第六章红外光谱

1、 第六章第六章 红外吸收光谱法红外吸收光谱法（Infrared absorptiun spectroscopy IR) 图：图：61 (cm-1)3、红外光谱的分区、红外光谱的分区4、红外光谱的优点与缺点、红外光谱的优点与缺点、优点、优点、特征性高：就像人的指纹一样，每一种化、特征性高：就像人的指纹一样，每一种化合物都有自己的特征红外光谱，所以把红外合物都有自己的特征红外光谱，所以把红外光谱分析形象的称为物质分子的光谱分析形象的称为物质分子的“指纹指纹”分分析。析。、使用范围：从气体、液体到固体，从无机、使用范围：从气体、液体到固体，从无机化合物到有机化合物，从高分子到低分子都化合物到有机化合

2、物，从高分子到低分子都可用红外光谱法进行分析。可用红外光谱法进行分析。、操作方便，样品用量少，分析速度快，重、操作方便，样品用量少，分析速度快，重现性好，不破坏样品。现性好，不破坏样品。、缺点、缺点、色散型红外光谱仪分辨率低、灵敏度低，、色散型红外光谱仪分辨率低、灵敏度低，不适于弱辐射的研究。不适于弱辐射的研究。 、不太适用于水溶液及含水物质分析，谱带、不太适用于水溶液及含水物质分析，谱带复杂。复杂。5、与紫外可见吸收光谱法的比较与紫外可见吸收光谱法的比较（1）. 相同点：都是分子吸收光谱，都反映分都是分子吸收光谱，都反映分子结构的特性。子结构的特性。（2 ）. 不同点不同点光谱的表示方式：光

3、谱的表示方式：紫外：用紫外：用A表示吸收光的程度，波长为横坐标；表示吸收光的程度，波长为横坐标； 紫外可见吸收光谱的特征用紫外可见吸收光谱的特征用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长或波数表示；红外吸收光谱的特征用吸收峰位置和位置和来描述。来描述。T%（）A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共轭双键、芳

4、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当试样受到频率连续变化的红外光照射时，试样选择性地吸收某些波数范围的辐射，引起偶极矩的变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁，并使相应的透过光强度减弱。红外光谱中，吸收峰出现的频率位置由振动能级差决定，吸收峰的个数与分子振动自由度的数目有关，而吸收峰的强度则与被测物质的浓度呈正比。kck2121或分子简谐振动方程分子简谐振动方程 2321211002. 6)(mmmm分子振动的能量与

5、振动频率之间的关系分子振动的能量与振动频率之间的关系 E=（ +1/2）h = （ +1/2）hc 为振动量子数为振动量子数 =0, 1, 2, 3khkhE22 =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振动量子数由振动量子数由 =0 =1时时,双原子所吸收的光的波数为双原子所吸收的光的波数为kc21上式改写为上式改写为:k1307化学键力常数：化学键力常数：单键单键46 双键双键812 叁键叁键1218 2121rrrrAAAA为折合相对原子质量1cmN1cmN1cmN例： HCl k = 5.1Ncm-1据公

6、式据公式 计算基频吸收峰频率计算基频吸收峰频率 CC k 5 Ncm-1 = 1429 cm-1 C = C k 10 Ncm-1 = 1687 cm-1 CC k 15 Ncm-1 = 2222 cm-1 CH k 5 Ncm-1 = 2920 cm-1 k1307）（1299345.35145.3511 . 51307cm2、非谐振子双原子分子的势能曲线虚线：谐振子；实线：非谐振子 。 以亚甲基为例以亚甲基为例伸缩振动弯曲振动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+对称伸缩振动s

7、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） 面内弯曲振动（面内摇摆) 多原子分子产生的基频峰的数目多原子分子产生的基频峰的数目=分子所有的振动形分子所有的振动形式的数目式的数目分子自由度总数：分子自由度总数：3n=平动平动+振动振动+转动（自由度）转动（自由度）振动形式数目：振动形式数目： 振动自由度振动自由度= 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性分子（所有分子在一条直线上）线上） 影响吸收峰数目的因素影响吸收峰数目的因素（1）吸收峰减少原因：）吸收峰减少原因：A、没有偶极矩

