材料研究与测试方法Apdf课件 5.3 红外光谱的定性分析

5.3.1定性分析参数1．吸收峰（谱带）的个数每种物质的实测红外光谱的谱带数目是一定的，它是定性分析的重要指标。峰数往往少于基本振动数目，其原因：i当振动过程中分子不发生偶极矩变化时，不引起红外吸收；ii频率完全相同的振动彼此发生简并；iii吸收强度太弱，以致无法测定。

5.3红外光谱的定性分析谱带的个数酚醛树脂ＢａＮＯ３2．吸收峰（谱带）位置

红外光谱带的位置即谱带所对应的频率，对应着化合物中分子或基团的振动形式，它是指示某一分子或某一基团存在的标志。

(1)同一基团，伸缩振动频率较高，弯曲振动频率较低；

比如:Si-0的伸缩振动:～

1100cm-1

Si-0的弯曲振动:～

500cm-1

(2)不同基团，价键越强，振动频率越高；

(3)同一键连接的原子越轻，振动频率越高。ＣａＳＯ４·1/２Ｈ２ＯCaCO3

每一物态、每一基团、每一振动形式都对应着一定的谱带形状，因此，它可以揭示物质结构的信息。结晶好的物质的吸收谱带较尖较窄,结晶不好的物质的吸收谱带宽而散漫；无机物基团的谱带大而宽，有机物基团的谱带尖而窄；对称性高的分子或基团的谱带连续完整，对称性低者出现谱带分裂。3．吸收峰（谱带）形状（1）吸收峰（谱带）的绝对强度：实测的每个吸收峰的峰面积或峰高。受样品量及实验条件的限制。（2）吸收峰（谱带）的相对强度：指某物质中的所有红外吸收谱带相对于某一吸收谱带的比值（峰面积或峰高）。每一种物质、每一吸收带的相对强度是一定的，它同样是由该吸收带所对应的价键的振动决定的。4．吸收峰（谱带）的强度蔗糖葡萄糖相对强度的比较:

一单一组分的鉴定：

1.观察特征频率区：判断官能团。

2.观察指纹区：进一步确定基团的结合方式。以确定所属化合物的类型。

3.对照标准谱图:确定物质。

5.3.2红外谱图解析的基本步骤同分异构体（二甲苯）的比较邻位间位对位766，687cm-1740cm-1793cm-11

4000-1400cm-1区域叫官能团区。该区域出现的吸收峰，较为稀疏，容易辨认。21400-400cm-1区域叫指纹区。这一区域主要是：C－C、C－N、C－O等单键和各种弯曲振动的吸收峰，其特点是谱带密集、难以辨认。有机化合物基团的特征频率

是—O—H和—

N—

H的振动，确定醇，酚，酸，胺。在非极性溶剂中，浓度较小（稀溶液）时，峰形尖锐，强吸收；当浓度较大时，发生缔合作用，峰形较宽。O-H（1）36503200cm-1

苯环上的

C—H

3030cm-1

烯烃上的=C—H

3010

3260cm-1

炔烃上的

C—H3300cm-13饱和碳原子上的碳-氢振动（—C—H）3000cm-1以下

—CH32960cm-1

反对称伸缩振动2870cm-1

对称伸缩振动

—CH2—2930cm-1反对称伸缩振动2850cm-1

对称伸缩振动

—C—H2890cm-1

弱吸收3000cm-1以上2不饱和碳原子上的碳-氢振动（=C—H、C—H）4．叁键(CC)伸缩振动区(25001900cm-1)（1）RCCH（21002140cm-1）

RCCR’（21902260cm-1）

R=R’时，无红外活性（2）RCN（21002140cm-1）5.C=O（18501600cm-1

）

碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。不同的羰基化合物6双键伸缩振动区(16001900cm-1)苯衍生物在1650

