红外吸收光谱经典培训资料

1、T%（）A 光谱的表光谱的表示方式示方式 紫外：用紫外：用A表示表示吸收光的程度，吸收光的程度，波长为横坐标；波长为横坐标； 紫外可见吸收光紫外可见吸收光谱的特征用谱的特征用max和和来描述来描述 红外：用红外：用T%来表示吸光强度，光的性质用波长或来表示吸光强度，光的性质用波长或波数表示；红外吸收光谱的特征用吸收峰位置和波数表示；红外吸收光谱的特征用吸收峰位置和来描述来描述不同点不同点 紫外可见吸收光谱紫外可见吸收光谱红外吸收光谱红外吸收光谱光光 源源紫外可见光紫外可见光红外光红外光起起 源源电子能级跃迁电子能级跃迁振动能级跃迁振动能级跃迁研研 究究范范 围围不饱和有机化合物不饱和有机化合物

2、共轭双键、芳香族等共轭双键、芳香族等几乎所有有机化合几乎所有有机化合物物;许多无机化合物许多无机化合物特特 色色反映发色团、助色团反映发色团、助色团的情况的情况反映各个基团的振反映各个基团的振动及转动特性动及转动特性 波数波数 为波长为波长的倒数，即的倒数，即1cm中所含波的中所含波的个数个数 =1/=107/nm 单位：单位：cm-1 =104/ m 习惯上将红外吸收光谱分为习惯上将红外吸收光谱分为远、中、近红远、中、近红外三个区外三个区，红外光谱一般用的是中红外区，红外光谱一般用的是中红外区 中红外区：波中红外区：波 长长 2.525 m 波波 数数 4000400 cm-1红外光谱的产生

3、红外光谱的产生 当一束红外光照射分子时，分子中某个振动当一束红外光照射分子时，分子中某个振动频率与红外光的某一频率的光相同时（频率与红外光的某一频率的光相同时（ 振振= 红外红外光光），分子就吸收此频率光发生振动能级跃迁，产），分子就吸收此频率光发生振动能级跃迁，产生红外吸收光谱。生红外吸收光谱。 根据红外吸收光谱中吸收峰的位置和形状来根据红外吸收光谱中吸收峰的位置和形状来推测未知物结构，进行定性分析和结构分析；根推测未知物结构，进行定性分析和结构分析；根据吸收峰的强弱与物质含量的关系进行定量分析。据吸收峰的强弱与物质含量的关系进行定量分析。 m1m2伸伸缩 将两原子看成是质量为将两原子看成是

4、质量为m1与与m2的两个小球，的两个小球，把连接它们的化学键质量忽略，看作为弹簧，原子把连接它们的化学键质量忽略，看作为弹簧，原子在平衡位置作伸缩振动，近似看成简谐振动。在平衡位置作伸缩振动，近似看成简谐振动。k21kc21k 是化学键的力常数，单位：是化学键的力常数，单位：Ncm-1 为原子的折合质量为原子的折合质量或)(2121mmmmkhkhE22 =0 =1跃迁, 基态基态 第一激发态即第一激发态即 =1振动能级跃迁的能量差为振动能级跃迁的能量差为:）（振212khE =0 =1跃迁对应的谱带为基频吸收带或基本振动谱带kc21上式改写为上式改写为:k1307化学键力常数：单键化学键力常

5、数：单键48 双键双键812 叁键叁键1218 利用实验得到的键力常数和计算式，可以估算利用实验得到的键力常数和计算式，可以估算各种类型的基频峰的波数各种类型的基频峰的波数 2121rrrrAAAA为折合相对原子质量k1307）（1299345.35145.3511 . 51307cm键越多，键键越多，键力常数越大，力常数越大，原子的相对原子的相对原子质量越原子质量越小，小， 越大，越大，频率越大；频率越大；+振动方式分振动方式分 为两类：伸缩振动；弯曲振动为两类：伸缩振动；弯曲振动对称伸缩振动s 反对称伸缩振动 面内弯曲振动（剪切振动） 面外弯曲振动（面外摇摆） +面外弯曲振动（扭曲） 面内

6、弯曲振动（面内摇摆) HHCHHCHHCHHCHHCHHC对称伸缩振动反对称伸缩振动剪式振动摇转振动面内弯曲振动相向同向+ +同一方向相反方向摇摆振动扭曲振动面外弯曲振动 理论上讲，分子的每一种振动形式都会产生一个基理论上讲，分子的每一种振动形式都会产生一个基频吸收峰，即一个多原子分子产生的基频峰的数目频吸收峰，即一个多原子分子产生的基频峰的数目=分子所有的振动形式的数目分子所有的振动形式的数目 在空间确定一个原子的位置，需要在空间确定一个原子的位置，需要3个坐标，若分个坐标，若分子有子有n个原子，需要个原子，需要3n个坐标或自由度。分子自由度个坐标或自由度。分子自由度总数：总数：3n=平动平

