要和最廣泛的因而紅外吸收光譜最重要和最廣泛的 用途是對有機化合物進行結(jié)構(gòu)分析用途是對有機化合物進行結(jié)構(gòu)分析。 紅外吸收光譜紅外吸收光譜與與紫外吸收光譜紫外吸收光譜相比，具有以下相比，具有以下特點特點： （4）紅外吸收光譜是一種非破壞性分析方法，對于）紅外吸收光譜是一種非破壞性分析方法，對于 試樣的適應(yīng)性較強。試樣的適應(yīng)性較強。分析的試樣可以是氣體、液體、固分析的試樣可以是氣體、液體、固 體，體，并且并且用量少，分析速度快用量少，分析速度快。 （3）物質(zhì)對紅外輻射的吸收強度與物質(zhì)含量的關(guān)系）物質(zhì)對紅外輻射的吸收強度與物質(zhì)含量的關(guān)系 符合朗伯比爾定律，紅外吸收光譜可用于定量分析分符合朗伯

10、比爾定律，紅外吸收光譜可用于定量分析分 析。但由于紅外輻射能量較小，分析時需要較寬的譜帶，析。但由于紅外輻射能量較小，分析時需要較寬的譜帶， 而物質(zhì)的紅外吸收峰又比較多，難以找出不受干擾的檢而物質(zhì)的紅外吸收峰又比較多，難以找出不受干擾的檢 測峰，測峰，因此，紅外吸收光譜法用于定量分析較少。因此，紅外吸收光譜法用于定量分析較少。 因此，紅外光譜法不僅與其它許多分析方法一樣，因此，紅外光譜法不僅與其它許多分析方法一樣， 能進行定性和定量分析，而且該法是鑒定化合物和測定能進行定性和定量分析，而且該法是鑒定化合物和測定 分子結(jié)構(gòu)的最有用的方法之一。分子結(jié)構(gòu)的最有用的方法之一。 紅外吸收光譜一般用紅外吸

11、收光譜一般用T T 曲線或曲線或T T曲線表示?？v曲線表示?？v 坐標(biāo)為百分透射比坐標(biāo)為百分透射比T%T%，因而吸收峰向下；橫坐標(biāo)是波，因而吸收峰向下；橫坐標(biāo)是波 長長 （單位為單位為m m），或波數(shù)），或波數(shù)（單位為（單位為cmcm-1 -1）。 ）。 二、紅外光譜圖表示方法二、紅外光譜圖表示方法 波長波長 與波數(shù)與波數(shù)之間的關(guān)系為：之間的關(guān)系為： 目前使用的大部分是目前使用的大部分是T T曲線曲線（即橫坐標(biāo)用波數(shù)表示），（即橫坐標(biāo)用波數(shù)表示）， 中紅外區(qū)的波數(shù)范圍是中紅外區(qū)的波數(shù)范圍是40004000 200 200 cmcm-1 -1 。 。 4 1 10 / / cm m T=It/I0

12、 I0It 第二節(jié)第二節(jié) 紅外吸收基本理論紅外吸收基本理論 一、分子的振動一、分子的振動 （一）諧振子（一）諧振子 經(jīng)典力學(xué)解釋：經(jīng)典力學(xué)解釋：質(zhì)質(zhì) 量分別為量分別為m m1 1和和m m2 2的原子，的原子， 依靠類似彈簧的化學(xué)鍵依靠類似彈簧的化學(xué)鍵 連在一起。連在一起。 分子中原子以平衡點為中心，以非常小的振幅作周分子中原子以平衡點為中心，以非常小的振幅作周 期性振動。雙原子分子的振動是在聯(lián)結(jié)兩原子的直線方期性振動。雙原子分子的振動是在聯(lián)結(jié)兩原子的直線方 向上兩原子做相對伸縮運動。雙原子分子的這種振動，向上兩原子做相對伸縮運動。雙原子分子的這種振動， 經(jīng)典的方法可用諧振子來模擬。經(jīng)典的方法

