紅外光譜分析法課件-002

五、紅外吸收光譜分析InfraredAbsorptionSpectrum，IR（一）紅外吸收光譜分析概述分子中基團(tuán)的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷產(chǎn)生：振-轉(zhuǎn)光譜振動(dòng)能級(jí)ΔE：0.05-1eV;轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)ΔE

：0.005-0.05eV.五、紅外吸收光譜分析1紅外光譜分析法課件_0022認(rèn)識(shí)IRT透過(guò)率紅外光譜圖：縱坐標(biāo)為透光率，橫坐標(biāo)為波長(zhǎng)λ（

μm）或波數(shù)σ

（1/λ）單位：cm-1可以用峰數(shù)，峰位，峰形，峰強(qiáng)來(lái)描述。主要應(yīng)用：有機(jī)化合物(或官能團(tuán)）的結(jié)構(gòu)解析定性：基團(tuán)的特征吸收頻率定量：特征峰的強(qiáng)度認(rèn)識(shí)IRT透過(guò)率紅外光譜圖：主要應(yīng)用：有機(jī)化合物(或官能團(tuán)）31.紅外光譜區(qū)的分類(lèi)波長(zhǎng)范圍一般為:0.75μm～1000μm。紅外光譜區(qū)的劃分名稱(chēng)λ/μmσ/cm-1能級(jí)躍遷類(lèi)型近紅外區(qū)0.75～2.513333～4000O-H、N-H、C-H鍵的倍頻吸收

中紅外區(qū)2.5～504000～200分子中原子的振動(dòng)及分子轉(zhuǎn)動(dòng)遠(yuǎn)紅外區(qū)50～1000200～10分子轉(zhuǎn)動(dòng)晶格振動(dòng)

λ～σ的關(guān)系怎樣？1.紅外光譜區(qū)的分類(lèi)紅外光譜區(qū)的劃分λ～σ的關(guān)系怎樣？4如果波長(zhǎng)以μm為單位，而1μm＝10-4cm，波長(zhǎng)與波數(shù)的關(guān)系為：例如λ＝50μm的紅外光，用波數(shù)表示為：波數(shù)是波長(zhǎng)的倒數(shù)，常用單位是cm-1，它表示1cm的距離內(nèi)光波的數(shù)目。即在1cm的長(zhǎng)度內(nèi)，波長(zhǎng)為50μm的紅外光波的數(shù)量為200個(gè)。如果波長(zhǎng)以μm為單位，而1μm＝10-4cm，波長(zhǎng)與波數(shù)的關(guān)52.紅外光譜產(chǎn)生的條件分子吸收紅外光必須滿足如下兩個(gè)條件：☆☆在振動(dòng)過(guò)程中分子必須有偶極矩的變化。2.紅外光譜產(chǎn)生的條件☆6對(duì)稱(chēng)分子：沒(méi)有偶極矩，光輻射不能引起共振，無(wú)紅外活性。

如：N2、O2、Cl2等。非對(duì)稱(chēng)分子：有偶極矩，紅外活性。CO2分子怎樣？……對(duì)稱(chēng)分子：沒(méi)有偶極矩，光輻射不能引起共振，無(wú)紅外活性。CO27與UV比較，IR的特點(diǎn)：IR頻率范圍小、吸收峰數(shù)目多、吸收曲線復(fù)雜、吸收強(qiáng)度弱?！颕R峰出現(xiàn)的頻率（波數(shù)）位置由振動(dòng)能級(jí)差決定☆★吸收峰的個(gè)數(shù)與分子振動(dòng)自由度的數(shù)目有關(guān)☆★☆吸收峰的強(qiáng)度則主要取決于振動(dòng)過(guò)程中偶極矩變化的大小和能級(jí)躍遷的幾率C=O、Si－O、C－Cl、C－F

等基團(tuán)極性較強(qiáng)，其吸收較強(qiáng)C－N，C－H等極性較弱的基團(tuán)，吸收譜帶的強(qiáng)度較弱與UV比較，IR的特點(diǎn)：IR頻率范圍小、吸收峰數(shù)目多、吸收曲8基頻的定義：振動(dòng)能級(jí)由基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)時(shí)產(chǎn)生的吸收峰稱(chēng)為基頻峰，相應(yīng)的頻率稱(chēng)為基頻。(△V=1)（倍頻峰？組合頻峰？）一般從基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)的幾率較大，所以基頻吸收的強(qiáng)度較大。IR譜帶的強(qiáng)度用s(strong，強(qiáng),ε=20～100)、m(middle，中等,10～20)、w(weak，弱,1～10)、vw(veryweak，極弱<1)表示。基頻的定義：振動(dòng)能級(jí)由基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)時(shí)產(chǎn)生的吸收峰稱(chēng)為9（二）分子的振動(dòng)形式1.雙原子分子的簡(jiǎn)諧振動(dòng)及其頻率（峰位）

化學(xué)鍵的振動(dòng)類(lèi)似于連接兩個(gè)小球的彈簧分子的振動(dòng)能級(jí)（量子化）：

E振=（V+1/2）h振V：振動(dòng)量子數(shù)；

振：化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率。（二）分子的振動(dòng)形式1.雙原子分子的簡(jiǎn)諧振動(dòng)及其頻率（峰位10

任意兩個(gè)相鄰的能級(jí)間的能量差為：=M1M2/（M1+M2）K：化學(xué)鍵的力常數(shù)，與鍵能和鍵長(zhǎng)有關(guān)

：雙原子的折合原子量發(fā)生振動(dòng)能級(jí)躍遷需要能量的大小(峰位）取決于鍵兩端原子的折合質(zhì)量和鍵的力常數(shù)，即取決于分子的結(jié)構(gòu)特征。

任意兩個(gè)相鄰的能級(jí)間的能量差為：=M1M2/（M1+M11表某些鍵的伸縮力常數(shù)（N/cm-1）鍵類(lèi)型:—CC—>—C=C—>—C—C—力常數(shù):15179.59.94.55.6峰位:4.5m6.0m7.0m

化學(xué)鍵鍵強(qiáng)越強(qiáng)（即鍵的力常數(shù)K越大）,原子折合質(zhì)量越小，化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率越大，吸收峰將出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū)。

表某些鍵的伸縮力常數(shù)（N/cm-1）鍵類(lèi)型:12例已知C－H鍵(看作雙原子分子)的力常數(shù)為K＝5N.cm-1，求C－H鍵的振動(dòng)頻率。解：C原子和H原子的折合質(zhì)量μ(=折合原子量）為：

