第四章红外吸收

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红外吸收光谱（Infraredabsorptionspectroscopy,IR）第四章一、光分析法及其特点

opticalanalysisanditscharacteristics

光分析法：基于电磁辐射能量与待测物质相互作用后所产生的辐射信号与物质组成及结构关系所建立起来的分析方法；电磁辐射范围：射线～无线电波所有范围；相互作用方式：发射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射等；光分析法在研究物质组成、结构表征、表面分析等方面具有其他方法不可区代的地位；三个基本过程：（1）能源提供能量；（2）能量与被测物之间的相互作用；（3）产生信号。基本特点：（1）所有光分析法均包含三个基本过程；（2）选择性测量，不涉及混合物分离（不同于色谱分析）；（3）涉及大量光学元器件。二、电磁辐射的基本性质

basic

propertiesofelectromagneticradiation

电磁辐射（电磁波）：以接近光速（真空中为光速）传播的能量；

c=λν=ν/σ

E=hν=hc/λc：光速；λ：波长；ν：频率；σ：波数；E：能量；h：普朗克常数电磁辐射具有波动性和微粒性；辐射能的特性：

(1)吸收物质选择性吸收特定频率的辐射能，并从低能级跃迁到高能级；(2)发射将吸收的能量以光的形式释放出；(3)散射丁铎尔散射和分子散射；(4)折射折射是光在两种介质中的传播速度不同；(5)反射(6)干涉干涉现象；(7)衍射光绕过物体而弯曲地向他后面传播的现象；(8)偏振只在一个固定方向有振动的光称为平面偏振光。三、光分析分类

typeof

opticalanalysis

光谱法——基于物质与辐射能作用时，分子发生能级跃迁而产生的发射、吸收或散射的波长或强度进行分析的方法；原子光谱、分子光谱、非光谱法

原子光谱（线性光谱）：最常见的三种基于原子外层电子跃迁的原子吸收光谱（AAS）；原子发射光谱（AES）、原子荧光光谱（AFS）；基于原子内层电子跃迁的X射线荧光光谱（XFS）；基于原子核与射线作用的穆斯堡谱；分子光谱（带状光谱）：

基于分子中电子能级、振-转能级跃迁；紫外光谱法（UV）；红外光谱法（IR）；分子荧光光谱法（MFS）；分子磷光光谱法（MPS）；核磁共振与顺磁共振波谱（N）；

非光谱法：

不涉及能级跃迁，物质与辐射作用时，仅改变传播方向等物理性质；偏振法、干涉法、旋光法等；

光分析法光谱分析法非光谱分析法原子光谱分析法分子光谱分析法原子吸收光谱原子发射光谱原子荧光光谱X射线荧光光谱折射法圆二色性法X射线衍射法干涉法旋光法紫外光谱法红外光谱法分子荧光光谱法分子磷光光谱法核磁共振波谱法四、光分析方法的进展

developmentofopticalanalysis

1.采用新光源，提高灵敏度

级联光源：电感耦合等离子体-辉光放电；激光蒸发-微波等离子体2.联用技术

电感耦合高频等离子体（ICP）—质谱激光质谱：灵敏度达10-20g3.新材料

光导纤维传导，损耗少；抗干扰能力强；4.交叉

电致发光分析；光导纤维电化学传感器5.检测器的发展

电荷耦合阵列检测器光谱范围宽、量子效率高、线性范围宽、多道同时数据采集、三维谱图，将取代光电倍增管；光二极激光器代替空心阴极灯，使原子吸收可进行多元素同时测定；分子能级与分子光谱的形成

一、分子内部的运动及分子能级构成物质的分子一直处于运动状态，包括电子相对于原子核的运动，对应于电子能级，能级跃迁产生紫外、可见光谱；

原子核在其平衡位置附近的振动，相对应于振动能级，能级跃迁产生振动光谱；

分子本身绕其重心的转动，对应于转动能级，能级跃迁产生转动光谱。三种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量。

电子能量Ee、振动能量Ev、转动能量Er.