13、可用諧振子來模擬。 v：分子的振動頻率：分子的振動頻率HZ K：鍵力常數(shù)：鍵力常數(shù) cm-1，即將兩原子由平衡位置伸長，即將兩原子由平衡位置伸長 單位長度時的恢復(fù)力?；瘜W(xué)鍵單位長度時的恢復(fù)力?；瘜W(xué)鍵鍵強鍵強越強，鍵力常數(shù)越強，鍵力常數(shù) 越大。越大。 ：折合質(zhì)量：折合質(zhì)量g 結(jié)論：結(jié)論：化學(xué)鍵鍵強越強（即鍵的力常數(shù)化學(xué)鍵鍵強越強（即鍵的力常數(shù)K越大），原子折越大），原子折 合質(zhì)量越小，則分子的振動頻率越大，即波數(shù)越大。合質(zhì)量越小，則分子的振動頻率越大，即波數(shù)越大。 11 2 k cc 對于同類原子組成的化學(xué)鍵，對于同類原子組成的化學(xué)鍵，原子折合質(zhì)量相同，振動頻原子折合質(zhì)量相同，振動頻 率取決于鍵

14、的強度率取決于鍵的強度 鍵類型鍵類型 C C C =C C C 鍵力常數(shù)鍵力常數(shù) Ncm-1 15 10 5 峰位峰位 cm-1 2062 1683 1190 對于有相同化學(xué)鍵的基團，振動頻率取決于原子質(zhì)量對于有相同化學(xué)鍵的基團，振動頻率取決于原子質(zhì)量 如如 C C（1190cm-1） 而而 C H （2920cm-1) 由由普朗克方程普朗克方程 Eh 應(yīng)該就可以計算出分應(yīng)該就可以計算出分 子的振動能量。但是分子的振動能量不是子的振動能量。但是分子的振動能量不是 連續(xù)的。連續(xù)的。 如何計算分子的振動能量呢？如何計算分子的振動能量呢？ 從量子力學(xué)觀點解釋從量子力學(xué)觀點解釋：振動能級是量子化的，不

15、是連：振動能級是量子化的，不是連 續(xù)的。續(xù)的。 振動能級能量是振動能級能量是: V：振動量子數(shù)振動量子數(shù), 當(dāng)入射光子的能量為兩個能級之差時，光子被吸當(dāng)入射光子的能量為兩個能級之差時，光子被吸 收，引起振動能級躍遷。收，引起振動能級躍遷。 1 () 2 v EVhv 1 () 2 2 v hk EV 什么樣的光子才能引起分子振動能級的躍遷呢？什么樣的光子才能引起分子振動能級的躍遷呢？ 或或 分子吸收紅外輻射后，分子吸收紅外輻射后，由基態(tài)振動能級由基態(tài)振動能級 （ =0）躍遷至第一振動激發(fā)態(tài)躍遷至第一振動激發(fā)態(tài)（ =1） 時，所產(chǎn)生的吸收峰稱為時，所產(chǎn)生的吸收峰稱為基頻峰基頻峰。 振動能級由基態(tài)

16、振動能級由基態(tài)（ =0）躍遷至第躍遷至第 二激發(fā)態(tài)二激發(fā)態(tài)（ =2）、第三激發(fā)態(tài)、第三激發(fā)態(tài)（ =3） ，所產(chǎn)生的吸收峰分別稱為，所產(chǎn)生的吸收峰分別稱為第一第一、第第 二二倍頻峰倍頻峰。 由于分子實際振動能級不是等間距由于分子實際振動能級不是等間距 的，所以倍頻峰的頻率并非正好是基頻的，所以倍頻峰的頻率并非正好是基頻 峰頻率的整數(shù)倍，而是略小一些。峰頻率的整數(shù)倍，而是略小一些。 一般情況下，一般情況下，基頻峰最強，基頻峰最強，倍頻峰倍頻峰 則要弱得多。則要弱得多。(9.15) 實際上雙原子分子并非理想的諧振子。實際上雙原子分子并非理想的諧振子。 中紅外區(qū)的吸收峰是中紅外區(qū)的吸收峰是基頻吸收峰，

17、基頻吸收峰，試問產(chǎn)生基頻吸收峰的試問產(chǎn)生基頻吸收峰的 光子頻率與相應(yīng)的分子振動頻率有何關(guān)系？光子頻率與相應(yīng)的分子振動頻率有何關(guān)系？ E1=(1+1/2)h E E0=1/2h=1/2h E=E1-E0=h 結(jié)論：入射光子的頻率與分子的振動頻率相同時，分結(jié)論：入射光子的頻率與分子的振動頻率相同時，分 子才能吸收相應(yīng)光能，發(fā)生能級躍遷。子才能吸收相應(yīng)光能，發(fā)生能級躍遷。 1 () 2 v EVhv 9.20新課新課 雙原子分子的振動只有一種形式，多原子分子的振雙原子分子的振動只有一種形式，多原子分子的振 動要復(fù)雜得多，隨著原子數(shù)目的增加，振動形式也變得動要復(fù)雜得多，隨著原子數(shù)目的增加，振動形式也變