代入公式，得：為什么含H單鍵的伸縮振動(dòng)吸收峰處于高頻區(qū)？？例已知C－H鍵(看作雙原子分子)的力常數(shù)為代入公式，得：13例題:由表中查知C=C鍵的k=9.59.9N.cm-1,令其為9.6N.cm-1,計(jì)算波數(shù)正己烯中C=C鍵伸縮振動(dòng)頻率實(shí)測(cè)值為1652cm-1例題:由表中查知C=C鍵的k=9.59.9N.cm142.分子中基團(tuán)的基本振動(dòng)形式（峰的個(gè)數(shù)）兩類(lèi)基本振動(dòng)形式伸縮振動(dòng)亞甲基變形振動(dòng)亞甲基2.分子中基團(tuán)的基本振動(dòng)形式（峰的個(gè)數(shù)）兩類(lèi)基本振動(dòng)形式15例１水分子峰位、峰數(shù)與峰強(qiáng)（1）峰位化學(xué)鍵的力常數(shù)k越大，原子折合質(zhì)量越小，鍵的振動(dòng)頻率越大，吸收峰將出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū)（短波長(zhǎng)區(qū)）；反之，出現(xiàn)在低波數(shù)區(qū)（高波長(zhǎng)區(qū)）。（2）峰數(shù)峰數(shù)與分子自由度（振動(dòng)形式的個(gè)數(shù)）（f=3N-5(線性分子）；f=3N-6(非線性分子）有關(guān)。振動(dòng)中無(wú)偶極矩變化時(shí)，無(wú)紅外吸收。375636571595例１水分子峰位、峰數(shù)與峰強(qiáng)（1）峰位化學(xué)鍵的力16不同狀態(tài)水的紅外吸收頻率（cm-1）

3000-3800cm-1,1590-1690cm-1

出現(xiàn)吸收峰說(shuō)明可能含水!!樣品或用于壓片的溴化鉀晶體含有微量水分時(shí)會(huì)在該處出峰。

水的存在狀態(tài)O—H伸縮振動(dòng)彎曲振動(dòng)游離水（H2O）吸附水（H2O）結(jié)晶水（nH2O）結(jié)構(gòu)水（羥基OH）375634353200-32503640159516301670-16851350-1260不同狀態(tài)水的紅外吸收頻率（cm-1）3000-3800cm17例2CO2分子（4）由基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)，產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)的吸收峰，基頻峰；（5）由基態(tài)直接躍遷到第二激發(fā)態(tài)，產(chǎn)生一個(gè)弱的吸收峰，倍頻峰；（3）振動(dòng)中偶極矩變化大(對(duì)稱(chēng)性差），吸收峰強(qiáng)；鍵兩端原子電負(fù)性相差越大（極性越大），吸收峰越強(qiáng)；例2CO2分子（4）由基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)，產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)的183.分子振動(dòng)形式的個(gè)數(shù)

意義：估算紅外吸收峰個(gè)數(shù)

實(shí)際觀察到的紅外吸收峰的數(shù)目，往往少于振動(dòng)形式的數(shù)目，減少的原因主要有：(1)不產(chǎn)生偶極矩變化的振動(dòng)沒(méi)有紅外吸收，不產(chǎn)生紅外吸收峰。（紅外非活性振動(dòng)，CO2分子的vs1388cm-1）(2)有的振動(dòng)形式不同，但振動(dòng)頻率相同，吸收峰在紅外光譜圖中同一位置出現(xiàn)，只觀察到一個(gè)吸收峰，這種現(xiàn)象稱(chēng)為簡(jiǎn)并。(CO2分子δ面內(nèi),γ面外667cm-1)(3)吸收峰太弱，儀器不能分辨，或者超過(guò)了儀器可以測(cè)定的波長(zhǎng)范圍。3.分子振動(dòng)形式的個(gè)數(shù)(1)不產(chǎn)生偶極矩變化的振動(dòng)沒(méi)有紅外19

內(nèi)部結(jié)構(gòu)因素

（1）電子效應(yīng)a．誘導(dǎo)效應(yīng)：吸電子基團(tuán)使吸收峰向高頻方向移動(dòng)（蘭移）4.影響峰位變化的因素

化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率不僅與其本身的結(jié)構(gòu)性質(zhì)有關(guān)，還受整個(gè)分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部因素影響。各種化合物中相同基團(tuán)的特征吸收并不總在一個(gè)固定頻率上。R-CORC=01715cm-1

R-COHC=01730cm-1

R-COClC=01800cm-1

R-COFC=01920cm-1

內(nèi)部結(jié)構(gòu)因素4.影響峰位變化的因素化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率不僅20ｂ．共軛效應(yīng)cm-1cm-1cm-1cm-1共軛效應(yīng)使電子云密度降低，鍵力常數(shù)下降，吸收頻率下降，使吸收峰向低頻方向移動(dòng)（紅移）。R-CONH2

C=01680cm-1（S、N原子與C=O基相連時(shí)）ｂ．共軛效應(yīng)cm-1cm-1cm-1cm-1共軛效應(yīng)21CHCHCHCH1576cm-11611cm-11644cm-11781cm-11678cm-11657cm-11651cm-1（２）空間效應(yīng)

場(chǎng)效應(yīng)；空間位阻；環(huán)張力CH3060-3030cm-12900-2800cm-12222CHCHCHCH1576cm-11611cm-11644cm22

（3）氫鍵效應(yīng)

氫鍵(分子內(nèi)氫鍵；分子間氫鍵)：對(duì)峰位，峰強(qiáng)產(chǎn)生極明顯影響，使伸縮振動(dòng)頻率向低波數(shù)方向移動(dòng)。（3）氫鍵效應(yīng)氫鍵(分子內(nèi)氫鍵；分子間氫鍵23外部因素(1)物質(zhì)的狀態(tài)例如：丙酮在氣態(tài)時(shí)的C=O為1742cm-1，而在液態(tài)時(shí)為1718cm-1。(2)溶劑效應(yīng)最常見(jiàn)的溶劑效應(yīng)：極性基團(tuán)的伸縮振動(dòng)頻率隨溶劑極性的增大而向低波數(shù)方向位移－紅移，吸收峰往往增強(qiáng)，原因：極性基團(tuán)和極性溶劑分子之間形成氫鍵。消除溶劑效應(yīng)方法：采用非極性溶劑，如CCl4,CS2等，并以稀溶液來(lái)獲得紅外吸收光譜外部因素24１．紅外光譜的特征性（基團(tuán)特征→整個(gè)分子特征）與一定結(jié)構(gòu)單元相聯(lián)系的、在一定范圍內(nèi)出現(xiàn)的化學(xué)鍵振動(dòng)頻率—基團(tuán)特征頻率（特征峰）；例：

28003000cm-1—CH3特征峰；16001850cm-1—C=O特征峰；基團(tuán)所處化學(xué)環(huán)境不同（整個(gè)分子結(jié)構(gòu)信息），特征峰出現(xiàn)位置變化：—CH2—CO—CH2—1715cm-1酮—CH2—CO—O—1735cm-1酯—CH2—CO—NH—1680cm-1酰胺（三）紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)１．紅外光譜的特征性（基團(tuán)特征→整個(gè)分子特征）與一定結(jié)構(gòu)單元252.紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)常見(jiàn)的有機(jī)化合物基團(tuán)頻率出現(xiàn)的范圍：4000670cm-1依據(jù)基團(tuán)的振動(dòng)形式，分為四個(gè)區(qū)：(1)40002500cm-1

X—H伸縮振動(dòng)區(qū)（X=O，N，C，S）(2)25001900cm-1

三鍵，累積雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)(3)19001200cm-1

雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)(4)1200670cm-1

X—Y伸縮振動(dòng)區(qū)

X—H變形振動(dòng)區(qū)2.紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)(3)1900120026

★官能團(tuán)區(qū)(基團(tuán)特征區(qū)）4000cm-1～1200cm-1分為三個(gè)區(qū)域伸縮振動(dòng)吸收帶基團(tuán)的特征吸收峰X(qián)－H4000cm-1～2500cm-1X=O，N，C叁鍵和累積雙鍵區(qū)2500cm-1～2000cm-1C=O、C=C、C=N、N=O2000cm-1～1200cm-1C=O：1870cm-1～1600cm-1分為三個(gè)區(qū)域X－H叁鍵和累積雙鍵區(qū)C=O、C=C、C=N、N27

