第6章-红外吸收光谱第二次课课件

1、2021-10-211第六章第六章红外吸收光谱法红外吸收光谱法6-1 概述概述6-2 红外吸收光谱法红外吸收光谱法 的基本原理的基本原理6-3 红外吸收光谱法红外吸收光谱法 与分子结构的关系与分子结构的关系6-4 红外吸收光谱仪红外吸收光谱仪6-5 红外吸收光谱法红外吸收光谱法 的应用的应用2021-10-212 一、定义一、定义利用红外分光光度计测利用红外分光光度计测量物质对红外光的吸收及量物质对红外光的吸收及所产生的红外吸收光谱对所产生的红外吸收光谱对物质的组成和结构进行分物质的组成和结构进行分析测定的方法，称为析测定的方法，称为红外红外吸收光谱法吸收光谱法。( i n f r a r e

2、 d a b s o r p t i o n spectrum, IR) 6-1 概述概述IR（远远）IR(中中)UV-Vis2021-10-213名称名称（m）（cm1）近红外近红外中红外中红外远红外远红外0.782.52.525251000128204000400040040010二、红外光谱的分类二、红外光谱的分类例如：固体粉末样品制备例如：固体粉末样品制备 卤化物压片法卤化物压片法：基质有氯化钠、溴化钾、氯化：基质有氯化钠、溴化钾、氯化银、碘化铯，银、碘化铯，最常用的是溴化钾最常用的是溴化钾，压成直径，压成直径13mm13mm，厚度厚度0.50.5mmmm的薄片，的薄片，溴化钾与样品的

3、比例为溴化钾与样品的比例为100100：1 1（样品约（样品约1 12mg2mg）注意注意：1.1.溴化钾必须干燥；溴化钾必须干燥；2.2.溴化钾研磨很细；溴化钾研磨很细；3.3.控制溴化钾与样品的比例控制溴化钾与样品的比例适用适用：可以研细的样品。但对于不稳定的化合物，如发生分：可以研细的样品。但对于不稳定的化合物，如发生分解、异构化、升华等变化的化合物不宜使用压片法。解、异构化、升华等变化的化合物不宜使用压片法。注意样品的干燥，不能吸水。注意样品的干燥，不能吸水。红外实验所需的油压机以及模具红外实验所需的油压机以及模具红外实验所需的样品架红外实验所需的样品架2021-10-217一、红外吸

4、收光谱产生的条件一、红外吸收光谱产生的条件 (1)分子振动时，必须伴随有分子振动时，必须伴随有瞬时偶极矩的变化瞬时偶极矩的变化，分子才会吸收特定频率的红外光。，分子才会吸收特定频率的红外光。（偶合作用）（偶合作用）只有同核双原子分子才是非红外活性，如只有同核双原子分子才是非红外活性，如H2、N2等。等。 (2)照射分子的红外光频率与分子某种振动频率照射分子的红外光频率与分子某种振动频率相同时，才能产生跃迁，在红外谱图上出现相应的相同时，才能产生跃迁，在红外谱图上出现相应的吸收带。吸收带。（E辐射辐射= E振动振动 ）6-2 红外吸收光谱法的基本原理红外吸收光谱法的基本原理2021-10-218

5、二、分子振动与红外吸收峰二、分子振动与红外吸收峰1.双原子分子的振动双原子分子的振动分子中的原子视为小球，其间的化学键看作不分子中的原子视为小球，其间的化学键看作不计质量的弹簧。原子沿键轴方向的伸缩振动。计质量的弹簧。原子沿键轴方向的伸缩振动。m1、m2为双原子分子为双原子分子中的两个原子质量。中的两个原子质量。r为分子键的长度。为分子键的长度。2021-10-2192.多原子分子的振动多原子分子的振动 双原子分子只有一种振动形式双原子分子只有一种振动形式 沿键轴方向的伸缩振动；沿键轴方向的伸缩振动； 多原子分子的振动多原子分子的振动 除除伸缩振动伸缩振动外，还有改变键角的外，还有改变键角的弯

6、曲振动弯曲振动。 一般来说，键长的改变比键角的改变需要一般来说，键长的改变比键角的改变需要更大的能量，因此更大的能量，因此伸缩振动出现在高频区伸缩振动出现在高频区，而，而弯曲弯曲振动则出现在低频区振动则出现在低频区。2021-10-2110分子的振动形式可分成两大类：分子的振动形式可分成两大类：（1）伸缩振动）伸缩振动() 对称伸缩振动（对称伸缩振动（ s） 反对称伸缩振动（反对称伸缩振动（ as）CH22021-10-2111（2）变形或弯曲振动）变形或弯曲振动() 面内变形振动：剪式振动（面内变形振动：剪式振动（) 面内摇摆振动面内摇摆振动() 面外变形振动：面外摇摆振动（面外变形振动：面