18、得 越復(fù)雜。越復(fù)雜。 分子振動的形式分為分子振動的形式分為伸縮振動伸縮振動和和彎曲振動彎曲振動兩類。兩類。 對稱伸縮振動 不對稱伸縮振動 剪式振動 面內(nèi)彎曲振動 平面搖擺振動 扭曲振動 面外彎曲振動 平外搖擺振動 s as 伸縮振動亞甲基伸縮振動亞甲基 彎曲振動亞甲基彎曲振動亞甲基 動畫 （四）振動自由度（四）振動自由度 多原子分子簡單自由振動的數(shù)目（振動的形式）多原子分子簡單自由振動的數(shù)目（振動的形式） 稱為振動自由度，每個振動自由度相當(dāng)于紅外光譜圖稱為振動自由度，每個振動自由度相當(dāng)于紅外光譜圖 上一個上一個基頻吸收帶基頻吸收帶。 在三維空間中，在三維空間中，每個原子都能沿每個原子都能沿x

19、x、y y、z z 三三個個 坐標(biāo)方向獨立運動，對于坐標(biāo)方向獨立運動，對于n n個原子組成的分子則有個原子組成的分子則有 3n3n個獨立運動，即個獨立運動，即3n3n個運動自由度。個運動自由度。 但對于但對于直線型分子直線型分子， 若貫穿所有原子的軸是在若貫穿所有原子的軸是在 x x方向，則整個分子只能方向，則整個分子只能 繞繞y y、z z軸轉(zhuǎn)動，因此，直軸轉(zhuǎn)動，因此，直 線性分子的線性分子的振動自由度振動自由度為為 （3n-53n-5）種。種。 在在非線形分子非線形分子中，這中，這3n3n種種 運動狀態(tài)中包括運動狀態(tài)中包括3 3個整個分子個整個分子 的質(zhì)心沿的質(zhì)心沿x x、y y、z z方

20、向平動運方向平動運 動和動和3 3個整個分子繞個整個分子繞x x、y y、z z軸軸 的轉(zhuǎn)動運動。這的轉(zhuǎn)動運動。這6 6種運動都不種運動都不 是分子振動，因此，是分子振動，因此，振動自由振動自由 度度應(yīng)有應(yīng)有（3n-63n-6）種。種。（即（即3 3原原 子之間無位移的運動）子之間無位移的運動） 水水非線型分子非線型分子的振動形式：的振動形式： 3n-6=9-6=33n-6=9-6=3動畫動畫 3756 3652 1595 二氧化碳二氧化碳線型分子的振動形式線型分子的振動形式：3n-5=9-5=4動畫 2349 667 （1）輻射應(yīng)具有剛好滿足振動躍遷所需的能量輻射應(yīng)具有剛好滿足振動躍遷所需的

21、能量 當(dāng)當(dāng)一定頻率一定頻率的紅外光照射分子時，如果分子中某個基的紅外光照射分子時，如果分子中某個基 團的團的振動頻率振動頻率和它一致，二者就會產(chǎn)生和它一致，二者就會產(chǎn)生共振共振，此時光的能，此時光的能 量通過分子偶極矩的變化而傳遞給分子，這個基團就吸收量通過分子偶極矩的變化而傳遞給分子，這個基團就吸收 一定頻率的紅外光，產(chǎn)生一定頻率的紅外光，產(chǎn)生振動躍遷振動躍遷。在常溫下，絕大多數(shù)。在常溫下，絕大多數(shù) 分子處于振動基態(tài)，因此主要觀察的是由基態(tài)開始躍遷的分子處于振動基態(tài)，因此主要觀察的是由基態(tài)開始躍遷的 吸收譜帶。吸收譜帶。 分子紅外輻射必須同時滿足分子紅外輻射必須同時滿足兩個條件兩個條件： 二