指紋區(qū)可以表示整個(gè)分子的特征，用來(lái)鑒別烯烴的取代程度、提供化合物的順?lè)礃?gòu)型信息；確定苯環(huán)的取代基類(lèi)型等?！镏讣y區(qū)1200cm-1～600cm-1指紋區(qū)可以表示整個(gè)分子的特征，用來(lái)鑒別烯烴的取代程度、提28峰⑤2247cm-1－C≡N

①～峰④基本相同—CH3、—CH2—四個(gè)以上的—CH2—峰④720cm-1

⑥，⑦，⑧，⑨烯烴峰⑧：δ（=C－H）峰⑨：δ（=CH2）單取代烯烴正十一烷、正十一烯和正十一腈的紅外吸收光譜圖峰⑤2247cm-1－C≡N①～峰④基本相同⑥，⑦，⑧29

主要吸收峰波數(shù)范圍σ/cm-1吸收強(qiáng)度

①

2800~3000

強(qiáng)

②

1470~1430

中強(qiáng)

③

1380附近

中強(qiáng)

④

700附近

弱⑤2247中強(qiáng)

⑥

3090附近弱⑦1639中強(qiáng)

⑧

990中強(qiáng)⑨909中強(qiáng)紅外光譜分析法課件_002303.有機(jī)化合物分子中常見(jiàn)基團(tuán)吸收峰

X—H伸縮振動(dòng)區(qū)（40002500cm-1）（1）—O—H36503200cm-1

確定醇，酚，酸

在非極性溶劑中，濃度較?。ㄏ∪芤海r(shí)，峰形尖銳，強(qiáng)吸收；當(dāng)濃度較大時(shí)，發(fā)生締合作用，峰形較寬。3.有機(jī)化合物分子中常見(jiàn)基團(tuán)吸收峰X(qián)—H伸縮振動(dòng)區(qū)（4031（3）不飽和碳原子上的=C—H（C—H

）

苯環(huán)上的C—H

3030cm-1

=C—H30103040cm-1

C—H3300cm-1(2）飽和碳原子上的—C—H3000cm-1

以上

—CH32960cm-1

反對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)

2870cm-1

對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)—CH2—2930cm-1

反對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)

2850cm-1

對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)—C—H

2890cm-1

弱吸收3000cm-1以下（3）不飽和碳原子上的=C—H（C—H）(2）飽和碳原32雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)(12001900cm-1)苯衍生物在

1650

2000

cm-1

出現(xiàn)

C-H和C=C鍵的相互面內(nèi)變形振動(dòng)的泛頻吸收（強(qiáng)度弱），可用來(lái)判斷取代基位置。（1）RC=CR’16201680cm-1

強(qiáng)度弱，

R=R’（對(duì)稱(chēng)）時(shí)，無(wú)紅外活性。（2）單核芳烴的C=C鍵伸縮振動(dòng)（16261650

cm-1）雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)(12001900cm-1)苯衍生物33（3）C=O（18501600cm-1，更正書(shū)上p158頁(yè)錯(cuò)誤?。?/p>

碳氧雙鍵的特征峰，強(qiáng)度大，峰尖銳。醛，酮的區(qū)分？（3）C=O（18501600cm-1，更正書(shū)上p34

叁鍵(C

C)伸縮振動(dòng)區(qū)(25001900cm-1)X—Y伸縮振動(dòng)區(qū)，X—H變形振動(dòng)區(qū)<1200cm-1

指紋區(qū)(1200650cm-1),較復(fù)雜。C-H，N-H的變形振動(dòng)；C-O，C-X的伸縮振動(dòng)；C-C骨架振動(dòng)等;精細(xì)結(jié)構(gòu)的區(qū)分。（1）RCCH（21002140cm-1）RCCR’（21902260cm-1）R=R’時(shí)，無(wú)紅外活性（2）RCN（21002140cm-1）非共軛22402260cm-1

共軛22202230cm-1

叁鍵(CC)伸縮振動(dòng)區(qū)(25001900cm-135基團(tuán)吸收帶數(shù)據(jù)基團(tuán)吸收帶數(shù)據(jù)36常見(jiàn)基團(tuán)的紅外吸收帶特征區(qū)指紋區(qū)500100015002000250030003500C-H，N-H，O-HN-HCNC=NS-HP-HN-ON-NC-FC-XO-HO-H（氫鍵）C=OC-C，C-N，C-O=C-HC-HCCC=C常見(jiàn)基團(tuán)的紅外吸收帶特征區(qū)指紋區(qū)50010001500200374.分子的不飽和度定義：

不飽和度是指分子結(jié)構(gòu)中達(dá)到飽和所缺一價(jià)元素的“對(duì)”數(shù)。如：乙烯變成飽和烷烴需要兩個(gè)氫原子，不飽和度為1。計(jì)算：

若分子中僅含一，二，三，四價(jià)元素（H，O，N，C），則可按下式進(jìn)行不飽和度的計(jì)算：

=（2+2n4+n3–n1）/2

n4，n3，n1

分別為分子中四價(jià)，三價(jià)，一價(jià)元素?cái)?shù)目。作用:由分子的不飽和度可以推斷分子中含有雙鍵，三鍵，環(huán)，芳環(huán)的數(shù)目，驗(yàn)證譜圖解析的正確性(或初步推斷骨架）。例：C9H8O2

=（2+29

–8）/2=64.分子的不飽和度定義：不飽和度是指分子結(jié)構(gòu)中達(dá)到飽和所38（四）紅外光譜儀1.色散型IR譜儀光源→吸收池→單色器→檢測(cè)器→記錄裝置①基本構(gòu)造和工作原理兩種類(lèi)型：色散型（利用單色器作為色散元件）干涉型（傅立葉變換紅外光譜儀）（四）紅外光譜儀1.色散型IR譜儀光源→吸收池→單色器→檢測(cè)39②主要部件光源：能連續(xù)地發(fā)出一定強(qiáng)度的紅外輻射。

常用的IR光源有能斯特?zé)艉凸杼及魞煞N。（陶瓷光源）能斯特?zé)簦河苫旌系南⊥两饘?鋯、釔、鈰)的氧化物燒結(jié)制成，d=1mm～3mm，l=20mm～50mm的棒，棒的兩端繞有鉑絲作為導(dǎo)線，工作溫度一般在1750℃。優(yōu)點(diǎn)：發(fā)光強(qiáng)度高。硅碳棒：由碳化硅烷結(jié)而成，中間細(xì)、兩端粗的棒狀物。優(yōu)點(diǎn)：發(fā)光面積大，堅(jiān)固耐用。②主要部件能斯特?zé)簦河苫旌系南⊥两饘?鋯、釔、鈰)的氧化物燒40吸收池：IR吸收池的窗口材料常由NaCl和KBr等鹽的晶體制成，稱(chēng)為鹽窗。