7、外摇摆振动（） 扭曲变形振动（扭曲变形振动（）CH22021-10-21123.红外吸收峰的数目与强度红外吸收峰的数目与强度 峰数与分子自由度有关峰数与分子自由度有关。无瞬间偶极矩变化时，。无瞬间偶极矩变化时，无红外吸收。无红外吸收。理论上：理论上：N个原子组成的个原子组成的线性分子：线性分子：3N-5（自由度）（自由度） N个原子组成的个原子组成的非线性分子：非线性分子：3N-6 （自由度）（自由度）2021-10-2113实际峰数往往不同于理论计算基本振动数目的原因：实际峰数往往不同于理论计算基本振动数目的原因：（1）没有偶极矩变化振动过程不引起红外吸收。）没有偶极矩变化振动过程不引起红外

8、吸收。（2）频率完全相同的振动彼此发生简并。）频率完全相同的振动彼此发生简并。（3）强宽峰往往要覆盖与它频率相近的弱而窄的吸收峰。）强宽峰往往要覆盖与它频率相近的弱而窄的吸收峰。（4）吸收峰落在中红外区域（）吸收峰落在中红外区域（4 000400cm-1）以外。）以外。（5）吸收强度太弱，以致无法测定。）吸收强度太弱，以致无法测定。 （倍频和组频的产生）（倍频和组频的产生）（6）振动偶合：当两个振动频率相同或相近的基团相邻并具有）振动偶合：当两个振动频率相同或相近的基团相邻并具有一公共原子时，由于一个键的振动通过公共原子使另一个键的一公共原子时，由于一个键的振动通过公共原子使另一个键的长度发生

9、改变，产生一个长度发生改变，产生一个“微扰微扰”，其结果使振动频率发生变，其结果使振动频率发生变化，一个向高频移动，一个向低频移动，谱带裂分。化，一个向高频移动，一个向低频移动，谱带裂分。（7）费米（）费米（Fermi）振动）振动2021-10-21146-3 红外吸收光谱与分子结构的关系红外吸收光谱与分子结构的关系一、基团的特征吸收峰与相关峰一、基团的特征吸收峰与相关峰1.基团的特征吸收峰与相关峰基团的特征吸收峰与相关峰在有机物分子中，各种基团（官能团）都有自己特定的红外在有机物分子中，各种基团（官能团）都有自己特定的红外吸收区域。能代表该基团存在并有较高强度的吸收峰位置，吸收区域。能代表该

10、基团存在并有较高强度的吸收峰位置，称为该基团（官能团）的特征频率（基团频率）。对应的吸称为该基团（官能团）的特征频率（基团频率）。对应的吸收峰称为该收峰称为该基团的特征吸收峰基团的特征吸收峰。相关峰：一个官能团除了有特征峰外，还有很多其它的振动相关峰：一个官能团除了有特征峰外，还有很多其它的振动形式吸收峰，通常把这些相互依存而又可相互佐证的吸收峰，形式吸收峰，通常把这些相互依存而又可相互佐证的吸收峰，称为称为相关峰相关峰。2021-10-2115 2.红外光谱的分区红外光谱的分区为便于解析，分成两大区域：为便于解析，分成两大区域：特征区（官能团区）和指纹区。特征区（官能团区）和指纹区。1.特征

11、区（官能团区）：特征区（官能团区）： 红外吸收光谱中波数红外吸收光谱中波数40001300cm1的范围称为特征的范围称为特征区。由伸缩振动产生的吸收带。区。由伸缩振动产生的吸收带。 基团的特征吸收一般位于该高频区，该区域内吸收峰比基团的特征吸收一般位于该高频区，该区域内吸收峰比较稀疏，是鉴定官能团最有价值的区域。较稀疏，是鉴定官能团最有价值的区域。2.指纹区指纹区：红外吸收光谱中波数在：红外吸收光谱中波数在1300670cm1范围的吸范围的吸收。除单键的伸缩振动外，还有各种振动间的偶合，该区域收。除单键的伸缩振动外，还有各种振动间的偶合，该区域峰形复杂、密集。峰形复杂、密集。2021-10-2

12、116官能团区又分成四个区域：官能团区又分成四个区域：（1）40002500cm-1区域：区域：XH伸缩振动区（伸缩振动区（X=O，N，C，S）。该区吸收说明含氢原子官能团的存在。该区吸收说明含氢原子官能团的存在。 如如N-H（3500 3300cm-1）、）、O-H（ 3700 3200cm-1 ）、）、C-H（ 3300 2700cm-1 ）。）。(2) 2500 2000 cm-1区域：三键、累积双键伸缩振动区。如区域：三键、累积双键伸缩振动区。如-C N、-C C-、 CCC、 CCO。（3）2000 1500 cm-1区域：双键伸缩振动区。如区域：双键伸缩振动区。如C=O、 C=C、

