二、红外光谱分析法简介
红外吸收光谱法
基本要点：
1. 红外光谱分析基本原理；
2. 红外光谱与有机化合物结构
3. 各类化合物的特征基团频率；
4. 红外光谱的应用；
5. 红外光谱仪.
学时安排：3学时
第一节
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。
红外吸收光谱也是一种分子吸收光谱。
当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁,使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱。记录红外光的百分透射比与波数或波长关系曲线，就得到红外光谱。
一、红外光区的划分
红外光谱在可见光区和微波光区之间，波长范围约为0. 75 ~ 1000叩，根据仪器技术和应用不同，习惯上又将红外光区分为三个区：近红外光区（0.75 ~ 2.5 叩），中红外光区（2.5 ~ 25卩m ），远红外光区（25 ~ 1 OOO^m ）。
近红外光区（0.7 5 ~ 2.5叩）
近红外光区的吸收带主要是由低能电子跃迁、含氢原子团（如O —H、N —H、C —H ）伸缩振动的倍频吸收等产生的。该区的光谱可用来研究稀土和其它过渡金属离子的化合物，并适用于水、醇、某些高分子化合物以及含氢原子团化合物的定量分析。
中红外光区（2.5 ~ 25叩）
绝大多数有机化合物和无机离子的基频吸收带出现在该光区。由于基频振动是
红外光谱中吸收最强的振动，所以该区最适于进行红外光谱的定性和定量分析。同时，由于中红外光谱仪最为成熟、简单，而且目前已积累了该区大量的数据资料，因此它是应用极为广泛的光谱区。通常，中红外光谱法又简称为红外光谱法。远红外光区（25〜10 00叩）该区的吸收带主要是由气体分子中的纯转动跃迁、
振动-转动跃迁、液体和固体中重原子的伸缩振动、某些变角振动、骨架振动以及晶体中的晶格振动所引起的。由于低频骨架振动能很灵敏地反映出结构变化，所以对异构体的研究特别方便。此外，还能用于金属有机化合物（包括络合物）、氢键、吸附现象的研究。但由于该光区能量弱，除非其它波长区间内没有合适的分析谱带，一般不在此范围内进行分析。
红外吸收光谱一般用T〜•曲线或T〜波数曲线表示。纵坐标为百分透射比T%，因而吸收峰向下，向上则为谷；横坐标是波长■（单位为叩），或波数（单位为cm-1）。
波长，与波数之间的关系为：
1 4
波数/ cm- =10 / （■ / ^m ）
中红外区的波数范围是4000〜400 cm-1。
二、红外光谱法的特点
紫外、可见吸收光谱常用于研究不饱和有机物，特别是具有共轭体系的有机化合物，而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。通常红外吸收带的波长位置与吸收谱带的强度，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；而吸收谱带的吸收强度与分子组成或化学基团的含量有关，可用以进行定量分析和纯度鉴定。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。
一、产生红外吸收的条件
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红外吸收光谱是分子振动能
级跃迁产生的。因为分子振动能级差为0. 05~1.0eV，比转动能级差（0. 00 01 0.05 eV）大，因此分
子发生振动能级跃迁时，不可避免地伴随转动能级的跃迁，因而无法测得纯振动光谱，但为了讨论方便，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_J为：
E .= O- +1/2）2 （=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讪^ ,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（'■- L）所具有的能量（E L）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
又光子能量为
E L = h . L
于是可得产生红外吸收光谱的第一条件为：
E L = △ E 振
艮卩■:: 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，4='、，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。
由=0跃迁至\ =2时，△ =2，则\L=2-：，即吸收的红外线谱线（5 ）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HCI为例：
基频峰（'-0 - i）28 85.9 cm-1
最强
二倍频峰（'•0 一 2 )-1
5668.0 cm
较弱
三倍频峰（' 0 - 3 ) -1
83 46.9 cm
很弱
四倍频峰（' 0 - 4 ) 1
10 923.1 cm 1
极弱
五倍频峰（7 - 5 ）13396.5 cm-1
极弱
除此之外,还有合频峰（1 + '•• 2 , 2 1 + 2 ,…），差频峰（I 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。
（2）辐射与物质之间有耦合作用
为满足这个条件，分子振动必须伴随偶极矩的变化。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和交变的电磁场（红外线）相互作用发生的。分子由于构成它的各原子的电负性的不同，也显示不同的极性，称为偶极子。通常用分子的偶极矩（」）来描述分子极性的大小。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。由于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（△丄工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。
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。
二、双原子分子的振动