使用IR譜儀時(shí)要注意防潮(H2O??！)氣體池液體池固體：KBr晶體研磨均勻后，壓成透明片測(cè)定IR譜吸收池：IR吸收池的窗口材料常由NaCl和KBr等鹽的晶體制41單色器：把通過(guò)試樣池和參比池而進(jìn)入入射狹縫的復(fù)合光散射成單色光，再投射到檢測(cè)器上進(jìn)行測(cè)量。色散元件為棱鏡或光柵。早期的IR譜儀的棱鏡一般由NaCl或KBr等鹽的晶體制成，現(xiàn)代的IR譜儀采用平面衍射光柵。單色器：把通過(guò)試樣池和參比池而進(jìn)入入射狹縫的復(fù)合光散射成單色42檢測(cè)器：檢測(cè)器的作用是接收紅外輻射并使之轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。(光能量→溫差→電位差，不同導(dǎo)體構(gòu)成回路時(shí)的溫差電現(xiàn)象；涂黑金箔接受紅外輻射）常用的有三種：真空熱電偶、高萊池和電阻測(cè)輻射熱計(jì)。IR與UV的主要區(qū)別：(1)IR譜儀的試樣放在光源與單色器之間，而UV的試樣放在單色器之后、檢測(cè)器之前。(2)兩者的光源、透光材料與檢測(cè)器等有很大的差別。KBr，CsI晶體檢測(cè)器：檢測(cè)器的作用是接收紅外輻射并使之轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。(光432.傅里葉變換紅外光譜儀結(jié)構(gòu)框圖干涉儀光源樣品室檢測(cè)器顯示器繪圖儀計(jì)算機(jī)干涉圖光譜圖FTS2.傅里葉變換紅外光譜儀結(jié)構(gòu)框圖干涉儀光源樣品室檢測(cè)器顯示器44內(nèi)部結(jié)構(gòu)Nicolet公司的AVATAR360FT-IR內(nèi)部結(jié)構(gòu)Nicolet公司的AVATAR360FT-IR45傅里葉變換紅外光譜儀工作原理圖

傅里葉變換紅外光譜儀工作原理圖46在干涉光的光路上→放置試樣→試樣吸收了其中某些頻率的能量→干涉圖的強(qiáng)度曲線發(fā)生變化→干涉圖經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)采集→快速傅立葉變換→得到吸光度或透光率隨波長(zhǎng)或波數(shù)變化的IR譜圖。在干涉光的光路上→放置試樣→試樣吸收了其中某些頻率的能量→干47邁克爾遜（Mickelson）干涉儀工作原理圖

邁克爾遜（Mickelson）干涉儀工作原理圖48掃描速度極快（1s);比色散型儀器快數(shù)百倍。因此適于對(duì)快速反應(yīng)的跟蹤，也便于與色譜法的聯(lián)用。不需要分光，信號(hào)強(qiáng)，靈敏度高，檢測(cè)限低，可達(dá)10-9～10-12g。分辨率、重現(xiàn)性和測(cè)量波譜范圍均優(yōu)于色散型。儀器小巧。采用熱釋電（TGS)和碲鎘汞(MCT)檢測(cè)器；TGS:硫酸三苷肽單晶為檢測(cè)元件；極化效應(yīng)與溫度有關(guān)有關(guān)，溫度高表面電荷減少（熱釋電）。響應(yīng)速度快；高速掃描。傅里葉變換紅外光譜儀特點(diǎn)：

FTIR光譜儀沒(méi)有色散元件，主要部件有光源（硅碳棒、高壓汞燈等）、邁克爾遜（Mickelson）干涉儀、樣品池、檢測(cè)器（常用TGS、MCT檢測(cè)器）、計(jì)算機(jī)及記錄儀。

掃描速度極快（1s);比色散型儀器快數(shù)百倍。因此適于對(duì)快速反49紅外光譜分析法課件_00250FTIRspectraofthegallbladdercarcinomatissue(a):4000～8000cm-1；(b):1500～1000cm-1傅里葉變換紅外光譜用于膽囊癌細(xì)胞及其細(xì)胞核結(jié)構(gòu)的研究FTIRspectraofthegallbladde51聯(lián)用技術(shù)GC/FTIR（氣相色譜紅外光譜聯(lián)用）LC/FTIR（液相色譜紅外光譜聯(lián)用）PAS/FTIR（光聲紅外光譜）MIC/FTIR（顯微紅外光譜）——微量及微區(qū)分析聯(lián)用技術(shù)GC/FTIR（氣相色譜紅外光譜聯(lián)用）LC/FTIR52（五）紅外光譜法的應(yīng)用研究分子結(jié)構(gòu)：如確定分子的空間構(gòu)型，求化學(xué)鍵的力常數(shù)、鍵長(zhǎng)和鍵角等1.定性分析官能團(tuán)的定性分析、已知化合物的鑒定（五）紅外光譜法的應(yīng)用1.定性分析53①官能團(tuán)的定性分析否定法：在譜圖中若沒(méi)有某個(gè)基團(tuán)的特征吸收峰出現(xiàn)，則說(shuō)明此基團(tuán)在分子中不存在?？隙ǚǎ焊鶕?jù)紅外光譜的特征吸收峰，確認(rèn)某基團(tuán)的存在。如某化合物的IR譜，在官能團(tuán)區(qū)1740cm-1有吸收→C=O，在指紋區(qū)1300cm-1~1150cm-1范圍內(nèi)有兩個(gè)強(qiáng)吸收峰→C－O，根據(jù)官能團(tuán)區(qū)及指紋區(qū)的這三個(gè)相關(guān)峰：①官能團(tuán)的定性分析54②已知化合物的鑒定(1)用標(biāo)準(zhǔn)試樣的圖譜對(duì)照。(2)與標(biāo)準(zhǔn)譜圖對(duì)照。在沒(méi)有純凈的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)時(shí)，可用標(biāo)準(zhǔn)譜圖比較。許多國(guó)家都編制出版了標(biāo)準(zhǔn)譜圖集，如薩特勒IR譜圖集，匯集有十余萬(wàn)張純化合物的標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜圖。②已知化合物的鑒定在沒(méi)有純凈的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)時(shí)，可用標(biāo)準(zhǔn)譜圖比較。552.未知物結(jié)構(gòu)分析未知物結(jié)構(gòu)分析的一般步驟如下：①了解與試樣性質(zhì)有關(guān)的其他資料了解來(lái)源元素分析的結(jié)果相對(duì)分子質(zhì)量熔點(diǎn)、沸點(diǎn)等物理性質(zhì)和有關(guān)的化學(xué)性質(zhì)由元素分析結(jié)果和相對(duì)分子質(zhì)量推算出分子式2.未知物結(jié)構(gòu)分析①了解與試樣性質(zhì)有關(guān)的其他資料56由分子式計(jì)算不飽和度n1－1價(jià)原子數(shù)目n3－3價(jià)原子數(shù)目n4－4價(jià)原子數(shù)目★☆★雙鍵(C=C、C=O)、飽和環(huán)狀結(jié)構(gòu)：Ω=1；叁鍵(C≡C)：Ω=2；苯環(huán)：Ω=4。由分子式計(jì)算不飽和度n1－1價(jià)原子數(shù)目★☆★57②試樣的制備和紅外光譜的制作☆被分析的試樣應(yīng)該是純物質(zhì)（>98%),不含游離水?！罴兾镔|(zhì)可以通過(guò)對(duì)試祥進(jìn)行分離和精制的方法(如分餾、萃取、重結(jié)晶、層析等)得到☆根據(jù)試樣的性質(zhì)，按照試驗(yàn)條件制作紅外光譜圖②試樣的制備和紅外光譜的制作58制樣方法1）氣體——?dú)怏w池2）液體：①液膜法——難揮發(fā)液體（bp>80C）②溶液法——液體池溶劑：CCl4，CS2常用。3)固體:①研糊法（液體石臘法）②KBr壓片法③薄膜法制樣方法1）氣體——?dú)怏w池2）液體：①液膜法——難揮發(fā)液體（59③譜圖的解析★首先觀察官能團(tuán)區(qū)，解析第一強(qiáng)吸收峰屬于何種基團(tuán)的特征吸收峰。如，羰基(C=O)在1820cm-1～1600cm-1有強(qiáng)吸收峰☆★找出該基團(tuán)的全部或主要相關(guān)蜂，包括該基團(tuán)在指紋區(qū)的吸收峰，進(jìn)一步確認(rèn)該基團(tuán)的存在。然后解析第二強(qiáng)峰及其相關(guān)峰。

