红外研究方法

红外光谱（FTIR）辐射分子运动光谱类型X射线内层电子跃迁X射线谱紫外-可见外层电子跃迁紫外-可见光谱红外振动跃迁红外光谱拉曼光谱微波转动跃迁自旋跃迁转动光谱顺磁共振无线电波核自旋跃迁核磁共振电磁波与光谱红外光谱拉曼光谱对偶极矩变化敏感鉴定官能团对极化率变化敏感提供高聚物的骨架特征分子振动光谱红外光谱使用的电磁波400～1225～830远红外4000～4002.5～25中红外13300～40000.75～2.5近红外波数(cm-1)波长(m)类型分子振动的基频吸收分子振动的泛频吸收转动能级跃迁、重原子团或化学键的振动光谱及晶格振动光谱研究对象1666年牛顿证明一束白光可分为一系列不同颜色的可见光红外光谱的发展1800年，W.Herschel发现可见光区域红色末端之外还有看不见的其他辐射区域存在，其次是这种辐射能够产生热1881,

Abney和Festing第一次将红外线用于分子结构研究,Hilger光谱仪拍下了46个有机液体的从0.7到1.2微米区域的红外吸收光谱。由于这种仪器检测器的限制，所能够记录下的光谱波长范围十分有限。

发明测辐射热仪1889，Angstrem首次证实尽管CO和CO2都是由碳原子和氧原子组成，但因为是不同的气体分子而具有不同的红外光谱图。这个试验最根本的意义在于它表明了红外吸收产生的根源是分子而不是原子。1892，Julius发表了20多种有机化合物的红外光谱，发现凡是含甲基的物质在3.45m（3000cm-1）处都有吸收。第一次将分子的结构特征和光谱吸收峰的位置直接联系起来。1905，科伯伦茨发表了128种化合物的红外光谱1930，全面深入研究了红外光谱，研究了基频谱带的归属Elmer21双光束红外光谱议美国Perkin-Elmer公司1950开始制造是最早期商业化生产的双光束红外光谱议第一代以棱镜做色散原件的商品化红外光谱仪问世1960，第二代以光栅做色散原件的红外光谱仪投入使用；开发了红外全反射装置、红外显微镜、红外偏振光等附件；应用了计算机FTS-14型傅立叶变换红外光谱仪美国Digilab公司在1969年开始生产是最早商业化和完全由计算机控制傅立叶变换红外光谱仪第三代干涉型傅立叶变换红外光谱仪投入使用Nicolet红外光谱仪具有快速、高信噪比和高分辨率等特点催生了许多新技术，例如步进扫描、时间分辨和红外成像等傅立叶红外光谱仪特点1.红外光谱的基本原理2.影响官能团特征振动频率的因素3.红外光谱的分区4.常见聚合物的红外光谱5.红外光谱仪器6.红外光谱样品的制备方法7.计算机辅助技术8.红外光谱的解析技巧9.红外光谱的应用10.其他红外光谱技术红外光谱1.1多原子分子的振动方式与谱带伸缩振动对称伸缩振动s不对称伸缩振动as弯曲振动面内剪式弯曲振动面外剪式弯曲振动面内摇摆弯曲振动面外摇摆弯曲振动as>s>>1.红外光谱的基本原理多原子分子的红外吸收谱带基频：V0V1的跃迁倍频：V0V2的跃迁组合频：两个或多个基频频率之和或之差V0V1V2振动偶合：当两个或两个以上的基团连接在分子中同一个原子上时，其振动吸收带常常发生裂分，形成双峰。费米共振：当强度很弱的倍频带或组频带位于某一强基频吸收带附近时，弱的倍频带或组频带和基频带之间发生偶合，产生费米共振。CCOCl1.2红外吸收的产生条件分子振动中偶极矩发生变化E＝E激－E基＝h＝q×r：偶极矩q：负电荷量的大小r：正负电荷中心距离O－O、N－N、O＝C＝O

