光谱分析四红外分析

光谱分析四红外分析第一页，共一百三十三页，2022年，8月28日2

第三节红外光谱分析

一、概述1、红外光谱起源2、红外光谱定义3、红外光区划分4、红外谱的参数5、红外光谱特点6、红外光谱的主要缺点返回

第二页，共一百三十三页，2022年，8月28日3

1、红外光谱起源1800年英国天文学家Hershl用温度计测量太阳光可见区内外的温度时，发现红色光以外的黑暗部分温度比可见光部分高，从而认识到在可见光光波长波方向末端还有一个红外光区。红外光发现以后，逐步应用到各个方面，例如红外检测器、红外瞄准镜、红外理疗仪等。而许多化学家则致力于研究各种物质对各种不同波长红外光的吸收程度，用于推断物质分子的组成和结构。第三节红外光谱分析

§一概述第三页，共一百三十三页，2022年，8月28日4

1892年发现，凡是含有甲基的物质都会强烈地吸收波长3.4m的红外光，从而推断凡是在该波长处产生强烈吸收的物质都含有甲基。这种利用样品对不同波长红外光的吸收程度研究物质的分子组成和结构的方法，称为红外分子吸收光谱法。到1905年前后，人们已系统研究了数百种化合物的红外吸收光谱，并总结了一些物质分子基团与其红外吸收带之间的关系。1930年有人用群论和量子力学方法计算了许多简单分子的基频和键力常数，发展了红外光谱的理论研究。

第三节红外光谱分析

§一概述返回

第四页，共一百三十三页，2022年，8月28日5

2、红外光谱的定义：红外光谱又称分子振动转动光谱，属分子吸收光谱。样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收其中一些频率的辐射，分子振动或转动引起偶极矩的净变化，使振-转能级从基态跃迁到激发态，相应于这些区域的透射光强减弱，记录百分透过率T%对波数或波长的曲线，即红外光谱。主要用于化合物鉴定及分子结构表征，亦可用于定量分析。第三节红外光谱分析

§一概述第五页，共一百三十三页，2022年，8月28日6

红外光谱是以波长或波数作为横坐标，纵坐标常用百分透光度表示，即以T~或T~

来表示，下图为苯酚的红外光谱。T(%)图一苯酚的红外光谱第三节红外光谱分析

§一概述返回

第六页，共一百三十三页，2022年，8月28日7

红外光谱(0.75~1000m)远红外(转动区)(25-1000m)中红外(振动区)(2.5~25m)4000~400cm-1近红外(泛频）(0.75~2.5m)OH、NH及CH倍频分子振动转动分子转动分区及波长范围跃迁类型（常用区）3、红外光区的划分

第三节红外光谱分析

§一概述返回

第七页，共一百三十三页，2022年，8月28日8

4、红外光谱的参数

红外谱是样品对红外光的吸收随光的波数变化的曲线。红外谱最主要的参数是各吸收峰的位置，用cm-1表示。

第三节红外光谱分析

§一概述返回

例：λ=5μm的红外线，它的波数为：ν=104/5=2000cm-1第八页，共一百三十三页，2022年，8月28日9

5、红外光谱的特点（1）红外吸收只有振-转跃迁，能量低；（2）应用范围广：除单原子分子及单核分子外，几乎所有有机物均有红外吸收；（3）分子结构更为精细的表征：通过IR谱的波数位置、波峰数目及强度确定分子基团、分子结构；（4）定量分析；（5）固、液、气态样均可用，且用量少、不破坏样品；（6）分析速度快。（7）与色谱等联用（GC-FTIR）具有强大的定性功能。第三节红外光谱分析

§一概述返回

第九页，共一百三十三页，2022年，8月28日10

6、红外光谱的主要缺点（1）与磁共振等高分辨率波谱学方法相比分辨率较低。目前主要的解决办法包括同位素标记、定点突变等，二维红外谱目前也有进展。(2)

水的吸收对红外谱的干扰十分严重。

第三节红外光谱分析

§一概述返回

第十页，共一百三十三页，2022年，8月28日11

1、红外吸收的产生

2、产生红外吸收的条件

3、分子振动

4、谱带强度

5、振动频率

6、影响基团频率的因素

返回

第三节红外光谱分析

§二原理第十一页，共一百三十三页，2022年，8月28日12

1、红外吸收的产生：

红外光谱是分子直接吸收外来的电磁辐射、振动能级发生改变时形成的。从经典力学的观点来看，当分子振动伴随着偶极矩的改变时，偶极子的振动会产生电磁波，它和入射的电磁波发生相互作用，产生光的吸收，所吸收光的频率即为分子的振动频率。这种电磁辐射的能量比电子能级跃迁时吸收的能量小得多。吸收能量后振动能级将提高，即分子被激发到较高的振动能级(其中也包含不同的转动能级)，从而形成红外吸收光谱。第三节红外光谱分析