先強(qiáng)峰，后弱峰先官能團(tuán)區(qū)，后指紋區(qū)，找相關(guān)峰③譜圖的解析☆★找出該基團(tuán)的全部或主要相關(guān)蜂，包括該基團(tuán)在指60④與標(biāo)準(zhǔn)譜圖進(jìn)行對(duì)照

在相同的實(shí)驗(yàn)條件下操作，將得到的紅外光譜圖與標(biāo)準(zhǔn)譜圖進(jìn)行比較，若兩張語(yǔ)圖吸收峰的位置和形狀完全相同，峰的相對(duì)強(qiáng)度（ε）一樣，可以認(rèn)為樣品與該種已知物是同一物質(zhì)?！睢铩畲_定分子中各個(gè)基團(tuán)或化學(xué)鍵所連接的原子或原子團(tuán)，以及與其他基團(tuán)的結(jié)合方式，并結(jié)合相對(duì)分子質(zhì)量、不飽和度以及其他儀器分析結(jié)果等有關(guān)資料，推測(cè)分子的結(jié)構(gòu)。④與標(biāo)準(zhǔn)譜圖進(jìn)行對(duì)照☆★☆確定分子中各個(gè)基團(tuán)或化學(xué)鍵所連接的61紅外譜圖解析示例1．烷烴2.烯烴紅外譜圖解析示例1．烷烴2.烯烴62對(duì)比烯烴順?lè)串悩?gòu)體對(duì)比烯烴順?lè)串悩?gòu)體633.醇

氫鍵締合3.醇64４．醛、酮４．醛、酮655．羧酸及其衍生物5．羧酸及其衍生物66未知物結(jié)構(gòu)確定未知物1未知物結(jié)構(gòu)確定未知物167例某未知物分子式為C8H8O，其IR譜如圖所示，試推測(cè)未知物的分子結(jié)構(gòu)。解：(1)根據(jù)分子式計(jì)算不飽和度：Ω＝1+8+(0-8)/2＝5苯環(huán)及CH3的C—H伸縮振動(dòng)苯環(huán)的骨架振動(dòng)單取代苯C=O的伸縮振動(dòng)。因分子式中只有一個(gè)氧原子，不可能是酸或酯，只可能是酮，而且分子中有苯環(huán)，很可能是芳香酮。CH3的C—H對(duì)稱(chēng)彎曲振動(dòng)δs(CH)CH3的C—H反對(duì)稱(chēng)彎曲振動(dòng)δas(CH)(2)圖譜解析例某未知物分子式為C8H8O，其IR譜如圖所示，試推測(cè)未知68紅外光譜分析法課件_00269綜上所述，該化合物中有一個(gè)單取代的苯環(huán)、一個(gè)羰基(估計(jì)是芳香酮羰基)、一個(gè)甲基，根據(jù)分子式，推測(cè)未知物的結(jié)構(gòu)式可能是:3000cm-1、1600cm-1～1500cm-1苯環(huán)的骨架振動(dòng)、指紋區(qū)760cm-1，692cm-1單取代苯

1681cm-1強(qiáng)峰為C=O的伸縮振動(dòng)1363cm-1CH3的C—H

δs(CH)1430cm-1CH3的C—Hδas(CH)綜上所述，該化合物中有一個(gè)單取代的苯環(huán)、一個(gè)羰基(估計(jì)是芳香70作業(yè)：

P168~169

2,4,5,6,8,12,13作業(yè)：

P168~1692,4,5,6,8,171五、紅外吸收光譜分析InfraredAbsorptionSpectrum，IR（一）紅外吸收光譜分析概述分子中基團(tuán)的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷產(chǎn)生：振-轉(zhuǎn)光譜振動(dòng)能級(jí)ΔE：0.05-1eV;轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)ΔE

：0.005-0.05eV.五、紅外吸收光譜分析72紅外光譜分析法課件_00273認(rèn)識(shí)IRT透過(guò)率紅外光譜圖：縱坐標(biāo)為透光率，橫坐標(biāo)為波長(zhǎng)λ（

μm）或波數(shù)σ

（1/λ）單位：cm-1可以用峰數(shù)，峰位，峰形，峰強(qiáng)來(lái)描述。主要應(yīng)用：有機(jī)化合物(或官能團(tuán)）的結(jié)構(gòu)解析定性：基團(tuán)的特征吸收頻率定量：特征峰的強(qiáng)度認(rèn)識(shí)IRT透過(guò)率紅外光譜圖：主要應(yīng)用：有機(jī)化合物(或官能團(tuán)）741.紅外光譜區(qū)的分類(lèi)波長(zhǎng)范圍一般為:0.75μm～1000μm。紅外光譜區(qū)的劃分名稱(chēng)λ/μmσ/cm-1能級(jí)躍遷類(lèi)型近紅外區(qū)0.75～2.513333～4000O-H、N-H、C-H鍵的倍頻吸收

中紅外區(qū)2.5～504000～200分子中原子的振動(dòng)及分子轉(zhuǎn)動(dòng)遠(yuǎn)紅外區(qū)50～1000200～10分子轉(zhuǎn)動(dòng)晶格振動(dòng)

λ～σ的關(guān)系怎樣？1.紅外光譜區(qū)的分類(lèi)紅外光譜區(qū)的劃分λ～σ的關(guān)系怎樣？75如果波長(zhǎng)以μm為單位，而1μm＝10-4cm，波長(zhǎng)與波數(shù)的關(guān)系為：例如λ＝50μm的紅外光，用波數(shù)表示為：波數(shù)是波長(zhǎng)的倒數(shù)，常用單位是cm-1，它表示1cm的距離內(nèi)光波的數(shù)目。即在1cm的長(zhǎng)度內(nèi)，波長(zhǎng)為50μm的紅外光波的數(shù)量為200個(gè)。如果波長(zhǎng)以μm為單位，而1μm＝10-4cm，波長(zhǎng)與波數(shù)的關(guān)762.紅外光譜產(chǎn)生的條件分子吸收紅外光必須滿足如下兩個(gè)條件：☆☆在振動(dòng)過(guò)程中分子必須有偶極矩的變化。2.紅外光譜產(chǎn)生的條件☆77對(duì)稱(chēng)分子：沒(méi)有偶極矩，光輻射不能引起共振，無(wú)紅外活性。