13、 C=N、 N=O、-NH2的弯曲振动和芳烃的弯曲振动和芳烃 的骨架振动（的骨架振动（呼吸振动）。呼吸振动）。（4）1500 1300 cm-1区域：区域：C-H的弯曲振动。如的弯曲振动。如 -CH3（1380和和1460 cm-1 ）、）、-CH2（1470 cm-1 ）。）。2021-10-2117指纹区又分为两个区域：指纹区又分为两个区域：（1） 1300900cm-1区域：区域：所有单键和重原子双键（所有单键和重原子双键（P=O、S=O）的伸缩振动。）的伸缩振动。（2） 900670cm-1区域：区域：该区域吸收峰很重要，用来判断该区域吸收峰很重要，用来判断-(CH2)n-存在、顺反存

14、在、顺反结构、苯环取代类型等。结构、苯环取代类型等。2021-10-2118二、影响基团频率的因素二、影响基团频率的因素1.内部因素内部因素（1）诱导效应（）诱导效应（I效应）效应） 吸电子基团使吸收峰向高频方向移动（吸电子基团使吸收峰向高频方向移动（蓝移蓝移）。）。（2）共轭效应（）共轭效应（C效应）效应） 由于分子间形成大由于分子间形成大键引起的基团频率键引起的基团频率红移红移现象。现象。（3）氢键效应）氢键效应 分子形成氢键分子形成氢键(分子内氢键或分子间氢键分子内氢键或分子间氢键)后，对峰位，峰后，对峰位，峰强产生极明显影响，使伸缩振动频率向低波数方向移动（强产生极明显影响，使伸缩振动

15、频率向低波数方向移动（红红移移），吸收强度增大。），吸收强度增大。2021-10-21192.外部因素外部因素（1）物态影响）物态影响 试样状态、测定条件的不同等外部因素都会引起频率位试样状态、测定条件的不同等外部因素都会引起频率位移。同一化合物的气态、液态或固态光谱有较大的差异，因移。同一化合物的气态、液态或固态光谱有较大的差异，因此在查阅标准图谱时，要注意试样状态及制样方法等。此在查阅标准图谱时，要注意试样状态及制样方法等。（2）溶剂影响）溶剂影响红外吸收光谱常用的溶剂为红外吸收光谱常用的溶剂为CS2、CCl4、CHCl3。溶质与。溶质与溶剂间的相互作用会引起频率位移。溶剂间的相互作用会引

16、起频率位移。应尽量采用非极性溶剂。应尽量采用非极性溶剂。2021-10-21201.烷烃类烷烃类 只有只有C-C和和C-H的伸缩和弯曲振动吸收。的伸缩和弯曲振动吸收。（1）C-H伸缩振动：伸缩振动：30002800cm-1吸收。吸收。 CH3 2960 cm-1 反对称伸缩振动反对称伸缩振动2870 cm-1 对称伸缩振动对称伸缩振动 CH2 2930 cm-1 反对称伸缩振动反对称伸缩振动2850 cm-1 对称伸缩振动对称伸缩振动 CH 2890 cm-1 弱吸收弱吸收 均在均在3000cm-1以下以下红外光谱的最大特点是具有特征性。红外光谱的最大特点是具有特征性。红外光谱的特征性与红外光

17、谱的特征性与化学振动的特征性是分不开的。化学振动的特征性是分不开的。三、常见化合物的特征基团频率三、常见化合物的特征基团频率 P1062021-10-2121（2）-CH3和和-CH2-弯曲振动：弯曲振动： 1500cm-1吸收，一般都落在指纹区。吸收，一般都落在指纹区。 如如CH3在在1375cm-1处的分裂现象：处的分裂现象： 异丙基异丙基等强度等强度的（的（1385、1368cm-1）双峰，）双峰， 叔丁基叔丁基强度不等强度不等的（的（1395、1368cm-1）双峰）双峰2021-10-21222.烯烃类：主要指烯烃类：主要指C=C键和键和=C-H振动吸收。振动吸收。（1）309030

18、10cm-1，中等强度（，中等强度（m）吸收峰）吸收峰判断不饱和判断不饱和化合物存在。化合物存在。（2）1700 1600cm-1 ，C=C伸缩振动，较弱（伸缩振动，较弱（w）易变。）易变。（3）1600cm-1 ， C=C共轭时，强度（共轭时，强度（m）增大。）增大。（4）990、910cm-1指纹区，指纹区，2个强（个强（s）弯曲振动吸收带。）弯曲振动吸收带。2021-10-21233.炔烃类：主要指炔烃类：主要指C C和和 CH 的振动吸收。的振动吸收。（1）C C 23002100cm-1，弱（，弱（w）、尖细峰。）、尖细峰。（2） CH 33003200cm-1，中等（，中等（m）、

