红外相关知识介绍

1、2021/3/231n利用物质的分子对红外辐射的吸收利用物质的分子对红外辐射的吸收,得到与分子得到与分子结构相应的红外光谱图结构相应的红外光谱图,从而来鉴别分子结构的从而来鉴别分子结构的方法，称为红外吸收光谱法（方法，称为红外吸收光谱法（IR）。）。n近红外近红外 0.76 2.5 umn中红外中红外 2.5 25 um （4000 670 cm-1，即，即2.5 15 um 最广泛）最广泛）n远红外远红外 25 1000 um2021/3/2322021/3/233一、一、 分子的振动分子的振动1. 振动能级振动能级第一节第一节 基本原理基本原理（一）振动能级和振动频率（一）振动能级和振动频

2、率ABre平衡位置平衡位置平衡位置平衡位置伸伸伸伸缩缩以双原子分子的简谐振动为例以双原子分子的简谐振动为例TUE0Urrrr0Urr)rr(K21UVeee2e 时，时，或或时，时，位能位能2021/3/234r rr re e零点能零点能非谐振子非谐振子谐振子谐振子U U 021 021分分子子处处于于激激发发态态分分子子处处于于基基态态 VhEVh)V(EVV 量子力学中分子振动的总能量为量子力学中分子振动的总能量为双双原原子子分分子子位位能能曲曲线线2. 振动频率振动频率(教材教材231页）页）以双原子分子的简谐振动为例以双原子分子的简谐振动为例 Hooke定律定律 k212121mmm

3、m ABre平衡位置平衡位置平衡位置平衡位置伸伸伸伸缩缩（ 为折合质量）为折合质量） k2hhcchk2hhE1VVhEhVVL 时时当当 h)21V(EV 实际上计算结果比实测值大（实际上计算结果比实测值大（x:非谐振常数）非谐振常数）x2 k1302cm/Nkkc21时时以以摩摩尔尔原原子子质质量量为为单单位位为为单单位位，以以当当 12222125224210222224232121cmN03. 513023030008. 101.12008. 101.121302kk1302cmN03. 5sg1003. 53030)1054. 1()1000. 3(4c4kg1054. 11002.

4、6)008. 101.12（008. 101.12：HCmmmm kc21 或或值值的的例例 某芳香族有机化合物的某芳香族有机化合物的C CHH键的伸缩振动出现在红外键的伸缩振动出现在红外光谱的光谱的3030cm3030cm1 1处处, ,求该求该CH键的力常数键的力常数解解:2021/3/238（二）振动（二）振动形式形式n伸缩振动伸缩振动化学键两端的原于沿键轴方向作来回周期运动化学键两端的原于沿键轴方向作来回周期运动对称伸缩振动对称伸缩振动 s s、非对称伸缩振动非对称伸缩振动 asas 键长有变化键长有变化, ,键角无变化。键角无变化。 n弯曲振动弯曲振动使化学键的使化学键的键角发生周期

5、性变化键角发生周期性变化的振动的振动面内弯曲振动面内弯曲振动 （剪式振动（剪式振动 、面内摇摆、面内摇摆 ）面外弯曲振动面外弯曲振动 （面外摇摆（面外摇摆 、扭曲振动、扭曲振动 ）变形振动变形振动 （对称变形振动（对称变形振动 s s、不对称变形振动、不对称变形振动 asas ） 面外摇摆面外摇摆 面内摇摆面内摇摆 对称伸缩振动对称伸缩振动 s s非对称伸缩振动非对称伸缩振动 asas 扭曲振动扭曲振动 剪式振动剪式振动 1）对称的变形振动）对称的变形振动s:三个三个AX键与轴线的夹角同键与轴线的夹角同时变大或变小时变大或变小 2）不对称的变形振动）不对称的变形振动as:三个三个AX键与轴线的

6、夹角键与轴线的夹角 交替变大或减小交替变大或减小型型分分子子3AX型型分分子子3AX113753 cmsCH114503 cmasCH变形振动变形振动:2021/3/2311（三）振动自由度（三）振动自由度n3N-6 非线性分子（平动非线性分子（平动3、转动、转动3）n3N-5 线性分子（平动线性分子（平动3、转动、转动2）平动平动转动转动2021/3/2312n3N-6 非线性分子非线性分子n3N-5 线性分子线性分子实际吸收峰数远小于理论计算的振动数实际吸收峰数远小于理论计算的振动数（1）某些振动方式为非红外活性）某些振动方式为非红外活性,不伴随偶极矩的不伴随偶极矩的变化变化;（2）振动方

