第二章振動光譜ppt課件

1、聚合物結(jié)構(gòu)分析聚合物結(jié)構(gòu)分析第二章 振動光譜與電子光譜 1第一節(jié)第一節(jié) 光譜分析概論光譜分析概論 分子光譜方法主要包括紅外光譜，拉曼光譜，紫外光譜，分子光譜方法主要包括紅外光譜，拉曼光譜，紫外光譜，熒光光譜等。主要研究高聚物的分子結(jié)構(gòu)。熒光光譜等。主要研究高聚物的分子結(jié)構(gòu)。 光譜分析技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于高聚物鑒別，定量分析以光譜分析技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于高聚物鑒別，定量分析以及確定高聚物的構(gòu)型，構(gòu)象，鏈結(jié)構(gòu)，結(jié)晶等。及確定高聚物的構(gòu)型，構(gòu)象，鏈結(jié)構(gòu)，結(jié)晶等。 高聚物材料中的添加劑，殘留單體，填料，增塑劑的分高聚物材料中的添加劑，殘留單體，填料，增塑劑的分析鑒定也都可以用光譜分析法完成。析鑒定也都可以

2、用光譜分析法完成。 2一、電磁輻射與光譜分析方法一、電磁輻射與光譜分析方法 （一電磁輻射（一電磁輻射 電磁輻射又稱為電磁波，輻射能，是一種以極快的速度電磁輻射又稱為電磁波，輻射能，是一種以極快的速度穿射過空間的能量。穿射過空間的能量。 電磁波譜包括無線電波，微波，紅外光，可見光，紫外電磁波譜包括無線電波，微波，紅外光，可見光，紫外光，光，x射線，射線，射線等，如圖射線等，如圖2.1所示。所示。 電磁波都具有共同點：它們在真空中的傳播速度，即頻電磁波都具有共同點：它們在真空中的傳播速度，即頻率率與波長與波長的乘積是相同的，都等于光在真空中的的乘積是相同的，都等于光在真空中的傳播速度傳播速度c）：

3、）： cxcms 3圖圖2.1 2.1 電磁波譜區(qū)域分類電磁波譜區(qū)域分類 4 （二）（二） 電磁輻射的特性與光譜分析方法電磁輻射的特性與光譜分析方法 輻射能具有光的特性：如吸收，發(fā)射，散射，折射，反輻射能具有光的特性：如吸收，發(fā)射，散射，折射，反射，偏振等。射，偏振等。 光譜分析方法則是利用輻射能的某一特性，通過測量能光譜分析方法則是利用輻射能的某一特性，通過測量能量作用于待測物質(zhì)后產(chǎn)生的輻射訊號的分析方法。量作用于待測物質(zhì)后產(chǎn)生的輻射訊號的分析方法。 5 1電磁輻射能的吸收特性：電磁輻射能的吸收特性： 輻射能作用于粒子，粒子可選擇性地吸收某些頻率的輻射能作用于粒子，粒子可選擇性地吸收某些頻率

4、的輻射能，并從低能態(tài)躍遷至高能態(tài)，這種現(xiàn)象稱為吸收。輻射能，并從低能態(tài)躍遷至高能態(tài)，這種現(xiàn)象稱為吸收。吸收的輻射能可以從吸收的輻射能可以從射線至無線電波，作用的粒子可以是射線至無線電波，作用的粒子可以是分子，原子，原子核等。分子，原子，原子核等。 不同的粒子吸收的能量不同，形成了選擇性吸收，由不同的粒子吸收的能量不同，形成了選擇性吸收，由此可得到各自的特征光譜。從而達到鑒別各種粒子的目的。此可得到各自的特征光譜。從而達到鑒別各種粒子的目的。 基于這種原理建立的光譜分析方法，稱為吸收光譜法?；谶@種原理建立的光譜分析方法，稱為吸收光譜法。紅外光譜、紫外光譜、核磁共振都屬于吸收光譜。紅外光譜、紫外

5、光譜、核磁共振都屬于吸收光譜。 6 電磁輻射能量的發(fā)射特性：電磁輻射能量的發(fā)射特性： 將吸收的能量釋放出來，若以光的形式釋放能量，則將吸收的能量釋放出來，若以光的形式釋放能量，則該過程稱為發(fā)射。該過程稱為發(fā)射。 不同的粒子，發(fā)射的光譜各不相同，具有各自的特征光不同的粒子，發(fā)射的光譜各不相同，具有各自的特征光譜，基于此原理的分析方法稱發(fā)射光譜法。譜，基于此原理的分析方法稱發(fā)射光譜法。 熒光光譜、磷光光譜等屬于發(fā)射光譜分析法。熒光光譜、磷光光譜等屬于發(fā)射光譜分析法。 7 電磁輻射的散射特征：電磁輻射的散射特征： 光的散射是帶電粒子相互作用引起的，當(dāng)輻射能通過光的散射是帶電粒子相互作用引起的，當(dāng)輻射

6、能通過介質(zhì)時引起介質(zhì)內(nèi)帶電粒子的受迫振動，每個振動著的帶介質(zhì)時引起介質(zhì)內(nèi)帶電粒子的受迫振動，每個振動著的帶電粒子向四周發(fā)出輻射而形成散射光。電粒子向四周發(fā)出輻射而形成散射光。 當(dāng)散射光的波長與入射光波長相同時稱為瑞利散射。當(dāng)散射光的波長與入射光波長相同時稱為瑞利散射。當(dāng)散射光的波長與入射光波長不相同時稱為喇曼散射。當(dāng)散射光的波長與入射光波長不相同時稱為喇曼散射。 利用光的散射原理，測量散射譜線的頻率，計算它們利用光的散射原理，測量散射譜線的頻率，計算它們與入射光譜線的頻率差的分析法稱喇曼散射光譜。與入射光譜線的頻率差的分析法稱喇曼散射光譜。 8 二、分子光譜與原子光譜 根據(jù)量子力學(xué)的基本理論，

7、原子或分子只能存在于以確定了能量為特征的某種狀態(tài)。 在一定條件下，某種運動形式所處的最低能量狀態(tài)叫基態(tài)，而高于基態(tài)的各能量狀態(tài)叫激發(fā)態(tài)，體系能量以不連續(xù)狀態(tài)存在。 當(dāng)原子或分子改變其狀態(tài)時，必須吸收或者釋放出一定大小的能量恰使原子或分子進入另一種狀態(tài)。即分子或原子吸收光子的能量從低能級躍遷到高能級，或發(fā)射光子的能量從高能級躍回到低能級；在此過程中，總的能量守恒。 9 （一原子的運動與原子光譜 原子運動的能量叫電子能，是由電子在原子核周圍的運動、電子與電子之間的作用以及電子與原子核之間的作用所產(chǎn)生的。 原子光譜是由原子中電子能級躍遷所產(chǎn)生的光譜。當(dāng)原子受光源輻照時，電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，產(chǎn)生原

8、子吸收光譜；而當(dāng)原子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時，產(chǎn)生原子發(fā)射光譜。 10 （二分子的運動與分子光譜（二分子的運動與分子光譜 分子的運動較為復(fù)雜，主要有分子的整體平動、分子繞分子的運動較為復(fù)雜，主要有分子的整體平動、分子繞其質(zhì)心的轉(zhuǎn)動、分子中原子核間的振動及分子中電子的運動其質(zhì)心的轉(zhuǎn)動、分子中原子核間的振動及分子中電子的運動等。它們所具有的能量分別稱為平動能、轉(zhuǎn)動能、振動能和等。它們所具有的能量分別稱為平動能、轉(zhuǎn)動能、振動能和電子能。分別用電子能。分別用E平動、平動、E轉(zhuǎn)動、轉(zhuǎn)動、E振動和振動和E電子表示，則分電子表示，則分子的總能量子的總能量E可用下式表示：可用下式表示： E = E 平 動平 動