分子中的原子以平衡点为中心，以非常小的振幅（与原子核之间的距离相比）作周期性的振动，可近似的看作简谐振动。这种分子振动的模型，以经典力学的方法可把两个质量为M i和M2的原子看成钢体小球，连接两原子的化学键设想成无质量的弹簧，弹簧的长度r就是分子化学键的长度。由经典力学可导出该体系的基本振动频率计算公式
>=（1/2 二）•（k/丿）
或波数=（1/2-：c）・（k/」）
式中k为化学键的力常数，其定义为将两原子由平衡位置伸长单位长度时的恢复力（单位为N・cm-1）。单键、双键和三键的力常数分别近似为5、10和15 N・cm-1；c为光速（2.998 1010cm ・s-1），丄为折合质量，单位为g，且Aj=m1 *m2/ （m 1 + m2）
根据小球的质量和相对原子质量之间的关系
1 /2
波数=13 02（k /A r）
A r为折合相对原子质量
影响基本振动频率的直接原因是相对原子质量和化学键的力常数。化学键的力常数k越大，折合相对原子质量A r越小，则化学键的振动频率越高，吸收峰将出现在高波数区；反之，则出现在低数区，例如三C-C三、=C =C二、-C三C-三种碳碳键的质量相同，
键力常数的顺序是三键> 双键> 单键。因此在红外光谱中，-C三C- 的吸收峰出现在222 2 cm-1，而=C=C=约在1667 cm-1，三C-C三在1429
-1
cm
对于相同化学键的基团，波数与相对原子相对质量平方根成反比。例如C-C、C-O、C-N键的力常数相近，但相对折合质量不同，其大小顺序为C-C < C-N < C -O，因而这三种键的基频振动峰分别出
111
现在1430 cm 、1 330 cm 、12 80 cm 附近。
需要指出，上述用经典方法来处理分子的振动是宏观处理方法，或是近似处理的方法。但一个真实分子的振动能量变化是量子化；另外，分子中基团与基团之
间，基团中的化学键之间都相互有影响，除了化学键两端的原子质量、化学键的力常数影响基本振动频率外，还与内部因素（借光因素）和外部因素（化学环
境）有关。
三、多原子分子的振动
多原子分子由于原子数目增多，组成分子的键或基团和空间结构不同，其振动光谱比双原子分子要复杂。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。
1 . 简正振动
简正振动的振动状态是分子质心保持不变，整体不转动，每个原子都在其平衡位置附近做简谐振动，其振动频率和相位都相同，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。
2. 简正振动的基本形式
一般将振动形式分成两类：伸缩振动和变形振动。
（1）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，用符号表示。它又可以分为对称伸缩振动（.s）和不对称伸缩振动（＞ as）。对同一基团，不对称伸缩振动的频率要稍高于对称伸缩振动。
（2）变形振动（又称弯曲振动或变角振动）
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「表示。变形振动又分为面内变形和面外变形振动。面内变形振动又分为剪式（以「•表示）和平面摇摆振动（以表示）。面外变形振动又分为非平面摇摆（以•■表示）和扭曲振动（以•表示）。
由于变形振动的力常数比伸缩振动的小，因此，同一基团的
变形振动都在其伸缩振动的低频端出现
3. 基本振动的理论数
简正振动的数目称为振动自由度，每个振动自由度相当于红外光谱图上一个基频吸收带。设分子由n个原子组成，每个原子在空间都有3个自由度，原子在空间的位置可以用直角坐标中的3个坐标x、y、z表示，因此，n个原子组成的分子总共应有3n个自由度，即3n种运动状态。但在这3n种运动状态中，包括3个整个分子的质心沿x、y、z方向平移运动和3个整个分子绕x、y、z轴的转动运动。这6种运动都不是分子振动，因此，振动形式应有（3n-6）种。但对于直线型分子，若贯穿所有原子的轴是在x 方向，则整个分子只能绕y、z轴转动，因此，直线性分子的振动形式为（3n-5）种。
每种简正振动都有其特定的振动频率，似乎都应有相应的红外吸收带。实际上，绝大多数化合物在红外光谱图上出现的峰数远小于理论上计算的振动数，这是由如下原因引起的：
（1）没有偶极矩变化的振动，不产生红外吸收；
（2）相同频率的振动吸收重叠，即简并；
（3）仪器不能区别那些频率十分接近的振动，或吸收带很弱，仪器检测不出；
（4）有些吸收带落在仪器检测范围之外。
例如，线型分子二氧化碳在理论上计算其基本振动数为4,共有4个振动形式，在红外图谱上有4个吸收峰。但在实际红外图谱中，只出现667 cm-1和234 9 cm-1两个基频吸收峰。这是因为对称伸缩振动偶极矩变化为零，不产生吸收，而面内变形和面外变形振动的吸收频率完全一样，发生简并。
四、吸收谱带的强度
红外吸收谱带的强度取决干分子振动时偶极矩的变化，而偶极矩与分子结构的对称性有关。振动的对称性越高，振动中分子偶
极矩变化越小，谱带强度也就越弱。一般地，极性较强的基团（如
C = 0, C-X等）振动，吸收强度较大；极性较弱的基团（如C = C、
C-C、N=N等）振动，吸收较弱。红外光谱的吸收强度一般定性
地用很强（VS）、强（s）、中（m）、弱（w）和很弱（vw）等表
示。按摩尔吸光系数■:的大小划分吸收峰的强弱等级，具体如下：；＞1 00非常强峰（VS）
20 ＜；＜100强峰（S）
10＜；＜20中强峰（m）
1＜；＜10弱峰（w）
第三节基团频率和特征吸收峰
物质的红外光谱是其分子结构的反映，谱图中的吸收峰与分子中各基团的振动形式相对应。多原子分子的红外光谱与其结构的关系，一般是通过实验手段得到。这就是通过比较大量已知化合物的红外光谱，从中总结出各种基团的吸收规律。实验表明，组成分子的各种基团，如0-H、N-H、C-H、C = C、C = OH和C三C等，都有自己的特定的红外吸收区域，分子的其它部分对其吸收位置影响较小。通常把这种能代表及存在、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。
一、基团频率区和指纹区
（一）基团频率区
中红外光谱区可分成40 00 cm-1 ~1300 cm-1和1800 cm-1（1300 -1 -1
cm ）~ 6 00 cm
两个区域。最有分析价值的基团频率在40 00 cm-1 ~ 13 00 cm-1之间，这一区域称为基团频率区、官能团区或特征区。区内的峰是由伸缩振动产生的吸收带，比较稀疏，容易辨认，常用于鉴定官能团。在18 00 cm-1（1300 cm-1）~6 00 cm-1区域内，除单键的伸缩振动