19、尖锐）、尖锐峰。峰。2021-10-21244.芳烃类：芳烃类：主要指苯环上的主要指苯环上的C-H和和C=C的振动吸收。的振动吸收。（1） C-H 31003000cm-1 弱（弱（s）三个峰。）三个峰。 烯烃只有一个峰。（区别）烯烃只有一个峰。（区别）（2）单环芳烃）单环芳烃 C=C键伸缩振动（键伸缩振动（1650 1450 cm-1 ）常常观察到的三个吸收带分别出现在常常观察到的三个吸收带分别出现在 16201590cm-1，1580cm-1和和15201480cm-1。 1500cm-1附近的吸收带最强；附近的吸收带最强； 1600cm-1附近吸收带居中；附近吸收带居中； 1580cm-

20、1的吸收带最弱，常常被的吸收带最弱，常常被1600cm-1附近的吸收带所附近的吸收带所掩盖或变成它的一个肩。掩盖或变成它的一个肩。确定芳环结构确定芳环结构:3030cm-1附近附近C-H伸缩振动（多个）伸缩振动（多个）及及1600和和1500cm-1附近的附近的C=C伸缩振动。伸缩振动。2021-10-2125（3）确定苯的取代位置。）确定苯的取代位置。 判断含芳基化合物结构，除用官能团特征判断含芳基化合物结构，除用官能团特征频率外，还取决于环上的取代形式。频率外，还取决于环上的取代形式。取代类型取代类型吸收峰数吸收峰数C-H（cm-1）单取代单取代邻位二取代邻位二取代间位二取代间位二取代对位

21、二取代对位二取代2个个1个个3个个1个个740，690740860, 780，7108052021-10-2126 邻、间及对位二甲苯的红外光谱邻、间及对位二甲苯的红外光谱8602021-10-21275.羰基化合物羰基化合物（1850 1650 cm-1 ）含含C=O基的化合物有酮类、醛类、酸类、酯类以及基的化合物有酮类、醛类、酸类、酯类以及酸酐等酸酐等碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐，周围干扰少碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐，周围干扰少，可用于判断，可用于判断C=O羰基。羰基。2021-10-2128醛和酮的区分？醛和酮的区分？2021-10-2129醛类的醛类的C=O基：基：醛类的羰基

22、伸缩振动吸收出现在醛类的羰基伸缩振动吸收出现在1725cm-1附近。共轭作用使羰基吸收向低波数移动。附近。共轭作用使羰基吸收向低波数移动。区分醛（区分醛（1725cm-1）和酮（）和酮（1715cm-1）？）？ 在在CH伸缩振动的低频侧，醛有两个中等强度的伸缩振动的低频侧，醛有两个中等强度的特征吸收峰，分别位于特征吸收峰，分别位于2820cm-1和和2720cm-1附近，后附近，后者较尖锐，和其它者较尖锐，和其它CH伸缩振动吸收不相混淆，极伸缩振动吸收不相混淆，极易识别。易识别。 根据根据CO伸缩振动吸收（伸缩振动吸收（1700cm- 1）以及）以及2720cm-1峰可以判断醛基存在。峰可以判

23、断醛基存在。2021-10-2130羧酸的羧酸的C=O基：基：l-17601700 cm-1 C=O伸缩振动（伸缩振动（s）k-33002500 cm-1 O-H伸缩振动（很宽、特征峰）伸缩振动（很宽、特征峰）m-1300 1200 cm-1 C-O伸缩振动伸缩振动n-955 915 cm-1 O-H（面外变形、（面外变形、s、较特征）、较特征） k 吸收带非常宽，是因形成氢键而缔合的吸收带非常宽，是因形成氢键而缔合的OH伸缩振动，伸缩振动，成一系列多重叠峰。成一系列多重叠峰。2021-10-21316.醇类醇类 O-H 3700 3200 cm-1 确定确定 醇、酚、酸。醇、酚、酸。在非极性

24、溶剂中：在非极性溶剂中： 浓度较小时，峰形尖锐，强吸收；浓度较小时，峰形尖锐，强吸收； 浓度较大时，发生缔合作用，峰形较宽。浓度较大时，发生缔合作用，峰形较宽。2021-10-2132500100015002000250030003500C-H，N-H，O-HN-HC NC=NS-HP-HN-O N-NC-FC-XO-HO-H（氢键）氢键）C=OC-C，C-N，C-O=C-HC-HC CC=C常见基团的红外吸收带常见基团的红外吸收带特征区特征区指纹区指纹区2021-10-21336-4 红外吸收光谱仪红外吸收光谱仪两种类型：两种类型：色散型色散型 干涉型（傅里叶变换红外光谱仪）干涉型（傅里叶变