如：N2、O2、Cl2等。非對(duì)稱(chēng)分子：有偶極矩，紅外活性。CO2分子怎樣？……對(duì)稱(chēng)分子：沒(méi)有偶極矩，光輻射不能引起共振，無(wú)紅外活性。CO278與UV比較，IR的特點(diǎn)：IR頻率范圍小、吸收峰數(shù)目多、吸收曲線復(fù)雜、吸收強(qiáng)度弱?！颕R峰出現(xiàn)的頻率（波數(shù)）位置由振動(dòng)能級(jí)差決定☆★吸收峰的個(gè)數(shù)與分子振動(dòng)自由度的數(shù)目有關(guān)☆★☆吸收峰的強(qiáng)度則主要取決于振動(dòng)過(guò)程中偶極矩變化的大小和能級(jí)躍遷的幾率C=O、Si－O、C－Cl、C－F

等基團(tuán)極性較強(qiáng)，其吸收較強(qiáng)C－N，C－H等極性較弱的基團(tuán)，吸收譜帶的強(qiáng)度較弱與UV比較，IR的特點(diǎn)：IR頻率范圍小、吸收峰數(shù)目多、吸收曲79基頻的定義：振動(dòng)能級(jí)由基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)時(shí)產(chǎn)生的吸收峰稱(chēng)為基頻峰，相應(yīng)的頻率稱(chēng)為基頻。(△V=1)（倍頻峰？組合頻峰？）一般從基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)的幾率較大，所以基頻吸收的強(qiáng)度較大。IR譜帶的強(qiáng)度用s(strong，強(qiáng),ε=20～100)、m(middle，中等,10～20)、w(weak，弱,1～10)、vw(veryweak，極弱<1)表示。基頻的定義：振動(dòng)能級(jí)由基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)時(shí)產(chǎn)生的吸收峰稱(chēng)為80（二）分子的振動(dòng)形式1.雙原子分子的簡(jiǎn)諧振動(dòng)及其頻率（峰位）

化學(xué)鍵的振動(dòng)類(lèi)似于連接兩個(gè)小球的彈簧分子的振動(dòng)能級(jí)（量子化）：

E振=（V+1/2）h振V：振動(dòng)量子數(shù)；

振：化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率。（二）分子的振動(dòng)形式1.雙原子分子的簡(jiǎn)諧振動(dòng)及其頻率（峰位81

任意兩個(gè)相鄰的能級(jí)間的能量差為：=M1M2/（M1+M2）K：化學(xué)鍵的力常數(shù)，與鍵能和鍵長(zhǎng)有關(guān)

：雙原子的折合原子量發(fā)生振動(dòng)能級(jí)躍遷需要能量的大小(峰位）取決于鍵兩端原子的折合質(zhì)量和鍵的力常數(shù)，即取決于分子的結(jié)構(gòu)特征。

任意兩個(gè)相鄰的能級(jí)間的能量差為：=M1M2/（M1+M82表某些鍵的伸縮力常數(shù)（N/cm-1）鍵類(lèi)型:—CC—>—C=C—>—C—C—力常數(shù):15179.59.94.55.6峰位:4.5m6.0m7.0m

化學(xué)鍵鍵強(qiáng)越強(qiáng)（即鍵的力常數(shù)K越大）,原子折合質(zhì)量越小，化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率越大，吸收峰將出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū)。

表某些鍵的伸縮力常數(shù)（N/cm-1）鍵類(lèi)型:83例已知C－H鍵(看作雙原子分子)的力常數(shù)為K＝5N.cm-1，求C－H鍵的振動(dòng)頻率。解：C原子和H原子的折合質(zhì)量μ(=折合原子量）為：

代入公式，得：為什么含H單鍵的伸縮振動(dòng)吸收峰處于高頻區(qū)？？例已知C－H鍵(看作雙原子分子)的力常數(shù)為代入公式，得：84例題:由表中查知C=C鍵的k=9.59.9N.cm-1,令其為9.6N.cm-1,計(jì)算波數(shù)正己烯中C=C鍵伸縮振動(dòng)頻率實(shí)測(cè)值為1652cm-1例題:由表中查知C=C鍵的k=9.59.9N.cm852.分子中基團(tuán)的基本振動(dòng)形式（峰的個(gè)數(shù)）兩類(lèi)基本振動(dòng)形式伸縮振動(dòng)亞甲基變形振動(dòng)亞甲基2.分子中基團(tuán)的基本振動(dòng)形式（峰的個(gè)數(shù)）兩類(lèi)基本振動(dòng)形式86例１水分子峰位、峰數(shù)與峰強(qiáng)（1）峰位化學(xué)鍵的力常數(shù)k越大，原子折合質(zhì)量越小，鍵的振動(dòng)頻率越大，吸收峰將出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū)（短波長(zhǎng)區(qū)）；反之，出現(xiàn)在低波數(shù)區(qū)（高波長(zhǎng)區(qū)）。（2）峰數(shù)峰數(shù)與分子自由度（振動(dòng)形式的個(gè)數(shù)）（f=3N-5(線性分子）；f=3N-6(非線性分子）有關(guān)。振動(dòng)中無(wú)偶極矩變化時(shí)，無(wú)紅外吸收。375636571595例１水分子峰位、峰數(shù)與峰強(qiáng)（1）峰位化學(xué)鍵的力87不同狀態(tài)水的紅外吸收頻率（cm-1）

3000-3800cm-1,1590-1690cm-1

出現(xiàn)吸收峰說(shuō)明可能含水!!樣品或用于壓片的溴化鉀晶體含有微量水分時(shí)會(huì)在該處出峰。

水的存在狀態(tài)O—H伸縮振動(dòng)彎曲振動(dòng)游離水（H2O）吸附水（H2O）結(jié)晶水（nH2O）結(jié)構(gòu)水（羥基OH）375634353200-32503640159516301670-16851350-1260不同狀態(tài)水的紅外吸收頻率（cm-1）3000-3800cm88例2CO2分子（4）由基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)，產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)的吸收峰，基頻峰；（5）由基態(tài)直接躍遷到第二激發(fā)態(tài)，產(chǎn)生一個(gè)弱的吸收峰，倍頻峰；（3）振動(dòng)中偶極矩變化大(對(duì)稱(chēng)性差），吸收峰強(qiáng)；鍵兩端原子電負(fù)性相差越大（極性越大），吸收峰越強(qiáng)；例2CO2分子（4）由基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)，產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)的893.分子振動(dòng)形式的個(gè)數(shù)

意義：估算紅外吸收峰個(gè)數(shù)

實(shí)際觀察到的紅外吸收峰的數(shù)目，往往少于振動(dòng)形式的數(shù)目，減少的原因主要有：(1)不產(chǎn)生偶極矩變化的振動(dòng)沒(méi)有紅外吸收，不產(chǎn)生紅外吸收峰。（紅外非活性振動(dòng)，CO2分子的vs1388cm-1）(2)有的振動(dòng)形式不同，但振動(dòng)頻率相同，吸收峰在紅外光譜圖中同一位置出現(xiàn)，只觀察到一個(gè)吸收峰，這種現(xiàn)象稱(chēng)為簡(jiǎn)并。(CO2分子δ面內(nèi),γ面外667cm-1)(3)吸收峰太弱，儀器不能分辨，或者超過(guò)了儀器可以測(cè)定的波長(zhǎng)范圍。3.分子振動(dòng)形式的個(gè)數(shù)(1)不產(chǎn)生偶極矩變化的振動(dòng)沒(méi)有紅外90

