第4章-红外分光光度法课件

第4章红外分光光度法第4章红外分光光度法Nicolet（尼高力）公司——AVATAR360FT-IR全球最著名的傅里叶变换红外光谱仪的制造公司总部位于美国威斯康星洲的麦迪逊。Nicolet（尼高力）公司——AVATAR360FT-当一束红外光照射物质时，物质的分子将吸收部分相应的光能，转变为分子的振动能量和转动能量，使分子原有的振动能级和转动能级跃迁到较高的能级，在光谱上以吸收谱带形式表现出来。红外吸收光谱可划分为远、中、近红外吸收光谱，其中中红外区（4000~400cm-1）是有机化合物红外吸收最重要范围。RegionWavelengthRange(m)WavenumberRange(cm-1)FrequencyRange(Hz)近红外Near-infrared0.78-2.512800-40003.81014-1.21014中红外middle-infrared2.5-254000-4001.21014-6.01012远红外far-infrared25-1000400-106.01012-3.01011Mostused2.5-254000-4001.21014-2.01013当一束红外光照射物质时，物质的分子将吸收部分相应的光能，转变红外与紫外吸收光谱的区别（一）相同点1．光谱性质:分子吸收光谱。2．分析时间

:分析速度很快。3．样品用量

:UV(10-3～10-1)mg/ml；IR(1～2mg)。4．可操作性

:简单。（二）不同点1．光谱起源:UV--电子光谱。IR--分子振-转光谱。2．适用范围

：UV--芳香族、具有共轭结构的不饱和脂肪化合物、某些无机物；IR--所有机化合物的、一些无机物。3．测试对象：UV--溶液、蒸气。IR--气、液、固。4．应用：UV--含量测定、化合物类别(官能团)等；IR--定性鉴别、分子结构解析。4红外与紫外吸收光谱的区别（一）相同点45

红外吸收光谱图的表示方法纵坐标——T%横坐标——λ或σ1.T－λ曲线前密后疏---波长等距2.T－σ曲线前疏后密---波数等距5红外吸收光谱图的表示方法667基本内容4.1基本原理4.2典型光谱4.3红外分光光度计及样品制备4.4分析方法4.5应用与示例7基本内容4.1基本原理红外光谱的起源产生红外光谱的条件吸收峰的峰数吸收峰的峰位吸收峰的强度84.1基本原理红外光谱的起源84.1.1红外光谱的起源当红外光辐射物质时,只要ΔE满足分子的振动、转动跃迁所需能量，则引起分子振-转能级跃迁。分子振动——分子中的原子在其平衡位置附近作周期性的往复运动，振幅<核间距。91.振动能级与振动光谱E平：平动能

E0：内能（常数）E转：转动能，取决于分子几何形状----------E振：振动能，与分子官能团有关-------------E电为电子跃迁------------------------------------IRUV4.1.1红外光谱的起源当红外光辐射物质时,只要ΔE满足分

1)谐振子假设：分子AB→谐振子其中：A、B→小球，化学键→m=0的弹簧，AB间的伸缩振动→沿键轴方向的简谐振动10

2)振动过程中分子的总能量

总能量E振＝U+T（U位能，T动能）平衡位置U=0，E振＝T最大值T=0，E振＝U＝1)谐振子102)振动过程中分子的总能量11

3)位能曲线以位能为纵坐标，两原子间距离为横坐标，描述分子振动过程中位能变化曲线称为位能曲线。（1)量子力学：Ev＝（V+1/2）hυV=0，基态

V=1，激发态，振幅、振动能增大（2）ΔE=ΔVhυ（3）产生红外吸收的必要条件之一：

υL＝ΔVυ(光子的频率等于化学键振动频率的ΔV倍时，该光子的能量才能被分子吸收，使振动能级发生跃迁。)（4）基频峰：V0→V1，ΔV＝1，υL＝υ(基频峰的峰位为该分子或该化学键的基本振动频率。)113)位能曲线（1)量子力学：Ev＝（V+1/2）hυ12