25、换红外光谱仪）2021-10-21342021-10-2135内部结构2021-10-2136傅里叶变换红外光谱仪工作原理图 光源光源干涉仪干涉仪样品池样品池检测器检测器计算机计算机 记录仪记录仪没有色散元件，增加了干涉仪和计算机。没有色散元件，增加了干涉仪和计算机。2021-10-2137 色散型红外分光光度的结构和紫外一可见分色散型红外分光光度的结构和紫外一可见分光光度计大体一样，也由光光度计大体一样，也由光源、吸收池、单色器、光源、吸收池、单色器、检测器以及记录显示装置检测器以及记录显示装置组成。组成。两者最基本的一两者最基本的一个区别是个区别是，前者的吸收池是放在光源和单色器之，前者的

26、吸收池是放在光源和单色器之间，后者则是放在单色器的后面间，后者则是放在单色器的后面 。UV-Vis:光源光源单色器单色器吸收池吸收池检测器检测器IR:光源光源吸收池吸收池单色器单色器检测器检测器2021-10-2138一、光源一、光源 能斯特灯能斯特灯和和硅碳棒硅碳棒两种。是一种惰性固体，两种。是一种惰性固体，用电加热后发射高强度连续红外辐射。用电加热后发射高强度连续红外辐射。1.硅碳棒硅碳棒：两端粗中间细的实心棒，中间为发：两端粗中间细的实心棒，中间为发 光部分，其直径约光部分，其直径约5mm，长约，长约 50mm。硅碳棒在室温下是导体，。硅碳棒在室温下是导体， 并有正的电阻温度系数，并有正

27、的电阻温度系数，工作前不工作前不 需预热需预热。优点优点：坚固、寿命长、发光面积大。：坚固、寿命长、发光面积大。缺点缺点：工作时电极接触部分需用水冷却。：工作时电极接触部分需用水冷却。2021-10-21392.能斯特灯能斯特灯：由氧化铅、氧化钇和氧化钍烧结：由氧化铅、氧化钇和氧化钍烧结 制成，是一直径为制成，是一直径为13mm，长约，长约20 50mm的小空棒或实心棒，两端绕的小空棒或实心棒，两端绕 有铂丝作为导线。在工作之前，由一有铂丝作为导线。在工作之前，由一 辅助加热器进行预热。辅助加热器进行预热。优点优点：发出的光强度高，使用寿命可达：发出的光强度高，使用寿命可达6个月个月 至一年。

28、至一年。缺点缺点：机械强度差，稍受压或受扭就会损坏，：机械强度差，稍受压或受扭就会损坏， 经常开关也会缩短其寿命。经常开关也会缩短其寿命。2021-10-2140二、单色器二、单色器 红外单色器由一个或几个色散元件红外单色器由一个或几个色散元件(棱棱镜或光栅镜或光栅)，入射和出射狭缝，以及用于聚，入射和出射狭缝，以及用于聚焦和反射光束的反射镜构成。焦和反射光束的反射镜构成。2021-10-2141三、样品池三、样品池 红外吸收池使用可透过红外的材料制成窗红外吸收池使用可透过红外的材料制成窗片，红外光谱仪可以测定片，红外光谱仪可以测定固、液、气固、液、气态态样品。样品。 用于测定红外光谱的样品必

29、须有较高的纯用于测定红外光谱的样品必须有较高的纯度（度（98%）才能获得准确结果。）才能获得准确结果。1.样品制备要求样品制备要求 （1）试样的浓度和测试厚度应选择适当，以）试样的浓度和测试厚度应选择适当，以 使光谱图中大多数吸收峰的透射比处于使光谱图中大多数吸收峰的透射比处于 1570%范围内范围内(Tmax1-5%,T基线基线=90-95%)。2021-10-2142 浓度太小，厚度太薄，会使一些弱的吸收浓度太小，厚度太薄，会使一些弱的吸收峰和光谱的细微部分不能显示出来；过大，过峰和光谱的细微部分不能显示出来；过大，过厚，又会使强的吸收峰超越标尺刻度而无法确厚，又会使强的吸收峰超越标尺刻度

30、而无法确定它的真实位置。有时为了得到完整的光谱图，定它的真实位置。有时为了得到完整的光谱图，需要用几种不同浓度或厚度的试样进行测绘。需要用几种不同浓度或厚度的试样进行测绘。（2）试样中不应含有游离水。试样中不应含有游离水。水分的存在不水分的存在不仅会侵蚀吸收池的仅会侵蚀吸收池的盐窗盐窗，而且水分本身在红外，而且水分本身在红外区有吸收，将使测得的光谱图变形。区有吸收，将使测得的光谱图变形。2021-10-2143（3）试样应该是单一组分的纯物质。试样应该是单一组分的纯物质。 多组分试样在测定前应尽量预先进行组多组分试样在测定前应尽量预先进行组分分离（如采用色谱法柱分离、蒸馏、重分分离（如采用色谱