22、、紅外吸收光譜產(chǎn)生的條件和譜帶強度二、紅外吸收光譜產(chǎn)生的條件和譜帶強度 （一）分子吸收紅外輻射的條件（一）分子吸收紅外輻射的條件 （2 2）只有能使偶極矩發(fā)生變化的振動形式才能只有能使偶極矩發(fā)生變化的振動形式才能 吸收紅外輻射。吸收紅外輻射。 因為因為紅外躍遷是偶極矩誘導(dǎo)的，即能量轉(zhuǎn)移的機紅外躍遷是偶極矩誘導(dǎo)的，即能量轉(zhuǎn)移的機 制是通過振動過程所導(dǎo)致的偶極矩的變化和交變的電制是通過振動過程所導(dǎo)致的偶極矩的變化和交變的電 磁場（紅外線）相互作用磁場（紅外線）相互作用 發(fā)生的發(fā)生的。 單原子和同核雙原子：單原子和同核雙原子：如：如：Ne、N2、O2、Cl2 等。固等。固 有偶極矩為零，同時振動時也

23、不能產(chǎn)生瞬間偶極矩，輻射有偶極矩為零，同時振動時也不能產(chǎn)生瞬間偶極矩，輻射 不能引起共振，無紅外活性不能引起共振，無紅外活性 。 非對稱分子：非對稱分子：有偶極矩，紅外活性。有偶極矩，紅外活性。 對稱分子：對稱分子：如如CO2等。雖然固有偶極矩為零，但是振動等。雖然固有偶極矩為零，但是振動 時能產(chǎn)生瞬間偶極矩，所以是紅外活性時能產(chǎn)生瞬間偶極矩，所以是紅外活性 。 為什么？為什么？ 是不是分子的每一種振動都能產(chǎn)生紅外吸收呢？是不是分子的每一種振動都能產(chǎn)生紅外吸收呢？ 分子的每一個基本振動都有其特定的振動頻率，似乎都分子的每一個基本振動都有其特定的振動頻率，似乎都 應(yīng)有相應(yīng)的紅外吸收帶。實際上，應(yīng)

24、有相應(yīng)的紅外吸收帶。實際上，絕大多數(shù)化合物在紅絕大多數(shù)化合物在紅 外光譜圖上出現(xiàn)的峰數(shù)遠小于理論上計算的振動數(shù)外光譜圖上出現(xiàn)的峰數(shù)遠小于理論上計算的振動數(shù)，這這 是由如下原因引起的：是由如下原因引起的： （1 1）沒有偶極矩變化的振動，不產(chǎn)生紅外吸收；）沒有偶極矩變化的振動，不產(chǎn)生紅外吸收； （2 2）相同頻率的振動吸收重疊，即簡并；）相同頻率的振動吸收重疊，即簡并； （3 3）儀器不能區(qū)別頻率十分接近的振動，或吸收帶很弱，）儀器不能區(qū)別頻率十分接近的振動，或吸收帶很弱， 儀器無法檢測；儀器無法檢測； （4 4）有些吸收帶落在儀器檢測范圍之外。）有些吸收帶落在儀器檢測范圍之外。 （二）吸收譜帶

25、的強度（二）吸收譜帶的強度 紅外吸收譜帶的強弱取決于分子振動時偶極矩的變紅外吸收譜帶的強弱取決于分子振動時偶極矩的變 化大?。ㄅc偶極矩的變化的平方成正比），而偶極矩與化大?。ㄅc偶極矩的變化的平方成正比），而偶極矩與 分子結(jié)構(gòu)的對稱性有關(guān)分子結(jié)構(gòu)的對稱性有關(guān)。振動的對稱性越高，振動中分振動的對稱性越高，振動中分 子偶極矩變化越小，譜帶強度也就越弱。一般地，子偶極矩變化越小，譜帶強度也就越弱。一般地，極性極性 較強較強（固有偶極矩大）（固有偶極矩大）的分子或基團（如的分子或基團（如C=0C=0，C-XC-X等）等） 振動，吸收振動，吸收強度較大；極性較弱強度較大；極性較弱的分子或基團（如的分子或基

26、團（如C=CC=C、 C-CC-C、N=NN=N等）振動，等）振動，吸收較弱。吸收較弱。 紅外光譜的吸收強度一般定性地用極強（紅外光譜的吸收強度一般定性地用極強（vsvs）、強）、強 （s s）、中強（）、中強（m m）、弱（）、弱（w w）和極弱（）和極弱（vwvw）等表示。按）等表示。按 摩爾吸光系數(shù)摩爾吸光系數(shù) 的大小劃分吸收峰的強弱等級，具體如的大小劃分吸收峰的強弱等級，具體如 下：下： 結(jié)構(gòu)對稱性差結(jié)構(gòu)對稱性差偶極矩變化大偶極矩變化大 而吸收峰強度而吸收峰強度 偶極矩變化的平方偶極矩變化的平方 所以，對稱性差所以，對稱性差吸收峰強度大吸收峰強度大 100 非常強峰非常強峰（vs） 2

