红外吸收光谱课件

红外吸收光谱.红外吸收光谱.12.1红外光谱概述2.2红外光谱的基本原理2.3基团振动与红外光谱区域2.4有机化合物的红外特征吸收2.5IR光谱解析方法2.6红外光谱仪2.7红外光谱在材料研究中的应用2.1红外光谱概述2.1红外光谱概述红外光谱是由于物质吸收电磁辐射后，分子振动转动能级的跃迁而产生的，称为分子振动转动光谱，简称振转光谱。分子在未受光照射之前，能量处于最低能级，称之为基态。当分子受到红外光的辐射，产生振动能级的跃迁，在振动时伴有偶极矩改变者就吸收红外光子，形成红外吸收光谱。2.1红外光谱概述红外光谱是由于物质吸收电磁辐射后，分子振区域λ(μm)σ(cm-1)能级跃迁类型近红外0.75～2.513330~4000OH、NH及CH键倍频吸收区中红外2.5~254000~400振动，转动远红外25～1000400~10骨架振动，转动区域λ(μm)σ(cm-1)能级跃迁类型近红外0.75～22.2红外光谱的基本原理红外吸收光谱产生的条件(1)分子振动时，必须伴随有瞬时偶极矩的变化（≠0

）。分子是否显示红外活性（产生红外吸收），与分子是否具有永久偶极矩无关，如CO2分子。只有同核双原子分子才是非红外活性，如H2、N2等。(2)照射分子的红外光的频率与分子某种振动的频率相同时（红外=振），分子吸收能量后，才能产生跃迁，在红外谱图上出现相应的吸收带。2.2红外光谱的基本原理红外吸收光谱产生的条件已知任何分子就其整个分子而言，是呈电中性的，但由于构成分子的各原子因价电子得失的难易，而表现出不同的电负性，分子也因此而显示不同的极性。通常用分子的偶极矩μ来描述分子极性的大小μ=q·dHCl，H2O的偶极矩已知任何分子就其整个分子而言，是呈电中性的，但由于构成分子的由于分子内原子处于在其平衡位置不断地振动的状态，在振动过程中d的瞬时值亦不断地发生变化，因此分子的μ也发生相应的改变，分子亦具有确定的偶极距变化频率。对称分子由于正负电荷中心重叠，d=0，故μ=0。由于分子内原子处于在其平衡位置不断地振动的状态，在振动过程中OH游离3650~3600cm-1强、尖吸收峰②芳环骨架振动在1600～1450cm1有二到四个中等强度的峰，是判断芳环存在的重要标志之一。由于存在着对称和不对称弯曲振动（对于CH3），因此通常看到两个以上的峰。C=O伸缩振动1750～1700cm1900~650cm1（面外）顺式1，4结构k738=31.末端=CH23085cm-1附近化学键键强越强（即键的力常数K越大）、原子折合质量越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。4有机化合物的红外特征吸收②分别通过傅立叶变换，将上述干涉图转化为单光束红外光谱。若有吸收，在检测器上产生一定频率的信号。NH弯曲振动伯胺1640~1560cm1（面内）首先将样品研成粉末，一般取1～2mg即可，然后加入～200mg的KBr粉末，在研钵中研磨、混匀，转移到模具中，在低真空下压成厚度约1～2mm的压片。3040，2980，2920，1690（s），1600，1580，1500，-CH2-2930cm-1反对称伸缩振动发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的3040，2980，2920，1690（s），1600，1580，1500，扫描速度快（几十次/秒），信号累加，信噪比提高（可达601）。C=O伸缩振动1750～1700cm1一些常见化学键的力常数如下表所示：偶极子在交变电场中的作用示意图物质吸收红外辐射，实质上是外界辐射迁移它的能量到分子中去。而这种能量的转移是通过偶极子的变化来实现。当偶极子处在电磁辐射的电场中时，此电场作周期性反转，偶极子将经受交替的作用力的作用力而使偶极矩增加和减小。由于偶极子具有一定的原有振动频率，只有当辐射频率与偶极子频率相匹配时，分子才与辐射发生相互作用而增加它的振动能，使振幅加大，即分子由原来的基态振动跃迁到较高的振动能级。OH游离3650~3600cm-1分子振动方程式双原子分子的简谐振动及其频率：化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧虎克定律式中：k—化学键的力常数，其含义是两个原子由平衡位置伸长0.1nm后的回复力，单位为N.cm-1

μ

—折合质量，单位为g分子振动方程式双原子分子的简谐振动及其频率：虎克定律式中：k任意两个相邻的能级间的能量差为：发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的折合质量和键的力常数，即取决于分子的结构特征。分子的振动能级（量子化）：

E振=(V+1/2)hvv：化学键的振动频率；V：振动量子数(0、1、2……)

。发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的分子的振动能苯甲酸酯中苯基对C=O的共轭效应与烷氧基对C=O的诱导效应大体相当，相互抵消，使vC=O较苯基酮位于高波数端，并与烷基酮一致。1）诱导效应由于取代基具有不同的电负性，通过静电诱导作用，引起分子中电子分布的变化，从而引起键力常数的变化，改变了基团的特征频率，这种效应通常称为诱导效应。指纹区(＜1300cm1)邻甲基苯腈的红外光谱C=O伸缩振动1750～1700cm1它的特点是发射强度高，使用寿命长，稳定性较好。用NaCl、KBr、CsI等材料制成的窗片需注意防潮。外部因素主要指测定时物质的状态以及溶剂效应等因素。杂散光少，波数精度高，分辨率可达0.碲镉汞检测器（MCT检测器）是由宽频带的半导体碲化镉和半金属化合物碲化汞混合形成，其组成为Hg1xCdxTe，x≈0.540cm-1嵌段共聚物1304，1167，998，841，322，250(cm-1)练习:某化合物C9H10O，其IR光谱主要吸收峰位为3080，(cm-1)力常数k：与键长、键能有关：键能↑（大），键长↓(短)，k↑。

化学键键长(nm)键能(kJ·mol-1)

力常数

k(N.cm-1)

波数范围

(cm-1)C―C0.154347.34.5700～1200C＝C0.134610.99.61620～1680C≡C0.116836.815.62100～2600化学键键强越强（即键的力常数K越大）、原子折合质量越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。苯甲酸酯中苯基对C=O的共轭效应与烷氧基对C=O的诱导效应大