§二原理第十二页，共一百三十三页，2022年，8月28日13

返回

第十三页，共一百三十三页，2022年，8月28日14

2、产生红外吸收的条件：

分子吸收辐射产生振转跃迁必须满足两个条件：条件一：辐射光子的能量应与振动跃迁所需能量相等。根据量子力学原理，分子振动能量Ev是量子化的，即EV=（V+1/2）h

为分子振动频率，V为振动量子数，其值取0，1，2，…分子中不同振动能级差为EV=Vh

也就是说，只有当EV=Ea或者a=V时，才可能发生振转跃迁。例如当分子从基态（V=0）跃迁到第一激发态（V=1），此时V=1，即a=

第三节红外光谱分析

§二原理第十四页，共一百三十三页，2022年，8月28日15

条件二：辐射与物质之间必须有耦合作用

磁场电场交变磁场

分子固有振动a偶极矩变化（能级跃迁）耦合不耦合红外吸收无偶极矩变化无红外吸收图三辐射与物质之间的耦合作用第三节红外光谱分析

§二原理返回

第十五页，共一百三十三页，2022年，8月28日16

（1）、双原子分子振动

（2）、多原子分子

3、分子振动形式：

第三节红外光谱分析

§二原理返回

第十六页，共一百三十三页，2022年，8月28日17

分子的两个原子以其平衡点为中心，以很小的振幅（与核间距相比）作周期性“简谐”振动，其振动可用经典刚性振动描述：（1）、双原子分子振动：第三节红外光谱分析

§二原理式中：C——光速（2.998×1010cm/s）μ——两个小球（即两个原子）的折合质量（单位g)第十七页，共一百三十三页，2022年，8月28日k为化学键的力常数（N/cm=mdyn/Å），为双原子折合质量根据小球的质量和相对原子质量之间的关系式得NA——阿伏加德罗常数（6.022×1023）M——折合相对原子的质量，如两原子的相对原子质量为M1和M2第十八页，共一百三十三页，2022年，8月28日19

a)、影响基本振动跃迁的波数或频率的直接因素为化学键力常数k和双原子折合质量。k大，化学键的振动波数高，如kCC(2222cm-1)>kC=C(1667cm-1)>kC-C(1429cm-1)（质量相近）质量大，化学键的振动波数低，如

C-C(1430cm-1)<

C-N(1330cm-1)<

C-O(1280cm-1)(力常数相近）第三节红外光谱分析

§二原理第十九页，共一百三十三页，2022年，8月28日20

b)、经典力学导出的波数计算式为近似式。因为振动能量变化是量子化的，分子中各基团之间、化学键之间会相互影响，即分子振动的波数与分子结构（内因）和所处的化学环境（外因）有关。例如：C-H键基频振动的计算值为2920cm-1，而实测值为2915cm-1返回

第三节红外光谱分析

§二原理第二十页，共一百三十三页，2022年，8月28日21

多原子分子的振动更为复杂（原子多、化学键多、空间结构复杂），但可将其分解为多个简正振动来研究。a)、简正振动

b)、简正振动基本形式

c)、理论振动数（峰数）

(2)、多原子分子：返回

第三节红外光谱分析

§二原理第二十一页，共一百三十三页，2022年，8月28日22

a)、简正振动：

※简正振动定义:整个分子质心不变、整体不转动、各原子在原地作简谐振动且频率及位相相同。此时分子中的任何振动可视为所有上述简谐振动的线性组合。※简正振动基本形式：①伸缩振动：原子沿键轴方向伸缩，键长变但化键角不变的振动。②变形或弯曲振动：基团键角发生周期性变化，但键长不变的振动。又称弯曲振动或变角振动。返回

第三节红外光谱分析

§二原理＊对称伸缩振动νs＊反对称伸缩振动νas面内变形振动δ：剪式振动δ；面内摇摆振动ρ面外变形振动γ：面外摇摆振动ω；扭曲变形振动τ。第二十二页，共一百三十三页，2022年，8月28日23

b)、简正振动基本形式（以甲基和亚甲基为例）。返回

图四甲基和亚甲基的基本振动形式及红外吸收第三节红外光谱分析

§二原理第二十三页，共一百三十三页，2022年，8月28日24

※对线型分子，理论振动数=3n-5如CO2分子，其理论振动数为3×3-5=4图六第三节红外光谱分析

§二原理第二十四页，共一百三十三页，2022年，8月28日※对非线型分子，理论振动数=3n-6

如HO2分子，其理论振动数为3×3-6=3第二十五页，共一百三十三页，2022年，8月28日26

理论上，多原子分子的振动数应与谱峰数相同，但实际上，谱峰数常常少于理论计算出的振动数，这是因为：a）偶极矩的变化=0的振动，不产生红外吸收；b）谱线简并（振动形式不同，但其频率相同）；c）仪器分辨率或灵敏度不够，有些谱峰观察不到。