內(nèi)部結(jié)構(gòu)因素

（1）電子效應(yīng)a．誘導(dǎo)效應(yīng)：吸電子基團(tuán)使吸收峰向高頻方向移動(dòng)（蘭移）4.影響峰位變化的因素

化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率不僅與其本身的結(jié)構(gòu)性質(zhì)有關(guān)，還受整個(gè)分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部因素影響。各種化合物中相同基團(tuán)的特征吸收并不總在一個(gè)固定頻率上。R-CORC=01715cm-1

R-COHC=01730cm-1

R-COClC=01800cm-1

R-COFC=01920cm-1

內(nèi)部結(jié)構(gòu)因素4.影響峰位變化的因素化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率不僅91ｂ．共軛效應(yīng)cm-1cm-1cm-1cm-1共軛效應(yīng)使電子云密度降低，鍵力常數(shù)下降，吸收頻率下降，使吸收峰向低頻方向移動(dòng)（紅移）。R-CONH2

C=01680cm-1（S、N原子與C=O基相連時(shí)）ｂ．共軛效應(yīng)cm-1cm-1cm-1cm-1共軛效應(yīng)92CHCHCHCH1576cm-11611cm-11644cm-11781cm-11678cm-11657cm-11651cm-1（２）空間效應(yīng)

場(chǎng)效應(yīng)；空間位阻；環(huán)張力CH3060-3030cm-12900-2800cm-12222CHCHCHCH1576cm-11611cm-11644cm93

（3）氫鍵效應(yīng)

氫鍵(分子內(nèi)氫鍵；分子間氫鍵)：對(duì)峰位，峰強(qiáng)產(chǎn)生極明顯影響，使伸縮振動(dòng)頻率向低波數(shù)方向移動(dòng)。（3）氫鍵效應(yīng)氫鍵(分子內(nèi)氫鍵；分子間氫鍵94外部因素(1)物質(zhì)的狀態(tài)例如：丙酮在氣態(tài)時(shí)的C=O為1742cm-1，而在液態(tài)時(shí)為1718cm-1。(2)溶劑效應(yīng)最常見(jiàn)的溶劑效應(yīng)：極性基團(tuán)的伸縮振動(dòng)頻率隨溶劑極性的增大而向低波數(shù)方向位移－紅移，吸收峰往往增強(qiáng)，原因：極性基團(tuán)和極性溶劑分子之間形成氫鍵。消除溶劑效應(yīng)方法：采用非極性溶劑，如CCl4,CS2等，并以稀溶液來(lái)獲得紅外吸收光譜外部因素95１．紅外光譜的特征性（基團(tuán)特征→整個(gè)分子特征）與一定結(jié)構(gòu)單元相聯(lián)系的、在一定范圍內(nèi)出現(xiàn)的化學(xué)鍵振動(dòng)頻率—基團(tuán)特征頻率（特征峰）；例：

28003000cm-1—CH3特征峰；16001850cm-1—C=O特征峰；基團(tuán)所處化學(xué)環(huán)境不同（整個(gè)分子結(jié)構(gòu)信息），特征峰出現(xiàn)位置變化：—CH2—CO—CH2—1715cm-1酮—CH2—CO—O—1735cm-1酯—CH2—CO—NH—1680cm-1酰胺（三）紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)１．紅外光譜的特征性（基團(tuán)特征→整個(gè)分子特征）與一定結(jié)構(gòu)單元962.紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)常見(jiàn)的有機(jī)化合物基團(tuán)頻率出現(xiàn)的范圍：4000670cm-1依據(jù)基團(tuán)的振動(dòng)形式，分為四個(gè)區(qū)：(1)40002500cm-1

X—H伸縮振動(dòng)區(qū)（X=O，N，C，S）(2)25001900cm-1

三鍵，累積雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)(3)19001200cm-1

雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)(4)1200670cm-1

X—Y伸縮振動(dòng)區(qū)

X—H變形振動(dòng)區(qū)2.紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)(3)1900120097

★官能團(tuán)區(qū)(基團(tuán)特征區(qū)）4000cm-1～1200cm-1分為三個(gè)區(qū)域伸縮振動(dòng)吸收帶基團(tuán)的特征吸收峰X(qián)－H4000cm-1～2500cm-1X=O，N，C叁鍵和累積雙鍵區(qū)2500cm-1～2000cm-1C=O、C=C、C=N、N=O2000cm-1～1200cm-1C=O：1870cm-1～1600cm-1分為三個(gè)區(qū)域X－H叁鍵和累積雙鍵區(qū)C=O、C=C、C=N、N98

指紋區(qū)可以表示整個(gè)分子的特征，用來(lái)鑒別烯烴的取代程度、提供化合物的順?lè)礃?gòu)型信息；確定苯環(huán)的取代基類(lèi)型等?！镏讣y區(qū)1200cm-1～600cm-1指紋區(qū)可以表示整個(gè)分子的特征，用來(lái)鑒別烯烴的取代程度、提99峰⑤2247cm-1－C≡N

①～峰④基本相同—CH3、—CH2—四個(gè)以上的—CH2—峰④720cm-1

⑥，⑦，⑧，⑨烯烴峰⑧：δ（=C－H）峰⑨：δ（=CH2）單取代烯烴正十一烷、正十一烯和正十一腈的紅外吸收光譜圖峰⑤2247cm-1－C≡N①～峰④基本相同⑥，⑦，⑧100

主要吸收峰波數(shù)范圍σ/cm-1吸收強(qiáng)度

①

2800~3000

強(qiáng)

②

1470~1430

中強(qiáng)

③

1380附近

中強(qiáng)

④

700附近

弱⑤2247中強(qiáng)

⑥

3090附近弱⑦1639中強(qiáng)

⑧

990中強(qiáng)⑨909中強(qiáng)紅外光譜分析法課件_0021013.有機(jī)化合物分子中常見(jiàn)基團(tuán)吸收峰

X—H伸縮振動(dòng)區(qū)（40002500cm-1）（1）—O—H36503200cm-1

確定醇，酚，酸

在非極性溶劑中，濃度較?。ㄏ∪芤海r(shí)，峰形尖銳，強(qiáng)吸收；當(dāng)濃度較大時(shí)，發(fā)生締合作用，峰形較寬。3.有機(jī)化合物分子中常見(jiàn)基團(tuán)吸收峰X(qián)—H伸縮振動(dòng)區(qū)（40102（3）不飽和碳原子上的=C—H（C—H

）

苯環(huán)上的C—H

3030cm-1

=C—H30103040cm-1

C—H3300cm-1(2）飽和碳原子上的—C—H3000cm-1

以上

—CH32960cm-1

反對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)

2870cm-1

對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)—CH2—2930cm-1

反對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)

2850cm-1

對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)—C—H

2890cm-1

弱吸收3000cm-1以下（3）不飽和碳原子上的=C—H（C—H）(2）飽和碳原103雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)(12001900cm-1)苯衍生物在

1650

2000

cm-1

出現(xiàn)

C-H和C=C鍵的相互面內(nèi)變形振動(dòng)的泛頻吸收（強(qiáng)度弱），可用來(lái)判斷取代基位置。（1）RC=CR’16201680cm-1

強(qiáng)度弱，

R=R’（對(duì)稱(chēng)）時(shí)，無(wú)紅外活性。（2）單核芳烴的C=C鍵伸縮振動(dòng)（16261650

cm-1）雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)(12001900cm-1)苯衍生物104（3）C=O（18501600cm-1，更正書(shū)上p158頁(yè)錯(cuò)誤?。?/p>

