第5章 分子結(jié)構(gòu)分析

1、第第5章章 分子結(jié)構(gòu)分析分子結(jié)構(gòu)分析內(nèi)蒙古科技大學(xué)內(nèi)蒙古科技大學(xué)- -許劍軼主講許劍軼主講一、分子光譜與分子結(jié)構(gòu)一、分子光譜與分子結(jié)構(gòu)1、當(dāng)電磁波照射物質(zhì)時(shí)，所有的原子和分子、當(dāng)電磁波照射物質(zhì)時(shí)，所有的原子和分子均能吸收電磁波，且對吸收的波長有選擇均能吸收電磁波，且對吸收的波長有選擇性性-分子能量具有量子化的特征分子能量具有量子化的特征 2、通過分子內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，化合物吸收或發(fā)射光、通過分子內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，化合物吸收或發(fā)射光量子時(shí)產(chǎn)生的光譜稱為分子光譜。量子時(shí)產(chǎn)生的光譜稱為分子光譜。OO2 2能級圖能級圖二、分子光譜分類二、分子光譜分類l分子光譜產(chǎn)生機(jī)理。分子光譜產(chǎn)生機(jī)理。分子之所以能夠吸收或發(fā)射光譜，

2、是因?yàn)榉址肿又阅軌蛭栈虬l(fā)射光譜，是因?yàn)榉肿又须娮釉诓煌臓顟B(tài)中運(yùn)動(dòng)，同時(shí)分子自身由原子核組成的框子中電子在不同的狀態(tài)中運(yùn)動(dòng)，同時(shí)分子自身由原子核組成的框架也在不停地振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。按量子力學(xué)，分子所有這些運(yùn)動(dòng)狀態(tài)架也在不停地振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。按量子力學(xué)，分子所有這些運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都是量子化的。分子在不同能級之間躍遷以光吸收或光輻射形式都是量子化的。分子在不同能級之間躍遷以光吸收或光輻射形式表現(xiàn)出來，就形成了分子光譜。表現(xiàn)出來，就形成了分子光譜。l根據(jù)躍遷類型不同分為根據(jù)躍遷類型不同分為電子光譜電子光譜、振動(dòng)光譜和轉(zhuǎn)動(dòng)光譜、振動(dòng)光譜和轉(zhuǎn)動(dòng)光譜。l根據(jù)吸收電磁波范圍不同，分為遠(yuǎn)紅外光譜、根據(jù)吸收電磁波范圍不

3、同，分為遠(yuǎn)紅外光譜、紅外光譜紅外光譜及紫外、及紫外、可見光譜?？梢姽庾V。l根據(jù)光譜產(chǎn)生機(jī)理不同，又可以分為分子吸收光譜和分子發(fā)光光根據(jù)光譜產(chǎn)生機(jī)理不同，又可以分為分子吸收光譜和分子發(fā)光光譜。譜。（一）分子吸收光譜（一）分子吸收光譜1、純粹的轉(zhuǎn)動(dòng)光譜只涉及分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級改變，不產(chǎn)生振動(dòng)和電、純粹的轉(zhuǎn)動(dòng)光譜只涉及分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級改變，不產(chǎn)生振動(dòng)和電子狀態(tài)改變。子狀態(tài)改變。（1）分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級躍遷，能量變化很小，一般在）分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級躍遷，能量變化很小，一般在10-410-2 eV，所吸收或輻射電磁波波長較長，落在微波和遠(yuǎn)紅外線區(qū)，所吸收或輻射電磁波波長較長，落在微波和遠(yuǎn)紅外線區(qū)，稱為微波譜或遠(yuǎn)紅外光譜，通稱

4、為稱為微波譜或遠(yuǎn)紅外光譜，通稱為分子轉(zhuǎn)動(dòng)光譜分子轉(zhuǎn)動(dòng)光譜。（2）轉(zhuǎn)動(dòng)能級躍遷時(shí)需要能量很小，不會(huì)引起振動(dòng)和電子能級）轉(zhuǎn)動(dòng)能級躍遷時(shí)需要能量很小，不會(huì)引起振動(dòng)和電子能級躍遷，所以轉(zhuǎn)動(dòng)光譜最簡單，是線狀光譜。躍遷，所以轉(zhuǎn)動(dòng)光譜最簡單，是線狀光譜。2、同一電子態(tài)內(nèi)不同分子振動(dòng)能級之間躍遷所產(chǎn)生的光譜。振動(dòng)、同一電子態(tài)內(nèi)不同分子振動(dòng)能級之間躍遷所產(chǎn)生的光譜。振動(dòng)能級的能量差能級的能量差0.051 eV，振動(dòng)躍遷同時(shí)會(huì)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)躍遷，所，振動(dòng)躍遷同時(shí)會(huì)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)躍遷，所以振動(dòng)光譜呈現(xiàn)出譜帶特征，稱振動(dòng)以振動(dòng)光譜呈現(xiàn)出譜帶特征，稱振動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)吸收帶或振動(dòng)吸收，轉(zhuǎn)動(dòng)吸收帶或振動(dòng)吸收，光譜在近紅外到中紅外區(qū)，又稱振

5、動(dòng)光譜在近紅外到中紅外區(qū)，又稱振動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)光譜。轉(zhuǎn)動(dòng)光譜。1H37Cl和和1H36Cl的振動(dòng)光譜的振動(dòng)光譜（二）分子發(fā)射光譜（二）分子發(fā)射光譜1、分子發(fā)射光譜包括、分子發(fā)射光譜包括熒光光譜、磷光光譜熒光光譜、磷光光譜，都是光致發(fā)光光譜。，都是光致發(fā)光光譜。2、某些物質(zhì)被紫外光照射激發(fā)后，在回到基態(tài)過程中發(fā)射出比原、某些物質(zhì)被紫外光照射激發(fā)后，在回到基態(tài)過程中發(fā)射出比原激發(fā)波長激發(fā)波長更長更長的的熒光熒光，產(chǎn)生分子熒光光譜，產(chǎn)生分子熒光光譜(MFS)。分子熒光光。分子熒光光譜具有譜具有高靈敏度高靈敏度和和選擇性選擇性，可用于研究，可用于研究熒光物質(zhì)結(jié)構(gòu)熒光物質(zhì)結(jié)構(gòu)，尤其適，尤其適合合生物大分子生物

6、大分子研究，同時(shí)通過測量熒光強(qiáng)度可以進(jìn)行研究，同時(shí)通過測量熒光強(qiáng)度可以進(jìn)行定量定量分析。分析。（三）核磁共振波譜（三）核磁共振波譜(NMR)1、 NMR是用波長是用波長 (106109m)、頻率為、頻率為兆赫數(shù)量級兆赫數(shù)量級、能能量很低電磁波量很低電磁波照射分子，與磁性原子核相互作用，吸收射頻照射分子，與磁性原子核相互作用，吸收射頻輻射后發(fā)生磁能級躍遷，稱為核磁共振波譜。磁性原子核能輻射后發(fā)生磁能級躍遷，稱為核磁共振波譜。磁性原子核能量在強(qiáng)磁場作用下可以裂分為兩個(gè)或兩個(gè)以上的能級量在強(qiáng)磁場作用下可以裂分為兩個(gè)或兩個(gè)以上的能級2、按照測定技術(shù)按照測定技術(shù)分：分：高分辨溶液高分辨溶液NMR譜、固體