9、+ E 電 子電 子 + E 振 動振 動 + E 轉(zhuǎn) 動轉(zhuǎn) 動 (2-1) 與電磁輻射的吸收與發(fā)射有關(guān)的分子能量是電子能級、與電磁輻射的吸收與發(fā)射有關(guān)的分子能量是電子能級、振動能級及轉(zhuǎn)動能級間躍遷振動能級及轉(zhuǎn)動能級間躍遷 即即 E = E電子電子+E振動振動+E轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動 = Ee+E+Er （2-2） 三種運動形式的能級差三種運動形式的能級差E電子電子 E振動振動 E轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動。 11 分子光譜是由分子的主要運動形式的能級躍遷而產(chǎn)生的。分子光譜是由分子的主要運動形式的能級躍遷而產(chǎn)生的。 在分子光譜中，電子的躍遷能級差約為在分子光譜中，電子的躍遷能級差約為120ev電子伏電子伏特），由分子的電

10、子能級間躍遷所產(chǎn)生的光譜的波長范圍在特），由分子的電子能級間躍遷所產(chǎn)生的光譜的波長范圍在601250nm(0.061.24m )之間。主要在可見及紫外區(qū)，所形之間。主要在可見及紫外區(qū)，所形成的光譜稱為電子光譜或紫外光譜。成的光譜稱為電子光譜或紫外光譜。 分子的振動能級差一般為分子的振動能級差一般為10.025ev，振動能級間躍遷所，振動能級間躍遷所產(chǎn)生的光譜波長范圍在產(chǎn)生的光譜波長范圍在125050000 nm1.2550m），屬紅），屬紅外區(qū)，所形成的光譜稱振動光譜，又稱紅外光譜。外區(qū)，所形成的光譜稱振動光譜，又稱紅外光譜。 分子的轉(zhuǎn)動能級差一般在分子的轉(zhuǎn)動能級差一般在0.0250.0001

11、ev，轉(zhuǎn)動能級間躍，轉(zhuǎn)動能級間躍遷所產(chǎn)生的光譜波長范圍在遷所產(chǎn)生的光譜波長范圍在25000250000 nm （25250m），），屬于遠紅外區(qū)的范圍，形成的光譜稱為轉(zhuǎn)動光譜。屬于遠紅外區(qū)的范圍，形成的光譜稱為轉(zhuǎn)動光譜。 12 （三分子光譜與原子光譜的區(qū)別（三分子光譜與原子光譜的區(qū)別 原子光譜是由一組不連續(xù)的波長譜線組成的線狀譜，原子光譜是由一組不連續(xù)的波長譜線組成的線狀譜，叫不連續(xù)光譜。每種原子由于電子結(jié)構(gòu)不同，因此都具有叫不連續(xù)光譜。每種原子由于電子結(jié)構(gòu)不同，因此都具有自己的特征譜線。自己的特征譜線。 分子光譜是由連續(xù)波長的譜帶組成的帶狀譜，稱連續(xù)光分子光譜是由連續(xù)波長的譜帶組成的帶狀譜，

12、稱連續(xù)光譜。譜。 分子光譜與原子光譜產(chǎn)生差別的原因是由于分子比原子分子光譜與原子光譜產(chǎn)生差別的原因是由于分子比原子多了兩種運動形式的能量變化即振動能和轉(zhuǎn)動能。多了兩種運動形式的能量變化即振動能和轉(zhuǎn)動能。 13 三、光譜分析方法分類三、光譜分析方法分類 電磁波譜中的不同部分所具有的波長和頻率不同，其所電磁波譜中的不同部分所具有的波長和頻率不同，其所有的能量也各不相同。因此物質(zhì)產(chǎn)生各種譜域的電磁波的有的能量也各不相同。因此物質(zhì)產(chǎn)生各種譜域的電磁波的方法也不相同。方法也不相同。 任何光譜分析方法都含有三個主要過程：（任何光譜分析方法都含有三個主要過程：（1能源提供能源提供能量，（能量，（2能量與被測

13、物質(zhì)作用，（能量與被測物質(zhì)作用，（3產(chǎn)生被檢測信號。產(chǎn)生被檢測信號。 14 光譜分析大致有以下幾種分類方法：光譜分析大致有以下幾種分類方法： （1按物質(zhì)吸收或產(chǎn)生的輻射能分類，即按照物質(zhì)吸收按物質(zhì)吸收或產(chǎn)生的輻射能分類，即按照物質(zhì)吸收或產(chǎn)生電磁輻射的波長范圍又可分為或產(chǎn)生電磁輻射的波長范圍又可分為X射線光譜，紫外光譜，射線光譜，紫外光譜，紅外光譜，微波光譜，拉曼光譜，核磁共振等。紅外光譜，微波光譜，拉曼光譜，核磁共振等。 （2按作用物質(zhì)的微粒分類，即按照被測物質(zhì)的組成可按作用物質(zhì)的微粒分類，即按照被測物質(zhì)的組成可將光譜分為原子光譜和分子光譜。將光譜分為原子光譜和分子光譜。 （3按照分子或原子的

14、能級躍遷的方向分類，可將光譜按照分子或原子的能級躍遷的方向分類，可將光譜分為兩類即吸收光譜和發(fā)射光譜。分為兩類即吸收光譜和發(fā)射光譜。 吸收光譜是分子或原子吸收光譜光源輻射能所產(chǎn)生的光吸收光譜是分子或原子吸收光譜光源輻射能所產(chǎn)生的光譜。譜。 發(fā)射光譜是分子或原子受能源光，電，熱等的激發(fā)發(fā)射光譜是分子或原子受能源光，電，熱等的激發(fā)后而產(chǎn)生的光譜。后而產(chǎn)生的光譜。 15光譜分析吸收光譜發(fā)射光譜原子吸收光譜分子吸收光譜原子發(fā)射光譜-原子熒光光譜分子發(fā)射光譜紫外可見分光譜-電子光譜紅外光譜激光拉曼光譜 振動光譜核磁共振ESR（電子自旋共振）熒光光譜磷光光度法X射線光譜圖圖2.2 2.2 光譜分析方法分類

15、圖光譜分析方法分類圖 16第二節(jié)第二節(jié) 紅外光譜紅外光譜 紅外光譜的歷史1800年英國科學(xué)家赫謝爾發(fā)現(xiàn)紅外線1936年世界第一臺棱鏡分光單光束紅外光譜儀制成1946年制成雙光束紅外光譜儀60年代制成以光柵為色散元件的第二代紅外光譜儀70年代制成傅立葉變換紅外光譜儀，使掃描速度大大提高70年代末，出現(xiàn)了激光紅外光譜儀，共聚焦顯微紅外光譜儀等17 紅外光譜的范圍200nm 400nm 780nm 1000um近紫外可見紅外0.78um2.5um50um1000um中紅外區(qū)遠紅外區(qū)近紅外區(qū)18一、紅外光譜的基本原理一、紅外光譜的基本原理 （一分子的振動與轉(zhuǎn)動（一分子的振動與轉(zhuǎn)動 當(dāng)有機化合物分子吸收