第三节红外光谱分析

§二原理第二十六页，共一百三十三页，2022年，8月28日27

吸收峰以上介绍了基本振动所产生的谱峰即基频峰（V=±1允许跃迁）。在红外光谱中还可观察到其它峰跃迁禁阻峰：

倍频峰：由基态向第二、三….振动激发态的跃迁（V=±2、±3.）。合频峰：分子吸收光子后，同时发生频率为1，2的跃迁，此时产生的跃迁为

1+2的谱峰。差频峰：当吸收峰与发射峰相重叠时产生的峰

1-2。泛频峰可以观察到，但很弱，可提供分子的“指纹”。返回

泛频峰第三节红外光谱分析

§二原理第二十七页，共一百三十三页，2022年，8月28日28

分子对称度高，振动偶极矩小，产生的谱带就弱；反之则强。如C=C，C-C因对称度高，其振动峰强度小；而C=X，C-X，因对称性低，其振动峰强度就大。峰强度可用很强（vs）、强（s）、中（m）、弱（w）、很弱（vw）等来表示。摩尔消光系数（ε）

强度

符号

＞200

很强

VS

75~200

强

S

25~75

中等

M

5~25

弱

W

0~5

很弱

VW

4、谱带强度:

表一红外吸收强度及其表示符号第三节红外光谱分析

§二原理第二十八页，共一百三十三页，2022年，8月28日29

图10-7第三节红外光谱分析

§二原理返回

第二十九页，共一百三十三页，2022年，8月28日30

名称氢键区

三键区

双键区

单键区

（指纹区）波数范围4000~25002500~20002000~15001500~400通常类型C-HN-HO-HCNCCC=C=CC=0,C=CC-C,C-O-C,C-N2）红外光谱图分区：

表二红外光谱的分区第三节红外光谱分析

§二原理第三十页，共一百三十三页，2022年，8月28日31

表三氢键的伸缩振动吸收第三十一页，共一百三十三页，2022年，8月28日32

三键区：表四各类三键和累积双键伸缩振动吸收位置第三节红外光谱分析

§二原理第三十二页，共一百三十三页，2022年，8月28日33

双键区：

C=O

1900

-

1650

强峰。是判断酮、醛、

C=C

1680

1620

苯

生

物

频

2000

1650

-

和

2

-

4

衍

的

泛

-

-

H

外

、

C=C

面

内

很

，

特征吸收峰，其中酸酐因振动偶合而具

有双峰。

峰较弱（对称性较高）。在

附近有

个峰（苯环骨架振动），用于

识别分子中是否有芳环。

C

面

但

很

特

征

（

可

用

于

取

代

表

酸、酯及酸酐的

1600

1500

变形

振动

，

弱

类型

的

征

）

。

表五各类双键的特征吸收第三节红外光谱分析

§二原理第三十三页，共一百三十三页，2022年，8月28日34

在红外分析中，通常一个基团有多个振动形式，同时产生多个谱峰（基团特征峰及指纹峰），各类峰之间相互依存、相互佐证。通过一系列的峰才能准确确定一个基团的存在。

指纹区（可分为两个区）表六指纹区吸收第三节红外光谱分析

§二原理第三十四页，共一百三十三页，2022年，8月28日35

6、影响基团频率的因素：

基团频率主要由化学键的力常数决定。但分子结构和外部环境因素也对其频率有一定的影响。（1）电子效应：引起化学键电子分布不均匀的效应。包括：诱导效应、共轭效应和中介效应

（2）氢键效应

（3）振动耦合

（4）费米共振

（5）空间效应

（6）物质状态及制样方法

（7）溶剂效应

第三节红外光谱分析

§二原理返回

第三十五页，共一百三十三页，2022年，8月28日36

（１）、电子效应：

※诱导效应(Inductioneffect)

取代基电负性—静电诱导—电子分布改变—k增加—特征频率增加（移向高波数）。返回

第三节红外光谱分析

§二原理第三十六页，共一百三十三页，2022年，8月28日表10-7诱导效应对ν（C=O）的影响（纯品）第三十七页，共一百三十三页，2022年，8月28日38

定义：电子云密度均化—键长变长—k降低—特征频率减小（移向低波数）。※共轭效应(Conjugatedeffect)第三节红外光谱分析

§二原理返回

第三十八页，共一百三十三页，2022年，8月28日表10-8共轭效应对不饱和键振动波数的影响（纯物质）第三十九页，共一百三十三页，2022年，8月28日40

定义：孤对电子与多重键相连产生的p-

共轭，结果类似于共轭效应。

当诱导与共轭两种效应同时存在时，振动频率的位移和程度取决于它们的净效应。※中介效应(Mesomericeffect)：第三节红外光谱分析

§二原理返回

第四十页，共一百三十三页，2022年，8月28日41

（2）、氢键效应（X-H）：形成氢键使电子云密度平均化（缔合态），使体系能量下降，基团伸缩振动频率降低，其强度增加但峰形变宽。如羧酸RCOOH(C=O=1760cm-1，O-H=3550cm-1);(RCOOH)2(C=O=1700cm-1，O-H=3250-2500cm-1)如乙醇：CH3CH2OH（O=H=3640cm-1）(CH3CH2OH)2（O=H=3515cm-1）(CH3CH2OH)n（O=H=3350cm-1）第三节红外光谱分析