7、高分辨譜、固體高分辨NMR譜譜以及寬譜線以及寬譜線NMR譜。譜。3、按照測定對象分：、按照測定對象分：1 H-NMR譜譜，13C- NMR譜譜以及以及氟譜、氟譜、磷譜、氮譜磷譜、氮譜等。等。一、振動(dòng)光譜一、振動(dòng)光譜l振動(dòng)光譜是指物質(zhì)因受光的作用，引起分子或原子基團(tuán)的振動(dòng)，振動(dòng)光譜是指物質(zhì)因受光的作用，引起分子或原子基團(tuán)的振動(dòng)，從而產(chǎn)生對光的吸收。從而產(chǎn)生對光的吸收。l如果將透過物質(zhì)的光輻射加以色散，使波長按長短依次排列，如果將透過物質(zhì)的光輻射加以色散，使波長按長短依次排列，同時(shí)測量在不同波長處的輻射強(qiáng)度，得到的是吸收光譜。同時(shí)測量在不同波長處的輻射強(qiáng)度，得到的是吸收光譜。l如果所用光源是紅外光

8、波長范圍（如果所用光源是紅外光波長范圍（0.781000m），是紅），是紅外吸收光譜。如果用的是強(qiáng)單色光，如激光，產(chǎn)生是激光拉曼外吸收光譜。如果用的是強(qiáng)單色光，如激光，產(chǎn)生是激光拉曼光譜。光譜。（一）紅外光譜發(fā)展史（一）紅外光譜發(fā)展史1、1900-19l0年，科布倫獲年，科布倫獲(wwCoblentz)首先用紅外光首先用紅外光測量一些有機(jī)物液體吸收光譜而建立起一種新分析方法測量一些有機(jī)物液體吸收光譜而建立起一種新分析方法-紅外光紅外光譜法。譜法。2、第二次世界大戰(zhàn)期間，發(fā)現(xiàn)了紅外光譜能夠作為烴類餾分的快、第二次世界大戰(zhàn)期間，發(fā)現(xiàn)了紅外光譜能夠作為烴類餾分的快速分忻方法，而得到了較快的發(fā)展。速分

9、忻方法，而得到了較快的發(fā)展。3、紅外光譜儀發(fā)展同時(shí)，對紅外光譜的應(yīng)用也有了新的認(rèn)識，從、紅外光譜儀發(fā)展同時(shí)，對紅外光譜的應(yīng)用也有了新的認(rèn)識，從此紅外光譜法就逐漸形成一個(gè)極其有效而廣泛的分析方法。它此紅外光譜法就逐漸形成一個(gè)極其有效而廣泛的分析方法。它主要可以用作分子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)研究和物質(zhì)化學(xué)組成的分析主要可以用作分子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)研究和物質(zhì)化學(xué)組成的分析(包括包括定性和定量定性和定量)。（二）基本原理（二）基本原理1、光與分子的相互作用、光與分子的相互作用（1）光的二重性）光的二重性cE h E hc/或或E hc l分子吸收光能量并不是連續(xù)的，而分子吸收光能量并不是連續(xù)的，而是只有量子化的特征是只

10、有量子化的特征 ,能量差能量差: E1 = E2 - E1= h1E2=E3 - E1 = h2 21，和分子組成的能量有關(guān)，和分子組成的能量有關(guān) （2）分子的能量組成）分子的能量組成.分子的運(yùn)動(dòng)可分為移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)和分子分子的運(yùn)動(dòng)可分為移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)和分子內(nèi)的電子運(yùn)動(dòng)。而每種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)又都屬于一定的能級內(nèi)的電子運(yùn)動(dòng)。而每種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)又都屬于一定的能級.分子的總分子的總能量為：能量為： E = E0+ Et+E+Er+EelE0-分子內(nèi)在的能量，不隨分子運(yùn)動(dòng)而改變，是固定的；分子內(nèi)在的能量，不隨分子運(yùn)動(dòng)而改變，是固定的；lEt是分子從空間中一個(gè)位置移向另一個(gè)位置時(shí)，所具有動(dòng)量是分子從空間中一個(gè)

11、位置移向另一個(gè)位置時(shí)，所具有動(dòng)量 Et只是溫度的函數(shù)，在移動(dòng)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生光譜。只是溫度的函數(shù)，在移動(dòng)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生光譜。l與光譜有關(guān)能量變化是在與光譜有關(guān)能量變化是在E、Er和和Ee三者，每一種能量出都是量子化三者，每一種能量出都是量子化的，這三種能量能級間隔均不同的，這三種能量能級間隔均不同.電子能級的間隔最大，從基態(tài)電子能級的間隔最大，從基態(tài)至電子激發(fā)態(tài)能量間隔至電子激發(fā)態(tài)能量間隔E120 ev，振動(dòng)能級躍遷需要吸收的能量振動(dòng)能級躍遷需要吸收的能量其能級間隔在其能級間隔在0.051.0ev，a.分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級間隔分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級間隔0.05ev以下以下。 2、分子振動(dòng)模型、分子振動(dòng)模型（1）雙原子分子

12、的振動(dòng)模型）雙原子分子的振動(dòng)模型-簡諧振動(dòng)簡諧振動(dòng)F = - kx牛頓第二定律 原子質(zhì)量分別為原子質(zhì)量分別為m1、m2的雙原子分子，折合質(zhì)量的雙原子分子，折合質(zhì)量 雙原子分子的勢能雙原子分子的勢能 分子振動(dòng)的總能量分子振動(dòng)的總能量-振動(dòng)量子數(shù)，振動(dòng)量子數(shù)，=0，l，2，3 薛定諤方程薛定諤方程 l如果鍵力常數(shù)如果鍵力常數(shù)k以以Ncm為單位，折合質(zhì)量為單位，折合質(zhì)量以原子質(zhì)量單位以原子質(zhì)量單位為單位為單位l 的原子質(zhì)量單位是的原子質(zhì)量單位是lk-兩個(gè)原子由平衡位置伸長兩個(gè)原子由平衡位置伸長0.1nm后的回復(fù)力。很多分子鍵后的回復(fù)力。很多分子鍵的力常數(shù)在幾個(gè)的力常數(shù)在幾個(gè)幾十個(gè)幾十個(gè)N x10-5

13、間。間。 k1307gl鍵力常數(shù)鍵力常數(shù)k與鍵長、鍵能有關(guān)，鍵能大鍵長短則與鍵長、鍵能有關(guān)，鍵能大鍵長短則k大大l波數(shù)波數(shù)與與k成正比，與成正比，與成反比成反比l鍵力常數(shù)鍵力常數(shù)k越大，原子折合質(zhì)量越大，原子折合質(zhì)量越小，振動(dòng)頻率越大，吸收峰越小，振動(dòng)頻率越大，吸收峰將出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū)（將出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū)（短波區(qū)短波區(qū)），反之，在低波數(shù)區(qū)（），反之，在低波數(shù)區(qū)（高波長區(qū)高波長區(qū)）l原子折合質(zhì)量原子折合質(zhì)量：兩振動(dòng)原子只要一個(gè)原子質(zhì)量：兩振動(dòng)原子只要一個(gè)原子質(zhì)量降低降低，折合質(zhì)，折合質(zhì)量量 ，波數(shù)波數(shù) ，紅外吸收信號將出現(xiàn)在，紅外吸收信號將出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū)高波數(shù)區(qū)。l在同族元素中，隨元素在同族元素中，