16、頻率小于當(dāng)有機化合物分子吸收頻率小于100cm-1的紅外輻射的紅外輻射時，其能量轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿愚D(zhuǎn)動能，這種吸收是量子化的，因此，時，其能量轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿愚D(zhuǎn)動能，這種吸收是量子化的，因此，分子轉(zhuǎn)動光譜是由不連續(xù)的譜線組成的。分子轉(zhuǎn)動光譜是由不連續(xù)的譜線組成的。 當(dāng)有機化合物分子吸收頻率在當(dāng)有機化合物分子吸收頻率在10000100cm-1范圍的紅范圍的紅外輻射時，其能量轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿拥恼駝幽埽@種吸收也是量子外輻射時，其能量轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿拥恼駝幽埽@種吸收也是量子化的?；摹?分子的振動和轉(zhuǎn)動是同時進行的，當(dāng)振動能級躍遷時，分子的振動和轉(zhuǎn)動是同時進行的，當(dāng)振動能級躍遷時，不可避免的伴隨有許多轉(zhuǎn)動能級躍遷，所以無法

17、得到純粹的不可避免的伴隨有許多轉(zhuǎn)動能級躍遷，所以無法得到純粹的振動光譜，只能得到分子的振動振動光譜，只能得到分子的振動轉(zhuǎn)動光譜，因此振動光轉(zhuǎn)動光譜，因此振動光譜是以譜帶而不是以譜線出現(xiàn)的。譜是以譜帶而不是以譜線出現(xiàn)的。 19 1. 基本振動的理論數(shù)振動自由度） 多原子分子在振動時，每個原子都在其平衡值附近作簡諧振動，分子中任何一個復(fù)雜振動都可看成是這些簡正振動的組合。 分子振動自由度，也稱基本振動簡正振動的數(shù)目等于3N-6。 對于線性分子，每個原子都可以看成一個質(zhì)點，少一個分子軸的轉(zhuǎn)動，只有2個轉(zhuǎn)動自由度，因此線性分子有3N-5個基本振動，基本振動不涉及分子重心的改變。 20圖圖2.42.4非

18、線性的水分子基本振動形式非線性的水分子基本振動形式 圖圖2.5 CO22.5 CO2分子的基本振動形式分子的基本振動形式 21 2.分子振動的類型：分子振動的類型： 分子振動有二種方式伸縮振動分子振動有二種方式伸縮振動stretching vibration ）和）和彎曲振動彎曲振動bending vibration）。）。 伸縮振動是指原子沿鍵軸作規(guī)律運動，這種振動使原子間伸縮振動是指原子沿鍵軸作規(guī)律運動，這種振動使原子間的距離增大或減小，即振動時鍵長發(fā)生變化，鍵角不變。的距離增大或減小，即振動時鍵長發(fā)生變化，鍵角不變。 當(dāng)兩個原子和一個中心原子相連時，伸縮振動可分為兩種當(dāng)兩個原子和一個中心

19、原子相連時，伸縮振動可分為兩種對稱伸縮振動和不伸縮振動，如兩原子沿鍵軸運動方向相同，對稱伸縮振動和不伸縮振動，如兩原子沿鍵軸運動方向相同，即鍵長同時伸長或縮短，稱為對稱伸縮振動即鍵長同時伸長或縮短，稱為對稱伸縮振動. 如兩原子沿鍵軸運動方向相反，即鍵長同伸長也有縮短，如兩原子沿鍵軸運動方向相反，即鍵長同伸長也有縮短，稱為不對稱伸縮振動，（又稱為反對稱伸縮振動），這兩種稱為不對稱伸縮振動，（又稱為反對稱伸縮振動），這兩種伸縮振動在紅外圖譜中各有吸收峰。伸縮振動在紅外圖譜中各有吸收峰。 對同一基團來說，不對稱伸縮振動的頻率總要稍高于對稱對同一基團來說，不對稱伸縮振動的頻率總要稍高于對稱伸縮振動的頻

20、率。伸縮振動的頻率。 22 彎曲振動又叫變角振動，是指鍵角發(fā)生變化而鍵長不發(fā)生變化的振動，彎曲振動根據(jù)其振動的特點又可分為面內(nèi)彎曲振動和面外彎曲振動，面內(nèi)彎曲振動方向位于平面內(nèi)，又可分為面內(nèi)搖擺振動和剪式振動；面外彎曲振動則是垂直于分子平面的振動，也可分為兩種形式，扭絞振動和非平面搖擺振動。 23分子振動伸縮振動彎曲振動對稱伸縮震動 不對稱伸縮震動 面內(nèi)彎曲振動面外彎曲振動剪式振動扭絞振動面外搖擺振動面內(nèi)搖擺振動24 3. 簡諧振動符號 在紅外光譜譜圖解析中，各種振動方式常用縮寫符號來表示。 ：伸縮振動 s：對稱伸縮 as：不對稱 ：變角振動 s：面內(nèi)剪式振動 ：面外搖擺 ： 扭曲振動 ：面內(nèi)

21、搖擺 25 （二紅外光譜產(chǎn)生條件（二紅外光譜產(chǎn)生條件 1. 對稱性選擇定則對稱性選擇定則 能級的躍遷過程必須有偶極矩的變化，這樣才能使振動能級的躍遷過程必須有偶極矩的變化，這樣才能使振動的電荷分布改變而產(chǎn)生變電場與電磁輻射的振蕩電場相偶的電荷分布改變而產(chǎn)生變電場與電磁輻射的振蕩電場相偶合。只有能產(chǎn)生偶極矩變化的振蕩方式，才能吸收紅外輻合。只有能產(chǎn)生偶極矩變化的振蕩方式，才能吸收紅外輻射，產(chǎn)生紅外吸收，這種振動方式稱為紅外活性的。相反，射，產(chǎn)生紅外吸收，這種振動方式稱為紅外活性的。相反，振動過程中不發(fā)生偶極矩變化的振動，不能吸收紅外輻射，振動過程中不發(fā)生偶極矩變化的振動，不能吸收紅外輻射，不產(chǎn)生

22、紅外吸收，稱為非紅外活性振動。不產(chǎn)生紅外吸收，稱為非紅外活性振動。 2. 能量相當(dāng)原則能量相當(dāng)原則(即光譜選律即光譜選律) 振動量子力學(xué)理論：分子中各種振動是量子化的，處振動量子力學(xué)理論：分子中各種振動是量子化的，處于不同的能級上，只有紅外輻射的能量和振動能量等時，于不同的能級上，只有紅外輻射的能量和振動能量等時，才會引起能級間的躍遷，即才會引起能級間的躍遷，即 E = h26 （三紅外光譜圖的表示法（三紅外光譜圖的表示法 1.紅外光譜圖紅外光譜圖 紅外光譜圖記錄物質(zhì)對紅外光的吸收或透過程度與紅外光譜圖記錄物質(zhì)對紅外光的吸收或透過程度與波長或波數(shù)的關(guān)系圖。波長或波數(shù)的關(guān)系圖。 記錄的波數(shù)范圍一

23、般在記錄的波數(shù)范圍一般在4500400-1,絕大多數(shù)有機化絕大多數(shù)有機化合物的化學(xué)鍵合物的化學(xué)鍵 振動頻率出現(xiàn)在此范圍內(nèi)。振動頻率出現(xiàn)在此范圍內(nèi)。 紅外光譜圖的縱坐標(biāo)是光吸收量，用透過率或吸光度表紅外光譜圖的縱坐標(biāo)是光吸收量，用透過率或吸光度表示。兩者關(guān)系為示。兩者關(guān)系為 ： A= lg(1/T) 紅外譜圖的橫坐標(biāo)也有兩種表示方法，波長紅外譜圖的橫坐標(biāo)也有兩種表示方法，波長和波數(shù)和波數(shù)，它，它們之間的關(guān)系為們之間的關(guān)系為=1/,單位為單位為 m , 單位為單位為cm-1。27圖圖2.82.8環(huán)戊酮的紅外光譜圖環(huán)戊酮的紅外光譜圖 28 2. 紅外吸收峰紅外吸收峰 10000100cm-1范圍內(nèi)的