§二原理返回

第四十一页，共一百三十三页，2022年，8月28日42

当两个振动频率相同或相近的基团相邻并由同一原子相连时，两个振动相互作用（微扰）产生共振，谱带一分为二（高频和低频）。如羧酸酐分裂为C=O（

as1820、

s1760cm-1）（3）、振动耦合（Coupling）：第三节红外光谱分析

§二原理返回

第四十二页，共一百三十三页，2022年，8月28日43

当一振动的倍频与另一振动的基频接近（2A=B）时，二者相互作用而产生强吸收峰或发生裂分的现象。Ar-C()=880-860cm-1C=O(as)=1774cm-11773cm-1

1736cm-1（4）、费米共振：第三节红外光谱分析

§二原理返回

第四十三页，共一百三十三页，2022年，8月28日44

定义：由于空间阻隔，分子平面与双键不在同一平面，此时共轭效应下降，红外峰移向高波数。（5）、空间效应：第三节红外光谱分析

§二原理第四十四页，共一百三十三页，2022年，8月28日表10-9空间位阻对ν（C=C）和ν（C=O）的影响第四十五页，共一百三十三页，2022年，8月28日46

空间效应的另一种情况是张力效应：四元环>五元环>六元环。随环张力增加，红外峰向高波数移动。第三节红外光谱分析

§二原理返回

第四十六页，共一百三十三页，2022年，8月28日47

通常，物质由固态向气态变化，其波数将增加。如丙酮在液态时，C=O=1718cm-1;气态时C=O=1742cm-1，因此在查阅标准红外图谱时，应注意试样状态和制样方法。

（6）、物质状态及制样方法:第三节红外光谱分析

§二原理

返回

第四十七页，共一百三十三页，2022年，8月28日48

极性基团的伸缩振动频率通常随溶剂极性增加而降低。如羧酸中的羰基C=O：气态时：C=O=1780cm-1

非极性溶剂：C=O=1760cm-1

乙醚溶剂：C=O=1735cm-1

乙醇溶剂：C=O=1720cm-1因此红外光谱通常需在非极性溶剂中测量。

（7）、溶剂效应:第三节红外光谱分析

§二原理

返回

第四十八页，共一百三十三页，2022年，8月28日49

目前有两类红外光谱仪：

1、色散型

2、傅立叶变换型（FourierTransfer,FT）返回

第三节红外光谱分析

§三红外光谱仪第四十九页，共一百三十三页，2022年，8月28日50

是指在仪器中采用棱镜或光栅等色散元件与狭缝组成单色器，把光源发出的连续光谱分开，再用检测器不同频率处化合物的吸收情况。与双光束UV-Vis仪器类似，是利用双光束自动平衡原理。但部件材料和顺序不同。光源、吸收池、单色器和检测器及记录仪

1、色散型：第三节红外光谱分析

§三红外光谱仪第五十页，共一百三十三页，2022年，8月28日色散型红外光谱仪光路图第五十一页，共一百三十三页，2022年，8月28日52

常用的红外光源有Nernst灯和硅碳棒。（1）、光源：

表一0红外光源的类型和特点第三节红外光谱分析

§三红外光谱仪第五十二页，共一百三十三页，2022年，8月28日53

红外吸收池使用可透过红外的材料制成窗片；不同的样品状态（固、液、气态）使用不同的样品池，固态样品可与晶体混合压片制成。（2）、吸收池：表一1吸收池的材料及透光范围第三节红外光谱分析

§三红外光谱仪第五十三页，共一百三十三页，2022年，8月28日54

由色散元件、准直镜和狭缝构成。其中可用几个光栅来增加波数范围，狭缝宽度应可调。狭缝越窄，分辨率越高，但光源到达检测器的能量输出减少，这在红外光谱分析中尤为突出。为减少长波部分能量损失，改善检测器响应，通常采取程序增减狭缝宽度的办法，即随辐射能量降低，狭缝宽度自动增加，保持到达检测器的辐射能量的恒定。（3）、单色器：第三节红外光谱分析

§三红外光谱仪第五十四页，共一百三十三页，2022年，8月28日55

以光栅为分光元件的红外光谱仪不足之处：a）、需采用狭缝，光能量受到限制；b）、扫描速度慢，不适于动态分析及和其它仪器联用；c）、不适于过强或过弱的吸收信号的分析。返回