即：分子的运动对应于电子能级、振动能级和转动能级三种能级。

①电子运动：电子绕原子核作相对运动；

②原子运动：分子中原子或原子团在其平衡位置上作相对振动；

③分子转动：整个分子绕其重心作旋转运动。

分子能量E由以下几部分组成E＝Ee＋Ev＋Er式中Ee、Ev、Er分别代表电子能、振动能和转动能。

二、

分子的内能分子从外界吸收能量后，就能引起分子能级的跃迁，即从基态能级跃迁到激发态能级。分子吸收能量具有量子化特征，即分子只能吸收等于两个能级之差的能量：

△E＝E2—E1＝hν＝hc/λ由于三种能级跃迁所需能量不同，所以需要不同波长的电磁辐射使它们跃迁，即在不同的光谱区出现吸收谱带。图10-1双原子分子能级图1.转动能级间的能量差ΔΕr：0.005～0.0250eV，跃迁产生吸收光谱位于远红外区,称远红外光谱或分子转动光谱；波长间隔约0.25nm.能级间的能量差：2.振动能级间的能量差ΔΕν约：0.025～１eV，跃迁产生的吸收光谱位于红外区，称红外光谱或分子振动光谱；波长间隔约5nm.

3.电子能级的能量差ΔΕe:1～20eV,电子跃迁产生的吸收光谱在紫外—可见光区，称紫外及可见光谱或分子电子光谱.

前两者统称为红外光谱或振转光谱.

电子能级间跃迁的同时，总伴随有振动和转动能级间的跃迁（图10-1所示）.即电子光谱中总包含有振动能级和转动能级间跃迁，因而产生的谱线呈现宽谱带。所以分子光谱是一种带状光谱，它包含若干谱带系，一个谱带系含有若干谱带，同一谱带内又含有若干光谱线.三、能级跃迁4.1红外吸收光谱分析概述红外吸收光谱法：利用物质对红外光区电磁辐射的选择性吸收特性来分析分子中有关基团结构的定性、定量信息的分析方法

红外光谱在化学领域中的应用大体上可分为两个方面：一是用于分子结构的基础研究:应用红外光谱可以测定分子的键长、键角，以此推断出分子的立体构型；根据所得的力常数可以知道化学键的强弱；由简正频率来计算热力学函数。1红外光谱在化学领域中的应用二是用于化学组成的分析红外光谱最广泛的应用在于对物质的化学组成进行分析，用红外光谱法可以根据光谱中吸收峰的位置和形状来推断未知物结构，依照特征吸收峰的强度来测定混合物中各组分的含量，它已成为现代结构化学、分析化学最常用和不可缺少的工具。2红外光区的划分

习惯上按红外线波长，将红外光谱分成三个区域：（1）近红外区：0.78～2.5μm（12820～4000cm-1），主要用于研究分子中的O—H、N—H、C—H键的振动倍频与组频。（2）中红外区：2.5～25μm（4000～400cm-1），主要用于研究大部分有机化合物的振动基频。（3）远红外区：25～300μm（400～33cm-1），主要用于研究分子的转动光谱及重原子成键的振动。其中，中红外区（2.5～25μm即4000～400cm-1）是研究和应用最多的区域，通常说的红外光谱就是指中红外区的红外吸收光谱。三、红外光谱图表示形式的意义T~σ曲线→前疏后密

T~λ曲线→前密后疏一、红外吸收光谱的产生的条件红外光谱主要由分子的振动能级跃迁产生分子的振动能级差远大于转动能级差分子发生振动能级跃迁必然同时伴随转动能级跃迁1．振动能级4.2红外吸收光谱基本原理