8、变化的振动不产生红外吸收。、没有偶极矩变化的振动不产生红外吸收。B、吸收频率相同，简并为一个吸收峰，有时频率接、吸收频率相同，简并为一个吸收峰，有时频率接近，仪器分辨不出，表现为一个吸收峰。近，仪器分辨不出，表现为一个吸收峰。C、有些吸收程、有些吸收程 度太弱，仪器检测不出。度太弱，仪器检测不出。D、有些吸收频率超出了仪器的检测范围。、有些吸收频率超出了仪器的检测范围。O=C=O O=C=O O=C=O O=C=O 对称伸缩对称伸缩 面内弯曲面内弯曲 面外弯曲面外弯曲 反对称伸反对称伸缩缩 无吸收峰无吸收峰 简并为一个吸收峰简并为一个吸收峰 吸收峰吸收峰二氧化碳的红外光谱图（2）吸收峰增多原因

9、）吸收峰增多原因A、产生倍频峰（、产生倍频峰（ 0 2、 3）和组频峰）和组频峰(各各种振动间相互作用而形成）种振动间相互作用而形成）统称泛频。统称泛频。B、振动偶合、振动偶合相邻的两个基团相互振动偶合使峰相邻的两个基团相互振动偶合使峰数目增多。数目增多。C、费米共振、费米共振当倍频或组合频与某基频峰位相近当倍频或组合频与某基频峰位相近时，由于相互作用产生强吸收带或发生峰的分裂，时，由于相互作用产生强吸收带或发生峰的分裂，这种倍频峰或组合频峰与基频峰之间的偶合称为这种倍频峰或组合频峰与基频峰之间的偶合称为费米共振。费米共振。大多数分子处于基态，主要是由基态开始。大多数分子处于基态，主要是由基态

10、开始。二、红外吸收光谱产生的条件和谱带强度二、红外吸收光谱产生的条件和谱带强度2 2、 吸收谱带的强度吸收谱带的强度 分子振动时偶极矩是否变化决定了该分子分子振动时偶极矩是否变化决定了该分子是否产生红外吸收，而偶极矩变化的大小又决是否产生红外吸收，而偶极矩变化的大小又决定吸收谱带的强弱。根据量子理论，红外光谱定吸收谱带的强弱。根据量子理论，红外光谱的强度与分子振动时偶极矩变化的平方成正比。的强度与分子振动时偶极矩变化的平方成正比。 最典型的例子是最典型的例子是C=O双键和双键和C=C双键。碳双键。碳原子与氧原子的相对质量接近，又都是以双键原子与氧原子的相对质量接近，又都是以双键连接，因此基本振

11、动频率相近，吸收峰位置相连接，因此基本振动频率相近，吸收峰位置相近，但谱线强度却相差甚远。例如乙酸丙烯酯：近，但谱线强度却相差甚远。例如乙酸丙烯酯：上图所示：上图所示：1745cm-1是是C=O吸收峰吸收峰 1650cm-1是是C=C吸收峰吸收峰C=O双键在伸缩振动时偶极矩变化很大，双键在伸缩振动时偶极矩变化很大，振动跃迁概率大，而振动跃迁概率大，而C=C双键在伸缩振动时双键在伸缩振动时偶极矩变化很小，振动跃迁概率小。偶极矩变化很小，振动跃迁概率小。乙酸丙烯酯的红外光谱 偶极矩的变化与固有偶极矩有关。一般极偶极矩的变化与固有偶极矩有关。一般极性比较强的分子或基团吸收强度都比较大，性比较强的分子

12、或基团吸收强度都比较大，极性比较弱的分子或基团吸收强度比较弱。极性比较弱的分子或基团吸收强度比较弱。如如C=O、Si=O、C-Cl或或C-F等基团的吸收等基团的吸收强度要比强度要比C=C、C=N、C=H等基团强。偶等基团强。偶极矩的变化还与结构的对称性有关，对称极矩的变化还与结构的对称性有关，对称性越强，偶极矩变化越小，如三氯乙烯不性越强，偶极矩变化越小，如三氯乙烯不对称，在吸收光谱上有对称，在吸收光谱上有C=C峰，而四氯乙峰，而四氯乙烯对称，则不出现吸收峰。烯对称，则不出现吸收峰。即使最强的极性基团，其红外吸收谱带即使最强的极性基团，其红外吸收谱带也要比紫外也要比紫外-可见吸收谱带强度弱可见