2.振动形式

伸缩振动（键长改变）：υs，υas

弯曲振动（键角改变）：β(δ,ρ)γ(ω,τ)伸缩振动

对称伸缩振动不对称伸缩振动122.振动形式伸缩振动

对称伸缩振动13弯曲振动（变角振动）13弯曲振动（变角振动）14

3.振动自由度（f）

——独立的基本振动的数目（独立振动数）中红外区没有电子跃迁，只需考虑分子中的三种运动形式：平动、振动、转动。分子的平动能改变，不产生光谱，转动能级跃迁产生远红外光谱。讨论中红外光谱时，要扣除平动、转动这两种运动形式。N个原子的分子，总的独立运动方向:3N（x，y，z方向）。分子有三个平动自由度，非线型分子有三个转动自由度，线型分子有两个转动自由度。在计算振动自由度时都要扣除。非线型分子f=3N-6线型分子f=3N-5振动自由度数→基频峰的可能数目143.振动自由度（f）N个原子的分子，总的独立运动方向:15例1非线型分子以H2O为例

振动自由度数＝3×3－6＝3。说明水分子有三种基本振动形式。例2

线型分子以CO2为例

振动自由度数＝3×3－5＝4。说明CO2分子有四种基本振动形式。15例1非线型分子以H2O为例

振动自由度数＝3×34.1.2产生红外吸收的条件思考：每个基团的基本振动是否都产生基频峰？产生红外吸收的条件是什么？振动自由度数与基频峰数是否相等？16简并振动形式不同，但振动频率相等的现象称为简并。如：CO2分子的面内及面外弯曲振动在谱图上同一位置667cm-1处出现峰。简并是使基频峰小于基本振动数的原因之一。4.1.2产生红外吸收的条件思考：16简并振动形式不同，17红外非活性振动有振动频率，但不能吸收红外线发生能级跃迁的振动称为红外非活性振动。如：CO2的对称伸缩振动为1388cm-1，在CO2的红外光谱上却无此吸收峰。红外非活性振动是使基频峰小于基本振动数的另一原因。红外非活性振动的原因平衡位置r=0,μ＝0

对称伸缩振动r=0,μ＝0,Δμ＝0

反对称伸缩振动r≠0,μ≠0,Δμ≠017红外非活性振动有振动频率，但不能吸收红外线发生能级跃迁18某基本振动吸收红外线而发生能级跃迁，必须满足两个条件：1）Δμ≠02）υL＝ΔVυ产生红外吸收的条件4.1.3吸收峰相关概念

基频峰与泛频峰特征峰与相关峰振动耦合与费米共振吸收峰的峰数18某基本振动吸收红外线而发生能级跃迁，必须满足两个19

V=0→V=1，ΔV=1，υL＝υ基频峰的数目与分子的基本振动数目有关。基频峰1）倍频峰υL＝nυ2）组频峰合频峰υ1＋υ2

差频峰υ1－υ2

强度弱,特征性明显,有利于结构分析泛频峰特征峰能证明某官能团存在的，又容易辨认的一些吸收峰。官能团（基团）的存在与吸收峰的存在相对应。因此可用一些易辨认、又代表性的吸收峰来确认官能团的存在。19V=0→V=1，ΔV=1，υL＝υ基频峰1）倍频20

20振动耦合振动耦合是当分子中2个或2个以上相同的基团靠得很近或共用一个原子时，其相应特征吸收峰常发生分裂，形成双峰的现象。伸缩振动耦合振动耦合弯曲振动耦合

伸缩与弯曲振动耦合21费米共振(Fermiresonance)费米共振(Fermiresonance)是当强度很弱的倍频峰或组频峰位于某一强基频峰附近时，弱的倍频峰或组频峰与基频峰之间发生耦合，倍频峰或组频峰的吸收强度常常被增强，发生分裂振动耦合的现象。振动耦合振动耦合是当分子中2个或2个以上相同的基团靠得很近或22吸收峰的峰数1）基频峰数少于基本振动数：(1)简并(2)红外非活性振动2）吸收峰多于基本振动数泛频峰的出现3）仪器的灵敏度和分辨率的影响。表示方法：λmax