2000cm-1出现C-H和C=C键的面内变形振动的泛频吸收（强度弱），可用来判断取代基位置。（1）RC=CR’16201680cm-1

强度弱，

R=R’（对称）时，无红外活性。（2）单核芳烃的C=C键伸缩振动（16261650cm-1）7X—Y，X—H变形振动区<1650cm-1

指纹区(1350650cm-1),较复杂。

C-H，N-H的变形振动；

C-O，C-X的伸缩振动；

C-C骨架振动等。精细结构的区分。特征基团频率基团振动方式吸收峰位置/cm-1甲基反对称伸缩振动2962±10对称伸缩振动2872±10面外弯曲振动1450±10面内弯曲振动1385～1370亚甲基反对称伸缩振动2926±5对称伸缩振动2853±10面外弯曲振动1465±20烯烃C=C双键伸缩振动1680～1600不饱和C-H伸缩振动3100～3000炔烃碳碳叁键伸缩振动2140～2100苯环C=C骨架振动1650～14502～4个峰C-H伸缩振动3100～3000C-H面外弯曲振动900～650单取代：770～730710～690邻双取代：770～735间双取代：810～750725～680对双取代：860～790基团振动方式吸收峰位置/cm-1羰基脂肪酮1715±10芳香酮1690±10脂肪醛1730±10芳香醛1705±10脂肪酸1710±10芳香酸1690±10脂肪酯1740±5芳香酯1720±5醚类C-O-C伸缩振动1150～1060NH基团伯胺3500～3300双峰仲胺3350～3310单峰叔胺无2无机阴离子基团的吸收峰位置基团频率/cm-1强度CO32-1530～1320890～800，745～670swSiO42-1175～860570～410宽,swNO3-1810～1730，1450～13001060～1020，850～800尖,w,有的呈双峰宽,sHPO42-2400～23401120～1070，1020～10051000～970s宽,s尖,wPO43-1120～940620～450宽,s多个峰SO42-1210～10401036～960680～580宽,s尖,w双峰(二)混合物的鉴定：

1准备工作

了解试样的来源、纯度、熔点、沸点等各种信息。

2分离混合样品。

3再按鉴定单一组分的方法进行。

1标准图谱比对法：利用许多汇集成册的标准红外光谱集；也可将这些图谱贮存在计算机中，用以对比和检索。

2标准样品比对法：

比较样品与标准样品的红外图谱。5.３.３定性分析方法5.３.４无机物的分析1分析基团无机物中吸收峰的产生是由阴离子基团的振动引起的，因此，先判断出阴离子基团的类型。2分析物相查找标准图谱，鉴定物相。CaCO3ν（CO32-）（CO32-）面外（CO32-）面内1424cm-1:CO32-的伸缩振动；876cm-1:CO32-的面外弯曲振动；712cm-1:CO32-的面内弯曲振动。据此，判断样品中含有CO32-，再将此图与标准图谱进行对照，最终确定为CaCO3。基团分析：不饱和度U其中，n1------分子中一价原子的数目（Ｈ）

n３------分子中三价原子的数目（Ｎ）

n４------分子中四价原子的数目（Ｃ）5.３.5有机化合物的分析

2963282427221728146713811160例根据IR谱图确定化合物C4H8O结构。解：１不饱和度：U=1+4+（0-8/2）=1２IR谱峰归属～

2963cm-1-CH2或-CH3的C-H伸缩振动峰，ν（CH3）和

ν（CH2）2824，2722cm-1醛基C-H伸缩振动峰1728cm-1强峰,C＝O伸缩振动峰,可能是醛ν（C=O）1467cm-1甲基不对称变形振动峰和CH2剪式振动的迭合。1381cm-1CH3的C-H对称变形振动，δ

（CH3）甲基特征。1160cm-1C-C伸缩振动峰结果：5.３.6聚合物的分析

六个区：Ⅰ区1800~1700cm-1：聚酯、聚碳酸酯和聚酰亚胺等；Ⅱ区1700~1500cm-1：聚酰胺、三聚氰胺-甲醛树脂；Ⅲ区1500~1300cm-1：饱和聚烃、极性基团取代的聚烃；Ⅳ区1300~1200cm-1：芳香族聚密、含氯聚合物；Ⅴ区1200~1000cm-1：聚醚、醇类、含氯、含氮聚合物；Ⅵ区1000~600cm-1：取代苯、不饱和双键和含氯聚合物以及含有机硅的聚合物。1聚丙烯2958cm-1：甲基CH3的非对称伸缩振动;2917cm-1：亚甲基CH2的非对称伸缩振动;2841cm-1：亚甲基的对称伸缩振动;1460cm-1：CH2的弯曲振动+亚甲基的对称伸缩振动。1377cm-1：CH3的弯曲振动;1156cm-1：ω（CH3）（面外摇摆）;969cm-1：δ（CH3）(面内摇摆）。分析2

聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）ν(C=O)ν(C-O-C)δ(CH3)δ(CH2)1《SadtlerStandardInfraredGrating