13、吸收谱带强度弱23个个数量级。数量级。在红外吸收光谱定性分析中，通常把吸在红外吸收光谱定性分析中，通常把吸收谱带的强度分为（用摩尔吸收系数表收谱带的强度分为（用摩尔吸收系数表示）：示）：极强（极强（ 100）强（）强（20 100）中强（中强（10 20）弱（）弱（1 10）极弱（极弱（ 1）五个等级。）五个等级。三、基团频率和特征吸收峰三、基团频率和特征吸收峰1、基团的特征吸收峰、基团的特征吸收峰基团频率基团频率 通常把能代表某基团存在，并有较高强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，所在的频率度的吸收峰，称为特征吸收峰，所在的频率位置称为基团频率。位置称为基团频率。

14、基团频率基团频率主要是一些伸缩振动引起的，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，常用于鉴定某官能团是否存在。基团不同，基团频率不同。基团频率不同。按照光谱特征与分子结构的关系，红外按照光谱特征与分子结构的关系，红外光谱分为基频区和指纹区。光谱分为基频区和指纹区。基频区（基频区（40001300 cm1）区域：）区域： 是由伸缩振动产生的吸收带，为化是由伸缩振动产生的吸收带，为化学键和基团的特征吸收峰，吸收峰较稀学键和基团的特征吸收峰，吸收峰较稀疏，鉴定基团存在的主要区域称特征区疏，鉴定基团存在的主要区域称特征区或官能团区，又称基频区。或官能团区，又称基频区。指纹区（指

15、纹区（1300600 cm1）区域：）区域： 吸收光谱较复杂，除单键的伸缩振吸收光谱较复杂，除单键的伸缩振动外，还有变形振动。能反映分子结构动外，还有变形振动。能反映分子结构 的细微变化称指纹区。的细微变化称指纹区。、基频区、基频区（1）XH伸缩振动区（伸缩振动区（40002500 cm1） （2）三键及累积双键区（）三键及累积双键区（25002000 cm1）（3）双键伸缩振动区（）双键伸缩振动区（20001500 cm1）（4）XH弯曲振动区（弯曲振动区（15001300 cm1）、指纹区（、指纹区（1300600 cm1）4000 2500 2000 1400 400cm-1三键和累积三

16、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苯的衍生物在苯的衍生物在20001667cm-1区域出现区域出现C-H面外弯曲振动的泛频峰。虽然强度很面外弯曲振动的泛频峰。虽然强度很弱，但吸收峰的形状和数目与芳环的取代类弱，但吸收峰的形状和数目与芳环的取代类型有关。利用该区的吸收峰与型有关。利用该区的吸收峰与900600cm-1区域苯环的区域苯环的C-H面外弯曲振动吸收峰可以确面外弯曲振动吸收峰可以确定苯环的取代类型。下图给出了几种不同的定苯环的取代类型。下图给出了几种不同的苯环取代类型在这两个区域的吸收峰图形。苯环取代类

17、型在这两个区域的吸收峰图形。a. a. 烷烃烷烃 CHCH3 3 CH CH2 2 C-H C-H伸缩振动伸缩振动 3000 cm-1 3000 2800 cm-1 强吸收峰。强吸收峰。 X-H C-H弯曲振动弯曲振动 3000 30403030cm-1，34个多重峰。个多重峰。 C=C : 16501450 cm-1，24个中强吸收峰；个中强吸收峰；16201500，15201480两个区域较重要。两个区域较重要。 C H : 900690 cm-1 强吸收峰，可判断芳烃强吸收峰，可判断芳烃取代基数目和取代基位置。取代基数目和取代基位置。3300cm-1 苯环C-H 伸缩振动1380cm-1

18、异丙基两重峰1600cm-1 1500cm-1 C=C骨架振动e. 羰基化合物（醛、酮、羧酸、酯） C=O ： C=O伸缩振动伸缩振动 1850 1600 cm-1 非常强的吸收非常强的吸收峰。峰。鉴别羰基最迅速的方法鉴别羰基最迅速的方法区别醛酮：区别醛酮： 醛中醛中-CHO 的的 CH 在在2900 2700 cm-1 区域内区域内吸收较特征，两个尖弱吸收峰；酮没有。吸收较特征，两个尖弱吸收峰；酮没有。 2820 cm-1峰易被甲基亚甲基吸收峰覆盖；峰易被甲基亚甲基吸收峰覆盖； 2720 cm-1 峰是醛类化合物唯一特征峰峰是醛类化合物唯一特征峰羧酸：羧酸： 羧基中羧基中C=O伸缩振动伸缩振