27、0100 強峰強峰（s） 20 中強峰中強峰（m） 198%或或 符合商業(yè)規(guī)格。符合商業(yè)規(guī)格。 （2）試樣中不應(yīng)含有游離水試樣中不應(yīng)含有游離水。水本身有紅外吸收，。水本身有紅外吸收， 會嚴重干擾樣品譜，而且會侵蝕吸收池的鹽窗。會嚴重干擾樣品譜，而且會侵蝕吸收池的鹽窗。 （3）試樣的濃度和測試厚度應(yīng)選擇適當(dāng)試樣的濃度和測試厚度應(yīng)選擇適當(dāng)，以使光譜，以使光譜 圖中的大多數(shù)吸收峰的透射比處于圖中的大多數(shù)吸收峰的透射比處于10%80%范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。 （二）制樣的方法（二）制樣的方法 1 .氣體樣品氣體樣品 氣態(tài)樣品可在玻璃氣槽內(nèi)進行測定，它的兩端粘氣態(tài)樣品可在玻璃氣槽內(nèi)進行測定，它的兩端粘 有紅外透

28、光的有紅外透光的NaCl或或KBr窗片。先將氣槽抽真空，再窗片。先將氣槽抽真空，再 將試樣注入。將試樣注入。 2 . 液體和溶液試樣液體和溶液試樣 (1)液體池法液體池法 沸點較低，揮發(fā)性較大的試樣，可注入封閉液沸點較低，揮發(fā)性較大的試樣，可注入封閉液 體池中，液層厚度一般為體池中，液層厚度一般為0.011mm。 （2）液膜法）液膜法 沸點較高的試樣，直接滴在兩片鹽片之間，形成沸點較高的試樣，直接滴在兩片鹽片之間，形成 液膜。液膜。 3 . 固體試樣固體試樣 （1）壓片法）壓片法 將將12mg試樣與試樣與200mg純純KBr研細均勻，置于模具研細均勻，置于模具 中，用油壓機壓成透明薄片，即可用

29、于測定。試樣和中，用油壓機壓成透明薄片，即可用于測定。試樣和 KBr都應(yīng)經(jīng)干燥處理，研磨到粒度小于都應(yīng)經(jīng)干燥處理，研磨到粒度小于2微米，以免散微米，以免散 射光影響。射光影響。 （2）配成適當(dāng)濃度的溶液。）配成適當(dāng)濃度的溶液。 二、紅外光譜法分析二、紅外光譜法分析 紅外光譜法廣泛用于有機化合物的官能團定性和紅外光譜法廣泛用于有機化合物的官能團定性和 結(jié)構(gòu)分析。結(jié)構(gòu)分析。 、紅外光譜定性分析的一般過程：、紅外光譜定性分析的一般過程： 1、試樣的純化、試樣的純化 2、了解試樣的來源、了解試樣的來源 3、用適當(dāng)?shù)姆椒ㄖ茦?，記錄紅外光譜、用適當(dāng)?shù)姆椒ㄖ茦?，記錄紅外光譜 4、譜圖的解析、譜圖的解析 5、

30、和標(biāo)準(zhǔn)物對照、和標(biāo)準(zhǔn)物對照 （1）被測物與標(biāo)準(zhǔn)譜圖上的聚集態(tài)、制樣方法應(yīng)一）被測物與標(biāo)準(zhǔn)譜圖上的聚集態(tài)、制樣方法應(yīng)一 致致 （2）對指紋區(qū)要仔細對照。）對指紋區(qū)要仔細對照。 、 未知物結(jié)構(gòu)的測定未知物結(jié)構(gòu)的測定 測定未知物的結(jié)構(gòu)，是紅外光譜法定性分析的測定未知物的結(jié)構(gòu)，是紅外光譜法定性分析的 一個重要用途。如果未知物不是新化合物，可以通一個重要用途。如果未知物不是新化合物，可以通 過兩種方式利用標(biāo)準(zhǔn)譜圖進行查對：過兩種方式利用標(biāo)準(zhǔn)譜圖進行查對： （1）查閱標(biāo)準(zhǔn)譜圖的譜帶索引）查閱標(biāo)準(zhǔn)譜圖的譜帶索引，與尋找試樣光譜，與尋找試樣光譜 吸收帶相同的標(biāo)準(zhǔn)譜圖；吸收帶相同的標(biāo)準(zhǔn)譜圖； （2）進行光譜解析

