红外光谱完整版本

红外光谱张虹锐1目录红外光谱的概述概念分区特点红外光谱的实验仪器和样品处理技术化学基团频率有机化合物的红外光谱2红外光谱的类别归属？分子的振动类型？决定峰强、峰位的影响因素？特征区、指纹区及相关峰的概念？红外光谱八大重要区域及相关振动类型？根据红外光谱吸收确定双键、苯环取代模式？红外光谱在解析结构中的应用？关键问题31.红外光谱的基本概念1.1红外光谱：红外线可引起分子振动能级和转动能级的跃迁,所以又称振-转光谱，是一种分子吸收光谱。

分子的振动能量比转动能量大，当发生振动能级跃迁时，不可避免地伴随有转动能级的跃迁，所以无法测量纯粹的振动光谱，而只能得到分子的振动-转动光谱，这种光谱称为红外吸收光谱。41.2红外光谱分类近红外区：12500~4000cm-1(0.8~2.5m)

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：4000~400cm-1(2.5~25m)

主要用于研究大部分有机化合物的振动基频;3.

远红外区：

400~25cm-1(25~1000m)

主要用于研究分子的转动光谱以及重原子成键的振动等。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。5

1.3谱图构成横坐标：上线：波长（）下线：波数（）纵坐标：右侧：透过率（T）

左侧：吸光度（A）6红外谱图一般以1400cm-1为界，分为：

官能团区：4000～1400cm-1用于官能团鉴定；官能团区吸收峰大多由成键原子的伸缩振动而产生与整个分子的关系不大，不同化合物中的相同官能团的出峰位置相对固定，可用于确定分子中含有哪些官能团。指纹区：

1400～650cm-1：用于鉴别两化合物是否相同。指纹区吸收峰大多与整个分子的结构密切相关，不同分子的指纹区吸收不同，就象不同的人有不同的指纹，可鉴别两个化合物是否相同。指纹区内的吸收峰不可能一一指认。1.4红外光谱分区7红外吸收峰的强度和形状常用下列符号表示：

很强Vs(verystrong)宽峰B(broad)强S(strong)双峰D(double)中等M(midium)弱W(weak)

8红外光谱法主要研究在振动中伴随有偶极矩变化的化合物（没有偶极矩变化的振动在拉曼光谱中出现）。因此，除了单原子和同核分子如Ne、He、O2、H2等之外，几乎所有的有机化合物在红外光谱区均有吸收。除光学异构体，某些高分子量的高聚物以及在分子量上只有微小差异的化合物之外，凡是具有结构不同的两个化合物，一定不会有相同的红外光谱。1.5红外光谱法的特点通常红外吸收带的波长位置，反映了分子结构上的特点，可以用来鉴定未知物的结构组成或确定其化学基团。由于红外光谱分析特征性强，气体、液体、固体样品都可测定，并具有用量少，分析速度快，不破坏样品的特点。因此，红外光谱法不仅与其它许多分析方法一样，能进行定性和定量分析，而且该法是鉴定化合物和测定分子结构的最有用方法之一。9红外光谱法的特点1、特征性高。就像人的指纹一样，每一种化合物都有自己的特征红外光谱，所以把红外光谱分析形象的称为物质分子的“指纹”分析。2、应用范围广。从气体、液体到固体，从无机化合物到有机化合物，从高分子到低分子都可用红外光谱法进行分析。3、用样量少，分析速度快，不破坏样品。101.6红外光谱在化学领域中的应用

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定性分析，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。

二是用于化学组成的定量分析，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。112.红外光谱的基本原理2.1双原子分子模型2.2振动的量子化处理2.3非谐振子的振动2.4多原子分子的振动12双原子分子是最简单的分子。它的机械模型是以力常数为k的弹簧连接起来的质量数为m1、m2的两个小球。2.1双原子分子的振动与红外光谱13谐振子模型振动方程式：振动频率ν振（波数υ）：

与k的平方根成正比与折合质量的平方根成反比振动频率与波数的关系：υ（频率）=cν（波数）折合质量

μ=m1m2/(m1+m2)141、振动频率与成键原子折合质量倒数的平方根成正比，即原子质量愈轻，振动频率愈高；2、振动频率与键的力常数的平方根成正比，即键能愈大，键长愈短，键的力常数愈大，振动频率愈高。双原子分子与化学键强度以及折合质量的关系：15式中：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1A0的恢复力，单位为N·cm-1）（式中a，b—常数xa，xb—原子绝对电荷数N—价键数d—平衡核间距）；(2.8)(2.9)力常数K16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≡C0.116836.815.62100～260017一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↓，σ（ν）↑，红外吸收信号将出现在高波数区。