19、动 (17601700)； 羟基羟基O-H的伸缩振动的伸缩振动( 3550 3400宽吸收峰；宽吸收峰；游离：游离：3550附近有吸收峰附近有吸收峰 )； 面外弯曲振动面外弯曲振动( 955915) 三个重要特征频率三个重要特征频率酯酯: 酯基中酯基中C=O伸缩振动伸缩振动 (17501735)；C-O-C的伸缩振动（两个吸收的伸缩振动（两个吸收13001150；11401030）f. 羟基化合物 OH :游离游离 36503600 cm-1 强、尖吸收峰强、尖吸收峰. 缔合缔合(氢键氢键) 37003200 cm-1强、宽吸收峰强、宽吸收峰. C-O :醇醇 11001000 cm-1 C-

20、O:酚酚 1260 cm-1 g、胺、酰胺、胺、酰胺 N-H伸缩振动在伸缩振动在35003100-1 峰较宽，中峰较宽，中等强度。伯胺、伯酰胺是双峰，仲胺、仲酰等强度。伯胺、伯酰胺是双峰，仲胺、仲酰胺是单峰，叔胺叔酰胺无此峰。胺是单峰，叔胺叔酰胺无此峰。1 1、内部因素、内部因素 （1）、）、电子效应 、诱导效应（诱导效应（I效应）效应） RCClFRO-+CROClCOClCOF 1715cm-1 1800cm-1 1828cm-1 1928cm-1 四、影响基团频率位移的因素四、影响基团频率位移的因素、共轭效应（C效应）：RCOCORRCO 1715cm-1 1680cm-1 1665cm

21、-1 （2 2）、）、氢键的影响氢键的影响 RCOOH（游离）RCO.HOCO.HOR(二聚体)1760cm-1 1700cm-1（3 3）、振动偶合）、振动偶合 CCOOORRCCOOORR 1820cm-1 1760cm-1 （4）空间效应环张力效应：当环有张力时，环内双键被削弱，其伸缩振动频率降低；而环外双键被增强，其伸缩振动频率升高，峰强度也增强。空间位阻：使共轭体系受到影响或破坏，吸收频率将向较高波数移动、外部环境同一物质在不同状态时，分子间相互同一物质在不同状态时，分子间相互作用力不同，所得光谱也往往不同，分子作用力不同，所得光谱也往往不同，分子在气态时，相互作用力较弱，伸缩振动频

22、在气态时，相互作用力较弱，伸缩振动频率比液态或固态时高率比液态或固态时高 。 C=O 气气 1742cm-1 C=O 液液 1718cm-1 同一物质在不同的溶剂中，由于溶质同一物质在不同的溶剂中，由于溶质与溶剂间的相互作用不同，测得的红外光与溶剂间的相互作用不同，测得的红外光谱也不相同，极性基团的伸缩振动频率随谱也不相同，极性基团的伸缩振动频率随溶剂极性增大向低频移动且强度增大。溶剂极性增大向低频移动且强度增大。第三节 红外吸收光谱仪1. 光源光源能斯特灯能斯特灯由锆、钇、铈或钍的氧化物。由锆、钇、铈或钍的氧化物。 特点：特点：发射强度大，尤其在高于发射强度大，尤其在高于1000cm-1的区

23、域，的区域，稳定性较好；机械强度较差，价格较贵。稳定性较好；机械强度较差，价格较贵。硅碳棒硅碳棒由碳化硅烧结而成。由碳化硅烧结而成。 特点：特点：在低波数区发射较强，波数范围宽，在低波数区发射较强，波数范围宽，4004000cm-1；坚固、寿命长，发光面积大；坚固、寿命长，发光面积大用的较多。用的较多。一、红外光谱仪主要部件一、红外光谱仪主要部件、吸收池、吸收池红外吸收池窗口，一般用一些盐类的单晶红外吸收池窗口，一般用一些盐类的单晶制作制作：如：如KBr 或或 NaCl 等（它们极易吸湿，吸等（它们极易吸湿，吸湿后会引起吸收池窗口模糊。湿后会引起吸收池窗口模糊。 气态：将气态样品注入抽成真空的