7、式的频率相同）振动方式的频率相同,发生简并现象发生简并现象;（3）若干振动频率十分接近，或吸收弱，仪器难）若干振动频率十分接近，或吸收弱，仪器难以检测以检测;（4）有些吸收带落在仪器检测范围外。）有些吸收带落在仪器检测范围外。2021/3/2313二、红外吸收光谱的产生和吸收峰强度二、红外吸收光谱的产生和吸收峰强度（1）照射分子的红外辐射频率与分子某种振动频照射分子的红外辐射频率与分子某种振动频率相同率相同（2）分子振动时）分子振动时,必须伴随有必须伴随有瞬时偶极矩的变化瞬时偶极矩的变化偶极矩偶极矩:分子中正电荷与负电荷重心之间的距离分子中正电荷与负电荷重心之间的距离和电荷重心带电量的乘积和电

8、荷重心带电量的乘积 VhVEhLVL（一）（一） 红外吸收光谱产生的条件红外吸收光谱产生的条件2021/3/23142021/3/2315（二）吸收峰的强度（二）吸收峰的强度n振动能级的跃迁几率振动能级的跃迁几率 几率越大几率越大, ,峰越强（基频峰强于倍频峰）峰越强（基频峰强于倍频峰）n偶极矩偶极矩 电负性相差越大电负性相差越大, ,分子对称性越差，则偶极矩变分子对称性越差，则偶极矩变化越大，峰越强化越大，峰越强n反对称伸缩反对称伸缩 对称伸缩对称伸缩 弯曲振动弯曲振动cm-1T%C=O(1745cm-1)C=C(1650cm-1)2021/3/2316三、吸收峰的位置三、吸收峰的位置(1)

9、基频基频: V1(2)倍频倍频: V2, 3（弱）（弱） 一级泛音一级泛音,二级泛音二级泛音(3)合合(组组)频和差频频和差频:如果分子吸收了一个红外光子，如果分子吸收了一个红外光子，同时激发了基频分别为同时激发了基频分别为1和和 2的两种跃迁，此时所的两种跃迁，此时所产生的吸收频率等于上述两种跃迁的吸收频率之和产生的吸收频率等于上述两种跃迁的吸收频率之和时称为合时称为合(组组)频频;等于两者之差时称为差频。等于两者之差时称为差频。 倍频峰、合频峰和差频峰统称为泛频峰倍频峰、合频峰和差频峰统称为泛频峰。（一）（一） 基频峰和基频峰和泛频峰泛频峰2021/3/2317（二）基频峰的分布规律（二）

10、基频峰的分布规律40002500 cm1 氢键区氢键区 O-H N-H C-H 25002000 cm1 叁键区叁键区 C C C N20001500 cm1 双键区双键区 C=C C=N C=O15001000 cm1 单键区单键区 C-C C-N C-O2021/3/2318规规 律律n1. 折合质量越小折合质量越小,基团的伸缩振动频率越高基团的伸缩振动频率越高 例如例如, O-H N-H C-H出现在高波数段出现在高波数段n2. 折合质量相同，化学键力常数越大，伸缩振折合质量相同，化学键力常数越大，伸缩振基频峰的频率越高基频峰的频率越高 例如，例如， C C C=C C-Cn3. 折合质

11、量相同的基团，一般折合质量相同的基团，一般 例如，例如， C-H C-H C-H k1302kc212021/3/2319（三）影响峰位的因素（三）影响峰位的因素（1）诱导效应）诱导效应电负性不同的取代基电负性不同的取代基,通过静电诱导效应通过静电诱导效应,引起分引起分子中电子分布的变化，改变了键的力常数，使基团频子中电子分布的变化，改变了键的力常数，使基团频率发生位移。率发生位移。诱导效应越强，吸收峰向高波数移动的诱导效应越强，吸收峰向高波数移动的程度越显著。程度越显著。CF3COOCH3CCl3COOCH3CHCl2COOCH3CH2BrCOOCH3C=O17801768175517401

12、. 电子效应电子效应2021/3/2320（2）共轭效应）共轭效应 使共轭体系中的电子云密度平均化使共轭体系中的电子云密度平均化,使双键使双键略有伸长略有伸长,单键略有缩短。因此，双键的单键略有缩短。因此，双键的吸吸收频率向低波数方向位移收频率向低波数方向位移。RCORArCORArCOArC=O (cm-1)171516901665RCOORRCORRCOSRC=O (cm-1)173517151690诱导效应和共轭效应同时存在时看哪一个占优势诱导效应和共轭效应同时存在时看哪一个占优势2021/3/23212. 2. 空间效应空间效应（1） 环张力效应（键角效应）环张力效应（键角效应）环内双