2．振动光谱双原子分子A-B→近似看作谐振子两原子间的伸缩振动→近似看作简谐振动3．基频峰与泛频峰a）基频峰：分子吸收一定频率红外线，振动能级从基态跃迁至第一振动激发态产生的吸收峰（即υ=0→1产生的峰）基频峰的峰位等于分子的振动频率基频峰强度大——红外主要吸收峰

泛倍频峰二倍频峰（υ=0→υ=2）频三倍频峰（υ=0→υ=3）峰合频峰差频峰（即υ=1→υ=2，3---产生的峰）b）泛频峰倍频峰：分子的振动能级从基态跃迁至第二振动激发态、第三振动激发态等高能态时所产生的吸收峰（即υ=0→υ=2，3---产生的峰）注：泛频峰强度较弱，难辨认→却增加了光谱特征性4．红外光谱产生条件：

红外活性振动：分子振动产生偶极矩的变化，从而产生红外吸收的性质红外非活性振动：分子振动不产生偶极矩的变化，不产生红外吸收的性质(1)分子吸收红外辐射的频率恰等于分子振动频率整数倍(2)分子在振、转过程中的净偶极矩的变化不为0，即分子产生红外活性振动，且辐射与分子振动发生能量耦合。链接产生条件动画4.3分子振动简介双原子分子振动谐振子振动示意图分子的两个原子以其平衡点为中心，以很小的振幅（与核间距相比）作周期性“简谐”振动，其振动可用经典刚性振动描述（虎克定律）：式中：c为光速，k是弹簧力常数，也即连接原子的化学键的力常数（两原子由平衡位置伸长1Å的恢复力，单位为N·cm-1），μ是两个小球（即两个原子）的折合质量（单位为g）(10-3)根据小球的质量和相对原子质量之间的关系，式（10-3）可写作：(10-5)

其中NA

为阿伏加德罗（Avogadro）常数（6.022×1023），M是折合相对原子质量，式（10－5）为分子的振动方程式。由此式可见，影响基本振动频率的直接因素是相对原子质量和化学键的力常数。谐振子的振动频率和原子的质量有关，而与外界能量无关，外界能量只能使振动振幅加大（频率不变）。对于多原子分子中的每个化学键也可以看成一个谐振子。P3198影响基本振动跃迁的波数或频率的直接因素为化学键力常数k和原子质量。4.4多原子分子的振动多原子分子由于组成原子数目增多，组成分子的键或基团和空间结构的不同，其振动光谱比双原子分子要复杂的多。但是可以把它们的振动分解成许多简单的基本振动，即简正振动。a简正振动简正振动的状态是，分子的质心保持不变，整体不转动，每个原子都在其平衡位置附近做简谐振动，其振动频率和位相都相同，即每个原子都在同一瞬间通过其平衡位置，而且同时达到其最大位移值。分子中任何一个复杂振动都可以看成这些简正振动的线性组合。b振动的基本形式

分子振动一般分为伸缩振动和弯曲振动两大类。

伸缩振动：原子沿键轴方向伸缩，键长发生变化而键角不变的振动称为伸缩振动。用符号v表示。它又分为对称（vs）和不对称（vas）伸缩振动。对同一基团来说，不对称伸缩振动的频率要稍高于对称伸缩振动。见下图亚甲基的伸缩振动

弯曲振动（或变形振动）：基团键角发生周期变化而键长不变的振动称为变形振动，用符号δ表示。弯曲振动又分为面内和面外弯曲振动（变形振动）。亚甲基的弯曲振动分子振动形式.swfc基本振动的理论数

简正振动的数目称为振动自由度，每个振动自由度相应于红外光谱图上一个基频吸收峰。每个原子在空间都有三个自由度，如果分子由n个原子组成，其运动自由度就有3n

个，这3n个运动自由度中，包括3个分子整体平动自由度，3个分子整体转动自由度，剩下的是分子的振动自由度。对于非线性分子振动自由度为3n－6，3个平动和3个绕轴转动无能量变化。