折合质量μ：两振动原子只要有一个的质量↓，μ↓，(v)↑，红外吸收信号将出现在高波数区。

一些常见化学键的力常数如下表所示：折合质量μ：两振动原子只要有一个的质量↓，μ↓，伸缩振动亚甲基：弯曲振动亚甲基分子中基团的基本振动形式伸缩振动弯曲振动分子中基团的基本振动形式影响峰位变化的因素(1)内部因素①电子效应1）诱导效应由于取代基具有不同的电负性，通过静电诱导作用，引起分子中电子分布的变化，从而引起键力常数的变化，改变了基团的特征频率，这种效应通常称为诱导效应。vC=O/cm-1影响峰位变化的因素(1)内部因素vC=O/cm-12）共轭效应（C效应）共轭效应要求共轭体系有共平面性。共轭效应使共轭体系的电子云密度平均化，键长也平均化，双键略有伸长，单键略有缩短。2）共轭效应（C效应）共轭效应要求共轭体系有共平面性。碲镉汞检测器（MCT检测器）是由宽频带的半导体碲化镉和半金属化合物碲化汞混合形成，其组成为Hg1xCdxTe，x≈0.对取代（2个相邻H）各类羰基化合物中C=O键的伸缩振动：C=O伸缩振动：1815～1785cm-1（羰基的吸收峰位稍高于其它羧酸衍生物）外部因素主要指测定时物质的状态以及溶剂效应等因素。练习:某化合物C9H10O，其IR光谱主要吸收峰位为3080，（5）芳环、C=C、C=N伸缩振动区1675~1500cm1二取代2270～2150cm14L·mol-1·cm-1(分光器：NaCl晶体)扫描速度快（几十次/秒），信号累加，信噪比提高（可达601）。当红外辐射光照射到薄片上时，引起温度升高，TGS极化度改变，表面电荷减少，相当于“释放”了部分电荷，经放大，转变成电压或电流方式进行测量。975，794，763，614FTIR光谱获得过程示意图②芳环骨架振动在1600～1450cm1有二到四个中等强度的峰，是判断芳环存在的重要标志之一。当浓度较大时，发生缔合作用，峰形较宽。苯甲酸酯中苯基对C=O的共轭效应与烷氧基对C=O的诱导效应大体相当，相互抵消，使vC=O较苯基酮位于高波数端，并与烷基酮一致。V：振动量子数(0、1、2……)。（2）C-H伸缩振动3300~2700cm-1碲镉汞检测器（MCT检测器）是由宽频带的半导体碲化镉和半金属傅立叶变换红外光谱仪工作原理图倍频与组频苯衍生物在2000～1660cm1出现较弱的CH面外弯曲振动倍频与组合频峰，该区域的峰形对表征芳环取代类型很有用处。②分别通过傅立叶变换，将上述干涉图转化为单光束红外光谱。光源发出的红外辐射，经干涉仪转变成干涉图，通过试样后得到含试样信息的干涉图，由计算机采集，并经过快速傅立叶变换，得到强度或透光度随频率或波数变化的红外光谱图。C=O伸缩振动1750～1700cm1在1840～1630cm-1范围都有羰基的伸缩振动吸收峰。扫描速度快（几十次/秒），信号累加，信噪比提高（可达601）。双原子分子的简谐振动及其频率：E振=(V+1/2)hv邻、间及对位二甲苯的红外光谱770~730cm-1（强）PP和PIB在1500～1000cm-1的红外光谱图OH、NH及CH键倍频吸收区首先将样品研成粉末，一般取1～2mg即可，然后加入～200mg的KBr粉末，在研钵中研磨、混匀，转移到模具中，在低真空下压成厚度约1～2mm的压片。将TGS薄片正面真空渡铬（半透明），背面镀金，形成两电极。若有吸收，在检测器上产生一定频率的信号。①不饱和碳原子上的=C-H（C-H）由于分子内原子处于在其平衡位置不断地振动的状态，在振动过程中d的瞬时值亦不断地发生变化，因此分子的μ也发生相应的改变，分子亦具有确定的偶极距变化频率。①RCCH（21002140cm1）3）中介效应象氧原子、硫原子和氮原子等既存在诱导效应(I)，同时又存在p—π共轭效应(C)的化合物，其特征频率位移的最终值取决于两种混合效应的净结果。若C＞I，vC=O较醛酮向低波数方向位移。又如：苯酯基中氧原子的共轭分散，-I突出，vC=O较烷基酯位于高波数端。苯甲酸酯中苯基对C=O的共轭效应与烷氧基对C=O的诱导效应大体相当，相互抵消，使vC=O较苯基酮位于高波数端，并与烷基酮一致。傅立叶变换红外光谱仪工作原理图3）中介效应又如：苯酯基中氧原②氢键效应(分子内氢键；分子间氢键)对峰位，峰强产生极明显影响。氢键使电子云密度平均化。对于伸缩振动来说，氢键越强，谱带越宽，吸收强度越大，而且向低波数方向位移也越大。对于弯曲振动来说，氢键则引起谱带变窄，同时向高波数方向位移。②氢键效应（2）外部因素外部因素主要指测定时物质的状态以及溶剂效应等因素。分子在气态时，其相互作用力很弱，此时可以观察到伴随振动光谱的转动精细结构。液态和固态分子间作用力较强，在有极性基团存在时，可能发生分子间的缔合或形成氢键，导致特征吸收带频率、强度和形状有较大的改变。在结晶的固体中，分子在晶格中规则排列，加强了分子间的相互作用，使谱带产生分裂。例如聚乙烯的CH2面内摇摆振动（位于720cm1附近），在非晶态时只有一条谱带，而在结晶态时分裂为720cm1附近731cm1两条谱带。（2）外部因素2.3基团振动与红外光谱区域能代表基团存在、并有较高强度的吸收谱带称为基团频率，其所在的位置一般又称为特征吸收峰。特征区（40001300cm1）指纹区(＜1300cm1)2.3基团振动与红外光谱区域⑴O-H、N-H

4000~3300cm-1

确定醇、酚、酸；伯胺、仲胺、叔胺在非极性溶剂中，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。OH游离3650~3600cm-1