外，还有因变形振动产生的谱带。这种振动与整个分子的结构有关。当分子结构稍有不同时，该区的吸收就有细微的差异，并显示出分子特征。这种情况就像人的指纹一样，因此称为指纹区。指纹区对于指认结构类似的化合物很有帮助，而且可以作为化合物存
在某种基团的旁证。基团频率区可分为三个区域：
（1）40 00 ~25 00 cm-1 X- H伸缩振动区，X可以是0、H、C或S等原子。
1
O-H基的伸缩振动出现在3650 ~3 200 cm-范围内，它可以作为判断有无醇类、酚类和有机酸类的重要依据。当醇和酚溶于非极性溶剂（如CCI4），浓度于0.01 mol. dm-3时，在36 50 ~3 580 cm-1 处出现游离O -H基的伸缩振动吸收，峰形尖锐，且没有其它吸收峰干扰，易于识别。
当试样浓度增加时，羟基化合物产生缔合现象，O- H基的伸缩振动吸收峰向低波数方向位移，在340 0 ~3200 cm-1出现一个宽而强的吸收峰。胺和酰胺的N-H伸缩振动也出现在3500 ~31 00 cm-1 因此，可能会对O-H伸缩振动有干扰C-H的伸缩振动可分为饱和和不饱和的两种。饱和的C-H伸缩振动出现在3000 cm-1以下，约3000~2 8 00 cm-1，取代基对它们影响很小。如-CH3基的伸缩吸收出现在2960 cm-1和2876 cm-1附近；-C H2基的吸收在2930 cm-1和 2 850 cm-1附近；三CH （不是炔烃）基的吸收基出现在2890 cm-1附近，但强度很弱。不饱和的C-H伸缩振动出现在30 00 cm-1以上，以此来判别化合物中是否含有不饱和的C-H键。苯环的C-H键伸缩振动出现在30 30 cm-1附近，它的特征是强度比饱和的C-H浆稍弱，但谱带比较尖锐。
不饱和的双键=C-H的吸收出现在3010~3 040 cm-1范围内，末端=CH2的吸收出现在3085 cm-1附近。
叁键三CH上的C-H伸缩振动出现在更高的区域（3300 cm-1）
附近
（2）250 0~ 1900 为叁键和累积双键区
主要包括-C =C、-C =N等等叁键的伸缩振动，以及-C =C=C、-C=C=O等累积双键的不对称性伸缩振动。对于炔烃类化合物，可以分成R-C三CH和R -C三C-R两种类型，R-C三CH的伸缩振动出现在2100 ~2140 cm-1附近，R -C 三C-R 出现在2190 ~2 260 cm-1附近。女口果是R-C三C-R，因为分子是对称，则为非红外活性。-C 三N基的缩振动在非共轭的情况下出现在2240~22 60 cm-1附近。当与不饱和键或芳香核共轭时，该峰位移到2220~22 30 cm-1附近。若分子中含有C、H、N原子，-C三N 基吸收比较强而尖锐。若分子中含有O原子，且O原子离-C =N基越近，-C =N基的吸
收越弱，甚至观察不到。
（3）190 0~12 00 cm-1为双键伸缩振动区
该区域重要包括三种伸缩振动：
①C=O伸缩振动出现在19 00 ~1 65 0 cm-1，是红外光谱中
很特征的且往往是最强的吸收，以此很容易判断酮类、
醛类、酸类、酯类以及酸酐等有机化合物。酸酐的羰基吸收带由于振动耦合而呈现双峰。
②C=C伸缩振动。烯烃的C=C伸缩振动出现在16 80~ 1620cm-1，一般很弱。单核芳烃的C=C伸缩振动出现在1600 cm-1和1 500 cm-附近，有两个峰，这是芳环的骨架结构，用于确认有无芳核的存在。
③苯的衍生物的泛频谱带，出现在200 0~ 165 0 cm-1范围，是C-H面外和C=C面内变形振动的泛频吸收，虽然强度很弱，但它们的吸收面貌在表征芳核取代类型上是有用的。
（二）指纹区
1. 1 80 0（1 300）~9 00 cm-1区域是C-O、C- N、C- F、C- P、C-S、P-O、Si-O等单键的伸缩振动和C=S、S=O、P=O等双键的伸缩振动吸收。
其中137 5 cm-1的谱带为甲基的2-H对称弯曲振动，对识别甲基十分有用，C-O的伸缩振动在1300~ 1 000 cm-1，是该区域最强的峰，也较易识别。
(2) 900 ~650 cm-1区域的某些吸收峰可用来确认化合物的顺反构型。
例如，烯烃的=C-H 面外变形振动出现的位置，很大程度上决定于双键的取代情况。对于RCH=CH2结构，在990 cm-1和910 cm-1出现两个强峰；为RC=C RH结构是，其顺、反构型分别在690 cm-1和970 cm-1出现吸收峰，可以共同配合确定苯环的取代类型。
二、常见官能团的特征吸收频率( 教材)
基团频率主要是由基团中原子的质量和原子间的化学键力常数决定。然而，分子内部结构和外部环境的改变对它都有影响，因而同样的基团在不同的分子和不同的外界环境中，基团频率可能会有一个较大的范围。因此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都十分有
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。内部因素： 1. 电子效应
包括诱导效应、共轭效应和中介效应，它们都是由于化学键的电子分布不均匀引起的。
( 1) 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了位移。
例如，一般电负性大的基团或原子吸电子能力强，与烷基酮羰基
上的碳原子数相连时，由于诱导效应就会发生电子云由氧原子转向双键的中间，增加了 C = O键的力常数，使C=O的振动频率升高，吸收峰向高波数移动。随着取代原子电负性的增大或取代数目的增加，诱导效应越强，吸
收峰向高波数移动的程度越显著。
（2）中介效应（M效应）
当含有孤对电子的原子（0、S、N等）与具有多重键的原子相连时，也可起类似的共轭作用，称为中介效应。由于含有孤对电子的原子的共轭作用，使C = 0上的电子云更移向氧原子，C= 0双键的电子云密度平均化，造成C = 0键的力常数下降，使吸收频率向低波数位移。对同一基团，若诱导效应和中介效应同时存在，则振动频率最后位移的方向和程度，取决于这两种效应的结果。当诱导效应大于中介效应时，振动频率向高波数移动，反之，振动频率向低波数移动。
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。游离羧酸的C = 0键频率出现在17 60 cm-1左右，在固体或液体中，由于羧酸形成二聚体，C = O键频率出现在1700 cm-1。分子内氢键不受浓度影响，分子间氢键受浓度影响较大。
3. 振动耦合