13、键被削弱环内双键被削弱,其伸缩振动频率降低其伸缩振动频率降低; 环外双键被增强环外双键被增强,其伸缩振动频率升高，峰强度也增强。其伸缩振动频率升高，峰强度也增强。CH2CH2CH2vCC1650cm-11657cm-11678cm-1vCC1639cm-11623cm-11566cm-12021/3/2322（2） 空间位阻空间位阻当空间位阻使共轭体系受到影响当空间位阻使共轭体系受到影响,双键的共轭受限制双键的共轭受限制且共平面性减弱时且共平面性减弱时,双键吸收峰向高波数方向变化。双键吸收峰向高波数方向变化。2021/3/23233. 氢键氢键 对于对于X-H键的伸缩振动键的伸缩振动,由于分子

14、形成氢键而呈缔合状态由于分子形成氢键而呈缔合状态,导导致致带宽及强度都增加，并移向低频带宽及强度都增加，并移向低频;质子接受体也向低波数质子接受体也向低波数移动移动. 例例: 乙醇浓度小于乙醇浓度小于0.01mol.L-1时，游离时，游离OH（ 3640cm-1）; 乙醇浓度增加时乙醇浓度增加时, 二聚体（二聚体（3515cm-1）多聚体（）多聚体（3350cm-1); 乙醇浓度达乙醇浓度达0. 1mol.L-1时，多聚体（时，多聚体（3350cm-1) .2021/3/23244. 振动偶合振动偶合分子中的基团或键的振动并不是孤立进行的。分子中的基团或键的振动并不是孤立进行的。如果两个振子属

15、同一分子的一部分如果两个振子属同一分子的一部分,而且相距很近而且相距很近,一个振子的振动会影响另一振子的振动，并组合成一个振子的振动会影响另一振子的振动，并组合成同相（对称）或异相（不对称）两种振动状态，其同相（对称）或异相（不对称）两种振动状态，其前者的频率低于原来振子频率，后者的频率高于原前者的频率低于原来振子频率，后者的频率高于原来振子频率，造成原来频率的分裂。来振子频率，造成原来频率的分裂。例例:乙烷的乙烷的CC伸缩振动频率为伸缩振动频率为992cm-1丙烷的丙烷的CC伸缩振动频率为伸缩振动频率为1054、867cm-1 2021/3/23255. 费米共振费米共振 当弱的倍频（或组频

16、）峰位于某强的基频吸收峰附当弱的倍频（或组频）峰位于某强的基频吸收峰附近时近时,它们的吸收峰强度常常随之增加它们的吸收峰强度常常随之增加,或发生谱峰分或发生谱峰分裂。这种倍频（或组频）与基频之间的振动偶合，称裂。这种倍频（或组频）与基频之间的振动偶合，称为费米共振。为费米共振。 例例:C4H9OCH=CH2 中，中，=C-H变形振动变形振动810cm-1的倍的倍频（约频（约1600cm-1）与）与CC伸缩振动发生费米共振，在伸缩振动发生费米共振，在1640cm-1与与1613cm-1出现两个强的吸收带出现两个强的吸收带.2021/3/2326 6. 物质的状态以及溶剂的影响物质的状态以及溶剂的

17、影响 气态气态:相互作用很弱相互作用很弱,可观察到伴随振动光谱的转动可观察到伴随振动光谱的转动精细结构精细结构 液态和固态液态和固态:相互作用较强相互作用较强,导致吸收带频率、强度导致吸收带频率、强度和形状有较大改变和形状有较大改变 极性溶剂极性溶剂:溶质分子的极性基团的伸缩振动频率随溶质分子的极性基团的伸缩振动频率随溶剂极性的增加而向低波数方向移动，并且强度溶剂极性的增加而向低波数方向移动，并且强度增大增大1. 乙炔分子的平动、转动和振动自由度的数目分别为（乙炔分子的平动、转动和振动自由度的数目分别为（ ） A. 2,3,3 B. 3，2，8 C. 3，2，7 D. 2，3，72. 产生红外