强、尖吸收峰OH缔合(氢键)3500~3200cm-1

强、宽吸收峰⑴O-H、N-H4000~3300cm-1②饱和碳原子上的－C－H

-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以下①不饱和碳原子上的=C-H（C-H

）

苯环上的-C-H

3030cm-1

=C-H3100

3000

cm-1

末端=CH23085cm-1附近

C-H3300cm-13000cm-1以上（2）C-H伸缩振动3300~2700cm-1②饱和碳原子上的－C－H-CH3(3)叁键（CC、CN）伸缩振动和累积双键（C=C=C、C=C=O）的不对称伸缩振动区(25001900cm1)①RCCH（21002140cm1）RCCR′（21902260cm1）RR′时，无红外活性②RCN（21002140cm1）非共轭（22402260cm1）共轭（22202230cm1）仅含C、H、N时峰较强、尖锐；有O原子存在时，O越靠近CN，峰越弱；(3)叁键（CC、CN）伸缩振动和累积双键（C=C（4）C=O伸缩振动及芳烃中C-H弯曲振动的倍频和合频1900~1650cm-1碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。各类羰基化合物中C=O键的伸缩振动：化合物酸酐酰氯酯醛酮羧酸酰胺vC=O~1810~1760~1800~1740~1730~1710~1710（缔合态）~1760（游离态）~1650（4）C=O伸缩振动及芳烃中C-H弯曲振动的倍频和合频1（5）芳环、C=C、C=N伸缩振动区1675~1500cm1975，794，763，614间取代（3个相邻H，1个孤立H）2红外光谱的基本原理有一些谱带是表征非晶态结构的，其强度随聚合物的结晶度增加而减弱，例如聚四氟乙烯光谱中的770cm1和638cm1。热释电检测器是利用硫酸三苷肽的单晶片作为检测元件。①RCCH（21002140cm1）确定醇、酚、酸；4有机化合物的红外特征吸收对于一些吸收很强的液体，当用调整厚度的方法仍然得不到满意的谱图时，可用适当的溶剂配成稀溶液进行测定。由于存在着对称和不对称弯曲振动（对于CH3），因此通常看到两个以上的峰。苯甲酸酯中苯基对C=O的共轭效应与烷氧基对C=O的诱导效应大体相当，相互抵消，使vC=O较苯基酮位于高波数端，并与烷基酮一致。氢键使电子云密度平均化。倍频与组频苯衍生物在2000～1660cm1出现较弱的CH面外弯曲振动倍频与组合频峰，该区域的峰形对表征芳环取代类型很有用处。在结晶的固体中，分子在晶格中规则排列，加强了分子间的相互作用，使谱带产生分裂。v（CO）叔醇≈1150cm13基团振动与红外光谱区域丁二烯单元的C=C伸缩振动腈基的C≡N伸缩振动吸收峰在2300～2200cm1，峰形尖锐，中等强度，是C≡N存在的特征吸收峰。异腈酸酯基的N=C=O的伸缩振动也在2300～2200cm1，非常强，常常是双峰或具有不规则的形状（2）C-H伸缩振动3300~2700cm-1（5）芳环、C=C、C=N伸缩振动区1675~1500cm1①RC=CR′16201680cm1强度弱，R=R′（对称）时，无红外活性。②芳环骨架振动在1600～1450cm1有二到四个中等强度的峰，是判断芳环存在的重要标志之一。（5）芳环、C=C、C=N伸缩振动区1675~1500c（6）CH面内弯曲振动1500～1300cm1一般甲基、亚甲基的弯曲振动位置都比较恒定。由于存在着对称和不对称弯曲振动（对于CH3），因此通常看到两个以上的峰。而亚甲基的弯曲振动在此区段内仅有δs（～1465cm1）。（7）CO、CF、SiO伸缩振动和CC骨架振动1300~1000cm1（8）CH面外弯曲振动、CCl伸缩振动1000～650cm1不同取代类型的烯烃，其γCH位置不同，由此可以判断烯烃的取代类型。芳烃的γCH在900～650cm1，对于确定芳环取代类型是很特征的。（6）CH面内弯曲振动1500～1300cm12.4有机化合物的红外特征吸收

（1）饱和烃结构vC-HδC-H（面内）δC-H（面外）2975～29702885～28601470～1435（m）1385～1370（s）1385～1380（s）1370～1365（s）1395～1385（m）1370～1365（s）2925±10（s）2850±10（s）1460±20（m）m≥4725～720m≤3770～7352890±1013402.4有机化合物的红外特征吸收（1）饱和烃结构vC-(2)烯烃

3095~307529751420~1410895~8851658~16983040~301029751420~14109909101645~16403040~3010840~8001675~16653040~30109651675~16653040~3010730~6751665~1650(2)烯烃3095~30751420~1410895~8（3）炔烃末端炔烃的CH伸缩振动一般在3300cm1处出现强的尖吸收带。一取代2150～2100cm1C≡C伸缩振动二取代2270～2150cm1（3）炔烃末端炔烃的CH伸缩振动一般在3300cm1处出现（4）芳烃vCH3100～3000cm1γCH面外弯曲振动在900～650cm1，反映苯环上取代基类型很特征，常用来鉴定苯衍生物。vC=C苯环骨架伸缩振动在1600～1450cm1范围内通常以双峰(1600、1500cm1)出现（低强高弱）。芳环与不饱和基或孤对电子共轭时，还会在1580cm1附近出现第三个峰。倍频与组频苯衍生物在2000～1660cm1出现较弱的CH面外弯曲振动倍频与组合频峰，该区域的峰形对表征芳环取代类型很有用处。（4）芳烃vCH3100～3000cm1单取代(含5个相邻H)770~730cm-1（强）710~690cm-1（较强）邻取代（4个相邻H）770~735cm-1→与单取代峰位重叠间取代（3个相邻H，1个孤立H）810~750cm-1（强）710~690cm-1（较强）900~860cm-1（中强）对取代（2个相邻H）840~810cm-1（强）苯环取代类型在2000~1667cm-1和900~650cm-1的图形单取代(含5个相邻H)邻取代（4个相邻H）苯环取代类型在2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（5）醇和酚在稀溶液中，OH键的特征吸收带位于3650～3600cm1；在纯液体或固体中，由于分子间氢键的关系，使这个吸收带变宽，并向低波数方向移动，在3500～3200cm1处出现吸收带。v（CO）酚≈1230cm1v（CO）叔醇≈1150cm1v（CO）仲醇≈1100cm1v（CO）伯醇≈1050cm1（5）醇和酚在稀溶液中，OH键的特征吸收带位于3650～36（6）醚

C-O-C的非对称伸缩振动吸收谱带在1260～1050cm-1区域，但是由红外光谱单独确定醚键的存在是困难的，因为任何含有C-O键的分子（如醇、酚、酯、羧酸等），都对醚键的吸收产生干扰。正丁醚的红外光谱（6）醚正丁醚的红外光谱（7）胺伯胺3400～3250cm1（双峰）NH伸缩振动仲胺3300cm1（单峰）叔胺无NH弯曲振动伯胺1640~1560cm1（面内）900~650cm1（面外）仲胺1580~1490cm1（面内）很难观察面外弯曲峰CN伸缩振动脂肪族1250～1020cm1（弱峰）芳香族1340～1266cm1（强峰）（7）胺（8）醛和酮C=O伸缩振动1750～1700cm1区别醛的CH伸缩振动（CHO中）在～2820、2720cm1(后者尖锐)（8）醛和酮C=O伸缩振动1750～1700cm1（9）羧酸由于氢键作用，羧酸通常都以二分子缔合体的形式存在，只有在测定气态样品或非极性溶剂的稀溶液时，方可看到游离羧酸的特征吸收。

游离羧酸：3550cm-1O-H伸缩振动二分子缔合体：3300～2500cm-1（宽、强）C=O伸缩振动：1725～1700cm-1C-O伸缩振动：1330～1210cm-1

面内：1440～1300cm-1O-H弯曲振动面外：～920cm-1（中等强度）（9）羧酸（10）羧酸盐羧酸与碱作用成为羧酸盐之后，羧酸原有的vC=O、vOH和γ面外OH产生的三个特征峰消失，新出现CO2的反对称和对称伸缩振动分别位于1580和1400cm1左右。丙酸钠的红外光谱（10）羧酸盐羧酸与碱作用成为羧酸盐之后，羧酸原有的vC=O（11）羧酸衍生物在1840～1630cm-1范围都有羰基的伸缩振动吸收峰。①酰氯C=O伸缩振动：1815～1785cm-1（羰基的吸收峰位稍高于其它羧酸衍生物）丙酰氯的红外光谱

（11）羧酸衍生物丙酰氯的红外光谱②酸酐酸酐分子中有两个羰基C=O，通常在红外光谱中有两个羰基吸收峰。另外在1100cm1附近还有CO伸缩振动吸收峰。丙酸酐的红外光谱②酸酐酸酐分子中有两个羰基C=O，通常在红外光谱中有两个羰③酯C=O伸缩振动1740cm1附近（具有共轭结构的酯，例如，α,β不饱和酯或α芳基酯羰基的吸收峰为稍有降低，在1725cm1附近）。CO伸缩振动1250～1050cm1丁酸乙酯的红外光谱