对于线性分子，其振动自由度是3n－5，3个平动和2个绕轴转动无能量变化水分子是非线性分子，其振动自由度=3×3－6=3CO2是直线分子，其理论振动数为3×3-5=4振动与吸收动画理论上，多原子分子的振动数应与谱峰数相同，但实际上，谱峰数常常少于理论计算出的振动数，这是因为：a）偶极矩的变化Δμ=0的振动，不产生红外吸收,如CO2；b）谱线简并（振动形式不同，但其频率相同）；c）强宽峰往往要覆盖与它频率相近的弱而窄的吸收峰d)吸收峰有时落在中红外区域（4000~250cm-1）以外；e)仪器分辨率或灵敏度不够，有些谱峰观察不到。§4-5红外光谱的吸收强度

一、吸收峰强的表示方法二、影响峰强度的因素强峰ε=20~100中强峰ε=10~20弱峰ε=1~10极弱峰ε<1基频峰高于泛频峰振动过程中偶极矩的变化跃迁几率：激发态分子占所有分子的百分数注：Δμ↑，跃迁几率↑，ε↑影响偶极矩大小的因素有:1）化学键连有原子电负性的大小

电负性差别↑，Δμ↑，峰↑2）分子的对称性

完全对称的结构，Δμ=0，产生红外非活性振动

不对称的结构，Δμ≠0，产生红外活性振动

4.6红外光谱的特征性、基团频率问题：1.基团频率的定义。它有什么重要用途?2.有机化合物基团频率出现的范围是多少？四个区分别是什么、频率范围？3.何谓指纹区？它有什么特点和用途？1）基团的特征吸收峰——基团频率通过对大量标准样品的红外光谱的研究，处于不同有机物分子的同一种官能团的振动频率变化不大，即具有明显的特征性。这是因为连接原子的主要为价键力，处于不同分子中的价键力受外界因素的影响有限！即各基团有其自已特征的吸收谱带。通常把能代表某基团存在，并有较高强度的吸收峰，称为特征吸收峰，所在的频率位置称为基团频率。基团频率——主要是一些伸缩振动引起的，常用于鉴定某官能团是否存在。基团不同，基团频率不同。

4.6红外光谱的特征性、基团频率与一定结构单元相联系的、在一定范围内出现的化学键振动频率——基团特征频率（特征峰）；例：28003000cm-1—CH3特征峰；16001850cm-1—C=O特征峰；基团所处化学环境不同，特征峰出现位置变化：—CH2—CO—CH2—1715cm-1酮—CH2—CO—O—1735cm-1酯—CH2—CO—NH—1680cm-1酰胺特征峰举例：红外光谱信息区常见的有机化合物基团频率出现的范围：4000670cm-1依据基团的振动形式，分为四个区：(1)40002500cm-1X—H伸缩振动区（X=O，N，C，S）(2)25001900cm-1三键，累积双键伸缩振动区(3)19001200cm-1

双键伸缩振动区(4)1200670cm-1

X—Y伸缩，X—H变形振动区红外吸收光谱与分子结构关系

1基团频率区

红外光谱区可分成4000~1300cm-1和1300~400cm-1两个区域。基团频率区在4000~1300cm-1之间，这一区域称为基团频率区、官能团区或特征频率区。区内的峰是由伸缩振动产生的吸收带，常用于鉴定官能团。基团频率区又可分为三个区域：（i）4000~2500cm-1为O—H、N—H、C—H的伸缩振动区。（ii）2500~1900cm-1为叁键和累计双键区（iii）1900~1200cm-1为双键伸缩振动区。2指纹区（i）1650~1000cm-1区域主要是C—O、C—N等单键的伸缩振动吸收及C—C单键骨架的振动。（ii）1000~650cm-1区域主要是C—H的弯曲振动吸收。其吸收峰可用来确定化合物的顺反构型或苯环的取代类型。烯烃的δ=C—H吸收谱带出现于1000~700cm-1