第三节红外光谱分析

§三红外光谱仪第五十五页，共一百三十三页，2022年，8月28日56

它是利用光的相干性原理而设计的干涉型红外分光光度仪。仪器组成为红外光源摆动的凹面镜摆动的凹面镜迈克尔逊干扰仪检测器样品池参比池同步摆动干涉图谱计算机解析红外谱图还原M1BSIIIM2D2、傅立叶红外光谱仪：

图10-9傅立叶变换红外光谱仪方块图第三节红外光谱分析

§三红外光谱仪第五十六页，共一百三十三页，2022年，8月28日第五十七页，共一百三十三页，2022年，8月28日58

单色光单色光二色光多色光单、双及多色光的干涉示意图图一0第三节红外光谱分析

§三红外光谱仪第五十八页，共一百三十三页，2022年，8月28日59

图一1多色干涉光经样品吸收后的干涉图(a)及其Fourier变换后的红外光谱图(b)第三节红外光谱分析

§三红外光谱仪第五十九页，共一百三十三页，2022年，8月28日60

FTIR光谱仪的优点:

（1）光学部件简单，只有一个动镜在实验中运动，不易磨损。（2）测量波长范围宽，其波长范围可达到45000~6cm-1

（3）精度高，光通量大，所有频率同时测量，检测灵敏度高。（4）扫描速度快，可作快速反应动力学研究，并可与GC、LC联用。（5）杂散光不影响检测。（6）对温度湿度要求不高。返回

第三节红外光谱分析

§三红外光谱仪第六十页，共一百三十三页，2022年，8月28日61

1、对试样的要求：（1）、试样应为“纯物质”（>98%），通常在分析前，样品需要纯化；对于GC-FTIR则无此要求。（2）、试样不含有水（水可产生红外吸收且可侵蚀盐窗）；（3）、试样浓度或厚度应适当，以使T在合适范围。2、制样方法：液体或溶液试样

（1）、沸点低易挥发的样品：液体池法。（2）、高沸点的样品：液膜法（夹于两盐片之间）。（3）、固体样品可溶于CS2或CCl4等无强吸收的溶液中。第三节红外光谱分析

§四试样制备返回

第六十一页，共一百三十三页，2022年，8月28日62

固体试样：（1）、压片法：1~2mg样+200mgKBr——干燥处理——研细：粒度小于2m（散射小）——混合压成透明薄片——直接测定；（2）、石蜡糊法：试样——磨细——与液体石蜡混合——夹于盐片间；石蜡为高碳数饱和烷烃，因此该法不适于研究饱和烷烃。（3）、薄膜法：高分子试样——加热熔融——涂制或压制成膜；高分子试样——溶于低沸点溶剂——涂渍于盐片——挥发除溶剂返回

第三节红外光谱分析

§四试样制备第六十二页，共一百三十三页，2022年，8月28日压片模具第六十三页，共一百三十三页，2022年，8月28日第六十四页，共一百三十三页，2022年，8月28日溶液法：溶液法适用于挥发性液体样品的测定。使用固定液池，将样品溶于适当溶剂中配成一定浓度的溶液(一般以10%w/w左右为宜)，用注射器注入液池中进行测定。第六十五页，共一百三十三页，2022年，8月28日第六十六页，共一百三十三页，2022年，8月28日67

1、饱和烃2、不饱和烃3、醇、酚和醚4、含羰基化合物5、含氮化合物6、金属有机化合物7、高分子化合物

返回

第三节红外光谱分析

§五各种有机化合物的红外光谱第六十七页，共一百三十三页，2022年，8月28日68

1、饱和烃：(1)C-H伸缩振动：对称伸缩振动（νs）和反对称伸缩振动（νas），在2800-3000cm-1之间，νas较νs在较高频率。(2)C-H弯曲振动：1475-700cm-1，甲基的对称变形振动出现在1375cm-1处，对于异丙基和叔丁基，吸收峰发生分裂。(3)碳碳骨架振动：750-720cm-1为-(CH2)2-的骨架振动，1253-1000cm-1为分叉甲基的骨架振动。第三节红外光谱分析

§五各种有机化合物的红外光谱返回

第六十八页，共一百三十三页，2022年，8月28日69

表一3烷烃的特征吸收位置第六十九页，共一百三十三页，2022年，8月28日70

返回

图一22，2，4-三甲基戊烷的红外光谱图第七十页，共一百三十三页，2022年，8月28日71

２、不饱和烃:（1）、烯烃

（2）、炔烃

（3）、芳香烃

第三节红外光谱分析

§五各种有机化合物的红外光谱返回

第七十一页，共一百三十三页，2022年，8月28日72

表一4第三节红外光谱分析

§五各种有机化合物的红外光谱（1）、烯烃第七十二页，共一百三十三页，2022年，8月28日73

图一31-己烯的红外谱图第三节红外光谱分析

§五各种有机化合物的红外光谱1、=C–H伸缩振动；2、–C–H伸缩振动；3、C=C伸缩振动；4、C-H弯曲振动第七十三页，共一百三十三页，2022年，8月28日74