14、隨元素電負(fù)性增大，電負(fù)性增大，k增大。增大。 l有機(jī)化合物，有機(jī)化合物， C-C鍵的鍵的鍵力常數(shù)與其鍵數(shù)成正鍵力常數(shù)與其鍵數(shù)成正比，比， k CCk CCk C-C（2）多原子分子的振動(dòng)模型）多原子分子的振動(dòng)模型 1）振動(dòng)的數(shù)目）振動(dòng)的數(shù)目ln個(gè)原子組成一個(gè)分子時(shí)，共有個(gè)原子組成一個(gè)分子時(shí)，共有3N-6個(gè)基本振動(dòng)個(gè)基本振動(dòng)(直線型分直線型分子有子有3n-5個(gè)振動(dòng)自由度個(gè)振動(dòng)自由度)。例例1：水分子由：水分子由3個(gè)原子組成，共有個(gè)原子組成，共有3x3-6=3個(gè)簡正振動(dòng)。個(gè)簡正振動(dòng)。例例2:二氧化碳二氧化碳CO2是三原子線形分是三原子線形分子，由于把每個(gè)原子看作一個(gè)質(zhì)子，由于把每個(gè)原子看作一個(gè)質(zhì)點(diǎn)

15、，不會(huì)產(chǎn)生繞分子軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。點(diǎn)，不會(huì)產(chǎn)生繞分子軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。因此它有因此它有3N-5=4個(gè)簡正振動(dòng)個(gè)簡正振動(dòng)2） 基本振動(dòng)的類型?；菊駝?dòng)的類型。l伸縮振動(dòng)。鍵合原子沿鍵伸縮振動(dòng)。鍵合原子沿鍵軸方向振動(dòng)，鍵長度因原軸方向振動(dòng)，鍵長度因原子伸、縮運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生變化。子伸、縮運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生變化。l對稱伸縮振動(dòng)對稱伸縮振動(dòng)s-兩個(gè)原子兩個(gè)原子相對于第三個(gè)原子作對稱相對于第三個(gè)原子作對稱的位移振動(dòng)的位移振動(dòng)a.非對稱伸縮振動(dòng)非對稱伸縮振動(dòng)sa-相對相對方向的振動(dòng)。方向的振動(dòng)。l彎曲振動(dòng)（變形）。原子離開彎曲振動(dòng)（變形）。原子離開鍵鍵軸振動(dòng)，產(chǎn)生鍵角大小變化。軸振動(dòng)，產(chǎn)生鍵角大小變化。 剪式振動(dòng)。與一個(gè)中心原子相連的兩個(gè)

16、原子作相互靠近成剪式振動(dòng)。與一個(gè)中心原子相連的兩個(gè)原子作相互靠近成離開的振動(dòng)，而改變鍵角。離開的振動(dòng)，而改變鍵角。面內(nèi)搖擺彎曲。原子在分子對稱面內(nèi)進(jìn)行振動(dòng)。面內(nèi)搖擺彎曲。原子在分子對稱面內(nèi)進(jìn)行振動(dòng)。面外搖擺彎曲。原子在分子對稱面垂直平面內(nèi)進(jìn)行振動(dòng)。面外搖擺彎曲。原子在分子對稱面垂直平面內(nèi)進(jìn)行振動(dòng)。a.扭動(dòng)。原子與其連接的鍵作往返旋轉(zhuǎn)扭動(dòng)。原子與其連接的鍵作往返旋轉(zhuǎn)a-對稱伸縮對稱伸縮3657cm-1b-不對稱伸縮，不對稱伸縮，3756cm-1c-剪式彎曲，剪式彎曲，1595cm-1l根據(jù)分子運(yùn)功的規(guī)律和振動(dòng)自由度類別，可以導(dǎo)用分子中可根據(jù)分子運(yùn)功的規(guī)律和振動(dòng)自由度類別，可以導(dǎo)用分子中可能有的伸

17、縮振動(dòng)與彎曲振動(dòng)的數(shù)目。能有的伸縮振動(dòng)與彎曲振動(dòng)的數(shù)目。一般不論是線性或非線性分子，伸縮振動(dòng)的數(shù)目是一般不論是線性或非線性分子，伸縮振動(dòng)的數(shù)目是n-1個(gè)；個(gè)；彎曲振動(dòng)，對于線性分子是彎曲振動(dòng)，對于線性分子是2n-4個(gè)。對于非線性分子則個(gè)。對于非線性分子則是是2n-5個(gè)。個(gè)。a.從振動(dòng)的頻率和能量來看，從振動(dòng)的頻率和能量來看，伸縮振功伸縮振功的頻率的頻率高于高于彎曲振動(dòng)彎曲振動(dòng)，而而非對稱伸縮振動(dòng)非對稱伸縮振動(dòng)的頻率又高于的頻率又高于對稱伸縮振動(dòng)對稱伸縮振動(dòng)，這對于分析，這對于分析紅外光譜較好的參考意義。紅外光譜較好的參考意義。 分子中基團(tuán)的基本振動(dòng)形式分子中基團(tuán)的基本振動(dòng)形式甲基的振動(dòng)形式伸縮

18、振動(dòng)伸縮振動(dòng) 甲基：甲基：變形振動(dòng)變形振動(dòng) 甲基甲基 對稱對稱 不對稱不對稱s(CH3)1380-1 as(CH3)1460-1 對稱對稱 不對稱不對稱s(CH3) = 2870 -1 as(CH3)=2960-13）振動(dòng)的簡并）振動(dòng)的簡并l分子中的一些振動(dòng)模式是等效的，特別是由于分子的對稱性會(huì)產(chǎn)生分子中的一些振動(dòng)模式是等效的，特別是由于分子的對稱性會(huì)產(chǎn)生相同頻率的振動(dòng)，于是相同振動(dòng)頻率的振動(dòng)吸收發(fā)生重疊，使得紅相同頻率的振動(dòng)，于是相同振動(dòng)頻率的振動(dòng)吸收發(fā)生重疊，使得紅外光譜中真正基頻吸收數(shù)目常小于基本振動(dòng)形式的數(shù)目。外光譜中真正基頻吸收數(shù)目常小于基本振動(dòng)形式的數(shù)目。l凡兩個(gè)振動(dòng)形式相同的稱二

19、重簡并。分子對稱性愈高簡并度越大。凡兩個(gè)振動(dòng)形式相同的稱二重簡并。分子對稱性愈高簡并度越大。l簡并也會(huì)因?yàn)榉肿铀幁h(huán)境不同而發(fā)生能級分裂，所以有時(shí)也可以簡并也會(huì)因?yàn)榉肿铀幁h(huán)境不同而發(fā)生能級分裂，所以有時(shí)也可以和用簡并譜帶的分裂來判斷分子結(jié)構(gòu)或原子所處環(huán)境變化。和用簡并譜帶的分裂來判斷分子結(jié)構(gòu)或原子所處環(huán)境變化。（3）振動(dòng)吸收的條件。）振動(dòng)吸收的條件。1）振動(dòng)的頻率與紅外光光譜段的某頻率相等，即紅外光波中）振動(dòng)的頻率與紅外光光譜段的某頻率相等，即紅外光波中的其一波長恰與某分子中的一個(gè)基本振動(dòng)形式的波長相等，的其一波長恰與某分子中的一個(gè)基本振動(dòng)形式的波長相等，吸收了這一波長的光，可以把它的能級從

20、基態(tài)躍遷到激發(fā)吸收了這一波長的光，可以把它的能級從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。態(tài)。 2）偶極矩的變化。只有在振動(dòng)過程中，偶極矩發(fā)生變化的那）偶極矩的變化。只有在振動(dòng)過程中，偶極矩發(fā)生變化的那種振動(dòng)方式才能吸收紅外輻射，從而在紅外光譜中出現(xiàn)吸種振動(dòng)方式才能吸收紅外輻射，從而在紅外光譜中出現(xiàn)吸收譜帶（紅外活性振動(dòng)）。收譜帶（紅外活性振動(dòng)）。對稱分子：對稱分子：無偶極矩，輻無偶極矩，輻射不能引起共振，無紅外射不能引起共振，無紅外活性?；钚浴2、O2、Cl2等。等。非對稱分子：非對稱分子：有偶極矩，有偶極矩，有紅外活性，紅外特征吸有紅外活性，紅外特征吸收產(chǎn)生的條件收產(chǎn)生的條件- -紅外光譜紅外光譜l多原子分子