③酯C=O伸缩振动1740cm1附近（具有共轭结构的酯，例④酰胺化合物vN-HvC=O(酰胺Ⅰ)δN-H(酰胺Ⅱ)δN-C=OδC-C=O伯酰胺(游离)3540~34803420~338016901620~1590632~570520~450(缔合)3360~3180(几个)16501650~1620仲酰胺(游离)3460~342016701550~1510610~550480~430(缔合)3300~307016501570~1515叔酰胺1650600~570480~440酰胺基的特征吸收谱带/cm-1④酰胺化合物vN-HvC=OδN-HδN-C=OδC-C=聚异丁烯(PIB)可看成是等规聚丙烯(PP)上的α-H被甲基取代，在这种情况下，PP中的CH3基团在1378cm-1处的面内弯曲振动在PIB中分裂成两个谱带，而PP在1153cm-1处的骨架振动谱带在PIB中移到1227cm-1处。有一些谱带是表征非晶态结构的，其强度随聚合物的结晶度增加而减弱，例如聚四氟乙烯光谱中的770cm1和638cm1。在非极性溶剂中，浓度较小（稀溶液）时，峰形尖锐，强吸收；FTIR光谱仪的优点1470～1435（m）倍频与组频苯衍生物在2000～1660cm1出现较弱的CH面外弯曲振动倍频与组合频峰，该区域的峰形对表征芳环取代类型很有用处。苯甲酸酯中苯基对C=O的共轭效应与烷氧基对C=O的诱导效应大体相当，相互抵消，使vC=O较苯基酮位于高波数端，并与烷基酮一致。C=O伸缩振动1750～1700cm1对温度、湿度要求不高。顺式1，4结构k738=31.由于存在着对称和不对称弯曲振动（对于CH3），因此通常看到两个以上的峰。C=O伸缩振动：1725～1700cm-1它的特点是发射强度高，使用寿命长，稳定性较好。缺点是价格比硅碳棒贵，机械强度差，操作不如硅碳棒方便。红外光谱仪中所用的光源通常是一种惰性固体，用电加热使之发射高强度的连续红外辐射。由于存在着对称和不对称弯曲振动（对于CH3），因此通常看到两个以上的峰。-C-H2890cm-1弱吸收光通量大，所有频率同时测量，检测灵敏度高，样品量减少。物质吸收红外辐射，实质上是外界辐射迁移它的能量到分子中去。Nernst灯是用氧化锆、氧化钇和氧化钍烧结而成的中空棒和实心棒。聚醋酸乙烯酯、乙基纤维素由于存在着对称和不对称弯曲振动（对于CH3），因此通常看到两个以上的峰。910末端乙烯基构型的C-H面外弯曲振动1470～1435（m）可由纯物质测得吸光系数：(分光器：NaCl晶体)有一些谱带是表征非晶态结构的，其强度随聚合物的结晶度增加而减弱，例如聚四氟乙烯光谱中的770cm1和638cm1。气态样品可在玻璃气槽内进行测定，它的两端粘有红外透光的NaCl或KBr窗片。象氧原子、硫原子和氮原子等既存在诱导效应(I)，同时又存在p—π共轭效应(C)的化合物，其特征频率位移的最终值取决于两种混合效应的净结果。游离羧酸：3550cm-1(分光器：NaCl晶体)在1840～1630cm-1范围都有羰基的伸缩振动吸收峰。v（CO）叔醇≈1150cm1由于存在着对称和不对称弯曲振动（对于CH3），因此通常看到两个以上的峰。只有同核双原子分子才是非红外活性，如H2、N2等。Av—910cm1处1，2结构的峰高。在结晶的固体中，分子在晶格中规则排列，加强了分子间的相互作用，使谱带产生分裂。发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的NH弯曲振动伯胺1640~1560cm1（面内）（12）腈腈基的C≡N伸缩振动吸收峰在2300～2200cm1，峰形尖锐，中等强度，是C≡N存在的特征吸收峰。异腈酸酯基的N=C=O的伸缩振动也在2300～2200cm1，非常强，常常是双峰或具有不规则的形状邻甲基苯腈的红外光谱聚异丁烯(PIB)可看成是等规聚丙烯(PP)上的α-H被甲基2.5IR光谱解析方法（1）不饱和度的计算式中n4、n3、n1分别为分子中所含的四价、三价和一价元素原子的数目。二价原子如S、O等不参加计算。不饱和度：苯环=4；双键，环=1；叁键=2。2.5IR光谱解析方法（1）不饱和度的计算式中n4、n3、首先将样品研成粉末，一般取1～2mg即可，然后加入～200mg的KBr粉末，在研钵中研磨、混匀，转移到模具中，在低真空下压成厚度约1～2mm的压片。FTIR光谱仪的优点C=O伸缩振动1750～1700cm1不同取代类型的烯烃，其γCH位置不同，由此可以判断烯烃的取代类型。C=O伸缩振动：1725～1700cm-1有一些谱带是表征非晶态结构的，其强度随聚合物的结晶度增加而减弱，例如聚四氟乙烯光谱中的770cm1和638cm1。Av—910cm1处1，2结构的峰高。4有机化合物的红外特征吸收由于氢键作用，羧酸通常都以二分子缔合体的形式存在，只有在测定气态样品或非极性溶剂的稀溶液时，方可看到游离羧酸的特征吸收。光通量大，所有频率同时测量，检测灵敏度高，样品量减少。吸收聚丁二烯指纹区峰伯胺3400～3250cm1（双峰）900~860cm-1（中强）但在室温下是非导体，因此，在工作之前要预热。3100~3000不饱和C-H伸缩振动叁键=2。用傅立叶变换红外光谱仪测量样品的红外光谱包括以下几个步骤化学键键强越强（即键的力常数K越大）、原子折合质量越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。由于偶极子具有一定的原有振动频率，只有当辐射频率与偶极子频率相匹配时，分子才与辐射发生相互作用而增加它的振动能，使振幅加大，即分子由原来的基态振动跃迁到较高的振动能级。1340，1178，1140，1014，988，934，910IR光谱解析实例练习:某化合物C9H10O，其IR光谱主要吸收峰位为3080，3040，2980，2920，1690（s），1600，1580，1500，1370，1230，750，690cm1，试推断分子结构。解:首先将样品研成粉末，一般取1～2mg即可，然后加入～200m2.6红外光谱仪

红外光谱仪的发展发展阶段单色器特点第一代岩盐棱镜(分光器：NaCl晶体)易吸潮损坏,分辨率低第二代衍射光栅扫描速度慢,灵敏度较低第三代Michelson干涉仪分辨率高,扫描速度极快2.6红外光谱仪