当两个振动频率相同或相近的基团相邻具有一公共原子时，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感变化，一个向高频移动，另一个向低频移动，谱带分裂。振动耦合常出现在一些二羰基化合物中，如，羧酸酐。
（4）Fer mi 共振
当一振动的倍频与另一振动的基频接近时；由干发生相互作用而产生很强的吸收峰或发生裂分，这种现象称为Fermi共振。
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。
同一物质的不同状态，由于分子间相互作用力不同，所得到光谱往往不同。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。例如，丙酮在气态时的C-H为1742 cm-1，而在液
态时为17 18 cm-1o在溶液中测定光谱时，由于溶剂的种类、溶剂的浓度和测定时的温度不同，同一种物质所测得的光谱也不同。通常在极性溶剂中，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，并且强度增大。因此，在红外光谱测定中，应尽量采用非极性的溶剂。
第四节红外光谱仪
目前主要有两类红外光谱仪：色散型红外光谱仪和Fourier（傅立叶）变换红外光谱仪。
一、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，但对没一个部件的结构、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（教材）
1 . 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N er nst灯或硅碳棒。N ern st 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 C，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1200-1 500
°C左右。
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NaCI、KBr、Csl、K RS-5（Til 58%，Tl Br42%）等材料制成窗片。用NaCI、KBr、Csl等材料制成的窗片需注意防潮。固体试样常与纯KB r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。
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。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（M CT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Hg i-x Cd x Te ，x ~ 0.2，改变x值，可获得测量波段不同灵敏度各异的各种M CT检测器。
5.记录系统二、Fou ri er变换红外光谱仪（FT IR ）
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M i ch el son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Fou ri er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。Fou ri er变换红外光谱仪工作原理；
仪器中的Michel son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Fou ri er 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。
Fou ri er变换红外光谱仪的特点：
（1）扫描速度极快
Fou ri er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~ 0.005 cm ，而一
般棱镜型的仪器分辨率在10 00 cm-1处有3 cm-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1 0-8g数量级的样品。除此之外，还有光谱范
围宽（100 0~10 cm-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。
第五节试样的处理和制备
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。
一、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。
二、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NaCI 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 ~1 mm。
（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。
3.固体试样
（1）压片法
将1~2mg试样与20 Omg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。
第六节红外光谱法的应用红外光谱法广泛用于有机化合物的定性鉴定和结构分析。
一、定性分析
1 .已知物的鉴定
将试样的谱图与标准的谱图进行对照，或者与文献上的谱图进行对照。如果两张谱图各吸收峰的位置和形状完全相同，峰的相对强度一样，就可以认为样品是该种标准物。如果两张谱图不一样，或峰位不一致，则说明两者不为同一化合物，或样品有杂质。如用计算机谱图检索，则采用相似度来判别。使用文献上的谱图应当注意试样的物态、结晶状态、溶剂、测定条件以及所用仪器类型均应与标准谱图相同。
2. 未知物结构的测定
测定未知物的结构，是红外光谱法定性分析的一个重要用途。如果未知物不是新化合物，可以通过两种方式利用标准谱图进行查对：
（1）查阅标准谱图的谱带索引，与寻找试样光谱吸收带相同的标准谱图；
（2）进行光谱解析，判断试样的可能结构，然后在由化学分类索引查找标准谱图对照核实。
在对光谱图进行解析之前，应收集样品的有关资料和数据。了解试样的来源、以估计其可能是哪类化合物；测定试样的物理常数，如熔点、沸点、溶解度、折光率等，作为定性分析的旁证；根据元素分析及相对摩尔质量的测定，求出化学式并计算化合物的不饱和度