24、气体样品池。气态：将气态样品注入抽成真空的气体样品池。 液态：液体样品可滴在可拆池两窗之间形成薄液态：液体样品可滴在可拆池两窗之间形成薄的液膜；一般将液体样品注入液体吸收池中。的液膜；一般将液体样品注入液体吸收池中。 固态：固态：12mg 固体样品固体样品+100200 mg KBr 研研磨混匀后磨混匀后 压成压成 1mm 厚的薄片。厚的薄片。 用于测定红外光谱的样品有较高的纯度用于测定红外光谱的样品有较高的纯度（98%），样品中不应含有水分。），样品中不应含有水分。、单色器、单色器光栅光栅光栅单色器不仅对恒温恒湿要求光栅单色器不仅对恒温恒湿要求不高，而且具有线性色散，分辨率高和能不高，而且具

25、有线性色散，分辨率高和能量损失小等优点量损失小等优点 棱镜棱镜早期的红外光谱仪使用一些能透早期的红外光谱仪使用一些能透过红外光的无机盐如过红外光的无机盐如NaCl、KBr 等晶体制等晶体制作棱镜；易吸湿，需恒温、恒湿；作棱镜；易吸湿，需恒温、恒湿；、检测器、检测器常用的红外检测器有三种：真空热电常用的红外检测器有三种：真空热电偶、热释电检测器和碲镉汞检测器。偶、热释电检测器和碲镉汞检测器。由于红外光子能量低，不足以引发光电子由于红外光子能量低，不足以引发光电子发射，紫外发射，紫外-可见检测器中的光电管等不适可见检测器中的光电管等不适用于红外光的检测。用于红外光的检测。（1）真空热电偶）真空热电

26、偶将两片金属铋（金或铂）熔融到另一种不将两片金属铋（金或铂）熔融到另一种不同金属如锑的两端，就有了两个连接点。同金属如锑的两端，就有了两个连接点。两接触点的电位随温度变化而变。检测端两接触点的电位随温度变化而变。检测端接点做成黑色至于真空舱内，有一个窗口接点做成黑色至于真空舱内，有一个窗口对红外透明。参比端接点在同一舱内并不对红外透明。参比端接点在同一舱内并不受辐射照射，则两接点间产生温差。热电受辐射照射，则两接点间产生温差。热电偶可检测偶可检测10-6K的温度变化。的温度变化。特点：光谱响应宽且一致性好、灵敏度高。特点：光谱响应宽且一致性好、灵敏度高。受热噪声影响大。受热噪声影响大。（2）热

27、释电检测器）热释电检测器利用硫酸三甘肽的单晶片作为检测元件。利用硫酸三甘肽的单晶片作为检测元件。硫酸三甘肽硫酸三甘肽(TGS）是热电材料，在一定温）是热电材料，在一定温度下，能发生极化，其极化强度与温度有度下，能发生极化，其极化强度与温度有关。温度升高，极化强度降低。将关。温度升高，极化强度降低。将TGS薄薄片正面真空镀铬（半透明），背面镀金，片正面真空镀铬（半透明），背面镀金，形成两电极。当红外光照射到薄片上时，形成两电极。当红外光照射到薄片上时，引起温度升高，引起温度升高，TGS极化度改变，表面电极化度改变，表面电荷减少，相当于荷减少，相当于“释放释放”了部分电荷，经了部分电荷，经放大，转

28、变成电压或电流方式进行测量。放大，转变成电压或电流方式进行测量。特点：响应极快，可进行高速扫描，中红特点：响应极快，可进行高速扫描，中红外区只需外区只需1s，适用于傅里叶红外光谱仪。，适用于傅里叶红外光谱仪。（3）碲镉汞检测器（）碲镉汞检测器（MCT检测器）检测器）是由宽频带的半导体碲化镉和半金属化是由宽频带的半导体碲化镉和半金属化合物碲化汞混合形成薄膜，其组成为合物碲化汞混合形成薄膜，其组成为Hg1-xCdxTe,x0.2，改变，改变x值，可获得值，可获得测量波段不同、灵敏度各异的多种测量波段不同、灵敏度各异的多种MCT检测器。将其置于不导电的玻璃表面密检测器。将其置于不导电的玻璃表面密闭于

29、真空舱内。吸收辐射后非导电性的闭于真空舱内。吸收辐射后非导电性的价电子跃迁至高能量的导电带，从而降价电子跃迁至高能量的导电带，从而降低半导体的电阻，产生信号。低半导体的电阻，产生信号。特点：灵敏度高、响应快、可进行高速特点：灵敏度高、响应快、可进行高速扫描。广泛应用于傅里叶变换红外光谱扫描。广泛应用于傅里叶变换红外光谱仪。仪。5、记录系统、记录系统二、色散型红外吸收光谱仪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三、傅里叶变换红外光谱仪主要区别：用干涉计取代了单色器主要区别：用干涉计取代了单色器