烯烃类型

CH面外弯曲振动吸收位置（cm-1）

R1CH=CH2

995-985，910-905

R1R2C=CH2

895-885

R1CH=CHR2(顺)

730-650

R1CH=CHR2(反）

980-965

R1R2C=CHR3

840-790

返回

表一5=CH的面外弯曲振动第三节红外光谱分析

§五各种有机化合物的红外光谱第七十四页，共一百三十三页，2022年，8月28日75

（2）、炔烃化合物：C-H伸缩振动：3340-3300厘米-1，波数高于烯烃和芳香烃，峰形尖锐。C-C叁键伸缩振动：2100厘米-1，峰形尖锐，强度中到弱。干扰少，位置特征。末端炔基该吸收强。分子对称性强时，该吸收较弱。腈类化合物，C-N叁键伸缩振动出现在2300-2220厘米-1，波数比炔烃略高，吸收强度大。第三节红外光谱分析

§五各种有机化合物的红外光谱返回

第七十五页，共一百三十三页，2022年，8月28日76

~3340cm-1：叁键C—H伸缩振动，~3020cm-1:苯环=C—H伸缩振动~2115cm-1:伸缩振动图一4苯基乙炔的红外光谱图第七十六页，共一百三十三页，2022年，8月28日77

图一51-己炔红外光谱第三节红外光谱分析

§五各种有机化合物的红外光谱第七十七页，共一百三十三页，2022年，8月28日78

图一6正丁腈的红外谱图第三节红外光谱分析

§五各种有机化合物的红外光谱第七十八页，共一百三十三页，2022年，8月28日79

丙二烯类：两个双键共用中间碳原子，耦合强烈，1600cm-1无吸收，在2000-1915cm-1和1100-1000cm-1附近有不对称和对称身下厮守，两峰相距900cm-1，前者为中强峰，后者为弱峰。