18、吸收的条件是分子振动时必须伴随有产生红外吸收的条件是分子振动时必须伴随有 的的变化。变化。3. 在醇类化合物中，在醇类化合物中，O-H伸缩振动频率随溶液浓度的增加，伸缩振动频率随溶液浓度的增加，向低波数方向位移的原因是（向低波数方向位移的原因是（ ） A.溶液极性变大溶液极性变大 B.形成分子间氢键形成分子间氢键 C.诱导效应诱导效应 D.易产生振动偶合易产生振动偶合4. 产生吸收峰最强的伸缩振动为（产生吸收峰最强的伸缩振动为（ ） A. C-H B. N-H C. P-H D. O-H 偶极矩偶极矩2021/3/2328（四）特征区和指纹区（四）特征区和指纹区n特征区特征区 40001300

19、cm-1是官能团伸缩振动是官能团伸缩振动出现的区域出现的区域,对鉴对鉴定官能团很有价值定官能团很有价值n指纹区指纹区 1300400cm-1是单键振动和因弯曲振动产生的复杂是单键振动和因弯曲振动产生的复杂光谱区光谱区,当分子结构稍有不同时，该区的吸收就有细当分子结构稍有不同时，该区的吸收就有细微的差异，对于区别结构类似的化合物很有帮助。微的差异，对于区别结构类似的化合物很有帮助。 1300900cm-1单键和某些双键的伸缩振动单键和某些双键的伸缩振动 900400cm-1 弯曲振动弯曲振动2021/3/2329四、特征吸收峰和相关峰四、特征吸收峰和相关峰在红外光谱中某些化学基团的吸收频率总是在

20、红外光谱中某些化学基团的吸收频率总是出现在一个较窄的范围内出现在一个较窄的范围内, ,吸收强度较大吸收强度较大, ,且频率且频率不随分子构型变化而出现较大的改变。这类频不随分子构型变化而出现较大的改变。这类频率称为率称为特征频率特征频率，其所在的位置一般又称为，其所在的位置一般又称为特特征吸收峰征吸收峰。（一）特征峰（一）特征峰2021/3/2330（二）相关峰（二）相关峰n相关吸收峰相关吸收峰是由一个官能团产生的一组相互具有是由一个官能团产生的一组相互具有依存关系的吸收峰依存关系的吸收峰,简称相关峰。简称相关峰。n在多原子分子中在多原子分子中,一个官能团一个官能团可能有可能有数种振动形式数种

21、振动形式，因而一个官能团的存在会产生因而一个官能团的存在会产生一组相关峰一组相关峰。n用一组相关峰来确定一个官能团的存在是红外光用一组相关峰来确定一个官能团的存在是红外光谱解析的一条重要原则。而用光谱中不存在某官谱解析的一条重要原则。而用光谱中不存在某官能团的特征峰来否定官能团的存在，也是一个实能团的特征峰来否定官能团的存在，也是一个实用的方法。用的方法。2021/3/2331红外光谱中的重要区段红外光谱中的重要区段40002500 cm1 氢键区氢键区 O-H N-H C-H 25002000 cm1 叁键区叁键区 C C C N20001500 cm1 双键区双键区 C=C C=N C=O

22、15001000 cm1 单键区单键区 C-C C-N C-O2021/3/233237503000 OH NH33003000 CH（双键（双键,三键三键,苯环）苯环）30002700 CH（单键）（单键）24002100 C C C N19001650 C=O16451500 C=C C=N14751300 C-H1000650 C=C-H Ar-H2021/3/2333第二节第二节 有机化合物的典型光谱有机化合物的典型光谱（1）碳氢伸缩振动及弯曲振动）碳氢伸缩振动及弯曲振动 C-H 接近又低于接近又低于3000cm1; asCH3 CH3 CH2 CH2 ; ; 当两个或三个甲基连接在同

23、一碳原子上时当两个或三个甲基连接在同一碳原子上时, CH3CH3峰分裂峰分裂为双峰为双峰; ; -(CH2)n- n n 4,4, CH2CH2峰出现在峰出现在722722 cmcm-1-1区有吸收，随碳区有吸收，随碳数的减少，吸收峰位有规律地向高波数方向移动；数的减少，吸收峰位有规律地向高波数方向移动；（2）碳碳键的伸缩（较弱）及弯曲振动（频率低）碳碳键的伸缩（较弱）及弯曲振动（频率低）1 1烷烃烷烃CH3不对称不对称 asCH3 2960 cm-1 、对称伸缩振动、对称伸缩振动 sCH3 2870 cm-1对称变形振动对称变形振动 sCH3 1380 cm-1附近附近 不对称变形振动不对称