红外光谱仪的发展发展阶段单色器特色散型红外光谱仪工作原理图单色器光源检测器参比池试样池记录器放大器机械装置光楔

从光源发出的红外辐射，分成二束，一束进试样池，一束进参比池，先经斩光器周期地切割进入单色器,即试样光束和参比光束交替进入单色器的色散光栅，若某波数的单色光不被试样吸收，二束光的强度相等，检测器不产生信号；若有吸收，在检测器上产生一定频率的信号。经放大器放大，进入带动记录笔和光楔的机械装置。光楔的作用是进行补偿，即减弱参比光强，使与试样光强相等，致二束光重新处于平衡。试样对各不同波数红外辐射吸收有多有少，则光楔相应按比例移动补偿。因而光楔改变相当于试样的透射比，以纵坐标被记录在纸上，单色光的波数连续改变，并与记录纸移动同步，这是横坐标。最后得到透视比对波数（波长）的红外光谱吸收曲线（光谱图）。色散型红外光谱仪工作原理图单色器光源检测器参比池试样池记录器1.光源红外光谱仪中所用的光源通常是一种惰性固体，用电加热使之发射高强度的连续红外辐射。常用的是Nernst灯或硅碳棒。Nernst灯是用氧化锆、氧化钇和氧化钍烧结而成的中空棒和实心棒。工作温度约为1700℃，在此高温下导电并发射红外线。但在室温下是非导体，因此，在工作之前要预热。它的特点是发射强度高，使用寿命长，稳定性较好。缺点是价格比硅碳棒贵，机械强度差，操作不如硅碳棒方便。硅碳棒是由碳化硅烧结而成，工作温度在12001500℃左右。1.光源2.吸收池因玻璃、石英等材料不能透过红外光，红外吸收池要用可透过红外光的NaCl、KBr、CsI、KRS5（TlI58%，TlBr42%）等材料制成窗片。用NaCl、KBr、CsI等材料制成的窗片需注意防潮。固体试样常与纯KBr混匀压片，然后直接进行测定。2.吸收池3.单色器单色器由色散元件、准直镜和狭缝构成。色散元件常用复制的闪耀光栅。由于闪耀光栅存在次级光谱的干扰，因此，需要将光栅和用来分离次光谱的滤光器或前置棱镜结合起来使用。3.单色器4.检测器常用的红外检测器有高真空热电偶、热释电检测器和碲镉汞检测器。高真空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。热释电检测器是利用硫酸三苷肽的单晶片作为检测元件。硫酸三苷肽（TGS）是铁电体，在一定的温度以下，能产生很大的极化反应，其极化强度与温度有关，温度升高，极化强度降低。将TGS薄片正面真空渡铬（半透明），背面镀金，形成两电极。4.检测器当红外辐射光照射到薄片上时，引起温度升高，TGS极化度改变，表面电荷减少，相当于“释放”了部分电荷，经放大，转变成电压或电流方式进行测量。碲镉汞检测器（MCT检测器）是由宽频带的半导体碲化镉和半金属化合物碲化汞混合形成，其组成为Hg1xCdxTe，x≈0.2，改变x值，可获得测量波段不同灵敏度各异的各种MCT检测器。5.记录系统当红外辐射光照射到薄片上时，引起温度升高，TGS极化度改变，傅立叶变换红外光谱仪工作原理图数模转换器

光谱图外部设备键盘干涉图计算机模数转换器

滤光器定镜动镜

探测器放大器试样光源干涉仪

光源发出的红外辐射，经干涉仪转变成干涉图，通过试样后得到含试样信息的干涉图，由计算机采集，并经过快速傅立叶变换，得到强度或透光度随频率或波数变化的红外光谱图。傅立叶变换红外光谱仪工作原理图数模转换器光谱图外部设备单色光源干涉图(b)多色光源干涉图傅立叶变换红外光谱仪原理图单色光强度：干涉光的变化频率fv和两个因素即光源频率和动镜移动速度u有关，fv=2uv。多色光强度：I(x)：干涉光强度；x：光程差；B(v)：光源的强度；v：频率。单色光源干涉图傅立叶变换红外光谱仪原理图单色光强度：干涉光的用傅立叶变换红外光谱仪测量样品的红外光谱包括以下几个步骤①分别收集背景（无样品时）的干涉图及样品干涉图。②分别通过傅立叶变换，将上述干涉图转化为单光束红外光谱。③经过计算，将样品的单光束光谱除以背景的单光束光谱，即得到样品的透射光谱或吸收光谱。FTIR光谱获得过程示意图

用傅立叶变换红外光谱仪测量样品的红外光谱包括以下几个步骤FTFTIR光谱仪的优点

扫描速度快（几十次/秒），信号累加，信噪比提高（可达601）。光通量大，所有频率同时测量，检测灵敏度高，样品量减少。扫描速度快，可跟踪反应历程，作反应动力学研究，并可与GC、LC联用。测量频率范围宽，可达到4500~6cm1杂散光少，波数精度高，分辨率可达0.05/cm对温度、湿度要求不高。光学部件简单，只有一个动镜在实验中运动，不易磨损。FTIR光谱仪的优点扫描速度快（几十次/秒），信号累加，信（3）试样的制备①气体气态样品可在玻璃气槽内进行测定，它的两端粘有红外透光的NaCl或KBr窗片。先将气槽抽真空，再将试样注入。②液体1）液体池法沸点较低，挥发性较大的试样，可注入封闭液体池中，液层厚度一般为0.01~1mm。（3）试样的制备①气体6红外光谱仪

红外光谱仪的发展810~750cm-1（强）把固体样品溶解在溶剂中，用液体池测定。4有机化合物的红外特征吸收异腈酸酯基的N=C=O的伸缩振动也在2300～2200cm1，非常强，常常是双峰或具有不规则的形状二价原子如S、O等不参加计算。NH弯曲振动伯胺1640~1560cm1（面内）v（CO）叔醇≈1150cm1苯环取代类型在2000~1667cm-1和900~650cm-1的图形非共轭（22402260cm1）缺点是价格比硅碳棒贵，机械强度差，操作不如硅碳棒方便。已知任何分子就其整个分子而言，是呈电中性的，但由于构成分子的各原子因价电子得失的难易，而表现出不同的电负性，分子也因此而显示不同的极性。试样和KBr都应经干燥处理，研磨到粒度小于2微米，以免散射光影响。例如聚乙烯的CH2面内摇摆振动（位于720cm1附近），在非晶态时只有一条谱带，而在结晶态时分裂为720cm1附近731cm1两条谱带。碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。红外光谱是由于物质吸收电磁辐射后，分子振动转动能级的跃迁而产生的，称为分子振动转动光谱，简称振转光谱。v（CO）伯醇≈1050cm1最后得到透视比对波数（波长）的红外光谱吸收曲线（光谱图）。At—967cm1处反式1，4的峰高；6红外光谱仪

红外光谱仪的发展外部因素主要指测定时物质的状态以及溶剂效应等因素。2）液膜法沸点较高的试样，直接滴在两片盐片之间，形成液膜。对于一些吸收很强的液体，当用调整厚度的方法仍然得不到满意的谱图时，可用适当的溶剂配成稀溶液进行测定。③固体1）溶液法把固体样品溶解在溶剂中，用液体池测定。6红外光谱仪