芳香环的δ=C—H振动吸收在900~650cm-1出现1~2个强度相当大的谱带，它们的位置取决于苯环的取代类型

特点：吸收峰密集、难辨认→指纹在1650cm-1～670cm-1范围的光谱区，分子构型和结构的微小差别，都可引起吸收峰分布的明显改变。这一区域内的光谱对于分子来说就好像“指纹”对人一样，具有各自独特的特征。分子结构与吸收峰：1．X—H伸缩振动区（40002500cm-1）（1）—O—H36503200cm-1确定醇、酚、酸

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。注意区分—NH伸缩振动：35003100cm（3）不饱和碳原子上的=C—H（C—H

）

苯环上的C—H3030cm-1

=C—H30103040cm-1

C—H3300

cm-1（2）饱和碳原子上的—C—H3000cm-1以上

—CH3

2960

cm-1反对称伸缩振动2870

cm-1对称伸缩振动—CH2—2930

cm-1反对称伸缩振动2850

cm-1对称伸缩振动—C—H2890cm-1弱吸收3000cm-1以下2．叁键（C

C）和累积双键区（25001900cm-1）在该区域出现的峰较少；（1）RCCH（21002140cm-1）RCCR’（21902260cm-1）R=R’时，无红外活性（2）RCN（21002140cm-1）非共轭22402260cm-1共轭22202230cm-1

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．双键伸缩振动区（19001200

cm-1

）（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）苯衍生物的C=C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。

（3）C=O（18501600cm-1）碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。饱和醛(酮)1740-1720cm-1；强、尖；不饱和向低波移动；酸酐的C=O

双吸收峰：1820～1750cm-1，两个羰基振动偶合裂分；线性酸酐：两吸收峰高度接近，高波数峰稍强；环形结构：低波数峰强；羧酸的C=O

1820～1750cm-1，氢键，二分子缔合体；4.X—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。顺、反结构区分；羧酸的红外光谱图酰胺的红外光谱图4.7影响基团频率位移的因素

分子中化学键不是孤立的，受分子中相邻基团的影响同一基团在不同的分子结构中受不同基团的影响，其基团频率会有所改变，了解影响基团频率的因素，对解析红外光谱和推断分子结构非常有用。影响基团频率位移的因素大致可分为内部因素和外部因素。

试样状态、测定条件的不同及溶剂极性的影响等外部因素都会引起频率位移。一般气态时C=O伸缩振动频率最高，非极性溶剂的稀溶液次之，而液态或固态的振动频率最低。同一化合物的气态和液态光谱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。1外部因素如：3515cm-10．01M0．1M0．25M1．0M3640cm-13350cm-1

乙醇在四氯化碳中不同浓度的IR图2950cm-12895

cm-12内部因素

1）电子效应:引起化学键电子分布不均匀的效应。

（i）诱导效应（Inductioneffect）。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，从而改变了键力常数，使基团的特征频率发生位移。取代基电负性—静电诱导—电子分布改变—k增加—特征频率增加（移向高波数或“蓝移”）共轭效应使共轭体系中的电子云密度平均化，结果使原来的双键略有伸长（即电子云密度降低），力常数减小，使其吸收频率往往向低波数方向移动。例如酮的C=O，因与苯环共轭而使C=O的力常数减小，振动频率降低。

1715cm-11680cm-11665cm-1

（ii）共轭效应（Conjugatedeffect）。当诱导与共轭两种效应同时存在时，振动频率的位移和程度取决于它们的净效应。当含有孤对电子的原子（O、N、S等）与具有多重键的原子相连时，也可起类似的共轭作用，成为中介效应。例如，酰胺

1650cm-1

1735cm-1

中介效应(Mesomericeffect)：（iii）偶极场效应（2）氢键的影响

氢键的形成使电子云密度平均化，从而使伸缩振动频率降低。1760cm-11700cm-1（3）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长度发生改变，产生一个“微扰”，从而形成了强烈的振动相互作用。其结果是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。