24、紅外輻射照射樣品，樣品吸收范圍內(nèi)的紅外輻射照射樣品，樣品吸收能量并轉(zhuǎn)化成分子振動能，這樣通過樣品池的紅外輻射在一能量并轉(zhuǎn)化成分子振動能，這樣通過樣品池的紅外輻射在一定范圍內(nèi)發(fā)生吸收，產(chǎn)生吸收峰又叫吸收譜帶），而得到定范圍內(nèi)發(fā)生吸收，產(chǎn)生吸收峰又叫吸收譜帶），而得到紅外光譜。紅外光譜。 紅外光譜中吸收譜帶都對應(yīng)著分子和分子中各級團的振動紅外光譜中吸收譜帶都對應(yīng)著分子和分子中各級團的振動形式，吸收譜帶數(shù)目、位置及強度是判斷一個分子結(jié)構(gòu)的最形式，吸收譜帶數(shù)目、位置及強度是判斷一個分子結(jié)構(gòu)的最主要依據(jù)。主要依據(jù)。 29 吸收譜帶的數(shù)目及影響因素：吸收譜帶的數(shù)目及影響因素： （a a基頻、倍頻和復(fù)合頻基

25、頻、倍頻和復(fù)合頻 在正常情況下，分子大都處于振動基態(tài)，分子吸收紅外在正常情況下，分子大都處于振動基態(tài)，分子吸收紅外輻射能后，主要是由基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)，這種躍遷所產(chǎn)輻射能后，主要是由基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)，這種躍遷所產(chǎn)生紅外吸收叫基頻吸收。生紅外吸收叫基頻吸收。 由基態(tài)到第二激發(fā)態(tài)或到第三激發(fā)態(tài)的躍遷也是可能的，由基態(tài)到第二激發(fā)態(tài)或到第三激發(fā)態(tài)的躍遷也是可能的，其對應(yīng)的紅外吸收叫倍頻吸收。其對應(yīng)的紅外吸收叫倍頻吸收。 當(dāng)紅外輻射能恰好等于兩種不同振動的基頻躍遷的能量當(dāng)紅外輻射能恰好等于兩種不同振動的基頻躍遷的能量總和時，有可能同時激發(fā)兩個振動方式發(fā)生基頻躍遷，而產(chǎn)總和時，有可能同時激發(fā)兩個振動

26、方式發(fā)生基頻躍遷，而產(chǎn)生波數(shù)為兩基頻波數(shù)之和的吸收，稱復(fù)合頻。生波數(shù)為兩基頻波數(shù)之和的吸收，稱復(fù)合頻。 倍頻，復(fù)合頻的出現(xiàn)使紅外光譜吸收譜帶數(shù)目增加。倍頻，復(fù)合頻的出現(xiàn)使紅外光譜吸收譜帶數(shù)目增加。 30 （b簡并振動：簡并振動： 多原子分子有多原子分子有3n-6或或(3n-5)個簡正振動，但其中有一些個簡正振動，但其中有一些振動方式是等效的，具有相同的振動頻率，這種現(xiàn)象稱振動方式是等效的，具有相同的振動頻率，這種現(xiàn)象稱為簡并振動。為簡并振動。 簡并振動的出現(xiàn)使紅外光譜吸收譜帶數(shù)目減少。簡并振動的出現(xiàn)使紅外光譜吸收譜帶數(shù)目減少。 其它影響吸收譜帶數(shù)目的因素還有以下幾點：其它影響吸收譜帶數(shù)目的因素

27、還有以下幾點： 基本頻率超出基本頻率超出4004000cm-1中紅外區(qū)的范圍，即超中紅外區(qū)的范圍，即超出儀器檢測范圍；出儀器檢測范圍； 基本譜帶太弱以致于儀器檢測不到；基本譜帶太弱以致于儀器檢測不到； 基本振動頻率非常接近，以致于儀器分析不出；基本振動頻率非常接近，以致于儀器分析不出； 基本振動無偶極矩變化而不產(chǎn)生紅外吸收?；菊駝訜o偶極矩變化而不產(chǎn)生紅外吸收。 31 紅外吸收譜帶強度及影響因素紅外吸收譜帶強度及影響因素 吸收譜帶強度可用摩爾吸收系數(shù)吸收譜帶強度可用摩爾吸收系數(shù)或吸光度或吸光度A A來衡量，它們與透過率關(guān)系如下：來衡量，它們與透過率關(guān)系如下： A=lg(1/T)=lg(I0/I

28、), A=lg(1/T)=lg(I0/I), （2-32-3） =A/cl =A/cl （2-42-4） 式中：式中：AA吸光度；吸光度；TT透過率；透過率；I0I0入射光強度；入射光強度；II透射光強度；透射光強度；cc濃度；濃度；ll樣品池厚。樣品池厚。 譜帶強度主要與振動過程中偶極矩的變化及分子振動譜帶強度主要與振動過程中偶極矩的變化及分子振動形式有關(guān)。分子振動過程中偶極矩變化越大，紅外光譜中形式有關(guān)。分子振動過程中偶極矩變化越大，紅外光譜中出現(xiàn)吸收的強度越大。出現(xiàn)吸收的強度越大。 吸收峰強度與振動形式之間有下列規(guī)律吸收峰強度與振動形式之間有下列規(guī)律: : ass, ass, 32 吸收

29、譜帶的位置及影響譜帶位移的因素：吸收譜帶的位置及影響譜帶位移的因素： A: A:吸收峰頻率的譜帶頻率的計算吸收峰頻率的譜帶頻率的計算: : 彈簧模型可用來描述最簡單的雙原子分子的振動。根據(jù)彈簧模型可用來描述最簡單的雙原子分子的振動。根據(jù)虎克定律可近似求出基團伸縮振動頻率虎克定律可近似求出基團伸縮振動頻率）：）： (2-5)(2-5) 式中式中振動頻率，單位振動頻率，單位HZHZ， k k鍵力常數(shù)，一般單鍵：鍵力常數(shù)，一般單鍵：k=5k=5105dyn/cm105dyn/cm，雙鍵：，雙鍵：k=10k=10105dyn/cm, 105dyn/cm, 三鍵：三鍵：k=15k=15105dyn/cm

30、, 105dyn/cm, 折合質(zhì)量折合質(zhì)量, , 由式由式2-62-6計算：計算： （2-62-6） m1 m2m1 m2原子質(zhì)量原子質(zhì)量 單位：單位：g, M1 M2g, M1 M2原子量原子量, N, N阿弗加德羅阿弗加德羅常數(shù)。常數(shù)。 =K21 =2121mmmm=N12121MMMM 33 則振動波數(shù)可由(2-5)得出式(2-7)： = 式中c為光速。 由公式可知：決定吸收峰位置的主要因素是兩振動原子的質(zhì)量和化學(xué)鍵力常數(shù)。 例如：C和H的質(zhì)量分別為19.810-24g和1.6410-24g, 計算出C-H伸縮振動為3040cm-1，實際測得甲基和亞甲基的C-H伸縮振動通常在296028