1 1 = 1+ n 4 + （n 3-n i）/2
式中n4、n3、n i、分别为分子中所含的四价、三价和一价元素原子的数目。
当计算得门=0时，表示分子是饱和的，应在链状烃及其不含双键的衍生物当门=1时，可能有一个双键或脂环；
当门=2时，可能有两个双键和脂环，也可能有一个叁键；
当门=4时，可能有一个苯环等。
但是，二价原子如S、O等不参加计算。
谱图解析一般先从基团频率区的最强谱带开始，推测未知物可能含有的基团，判断不可能含有的基团。再从指纹区的谱带进一步验证，找出可能含有基团的相关峰，用一组相关峰确认一个基团的存在。对于简单化合物，确认几个基团之后，便可初步确定分子结构，然后查对标准谱图核实。
3. 几种标准谱图
（1）萨特勒（Sadtler）标准红外光谱图
（2）Aldri ch红外谱图库
（3）Sigma Fourier红外光谱图库
二、定量分析
红外光谱定量分析是通过对特征吸收谱带强度的测量来求出组份含量。其理论依据是朗伯-比耳定律。
由于红外光谱的谱带较多，选择的余地大，所以能方便地对单一组份和多组份进行定量分析。此外，该法不受样品状态的限制，能定量测定气体、液体和固体样品。因此，红外光谱定量分析应用广泛。但红外噶定量灵敏度较低，尚不适用于微量组份的测定。
（一）基本原理
1.选择吸收带的原则
（1）必须是被测物质的特征吸收带。例如分析酸、酯、醛、酮时，必须选择＞C=O基团的振动有关的特征吸收带。
（2）所选择的吸收带的吸收强度应与被测物质的浓度有线性关系。
（3）所选择的吸收带应有较大的吸收系数且周围尽可能没有其它吸收带存在，以免干扰。
2 . 吸光度的测定
（ 1 ）一点法
该法不考虑背景吸收，直接从谱图中分析波数处读取谱图纵坐标的透过率，再由公式Ig1/T = A计算吸光度。实际上这种背景可以忽略的情况较少，因此多用基线法。（ 2 ）基线法
通过谱带两翼透过率最大点作光谱吸收的切线，作为该谱线的基线，则分析波数处的垂线与基线的交点，与最高吸收峰顶点的距离为峰高，其吸光度A=l g
（I o/I）。
（二）定量分析方法
可用标准曲线法、求解联立方程法等方法进行定量分析。
红外光谱
红外光谱法 一、红外光谱 1.1 简介 各种物质对不同波长(或波数)红外辐射的吸收程度是不同的，因此当不同波长(或波数)的红外辐射依次照射到样品物质时，由于某些波长的辐射能被样品选择吸收而减弱于是形成红外吸收光谱。通常用透过(或吸收)与波长(或波数)所作的红外吸收光谱曲线来表征各种物质的红外吸收光谱，简称红外图谱或红外谱图。 1.2红外光谱分析原理 将一束不同波长的红外射线照射到物质的分子上，分子发生振动能级迁移，某些特定波长的红外射线被吸收，从而形成这一分子的红外吸收光谱。每种分子都有其组成和结构决定的独有的红外吸收光谱，红外光谱分析可用于研究分子的结构和化学键，也可以作为表征和鉴别化学物种的方法。 红外光谱的范围很广，为0.75～1000μm(13300～10 cm-1)。按应用波段不同，红外光谱划分为三个区域：a.近红外（NIR）区：0.75～2.5μm(13300～4000 cm-1)，b.中红外（MIR）区：2.5～25μm(4000～400 cm-1)．远红外（FIR）区25～1000 μ m(400～10 cm-1)。 远红外光谱主要由小分子的转动能级跃迁产生的转动光谱。此外还包括离子晶体、原子晶体和分子晶体产生的晶格振动光谱以及原子量较大或键力常数较小分子的振动光谱；中红外和近红外光谱是由分子振动能级跃迁产生的振动光谱。在各类分子中只有简单的气体或气态分子才产生纯转动光谱，而对于大量复杂的气、液、固态物质分子主要产生振动光谱。并且目前被广泛应用于化合物定性、定量和结构分析以及其他化学过程研究的红外吸收光谱，主要是波长处于中红外区的振动光谱。 在红外光谱分析中，2.5～15μm(4000～667 cm-1)的中红外区域是应用最广泛的光潜区。其中2.5～7.5μm(4000～1330 cm-1)称为特征谱带区。因为羟基、胺基、甲基、亚甲檗、各类羰基和羧酸盐基等官能团的特征吸收峰都出现在这区域，所以又称它为基团区；7.5～15μm(1330～667cm-1)称为指纹区，物质分子的红外吸收峰在这一区域特别多，像人的指纹一样稠密，又有一定的特征性，所以称它为指纹区。它的特征性虽然比特征谱带区差些，但当物质分子结构有细微变化时，就会引起它的光谱明显变化，因此在鉴定物质分子的官能团时，指纹区的一些吸收峰常瑚作旁证，这在结构分析时，尤其对同系物或异构体的鉴别特别有用。物质的分子振动，即为分子的基团或化学键的振动，而每种分子基团或化学键振动，往往在特征区和指纹区产生若干个吸收峰，这些互相依存和可以相互佐证的吸收峰称为相关峰。
红外光谱分析
红外光谱分析 序言 二十世纪初叶，Coblentz发表了一百多个有机化合物的红外光谱图，给有机化学家提供了鉴别未知化合物的有力手段。到四十年代红外光谱技术得到了广泛的研究和应用。当今红外光谱仪的分辨率越来越高，检测范围扩展到10000－200cm-1，样品量少至微克级。红外光谱提供的某些信息简捷可靠，检测样品中有无羰基及属于哪一类（酸酐、酯、酮或醛）是其他光谱技术难以替代的。因此，对从事有机化合物为研究对象的化学工作者来说，红外光谱学是必需熟悉和掌握的一门重要光谱知识。 一、基本原理 1、基本知识 光是一种电磁波。可根据电磁波的波长范围分成不同类型的光谱，它们各自反映出物质的不同类型的运动形式。表1列出这些电磁波的波长，其所在区域的光谱名称，以及对应的运动形式。 红外光谱研究的内容涉及的是分子运动，因此称之为分子光谱。通常红外光谱系指2-25μ之间的吸收光谱，常用的为中红外区4000-650cm-1或4000-400cm-1。 这段波长范围反映出分子中原子间的振动和变角振动，分子在振
动运动的同时还存在转动运动。在红外光谱区实际所测得的图谱是分子的振动与转动运动的加合表现，即所谓振转光谱。 每一化合物都有其特有的光谱，因此使我们有可能通过红外光谱对化合物作出鉴别。 红外光谱所用的单位波长μ，波数cm-1。光学中的一个基本公式是λυ= C，式中λ为波长，υ为频率，C为光速(3×1010cm/s)。设υ为波数，其含义是单位长度(1cm)中所含的波的个数，并应具有以下关系：波数(cm-1)＝104/波长(μ) 波长和波数都被用于表示红外光谱的吸收位置，即红外光谱图的横坐标。目前倾向于普遍采用波数为单位，而在图谱上方标以对应的波长值。红外光谱图的纵坐标反映的是吸收强度，一般以透过率(T%)表示。 2、红外光谱的几种振动形式 主要的基本可以分为两大类：伸缩振动和弯曲振动。 (1)伸缩振动(υ) 沿着键轴方向伸或缩的振动，存在对称与非对称两种类型。它的吸收频率相对在高波数区。 (2)弯曲振动(δ) 包括面内、面外弯曲振动，变角振动，摇摆振动等。它的吸收频率相对在低波数区。 4000cm-1（高） 400cm-1（低） 3、红外光谱吸收峰主要的几种类型 (1)基频峰：伸缩振动，弯曲振动产生的吸收峰均为基频峰。 (2)倍频峰：出现在基频峰波数二倍处。如基频为900cm-1，倍频为 1800cm-1。 4、红外光谱吸收峰的强度