7、动+振动振动+转动（自由度）转动（自由度）振动形式数目：振动自由度振动形式数目：振动自由度= 3n-平动平动-转动转动 = 3n-6 非线性分子非线性分子 = 3n-5 线性分子（所有分子在一条直线上）线性分子（所有分子在一条直线上） 如：如：H2O振动自由度振动自由度 33 6 = 3三种基本振动形式三种基本振动形式一、基团的特征吸收峰一、基团的特征吸收峰基团频率基团频率 组成分子的基团如：组成分子的基团如：O-H、C=C、C=O等都有自等都有自己特定的红外吸收区域，分子的其它部分对其吸收己特定的红外吸收区域，分子的其它部分对其吸收位置影响较小。位置影响较小。 通常把能代表某基团存在，并有较

8、高强度的吸收通常把能代表某基团存在，并有较高强度的吸收峰，称为特征吸收峰，所在的频率位置称为基团频峰，称为特征吸收峰，所在的频率位置称为基团频率。率。 基团频率基团频率主要是一些伸缩振动引起的，常用主要是一些伸缩振动引起的，常用于鉴定某官能团是否存在。基团不同，基团频率不于鉴定某官能团是否存在。基团不同，基团频率不同。同。 4000 2500 2000 1400 400cm-1三键和累积三键和累积双键的伸缩双键的伸缩振动区振动区双键伸缩振双键伸缩振动区动区单键的伸缩单键的伸缩振动和弯曲振动和弯曲振动区振动区两峰高度相近两峰高度一高一矮（CH2）n n 4 正庚烷的红外光谱图正庚烷的红外光谱图

9、3079cm-1=C-H伸缩振动伸缩振动 2900 cm-1 C-H伸缩振动伸缩振动 1642cm-1 C=C 伸缩振动伸缩振动=C-H伸缩振动伸缩振动 3079cm-1；C-H伸缩振动伸缩振动 2900 cm-1C=C 伸缩振动伸缩振动 1642cm-1 ；-CH=CH2 弯曲振动弯曲振动 993, 910cm-1 993, 910cm-1 -CH=CH2 弯曲弯曲振动振动1-辛烯红外谱图辛烯红外谱图反反-2-辛烯辛烯顺顺-2-辛烯辛烯700 cm-1 C-H弯曲振动弯曲振动965 cm-1 1650cm-1 C=C 伸缩振动3300cm-1 CC-H伸缩振动22502100CC伸缩振动图4

10、-63300cm-1 苯环C-H 伸缩振动1380cm-1异丙基两重峰1600cm-1 1500cm-1 C=C骨架振动3300cm-1 苯环C-H 伸缩振动1600cm-1 1500cm-1 C=C骨架振动1380cm-1异丙基两重峰区别醇酚最好用苯环16501450特征吸收/1307 k 共轭效应共轭效应 共轭效应使共轭体系中电子云密度平均化，使共轭效应使共轭体系中电子云密度平均化，使原来的双键强度减弱，键力常数减小，双键的原来的双键强度减弱，键力常数减小，双键的基团频率向低波数方向移动基团频率向低波数方向移动 R C=O RCH3 基团旁边增加一个电负性大的基团或原子时，由基团旁边增加一

11、个电负性大的基团或原子时，由于静电诱导作用，改变了键力常数（增加）。使基于静电诱导作用，改变了键力常数（增加）。使基团频率向高波数移动团频率向高波数移动 RCRO RCClO RCFO光源光源样品池样品池 单色器单色器 检测器检测器参比池参比池带动笔和光带动笔和光楔的装置楔的装置 放大器放大器光谱光谱记录记录工作原理工作原理干涉计 试样 检测器电子计算机光源在相同条件下在相同条件下213nn 280图谱解析实例：图谱解析实例：3300缔合OH1650C=C995. 920-CH=CH21430-CH2CH2=CH-CH2-OH OH，醇类，醇类化合物，化合物，1030 C-O（3）1650 C

12、=C，含，含C=C基团基团995 ， 920 CH=CH2基团基团（4）30002800 CH吸收峰。吸收峰。1380 CH210302900CH23350缔合-OH1005C-O2935,2855CH216151500750,700A/cm-1 OH，1005 C-O，醇类化合物，醇类化合物（3）3000 CH1615，1500 C=C；750，700 CH 单取代单取代（4）2935，2855 CH吸收峰，吸收峰，1380 CH214603000CH2CH2OH C=CH 3079cm-1 处有吸收峰，处有吸收峰， C=C 1642 cm-1处处, 该化合该化合物中存在烯基。物中存在烯基。 波数/cm-1910cm-1、993 cm-1 C-H弯曲振动3079cm-1 C=C-H伸缩振动1642cm-1C =C伸缩振动 30002800cm-1 1460,1380cm-1处有吸收峰处有吸收峰,CH3,CH2 CH 910cm-1、993 cm-1处说明该化合物有末端乙烯基。处说明该化合物有末端乙烯基。未知物为直链末端烯烃，即未知物为直链末端烯烃，即1-辛烯辛烯。1460,1380 cm-1 C-