31、50cm-1之間，計算誤差是由于忽略了分子中C-H周圍環(huán)境所產(chǎn)生的影響。 Kc2134 B:影響譜帶位置的因素：影響譜帶位置的因素： 影響譜帶位移的因素很多，主要有以下幾種：影響譜帶位移的因素很多，主要有以下幾種： a:誘導(dǎo)效應(yīng)：誘導(dǎo)效應(yīng)： 在極性共價鍵中，相鄰基團或取代基的電負(fù)性不同，產(chǎn)在極性共價鍵中，相鄰基團或取代基的電負(fù)性不同，產(chǎn)生不同程度的靜電誘導(dǎo)作用，引起分子中電荷分布變化，生不同程度的靜電誘導(dǎo)作用，引起分子中電荷分布變化，從而導(dǎo)致鍵力常數(shù)的改變，使基團振動頻率發(fā)生改變，譜從而導(dǎo)致鍵力常數(shù)的改變，使基團振動頻率發(fā)生改變，譜帶發(fā)生位移，稱為誘導(dǎo)效應(yīng)。帶發(fā)生位移，稱為誘導(dǎo)效應(yīng)。 誘導(dǎo)效應(yīng)

32、使吸收譜帶向高頻方向位移，且譜帶強度增高。誘導(dǎo)效應(yīng)使吸收譜帶向高頻方向位移，且譜帶強度增高。 RCRORCORORCClOc=o:1715cm-1 c=o:1735cm-1 c=o:1780cm-135 b:共軛效應(yīng)：共軛效應(yīng)： 當(dāng)兩個雙鍵當(dāng)兩個雙鍵鍵相鄰接時，使得鍵相鄰接時，使得電子云在更大的區(qū)電子云在更大的區(qū)域內(nèi)運動，從而使分子中，連接兩個域內(nèi)運動，從而使分子中，連接兩個鍵的單鍵具有一定程鍵的單鍵具有一定程度的雙鍵性，其結(jié)果原來雙鍵的鍵能有所降低，整個分子結(jié)度的雙鍵性，其結(jié)果原來雙鍵的鍵能有所降低，整個分子結(jié)構(gòu)趨于更穩(wěn)定，稱為共軛效應(yīng)。構(gòu)趨于更穩(wěn)定，稱為共軛效應(yīng)。 共軛效應(yīng)使吸收譜帶向低頻

33、方向移動，譜帶強度增高。共軛效應(yīng)使吸收譜帶向低頻方向移動，譜帶強度增高。 -C=C-:1650cm-1 -C=C-C=C-:1630cm-1 :1600cm-1 RCRORCO（非共軛）（共軛）c=o:=1715 cm-1 c=o:=1655 cm-1 c=o:=1715 cm-1 c=o:=1655 cm-1 （非共軛）（共軛）COOCOOc=o:=1720 cm-1 c=o:= 1760cm-1c=o:=1720 cm-1 c=o:= 1760cm-136 c：氫鍵：氫鍵： 氫鍵的形成改變了兩個基團的鍵力常數(shù)，因此，伸縮振氫鍵的形成改變了兩個基團的鍵力常數(shù)，因此，伸縮振動和彎曲振動頻率都要

34、發(fā)生改變。動和彎曲振動頻率都要發(fā)生改變。 質(zhì)子給予體的伸縮振動譜帶向低頻移動，且吸收強度和質(zhì)子給予體的伸縮振動譜帶向低頻移動，且吸收強度和寬度增加，質(zhì)子接受體的伸縮振動頻率也要減少。寬度增加，質(zhì)子接受體的伸縮振動頻率也要減少。 X-H的彎曲振動譜帶向高頻移動，但此位移與其伸縮的彎曲振動譜帶向高頻移動，但此位移與其伸縮振動相比不是很明顯。振動相比不是很明顯。 37 d 振動的偶合作用和費米共振：振動的偶合作用和費米共振： （1振動的偶合作用：振動的偶合作用： 當(dāng)兩個基團共享一個原子時，如果它們頻率相近，則當(dāng)兩個基團共享一個原子時，如果它們頻率相近，則會發(fā)生機械的振動偶合作用，使譜帶產(chǎn)生分裂，產(chǎn)生

35、兩個會發(fā)生機械的振動偶合作用，使譜帶產(chǎn)生分裂，產(chǎn)生兩個新的振動形式，它們的頻率一個比不產(chǎn)生偶合時的高，另新的振動形式，它們的頻率一個比不產(chǎn)生偶合時的高，另一個比不產(chǎn)生偶合時的降低。一個比不產(chǎn)生偶合時的降低。 例如：羧酸酐譜圖中在例如：羧酸酐譜圖中在18181720cm-1區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)二區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)二個個C=O伸縮振動的吸收帶，就是伸縮振動的吸收帶，就是 ，與，與CO振動偶合而產(chǎn)生的。振動偶合而產(chǎn)生的。 RRCOOOC38 （2費米共振：在基頻和倍頻或復(fù)合頻之間出現(xiàn)的振動耦合，稱之為費米共振。費米共振使強度很弱的倍頻或復(fù)合頻譜帶增強。 產(chǎn)生有效的振動偶合作用及大小的條件總結(jié)如下： a: 兩基團的振動

36、必須有同樣的對稱形式才可能產(chǎn)生偶合作用。 b: 兩個基團共享一個原子的伸縮振動之間可產(chǎn)生強烈的偶合作用。 c: 兩基團各自有近似的振動頻率時，偶合作用最大。 d: 如果伸縮振動的鍵構(gòu)成了正在改變的鍵角一側(cè)時，伸縮振動和彎曲振動可產(chǎn)生偶合作用 e: 溶劑效應(yīng)：同一物質(zhì)在不同溶劑中由于溶質(zhì)和溶劑間的相互作用不同測得的光譜也不同。極性基團的伸縮振動吸收譜帶隨溶劑極性增大而向低頻方向移動，因此，在紅外光譜側(cè)定中要求盡量使用非極性溶劑。 f: 兩彎曲振動必須同有一個化學(xué)鍵時，才能產(chǎn)生偶合作用。 g: 當(dāng)各基團被一個或更多的碳原子隔開或振動相互之間成直角時，偶合作用可忽略。 39 二、聚合物的紅外光譜二、

37、聚合物的紅外光譜 （一基團特征頻率，官能團區(qū)和指紋區(qū)（一基團特征頻率，官能團區(qū)和指紋區(qū) 1.基團特征頻率基團特征頻率 大多數(shù)化合物的紅外光譜與結(jié)構(gòu)的關(guān)系，只能運用經(jīng)驗大多數(shù)化合物的紅外光譜與結(jié)構(gòu)的關(guān)系，只能運用經(jīng)驗規(guī)律，通過比較大量已知化合物的紅外光譜，找出各基團規(guī)律，通過比較大量已知化合物的紅外光譜，找出各基團的吸收區(qū)域，以確定紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系。的吸收區(qū)域，以確定紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系。 經(jīng)驗表明具有相同的官能團的一系列化合物近似地有一經(jīng)驗表明具有相同的官能團的一系列化合物近似地有一共同的吸收頻率范圍，分子的其它部分對其吸收位置的變共同的吸收頻率范圍，分子的其它部分對其吸收位置的變

38、化僅有較小的影響，通常把這種能代表基團存在，并有較化僅有較小的影響，通常把這種能代表基團存在，并有較高強度的吸收峰成作為特征吸收峰，這個峰所在的位置稱高強度的吸收峰成作為特征吸收峰，這個峰所在的位置稱為特征頻率。為特征頻率。 40 2.官能團官能團 紅外光譜可分為兩部分，紅外光譜可分為兩部分，40001300 cm-1部分是官能團特征吸部分是官能團特征吸收峰出現(xiàn)較多的官能團區(qū)。該區(qū)主要反映分子中特征基團的振動，基收峰出現(xiàn)較多的官能團區(qū)。該區(qū)主要反映分子中特征基團的振動，基團的鑒定工作主要在該區(qū)域。團的鑒定工作主要在該區(qū)域。 在官能區(qū)可分為三個波段：在官能區(qū)可分為三個波段： （140002500