红外分光光度法
红外光谱法 红外光谱法又称“红外分光光度分析法”。简称“IR”,分子吸收光谱的一种。利用物质对红外光区的电磁辐射的选择性吸收来进行结构分析及对各种吸收红外光的化合物的定性和定量分析的一法。 红外光谱法的一般特点 特征性强、测定快速、不破坏试样、试样用量少、操作简便、能分析各种状态的试样、分析灵敏度较低、定量分析误差较大。 红外光谱法的应用 1.定性分析和结构分析 红外光谱具有鲜明的特征性，其谱带的数目、位置、形状和强度都随化合物不同而各不相同。因此，红外光谱法是定性鉴定和结构分析的有力工具 2.定量分析 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。 目前主要有两类红外光谱仪：色散型红外光谱仪和傅立叶变换红外光谱仪。 一、色散型红外光谱仪 1 . 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
二红外光谱分析法简介
红外吸收光谱法 基本要点： 1. 红外光谱分析基本原理； 2. 红外光谱与有机化合物结构； 3. 各类化合物的特征基团频率； 4. 红外光谱的应用; 5. 红外光谱仪. 时3学安排：学时第一节概述 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。 红外吸收光谱也是一种分子吸收光谱。 当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些 频率的辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态 的跃迁,使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱。记录红外光的 百分透射比与波数或波长关系曲线，就得到红外光谱。 一、红外光区的划分 红外光谱在可见光区和微波光区之间，波长范围约为0.75 ~ 1000μm，根据仪器技术和应用不同，习惯上又将红外光区分为三个区：近红外光区（0.75 ~ 2.5μm ），中红外光区（2.5 ~ 25μm ）， 远红外光区（25 ~ 1000μm ）。 近红外光区（0.75 ~ 2.5μm ） 近红外光区的吸收带主要是由低能电子跃迁、含氢原子团（如O—H、N—H、C—H）伸缩振动的倍频吸收等产生的。该区的光谱1 可用来研究稀土和其它过渡金属离子的化合物，并适用于水、醇、某些高分子化合物以及含氢原子团化合物的定量分析。 中红外光区（2.5 ~ 25μm ） 绝大多数有机化合物和无机离子的基频吸收带出现在该光区。由于基频振动是红外光谱中吸收最强的振动，所以该区最适于进行红外光谱的定性和定量分析。同时，由于中红外光谱仪最为成熟、简单，而且目前已积累了该区大量的数据资料，因此它是应用中红外光谱法又简称为红外光谱法。极为广泛的光谱区。通常，远红外光区（25 ~ 1000μm ）该区的吸收带主要是由气体分子中 的纯转动跃迁、 振动转动跃迁液体和固体中重原子的伸缩振动、、某些-变角 振动、骨架振动以及晶体中的晶格振动所引起的。由于
红外光谱解析方法
红外光谱解析方法 红外光谱解析是一种常用的分析方法，通过测量样品在红外辐射下吸收或散射的光谱信息，来获取样品的结构和化学成分。以下是几种常见的红外光谱解析方法： 1.峰位分析 峰位分析是最常用的红外光谱解析方法之一。它通过观察和分析红外光谱图中各个峰的位置，来推断样品中存在的基团或化学键。不同功能基团或化学键的振动频率和强度在红外光谱上表现出不同的峰位和峰型，可以根据这些特征进行定性和定量分析。 2.强度比较 强度比较是一种简单而有效的红外光谱解析方法。它通过比较不同峰的吸收峰值强度，来判断样品中不同基团或化学键的相对含量。通常情况下，吸收峰的强度与样品中相应基团或化学键的浓度成正比关系，因此可以通过计算峰的积分面积或峰高来确定各个组分的相对含量。 3.区域积分 区域积分是一种基于峰下面积的红外光谱解析方法。它通过选择特定的波数范围，在该范围内计算吸收峰的积分面积，来确定样品中某个组分的含量。这种方法常用于定量分析和比较不同样品之间的差异。 4.傅里叶变换 傅里叶变换是一种在红外光谱解析中广泛应用的数学方法。它可以将时域信号转换为频域信号，通过分析不同频率的成分来获取样品的结构和化学成分。傅里叶
变换可用于去除背景干扰、峰形修正、谱图平滑等处理，从而提高红外光谱的质量和解析度。 5.拉曼光谱 拉曼光谱是一种与红外光谱密切相关的分析技术。它通过测量样品散射的光谱信息，来研究样品的振动和转动模式。与红外光谱相比，拉曼光谱能够提供更多关于分子结构和化学键的信息，尤其对于非极性物质的分析具有重要意义。 综上所述，红外光谱解析方法包括峰位分析、强度比较、区域积分、傅里叶变换和拉曼光谱等。这些方法可以单独使用或结合起来，用于对样品进行定性和定量分析，推断其化学成分和结构特征，从而在化学、材料科学、生物医学等领域中发挥重要作用。
红外光谱分析
红外光谱分析 一．基本原理 红外吸收光谱(Infrared Absorption Spectrum，IR)是利用物质的分子吸收了红外辐射后，并由其振动或转动引起偶极矩的净变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁，得到分子振动能级和转动能级变化产生的振动-转动光谱，因为出现在红外区，所以称之为红外光谱。利用红外光谱进行定性、定量分析及测定分子结构的方法称为红外吸收光谱法。 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。若用单色的可见光照射(今采用激光，能量介于紫外光和红外光之间)，入射光被样品散射，在入射光垂直面方向测到的散射光，构成拉曼光谱。通常将红外光谱区按波长分为3个区域，即近红外区、中红外区、远红外区，如下表所示： 1. 分子振动类型 有机分子中诸原子通过各类化学键联结为一个整体，当它受到光的辐射时，发生转动和振动能级的跃迁。简单的双原子化合物如A-B 的振动方式是A 和B 两个原子沿着键的方向作节奏性伸和缩的运动，可以形象地比作连着A、B 两个球的弹簧的谐振运动。为此A-B 键伸缩振动的基频可用胡克定律推导的公式计算其近似值