18小结：

同一周期从左到右，原子电负性变大，以X-H为例，虽然折合质量变大，但是以力常数增大为主，所以伸缩振动频率增加。同一主族从上到下，电负性减小，折合质量增加明显，伸缩振动频率减小192.2、振动的量子化处理根据量子力学，其分子的振动能

E＝(υ+1/2)hv振（2.12）在光谱学中，体系从能量E变到能量E1‘，要遵循一定的规则，即选择定则(选律)，谐振子振动能级的选择定则△υ＝±1。由选择定则可知，振动能级跃迁只能发生在相邻的能级间。(2.13)20

根据选择定则：可得任一相邻能级间能量差为：

当照射的电磁辐射能正好等于能级差时就能发生跃迁：(2.14)21由(2.15)式看出：分子固有振动频率也就是它所能吸收的辐射光的频率。(2.15)其中，υ振是振动频率，V是振动波数ν振Vhh22

结论：任何分子的原子总是在围绕它们的平衡位置附近作微小的振动，这些振动的振幅很小，而振动的频率却很高（v=1013～1014Hz），正好和红外光的振动频率在同一数量级。分子发生振动能级跃迁时需要吸收一定的能量，这种能量可由照射体系的红外线供给。由于振动能级是量子化的，因此分子振动将只能吸收一定的能量，吸收能量后，从而使振动的振幅加大。这种吸收的能量将取决于键力常数（k）与两端连接的原子的质量，即取决于分子内部的特征。这就是红外光谱可以测定化合物结构的理论依据。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。232.4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。2.4.1.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。242.4.2振动的基本形式252.4.2.1伸缩振动：

分子振动一般分为伸缩振动和弯曲振动两大类。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。见图2.8亚甲基的伸缩振动26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

2.4.2.2弯曲振动（或变形振动）27不对称伸缩振动频率大于对称伸缩振动频率远大于弯曲振动频率弯曲振动中：不对称剪式振动大于对称剪式振动大于平面摇摆振动282.4.3.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，但对于线性分子，其振动自由度是3n－5。例如水分子是非线性分子，其振动自由度=3×3－6=3.29振动自由度对应在红外光谱区均产生一个吸收峰，但是实际上峰数往往少于基本振动数目。其原因：

i当振动过程中分子不发生瞬间偶极矩变化时，不引起红外吸收；

ii频率完全相同的振动彼此发生简并；

iii强宽峰往往要覆盖与它频率相近的弱而窄的吸收峰；

iv吸收峰有时落在中红外区域（4000~250cm-1）以外；

v吸收强度太弱，以致无法测定。302.5产生红外吸收的条件红外光谱是由于分子振动能级（同时伴随转动能级）跃迁而产生的，物质吸收红外辐射应满足两个条件：（1）辐射光具有的能量与发生振动跃迁时所需的能量相等；（2）辐射与物质之间有偶合作用。312.5.1辐射光子具有的能量与发生振动跃迁所需的跃迁能量相等以双原子分子振动光谱为例说明红外光谱产生的条件。若把双原子分子（A-B）的两个原子看作两个小球，把连结它们的化学键看成质量可以忽略不计的弹簧，则两个原子间的伸缩振动，可近似地看成沿键轴方向的间谐振动。由量子力学可以证明，该分子的振动总能量(E