24、变形振动 asCH3 1450 cm-1附近（常和附近（常和 CH2 叠加在一起）叠加在一起）有异丙基有异丙基 1380cm-1分裂为分裂为 1385 cm-1与与1375 cm-1（两强度相似）（两强度相似）有叔丁基有叔丁基 1380 cm-1分裂为分裂为 1395 cm-1及及1365 cm-1 （两强度不等）（两强度不等）CH2不对称不对称 asCH2 2925 cm-1 、对称伸缩振动、对称伸缩振动 sCH2 2850 cm-1剪式振动剪式振动 CH2 148O1440 cm-1区区,强度中等强度中等面外摇摆面外摇摆 CH2CH2 722722 cmcm-1 -1 -(CH2)n- n

25、 n 4 4 2021/3/2335正己烷的红外光谱图正己烷的红外光谱图asCH3asCH2sCH3sCH2 s sCH3 CH3 1380 cm1380 cm-1-1 CH2CH2 asasCH3CH3 CH2CH2 720 cm720 cm-1-12021/3/2336asCH3asCH2sCH3sCH2 s sCH3 CH3 1385 cm1385 cm-1-1 1375 cm 1375 cm-1-1 CH2CH2 asasCH3CH32021/3/23372 2烯烃和炔烃烯烃和炔烃烯烃烯烃: CH 伸缩振动伸缩振动 31003000 cm-1 峰尖锐峰尖锐,强度中强度中 C=C 伸缩振

26、动伸缩振动 1650 cm-1 共轭时移向低频约共轭时移向低频约1030cm-1 CH 面外弯曲面外弯曲 1000650 cm-1炔烃炔烃: CH 伸缩振动伸缩振动 33103300 cm-1 C C 伸缩振动伸缩振动 21402100 cm-1（末端）（末端） 22602190 cm-1（中间）（中间） 2021/3/2338 CH C=C CH(CH=CH2 ) 990 910cm-12021/3/23391-1-己炔的红外光谱图己炔的红外光谱图 C C CH 2021/3/23403芳烃芳烃n芳氢伸缩振动芳氢伸缩振动 CH 31003000 cm-1之间有几（三）个之间有几（三）个峰峰n

27、芳环骨架芳环骨架C=C伸缩振动伸缩振动 C=C 1600,1500及及1450 cm-1附近附近有三个吸收带有三个吸收带,前两个带是芳环的最重要特征带前两个带是芳环的最重要特征带n芳环与其他不饱和体系发生芳环与其他不饱和体系发生共轭共轭 1600 cm-1带往往分裂成带往往分裂成1600及及1580 cm-1两吸收带两吸收带n芳氢面外弯曲振动芳氢面外弯曲振动 CH 900650cm-1，随相邻芳氢数的，随相邻芳氢数的增加移向低频。增加移向低频。 2021/3/2341 CH C=C单取代单取代 750690cm-12021/3/2342邻二甲苯的红外光谱图邻二甲苯的红外光谱图邻二取代邻二取代7

28、40cm-12021/3/2343n单取代单取代 2 2个吸收带个吸收带 750750、700cm700cm-1-1n邻二取代邻二取代 1 1个吸收带个吸收带 740cm740cm-1-1n间二取代间二取代 2 2（3 3）个吸收带）个吸收带 870 870（弱）、（弱）、770770、700cm700cm-1-1n对二取代对二取代 1 1个吸收带个吸收带 800cm800cm-1-12021/3/2344倍频峰倍频峰2021/3/23454. 醇和酚醇和酚分子间生成氢键而缔合分子间生成氢键而缔合n OH 伸缩振动伸缩振动 36003200 cm-1之间之间 强而宽强而宽（越是多缔合体（越是多

29、缔合体,吸收带越向低频移动）吸收带越向低频移动）n CO 伸缩振动伸缩振动 12601000 cm-1之间之间 强度大强度大（从伯醇、仲醇和叔醇（从伯醇、仲醇和叔醇,吸收带向高频移动，分别吸收带向高频移动，分别在在1050，1100，1150 cm-1附近）附近）n OH 面外弯曲面外弯曲 750650 cm-1之间之间 强，宽强，宽n OH 面内弯曲面内弯曲 1350 cm-1 弱，宽弱，宽2021/3/2346丙醇的红外光谱图丙醇的红外光谱图 OOHH C CO O OH2021/3/2347异丙醇的红外光谱图异丙醇的红外光谱图 OOH H C CO O OH2021/3/2348叔丁醇的