31、法柱分离、蒸馏、重结晶、萃取法等），否则各组分光谱相互结晶、萃取法等），否则各组分光谱相互重叠，以致对谱图无法进行正确的解释。重叠，以致对谱图无法进行正确的解释。2.样品制备技术样品制备技术（1）固体样品制备）固体样品制备 溴化钾压片法溴化钾压片法 粉末样品常采用压片法，一般取粉末样品常采用压片法，一般取23mg2021-10-2144样品与样品与200300mg干燥的干燥的KBr粉末在玛瑙研钵粉末在玛瑙研钵中混匀，中混匀，充分研细至颗粒直径小于充分研细至颗粒直径小于2m（中（中IR从从2m开始）开始），用不锈钢铲取，用不锈钢铲取7090mg放入压放入压片模具内，在压片机上用片模具内，在压片机

32、上用510107 Pa 压力压力压成透明薄片，即可用于测定。压成透明薄片，即可用于测定。固体样品的分散质点大小影响吸光系数固体样品的分散质点大小影响吸光系数。 如：颗粒直径大于波长，发生散射而使红外吸收如：颗粒直径大于波长，发生散射而使红外吸收损失，导致谱图基线抬高和分辨率降低。损失，导致谱图基线抬高和分辨率降低。固体试样制作时分散、均匀。否则，造成吸光度固体试样制作时分散、均匀。否则，造成吸光度与浓度间不呈线性关系而偏离朗白与浓度间不呈线性关系而偏离朗白-比尔定律。比尔定律。2021-10-2145常用的压片材料除常用的压片材料除KBr外，还有外，还有KCl、NaCl、KI、 AlI3、Cs

33、I、AgCl等。等。b. 糊装法糊装法 将干燥处理后的试样研细，与液体石蜡混将干燥处理后的试样研细，与液体石蜡混合调成糊状，加在两合调成糊状，加在两KBr盐片中间进行测定。盐片中间进行测定。液体石蜡自身的吸收带简单，但此法不能用来液体石蜡自身的吸收带简单，但此法不能用来研究饱和烷烃的吸收情况。研究饱和烷烃的吸收情况。2021-10-2146c. 溶液法溶液法 对于不宜研成细末的固体样品，如果能溶对于不宜研成细末的固体样品，如果能溶于溶剂，可制成溶液，按照液体样品测试的方于溶剂，可制成溶液，按照液体样品测试的方法进行测试。法进行测试。d.薄膜法薄膜法 一些高聚物样品，一般难于研成细末，可一些高聚

34、物样品，一般难于研成细末，可制成薄膜制成薄膜直接进行红外光谱测定。直接进行红外光谱测定。一种是将高聚物加热熔融再压制成薄膜。一种是将高聚物加热熔融再压制成薄膜。再一种是直接涂在盐片上。若聚合物难以研磨，再一种是直接涂在盐片上。若聚合物难以研磨，可加入挥发性溶剂（如氯仿）一起研磨，并在红外可加入挥发性溶剂（如氯仿）一起研磨，并在红外灯下进行，使溶剂蒸发后再压片。灯下进行，使溶剂蒸发后再压片。2021-10-2147（2）液体样品的制备）液体样品的制备a. 液体池法液体池法 沸点较低，挥发性较大的试样，可注入封沸点较低，挥发性较大的试样，可注入封闭液体池中。液层厚度一般为闭液体池中。液层厚度一般为

35、0.011mm。b. 液膜法液膜法 沸点较高的试样，直接滴在两块盐片之间，沸点较高的试样，直接滴在两块盐片之间，形成液膜。形成液膜。如果液态分子间出现溶剂效应、缔合、氢键、解如果液态分子间出现溶剂效应、缔合、氢键、解离等，液态吸收谱带的频率、数目、强度会发生较离等，液态吸收谱带的频率、数目、强度会发生较大变化。大变化。液体样品的制备中溶剂选择很重要。液体样品的制备中溶剂选择很重要。2021-10-2148（3）气态试样的制备）气态试样的制备 气态试样可在气体吸收池内进行测定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，它的两端粘有红外透光的NaCI或或KBr窗窗片。先将气体池抽真空

36、，再将试样注入。片。先将气体池抽真空，再将试样注入。2021-10-2149四、检测器四、检测器 常用的红外检测器有两种：常用的红外检测器有两种： 热检测器和光检测器。热检测器和光检测器。热检测器：真空热电偶、热释电检测器和热检测器：真空热电偶、热释电检测器和热热 电检测器电检测器（现最常用）。（现最常用）。 光检测器：采用硒化铅（光检测器：采用硒化铅（PbSe）等，受光照）等，受光照 后导电性能变化而产生信号。后导电性能变化而产生信号。光检测器比热检测器灵敏，需液氮低温冷却光检测器比热检测器灵敏，需液氮低温冷却2021-10-21506-5 红外吸收光谱法的应用红外吸收光谱法的应用一、一、