、σmax基频峰的峰位即是基团或分子的基本振动频率。同一种基团，同一种振动形式的跃迁，在不同的化学环境中所受的影响不同，使吸收峰位置在一定范围内变动。吸收峰的峰位22吸收峰的峰数1）基频峰数少于基本振动数：表示方法：λma23基本振动频率23基本振动频率24

例：

υK(N·cm－1)

u‘σcm－11）C≡C15620602）C＝C10616803）C－C5611904）C－H512910规律：化学键力常数越大、折合质量越小，则基频峰的频率越大；化学键力常数越小、折合质量越大，则基频峰的频率越小。24例：规律：25

决定基频峰位置的三方面因素：1、化学键两端的原子质量2、化学键力常数3、影响化学键力常数的因素

25决定基频峰位置的三方面因素：

（一）内部因素1）诱导效应（I效应）2）共轭效应（M效应）3）氢键效应4）偶极场效应（F效应）5）键角效应——环双键6）空间位阻——羰基化合物7）振动的藕合效应8）溶剂效应——极性基团262627

1）诱导效应（I效应）电子效应，吸电子基团的诱导作用。υC=O～1715cm-1

～1735cm-1

～1800cm-1吸电子基团使羰基上孤电子对向双键移动，力常数增加，振动频率增加。2）共轭效应（M效应）在形成长共轭的体系中，由于π电子的“离域”使电子云的分布在整个共轭链上趋于平均化，结果使电子云密度平均化，键的力常数减小，基频峰向低频方向移动。υC=O

～1715cm-1～1690cm-1

～1650cm-1271）诱导效应（I效应）电子效应，吸电子基团的诱导作用283）偶极场效应（F效应）诱导效应和共轭效应都是通过化学键起作用的，而偶极场效应则通过空间排列起作用，使电子云的分布发生变化,因此与分子的空间结构有关。通常只有那些在空间结构上相互靠近的基团才能产生F效应。氧原子和氯原子均为键偶极的负端,当空间位置使氯原子和氧原子靠近时,发生相互排斥作用,使C=O键上的电子云移向双键中间,力常数增大,υC=O移向高频.υC=O

～1755cm-1

～1742cm-1

～1728cm-1283）偶极场效应（F效应）诱导效应和共轭效应都是通过化学键294）键角效应——环双键环外双键：张力增加，双键性增加,键的力常数增大，振动频率向高频方向移动。υC=C(cm-1)1650165716781781环内双键：张力增加，双键性减弱，键的力常数减小，振动频率减小。υC=C(cm-1)1639162315661541294）键角效应——环双键环外双键：张力增加，双键性增加,键305）空间位阻——羰基化合物含羰基的化合物，当羰基与烯键或苯环共轭时，由于立体障碍羰基与双键不能处于共平面上，结果使共轭减弱，羰基的双键性增加，使羰基振动频率向高频移动。υC=O1663cm-11686cm-11693cm-1305）空间位阻——羰基化合物含羰基的化合物，当羰基与烯键或316）氢键效应键的力常数减小，

υC=O减小，υO-H减小①分子内氢键——υO-H不受浓度影响，有助于结构分析.电子云密度平均化，k减小向低频移动υOH3200~3500cm-1

υC=O1673~1636cm-1

υC=O1627cm-1

单纯氢键后υC=O(cm-1)1700~16701623υOH(cm-1)3705~32002835316）氢键效应键的力常数减小，

υC=O减小，32②分子间氢键——υO-H受浓度影响，有助于判断氢键类型电子云密度平均化，k减小向低频移动

游离聚合

υC=O1760cm-11700cm－1υOH

高频，峰形尖锐；低频，宽峰强度增强32②分子间氢键——υO-H受浓度影响，有助于判断氢键类型337）杂化影响在碳原子的杂化轨道中s成分增加，键能增加，键长变短，C-H伸缩振动频率增加。碳-氢伸缩振动频率是判断饱和氢与不饱和氢的重要依据。8）外部因素溶剂种类溶液浓度测定温度溶剂效应——极性基团