~1820cm-1~1760cm-1

（4）Fermi共振当一振动的倍频与另一振动的基频接近时，由于发生相互作用而产生很强的吸收峰或发生裂分，这种现象叫Fermi共振。1773cm-1和1736cm-1出现两个C=O吸收峰。其它影响因素还有空间效应、环的张力等，可参阅有关专著。

(5)空间效应4.8红外吸收光谱法的应用

1定性分析红外光谱对有机化合物的定性分析具有鲜明的特征性。因为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，因此根据化合物的光谱，就像辨认人的指纹一样，确定化合物或其官能团是否存在。红外光谱定性分析，大致可分为官能团定性和结构分析两个方面。官能团定性是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。结构分析或称结构剖析，则需要由化合物的红外光谱并结合其它实验资料（如相对分子量、物理常数、紫外光谱、核磁共振波谱、质谱等）来推断有关化合物的化学结构。应用红外光谱进行定性分析的一般过程：

（1）试样的分离和精制试样不纯会给光谱解析带来困难，因此对混合试样要进行分离，对不纯试样要进行提纯，以得到单一纯物质。试样分离、提纯通常采用分馏、萃取、重结晶、柱层析、薄层层析等。（2）了解试样来源及性质了解试样来源、元素分析值、相对分子量、熔点、沸点、溶解度、等有关性质。

(3)计算不饱和度U由元素分析结果可求出化合物的经验式，由相对分子质量可求出化学式，并求出不饱和度，从可推出化合物可能的范围—是否有双键、三键及芳香环计算不饱和度U的经验式为：U=1+n4+1/2(n3-n1)式中n1,n3,和n4分别为分子式中一价，三价和四价原子的数目。C=C、C=O、饱和环状结构:U=1；

CC、CN、两个双键、一个双键一个环、两个环:U=2；

苯环(可理解为一个环加三个双键):U=4

链状饱和烃:U=0通常规定:计算甲苯C7H8的不饱和度U=1+n4+1/2(n3-n1)U=1+7+=4（4）谱图解析

特征区

a化合物具有哪些官能团，第一强峰有可能估计出化合物类别；b确定化合物是芳香族还是脂肪族，饱和烃还是不饱和烃，主要有C－H伸缩振动类型来判断。C－H伸缩振动多发生在3100~2800cm-1之间，以3000cm-1为界，高于3000cm-1为不饱和烃，低于3000cm-1为饱和烃。芳香族化合物的苯环骨架振动吸收在1620~1470cm-1之间，若在1600±20、1500±25cm-1有吸收，确定化合物是芳香族。指纹区a作为化合物含有什么基团的旁证，指纹区许多吸收峰都是特征区吸收峰的相关峰。b确定化合物的细微结构总的图谱解析可归纳为：先特征，后指纹；先最强峰，后次强峰；先粗查，后细找；先否定，后肯定。一抓一组相关峰。光谱解析先从特征区第一强峰入手，确认可能的归属，然后找出与第一强峰相关的峰。第一强峰确认后，再依次解析特征区第二强峰、第三强峰，方法同上。对于简单的光谱，一般解析一、两组相关峰即可确定未知物的分子结构。对于复杂化合物的光谱由于官能团的相互影响，解析困难，可粗略解析后，查对标准光谱或进行综合光谱解析。（5）与标准图谱对照解析完后，进行验证，不饱和度与计算值是否相符，性质与文献值是否一致，与标准图谱进行验证几种标准图谱集（最常见的标准图谱有三种）1.萨特勒（Sadtler）标准红外光谱集美国sadtlerresearchlaborationies编辑出版的。收集的图谱最多

SadtlerReferenceSpectraCollections索引1）字顺索引（alphabeticalindex）；2）序号索引（numericalindex）；3）分子式索引（molecularformulaindex）；4）化学分类索引（chemicalclassindex）；5）红外谱线索引（infraredspec-finder）。2.分子光谱文献“DMS”穿孔卡片英国和德国联合编制3.“API”红外光谱资料美国石油研究所（API）编制。主要是烃类化合物的光谱例1：分子式为C3H6O的化合物的红外图谱如下图，推测其结构（1）计算不饱和度