30、红外光谱图叔丁醇的红外光谱图 O OH H C CO O OH2021/3/23495. 醚醚n没有没有 OH峰峰nCOC 伸缩振动伸缩振动 1125 cm-1（不对称）强（不对称）强 940 cm-1（对称）（对称） 弱弱n 碳上有支链碳上有支链 11701070 cm-1 有两个吸收峰有两个吸收峰n烷基芳香醚烷基芳香醚 COC 12751220 cm-1 及及 10751020 cm-1两个两个强吸收峰强吸收峰2021/3/2350乙醚的红外光谱图乙醚的红外光谱图 asasC COOC C s sC COOC C2021/3/2351苯甲醚的红外光谱图苯甲醚的红外光谱图 asasC CO

31、OC C s sC COOC C2021/3/23526. 酮和醛酮和醛酮酮:nC=O 伸缩振动伸缩振动 （饱和）（饱和）1720cm-1n 芳酮向低频移动约芳酮向低频移动约20 cm-1n , 不饱和酮向低频移动约不饱和酮向低频移动约40 cm-1醛醛:nC=O 伸缩振动伸缩振动 1725 cm-1n醛类在醛类在2820、2720cm-1附近有附近有 CH(O)两个吸收峰两个吸收峰,可可与其他羰基化合物相区别。与其他羰基化合物相区别。2021/3/2353 2- 2-丁酮的红外光谱图丁酮的红外光谱图 C=OC=O2021/3/2354丙醛的红外光谱图丙醛的红外光谱图 C=OC=O CH(O)

32、2820、2720cm-12021/3/23557. 酸和酯酸和酯羧酸羧酸:n OH 3000 cm-1附近附近 强而宽强而宽n asC=O 17101700 cm-1附近附近n CO 14401395 cm-1强带强带n OH 13201210 cm-1强带强带n OH 955915 cm-1强带强带2021/3/2356 OOHH C=OC=O C CO O O OH H O OH H2021/3/2357酯酯n C=O 1735 cm-1附近附近n , 不饱和酸酯向低频移动约不饱和酸酯向低频移动约20 cm-1n COC 13001000 cm-1有两吸收峰有两吸收峰,1200cm-1附

33、近附近的不对称伸缩振动峰强而宽的不对称伸缩振动峰强而宽, 1000cm-1附近的对称伸附近的对称伸缩振动峰较小缩振动峰较小酸酐酸酐n asC=O 在在18501800 cm-1附近附近n sC=O 在在17801740 cm-1附近附近n两峰相距约两峰相距约60 cm-12021/3/2358乙酸乙酯的红外光谱图乙酸乙酯的红外光谱图 asasC CO OC C s sC COOC C C=OC=O2021/3/2359乙酐的红外光谱图乙酐的红外光谱图 asC=O 1827cm-1 sC=O 1766cm-12021/3/23608. 胺和酰胺胺和酰胺n芳香胺强度大于脂肪胺芳香胺强度大于脂肪胺n

34、伯胺伯胺 asNH 3400、 sNH 3300 cm-1 强度中强度中,尖尖 NH 16501570cm-1 C-N 12501020 cm-1 n伯酰胺伯酰胺 asNH 3350、 sNH 3180 cm-1 强度中强度中,尖尖 C=O 1650 cm-1（伯酰胺）（伯酰胺） NH 1600 cm-1（伯酰胺）（伯酰胺）1500 cm-1（仲酰胺）（仲酰胺） C-N 1400 cm-1（伯酰胺）（伯酰胺）1300 cm-1（仲酰胺）（仲酰胺）2021/3/2361正丁胺的红外光谱图正丁胺的红外光谱图 asNH 3369cm-1 sNH 3293 cm-1 C-N 1124 cm-1 NH

35、1606cm-1 2021/3/2362苯胺的红外光谱图苯胺的红外光谱图 asNH C-N NH sNH2021/3/2363苯酰胺的红外光谱图苯酰胺的红外光谱图 asNH sNH C=OC=O C-N 2021/3/2364硝基化合物硝基化合物n asNO2 15901500 cm-1 强强n sNO2 13901330 cm-1 强强腈类化合物腈类化合物n C N 22602215 cm-1 中强中强,尖尖2021/3/2365硝基苯的红外光谱图硝基苯的红外光谱图 asNO2 1521 cm-1 sNO2 1347 cm-1 2021/3/2366正丁腈的红外光谱图正丁腈的红外光谱图 C