21、除了振動(dòng)簡并外，也還會(huì)有些振動(dòng)沒有偶極柜的變多原子分子除了振動(dòng)簡并外，也還會(huì)有些振動(dòng)沒有偶極柜的變化。在紅外光譜中，并不是所有分子的簡正振動(dòng)均可以產(chǎn)生紅化。在紅外光譜中，并不是所有分子的簡正振動(dòng)均可以產(chǎn)生紅外吸收。外吸收。l對于振動(dòng)過程中無偶極矩變化的分子，其振動(dòng)往往具有極化率對于振動(dòng)過程中無偶極矩變化的分子，其振動(dòng)往往具有極化率的改變，且具有拉曼活性，可以拉曼光譜進(jìn)行表征的改變，且具有拉曼活性，可以拉曼光譜進(jìn)行表征例例1：CO2 振動(dòng)中振動(dòng)中 () 對稱對稱伸縮振動(dòng)，在振動(dòng)時(shí)無偶極矩伸縮振動(dòng)，在振動(dòng)時(shí)無偶極矩的變化。因此在的變化。因此在CO2的振動(dòng)光的振動(dòng)光譜中，僅在譜中，僅在2368cm-

22、1及及668cm-1 附近觀察到兩個(gè)吸附近觀察到兩個(gè)吸收帶收帶。3）選律或選擇定則。）選律或選擇定則。 振動(dòng)光譜的躍遷規(guī)律是振動(dòng)光譜的躍遷規(guī)律是n1,2,。l基頻。處于最低振動(dòng)狀態(tài)分子基頻。處于最低振動(dòng)狀態(tài)分子(基態(tài)基態(tài))，通過吸收只能獲取，通過吸收只能獲取一個(gè)量子，由這類吸收而產(chǎn)生的光譜頻率稱為基頻。一個(gè)量子，由這類吸收而產(chǎn)生的光譜頻率稱為基頻。 l泛音帶泛音帶(倍頻倍頻)。當(dāng)。當(dāng)n從從0 2稱第一泛音帶，稱第一泛音帶，0 3稱第二泛稱第二泛音帶。音帶。（三）基團(tuán)頻率和紅外光譜區(qū)域的關(guān)系（三）基團(tuán)頻率和紅外光譜區(qū)域的關(guān)系1、基團(tuán)振動(dòng)和紅外光譜區(qū)域的關(guān)系、基團(tuán)振動(dòng)和紅外光譜區(qū)域的關(guān)系（1）按照

23、光譜與分子結(jié)構(gòu)的特征，紅外光譜可分為）按照光譜與分子結(jié)構(gòu)的特征，紅外光譜可分為l官能團(tuán)區(qū)（官能團(tuán)區(qū)（40001330 cm-1）即化學(xué)鍵和基團(tuán)的特征振動(dòng)）即化學(xué)鍵和基團(tuán)的特征振動(dòng)頻率部分，它的吸收光譜主要反映分子中特征基團(tuán)的振動(dòng)，基團(tuán)頻率部分，它的吸收光譜主要反映分子中特征基團(tuán)的振動(dòng)，基團(tuán)的鑒定工作主要在這一光譜區(qū)域進(jìn)行。的鑒定工作主要在這一光譜區(qū)域進(jìn)行。l指紋區(qū)指紋區(qū)(1330 400cm-1)的吸收光譜較復(fù)雜，但是能反映分的吸收光譜較復(fù)雜，但是能反映分子結(jié)構(gòu)的細(xì)微變化。每一種化合物在該區(qū)的譜帶位置、強(qiáng)度和形子結(jié)構(gòu)的細(xì)微變化。每一種化合物在該區(qū)的譜帶位置、強(qiáng)度和形狀都不一樣，相當(dāng)于人的指紋，

24、用于認(rèn)證有機(jī)化合物是很可靠的。狀都不一樣，相當(dāng)于人的指紋，用于認(rèn)證有機(jī)化合物是很可靠的。（2）具有相同化學(xué)鍵或官能團(tuán)的一系列化合物有近似共同的）具有相同化學(xué)鍵或官能團(tuán)的一系列化合物有近似共同的吸收頻率，這種頻率稱為基團(tuán)特征頻率。吸收頻率，這種頻率稱為基團(tuán)特征頻率。l不同基團(tuán)或化學(xué)鍵的特性頻率不同；不同基團(tuán)或化學(xué)鍵的特性頻率不同；l同一基團(tuán)或化學(xué)鍵的特性頻率在不同物質(zhì)中有近似共同的同一基團(tuán)或化學(xué)鍵的特性頻率在不同物質(zhì)中有近似共同的吸收頻率，因此出現(xiàn)時(shí)吸收位置相對固定。吸收頻率，因此出現(xiàn)時(shí)吸收位置相對固定。（3）主要有機(jī)基團(tuán)紅外振動(dòng)特征頻率）主要有機(jī)基團(tuán)紅外振動(dòng)特征頻率l飽和烴：飽和烴：2800-

25、3000cm-1，歸屬為，歸屬為-CH3，-CH2，-CH中中C-H的伸縮振動(dòng)的伸縮振動(dòng)l烯烴：烯烴：1650 cm-1，歸屬為，歸屬為C=C的伸縮振動(dòng)的伸縮振動(dòng)l炔烴：炔烴：2100 cm-1，歸屬為，歸屬為CC的伸縮振動(dòng)的伸縮振動(dòng)l酮、醛、酸或酰胺中的羰基：酮、醛、酸或酰胺中的羰基：1700 cm-1l脂肪化合物中的脂肪化合物中的-OH的振動(dòng)吸收：的振動(dòng)吸收：3600-3700 cm-1X-H伸縮振動(dòng)區(qū)：伸縮振動(dòng)區(qū)：4000-2500cm-1醇、酚、酸等醇、酚、酸等 36503580 低濃度（峰形尖銳）低濃度（峰形尖銳） O-H 36503200 34003200 高濃度（強(qiáng)寬峰）高濃度（

26、強(qiáng)寬峰） N-H 35003100 胺、酰胺等，可干擾胺、酰胺等，可干擾 O-H 峰峰 飽和飽和（3000 以以下下）與不飽和與不飽和（3000 以以上上） 飽和飽和-C-H （3000-2800） -CH3(2960，2870) -CH2(2930，2850) 不飽和不飽和=C-H （30103040） 末端末端=CH（3085） 不飽和不飽和 C-H (28903300) 較較弱弱 （2890） 、 較較強(qiáng)強(qiáng) （3300） C-H 3000 左右左右 ArC-H (3030) 比比飽飽和和 C-H 峰峰弱弱，但但峰峰形形卻卻更更尖銳尖銳 叁鍵及累積雙鍵區(qū)（叁鍵及累積雙鍵區(qū)（25001900