碳氧雙鍵的特征峰，強(qiáng)度大，峰尖銳。醛，酮的區(qū)分？（3）C=O（18501600cm-1，更正書(shū)上p105

叁鍵(C

C)伸縮振動(dòng)區(qū)(25001900cm-1)X—Y伸縮振動(dòng)區(qū)，X—H變形振動(dòng)區(qū)<1200cm-1

指紋區(qū)(1200650cm-1),較復(fù)雜。C-H，N-H的變形振動(dòng)；C-O，C-X的伸縮振動(dòng)；C-C骨架振動(dòng)等;精細(xì)結(jié)構(gòu)的區(qū)分。（1）RCCH（21002140cm-1）RCCR’（21902260cm-1）R=R’時(shí)，無(wú)紅外活性（2）RCN（21002140cm-1）非共軛22402260cm-1

共軛22202230cm-1

叁鍵(CC)伸縮振動(dòng)區(qū)(25001900cm-1106基團(tuán)吸收帶數(shù)據(jù)基團(tuán)吸收帶數(shù)據(jù)107常見(jiàn)基團(tuán)的紅外吸收帶特征區(qū)指紋區(qū)500100015002000250030003500C-H，N-H，O-HN-HCNC=NS-HP-HN-ON-NC-FC-XO-HO-H（氫鍵）C=OC-C，C-N，C-O=C-HC-HCCC=C常見(jiàn)基團(tuán)的紅外吸收帶特征區(qū)指紋區(qū)500100015002001084.分子的不飽和度定義：

不飽和度是指分子結(jié)構(gòu)中達(dá)到飽和所缺一價(jià)元素的“對(duì)”數(shù)。如：乙烯變成飽和烷烴需要兩個(gè)氫原子，不飽和度為1。計(jì)算：

若分子中僅含一，二，三，四價(jià)元素（H，O，N，C），則可按下式進(jìn)行不飽和度的計(jì)算：

=（2+2n4+n3–n1）/2

n4，n3，n1

分別為分子中四價(jià)，三價(jià)，一價(jià)元素?cái)?shù)目。作用:由分子的不飽和度可以推斷分子中含有雙鍵，三鍵，環(huán)，芳環(huán)的數(shù)目，驗(yàn)證譜圖解析的正確性(或初步推斷骨架）。例：C9H8O2

=（2+29

–8）/2=64.分子的不飽和度定義：不飽和度是指分子結(jié)構(gòu)中達(dá)到飽和所109（四）紅外光譜儀1.色散型IR譜儀光源→吸收池→單色器→檢測(cè)器→記錄裝置①基本構(gòu)造和工作原理兩種類(lèi)型：色散型（利用單色器作為色散元件）干涉型（傅立葉變換紅外光譜儀）（四）紅外光譜儀1.色散型IR譜儀光源→吸收池→單色器→檢測(cè)110②主要部件光源：能連續(xù)地發(fā)出一定強(qiáng)度的紅外輻射。

常用的IR光源有能斯特?zé)艉凸杼及魞煞N。（陶瓷光源）能斯特?zé)簦河苫旌系南⊥两饘?鋯、釔、鈰)的氧化物燒結(jié)制成，d=1mm～3mm，l=20mm～50mm的棒，棒的兩端繞有鉑絲作為導(dǎo)線，工作溫度一般在1750℃。優(yōu)點(diǎn)：發(fā)光強(qiáng)度高。硅碳棒：由碳化硅烷結(jié)而成，中間細(xì)、兩端粗的棒狀物。優(yōu)點(diǎn)：發(fā)光面積大，堅(jiān)固耐用。②主要部件能斯特?zé)簦河苫旌系南⊥两饘?鋯、釔、鈰)的氧化物燒111吸收池：IR吸收池的窗口材料常由NaCl和KBr等鹽的晶體制成，稱(chēng)為鹽窗。

使用IR譜儀時(shí)要注意防潮(H2O！！)氣體池液體池固體：KBr晶體研磨均勻后，壓成透明片測(cè)定IR譜吸收池：IR吸收池的窗口材料常由NaCl和KBr等鹽的晶體制112單色器：把通過(guò)試樣池和參比池而進(jìn)入入射狹縫的復(fù)合光散射成單色光，再投射到檢測(cè)器上進(jìn)行測(cè)量。色散元件為棱鏡或光柵。早期的IR譜儀的棱鏡一般由NaCl或KBr等鹽的晶體制成，現(xiàn)代的IR譜儀采用平面衍射光柵。單色器：把通過(guò)試樣池和參比池而進(jìn)入入射狹縫的復(fù)合光散射成單色113檢測(cè)器：檢測(cè)器的作用是接收紅外輻射并使之轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。(光能量→溫差→電位差，不同導(dǎo)體構(gòu)成回路時(shí)的溫差電現(xiàn)象；涂黑金箔接受紅外輻射）常用的有三種：真空熱電偶、高萊池和電阻測(cè)輻射熱計(jì)。IR與UV的主要區(qū)別：(1)IR譜儀的試樣放在光源與單色器之間，而UV的試樣放在單色器之后、檢測(cè)器之前。(2)兩者的光源、透光材料與檢測(cè)器等有很大的差別。KBr，CsI晶體檢測(cè)器：檢測(cè)器的作用是接收紅外輻射并使之轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。(光1142.傅里葉變換紅外光譜儀結(jié)構(gòu)框圖干涉儀光源樣品室檢測(cè)器顯示器繪圖儀計(jì)算機(jī)干涉圖光譜圖FTS2.傅里葉變換紅外光譜儀結(jié)構(gòu)框圖干涉儀光源樣品室檢測(cè)器顯示器115內(nèi)部結(jié)構(gòu)Nicolet公司的AVATAR360FT-IR內(nèi)部結(jié)構(gòu)Nicolet公司的AVATAR360FT-IR116傅里葉變換紅外光譜儀工作原理圖

傅里葉變換紅外光譜儀工作原理圖117在干涉光的光路上→放置試樣→試樣吸收了其中某些頻率的能量→干涉圖的強(qiáng)度曲線發(fā)生變化→干涉圖經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)采集→快速傅立葉變換→得到吸光度或透光率隨波長(zhǎng)或波數(shù)變化的IR譜圖。在干涉光的光路上→放置試樣→試樣吸收了其中某些頻率的能量→干118邁克爾遜（Mickelson）干涉儀工作原理圖

邁克爾遜（Mickelson）干涉儀工作原理圖119掃描速度極快（1s);比色散型儀器快數(shù)百倍。因此適于對(duì)快速反應(yīng)的跟蹤，也便于與色譜法的聯(lián)用。不需要分光，信號(hào)強(qiáng)，靈敏度高，檢測(cè)限低，可達(dá)10-9～10-12g。分辨率、重現(xiàn)性和測(cè)量波譜范圍均優(yōu)于色散型。儀器小巧。采用熱釋電（TGS)和碲鎘汞(MCT)檢測(cè)器；TGS:硫酸三苷肽單晶為檢測(cè)元件；極化效應(yīng)與溫度有關(guān)有關(guān)，溫度高表面電荷減少（熱釋電）。響應(yīng)速度快；高速掃描。傅里葉變換紅外光譜儀