36、N 2260cm-1 2021/3/2367第三节第三节 红外光谱仪红外光谱仪由光源、单色器、试样室、检测器由光源、单色器、试样室、检测器 和记录仪组成和记录仪组成 与紫外的区别与紫外的区别: :试样被置于单色器之前试样被置于单色器之前一、一、 光栅型红外光谱仪光栅型红外光谱仪2021/3/2368以以迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪取代单色器取代单色器（1）测量红外干涉图）测量红外干涉图,该干涉图是一种该干涉图是一种时域谱时域谱,复杂难解释复杂难解释;（2）通过计算机对该干涉图进行快速傅里叶）通过计算机对该干涉图进行快速傅里叶变换计算，从而得到变换计算，从而得到以波长或波数为函数以波长或波数为函

37、数的频域谱的频域谱，即得红外光谱图，即得红外光谱图 d2cos)I()B(d2cos)B()I(作作傅傅立立叶叶变变换换二、傅里叶变换红外光谱仪二、傅里叶变换红外光谱仪2021/3/2370红外干涉图红外干涉图红外光谱图红外光谱图傅傅立立叶叶变变换换2021/3/2371优点优点（1 1）多路）多路, ,扫描速度快扫描速度快（2 2）辐射通量大（没有狭缝）辐射通量大（没有狭缝）（3 3）波数准确度高（精度可达）波数准确度高（精度可达0.01cm0.01cm-1-1）（4 4）杂散光低）杂散光低（5 5）测定的光谱范围宽）测定的光谱范围宽, ,包括中红外区和远红外区包括中红外区和远红外区（6 6

38、）分辨率高（可达）分辨率高（可达0. 1cm0. 1cm1 1，甚至，甚至0.005 cm0.005 cm-1-1 ）2021/3/2372红外光源红外光源 它是将一种惰性固体它是将一种惰性固体,通过电加热的方式来产通过电加热的方式来产生连续光谱。在生连续光谱。在15002000K温度范围内温度范围内,所产所产生的最大辐射强度的波长范围为生的最大辐射强度的波长范围为60005000cm-1 （1）硅碳棒）硅碳棒 （2）能斯特灯）能斯特灯2021/3/2373n能斯特灯是由氧化锆、氧化钇和氧化钍等粉末按一定比例混合压制成棒状,并在高温下烧结而成。能斯特灯在室温下是非导体,当温度升高到700以上时

39、，才变成导体，工作温度为1750。因此要点亮能斯特灯，需由一个辅助加热器预热。该灯的优点是发出的光强度高，使用寿命较长，稳定性好，可达2000h。缺点是机械强度差，受压或扭动易损坏。n硅碳棒是由硅碳砂压制成型后经高温烧结而成，在室温下是一导体，工作前不需预热，工作温度为一般为13001 500K。硅碳棒发光面积大，价格便宜，操作方便，波长范围较能斯特灯宽，使用寿命比能斯特灯长。缺点是碳化硅有升华现象，使用温度过高将缩短碳化硅的寿命，所以电极接触部分需用水冷却。2021/3/2374检测器检测器（1）热检测器）热检测器 热电偶热电偶 辐射热测量计辐射热测量计 热电检测器热电检测器（硫酸三苷肽（硫

40、酸三苷肽TGS）（2）光导检测器）光导检测器 HgTeCdTe 碲化汞镉碲化汞镉（MCT）2021/3/2375n热电偶 是利用不同导体构成回路时的温差电现象,将温差转变为电位差。热电偶由两种不同的金属丝连接而成,当两接点温度不同时就产生热电势。因为温差电动势同温度的上升成正比，对电动势的测量就相当于对辐射强度的测量。n辐射热测量计 将很薄的黑化的金属片做受光面安装在惠斯登电桥的某个臂上，当光照射到金属片上时，由于温度的变化引起电阻的改变，由此来测量辐射强度。n热电检测器 通常采用硫酸三苷肽的单晶片作为检测元件。将硫酸三苷肽薄片正面真空渡铬（半透明），背面镀金，形成两电极。当红外辐射光照射到薄

41、片上时，引起温度升高，硫酸三苷肽发生极化反应，极化强度随温度升高而降低，表面电荷减少，相当于“释放”了部分电荷，经放大转变成电压或电流进行测量。2021/3/2376n（2）光导检测器n光导检测器是由一层半导体薄膜,如硫化铅,汞/镉碲化物，或者锑化铟等，沉积到玻璃表面，真空密封后组成。当这些半导体材料吸收辐射后，使某些价电子成为自由电子，从而降低了半导体的电阻。近红外光区使用硫化铅，中红外和远红外光区主要采用汞/镉碲化物作为敏感元件。汞/镉碲化物作为敏感元件的光电导检测器性质主要取决于碲化汞/碲化镉的比值，响应性能优于热电检测器，广泛应用于傅里叶变换红外光谱仪以及与气相色谱联用的红外光谱仪器中