第三节红外光谱分析

§五各种有机化合物的红外光谱返回

第七十九页，共一百三十三页，2022年，8月28日80

振动类型

波数（cm-1）

说明

芳环C-H伸缩振动

3050±50

强度不定

骨架振动

1650~1450

峰形尖锐，通常为4个峰，但不一定同时出现

C-H弯曲振动（面外）

910~650

随取代情况改变

表一6芳香烃的特征吸收

（3）、芳香烃：第三节红外光谱分析

§五各种有机化合物的红外光谱返回

第八十页，共一百三十三页，2022年，8月28日81

表一7取代苯的C-H面外弯曲振动吸收峰位置取代类型

C-H面外弯曲振动吸收峰位置（cm-1）

苯

670

单取代

770-730，710-690

二取代

1，2-

770-735

1，3-

810-750，710-690

1，4-

833-810

三取代

1，2，3-

780-760，745-705

1，2，4-

885-870，825-805

1，3，5-

865-810，730-675

四取代

1，2，3，4-

810-800

1，2，3，5-

850-840

1，2，4，5-

870-855

五取代

870

第三节红外光谱分析

§五各种有机化合物的红外光谱第八十一页，共一百三十三页，2022年，8月28日82

图一7各类取代苯的倍频吸收和面外弯曲振动吸收第八十二页，共一百三十三页，2022年，8月28日83

图一8甲苯的红外光谱图

第八十三页，共一百三十三页，2022年，8月28日84

图一9苯乙烯的红外光谱图

~1630cm-1:C=C伸缩振动；~1600，1580，1450cm-1:苯环骨架振动第八十四页，共一百三十三页，2022年，8月28日85

图二0α-甲基萘的红外光谱图

返回

第八十五页，共一百三十三页，2022年，8月28日86

醇和酚存在三个特征吸收：羟基OH伸缩振动和弯曲振动，C-O伸缩振动。

基团

吸收位置（cm-1）

说明

υO—H

3650~3580（游离）

3550~3450（二聚体）

3400~3200（多聚体）

3600-2500（分子内缔合）

尖

中强，较尖

强，宽

宽，散

δC—O

1050（伯）

1100（仲）

1150（叔）

1200（酚）

强，有时发生裂分

δH—O

1500~1250

650

面内弯曲，强，宽

面外弯曲，宽

3、醇、酚和醚：表一8醇和酚的特征吸收第三节红外光谱分析

§五各种有机化合物的红外光谱返回

第八十六页，共一百三十三页，2022年，8月28日87

图二1正丁醇的红外光谱

~3450cm-1：缔合O—H伸缩振动；~1350cm-1：O—H面内弯曲振动

第八十七页，共一百三十三页，2022年，8月28日88

图二2苯酚的红外光谱图第八十八页，共一百三十三页，2022年，8月28日89

图二3乙醇在CCl4中浓度变化对红外吸收的影响

第八十九页，共一百三十三页，2022年，8月28日90

浓度对羟基吸收峰的影响：返回

图二4第三节红外光谱分析

§五各种有机化合物的红外光谱第九十页，共一百三十三页，2022年，8月28日91

（1）、醛酮

（2）、羧酸、羧酸盐

（3）、酯

（4）、酸酐

（5）、酰卤

（6）、酰胺

返回

4、羰基化合物：第三节红外光谱分析

§五各种有机化合物的红外光谱91

（1）、醛酮

（2）、羧酸、羧酸盐

（3）、酯

（4）、酸酐

（5）、酰卤

（6）、酰胺

返回

4、羰基化合物：第三节红外光谱分析

§五各种有机化合物的红外光谱第九十一页，共一百三十三页，2022年，8月28日92

表一9羰基化合物的C=O伸缩振动吸收化合物类型

吸收峰位置（cm-1）

醛

1735-1715

酮

1720-1710

酸

1770-1750

酯

1745-1720

酰胺

1700-1680酸酐

1820和1760

第三节红外光谱分析

§五各种有机化合物的红外光谱第九十二页，共一百三十三页，2022年，8月28日93

（1）、醛酮：

醛和酮的C=O伸缩振动吸收位置是差不多的(图二5~图二7),虽然醛的羰基吸收位置比相应的酮高10~15cm-1,单这一区别不足以区分两类化合物,然而醛氢伸缩振动：2900-2700厘米-1有尖锐的小吸收峰出现，根据此峰可以判断醛的存在。

第三节红外光谱分析

§五各种有机化合物的红外光谱第九十三页，共一百三十三页，2022年，8月28日94

~2720cm-1:醛基C—H伸缩振动，特征；~1730cm-1：—C=O伸缩振动

图二5正丁醛红外光谱图第三节红外光谱分析

§五各种有机化合物的红外光谱第九十四页，共一百三十三页，2022年，8月28日95

图二6苯甲醛红外光谱图第三节红外光谱分析

§五各种有机化合物的红外光谱第九十五页，共一百三十三页，2022年，8月28日96

苯异丙基酮：

-1694cm-1：C=O伸缩振动，羰基与苯环共轭，吸收移向低波数；-1580cm-1：苯环骨架振动，与羰基共轭，移向低波数图二7苯基异丙基的红外光谱图第九十六页，共一百三十三页，2022年，8月28日97

表二0羧酸和羧酸盐的特征吸收CO2-的对称伸缩振动，1650-1540，最强峰，反对称伸缩振动，1420-1300，强峰

（2）、羧酸、羧酸盐第九十七页，共一百三十三页，2022年，8月28日98

图20-282-甲基丙酸红外光谱图

3300~2500cm-1：羧酸二聚体的O—H伸缩振动，峰形宽，散；1710cm-1：C=O伸缩振动第九十八页，共一百三十三页，2022年，8月28日99

图20-29苯甲酸红外光谱图

第九十九页，共一百三十三页，2022年，8月28日100

图三0乙酸铅红外光谱图

~1550cm-1：—COO—反对称伸缩振动；~1405cm-1：—COO—对称伸缩振动

第一百页，共一百三十三页，2022年，8月28日101

（3）、酯

图三1乙酸甲酯~1740cm-1：C=O伸缩振动；~1190cm-1：C-O-C非对称伸缩振动，第一吸收

第一百零一页，共一百三十三页，2022年，8月28日102

图三2苯甲酸甲酯红外谱图第一百零二页，共一百三十三页，2022年，8月28日103

（4）、酸酐：有两个羰基伸缩振动，相差60厘米-1，反对称伸缩位于高频区，对称伸缩振动位于低频区。开链酸酐的高波数峰比低波数峰强，有张力的环状酸酐两峰的相对强度正好相反，强度差别比开链酸酐悬殊。

第三节红外光谱分析

§五各种有机化合物的红外光谱返回

第一百零三页，共一百三十三页，2022年，8月28日104

图三3丙酐的红外光谱第一百零四页，共一百三十三页，2022年，8月28日105

图三4三甲基乙酸酐红外谱图第一百零五页，共一百三十三页，2022年，8月28日106

图三5邻苯二甲酸酐红外谱图第一百零六页，共一百三十三页，2022年，8月28日107

（5）、酰卤：卤素原子直接与羰基相连，强诱导效应使羰基伸缩振动大大升高。脂肪族位于1800厘米-1附近。C-X伸缩振动：脂肪族1000-910厘米-1，峰形宽大，芳香族1250-1110厘米-1，通常分裂为数个峰。C-X弯曲振动：1340厘米-1第三节红外光谱分析