)为：

E

=（

+1/2）h

（

=0，1，2，

）式中

为振动量子数（

=0，1，2，……）；E

是与振动量子数

相应的体系能量；

为分子振动的频率。在室温时，分子处于基态（

=0），E

=1/2

h

，此时，伸缩振动的频率很小。当有红外辐射照射到分子时，若红外辐射的光子32（

L）所具有的能量（EL）恰好等于分子振动能级的能量差（△E振）时，则分子将吸收红外辐射而跃迁至激发态，导致振幅增大。分子振动能级的能量差为△E振=△

h

又光子能量为

EL=h

L

根据能量守恒得出产生红外吸收光谱的第一条件为：

EL=△E振即

L=△

表明，只有当红外辐射频率等于振动量子数的差值与分子振动频率的乘积时，分子才能吸收红外辐射，产生红外吸收光谱。分子吸收红外辐射后，由基态振动能级（

=0）跃迁至第一振动激发态（

=1）时，所产生的吸收峰称为基频峰。因为△

=1时，

L=

，所以基频峰的位置（

L）等于分子的振动频率。在红外吸收光谱上除基频峰外，还有振动能级由基态（

=0）跃迁至第二激发态（

=2）、第三激发态（

=3），所产生的吸收峰称为倍频峰。33由

=0跃迁至

=2时，△

=2，则

L=2

，即吸收的红外线谱线（L

）是分子振动频率的二倍，产生的吸收峰称为二倍频峰。由

=0跃迁至

=3时，△

=3，则

L=3

，即吸收的红外线谱线（L

）是分子振动频率的三倍，产生的吸收峰称为三倍频峰。其它类推。在倍频峰中，二倍频峰还比较强。三倍频峰以上，因跃迁几率很小，一般都很弱，常常不能测到。由于分子非谐振性质，各倍频峰并非正好是基频峰的整数倍，而是略小一些。以HCl为例：基频峰（

0→1）2885.9cm-1最强二倍频峰（

0→2）5668.0cm-1较弱三倍频峰（

0→3）8346.9cm-1很弱四倍频峰（

0→4）10923.1cm-1极弱五倍频峰（

0→5）13396.5cm-1极弱除此之外，还有合频峰（

1+

2，2

1+

2，

），差频峰（

1-

2，2

1-

2，

）等，这些峰多数很弱，一般不容易辨认。倍频峰、合频峰和差频峰统称为泛频峰。342.5.2辐射与物质之间有耦合作用红外跃迁是偶极矩诱导的，即能量转移的机制是通过振动过程所导致的偶极矩的变化发生的。正负电荷之间的距离（r）乘以所带电荷(q)的积叫做偶极矩（

），方向从负电荷中心指向正电荷中心当偶极子处在电磁辐射的电场中时，该电场作周期性反转，偶极子将经受交替的作用力而使偶极矩增加或减少。偶极子具有一定的原有振动频率。显然，只有当辐射频率与偶极子频率相匹时，分子才与辐射相互作用（振动耦合）而增加它的振动能，使振幅增大，即分子由原来的基态振动跃迁到较高振动能级。因此，并非所有的振动都会产生红外吸收，只有发生偶极矩变化（△

≠0）的振动才能引起可观测的红外吸收光谱，该分子称之为红外活性的；

△

=0的分子振动不能产生红外振动吸收，称为非红外活性的。35当一定频率的红外光照射分子时，如果分子中某个基团的振动频率和它一致，二者就会产生共振，此时光的能量通过分子偶极矩的变化而传递给分子，这个基团就吸收一定频率的红外光，产生振动跃迁。如果用连续改变频率的红外光照射某样品，由于试样对不同频率的红外光吸收程度不同，使通过试样后的红外光在一些波数范围减弱，在另一些波数范围内仍然较强，用仪器记录该试样的红外吸收光谱，进行样品的定性和定量分析。红外光谱的基本原理分子振动中要产生偶极的变化才能产生红外光谱362.5.3不出现红外吸收的情况对称分子的对称运动

H2、O2、N2

电荷分布均匀，振动不能引起红外吸收。

H―C≡C―H、R―C≡C―R，其C≡C（三键）对称伸缩振动也不能引起红外吸收。反式二氯乙烯，C＝C伸缩振动在1580，但是红外谱此区域无吸收。

373.吸收谱带的强度红外光谱的吸收带强度即可用于定量分析，也是化合物定性分析的重要依据。基态分子中的很小一部分，吸收某种频率的红外光，产生振动的能级跃迁而处于激发态。激发态分子通过与周围基态分子的碰撞等原因，损失能量而回到基态，它们之间形成动态平衡。跃迁过程中激发态分子占总分子的百分数，称为跃迁几率，谱带的强度即跃迁几率的量度。跃迁几率与振动过程中偶极矩的变化（△μ）有关，△μ越大，跃迁几率越大，谱带强度越强。38

1.从化合物结构来看，峰强与分子的偶极距的大小正相关，比如C=O、OH、Si-O、N-H、NO3，强峰，而C=C、C=N、C-C、C-H

弱峰。

2.化合物的对称性越差,相应谱峰强。394、红外吸收光谱与分子结构关系40具有同一类型化学键或官能团的不同化合物，其红外吸收频率总是出现在一定的波数范围内，能代表某基团，并有较高强度的吸收峰，称为该基团的特征吸收峰。1.特征频率区：在1600～3700cm-1区域（称为：高频区）出现的吸收峰，较为稀疏，容易辨认，主要有：