C＝O、O－H、N－H不对称伸缩振动，2349cm1对称伸缩振动，无红外吸收弯曲振动，667cm11.3红外谱图的表示吸光度A＝lg(I0/I)，cm-1百分透过率T%＝I/I0×100%：波长，mA=lgI0/I=clA：吸光度T%：百分透过率I0：入射光强I：透射光强1.红外光谱的基本原理2.影响官能团特征振动频率的因素3.红外光谱的分区4.常见聚合物的红外光谱5.红外光谱仪器6.红外光谱样品的制备方法7.计算机辅助技术8.红外光谱的解析技巧9.红外光谱的应用10.其他红外光谱技术红外光谱2.影响官能团特征吸收频率的因素红外光谱的分区影响官能团特征吸收频率的因素2.1键力常数和原子质量的影响2.2电子效应2.3氢键2.4空间效应2.5物态的影响2.6浓度的影响2.1化学键的力常数和原子质量的影响：波数k：化学键的力常数C：光速μ：折合质量m1,m2：原子质量231018901850I－HSb－HSn－H2650230021502070Br－HSe－HAs－HGe－H28902570235021501750Cl－HS－HP－HSi－HAl－H40003600340029002400F－HO－HN－HC－HB－HX-H键伸缩振动频率氘代的影响2.2电子效应分子中成键电子云分布发生变化而引起①诱导效应18501800174017301715波数(cm-1)FClOR’HR’X基C=O波数随X的变化电负性取代基使双键的双键性增强②共轭效应16631690168016901730波数(cm-1)ArN(CH3)2ArNR’R’’SR’HX基C=O波数随X的变化使双键性降低2.3氢键氢键使谱峰向低波数方向移动，谱峰同时加宽、变强(宽)2.4空间效应①环的张力波数(C=O)：1716174517751850波数(CH2)：2919292529753050波数(C=C)：1652161615661641②空间位阻波数(C=O)：1663168616932.5物态的影响2.6浓度的影响2.影响官能团特征吸收频率的因素2.1键力常数和原子质量的影响2.2电子效应2.3氢键2.4空间效应2.4物态的影响2.5浓度的影响3.红外光谱的分区OH、NH、CH等的弯曲振动COCCCNCCCNCNOCC、CO、CN等的伸缩振动FHOHNHCHX-H伸缩振动区（4000～2500cm-1）饱和CH的伸缩振动：3000～2800cm-1烯烃CH的伸缩振动：3100～3010cm-1苯环C－H伸缩振动：3100～3000cm-1炔烃CH伸缩振动：3340～3260cm-1(s，尖)CH特例：醛基的CH伸缩振动：~2820cm-1(C-H，m)CH弯曲振动倍频：2740~2720cm-1(C-H，m，尖)O－H：3640～3610cm-1（无氢键，尖且弱）3600～3100cm-1（氢键，宽且强）NH伯胺仲胺3500～3250cm-1（m，双）3500～3300cm-1（m，单）3540～3180cm-1（尖，双）3460～3400cm-1（尖，单）伯酰胺仲酰胺叁键和累积双键区（2500～2000cm-1）炔基R－C≡CH：2200～2060

cm1腈基R－C≡N：

2260～2220cm1重氮基R－N≡N：

2280～2240cm1异氰酸酯 N＝C＝O 2260，1410

cm1双峰丙二烯 C＝C＝C 2100～1950

cm1（m）烯酮基 C＝C＝O 2150，1120

cm1双峰异硫代氰酸酯 N＝C＝S 2140～1990

cm1（s）

烯亚胺 C＝C＝N 2000cm1（m）CO2 O＝C＝O 2350cm-1B-H、P-H、Se-H、Si-H的伸缩振动双键伸缩振动区（2000～1500cm-1）酮醛酸酯酸酐酰卤酰胺C＝O诱导效应：共轭效应：极性取代使C＝O吸收往高波数移动共轭取代使C＝O吸收往低波数移动C=OC=C苯环骨架双键伸缩振动：1600,1585,1500,1450cm-1N=O：1580～1500和1380～1300cm1指纹区（1500～600cm-1）苯环的组合频及面外弯曲振动谱带红外光谱的分区CHOHNHSHC＝OC＝CC＝NN＝OCCCNC=C=COH、NH、CH等的弯曲振动CC、