§五各种有机化合物的红外光谱返回

第一百零七页，共一百三十三页，2022年，8月28日108

图三6金刚烷酰氯红外谱图第一百零八页，共一百三十三页，2022年，8月28日109

（6）、酰胺：N-H伸缩振动：3540-3125厘米-1，伯酰胺为强度相近的双峰，相距120厘米-1，仲酰胺为单峰，叔酰胺无此峰。羰基伸缩振动：1690-1620厘米-1（酰胺I峰）N-H弯曲振动+C-N伸缩振动：1650-1580厘米-1（酰胺II峰）C-N伸缩振动：1430-1400（酰胺III峰）第三节红外光谱分析

§五各种有机化合物的红外光谱返回

第一百零九页，共一百三十三页，2022年，8月28日110

图三7吡嗪酰胺（抗结核病药）红外谱图第一百一十页，共一百三十三页，2022年，8月28日111

表二1第三节红外光谱分析

§五各种有机化合物的红外光谱返回

第一百一十一页，共一百三十三页，2022年，8月28日112

表二2含氮化合物（胺、亚胺和胺盐）吸收峰特征

特征吸收

化合物

吸收峰位置(cm-1)

吸收峰特征

NH伸缩振动

伯胺类

3500-3300

两个峰，强度中

仲胺类

3500-3300

一个峰，强度中

亚胺类

3400-3300

一个峰，强度中

NH弯曲振动

伯胺类

1650-1590

强度强，中

仲胺类

1650-1550

强度极弱

C-N振动

芳香胺

伯

1340-1250

强度强

仲

1350-1280

强度强

叔

1360-1310

强度强

脂肪胺

1220-1020

强度中，弱

1410

强度弱

5、含氮化合物第一百一十二页，共一百三十三页，2022年，8月28日113

~1590cm-1NH2剪式振动；~1185cm-1：C—N伸缩振动

图三82-戊胺红外谱图第一百一十三页，共一百三十三页，2022年，8月28日114

~3310cm-1：弱峰，N—H伸缩振动；~1460cm-1：CH2剪式振动+CH3反对称变形振动；~1110Cm-1：C—N伸缩振动；~715cm-1：N—H非平面摇摆振动图三9二己胺红外谱图第一百一十四页，共一百三十三页，2022年，8月28日115

图四0三乙胺红外谱图第一百一十五页，共一百三十三页，2022年，8月28日116

6、金属有机化合物

图四1三苯基砷的红外光谱图

3078cm-1：苯基C-H伸缩振动；1607cm-1:苯基C=C伸缩振动；1488，1432cm-1苯环骨架振动；734，694cm-1：单取代苯的C-H弯曲振动

第一百一十六页，共一百三十三页，2022年，8月28日117

7、高分子化合物：

图四2聚异戊二烯的红外光谱图

1652cm-1:C=C伸缩振动；1438cm-1：甲基反对称变形振动和亚甲基剪式振动重叠；1369cm-1：甲基对称变形振动

第一百一十七页，共一百三十三页，2022年，8月28日118

1、先行工作

2、谱图采集

3、谱图解析

4、示例

返回

第三节红外光谱分析

§六样品红外分析步骤第一百一十八页，共一百三十三页，2022年，8月28日119

（1）、该化合物的信息收集：试样来源、熔点、沸点、折光率、旋光率、状态、用途、是否混合物等；（2）、样品的分离与纯化（化学、物理方法与计算机差谱）；（3）、应用其他的分离分析方法1、先行工作返回

第三节红外光谱分析

§六样品红外分析步骤第一百一十九页，共一百三十三页，2022年，8月28日120

（1）、制样方法的选择（压片、涂膜等）；（2）、扫描样品得样品红外图（扣除背景）。2、谱图采集：第三节红外光谱分析

§六样品红外分析步骤返回

第一百二十页，共一百三十三页，2022年，8月28日121

（1）、确定化合物的类型

（2）、查找特征基团频率，推测分子可能的基团

（3）、查找红外指纹区，进一步验证基团的相关峰

（4）、能过其它定性方法进一步确证：

UV-Vis、MS、NMR、Raman等。(略)（5）、不饱和度的计算（已知分子式）

3、谱图解析：第三节红外光谱分析

§六样品红外分析步骤返回

第一百二十一页，共一百三十三页，2022年，8月28日122

a）、区分无机物和有机物

b）、区别饱和与不饱和化合物（3000cm-1前有峰为饱和C-H峰，后有峰可能有不饱和C-H峰）c）、区分脂肪族和芳香族化合物（1）、确定化合物的类型：返回

第三节红外光谱分析

§六样品红外分析步骤第一百二十二页，共一百三十三页，2022年，8月28日123

氢键区：4000~2500cm-1

三键区：2500~2000cm-1

双键区：2000~1500cm-1

（2）、查找特征基团频率，推测分子可能的基团第三节红外光谱分析

§六样品红外分析步骤返回

第一百二十三页，共一百三十三页，2022年，8月28日124

（3）、查找红外指纹区，进一步验证基团的相关峰：a）1460cm-1和；1380cm-1：b）900~650cm-1强峰，，判断芳烃取代类型；c）10