31、）進行光譜解析，判斷試樣的可能結(jié)構(gòu)，然后，判斷試樣的可能結(jié)構(gòu)，然后 在由化學(xué)分類索引查找標(biāo)準(zhǔn)譜圖對照核實。在由化學(xué)分類索引查找標(biāo)準(zhǔn)譜圖對照核實。 在對光譜圖進行解析之前，應(yīng)收集樣品的有關(guān)在對光譜圖進行解析之前，應(yīng)收集樣品的有關(guān) 資料和數(shù)據(jù)。了解試樣的來源、以估計其可能是哪資料和數(shù)據(jù)。了解試樣的來源、以估計其可能是哪 類化合物；測定試樣的物理常數(shù)，如熔點、沸點、類化合物；測定試樣的物理常數(shù)，如熔點、沸點、 溶解度、折光率等，作為定性分析的旁證。溶解度、折光率等，作為定性分析的旁證。 1、計算分子的計算分子的不飽和度不飽和度，根據(jù)不飽和度的結(jié)果，根據(jù)不飽和度的結(jié)果 推斷分子中可能存在的官能團。推斷

32、分子中可能存在的官能團。 根據(jù)元素分析及相對摩爾質(zhì)量的測定，求出根據(jù)元素分析及相對摩爾質(zhì)量的測定，求出化化 學(xué)式學(xué)式并計算化合物的并計算化合物的不飽和度不飽和度 = 1 + n4 + (n3 - n1 ) / 2 式中式中n4、n3、n1 ，分別為分子中所含的四價、三，分別為分子中所含的四價、三 價和一價元素原子的數(shù)目。價和一價元素原子的數(shù)目。 當(dāng)計算得當(dāng)計算得 = 0時，表示分子是飽和的，應(yīng)為鏈時，表示分子是飽和的，應(yīng)為鏈 狀烴及其不含雙鍵的衍生物。狀烴及其不含雙鍵的衍生物。 當(dāng)當(dāng) =1時，可能有一個時，可能有一個雙鍵雙鍵或或脂環(huán)脂環(huán)； 當(dāng)當(dāng) =2時，可能有時，可能有兩個雙鍵兩個雙鍵和和脂環(huán)

33、脂環(huán)，也可能有一，也可能有一 個個叁鍵叁鍵； 當(dāng)當(dāng) =4時，可能有一個時，可能有一個苯環(huán)苯環(huán)等。等。 但是，二價原子如但是，二價原子如S、O等不參加計算。等不參加計算。 2 2、 再觀察譜圖的基頻區(qū)，確定可能存在的官能團，再觀察譜圖的基頻區(qū)，確定可能存在的官能團， 再根據(jù)指紋區(qū)確定結(jié)構(gòu)。再根據(jù)指紋區(qū)確定結(jié)構(gòu)。 譜圖解析一般先從基團頻率區(qū)的最強譜帶開始，譜圖解析一般先從基團頻率區(qū)的最強譜帶開始， “先特征，后指紋；先最強峰，后次強峰；先粗查，后先特征，后指紋；先最強峰，后次強峰；先粗查，后 細找；先否定，后肯定細找；先否定，后肯定”。在解析光譜的時候，往往只在解析光譜的時候，往往只 要能給出要能

34、給出10-20%的譜峰的確切歸屬，由這些譜峰提供的的譜峰的確切歸屬，由這些譜峰提供的 信息推測未知物可能含有的基團，判斷不可能含有的基信息推測未知物可能含有的基團，判斷不可能含有的基 團。再從指紋區(qū)的譜帶進一步驗證，找出可能含有基團團。再從指紋區(qū)的譜帶進一步驗證，找出可能含有基團 的相關(guān)峰，用一組相關(guān)峰確認一個基團的存在。對于簡的相關(guān)峰，用一組相關(guān)峰確認一個基團的存在。對于簡 單化合物，確認幾個基團之后，便可初步確定分子結(jié)構(gòu)，單化合物，確認幾個基團之后，便可初步確定分子結(jié)構(gòu)， 然后查對標(biāo)準(zhǔn)譜圖核實。然后查對標(biāo)準(zhǔn)譜圖核實。 （ 實例：推測實例：推測C4H8O2的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 解：解：1） =1-8/2+4=1 2）峰歸屬）峰歸屬 3）可能的結(jié)構(gòu)）可能的結(jié)構(gòu) H C O CH2CH2CH3 O H3C C O CH2CH3 O H3CH2C C O CH3 O 1180 1240 1160