39、 cm-1區(qū)：為區(qū)：為XH伸縮振動區(qū)。伸縮振動區(qū)。 這個區(qū)域的吸收峰說明有含氫原子官能團的存在，如這個區(qū)域的吸收峰說明有含氫原子官能團的存在，如OH、COOH、NH等。等。 （225001900 cm-1區(qū)：為三鍵和累積雙鍵區(qū)。區(qū)：為三鍵和累積雙鍵區(qū)。 含有三鍵的化合物，如含有三鍵的化合物，如C C，C N，X=Y=Z和含有和含有SH、SiH、PH、BH基團的化合物在此區(qū)域出現(xiàn)吸收峰?；鶊F的化合物在此區(qū)域出現(xiàn)吸收峰。 （320001330 cm-1區(qū)：為雙鍵伸縮振動區(qū)。區(qū)：為雙鍵伸縮振動區(qū)。 含雙鍵的化合物如含雙鍵的化合物如C=O, C=C, C=N, N=O的伸縮振動譜帶位于此的伸縮振動譜帶

40、位于此峰區(qū)，利用該峰區(qū)的吸收，對判斷雙鍵的存在及雙鍵的類型非常有用。峰區(qū)，利用該峰區(qū)的吸收，對判斷雙鍵的存在及雙鍵的類型非常有用。 芳香環(huán)的骨架伸縮振動位于此區(qū)域，另外芳香環(huán)的骨架伸縮振動位于此區(qū)域，另外NH的彎曲振動也位于的彎曲振動也位于此峰區(qū)。此峰區(qū)。 41 3.指紋區(qū)指紋區(qū) 1350600cm-1部分吸收譜帶數(shù)目很多，但各個化合部分吸收譜帶數(shù)目很多，但各個化合物在這一區(qū)域內(nèi)的特異性較強，同系物結(jié)構(gòu)相近的化合物在這一區(qū)域內(nèi)的特異性較強，同系物結(jié)構(gòu)相近的化合物的譜帶也往往有一定的差別，如同人的指紋一樣，因物的譜帶也往往有一定的差別，如同人的指紋一樣，因此稱為指紋區(qū)。這一光譜區(qū)反映整體分子結(jié)構(gòu)

41、特征和分此稱為指紋區(qū)。這一光譜區(qū)反映整體分子結(jié)構(gòu)特征和分子結(jié)構(gòu)的細(xì)微變化，對鑒定各個化合物有很大協(xié)助。子結(jié)構(gòu)的細(xì)微變化，對鑒定各個化合物有很大協(xié)助。 指紋區(qū)又可分為兩波段：指紋區(qū)又可分為兩波段： （1300900 cm-1區(qū)：這一區(qū)域主要包括區(qū)：這一區(qū)域主要包括CO、CN、CF、CP、PC、CS、PO、SiO等等單鍵的伸縮振動和單鍵的伸縮振動和C=S, S=O, P=O等雙鍵的伸縮振動。等雙鍵的伸縮振動。 （2900600 cm-1區(qū)，主要是區(qū)，主要是CH的彎曲振動和的彎曲振動和CCl伸縮振動。伸縮振動。 42圖圖2.9 2.9 聚苯乙烯的紅外光譜圖聚苯乙烯的紅外光譜圖 43 1.含飽和烷烴的

42、聚合物：含飽和烷烴的聚合物： 烷烴最特征的振動是烷烴最特征的振動是CH鍵的伸縮振動和彎曲振動。鍵的伸縮振動和彎曲振動。一般在一般在30002840 cm-1的區(qū)域。的區(qū)域。 對含甲基的烷烴在對含甲基的烷烴在2962 cm-1和和2872 cm-1出現(xiàn)兩個出現(xiàn)兩個清晰的譜帶分別是清晰的譜帶分別是CH的不對稱和對稱伸縮振動引起的，的不對稱和對稱伸縮振動引起的，如一個分子中有幾個甲基存在時，此位置產(chǎn)生強吸收。如一個分子中有幾個甲基存在時，此位置產(chǎn)生強吸收。 甲基的彎曲振動在甲基的彎曲振動在1375 cm-1和和1450 cm-1處有兩個處有兩個吸收譜，分別由對稱彎曲振動和不對稱彎曲振動引起的。吸收譜

43、，分別由對稱彎曲振動和不對稱彎曲振動引起的。 44 亞甲基的不對稱和對稱伸縮振動分別出現(xiàn)在亞甲基的不對稱和對稱伸縮振動分別出現(xiàn)在2926cm-1和和2853cm-1處。亞甲基的對稱彎曲和不對處。亞甲基的對稱彎曲和不對稱彎曲振動在稱彎曲振動在1375和和1450cm-1處。處。 對于七個以上碳的直鏈高分子，亞甲基的面內(nèi)搖擺對于七個以上碳的直鏈高分子，亞甲基的面內(nèi)搖擺振動振動CH2引起的譜帶在引起的譜帶在720cm-1附近，隨碳原子附近，隨碳原子的減少，此吸收峰向高頻率處移動。的減少，此吸收峰向高頻率處移動。 例如聚乙烯是最簡單高分子的紅外光譜，在例如聚乙烯是最簡單高分子的紅外光譜，在2950，1

44、460和和720 cm-1處有三個強吸收峰，分別歸屬于處有三個強吸收峰，分別歸屬于CH的伸縮，彎曲和搖擺振動，其中的伸縮，彎曲和搖擺振動，其中2950 cm-1處有兩個裂處有兩個裂分峰分別是分峰分別是CH的不對稱和對稱伸縮振動。的不對稱和對稱伸縮振動。 45高密度聚乙烯的紅外光譜圖高密度聚乙烯的紅外光譜圖 46 2.含不飽和烯烴的聚合物含不飽和烯烴的聚合物 烯烴最特征的振動形式是在烯烴最特征的振動形式是在1000650 cm-1之間的之間的CH面外彎曲振動，且譜帶在烯烴譜圖中是強的。面外彎曲振動，且譜帶在烯烴譜圖中是強的。 烯烴的烯烴的C=C伸縮振動出現(xiàn)在伸縮振動出現(xiàn)在16001670 cm-

45、1區(qū)域內(nèi)區(qū)域內(nèi)圖圖2-10），而對含有共軛及非共軛烯烴、環(huán)烯烴、累積），而對含有共軛及非共軛烯烴、環(huán)烯烴、累積烯烴的聚合反應(yīng)單體的紅外光譜，烯烴的聚合反應(yīng)單體的紅外光譜，C=C伸縮振動又各有變伸縮振動又各有變化?；?烯烴 波數(shù)（范圍）/cm-1 R-CHCH2 R2CCH2 反 RCHCHR 順 RCHCHR R2CCHR 1000-960 和 940-900 915-870 990-940 790-650 850-790 振動類別 峰位/cm-1 C-H 伸縮 C-H 彎曲 CH2彎曲 CC 伸縮 3000-3100 800-1000 855-885 1600-1700 表表 2.2 2.