37、定性分析定性分析 每一化合物都具有特征的红外吸收光谱，其谱带数目、位每一化合物都具有特征的红外吸收光谱，其谱带数目、位置、形状、和相对强度均随化合物及其聚集态的不同而不同置、形状、和相对强度均随化合物及其聚集态的不同而不同，根据化合物的光谱，就像辨认人的指纹一样，确定化合物，根据化合物的光谱，就像辨认人的指纹一样，确定化合物或其官能团是否存在。或其官能团是否存在。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，从而确定有关化合物的类别。目前最常用、最方便的基团，从而确定有关化合物的类别。目前最常用、最方便的方法是利用计算机自动检索、

38、匹配。指纹区许多吸收峰都是方法是利用计算机自动检索、匹配。指纹区许多吸收峰都是特征区吸收峰的相关峰，用来确定化合物的细微结构特征区吸收峰的相关峰，用来确定化合物的细微结构 。2021-10-2151二、定量分析二、定量分析 与其它分光光度法（紫外与其它分光光度法（紫外-可见分光光度法）一样，红可见分光光度法）一样，红外光谱定量分析是根据物质组分的吸收峰强度来进行的，它外光谱定量分析是根据物质组分的吸收峰强度来进行的，它的理论基础是的理论基础是lambertbeer定律。定律。 红外光谱有多个谱图可供选择，有利于排除共存物质干扰红外光谱有多个谱图可供选择，有利于排除共存物质干扰。但由于红外光谱法

39、的灵敏度较低，实验误差大，不适于微。但由于红外光谱法的灵敏度较低，实验误差大，不适于微量组分分析。量组分分析。2021-10-2152三、未知物结构确定三、未知物结构确定谱图解析谱图解析1.了解与试样性质有关的资料，以作为分析的了解与试样性质有关的资料，以作为分析的 旁证。旁证。2.计算不饱和度计算不饱和度根据试样的元素分析值及分子量得出的分子式根据试样的元素分析值及分子量得出的分子式可以计算不饱和度，从而估计分子结构式中是可以计算不饱和度，从而估计分子结构式中是否有否有双键、叁键及芳香环双键、叁键及芳香环，并可验证光谱解析，并可验证光谱解析结果的合理性。结果的合理性。2021-10-2153

40、计算不饱和度计算不饱和度的经验式为：的经验式为：134nn21n1 n1、n3和和n4为分子式中一价（为分子式中一价（H）、）、 三价（三价（N）和四价（）和四价（C）原子数目。）原子数目。(1)链状饱和烃的不饱和度为链状饱和烃的不饱和度为0。(2)双键（双键（ C=C 、C=O ）和饱和环状结构不饱和度）和饱和环状结构不饱和度 为为1。(3)三键（三键（ C C 、 C CN）、两个双键、一个双）、两个双键、一个双 键和一个环、两个环的不饱和度为键和一个环、两个环的不饱和度为2。(4)苯环的不饱和度为苯环的不饱和度为4。2021-10-2154例：计算例：计算CH3（CH2）7COOH的不饱

41、和度的不饱和度11802191例：计算例：计算C7H5NO的不饱和度。的不饱和度。 6512171说明分子中含一个苯说明分子中含一个苯环和两个双键。环和两个双键。2021-10-21553.谱图解析谱图解析 先从基频区（官能团区）先从基频区（官能团区） 40001300cm-1开始。开始。先大后小、先粗后细。如若有先大后小、先粗后细。如若有C=O（1700cm-1中等宽度的强带），推断酸、酯、醛中等宽度的强带），推断酸、酯、醛、酮等。若无、酮等。若无C=O吸收带，可推测是否为醇、吸收带，可推测是否为醇、酚，酚，-OH（3400cm-1强宽带）；推测苯环的存强宽带）；推测苯环的存在（在（3100

42、 3000cm-1 3个带、个带、1600和和1500cm-1带）。带）。再检查指纹区的官能团的弯曲吸收带及再检查指纹区的官能团的弯曲吸收带及苯环取代情况。苯环取代情况。2021-10-2156常见官能团的特征峰：常见官能团的特征峰：（1） C=O 1700附近，附近，S C=O 宽带。宽带。（2）COOH 3000附近，附近，m O-H 宽带宽带, 955-915 , S OH 较特征，较特征， 1760-1700，S C=O 宽带。宽带。（3） CHO 1700附近，附近，S C=O 宽带，宽带， 2820、2720附近，附近，W CH 宽带。宽带。（4） OH 3300附近，附近，S O