U=1+3+1/2（0-6）=1，可能含C=C或C=O图谱解析实例：3300缔合OH1650C=C995.920-CH=CH21430-CH2CH2=CH-CH2-OH（2）3300cm-1强而宽的吸收带，缔合-OH。OH，醇类化合物，1030cm-1吸收峰C-O（3）1650cm-1吸收峰C=C，含C=C基团995，920cm-1有吸收峰，说明-CH=CH2基团（4）3000~2800cm-1有吸收峰，饱和烷基CH吸收峰。1380cm-1无吸收峰，说明不含-CH3，1430cm-1是-CH2-的CH21030~2900CH2例2：化合物C8H10O的红外光谱如下图，推测其结构式（1）计算不饱和度

=1+8+1/2（0-10）=4，可能含苯环3350缔合-OH1005C-O2935,2855CH216151500750,700A/cm-1（2）3350cm-1强而宽的吸收带，缔合-OH。OH，1005cm-1吸收峰C-O，醇类化合物（3）~3000cm-1多重弱峰CH，1615，1500cm-1吸收峰C=C；750，700

CH单取代（4）2935，2855cm-1有吸收峰，饱和烷基CH吸收峰，1380cm-1无吸收峰，说明不含-CH3，1460cm-1是-CH2-的CH21460~3000经推测C8H10O的结构为例3未知物分子式为C8H16，其红外光谱图如图所示，试推测其结构（1）计算不饱和度

=1+8+1/2（0-16）=1，可能含C=C

C=CH3079cm-1处有吸收峰，C=C1642cm-1处,该化合物中存在烯基。波数/cm-1910cm-1、993cm-1C-H弯曲振动3079cm-1C=C-H伸缩振动1642cm-1C=C伸缩振动3000~2800cm-11460,1380cm-1处有吸收峰,CH3,CH2

CH

910cm-1、993cm-1处说明该化合物有末端乙烯基。未知物为直链末端烯烃，即1-辛烯。1460,1380cm-1C-H弯曲振动例4未知物分子式为C9H12，其红外光谱图如图所示，试推测其结构（1）计算不饱和度

=1+9+1/2（0-12）=4，可能含苯环3300cm-1

不饱和C-H伸缩振动1380cm-1异丙基两重峰3300cm-1

不饱和C-H伸缩振动＜3000cm-1

饱和C-H伸缩振动1600cm-11500cm-1苯环C=C骨架振动1460cm-1，

1380cm-1异丙基两重峰600cm-1~800cm-1苯环单取代1600cm-11500cm-1C=C骨架振动经推测C9H12的结构为4.9定量分析（弱项）（1）定量分析原理与其它分光光度法（紫外、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，它的理论基础是朗伯-比尔(lambert－beer)定律定律。