(1)Y－H

伸缩振动区：2500～3700cm-1，Y

=O、N、C。(2)Y≡Z

三键和累积双键伸缩振动区：2100～2400cm-1，

主要是：C≡C、C≡N键和

C＝C＝C、C＝N＝O等累积双键的伸缩振动吸收峰。

(3)Y＝Z双键伸缩振动区：1600～1800cm-1，主要是：C＝O、C＝N、C＝C等双键。4.1有机化合物基团的特征频率41424.2

影响基团频率位移的因素

4.2.1外部因素：物态，温度等等试样状态、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。434.2.2内部因素

4.2.2.1电子效应（i）诱导效应（I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，从而改变了键力常数，使基团的特征频率发生位移。例如，羰基（C=O）的伸缩振动，随着连接基团电负性的变化，C=O的伸缩振动频率变化情况如下

1715cm-11800cm-11828cm-11928cm-144（ii）共轭效应（C效应）。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

45（iii）场效应。场效应不是通过化学键而是原子或原子团的静电场通过空间相互作用。464.2.2.2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-1474.2.2.3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“干扰”，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

484.2.2.4Fermi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。1746cm-1和1728cm-1出现两个强度基本相等的C=O吸收峰。五元环骨架振动频率889cm-1495.红外光谱仪5.1色散型红外光谱仪色散型红外光谱仪的组成部件与紫外-可见分光光度计相似，但对每一个部件的结构、所用的材料及性能与紫外--可见分光光度计不同。它们的排列顺序也略有不同，红外光谱仪的样品是放在光源和单色器之间；而紫外--可见分光光度计是放在单色器之后。色散型红外光谱仪原理示意图505.1、色散型红外分光光度计511.光源红外光谱仪中所用的光源通常是一种惰性固体，同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。缺点是价格地硅碳棒贵，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1200-1500℃左右。522.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、KRS-5（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。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。534.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。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Hg1-xCdxTe，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54

Fourier变换红外光谱仪没有色散元件，主要由光源（硅碳棒、高压汞灯）、Michelson干涉仪、检测器、计算机和记录仪组成。核心部分为Michelson干涉仪，它将光源来的信号以干涉图的形式送往计算机进行Fourier变换的数学处理，最后将干涉图还原成光谱图。它与色散型红外光度计的主要区别在于干涉仪和电子计算机两部分。

5.2Fourier变换红外光谱仪（FTIR）55Fourier变换红外光谱仪工作原理；仪器中的Michelson干涉仪的作用是将光源发出的光分成两光束后，再以不同的光程差重新组合，发生干涉现象。当两束光的光程差为

/2的偶数倍时，则落在检测器上的相干光相互叠加，产生明线，其相干光强度有极大值；相反，当两束光的光程差为/2的奇数倍时，则落在检测器上的相干光相互抵消，产生暗线，相干光强度有极小值。由于多色光的干涉图等于所有各单色光干涉图的加合，故得到的是具有中心极大，并向两边迅速衰减的对称干涉图。干涉图包含光源的全部频率和与该频率相对应的强度信息，所以如有一个有红外吸收的样品放在干涉仪的光路中，由于样品能吸收特征波数的能量，结果所得到的干涉图强度曲线就会相应地产生一些变化。包括每个频率强度信息的干涉图，可借数学上的Fourier变换技术对每个频率的光强进行计算，从而得到吸收强度或透过率和波数变化的普通光谱图。56图2.14迈克尔逊干涉仪结构示意图57FTIR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。58（1）扫描速度极快

Fourier变换仪器是在整扫描时间内同时测定所有频率的信息，一般只要1s左右即可。因此，它可用于测定不稳定物质的红外光谱。而色散型红外光谱仪，在任何一瞬间只能观测一个很窄的频率范围，一次完整扫描通常需要8、15、30s等。（2）具有很高的分辨率通常Fourier变换红外光谱仪分辨率达0.1~0.005cm-1，而一般棱镜型的仪器分辨率在1000cm-1处有3cm-1

，光栅型红外光谱仪分辨率也只有0.2cm-1

。（3）灵敏度高因Fourier变换红外光谱仪不用狭缝和单色器，反射镜面又大，故能量损失小，到达检测器的能量大，可检测10-8g数量级的样品。除此之外，还有光谱范围宽（1000~10cm-1

）；测量精度高，重复性可达0.1%；杂散光干扰小；样品不受因红外聚焦而产生的热效应的影响；特别适合于与气相色谱联机或研究化学反应机理等。Fourier变换红外光谱仪的特点：596.试样的处理和制备