红外光谱仪的发展2）液膜法2）KBr压片法首先将样品研成粉末，一般取1～2mg即可，然后加入～200mg的KBr粉末，在研钵中研磨、混匀，转移到模具中，在低真空下压成厚度约1～2mm的压片。试样和KBr都应经干燥处理，研磨到粒度小于2微米，以免散射光影响。3）薄膜法a)溶液铸膜法将聚合物溶液(浓度一般为2%~5%质量分数)均匀地浇涂在玻璃板上，待溶剂挥发后将形成的薄膜用刮刀剥离。也可以采用在氯化钠（或溴化钾）晶片上直接涂上聚合物溶液成膜的方法。2）KBr压片法制备各种高聚物薄膜的常用溶剂适合的溶剂高聚物苯聚异丁烯，聚乙烯异丁基醚，聚丁二烯，聚异戊二烯，聚氯丁二烯、聚苯乙烯甲醇聚醋酸乙烯酯、乙基纤维素吡啶+水或冰醋酸聚乙烯醇缩甲醛二甲基甲酰胺聚丙烯腈氯仿或丙酮聚甲基丙烯酸甲酯甲酸尼龙6二氯乙烷聚碳酸酯丙酮醋酸纤维素（中等醋化度）制备各种高聚物薄膜的常用溶剂适合的溶剂高聚物苯聚异丁烯，聚乙b)热压成膜法对于热塑性的样品，可以采用热压成膜的方法，即将样品加热到软化点以上或熔融，然后在一定压力下压成适当厚度的薄膜。但是在热压时要防止高聚物的热老化，因而可以采用增大压力的方法尽可能地降低温度和缩短加压时间。一般采用1×108Pa左右的压力，在熔融状态迅速加压10~15s，然后迅速冷却。3)显微切片样品要求软硬适中且必须有适当的机械压力。b)热压成膜法4）研糊法（液体石腊法）将样品粉末与1滴石蜡油或全卤代烃液体混合，研磨成糊状，再转移至两片氯化钠晶片之间，进行测试。5）热裂解方法不溶不熔的样品，采用高温热裂解的方法可以把它们变成液体、气体或可溶性物质，便于进行红外光谱。虽然裂解使聚合物的结构发生变化，但裂解产物还包括原来的各种基团，所以与原来聚合光谱还是极相似的。要特别注意的是用热裂解方法得到的聚合物光谱是不可能与原来的聚合物光谱完全一致的。4）研糊法（液体石腊法）2.7红外光谱在材料研究中的应用(1)分析与鉴别高聚物(2)聚合物微观结构的测定(3)聚合物结晶度的测定2.7红外光谱在材料研究中的应用(1)分析与鉴别高聚物（1）分析与鉴别高聚物尼龙类的红外吸收光谱图

由于尼龙-6、尼龙-7和尼龙-8都是聚酰胺类聚合物，具有相同的官能团，其官能团区的谱带是一样的，vN-H=3300cm-1，酰胺I和Ⅱ带分别在1635cm-1和1540cm-1。这三种聚合物的区别是(CH2)n基团的长度不同(即n的数目不同)，因此他们在1400~800cm-1指纹区的谱图不一样，可用来区别这三种聚合物。（1）分析与鉴别高聚物尼龙类的红外吸收光谱图由于尼龙-6、PP和PIB在1500～1000cm-1的红外光谱图聚异丁烯(PIB)可看成是等规聚丙烯(PP)上的α-H被甲基取代，在这种情况下，PP中的CH3基团在1378cm-1处的面内弯曲振动在PIB中分裂成两个谱带，而PP在1153cm-1处的骨架振动谱带在PIB中移到1227cm-1处。137811531227PP和PIB在1500～1000cm-1的红外光谱图聚异丁①苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段共聚物(SBS)和无规共聚物(SBR)的序列分布丁二烯-苯乙烯共聚物的红外光谱560cm-1无规共聚物聚合物的嵌段指数(β)3100~3000不饱和C-H伸缩振动1601，1587，1500，1460苯环的骨架振动970乙烯基反式构型的C-H面外弯曲振动910末端乙烯基构型的C-H面外弯曲振动740，690单取代苯540cm-1

嵌段共聚物丁二烯单元的C=C伸缩振动①苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段共聚物(SBS)和无规共聚物(SB吸收聚丁二烯指纹区峰

(2)聚合物微观结构的测定

1）选择特征峰作为分析谱带Ac—738cm1处顺式1，4的峰高；At—967cm1处反式1，4的峰高；Av—910cm1处1，2结构的峰高。吸收聚丁二烯指纹区峰(2)聚合物微观结构的测定1）选择2）吸光系数的确定可由纯物质测得吸光系数：顺式1，4结构k738=31.4L·mol-1·cm-1反式1，4结构k967=117L·mol-1·cm-11，2结构k910=151L·mol-1·cm-1

2）吸光系数的确定能代表基团存在、并有较高强度的吸收谱带称为基团频率，其所在的位置一般又称为特征吸收峰。折合质量μ：两振动原子只要有一个的质量↓，μ↓，(v)↑，红外吸收信号将出现在高波数区。仅含C、H、N时峰较强、尖锐；红外光谱仪中所用的光源通常是一种惰性固体，用电加热使之发射高强度的连续红外辐射。只有同核双原子分子才是非红外活性，如H2、N2等。OH游离3650~3600cm-1强、尖吸收峰当偶极子处在电磁辐射的电场中时，此电场作周期性反转，偶极子将经受交替的作用力的作用力而使偶极矩增加和减小。At—967cm1处反式1，4的峰高；4有机化合物的红外特征吸收由于存在着对称和不对称弯曲振动（对于CH3），因此通常看到两个以上的峰。它的特点是发射强度高，使用寿命长，稳定性较好。面外：～920cm-1（中等强度）2850cm-1对称伸缩振动(分光器：NaCl晶体)红外光谱是由于物质吸收电磁辐射后，分子振动转动能级的跃迁而产生的，称为分子振动转动光谱，简称振转光谱。象氧原子、硫原子和氮原子等既存在诱导效应(I)，同时又存在p—π共轭效应(C)的化合物，其特征频率位移的最终值取决于两种混合效应的净结果。式中n4、n3、n1分别为分子中所含的四价、三价和一价元素原子的数目。710~690cm-1（较强）710~690cm-1（较强）3）直接计算

能代表基团存在、并有较高强度的吸收谱带称为基团频率，其所在的(3)聚合物结晶度的测定内标谱带谱带的位置和强度均不受结晶状态影响的谱带晶带和非晶带在聚合物红外光谱中，有些谱带对聚合物的结晶状态很敏感，其中为晶区所特有的谱带称为晶带，这些谱带随聚合物结晶度增加而增强，例如聚乙烯中的731cm1。有一些谱带是表征非晶态结构的，其强度随聚合物的结晶度增加而减弱，例如聚四氟乙烯光谱中的770cm1和638cm1。(3)聚合物结晶度的测定内标谱带谱带的位置和强度均不受结晶常用高聚物的晶带和非晶带