42、。2021/3/2377 一、试样的制备一、试样的制备1. 气体试样气体试样2. 液体试样液体试样:n液膜法、溶液法液膜法、溶液法3. 固体试样固体试样:n糊状法、压片法、薄糊状法、压片法、薄膜法膜法 第四节第四节 红外吸收光谱分析红外吸收光谱分析2021/3/2378二、红外吸收光谱法的应用二、红外吸收光谱法的应用 定性分析定性分析 1. 定性前的准备定性前的准备 被鉴定的物质应该是纯样品被鉴定的物质应该是纯样品,混合物的光谱则是其它混合物的光谱则是其它组成光谱叠加而成组成光谱叠加而成,给鉴定带来困难给鉴定带来困难; 样品可先进行简单的物理和化学分析，如熔点、沸样品可先进行简单的物理和化学分

43、析，如熔点、沸点、折光率、分子质量、溶解度以及元素分析等，这点、折光率、分子质量、溶解度以及元素分析等，这样可大大简化解析过程样可大大简化解析过程; 选择合适的光谱仪测试条件，得到分辨率高的红外选择合适的光谱仪测试条件，得到分辨率高的红外图谱。图谱。2021/3/23792. 图谱的解析图谱的解析2021/3/2380（1）不饱和度）不饱和度: U=1+n4+(n3-n1)/2=1+4-10/2=0（2）OH: OH 3360cm-1强而宽强而宽 C-O1195cm-1 （叔醇）强而宽（叔醇）强而宽 OH 748cm-1（3）甲基）甲基: asCH3 2970 cm-1 、 sCH3 2874

44、 cm-1 ; sCH31363、1395cm-1 （两强度不等）（两强度不等） ,叔丁基叔丁基 asCH31476cm-1 （4）CC： C-C1235cm-1 综上所述综上所述,此化合物结构式为：此化合物结构式为：(CH3)3C-OH解解:2021/3/2381图谱的解析图谱的解析2021/3/2382（1）不饱和度）不饱和度: U=1+n4+(n3-n1)/2=1+10-10/2=6（2）苯环）苯环: CC 1596、1581、1488cm-1 C-H 3070、3000cm-1 共轭共轭:1600cm-1分裂为两个带分裂为两个带,有苯环与有苯环与 体系的共轭体系的共轭 取代：取代： C

45、H 748cm-1说明为邻双取代说明为邻双取代（3）CO： CO 1727cm-1强峰强峰, OH： 3000cm-1附近无强而宽的峰，无附近无强而宽的峰，无OH C-O-C： asC-O-C1288cm-1、 sC-O-C 1126cm-1（酯）（酯）（6）甲氧基：）甲氧基： asCH3 2954 cm-1 、 sCH3 2846 cm-1 ; asCH31434cm-1 综上所述，此化合物结构式为：综上所述，此化合物结构式为：解解:COCH3OC OCH3O2021/3/2383已知某化合物的化学式为已知某化合物的化学式为C9H10O,试推断其结构式试推断其结构式图谱的解析图谱的解析某化合

46、物的化学式为某化合物的化学式为C9H10O,试推断其结构式试推断其结构式 解解:（1）不饱和度）不饱和度: U=1+n4+(n3-n1)/2=1+9-10/2=5（2）CO: 1700cm-1无吸收带无吸收带,无无（3）OH： OH 3400cm-1、 C-O1050cm-1 强而宽强而宽（4）苯环：）苯环： CC 1600、1500、1450cm-1尖锐吸收带尖锐吸收带 共轭：共轭：1600cm-1分裂为两个带分裂为两个带,说明有苯环与说明有苯环与 体系的体系的共轭共轭（5）取代：）取代： =CH700、750cm-1两吸收带说明为单取代两吸收带说明为单取代（6）甲基：）甲基： sCH31380cm-1无，没有无，没有 综上所述，此化合物结构式为：综上所述，此化合物结构式为：Ph-CH=CH-CH2-OH2021/3/2385图谱解析步骤图谱解析步骤1. 计算不饱和度计算不饱和度:U=1+n4+(n3-n1)/2=(2+