式中，f 是键的振动基频，单位为cm-1；c 是光速；k 是化学键力常数，相当于胡克弹簧常数，是各种化学键的属性，代表键伸缩和张合的难易程度，与原子质量无关；m 是原子的折合质量，即 m=m1·m2/(m1+m2)。上式表明键的振动基频与力常数成正比，力常数越大，振动的频率越高。振动的基频与原子质量成反比，原子质量越轻，连接的键振动频率越高。上述是双原子化合物。多原子组成的非线型分子的振动方式就更多。含有n 个原子就得用3n 个坐标描述分子的自由度，其中3 个为转动、3 个为平动、剩下3n-6 个为振动自由度。每一种振动按理在红外光谱中都应该有其吸收峰，但是事实上只有在分子振动时有偶极矩的改变才会产生明显的吸收峰。如顺式二氯乙烯在1580 cm-1处有双键振动的强吸收峰。高度对称的化学键，如反式二氯乙烯分子中的双键，由于分子振动前后的偶极矩没有改变，此种双键在红外光谱中无吸收峰(1665 cm-1处的弱吸收峰是845cm-1和825 cm-1的合频)。由于对称双键极化度发生改变，因此在拉曼光谱中1580 cm-1 处有强吸收峰。 如3-甲基-l,2-丙二烯的红外光谱在2000～1925 cm-1处有丙二 烯基团(C= C= C)的特征峰。同样含有该基团的4-甲基-1,2-丙二烯，由于分子对称，在振动中无偶极矩变化而无此吸收峰。 3-甲基-1，2-丙二烯4-甲基-1，2-丙二烯非线型分子中各基团有两种振动：伸缩振动用符号“ν”表示；弯曲振动用符号“δ”表示。前者是沿原子间化学键的轴作节奏性伸和缩的振动。当两个化学键在同一平面内均等地同时向外或向内伸缩振动为对称伸缩振动(νs)(见下图a)。若是一个向外伸展，另一个向内收缩为不对称伸缩振动(νas )(见下图b)。在正常振动中引起键角改变的振动称弯曲振动。向内弯曲的振动为剪动(δ)(见
红外光谱分析
红外光谱分析 简介 红外光谱分析（Infrared Spectroscopy）是一种常用的分析技术，用于研究物质的结构和组成。通过测量物质对红外辐射的吸收和散射情况，可以获取有关分子振动和结构的信息。红外光谱分析广泛应用于有机化合物的鉴定和定量分析、材料分析、环境和食品安全监测等领域。 原理 红外光谱分析基于物质分子的振动和转动产生的谱线。大部分物质的振动频率位于红外光谱范围内，因此该技术可以用来研究物质的结构和组成。红外光谱分析的原理可概括为以下几个方面： 1.吸收谱线：物质分子在特定波长的红外辐射下，会 吸收特定频率的红外光，产生吸收谱线。不同官能团或结构单位的振动频率不同，因此吸收谱线可以用来识别物质的组成和结构。
2.波数：红外光谱中使用波数来表示振动频率。波数 与波长的倒数成正比，常用的单位是cm-1。波数越大，振动频率越高。 3.力常数：物质分子中的振动频率受到分子内力的限制，可以通过量化力常数来描述。力常数与振动能量相关，可以通过红外光谱数据计算得到。 4.傅里叶变换红外光谱（FTIR）：FTIR是一种常用的红外光谱仪器，利用傅里叶变换原理将红外辐射的吸收信 号转换为频率谱线。FTIR具有快速、高分辨率和高灵敏度的特点，适用于各种物质的分析。 实验步骤 进行红外光谱分析通常需要以下步骤： 1.样品制备：将待分析的样品制备成适当形式，如固 体样品可以通过压片或混合胶制备成薄片，液体样品可以 直接放置在红外吸收盒中。在制备过程中需要注意去除杂 质和保持样品的均匀性。
2.仪器校准：使用已知物质进行仪器校准，确保红外 光谱仪的准确性和灵敏度。校准样品通常是有明确红外光 谱特征的化合物，如苯环等。 3.获取红外光谱：将样品放置在红外光谱仪中，启动 仪器进行红外辐射的扫描。扫描过程中，红外光谱仪会记 录样品对吸收红外辐射的响应。得到光谱数据后，可以进 行后续的数据处理和分析。 4.数据处理和分析：利用软件工具对得到的光谱数据 进行处理和分析。可以进行谱图解析、峰归属、谱峰定量 分析等，以获取更详细的信息。 应用领域 红外光谱分析在各个领域都有广泛的应用，包括但不限于： 1.有机化合物鉴定：红外光谱分析可以用来确定有机 化合物的官能团组成和分子结构。根据红外光谱上的吸收 谱线特征，可以推测化合物中有哪些化学键和官能团。 2.药物研究：红外光谱分析可用于药物的质量控制和 分析。可以通过光谱特征来确定药物的纯度、药效成分的 含量等。
红外光谱分析
红外光谱分析 红外光谱与分子的结构密切相关，是研究表征分子结构的一种有效手段，与其它方法相比较，红外光谱由于对样品没有任何限制，它是公认的一种重要分析工具。在分子构型和构象研究、化学化工、物理、能源、材料、天文、气象、遥感、环境、地质、生物、医学、药物、农业、食品、法庭鉴定和工业过程控制等多方面的分析测定中都有十分广泛的应用。 红外光谱可以研究分子的结构和化学键，如力常数的测定和分子对称性等，利用红外光谱方法可测定分子的键长和键角，并由此推测分子的立体构型。根据所得的力常数可推知化学键的强弱，由简正频率计算热力学函数等。分子中的某些基团或化学键在不同化合物中所对应的谱带波数基本上是固定的或只在小波段范围内变化，因此许多有机官能团例如甲基、亚甲基、羰基，氰基，羟基，胺基等等在红外光谱中都有特征吸收，通过红外光谱测定，人们就可以判定未知样品中存在哪些有机官能团，这为最终确定未知物的化学结构奠定了基础。 由于分子内和分子间相互作用，有机官能团的特征频率会由于官能团所处的化学环境不同而发生微细变化，这为研究表征分子内、分子间相互作用创造了条件。 分子在低波数区的许多简正振动往往涉及分子中全部原子，不同的分子的振动方式彼此不同，这使得红外光谱具有像指纹一样高度的特征性，称为指纹区。利用这一特点，人们采集了成千上万种已知化合物的红外光谱，并把它们存入计算机中，编成红外光谱标准谱图库，人们只需把测得未知物的红外光谱与标准库中的光谱进行比对，就可以迅速判定未知化合物的成份。 下面将对红外光谱分析的基本原理做一个简单的介绍。 红外吸收光谱是物质的分子吸收了红外辐射后，引起分子的振动-转动能级的跃迁而形成的光谱，因为出现在红外区，所以称之为红外光谱。利用红外光谱进行定性定量分析的方法称之为红外吸收光谱法。 红外辐射是在 1800年由英国的威廉.赫谢(Willian Hersher) 尔发现的。一直到了1903年，才有人研究了纯物质的红外吸收光谱。二次世界大战期间，由于对合成橡胶的迫切需求，红外光谱才引起了化学家的重视和研究，并因此而迅速发展。随着计算机的发展，以及红外光谱仪与其它大型仪器的联用，使得红外光谱在结构分析、化学反应机理研究以及生产实践中发挥着极其重要的作用，是“四大波谱”中应用最多、理论最为成熟的一种方法。 红外光谱法的特点： 1?气态、液态和固态样品均可进行红外光谱测定；