27、cm-1）C C，C N，C=C=C，C=C=O 等等 RC CH 2100-2140 RC CR 2196-2260 R=R則無紅外吸收則無紅外吸收 叁叁鍵鍵 及及累累 積積雙雙 鍵鍵 C N 2240-2260 （非共軛）（非共軛） 2220-2230 （共軛）（共軛） 分子中有分子中有 N，H，C，峰，峰強(qiáng)且銳；強(qiáng)且銳； 有有 O 則弱，離基團(tuán)越近則弱，離基團(tuán)越近則越弱。則越弱。 雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)（雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)（19001200cm-1） C=O 1900-1650 強(qiáng)峰。是判斷酮、醛、強(qiáng)峰。是判斷酮、醛、酸、酯及酸酐的酸、酯及酸酐的特征吸收峰，其中酸酐因振動(dòng)偶合而具特征吸收峰，其中酸酐

28、因振動(dòng)偶合而具有雙峰。有雙峰。 C=O 1680-1620 峰較弱（對稱性較高） 。在峰較弱（對稱性較高） 。在 1600 和和 1500附近有附近有 2-4 個(gè)峰（苯環(huán)骨架振動(dòng)） ，用于個(gè)峰（苯環(huán)骨架振動(dòng)） ，用于識別分子中是否有芳環(huán)。識別分子中是否有芳環(huán)。 苯苯衍衍生生物物的的泛泛頻頻 2000-1650 C-H 面面外外、C=C 面面內(nèi)內(nèi)變形變形振動(dòng)振動(dòng)，很很弱弱，但但很很特特征征（可可用用于于取取代代類型類型的的表表征征） 。 l無機(jī)鹽中基團(tuán)的紅外吸收無機(jī)鹽中基團(tuán)的紅外吸收 無機(jī)物固體在中紅外區(qū)無機(jī)物固體在中紅外區(qū)(400-4000cm-1)有指紋振動(dòng)吸有指紋振動(dòng)吸收，反映結(jié)構(gòu)的短程有

29、序度收，反映結(jié)構(gòu)的短程有序度 l指紋區(qū)指紋區(qū)單、雙鍵伸縮振動(dòng)單、雙鍵伸縮振動(dòng)（不含氫）（不含氫） 1800-900 C-O（1300-1000） C-(N、F、P)，P-O，Si-O 面面內(nèi)內(nèi)外外彎曲彎曲振振動(dòng)動(dòng) 900-650 用用于于順順反反式式結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)、 取取代代類類型型的的確確定定 （CH3）1460 cm-1，1375 cm-1。 （CH3）2930 cm-1，2850cm-1。C2H4O1730cm-11165cm-12720cm-1HHHHOCC2、影響基因頻率的因素、影響基因頻率的因素l基團(tuán)頻率主要由化學(xué)鍵的力常數(shù)決定。但分子結(jié)構(gòu)和外部環(huán)境基團(tuán)頻率主要由化學(xué)鍵的力常數(shù)決定。但分

30、子結(jié)構(gòu)和外部環(huán)境因素也對其頻率有一定的影響。因素也對其頻率有一定的影響。（1）外部因素）外部因素1）物質(zhì)狀態(tài)的影響。）物質(zhì)狀態(tài)的影響。l在氣態(tài)時(shí)，分子間相互沒有影響。振動(dòng)在氣態(tài)時(shí)，分子間相互沒有影響。振動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)光譜在振動(dòng)吸收轉(zhuǎn)動(dòng)光譜在振動(dòng)吸收帶兩側(cè)，可以看到精細(xì)的轉(zhuǎn)動(dòng)吸收譜帶。帶兩側(cè)，可以看到精細(xì)的轉(zhuǎn)動(dòng)吸收譜帶。l在液態(tài)在液態(tài)l樣品以液態(tài)或固態(tài)進(jìn)行測量，分子間的自由轉(zhuǎn)動(dòng)受到阻礙，轉(zhuǎn)樣品以液態(tài)或固態(tài)進(jìn)行測量，分子間的自由轉(zhuǎn)動(dòng)受到阻礙，轉(zhuǎn)動(dòng)吸收譜帶消失，變成一個(gè)寬的吸收譜帶。動(dòng)吸收譜帶消失，變成一個(gè)寬的吸收譜帶。l液態(tài)分子間的相互作用很強(qiáng)，有的化合物還會(huì)形成氫鍵作用。液態(tài)分子間的相互作用很強(qiáng)，有的

31、化合物還會(huì)形成氫鍵作用。a.在溶液狀態(tài)下進(jìn)行測試，在溶液狀態(tài)下進(jìn)行測試，極性基團(tuán)的伸縮振動(dòng)頻率通常隨溶劑極性基團(tuán)的伸縮振動(dòng)頻率通常隨溶劑極性增加而降低極性增加而降低。在非極性溶劑中，極性基團(tuán)的伸縮振動(dòng)的頻在非極性溶劑中，極性基團(tuán)的伸縮振動(dòng)的頻率位移可以用方程式近似計(jì)算：率位移可以用方程式近似計(jì)算：g和和l -在氣態(tài)和溶液中頻率；在氣態(tài)和溶液中頻率；-溶溶劑介電常數(shù)劑介電常數(shù)例例1：羧酸中的羰基：羧酸中的羰基C=O： 氣態(tài)時(shí)：氣態(tài)時(shí)： C=O=1780cm-1 非極性溶劑：非極性溶劑： C=O=1760cm-1 乙醚溶劑：乙醚溶劑： C=O=1735cm-1 乙醇溶劑：乙醇溶劑： C=O=172

32、0cm-1l在固體狀態(tài)，如果是結(jié)晶態(tài)因分子在晶格中的規(guī)則排列，在固體狀態(tài)，如果是結(jié)晶態(tài)因分子在晶格中的規(guī)則排列，加強(qiáng)了分子間的相互振動(dòng)作用，使譜帶發(fā)生分裂。加強(qiáng)了分子間的相互振動(dòng)作用，使譜帶發(fā)生分裂。 例例2：SiO2的紅外光譜圖。的紅外光譜圖?？梢钥吹椒蔷B(tài)可以看到非晶態(tài)SiO2，只在，只在800 cm-1有一寬的吸收譜帶，而在晶態(tài)有一寬的吸收譜帶，而在晶態(tài)SiO2，800 cm-1的吸收帶分裂成兩個(gè)尖銳的帶的吸收帶分裂成兩個(gè)尖銳的帶800和和780 cm-1。680c cm-1的寬、弱的帶變得尖銳并增強(qiáng)。的寬、弱的帶變得尖銳并增強(qiáng)。l通常，通常，物質(zhì)由固態(tài)向氣態(tài)變化，其波數(shù)將增加物質(zhì)由固態(tài)

33、向氣態(tài)變化，其波數(shù)將增加。 例例3：丙酮在液態(tài)時(shí)，：丙酮在液態(tài)時(shí)， C=O=1718cm-1; 氣態(tài)時(shí)氣態(tài)時(shí) C=O=1742cm-1，因此在查閱標(biāo)準(zhǔn)紅外圖，因此在查閱標(biāo)準(zhǔn)紅外圖譜時(shí)，應(yīng)注意試樣狀態(tài)和制樣方法。譜時(shí)，應(yīng)注意試樣狀態(tài)和制樣方法。（2）氫鍵）氫鍵l分子分子(R-X-H)與另一個(gè)分子與另一個(gè)分子(R-Y)相互作用，生成相互作用，生成R-X-HY-R形式形式l生成氫鍵后基團(tuán)的伸縮振動(dòng)生成氫鍵后基團(tuán)的伸縮振動(dòng)頻率降低，強(qiáng)度增加頻率降低，強(qiáng)度增加但峰形變寬但峰形變寬且且氫鍵越強(qiáng)，位移越多，譜帶變得越氫鍵越強(qiáng)，位移越多，譜帶變得越寬，吸收強(qiáng)度也越大寬，吸收強(qiáng)度也越大。彎曲振動(dòng)引起。彎曲振動(dòng)引