高聚物晶带/cm-1非晶带/cm-1聚乙烯1894，7311368，1353，1303全同聚丙烯1304，1167，998，841，322，250间同聚丙烯1005，977，8671230，1199，1131间同1，3-聚戊二烯1340，1178，1140，1014，988，934，910全同聚苯乙烯1365，1312，1297，1261，1194，1185，1080，1055，985，920，898聚氯乙烯638，603690，615聚偏氯乙烯1070，1045，885，752聚四氟乙烯770，638聚三氟氯乙烯1290，490，440聚偏氟乙烯975，794，763，614657常用高聚物的晶带和非晶带高聚物晶带/cm-1非晶带/cm-高聚物晶带/cm-1非晶带/cm-1全同聚醋酸乙烯酯1141聚乙烯醇11441040，916，825聚对苯二甲酸乙二酯1340，972，8481145，1370，1045，898α—尼龙—6959，9281130尼龙—669351140尼龙—7940尼龙—9940高聚物晶带/cm-1非晶带/cm-1全同聚醋酸乙烯酯1141红外吸收光谱.红外吸收光谱.732.1红外光谱概述2.2红外光谱的基本原理2.3基团振动与红外光谱区域2.4有机化合物的红外特征吸收2.5IR光谱解析方法2.6红外光谱仪2.7红外光谱在材料研究中的应用2.1红外光谱概述2.1红外光谱概述红外光谱是由于物质吸收电磁辐射后，分子振动转动能级的跃迁而产生的，称为分子振动转动光谱，简称振转光谱。分子在未受光照射之前，能量处于最低能级，称之为基态。当分子受到红外光的辐射，产生振动能级的跃迁，在振动时伴有偶极矩改变者就吸收红外光子，形成红外吸收光谱。2.1红外光谱概述红外光谱是由于物质吸收电磁辐射后，分子振区域λ(μm)σ(cm-1)能级跃迁类型近红外0.75～2.513330~4000OH、NH及CH键倍频吸收区中红外2.5~254000~400振动，转动远红外25～1000400~10骨架振动，转动区域λ(μm)σ(cm-1)能级跃迁类型近红外0.75～22.2红外光谱的基本原理红外吸收光谱产生的条件(1)分子振动时，必须伴随有瞬时偶极矩的变化（≠0

）。分子是否显示红外活性（产生红外吸收），与分子是否具有永久偶极矩无关，如CO2分子。只有同核双原子分子才是非红外活性，如H2、N2等。(2)照射分子的红外光的频率与分子某种振动的频率相同时（红外=振），分子吸收能量后，才能产生跃迁，在红外谱图上出现相应的吸收带。2.2红外光谱的基本原理红外吸收光谱产生的条件已知任何分子就其整个分子而言，是呈电中性的，但由于构成分子的各原子因价电子得失的难易，而表现出不同的电负性，分子也因此而显示不同的极性。通常用分子的偶极矩μ来描述分子极性的大小μ=q·dHCl，H2O的偶极矩已知任何分子就其整个分子而言，是呈电中性的，但由于构成分子的由于分子内原子处于在其平衡位置不断地振动的状态，在振动过程中d的瞬时值亦不断地发生变化，因此分子的μ也发生相应的改变，分子亦具有确定的偶极距变化频率。对称分子由于正负电荷中心重叠，d=0，故μ=0。由于分子内原子处于在其平衡位置不断地振动的状态，在振动过程中OH游离3650~3600cm-1强、尖吸收峰②芳环骨架振动在1600～1450cm1有二到四个中等强度的峰，是判断芳环存在的重要标志之一。由于存在着对称和不对称弯曲振动（对于CH3），因此通常看到两个以上的峰。C=O伸缩振动1750～1700cm1900~650cm1（面外）顺式1，4结构k738=31.末端=CH23085cm-1附近化学键键强越强（即键的力常数K越大）、原子折合质量越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。4有机化合物的红外特征吸收②分别通过傅立叶变换，将上述干涉图转化为单光束红外光谱。若有吸收，在检测器上产生一定频率的信号。NH弯曲振动伯胺1640~1560cm1（面内）首先将样品研成粉末，一般取1～2mg即可，然后加入～200mg的KBr粉末，在研钵中研磨、混匀，转移到模具中，在低真空下压成厚度约1～2mm的压片。3040，2980，2920，1690（s），1600，1580，1500，-CH2-2930cm-1反对称伸缩振动发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的3040，2980，2920，1690（s），1600，1580，1500，扫描速度快（几十次/秒），信号累加，信噪比提高（可达601）。C=O伸缩振动1750～1700cm1一些常见化学键的力常数如下表所示：偶极子在交变电场中的作用示意图物质吸收红外辐射，实质上是外界辐射迁移它的能量到分子中去。而这种能量的转移是通过偶极子的变化来实现。当偶极子处在电磁辐射的电场中时，此电场作周期性反转，偶极子将经受交替的作用力的作用力而使偶极矩增加和减小。由于偶极子具有一定的原有振动频率，只有当辐射频率与偶极子频率相匹配时，分子才与辐射发生相互作用而增加它的振动能，使振幅加大，即分子由原来的基态振动跃迁到较高的振动能级。OH游离3650~3600cm-1分子振动方程式双原子分子的简谐振动及其频率：化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧虎克定律式中：k—化学键的力常数，其含义是两个原子由平衡位置伸长0.1nm后的回复力，单位为N.cm-1

μ

—折合质量，单位为g分子振动方程式双原子分子的简谐振动及其频率：虎克定律式中：k任意两个相邻的能级间的能量差为：发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的折合质量和键的力常数，即取决于分子的结构特征。分子的振动能级（量子化）：

E振=(V+1/2)hvv：化学键的振动频率；V：振动量子数(0、1、2……)

。发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的分子的振动能苯甲酸酯中苯基对C=O的共轭效应与烷氧基对C=O的诱导效应大体相当，相互抵消，使vC=O较苯基酮位于高波数端，并与烷基酮一致。1）诱导效应由于取代基具有不同的电负性，通过静电诱导作用，引起分子中电子分布的变化，从而引起键力常数的变化，改变了基团的特征频率，这种效应通常称为诱导效应。指纹区(＜1300cm1)邻甲基苯腈的红外光谱C=O伸缩振动1750～1700cm1它的特点是发射强度高，使用寿命长，稳定性较好。用NaCl、KBr、CsI等材料制成的窗片需注意防潮。外部因素主要指测定时物质的状态以及溶剂效应等因素。杂散光少，波数精度高，分辨率可达0.碲镉汞检测器（MCT检测器）是由宽频带的半导体碲化镉和半金属化合物碲化汞混合形成，其组成为Hg1xCdxTe，x≈0.540cm-1嵌段共聚物1304，1167，998，841，322，250(cm-1)练习:某化合物C9H10O，其IR光谱主要吸收峰位为3080，(cm-1)力常数k：与键长、键能有关：键能↑（大），键长↓(短)，k↑。

化学键键长(nm)键能(kJ·mol-1)

力常数

k(N.cm-1)

波数范围

(cm-1)C―C0.154347.34.5700～1200C＝C0.134610.99.61620～1680C≡C0.116836.815.62100～2600化学键键强越强（即键的力常数K越大）、原子折合质量越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。苯甲酸酯中苯基对C=O的共轭效应与烷氧基对C=O的诱导效应大