要获得一张高质量红外光谱图，除了仪器本身的因素外，还必须有合适的样品制备方法。6.1、红外光谱法对试样的要求

红外光谱的试样可以是液体、固体或气体，一般应要求：（1）试样应该是单一组份的纯物质，纯度应>98%或符合商业规格，才便于与纯物质的标准光谱进行对照。多组份试样应在测定前尽量预先用分馏、萃取、重结晶或色谱法进行分离提纯，否则各组份光谱相互重叠，难于判断。（2）试样中不应含有游离水。水本身有红外吸收，会严重干扰样品谱，而且会侵蚀吸收池的盐窗。（3）试样的浓度和测试厚度应选择适当，以使光谱图中的大多数吸收峰的透射比处于10%~80%范围内。606.2、制样的方法1.气体样品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.液体和溶液试样（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。（2）液膜法沸点较高的试样，直接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。一些固体也可以溶液的形式进行测定。常用的红外光谱溶剂应在所测光谱区内本身没有强烈的吸收，不侵蚀盐窗，对试样没有强烈的溶剂化效应等。613.固体试样（1）压片法将1~2mg试样与200mg纯KBr研细均匀，置于模具中，用（5~10）

107Pa压力在油压机上压成透明薄片，即可用语测定。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。（2）石蜡糊法将干燥处理后的试样研细，与液体石蜡或全氟代烃混合，调成糊状，夹在盐片中测定。（3）薄膜法主要用于高分子化合物的测定。可将它们直接加热熔融后涂制或压制成膜。也可将试样溶解在低沸点的易挥发溶剂中，涂在盐片上，待溶剂挥发后成膜测定。当样品量特别少或样品面积特别小时，采用光束聚光器，并配有微量液体池、微量固体池和微量气体池，采用全反射系统或用带有卤化碱透镜的反射系统进行测量。627.红外光谱在有机化合物结构分析中的应用7.1鉴定是否为某已知化合物1，对照品与标准品在同一条件下测得的红外光谱。完全一致则判定可能为同一种化合物。2，无标准品，但有标准图谱时，则可按名称、分子式索引查找核对，但必须注意测定仪器与测定条件是否一致。637.2鉴定未知结构的官能团1,在确定特征官能团时,应尽量找到其相关峰2,注意各基团的相互影响因素647.3立体构象的确定3450cm-1657.4分子的互变异构与同分异构的确定1720cm-11656cm-11740cm-11618cm-13400~3200cm-11770cm-11750cm-1667.5红外光谱在定性分析的一般过程：

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。67（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。68(3)、计算不饱和度U：

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。通常规定双键（C=C、C=O）和饱和环状结构的不饱和度为1，三键（C≡C、C≡N等）的不饱和度为2，苯环的不饱和度为4（可理解为一个环加三个双键）。链状饱和烃的不饱和度为零。69(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70（5）和标准图谱对照

SadtlerReferenceSpectraCollections分类

i标准光谱是纯度在98%以上化合物的红外光谱的标准图谱

ii商品图谱主要是工业产品的光谱，如农业化学品、单体与聚合物、多元醇、表面活性剂等主要工业产品门类20种。

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）。71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。727.6定量分析（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lambert－beer定律。

73（2）测量方法定量校准方法可采用标准曲线或标准加入法。图2.17红外光谱吸光度的基线法测量748.典型光谱

红外光谱的整个范围可分成4000～1400cm-1(官能团区)与1400～600cm-1(指纹区)两个区域。一、八区

频率范围：4000～1400cm－1波长范围3750～30003300～29003000～27002400～21001900～16501675～15001475～13001000～650官能团O-HN-HCH3－－CH275第一组：2500～3650cm－1(1)R－OH醇与酚OH伸缩：3600(单羟基)+3400～3200(氢键)：7677(2)N-H3500-3200cm－1A胺：

伯胺：双峰3500，3400

仲胺：单峰叔胺：无峰B酰胺：伯酰胺：等强度双峰；3350,3150仲酰胺：单峰叔酰胺：无峰787980(3)碳氢键的伸缩振动：3300～2700不饱和烃氢炔氢：～3300；烯氢：～3100；苯氢：3050－3010；饱和烷烃氢：2850－2960(4)醛氢：双峰：(2800-2900)+(2700-2775)这是C-H伸缩振动与平面摇摆振动的一级倍频发生费米共振的结果81(5)酸O-H：2500-3000，强而宽(如在1715附近有羰基峰，可确定为酸)(6)铵盐：2250-2700强峰酸与铵盐的区别：羰基吸收峰82第二组：1900～2300(1)炔碳：2100～2140(弱)