34、起譜帶變窄，譜帶變窄，同時(shí)向高頻方向位移同時(shí)向高頻方向位移。l形成氫鍵一方面與原子的形成氫鍵一方面與原子的極性極性有關(guān)，另一方面也有關(guān)，另一方面也與與原子的尺寸原子的尺寸大小有關(guān)。大小有關(guān)。例例4：氫鍵作用氫鍵作用 羧酸羧酸 RCOOH( C=O=1760cm-1 ， O-H=3550cm-1); (RCOOH)2( C=O=1700cm-1 ， O-H=3250-2500cm-1) 乙醇：乙醇： CH3CH2OH（ O=H=3640cm-1 ） （CH3CH2OH)2（ O=H=3515cm-1 ） (CH3CH2OH)n（ O=H=3350cm-1 ） 例例5不同濃度的乙醇不同濃度的乙醇C

35、Cl4溶液溶液IR光譜光譜（3）內(nèi)部因素）內(nèi)部因素1）誘導(dǎo)效應(yīng)）誘導(dǎo)效應(yīng)l取代基電負(fù)性取代基電負(fù)性靜電誘導(dǎo)靜電誘導(dǎo)電子分布改變電子分布改變k 增加增加特征頻率特征頻率增加（移向高波數(shù)）。增加（移向高波數(shù)）。l只沿鍵方向發(fā)生作用，且與分子的幾何形狀無關(guān)，主要決定于取只沿鍵方向發(fā)生作用，且與分子的幾何形狀無關(guān)，主要決定于取代原子的電負(fù)性或取代基的總的電負(fù)性。代原子的電負(fù)性或取代基的總的電負(fù)性。 2）共軛效應(yīng)）共軛效應(yīng)l由于原子間的相互影響而使體由于原子間的相互影響而使體系的系的電子云密度降低，鍵長電子云密度降低，鍵長變長，能量降低變長，能量降低,分子穩(wěn)定這分子穩(wěn)定這種引起的分子性質(zhì)改變叫共軛種引起

36、的分子性質(zhì)改變叫共軛效應(yīng)。效應(yīng)。l電子云密度均化電子云密度均化鍵長變鍵長變長長k 降低降低特征頻率減小特征頻率減小（移向低波數(shù)）（移向低波數(shù)）3）中介效應(yīng)）中介效應(yīng)l孤對電子與多重鍵相連產(chǎn)生的孤對電子與多重鍵相連產(chǎn)生的p- 共軛，結(jié)果類似于共共軛，結(jié)果類似于共軛效應(yīng)。軛效應(yīng)。l當(dāng)誘導(dǎo)與中介兩種效應(yīng)同時(shí)存在時(shí)，振動(dòng)頻率的位移和當(dāng)誘導(dǎo)與中介兩種效應(yīng)同時(shí)存在時(shí)，振動(dòng)頻率的位移和程度取決于將取決于哪一個(gè)效應(yīng)占優(yōu)勢。如果誘導(dǎo)效應(yīng)程度取決于將取決于哪一個(gè)效應(yīng)占優(yōu)勢。如果誘導(dǎo)效應(yīng)比中介效應(yīng)強(qiáng)，則譜帶向高頻位移。反之，譜帶向低頻比中介效應(yīng)強(qiáng)，則譜帶向高頻位移。反之，譜帶向低頻位移。位移。例例1 :幾組羰基化合

37、物：幾組羰基化合物：(丙酮；丙酮；C=C為為1715 cm-1) （4）鍵應(yīng)力影響。）鍵應(yīng)力影響。l由于結(jié)合條件改變，使鍵角、鍵能發(fā)生變化，從而使振動(dòng)頻由于結(jié)合條件改變，使鍵角、鍵能發(fā)生變化，從而使振動(dòng)頻率產(chǎn)生位移。率產(chǎn)生位移。l鍵應(yīng)力的影響在含有雙鍵的振動(dòng)中最為顯著。鍵應(yīng)力的影響在含有雙鍵的振動(dòng)中最為顯著。例例1：cc伸縮振動(dòng)頻率伸縮振動(dòng)頻率1650cm-1左右，在環(huán)狀結(jié)構(gòu)烯烴左右，在環(huán)狀結(jié)構(gòu)烯烴中，當(dāng)環(huán)變小時(shí)，譜帶向低頻位移。中，當(dāng)環(huán)變小時(shí)，譜帶向低頻位移。雙鍵上雙鍵上CH基團(tuán)鍵能增加，其伸縮基團(tuán)鍵能增加，其伸縮振動(dòng)頻率向高頻區(qū)移動(dòng)。振動(dòng)頻率向高頻區(qū)移動(dòng)。（5）倍頻、組頻、振動(dòng)偶合與費(fèi)米共

38、振）倍頻、組頻、振動(dòng)偶合與費(fèi)米共振l分子位于基態(tài)分子位于基態(tài)(n0)振動(dòng)，分子吸收電磁波后，由基態(tài)躍遷到振動(dòng)，分子吸收電磁波后，由基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)第一激發(fā)態(tài)(n1)，由這種躍遷所產(chǎn)生的吸收稱，由這種躍遷所產(chǎn)生的吸收稱基頻基頻吸收。吸收。l由基態(tài)到第二激發(fā)態(tài)由基態(tài)到第二激發(fā)態(tài)(n=2)之間的躍遷稱為之間的躍遷稱為倍頻倍頻吸收。倍頻波吸收。倍頻波數(shù)是基頻波數(shù)的兩倍或稍小一些，吸收強(qiáng)度要比基頻弱得多。數(shù)是基頻波數(shù)的兩倍或稍小一些，吸收強(qiáng)度要比基頻弱得多。l如果光子能量等于兩種基頻躍遷能量的和，則有可能同時(shí)發(fā)生如果光子能量等于兩種基頻躍遷能量的和，則有可能同時(shí)發(fā)生從兩種基頻到激發(fā)態(tài)的躍遷，光譜中所

39、產(chǎn)生的譜帶頻率是兩個(gè)從兩種基頻到激發(fā)態(tài)的躍遷，光譜中所產(chǎn)生的譜帶頻率是兩個(gè)基頻頻率之和，這種吸收稱為基頻頻率之和，這種吸收稱為和頻和頻。和頻的強(qiáng)度比倍頻還稍。和頻的強(qiáng)度比倍頻還稍弱弱一些。一些。l光子能量等于兩個(gè)基頻躍遷能量之差，在吸收過程中一個(gè)振動(dòng)模光子能量等于兩個(gè)基頻躍遷能量之差，在吸收過程中一個(gè)振動(dòng)模式由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，同時(shí)另一個(gè)振動(dòng)模式由激發(fā)態(tài)回到基態(tài)，式由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，同時(shí)另一個(gè)振動(dòng)模式由激發(fā)態(tài)回到基態(tài)，此時(shí)產(chǎn)生此時(shí)產(chǎn)生差頻差頻，強(qiáng)度比，強(qiáng)度比和頻更弱和頻更弱。和頻與差頻統(tǒng)稱。和頻與差頻統(tǒng)稱組頻組頻。 l振動(dòng)耦合振動(dòng)耦合:當(dāng)兩個(gè)振動(dòng)頻率相同或相近的基團(tuán)相鄰并由同一原子當(dāng)兩個(gè)振動(dòng)