极性基团的伸缩振动频率随溶剂的极性增大而降低；极性基团与极性溶剂之间形成氢键，形成氢键的能力越强，愈向低频移动。337）杂化影响在碳原子的杂化轨道中s成分增加，键能增加，键341.峰强的表示方法ε谱带强度符号200很强VS75～200强S25～75中M5～25弱W＜5很弱VW2.跃迁几率跃迁过程中激发态分子的百分数称为跃迁几率。谱带的强度是跃迁几率的量度。跃迁几率取决于振动过程中分子偶极矩的变化。吸收峰强度讨论吸收曲线上的吸收峰相对强度或摩尔吸光系数与什么有关，不讨论A~C的关系。341.峰强的表示方法ε谱带强度符号200很强VS75～20352.跃迁几率跃迁过程中激发态分子的百分数称为跃迁几率。谱带的强度是跃迁几率的量度。跃迁几率取决于振动过程中分子偶极矩的变化。352.跃迁几率跃迁过程中激发态分子的百分数称为跃迁几率。363.影响分子偶极矩的因素1）化学键两端原子的电负性

化学键两端连接的原子，若电负性相差越大,则分子的瞬时偶极矩越大，吸收峰的强度就越强。乙酸丙稀酯的红外光谱图363.影响分子偶极矩的因素1）化学键两端原子的电负性乙酸丙37三氯乙烯与四氯乙烯的红外光谱图2）分子的对称性结构的对称性越大，振动过程中分子偶极矩变化越小。分子结构完全对称，在振动过程中偶极距不发生变化，△μ＝0，为红外非活性振动，不吸收红外线，不出现吸收峰。37三氯乙烯与四氯乙烯的红外光谱图2）分子的对称性红外光谱与分子结构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-1

X—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型分子的伸缩振动区，

X—H型分子的变形振动区；红外光谱与分子结构常见的有机化合物基团频率出现的范围：400有机化合物分子中常见基团吸收峰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。有机化合物分子中常见基团吸收峰1．X—H伸缩振动区（400（3）不饱和碳原子上的=C—H（C—H

）

苯环上的C—H3030cm-1

=C—H3010

3260cm-1

C—H3300cm-1（2）饱和碳原子上的—C—H3000cm-1以上

—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（3）不饱和碳原子上的=C—H（C—H）（2）饱和碳原2．双键伸缩振动区(12001900cm-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）2．双键伸缩振动区(12001900cm-1)苯衍（3）C=O（18501600cm-1）碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。（3）C=O（18501600cm-1）3．叁键(C

C)伸缩振动区(25001900cm-1)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。（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

3．叁键(CC)伸缩振动区(25001900cm基团吸收带数据基团吸收带数据常见基团的红外吸收带特征区指纹区500100015002000250030003500C-H，N-H，O-HN-HCNC=NS-HP-HN-ON-NC-FC-XO-HO-H（氢键）C=OC-C，C-N，C-O=C-HC-HCCC=C常见基团的红外吸收带特征区指纹区500100015002004.2典型光谱4.2.1脂肪烃类4.2.2芳香烃类4.2.3醚、醇与酚类4.2.4羰基化合物4.2.5含氮化合物464.2典型光谱4.2.1脂肪烃类46

1.烷烃类主要特征峰:υCH3000～2850cm-1（S）

～1465cm-1（m）

～1450cm-1（s）

～1375cm-1

47

1）υC-H-CH3υas2960±10cm-1；

υs2870±10cm-1-CH2υas2926±10cm-1；

υs2850±10cm-1-CHυ～2890cm-1较弱2）δC-H-CH3δas1460±10cm-1；

δs1375±10cm-1-CH2δ1460±10cm-14.2.1脂肪烃类1.烷烃类471）υC-H2）δC-H4.2.1脂

2.烯烃类主要特征峰:υC=C1675～1500cm-1（W）υ=C-H3090～3000cm-1（m）γ=C-H1000～690cm-1（S）48共轭时，υC=C频率减小，强度增大，有时会分裂成双峰。图4-12正庚烷及庚烯-1的红外光谱图2.烯烃类48共轭时，υC=C频率减小，强度增大，有3.炔烃类主要振动类型1）υ≡CH3330cm-1（S）2）υC≡C2270～2100cm-1（W）3）γ≡CH665～625cm-1