46、2 烯烴烯烴C-HC-H鍵面外彎曲振動的波數(shù)鍵面外彎曲振動的波數(shù) 表表2.32.3烯烴的紅外吸收烯烴的紅外吸收 47圖圖2.10烯烴類的紅外譜圖烯烴類的紅外譜圖a辛稀辛稀b2-甲基甲基-1，3-丁二烯丁二烯 48 3.含炔烴聚合物含炔烴聚合物 炔烴由于對稱性之故，乙炔和對稱取代的炔烴譜圖中觀察炔烴由于對稱性之故，乙炔和對稱取代的炔烴譜圖中觀察不到不到CC譜帶，單取代炔烴譜帶，單取代炔烴CC譜帶出現(xiàn)在譜帶出現(xiàn)在21402100 cm-1處，二取代炔烴的處，二取代炔烴的CC吸收則靠近吸收則靠近22602190 cm-1。單取代炔烴的伸縮振動在單取代炔烴的伸縮振動在33333267 cm-1內(nèi)出現(xiàn)強

47、的尖吸內(nèi)出現(xiàn)強的尖吸收峰，而彎曲振動在收峰，而彎曲振動在13701220 cm-1以又弱又寬的譜帶形以又弱又寬的譜帶形式出現(xiàn)。式出現(xiàn)。 49 4.含芳香環(huán)的聚合物含芳香環(huán)的聚合物 含芳香環(huán)的聚合物光譜中最有用的譜帶是苯環(huán)上取代基含芳香環(huán)的聚合物光譜中最有用的譜帶是苯環(huán)上取代基的位置和數(shù)量。苯環(huán)的骨架振動譜帶在的位置和數(shù)量。苯環(huán)的骨架振動譜帶在16001585 cm-1及及15001400 cm-1區(qū)域之內(nèi)，通常以雙峰形式出現(xiàn)。苯區(qū)域之內(nèi)，通常以雙峰形式出現(xiàn)。苯環(huán)的面外彎曲振動出現(xiàn)在環(huán)的面外彎曲振動出現(xiàn)在710675cm-1區(qū)域，弱的復(fù)合頻區(qū)域，弱的復(fù)合頻和倍頻譜帶出現(xiàn)在和倍頻譜帶出現(xiàn)在2000

48、1650 cm-1區(qū)域，這也是苯環(huán)的區(qū)域，這也是苯環(huán)的取代形式的特征。取代形式的特征。 50 5.含醇和酚的聚合物含醇和酚的聚合物 在醇和酚的聚合物光譜中可觀察到在醇和酚的聚合物光譜中可觀察到OH和和CC伸縮振伸縮振動的特征吸收譜帶、而且受分子間氫間的影響，在非極性動的特征吸收譜帶、而且受分子間氫間的影響，在非極性溶劑的極稀溶液中，可觀察到未形成氫鍵的游離羥基在溶劑的極稀溶液中，可觀察到未形成氫鍵的游離羥基在36503584cm-1有強吸收，隨溶液濃度增加，分子間氫鍵有強吸收，隨溶液濃度增加，分子間氫鍵增強，譜帶向低頻移動，約在增強，譜帶向低頻移動，約在35503200cm-1處出現(xiàn)，而處出現(xiàn)

49、，而游離羥基的吸收隨之減弱。游離羥基的吸收隨之減弱。 分子內(nèi)氫鍵的形成，使吸收向低頻率方向移動，出現(xiàn)在分子內(nèi)氫鍵的形成，使吸收向低頻率方向移動，出現(xiàn)在36003450cm-1范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。 OH面內(nèi)彎曲振動出現(xiàn)在面內(nèi)彎曲振動出現(xiàn)在1420-1330cm-1區(qū)域，醇和酚的區(qū)域，醇和酚的CO伸縮振動在伸縮振動在1260-1000cm-1之間產(chǎn)生，是強吸收帶。之間產(chǎn)生，是強吸收帶。CO伸縮振動的確切位置常用伸縮振動的確切位置常用來判斷醇和酚。來判斷醇和酚。 51 6.含醚、環(huán)氧化物的聚合物含醚、環(huán)氧化物的聚合物 該類物質(zhì)的特征響應(yīng)是該類物質(zhì)的特征響應(yīng)是COC體系的伸縮振動，由于體系的伸縮振動，由于

50、含氧原子的振動比含碳原子的振動的偶極矩變化大，含醚含氧原子的振動比含碳原子的振動的偶極矩變化大，含醚類聚合物有較強的紅外譜帶。類聚合物有較強的紅外譜帶。 脂肪醚聚合物最特征的吸收是脂肪醚聚合物最特征的吸收是11501085cm-1區(qū)域由區(qū)域由COC不對稱伸縮振動引起的強吸收，而對稱伸縮振動不對稱伸縮振動引起的強吸收，而對稱伸縮振動是紅外非活性的。是紅外非活性的。 芳香族的芳香族的COC對稱伸縮振動在對稱伸縮振動在10751020 cm-1，不對稱伸縮振動在不對稱伸縮振動在12751200 cm-1 。 52 環(huán)氧化物環(huán)的骨架振動出現(xiàn)在環(huán)氧化物環(huán)的骨架振動出現(xiàn)在1250 cm-11250 cm-

51、1附近，另一譜附近，另一譜帶是環(huán)的不對稱伸縮振動，出現(xiàn)在帶是環(huán)的不對稱伸縮振動，出現(xiàn)在950810 cm-1950810 cm-1，第三譜，第三譜帶為環(huán)氧環(huán)的帶為環(huán)氧環(huán)的CHCH伸縮振動，出現(xiàn)在伸縮振動，出現(xiàn)在30502990 cm-130502990 cm-1區(qū)域。區(qū)域。這三個峰可作為環(huán)氧化合物存在的標(biāo)志。這三個峰可作為環(huán)氧化合物存在的標(biāo)志。 圖圖2.122.12雙醛雙醛A A型環(huán)氧樹脂的紅外光譜圖型環(huán)氧樹脂的紅外光譜圖 53 7.含酮和醛的聚合物含酮和醛的聚合物 酮和醛的酮和醛的C=O伸縮振動吸收峰約在伸縮振動吸收峰約在1700 cm-1附近。附近。 酮的酮的 伸縮和彎曲振動在伸縮和彎曲振

52、動在13001100 cm-1。 醛的光譜中可以在醛的光譜中可以在28302695 cm-1之間觀察到兩個中等之間觀察到兩個中等強度的吸收，為強度的吸收，為CH伸縮振動所特有圖伸縮振動所特有圖2.13），由），由此可判斷有無醛基（此可判斷有無醛基（ ）存在。）存在。 值得注意的是羰基因受周圍環(huán)境的影響，發(fā)生誘導(dǎo)、共值得注意的是羰基因受周圍環(huán)境的影響，發(fā)生誘導(dǎo)、共軛效應(yīng)，而使羰基吸收峰向高頻或低頻移動圖軛效應(yīng)，而使羰基吸收峰向高頻或低頻移動圖2.14）。）。 CCCOCCO54圖圖2.132.13聚甲醛的紅外光譜聚甲醛的紅外光譜 圖圖2.142.14丁醛的紅外光譜丁醛的紅外光譜 55 8.含胺基

53、聚合物含胺基聚合物 在稀溶液里，伯胺的在稀溶液里，伯胺的NH伸縮振動一個在伸縮振動一個在3500 cm-1Vas）附近，另一個在）附近，另一個在3400 cm-1（ VS ）附近，仲）附近，仲胺在胺在33503310 cm-1區(qū)域有一個弱譜帶，由于氫鍵的形成，區(qū)域有一個弱譜帶，由于氫鍵的形成，譜帶向低波數(shù)移動，在激發(fā)態(tài)的伯胺和仲胺光譜中，在譜帶向低波數(shù)移動，在激發(fā)態(tài)的伯胺和仲胺光譜中，在NH伸縮振動低波數(shù)一側(cè)，會出現(xiàn)一個肩峰，這是費米共振加伸縮振動低波數(shù)一側(cè)，會出現(xiàn)一個肩峰，這是費米共振加強的強的NH彎曲振動的信頻引起的，叔胺在此區(qū)域無吸收。彎曲振動的信頻引起的，叔胺在此區(qū)域無吸收。 伯胺的彎