（2）测量方法定量校准方法可采用标准曲线或标准加入法。红外光谱吸光度的基线法测量红外光谱的谱带较多，选择余地大，能方便地对单组分或多组分进行定量分析；能测定气体、液体和固体样品。通常应选择被测物质的特征吸收带；吸收带与被测物质的浓度有线性关系；有较大的吸收系数.红外光谱定量分析灵敏度较低，不适于微量组分的组分可用标准曲线法、内标法、求解联立方程等方法进行定量分析4.10红外吸收光谱仪红外光谱主要部件红外吸收光谱仪主要部件有：光源、样品池、单色器、检测器、放大记录系统根据红外吸收光谱仪的结构和工作原理不同可分为：色散型红外吸收光谱仪傅立叶变换红外吸收光谱仪（FI-IR）1.光源——能够发射高强度连续红外辐射的物质通常采用惰性固体作光源能斯特灯—由锆、钇、铈或钍的氧化物.特点：发射强度大，尤其在高于1000cm-1的区域稳定性较好；机械强度较差，价格较贵.硅碳棒—由碳化硅烧结而成.特点：在低波数区发射较强，波数范围宽，400~4000cm-1；坚固、寿命长，发光面积大用的较多，但工作时电极接触部分需要用水冷却.（2）吸收池玻璃、石英等对红外光均有吸收红外吸收池窗口，一般用一些盐类的单晶制作：如KBr或NaCl等（它们极易吸湿，吸湿后会引起吸收池窗口模糊。要求恒湿环境可测定固、液、气态样品气态：将气态样品注入抽成真空的气体样品池液态：液体样品可滴在可拆池两窗之间形成薄的液膜；一般将液体样品注入液体吸收池中固态：1~2mg固体样品+100~200mgKBr研磨混匀后压成1mm厚的薄片用于测定红外光谱的样品有较高的纯度（>98%），样品中不应含有水分（3）单色器单色器的作用是把通过样品池和参比池的复合光色散成单色光，再射到检测器上加以检测光栅——光栅单色器不仅对恒温恒湿要求不高，而且具有线性色散，分辨率高和能量损失小等优点棱镜——早期的红外光谱仪使用一些能透过红外光的无机盐如NaCl、KBr等晶体制作棱镜；易吸湿，需恒温、恒湿；近年来已被淘汰（4）检测器检测器的作用是将照射在它上面的红外光变成电信号。红外区光子能量低，不能使用紫外可见吸收光谱仪上的光电管或光电倍增管常用的红外检测器有三种：真空热电偶、热释电检测器、汞镉碲检测器。（5）记录器由检测器产生的微弱电信号经电子放大器放大后，由记录笔自动记录下来新型的仪器配有微处理机以控制仪器操作、谱图检查等色散型红外吸收光谱仪光源样品池单色器检测器参比池带动笔和光楔的装置放大器光谱记录工作原理4.11傅里叶变换红外光谱仪傅里叶变换红外光谱仪是20世纪70年代问世的第三代红外光谱仪主要区别：用干涉计取代了单色器干涉计试样检测器电子计算机光源迈克逊干涉计的作用——由光源发出的红外光分成两束光，经动镜、定镜反射后到达检测器并产生干涉现象。当两束光的光程差为/2的偶数倍时，则落到检测器上的相干光相互叠加，产生明线，其相干光的强度有最大值。当两束光的光程差为/2的奇数倍时，则落到检测器上的相干光相互抵消，产生暗线，其相干光的强度有最小值。连续改变干涉计的反射镜位置，可在检测器上得到一个干涉强度对光程差和辐射频率的函数图再经过傅里叶变换，得到吸收强度对透射比对频率或波长的普通红外光谱图傅里叶变换红外吸收光谱仪有如下特点测量时间短，扫描速度快，1s完成全光谱扫描灵敏度高，检测限可达10-9~10-12g分辨率高，波数精度可达0.01cm-1测定精度高测定光谱范围宽仪器结构复杂，价格昂贵傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）迈克尔逊干涉仪结构示意图干涉图

红外原理FTIR光谱仪具有以下优点：a光学部件简单，只有一个动镜在实验中转动，不宜磨损。b测量范围宽，其波数范围可达到45000~6cm-1c精度高，光通量大，所有频率同时测量，检测灵敏度高。d扫描速度快，可作快速反应动力学研究，并可与气相色谱GC、液相色谱LC联用。e杂散光不影响检测。f对湿度要求不高。4.12样品制备技术

试样特点：（1）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15~70%范围内。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，过厚，又会使强的吸收峰超越标尺刻度而无法确定它的真实位置。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。（2）试样中不应含有游离水。水分的存在不仅会侵蚀吸收池的盐窗，而且水分本身在红外区有吸收，将使测得的光谱图变形。（3）试样应该是单一组分的纯物质。多组分试样在测定