（S）493.炔烃类主要振动类型494.2.2芳香烃类确定苯环存在的最主要吸收峰υAr-H(υ=CH)3100~3000cm-1

（m）υC=C（骨架振动）1600cm-1（m，s）

1500cm-1（m，s）

1580cm-1，1450cm-1

γAr-H910~665cm-1（S）泛频峰：2000～1667cm-1（W，VW）γAr-H与泛频峰是决定取代位置与数目的重要特征峰。504.2.2芳香烃类确定苯环存在的最主要吸收峰50(1)苯环骨架伸缩振动(υC=C)峰当苯环与不饱和或与含有n电子的基团共轭时，由于双键伸缩振动间的偶合，1600cm-1峰分裂为二，并在1580cm-1出现第三个峰，同时使1600及1500cm-1峰加强有时在～1450cm-1处会出现第四个峰。51（2）苯环氢面外弯曲振动（γAr-H）

与取代位置关系密切，而且峰强很强，是确定苯环上取代位置及鉴定苯环存在的重要特征峰。γAr-H吸收峰，随苯环上相邻氢数目的减少而向高频方向转移。苯环上若有两种数目相邻氢，则产生两个吸收峰。苯环在910～665cm-1区间出现的吸收峰，一般归属为苯环上的碳氢面外弯曲振动(γAr-H)事实上，720～665cm-1区间出现的吸收峰为苯面外弯曲振动（γC=C）所引起，或称为环折叠振动。(1)苯环骨架伸缩振动(υC=C)峰当苯环与不（3）泛频峰

取代苯的泛频峰也是苯环取代位置的高度特征峰。峰位及峰形与取代基的位置、数目高度相关，而与取代基的性质关系很小。52（3）泛频峰取代苯的泛频峰也是苯环取代位置的高度特征峰。

535354

例聚苯乙烯薄膜=CHCH泛频

苯环300054

例聚苯乙烯薄膜=CHCH泛频苯环34.2.3醚、醇与酚类551．醇与酚相同点：

υO-H3700~3000cm-1（S）

υC-O1320~1050cm-1δO-H1500~1300cm-14.2.3醚、醇与酚类551．醇与酚相同点：1．醇与酚相同点：

υO-H3700~3000cm-1（S）

υC-O1320~1050cm-1δO-H1500~1300cm-156不同点υO-H

游离缔合醇3650～3610cm-1(S)3550～3200cm-1（宽）酚3650～3590cm-1(S)3550～3200cm-1（宽）υC-O

醇1100～1050cm-1

酚1220～1200cm-1

1．醇与酚相同点：56不同点υC-O

2.醇与醚υC-O

醇1100～1050cm-1脂肪醚1270~1010cm-1乙烯醚或芳醚P-π共轭，使醚键的双键性增加，振动频率向高频移动。醚与醇的主要区别：醚不具有νO-H峰。572.醇与醚57

58图4-17正戊醚、正辛醇与苯酚的红外光谱图58图4-17正戊醚、正辛醇与苯酚的红外光谱图1．醛、酮及酰氯类酮：υC=O～1715cm－1（s，基准值）

共轭使υC=O减小；环酮环张力增大，υC=O增大醛：υC=O～1725cm－1（s，基准值）

共轭使υC=O减小；诱导效应

υC=O增大酰氯υC=O～1800cm-1（s，基准值）。比酮、醛的νC=O频率大。59鉴别醛和酮的主要特征峰：

νCH(O)

双峰，～2820及2720cm-1，是由醛基中νCH(O)与其面内弯曲振动（～1400cm-1）的倍频峰发生费米共振所致。4.2.4羰基化合物1．醛、酮及酰氯类酮：υC=O～1715cm－1（s

60图4-18二乙酮、丙醛及丙酰氯的红外光谱图60图4-18二乙酮、丙醛及丙酰氯的红外光谱图61例、羰基化合物

(C9H10O)羰基单取代芳酮C＝C300061例、羰基化合物(C9H10O)羰基单取代芳酮C＝C32.酸、酯及酸酐类62羧酸类νOH3560～3500cm-1(S)——游离