40、頻率相同或相近的基團(tuán)相鄰并由同一原子相連時(shí)，兩個(gè)振動(dòng)相互作用（微擾）產(chǎn)生共振，譜帶一分為二相連時(shí)，兩個(gè)振動(dòng)相互作用（微擾）產(chǎn)生共振，譜帶一分為二（高頻和低頻）。（高頻和低頻）。l費(fèi)米共振費(fèi)米共振:倍頻或組頻振動(dòng)與一基頻振動(dòng)頻率接近時(shí)，倍頻或組頻振動(dòng)與一基頻振動(dòng)頻率接近時(shí)，二者相互二者相互作用而產(chǎn)生強(qiáng)吸收譜帶或發(fā)生裂分的現(xiàn)象。作用而產(chǎn)生強(qiáng)吸收譜帶或發(fā)生裂分的現(xiàn)象。 例例1：苯甲酰氯費(fèi)米共振：苯甲酰氯費(fèi)米共振例例2：苯苯30個(gè)簡正振動(dòng)，有三個(gè)基頻頻率，為個(gè)簡正振動(dòng)，有三個(gè)基頻頻率，為1485、1585、3070 cm-1，前兩個(gè)頻率的組頻恰與最后一個(gè)基頻頻率相同，前兩個(gè)頻率的組頻恰與最后一個(gè)基頻頻

41、率相同，基頻與組頻振動(dòng)發(fā)生費(fèi)米共振，在基頻與組頻振動(dòng)發(fā)生費(fèi)米共振，在3099cm-1和和3045 cm-1處處分別出現(xiàn)兩個(gè)強(qiáng)度近乎相等的吸收帶。分別出現(xiàn)兩個(gè)強(qiáng)度近乎相等的吸收帶。COCl Ar-C( )=880-860cm-1 C=O(as)=1774cm-11773cm-11736cm-1（四）紅外光（四）紅外光1、電磁波，波長、電磁波，波長0.771000 m，可，可以按波長不同劃分力三以按波長不同劃分力三個(gè)區(qū)域個(gè)區(qū)域（1）0.773.0m 稱稱近紅外區(qū)域近紅外區(qū)域（2）3.030m 稱中稱中紅外區(qū)域紅外區(qū)域（3）301000m 稱稱遠(yuǎn)紅外區(qū)域遠(yuǎn)紅外區(qū)域2、英國天文家赫歇爾、英國天文家赫歇

42、爾1800年發(fā)現(xiàn)。年發(fā)現(xiàn)。3、性質(zhì)：、性質(zhì)：（1）具有一切光所具有的性質(zhì)。）具有一切光所具有的性質(zhì)。（2）紅外光比與可見光能量要小得多，熱）紅外光比與可見光能量要小得多，熱效率特別高可以利用來烘干，人體理療效率特別高可以利用來烘干，人體理療以及取暖等。以及取暖等。（3）紅外光在通過云霧等充滿懸浮粒子的）紅外光在通過云霧等充滿懸浮粒子的物質(zhì)時(shí)，不易產(chǎn)生散射現(xiàn)象，具有較強(qiáng)物質(zhì)時(shí)，不易產(chǎn)生散射現(xiàn)象，具有較強(qiáng)的穿透能力。的穿透能力。（五）紅外光譜（五）紅外光譜1、紅外光譜圖及表示方法、紅外光譜圖及表示方法例：聚苯乙烯的紅外吸收光譜圖例：聚苯乙烯的紅外吸收光譜圖l橫坐標(biāo)一般標(biāo)有兩種量綱，即橫坐標(biāo)一般標(biāo)有

43、兩種量綱，即波長波長m和波數(shù)和波數(shù)cm-1，l縱坐標(biāo)則常用縱坐標(biāo)則常用透過率透過率表示表示(有時(shí)也有時(shí)也用吸光度來表示用吸光度來表示)。l在紅外光譜圖中的吸收均稱為在紅外光譜圖中的吸收均稱為譜帶譜帶(band)，而不稱峰，而不稱峰(peak)。2、紅外光譜圖的特征。、紅外光譜圖的特征。 （1）譜帶的數(shù)目）譜帶的數(shù)目 （2）吸收帶的位置）吸收帶的位置 （3）譜帶的形狀：常與譜帶的半峰寬相關(guān)，即譜帶的寬窄。）譜帶的形狀：常與譜帶的半峰寬相關(guān)，即譜帶的寬窄。（4）譜帶的強(qiáng)度）譜帶的強(qiáng)度 l譜帶可以分為譜帶可以分為“強(qiáng)吸收、中等吸收、弱或可變強(qiáng)吸收、中等吸收、弱或可變”三種類型。三種類型。 l譜帶強(qiáng)度

44、作為譜帶位置判斷基團(tuán)存在時(shí)，這些基團(tuán)應(yīng)是樣品中譜帶強(qiáng)度作為譜帶位置判斷基團(tuán)存在時(shí)，這些基團(tuán)應(yīng)是樣品中的主要結(jié)構(gòu)。的主要結(jié)構(gòu)。 l同一基團(tuán)譜帶強(qiáng)度的變化還可提供與其相鄰基團(tuán)的結(jié)構(gòu)信息同一基團(tuán)譜帶強(qiáng)度的變化還可提供與其相鄰基團(tuán)的結(jié)構(gòu)信息 l皮爾皮爾-蘭勃特定律蘭勃特定律 （5）I0與與I 的確定的確定l直線直線de的長度為的長度為I0；lce的長度為的長度為IA-吸光度；吸光度；I0、I-入射光和透射光強(qiáng)度；入射光和透射光強(qiáng)度；透射比透射比T= I0I； b-樣品厚度樣品厚度(cm)； k-吸收系數(shù)吸收系數(shù)(cm-1)3、影響紅外光譜圖的因素、影響紅外光譜圖的因素（1）分子振動(dòng)自由度數(shù)目與紅外譜帶

45、數(shù)）分子振動(dòng)自由度數(shù)目與紅外譜帶數(shù)l偶極矩偶極矩 ；簡并；簡并 l泛頻泛頻 ；和頻或差頻；和頻或差頻 （2）影響譜帶位置）影響譜帶位置(位移位移)的因素的因素（3）影響譜帶強(qiáng)度的因素）影響譜帶強(qiáng)度的因素1）偶極矩的變化。）偶極矩的變化。l原子的電負(fù)性大小原子的電負(fù)性大小 。相差越大。相差越大(極性越強(qiáng)極性越強(qiáng))，則伸縮振動(dòng)時(shí)引，則伸縮振動(dòng)時(shí)引起的吸收譜帶也越強(qiáng)起的吸收譜帶也越強(qiáng)l振動(dòng)的形式不同，譜帶強(qiáng)度不同。振動(dòng)的形式不同，譜帶強(qiáng)度不同。ass l分子的對稱性對譜帶強(qiáng)度也有影響。分子的對稱性對譜帶強(qiáng)度也有影響。 l費(fèi)米共振費(fèi)米共振 ，使很弱倍頻譜帶強(qiáng)化。，使很弱倍頻譜帶強(qiáng)化。2）能級的躍遷幾率

46、。能級躍遷的幾率直接影響譜帶的強(qiáng)度，躍）能級的躍遷幾率。能級躍遷的幾率直接影響譜帶的強(qiáng)度，躍遷幾率大，譜帶的強(qiáng)度也大遷幾率大，譜帶的強(qiáng)度也大 （4）紅外光譜帶區(qū)域。）紅外光譜帶區(qū)域。 l近紅外區(qū)（近紅外區(qū)（泛頻區(qū)泛頻區(qū)131584000cm-1）：）： -OH，-NH，-CH的特征吸收區(qū)（組成及定量分析）的特征吸收區(qū)（組成及定量分析）l中紅外區(qū)（中紅外區(qū)（基本振動(dòng)區(qū)基本振動(dòng)區(qū)4000400cm-1）：絕大多數(shù)有機(jī)和）：絕大多數(shù)有機(jī)和無機(jī)化合物的化學(xué)鍵振動(dòng)基頻區(qū)（分子中原子的振動(dòng)及分子轉(zhuǎn)無機(jī)化合物的化學(xué)鍵振動(dòng)基頻區(qū)（分子中原子的振動(dòng)及分子轉(zhuǎn)動(dòng)），化合物鑒定的重要區(qū)域動(dòng)），化合物鑒定的重要區(qū)域l遠(yuǎn)