30、干涉计 试样 检测器电子计算机光源迈克逊干涉计的作用由光源发出的红外光分成两束光，经动由光源发出的红外光分成两束光，经动镜、定镜反射后到达检测器并产生干涉现象。镜、定镜反射后到达检测器并产生干涉现象。当两束光的光程差为当两束光的光程差为 /2的的偶数偶数倍时，则落倍时，则落到检测器上的相干光相互到检测器上的相干光相互叠加叠加，产生，产生明线明线，其相干光的强度有其相干光的强度有最大值最大值。当两束光的光程差为当两束光的光程差为 /2的的奇数奇数倍时，则落倍时，则落到检测器上的相干光相互到检测器上的相干光相互抵消抵消，产生，产生暗线暗线，其相干光的强度有其相干光的强度有最小值最小值。连续改变干涉

31、计的反射镜位置，可在检测器连续改变干涉计的反射镜位置，可在检测器上得到一个干涉强度对光程差和辐射频率的上得到一个干涉强度对光程差和辐射频率的函数图再经过傅里叶变换，得到函数图再经过傅里叶变换，得到吸收强度对吸收强度对透射比对频率或波长的普通红外光谱图透射比对频率或波长的普通红外光谱图FTIR光谱仪具有以下优点：a 灵敏度高。b 扫描速度快。c 分辨率高.d 测量光谱范围宽，精度高，重现性好。 第四节 红外吸收光谱分析一、对试样的要求一、对试样的要求 （1）试样的浓度和测试厚度应选择适当。）试样的浓度和测试厚度应选择适当。 （2）试样中不应含有游离水。）试样中不应含有游离水。 （3）试样应该是单

32、一组分的纯物质。）试样应该是单一组分的纯物质。二、制样方法二、制样方法、固体样品制备 （1）压片法（溴化钾压片）：）压片法（溴化钾压片）： 固体试样通常采用压片法制样。将0.52mg试样在玛瑙钵中研细，加入100200mg左右干燥的KBr粉末，研匀后，充分研细至颗粒直充分研细至颗粒直径小于径小于2m，用不锈钢铲取，用不锈钢铲取7090mg放入压放入压片模具内，片模具内，在压片机上边抽气边加压，用用510107 Pa 压力压压力压制成一定直径和厚度的透明片。KBr在中红外区无特征吸收，故将含试样的KBr片放在仪器的光路中，既可测得试样的红外吸收光谱。（2）溶液法 对于不宜研成细末的固体样品，如果

33、能溶于溶剂，可制成溶液，将试样配成5左右的溶液，然后注入液体吸收池内测量。按照液体样品测试的方法进行测试。（3）薄膜法 一些高聚物样品，一般难于研成细末，可制成薄膜直接进行红外光谱测定。薄膜的制备方法有两种，一种是直接加热熔融样品然后涂制或压制成膜，另一种是将样品研成2左右的粉末，将其溶解在低沸点易挥发的溶剂中，然后滴在盐片上，待溶剂挥发后，样品遗留在窗片上而形成薄膜，进行测量。（4 4）糊状法：）糊状法：将干燥处理后的试样研细，与液体将干燥处理后的试样研细，与液体石蜡或全氟代烃混合，调成糊状，加在石蜡或全氟代烃混合，调成糊状，加在两两KBrKBr盐片中间进行测定。液体石蜡自盐片中间进行测定。

34、液体石蜡自身的吸收带简单，但此法不能用来研究身的吸收带简单，但此法不能用来研究饱和烷烃的吸收情况。饱和烷烃的吸收情况。、液体样品的制备 （）液体池法。沸点较低，挥发性较大的试样，可注入封闭液体池中。液层厚度一般为0.011mm。（2）液膜法和涂片法 挥发性不大的液态试样，尤其对沸点较高，不易清洗的液体样品，可在可拆池两窗之间，滴上12滴液体样品，形成一薄膜，液膜厚度可借助于池架上的固紧螺丝做微小调节，称为液膜法。低沸点易挥发的样品不宜采用此法。也可将液体试样直接涂于KBr片上，称为涂片法。、气态试样的制备 气态试样可在气体吸收池内进行测定，它的两端粘有红外透光的的NaCI或KBr窗片。先将气体