3000～2500cm-1(S)——缔合υC=O1740～1650cm-1νC-O1320～1200cm-1

酯类的基团特征频率υC=O1750～1735cm-1（S）υas（C-O）

1330~1150cm-1υs（C-O）

1240~1030cm-1内酯的υs（C-O-C）强度较高，因环的张力使υC=O向高频位移，环内若有不饱和键时，则因费米共振使υC=O谱带分裂。2.酸、酯及酸酐类62羧酸类νOH3560～35酸酐类νC=O双峰1850～1800cm-1(s)

1780～1740cm-1(s)νC-O1170～1050cm-1(s)酸酐羰基峰分裂为双峰，是鉴别酸酐的主要特征峰。酸酐与酸相比不含羟基特征峰。63酸酐类νC=O双峰1850～1800cm-1(s

64图4-18正丙酸、丙酸乙酯及丙酸酐的红外光谱图64图4-18正丙酸、丙酸乙酯及丙酸酐的红外光谱图1、胺类υN-H3500~3300cm－1

伯胺双峰，3500、3400cm－1；仲胺单峰～3270cm－1；不论游离的还是缔合的N-H伸缩振动的峰都比相应氢键缔合的O-H伸缩振动峰弱而尖锐。

65图4-21νOH和νNH吸收峰的比较4.2.5含氮化合物1、胺类υN-H3500~3300cm－165图4

βN-H1650~1550cm－1

（m,s）υC-N1360~1020cm－1

（m）脂肪胺：在1235～1065cm-1区域，峰较弱，不易辨别。芳香胺：在1360～1250cm-1区域，其强度比脂肪胺大，较易辨认。与酰胺相比：胺类无1700cm-1附近的羰基峰。66βN-H1650~1550cm－1（m,s

67图4-20正丁胺、正二丁胺及N-甲基苯胺的红外光谱图67图4-20正丁胺、正二丁胺及N-甲基苯胺的红外光谱图

2、酰胺类υN-H3500~3100cm－1（S）υC=O1680~1630cm－1（S）酰胺谱带ⅠβNH1640~1550cm－1

酰胺谱带ⅡυC-N1360~1020cm－1

酰胺谱带Ⅲ683.硝基化合物υas(NO2)1600～1500cm－1（S）υs(NO2)1390～1330cm－1（S）在脂肪族硝基化合物中，强度很大，很易辨认。在芳香族硝基化合物中，由于硝基的存在，使苯环的υCH及υC=C峰明显减弱。2、酰胺类683.硝基化合物υas(NO2)3.硝基化合物υas(NO2)1600～1500cm－1（S）υs(NO2)1390～1330cm－1（S）在脂肪族硝基化合物中，强度很大，很易辨认。在芳香族硝基化合物中，由于硝基的存在，使苯环的υCH及υC=C峰明显减弱。694.杂环化合物υ=C-H3090～3010cm－1υC=C1600～1300cm－1类似苯环3.硝基化合物υas(NO2)1600～154.3红外分光光度计及制样第一代：棱镜红外分光光度计第二代：光栅红外分光光度计第三代：干涉调频分光傅立叶变换分光光度计704.3红外分光光度计及制样第一代：棱镜红外分光光度计704.杂环化合物υ=C-H3090～3010cm－1υC=C1600～1300cm－1类似苯环71色散型——红外分光光度计干涉型——傅立叶变换分光光度计

辐射源（光源）色散元件检测器吸收池信号显示系统4.杂环化合物υ=C-H3090～3010

1.辐射源（光源）1)硅碳棒（Globar）2)Nernst灯3）特殊线圈722.色散元件1）岩盐棱镜2）光栅反射光栅：在玻璃或金属表面刻上数十至百余条等距线槽，表面呈阶梯形一级光谱最强，滤去二级、三级光谱3.检测器1）真空热电偶：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。2）Golay池（气胀式检测器）：利用气体膨胀使软镜膜变形从而使射向光电管的光强发生改变。4.3.1主要部件1.辐射源（光源）722.色散元件3.检测器4.3.1

4.吸收池1）液体池——分析液体样品固定池：窗片间距离固定密封池：用于测定挥发性样品可拆卸池：用于测定高沸点液体或糊剂，用于定性分析2）气体池——分析气体样品用于测量气体及沸点较低的液体样品734.吸收池73