：2190～2260

：无峰83(2)氰基(-CN)RCN:2260-2240ArCN:2240-2220(3)Z=X=Y:化合物吸收峰位置RN=C=NR2155~2130R=N=N=N2120~2160C=C=C~1950C=C=O2150C=N=N~2100O=C=O2349RN=C=O2275~225084对氯苯氰85（4）X-H型（P,B,Se,Si）有机硼化合物2640-2350cm-1有机磷化合物2450-2280cm-1

有机硒化合物2300-2280cm-1

有机硅化合物2360-2100cm-186二苯基磷化氢87第三组(羰基)：1600-1800(1)基本位置(丙酮)：1715(2)影响羰基位置有很多因素88化合物六、七、八元环的酮位置～1800～17751750～17401710(3)环大小的影响(从三员环(1800)起，环上每增加一个碳原子，波数降低30～35)89含羰基化合物频率的基本顺序9091A酰卤硬酯酰氯92两个羰基振动耦合产生双峰1819，1750cm-1

开链高波数谱带强度大一些B酸酐93C酯类脂肪酸酯1735cm-1不饱和酸酯或苯甲酸酯低频移动20个波数94D酮类

9596苄叉丙酮β二酮97E醛98F

酰胺99J羧酸100第四组：1550～1680cm-1烯烃1620～1680cm-1双取代反式不明显苯环1600、1500、1450有两～三个中等强度峰101第五组(指纹区)：1400～625cm-11C-H弯曲振动A烷烃1380和1450cm-1

-CH(CH3)21370～1380和1380~1385双峰

-C(CH3)3

1395,1370cm-1出现强度不等的双峰(CH2)n：n≥4，725cm-1；n减小，吸收峰红移；

102103B烯烃1042-甲基-1-己烯abcde105C

苯环取代情况苯环：1600、1500、1450cm-1处、两到三个峰苯环取代情况主要看700～900(强)

单取代：～710和～750双强峰邻二取代：770～735强峰间二取代：900～860，810~750，720~680两到三个峰对二取代：860~800强峰106107硝基化合物：脂肪族～1350cm-1

与～1520cm-1

两强峰C－O键(1070~1150，强)判断醚、醇、酯：伯醇：1050cm-1仲醇：1100cm-1叔醇：1100cm-1酚：1200cm-1C＝N：1630～1690cm-1，强度不定108总结1099、各种化合物的红外光谱图举例1109.1烷烃1119.2烯烃112AnAlkeneIRSpectrum1139.3Alkynes114AnAlkyneIRSpectrum1159.4AromaticCompoundsWeakC–Hstretchat3030cm

1Weakabsorptions1660-2000cm

1rangeMedium-intensityabsorptions1450to1600cm

1

116C7H8117邻二甲苯118间二甲苯119对二甲苯1203,3-二甲基-2-丁醇的IR9.5醇的光谱特征121AnAlcoholIRSpectrum122酚的红外光谱有羟基的特征吸收峰。在稀溶液中，在3611-3603cm-1处有羟基的伸缩振动吸收峰；在浓溶液中，由于形成氢键，此羟基的伸缩振动吸收峰移向3500-3200cm-1，酚的C-O伸缩振动吸收峰在1300-1200cm-1。9.6酚的光谱特性：123O-H面外振动124醚的IR谱图特征：只有C－O键的振动吸收，峰形较宽。烷基醚νC－O：1060－1150cm-1

芳基或烯基醚νC－O：1200－1275cm-1。9.7醚的光谱特征：125正丙醚的IR126○127

---羰基的红外光谱一般在1750-1680cm-1之间有一个非常强的伸缩振动吸收峰。

----CHO中的C-H键在2700~2770cm-1和2800~2900cm-1区域有非常特征的伸缩振动吸收峰。IRSpectroscopy128当羰基与双键共轭，吸收向低波数位移。环酮的环缩小时，吸收向高波数位移。12917151301716○1311717132133Electrostaticpotentialmapsof

aceticacidandacetateionAceticacidAcetateion9.9一元羧酸的红外光谱134羧酸中的C=O：单体二缔合体RCOOH1770~1750cm-1~1710cm-1CH2=CHCOOH~1720cm-1~1690cm-1ArCOOH