54、曲振動在伯胺的彎曲振動在16501580 cm-1區(qū)域內(nèi)觀察到，在脂區(qū)域內(nèi)觀察到，在脂肪族腫胺，則很難觀察到肪族腫胺，則很難觀察到NH 。 芳族仲胺在芳族仲胺在1515 cm-1附近有吸收。附近有吸收。 脂肪族伯、仲和叔胺的脂肪族伯、仲和叔胺的CN振動在振動在12501070 cm-1區(qū)區(qū)域內(nèi)以弱峰形式出現(xiàn)。域內(nèi)以弱峰形式出現(xiàn)。 芳族胺在芳族胺在13401266 cm-1區(qū)域出現(xiàn)強的區(qū)域出現(xiàn)強的CN伸縮振動，伸縮振動，這是因為這是因為CN鍵與環(huán)的共振作用而使鍵力常數(shù)增加的緣故。鍵與環(huán)的共振作用而使鍵力常數(shù)增加的緣故。 5657 9.含羧基的聚合物含羧基的聚合物 羧酸基由于氫鍵的作用，都以二聚體

55、存在，游離羧酸的羧酸基由于氫鍵的作用，都以二聚體存在，游離羧酸的OH伸縮振動在伸縮振動在3550 cm-1，二聚體的，二聚體的OH伸縮振動在伸縮振動在33002500 cm-1區(qū)域出現(xiàn)很寬很強的吸收峰，較弱的區(qū)域出現(xiàn)很寬很強的吸收峰，較弱的CH伸縮譜帶疊加在伸縮譜帶疊加在OH寬譜帶上，在低頻端的肩峰是寬譜帶上，在低頻端的肩峰是CO伸伸縮振動倍頻和復(fù)合頻酸。縮振動倍頻和復(fù)合頻酸。 羧酸單體的羧酸單體的C=O伸縮譜帶在伸縮譜帶在1720 cm-1處，比酮的處，比酮的C=O要要強的多，二聚體的強的多，二聚體的C=O由于氫鍵的作用向低波數(shù)移動，在由于氫鍵的作用向低波數(shù)移動，在17201706 cm-1

56、且強度降低。酸的且強度降低。酸的CO伸縮出現(xiàn)在伸縮出現(xiàn)在13201210 cm-1。OH面內(nèi)彎曲振動在面內(nèi)彎曲振動在14401395 cm-1，OH面外彎曲振動在面外彎曲振動在920 cm-1附近具有中等強度和寬度，附近具有中等強度和寬度，是二聚體酸的特征譜帶。是二聚體酸的特征譜帶。 58 10、含酯類聚合物、含酯類聚合物 酯的酯的C=O伸縮振動在伸縮振動在1750cm-1附近，且頻率隨周圍環(huán)境附近，且頻率隨周圍環(huán)境改變而變。與酮類似，改變而變。與酮類似，CO伸縮振動以較強峰形式出現(xiàn)在伸縮振動以較強峰形式出現(xiàn)在13001000cm-1。從。從OH伸縮和彎曲振動上區(qū)別酯和酸。伸縮和彎曲振動上區(qū)別

57、酯和酸。 圖圖2.182.18聚甲基丙烯酸甲酯的紅外光譜聚甲基丙烯酸甲酯的紅外光譜 59 11.含羧酸酐類聚合物含羧酸酐類聚合物 在這類聚合物中，羧基顯示兩個伸縮譜帶，是由對稱在這類聚合物中，羧基顯示兩個伸縮譜帶，是由對稱和不對稱的和不對稱的C=O伸縮振動的偶合引起的，這是酸酐的特伸縮振動的偶合引起的，這是酸酐的特征；征；CO的伸縮振動以強、寬峰的形式出現(xiàn)在的伸縮振動以強、寬峰的形式出現(xiàn)在10501200 cm-1區(qū)域內(nèi)。區(qū)域內(nèi)。 60 12.酰胺類聚合物酰胺類聚合物 所有酰胺類聚合物都有羧基的吸收譜帶，稱所有酰胺類聚合物都有羧基的吸收譜帶，稱I譜帶，出現(xiàn)譜帶，出現(xiàn)在在1650 cm-1附近，

58、酰胺的附近，酰胺的NH彎曲振動，稱為彎曲振動，稱為譜帶。伸譜帶。伸縮振動在縮振動在35003400 cm-1附近，以一個譜帶形式出現(xiàn)。附近，以一個譜帶形式出現(xiàn)。 酰 胺 的酰 胺 的 N H 彎 曲 振 動 以 尖 吸 收 峰 形 式 出 現(xiàn) 在彎 曲 振 動 以 尖 吸 收 峰 形 式 出 現(xiàn) 在15701515 cm-10，通常能與酰胺，通常能與酰胺I譜帶區(qū)分開。譜帶區(qū)分開。 酰胺的酰胺的CN伸縮振動出現(xiàn)在伸縮振動出現(xiàn)在1400 cm-1附近。在附近。在800660 cm-1區(qū)域有一個寬的，中等強度的的譜帶，是區(qū)域有一個寬的，中等強度的的譜帶，是NH面外搖擺振動引起的。面外搖擺振動引起的。

59、 61圖圖2.19 2.19 聚酰胺紅外光譜聚酰胺紅外光譜 62圖圖2.20 2.20 尼龍尼龍6666的紅外光譜的紅外光譜 63 13.含腈含腈R-CN基聚合物基聚合物 含腈基聚合物的光譜特征是含腈基聚合物的光譜特征是 CN 的三鍵伸縮振動，在的三鍵伸縮振動，在22602220cm-1處出現(xiàn)尖銳的中等強度峰。處出現(xiàn)尖銳的中等強度峰。 圖圖2.212.21聚丙烯腈的紅外光譜聚丙烯腈的紅外光譜 6414.含鹵素原子的聚合物含鹵素原子的聚合物C-Cl伸縮振動吸收在伸縮振動吸收在50550cm-1區(qū)域出現(xiàn)。區(qū)域出現(xiàn)。溴代物溴代物C-Br 伸縮振動吸收在伸縮振動吸收在690515cm-1區(qū)域。區(qū)域。碘

60、代物碘代物C-I在在600500cm-1區(qū)間出現(xiàn)伸縮振動吸收峰。區(qū)間出現(xiàn)伸縮振動吸收峰。C-XX：Cl，Br，I的面外搖擺振動以強峰形式出現(xiàn)在的面外搖擺振動以強峰形式出現(xiàn)在13001150cm-1。 圖圖2.22 2.22 聚氯乙烯的紅外光譜聚氯乙烯的紅外光譜 65圖圖2.232.23聚四氟乙烯的紅外光譜聚四氟乙烯的紅外光譜 66 15、含硫、含硫氧鍵的的聚合物氧鍵的的聚合物 SC、SS及及SH的吸收峰很弱，不宜用于鑒定，而的吸收峰很弱，不宜用于鑒定，而S=O則有很強吸收。則有很強吸收。 砜類砜類S=O不對稱伸縮振動峰在不對稱伸縮振動峰在13501300 cm-1區(qū)域，形區(qū)域，形成氫鍵后在成氫