47、紅外區(qū)（遠(yuǎn)紅外區(qū)（轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)40010cm-1 ）：金屬有機(jī)化合物的鍵振）：金屬有機(jī)化合物的鍵振動(dòng)（分子轉(zhuǎn)動(dòng)、晶格振動(dòng)動(dòng)（分子轉(zhuǎn)動(dòng)、晶格振動(dòng))1）常見的紅外光譜一般分為兩個(gè)區(qū)）常見的紅外光譜一般分為兩個(gè)區(qū) l特征區(qū)（官能團(tuán)區(qū)特征區(qū)（官能團(tuán)區(qū) ) 4000 1333 cm-1 l指紋區(qū)：指紋區(qū)：1333-400 cm-1 如如:水的振動(dòng)與相關(guān)譜帶水的振動(dòng)與相關(guān)譜帶 l4000-2500cm-1:這是這是X-H單鍵的伸縮振動(dòng)區(qū)。單鍵的伸縮振動(dòng)區(qū)。l2500-2000cm-1:此處為叁鍵和累積雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)此處為叁鍵和累積雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)l2000-1500cm-1:此處為雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)此處為雙鍵伸

48、縮振動(dòng)區(qū)l1500-600cm-1:此區(qū)域主要提供此區(qū)域主要提供C-H彎曲振動(dòng)的信息彎曲振動(dòng)的信息各類有機(jī)化合物的特征吸收簡介各類有機(jī)化合物的特征吸收簡介甲基環(huán)己烷的紅外光譜圖甲基環(huán)己烷的紅外光譜圖C-H伸縮振動(dòng)伸縮振動(dòng)3000cm-1 C-H彎曲振動(dòng)彎曲振動(dòng)1、烷烴、烷烴2、烯烴、烯烴環(huán)己烯的紅外光譜圖環(huán)己烯的紅外光譜圖=C-H伸縮振動(dòng)伸縮振動(dòng)3000cm-1 -C-H伸縮振動(dòng)伸縮振動(dòng)C=C伸縮振動(dòng)伸縮振動(dòng)16701640cm-1C-H彎曲振動(dòng)彎曲振動(dòng)3、芳烴、芳烴乙苯的紅外光譜圖乙苯的紅外光譜圖苯環(huán)的苯環(huán)的=C-H伸縮振動(dòng)伸縮振動(dòng)烷基烷基-C-H伸縮振動(dòng)伸縮振動(dòng)苯環(huán)的骨架振動(dòng)苯環(huán)的骨架振動(dòng)

49、16001450cm-1C-H彎曲振動(dòng)彎曲振動(dòng)4、醇和酚、醇和酚1-己醇的紅外光譜己醇的紅外光譜締合締合O-H伸縮振動(dòng)伸縮振動(dòng)34003200cm-1 -C-H伸縮振動(dòng)伸縮振動(dòng)締合締合O-H伸縮振動(dòng)伸縮振動(dòng)苯酚的紅外光譜圖苯酚的紅外光譜圖苯環(huán)的骨架振動(dòng)苯環(huán)的骨架振動(dòng)苯環(huán)的苯環(huán)的=C-H伸縮振動(dòng)伸縮振動(dòng)5、醛和酮、醛和酮戊醛的紅外光譜圖戊醛的紅外光譜圖C=O伸縮振動(dòng)伸縮振動(dòng)1720cm-1醛基的醛基的C-H伸縮振動(dòng)伸縮振動(dòng)2820cm-1 2720cm-1 -C-H伸縮振動(dòng)伸縮振動(dòng)6、羧酸、羧酸戊酸的紅外光譜圖戊酸的紅外光譜圖C=O伸縮振動(dòng)伸縮振動(dòng)締合締合O-H伸縮振動(dòng)伸縮振動(dòng)33002500c

50、m-17、酯、酯C=O伸縮振動(dòng)伸縮振動(dòng)C-O伸縮振動(dòng)伸縮振動(dòng)丁酸乙酯的紅外光譜丁酸乙酯的紅外光譜-C-H伸縮振動(dòng)伸縮振動(dòng)（六）紅外光譜的解析（六）紅外光譜的解析1、紅外光譜解析的標(biāo)準(zhǔn)譜圖方法、紅外光譜解析的標(biāo)準(zhǔn)譜圖方法（1）直接查對譜圖。）直接查對譜圖。（2）否定法。）否定法。 （3）肯定法。）肯定法。主要針對譜圖上強(qiáng)吸收帶，確定屬于什么官能團(tuán)，主要針對譜圖上強(qiáng)吸收帶，確定屬于什么官能團(tuán)，然后再分析具有較強(qiáng)特征性吸收帶。然后再分析具有較強(qiáng)特征性吸收帶。2、紅外光譜解析的基本知識、紅外光譜解析的基本知識（1）基團(tuán)特征頻率圖）基團(tuán)特征頻率圖 （2）基團(tuán)特征頻率表可分為兩種）基團(tuán)特征頻率表可分為兩種

51、，l基團(tuán)基團(tuán)-頻率表頻率表l頻率頻率-基團(tuán)表基團(tuán)表 3、紅外光譜的解析步聚、紅外光譜的解析步聚（1）先從官能團(tuán)區(qū)）先從官能團(tuán)區(qū)(40001300cm-1)入手，按該區(qū)的主要吸收入手，按該區(qū)的主要吸收峰的波數(shù)，在峰的波數(shù)，在特征基團(tuán)頻率圖特征基團(tuán)頻率圖中去找該峰可能歸屬于何種官能團(tuán)。中去找該峰可能歸屬于何種官能團(tuán)。（2）然后再對照圖中該官能團(tuán)同一欄內(nèi)的）然后再對照圖中該官能團(tuán)同一欄內(nèi)的旁證蜂旁證蜂。如果主要吸收。如果主要吸收峰和旁證峰都有，就表明樣品中含有此峰和旁證峰都有，就表明樣品中含有此種官能團(tuán)種官能團(tuán)，也就可以據(jù)此，也就可以據(jù)此推斷樣品屬于哪一類化合物。推斷樣品屬于哪一類化合物。（3）有時(shí)基團(tuán)頻率圖還顯簡略，最好用）有時(shí)基團(tuán)頻率圖還顯簡略，最好用基團(tuán)頻率表基團(tuán)頻率表例例1：判斷下圖化合物：判斷下圖化合物l官能團(tuán)區(qū)最強(qiáng)譜帶官能團(tuán)區(qū)最強(qiáng)譜帶1730cm-1，從特征基團(tuán)頻率圖可查，從特征基團(tuán)頻率圖可查，基團(tuán)可能是基團(tuán)可能是芳環(huán)、雜環(huán)芳環(huán)、雜環(huán)、酸酐酸酐、酰鹵酰鹵、醛醛、羧酸、羧酸、酮酮、酯酯等。等。5、影響譜圖質(zhì)量的因素、影響譜圖質(zhì)量的因素（1）儀器參數(shù)的影響。）儀器參