折合质量μ：两振动原子只要有一个的质量↓，μ↓，(v)↑，红外吸收信号将出现在高波数区。

一些常见化学键的力常数如下表所示：折合质量μ：两振动原子只要有一个的质量↓，μ↓，伸缩振动亚甲基：弯曲振动亚甲基分子中基团的基本振动形式伸缩振动弯曲振动分子中基团的基本振动形式影响峰位变化的因素(1)内部因素①电子效应1）诱导效应由于取代基具有不同的电负性，通过静电诱导作用，引起分子中电子分布的变化，从而引起键力常数的变化，改变了基团的特征频率，这种效应通常称为诱导效应。vC=O/cm-1影响峰位变化的因素(1)内部因素vC=O/cm-12）共轭效应（C效应）共轭效应要求共轭体系有共平面性。共轭效应使共轭体系的电子云密度平均化，键长也平均化，双键略有伸长，单键略有缩短。2）共轭效应（C效应）共轭效应要求共轭体系有共平面性。碲镉汞检测器（MCT检测器）是由宽频带的半导体碲化镉和半金属化合物碲化汞混合形成，其组成为Hg1xCdxTe，x≈0.对取代（2个相邻H）各类羰基化合物中C=O键的伸缩振动：C=O伸缩振动：1815～1785cm-1（羰基的吸收峰位稍高于其它羧酸衍生物）外部因素主要指测定时物质的状态以及溶剂效应等因素。练习:某化合物C9H10O，其IR光谱主要吸收峰位为3080，（5）芳环、C=C、C=N伸缩振动区1675~1500cm1二取代2270～2150cm14L·mol-1·cm-1(分光器：NaCl晶体)扫描速度快（几十次/秒），信号累加，信噪比提高（可达601）。当红外辐射光照射到薄片上时，引起温度升高，TGS极化度改变，表面电荷减少，相当于“释放”了部分电荷，经放大，转变成电压或电流方式进行测量。975，794，763，614FTIR光谱获得过程示意图②芳环骨架振动在1600～1450cm1有二到四个中等强度的峰，是判断芳环存在的重要标志之一。当浓度较大时，发生缔合作用，峰形较宽。苯甲酸酯中苯基对C=O的共轭效应与烷氧基对C=O的诱导效应大体相当，相互抵消，使vC=O较苯基酮位于高波数端，并与烷基酮一致。V：振动量子数(0、1、2……)。（2）C-H伸缩振动3300~2700cm-1碲镉汞检测器（MCT检测器）是由宽频带的半导体碲化镉和半金属傅立叶变换红外光谱仪工作原理图倍频与组频苯衍生物在2000～1660cm1出现较弱的CH面外弯曲振动倍频与组合频峰，该区域的峰形对表征芳环取代类型很有用处。②分别通过傅立叶变换，将上述干涉图转化为单光束红外光谱。光源发出的红外辐射，经干涉仪转变成干涉图，通过试样后得到含试样信息的干涉图，由计算机采集，并经过快速傅立叶变换，得到强度或透光度随频率或波数变化的红外光谱图。C=O伸缩振动1750～1700cm1在1840～1630cm-1范围都有羰基的伸缩振动吸收峰。扫描速度快（几十次/秒），信号累加，信噪比提高（可达601）。双原子分子的简谐振动及其频率：E振=(V+1/2)hv邻、间及对位二甲苯的红外光谱770~730cm-1（强）PP和PIB在1500～1000cm-1的红外光谱图OH、NH及CH键倍频吸收区首先将样品研成粉末，一般取1～2mg即可，然后加入～200mg的KBr粉末，在研钵中研磨、混匀，转移到模具中，在低真空下压成厚度约1～2mm的压片。将TGS薄片正面真空渡铬（半透明），背面镀金，形成两电极。若有吸收，在检测器上产生一定频率的信号。①不饱和碳原子上的=C-H（C-H）由于分子内原子处于在其平衡位置不断地振动的状态，在振动过程中d的瞬时值亦不断地发生变化，因此分子的μ也发生相应的改变，分子亦具有确定的偶极距变化频率。①RCCH（21002140cm1）3）中介效应象氧原子、硫原子和氮原子等既存在诱导效应(I)，同时又存在p—π共轭效应(C)的化合物，其特征频率位移的最终值取决于两种混合效应的净结果。若C＞I，vC=O较醛酮向低波数方向位移。又如：苯酯基中氧原子的共轭分散，-I突出，vC=O较烷基酯位于高波数端。苯甲酸酯中苯基对C=O的共轭效应与烷氧基对C=O的诱导效应大体相当，相互抵消，使vC=O较苯基酮位于高波数端，并与烷基酮一致。傅立叶变换红外光谱仪工作原理图3）中介效应又如：苯酯基中氧原②氢键效应(分子内氢键；分子间氢键)对峰位，峰强产生极明显影响。氢键使电子云密度平均化。对于伸缩振动来说，氢键越强，谱带越宽，吸收强度越大，而且向低波数方向位移也越大。对于弯曲振动来说，氢键则引起谱带变窄，同时向高波数方向位移。②氢键效应（2）外部因素外部因素主要指测定时物质的状态以及溶剂效应等因素。分子在气态时，其相互作用力很弱，此时可以观察到伴随振动光谱的转动精细结构。液态和固态分子间作用力较强，在有极性基团存在时，可能发生分子间的缔合或形成氢键，导致特征吸收带频率、强度和形状有较大的改变。在结晶的固体中，分子在晶格中规则排列，加强了分子间的相互作用，使谱带产生分裂。例如聚乙烯的CH2面内摇摆振动（位于720cm1附近），在非晶态时只有一条谱带，而在结晶态时分裂为720cm1附近731cm1两条谱带。（2）外部因素2.3基团振动与红外光谱区域能代表基团存在、并有较高强度的吸收谱带称为基团频率，其所在的位置一般又称为特征吸收峰。特征区（40001300cm1）指纹区(＜1300cm1)2.3基团振动与红外光谱区域⑴O-H、N-H

4000~3300cm-1

确定醇、酚、酸；伯胺、仲胺、叔胺在非极性溶剂中，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。OH游离3650~3600cm-1

强、尖吸收峰OH缔合(氢键)3500~3200cm-1

强、宽吸收峰⑴O-H、N-H4000~3300cm-1②饱和碳原子上的－C－H

-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以下①不饱和碳原子上的=C-H（C-H

）

苯环上的-C-H

3030cm-1

=C-H3100

3000

cm-1

末端=CH23085cm-1附近

C-H3300cm-13000cm-1以上（2）C-H伸缩振动3300~2700cm-1②饱和碳原子上的－C－H-CH3(3)叁键（CC、CN）伸缩振动和累积双键（C=C=C、C=C=O）的不对称伸缩振动区(25001900cm1)①RCCH（21002140cm1）RCCR′（21902260cm1）RR′时，无红外活性②RCN（21002140cm1）非共轭（22402260cm1）共轭（22202230cm1）仅含C、H、N时峰较强、尖锐；有O原子存在时，O越靠近CN，峰越弱；(3)叁键（CC、CN）伸缩振动和累积双键（C=C（4）C=O伸缩振动及芳烃中C-H弯曲振动的倍频和合频19