43、-H 宽带。宽带。（5）芳烃类：）芳烃类： 31003000，m CH 特征特征 3个苯带，个苯带， 1600、1500、1450 （2-4个）强度可变个）强度可变C=C 最特征最特征2021-10-2157如果有取代基团：如果有取代基团： 740、680单取代单取代 2个个 740邻二取代邻二取代 1个个 860、775、710间二取代间二取代 3个个 805对二取代对二取代 1个个（6） -CH3 3000 2850 强度不等（强度不等（s 或或m）CH3 1380 S C-H （很特征）（很特征）（7） -CH2 2935 2850 S CH2 1460 m C-H（8）C=C、 C C

44、 1650附近附近 m C=C 920、995 S =C-H 2021-10-2158 例例1 某未知物分子式为某未知物分子式为C8H8O，测得其红外，测得其红外光光 谱如下图，试推测其结构式。谱如下图，试推测其结构式。该化合物含苯环及双键。该化合物含苯环及双键。不饱和度：不饱和度：58021812021-10-21593000cm1附近有四个弱吸收峰，这是苯环及附近有四个弱吸收峰，这是苯环及CH键键 的的CH伸缩振动；伸缩振动；1600、1500cm1有有23个峰，是苯环骨架振动；个峰，是苯环骨架振动；1700cm1处为处为C=O的特征峰；（的特征峰；（酮；酮；2720无，非醛无，非醛）指纹

45、区指纹区760、692cm1处有处有2个峰，说明为单取代苯个峰，说明为单取代苯1380cm-1 S （C-H） -CH3 2021-10-2160可能的结构：可能的结构： 查阅标准红外吸收光谱图查阅标准红外吸收光谱图(IR谱图谱图)，以确证解析结，以确证解析结果的正确性。果的正确性。2021-10-2161 例例2 某未知物分子式为某未知物分子式为C4H10O，试从其红外，试从其红外 吸收光谱图推断其结构式。吸收光谱图推断其结构式。不饱和度不饱和度141/2（010）0 饱和化合物饱和化合物2021-10-2162 3350cm1的强吸收峰表明存在的强吸收峰表明存在vO-H伸缩振动，其伸缩振动

46、，其 移向低波数表明存在分子缔合现象。移向低波数表明存在分子缔合现象。 在在2960、2920、2870cm1吸收峰，表明存在吸收峰，表明存在 CH3、CH2的伸缩振动的伸缩振动vC-H。1380cm-1吸收峰，表明存在吸收峰，表明存在CH3； 1460cm-1吸收峰，表明存在吸收峰，表明存在CH2， 剪式振动。剪式振动。2021-10-2163 1380、1370cm1的等强度双峰，表明存在的等强度双峰，表明存在CH 的面内弯曲振动，其为的面内弯曲振动，其为异丙基分裂现象异丙基分裂现象。 1300l000cm1有一级醇有一级醇OH存在。存在。 确定此化合物为饱和的一级醇，确定此化合物为饱和的

47、一级醇， 存在异丙基分裂。存在异丙基分裂。 可确定其为异丁醇：可确定其为异丁醇：2021-10-21642021-10-2165C5H10OC4H8O2021-10-2166C7H6O2 =5O-H S 宽宽 C=O S O-H S 特征特征C=C S 苯苯715、690单取代单取代以下为补充或扩展的知识点以下为补充或扩展的知识点2021-10-21672021-10-2168吸收峰强度的影响因素（补充）吸收峰强度的影响因素（补充）（1）（）（瞬间）偶极矩变化大，吸收峰强。瞬间）偶极矩变化大，吸收峰强。红外吸收谱带的红外吸收谱带的强度取决于分子振动时偶极矩强度取决于分子振动时偶极矩的变化。而偶

48、极矩与分子结构的对称性有关。的变化。而偶极矩与分子结构的对称性有关。振动的对称性越高，振动中分子偶极矩变化越振动的对称性越高，振动中分子偶极矩变化越小，谱带强度也就越弱。一般，极性较强的基小，谱带强度也就越弱。一般，极性较强的基团（如团（如CO，CX等等) )振动，吸收强度较大；振动，吸收强度较大；极性较弱的基团极性较弱的基团( (如如CC、CC、NN等等) )振动，吸收较弱。振动，吸收较弱。2021-10-2169问题：问题：C=O 强；强；C=C 弱；为什么？弱；为什么？ 它们都是不饱和键，但对称性不同，它们都是不饱和键，但对称性不同，CO键在键在伸缩振动时偶极矩变化很大，伸缩振动时偶极矩变化很大，CO基的跃迁几率基的跃迁几率大，红外光谱强度大；而大，红外光谱强度大；而CC双键则在伸缩振动双键则在伸缩振动时偶极矩变化很小，红外光谱强度小。时偶极矩变化很小，红外光谱强度小