4.3.2傅立叶变换红外光谱仪简介

1.基本组成

2.工作原理

3.检测器

4.特点

5.光谱联用技术744.3.2傅立叶变换红外光谱仪简介741.基本组成光源，迈克尔逊干涉仪检测器计算机75图4-23傅立叶变换红外光谱仪基本结构1.基本组成光源，75图4-23傅立叶变换红外光谱仪基本76

2.工作原理图4-24Michelson干涉仪工作原理图762.工作原理图4-24Michelson干涉

3.检测器：热电型硫酸三甘肽(TGS)或光电导型如汞镉碲(MCT)4．Fourier变换红外光谱仪的特点①扫描速度极快。②具有很高的分辨率③灵敏度高775.光谱联用技术：色谱-光谱联用

1）GC/FTIR2）HPLC/FTIR3.检测器：热电型硫酸三甘肽(TGS)或光电导型如汞镉碲(4.3.3制样方法对样品的要求：

1）样品的纯度超过98％

2）样品应不含水分经纯化后的样品，不同物态采用不同方法进行分析。781.气体样品纯化后可直接用气体池进行测定气体压力：666.1Pa2.液体样品1）夹片法：适用于挥发性不大的液态样品，作定性分析时可代替液体池；压制空白KBr片。

2）涂片法：适用于粘度大的液体样品，不必夹片。

3）液体池法：岩盐窗片的液体池，可采用不同溶剂分段测。4.3.3制样方法对样品的要求：781.气体样品纯化后可3.固体样品

1）压片法：KBr(光谱纯，200目)压片

KBr粉末200mg，样品1~2mg2）糊剂法(软膏法)：含—OH化合物样品10mg研成均匀糊剂

3）薄膜法：样品溶于挥发性溶剂，涂于盐片或空白KBr片上。793.固体样品1）压片法：KBr(光谱纯，200目)压片4.3.4分析方法定性分析(1)官能团定性(2)与已知物对定量分析(3)核对标准光谱定量分析与紫外-可见光谱相同，但应用不广泛。结构分析80根据红外光谱图的吸收峰位置、强度和形状,利用基团振动频率与分子结构的关系,确定吸收峰的归属,确认分子中所含的基团和化学键,进而推定分子的结构。4.3.4分析方法定性分析(1)官能团定性80特征区与指纹区1）特征区红外光谱中4000～1250cm-1区间称为特征频率区，简称特征区。2）指纹区红外光谱中1250～400cm-1的低频区称为指纹区。81特征区与指纹区1）特征区8182

波数(cm-1)

振动类型

①3750～3000νOH

、νNH

②

3300～3000ν≡CH>ν=CH≈νArH

③

3000～2700νCH(-CH3,饱和CH2及CH,-CHO）

④2400～2100νC≡C

、νC≡N

⑤

1900～1650νC=O(酸酐,酰氯,酯,醛,酮,羧酸,酰胺)

⑥

1675～1500νC=C、νC=N⑦1475～1300βCH,βOH（各种面内弯曲振动）

⑧

1300～1000νC-O(酚、醇、醚、酯、羧酸)

⑨1000～650γ=CH(不饱和碳-氢面外弯曲振动)红外光谱的九个重要区段82波数(cm-1)光谱解析一般程序1）了解样品来源及测试方法（1）来源、纯度、灰分（2）物理化学常数估计结构式中是否有双键、三键、芳环、脂环；化合物的类别；验证光谱解析结果的合理性。832）计算分子式及不饱和度U=1+n4+(n3-n1)/2n4、n3、n1为分子式中四价、三价及一价元素的数目；计算不饱和度时，二价元素的数目无须考虑.例：苯甲酰胺（C7H7NO）U=1+7+(1-7)/2＝5例：乙酰氯（C2H3OCl）U=1+2+(0-4)/2＝1光谱解析一般程序1）了解样品来源及测试方法832）计算分子式规律U＝0，为链状饱和化合物；U＝1，为一个脂环或一个双键；U＝2，为一个三键或一个双键，一个脂环；U＝4，可能含有苯环或两个三键.84规律U＝0，为链状饱和化合物；843）光谱解析程序——解析