35、池抽真空，再将试样注入。 当样品量特别少或样品面积特别小时，必须采用光束聚焦器，并配有微量液体池、微量固体池和微量气体池，采用全反射系统或用带有卤化碱透镜的反射系统进行测量。第五节第五节 红外光谱法的应用红外光谱法的应用一、定性分析一、定性分析 红外光谱定性分析，大致可分为官红外光谱定性分析，大致可分为官能团定性和结构分析两个方面。官能团定能团定性和结构分析两个方面。官能团定性是根据化合物的红外光谱的特征基团频性是根据化合物的红外光谱的特征基团频率来检定物质含有哪些基团，从而确定有率来检定物质含有哪些基团，从而确定有关化合物的类别。结构分析或称结构剖析，关化合物的类别。结构分析或称结构剖析，则

36、需要由化合物的红外光谱并结合其它实则需要由化合物的红外光谱并结合其它实验资料（如相对分子量、物理常数、紫外验资料（如相对分子量、物理常数、紫外光谱、核磁共振波谱、质谱等）来推断有光谱、核磁共振波谱、质谱等）来推断有关化合物的化学结构。关化合物的化学结构。 红外光谱定性分析的一般步骤红外光谱定性分析的一般步骤（1）试样的分离和精制）试样的分离和精制（2）了解试样来源及性质）了解试样来源及性质（3）用适当的方法制样，记录红外吸收光谱。）用适当的方法制样，记录红外吸收光谱。（4）谱图解析）谱图解析 总的图谱解析可归纳为：先特征，后指总的图谱解析可归纳为：先特征，后指纹；先最强峰，后次强峰；先粗查，后

37、细找；纹；先最强峰，后次强峰；先粗查，后细找；先否定，后肯定。一抓一组相关峰。先否定，后肯定。一抓一组相关峰。 （5）和标准谱图进行对照 在对照时应注意：、被测物与标准谱图上的聚集态、制样方法应一致。、对指纹区要仔细对照 因指纹区的谱带对结构上的细微变化很敏感，结构上的细微变化都能导致指纹区谱带的差异。例：判断二甲苯的三种异构体，根据二甲例：判断二甲苯的三种异构体，根据二甲苯在苯在900650cm-1范围内吸收峰的数目和范围内吸收峰的数目和位置即可确定。位置即可确定。图谱解析实例图谱解析实例计算不饱和度 =1+n 4 + ;n4、n3、n1分别为四价、三价及一价原子分别为四价、三价及一价原子的

38、数目。的数目。通常规定通常规定 C=C、C=O、 : =1； C C、C N、两个双键、一个双键一个环、两个双键、一个双键一个环、两个环两个环: =2； 苯环苯环: =4213nn 例：由元素分析某化合物的分子式为C4H6O2，测得红外光谱如图，试推测其结构。 解： 由分子式计算不饱和度 = 1 46/2= 2 特征区：3 095cm-1有弱的不饱和CH伸缩振动吸收，与1 649cm-1的vc=c 谱带对应表明有烯键存在，谱带较弱，是被极化了的烯键。 1 762cm-1强吸收谱带表明有羰基存在，结合最强吸收谱带1 217cm-1和1 138cm-1的C-O-C吸收应为酯基。 这个化合物属不饱和

39、酯，根据分子式有如下结构： （1） CH2=CHCOOCH3 丙烯酸甲酯 （2） CH3COOCH=CH2 醋酸乙烯酯普通酯的vC=O在1 745cm-1附近，结构（1）由于共轭效应vC=O频率较低，估计在1700cm-1左右，且甲基的对称变形振动频率在1 440cm-1处，与谱图不符。谱图的特点与结构（2）一致，vC=O频率较高以及甲基对称变形振动吸收向低频位移（1 365cm-1），强度增加，表明有CH3COC结构单元。vsC-O-C升高至1 140cm-1处。且强度增加，表明不饱和酯。 指纹区：=CH 出现在955和880cm-1，由于烯键受到极化，比正常的乙烯基=CH位置（990和910cm-1）稍低。 由上图谱分析，化合物的结构为（化合物的结构为（2），），可与标准图谱对照 例：化合物C8H10O的红外光谱如下图，推测其结构式 （1）计算不饱和度）计算不饱和度 =1+8+1/2（0-10）=4，