红外光谱分析
红外光谱分析 红外光谱分析是一种用于物质表征和分析的重要技术方法。它利 用红外光波与物质相互作用的特性，通过测量物质对不同波长红外光 的吸收、散射或透射行为，来了解物质的结构、组成和特性。红外光 谱分析在化学、生物、医药、农业、环保等领域得到广泛应用。 红外光谱分析是一种非破坏性的分析技术，可以对样品进行快速、准确的分析，而无需对样品进行特殊处理。这使得红外光谱分析在实 际应用中非常方便，特别适用于对大多数无机和有机化合物的分析。 在红外光谱分析中，主要利用了物质与红外光的相互作用。红外 光的频率范围通常被分为近红外区、中红外区和远红外区。这些不同 区域的红外光与样品分子之间的相互作用方式也不相同，因而可以提 供不同的信息。近红外区主要用于有机物的结构表征和定性分析，中 红外区则用于有机物和无机物的定性和定量分析，而远红外区则常用 于无机物的分析。 红外光谱仪是进行红外光谱分析的主要工具。红外光谱仪的核心 部分是一个光学系统，用于将红外光进行分光和检测。光谱仪通过扫 描不同波长的红外光，得到样品在不同波长下的吸收、散射或透射光 强度的变化。这些光谱数据可以表示为一个光谱图，通常是以波数 （cm-1）作为横坐标，吸光度或透射率作为纵坐标。 红外光谱图是红外光谱分析的结果，它可以提供有关样品组成和 结构的信息。根据不同波数下的吸收峰位置和强度，可以推断样品中 的官能团、键合情况、分子构型等信息。通过与已知物质的红外光谱 进行比对，还可以对未知物质进行鉴定和定性分析。 红外光谱分析在化学研究和工业实践中具有广泛的应用。它可以 用于药物开发中的药物结构表征和质量控制，可用于环境监测中的水 质和空气质量分析，也可以用于食品和农产品的质量安全检测。此外，红外光谱分析还可以用于病理学、生物学和生物医药等领域的研究。 红外光谱分析作为一种重要的分析方法，不仅可以为科学研究提
红外光谱分析
红外光谱分析 一、引言 红外光谱分析是一种广泛应用于化学、物理、生物等领域的分析技术。通过对物质吸收、发射、散射红外光谱的研究，可以确定物质的分子结构、功能基团和化学键等信息。本文将介绍红外光谱分析的原理、仪器设备和应用领域，并探讨其在不同领域的应用前景。 二、原理及仪器设备 A. 红外光谱的原理 红外光谱是指物质在红外辐射下的吸收、发射、散射谱。红外光谱谱图中的吸收峰对应着物质的特定振动模式，通过与已知物质的吸收峰进行比对，可以确定待测物质的组成和结构。 B. 红外光谱仪的工作原理 红外光谱仪主要由红外光源、样品室、光谱分析器和红外光谱仪操作系统组成。红外光源发出红外辐射，经过样品室中的待测物质，被吸收部分将影响到传入光谱分析器的光线，分析器将光信号转换成电信号，并在计算机操作系统中显示光谱图。 C. 常用红外光谱仪的类型 1. 红外线分光光度计 2. 红外线显微镜
3. 傅里叶红外光谱仪 4. 近红外光谱仪 三、应用领域 A. 化学领域 1. 有机化合物分析：红外光谱可以确定有机化合物的官能团和分子结构，用于鉴定化合物纯度、反应程度等。 2. 药物研发：通过红外光谱分析药物的活性成分、药效成分，提高药物研发的效率与质量。 B. 环境领域 1. 空气污染监测：红外光谱可用于检测大气中的有害气体，如二氧化碳、一氧化碳等，对环境保护和监测具有重要意义。 2. 水质分析：利用红外光谱可以检测水中溶解的有机物和无机物，分析水质的污染程度。 C. 生物医学领域 1. 蛋白质结构研究：红外光谱可以研究蛋白质的次级结构，帮助研究蛋白质的折叠、稳定性等关键问题。 2. 癌症诊断：通过对血液、尿液等样本的红外光谱分析，可以实现对肿瘤的早期检测与诊断。 四、红外光谱分析的前景与挑战
红外光谱分析
1 概述 历史 1800年，英国物理学家W.Herschel在研究太阳光谱时发现了红外光 1892年，科学家发现凡含甲基的物质在3.4微米处均有一吸收带 1905年，科学家Coblentz系统研究了上百种化合物的红外吸收光谱，并总结了物质分子基团与其红外吸收带间的关系 1930年，光的二象性和量子力学理论的提出，使红外吸收光谱法的研究更深入发展。 红外光谱机理 红外吸收光谱又称为分子振动转动光谱，是一种分子吸收光谱。当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁，使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱。记录红外光的百分透射比与波数或波长关系的曲线，就可以得到红外吸收光谱。 红外光谱用途 定性鉴别、结构分析及定量分析。以前2者为主。 （1）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、晶体结构，根据所得的力学常数可以知道化学键的强弱；由频率来计算热力学函数，等等。 （2）红外光谱用于化合物的定性分析具有鲜明的特征，根据化合物的红外光谱的特征基团频率、形状和强度来鉴定物质含有哪些基团，从而确定有关化合物的类别、组分含量测定。 利用红外光谱进行定性、定量、结构分析的方法称为红外光谱法或红外分光光度法（Infrared spectrophotometry, IR） 红外光谱优点 对研究的对象无限制，气、液、固都可以；特征性强，被称为“分子指纹”；操作简便、分析快速、样品用量少、破坏小；具有大量标准谱图可以对照。
局限性 （1）有些物质不产生红外光谱，如原子、单原子离子，同质双原子分子，有些物质不能用红外光谱法鉴别：如光学异构、不同分子量的同种高聚物； （2）有些复杂吸收带无法解释，特别是指纹区。有时必须与拉曼光谱、核磁、质谱等方法结合才能得出最后鉴定； （3）用于定量分析的准确度和灵敏度低于可见、紫外光谱法。 1.1 红外光区的划分 波长大于0.75 μm，小于500 μm（或1000 μm）的电磁波称为红外线（Infrared 中红外光区是研究最多的区域，本章主要讨论中红外光区吸收光谱。 红外吸收光谱一般用T-σ曲线表示。纵坐标为百分透过比（单位为%），因而吸收峰向下，向上则为谷。横坐标是波数σ（单位为cm-1） 波长λ与波数σ的关系为σ/ cm-1=104(λ/μm)-1。因此，中红外光区的波数范围是4000 cm-1-400 cm-1。用波数描述吸收谱带较为简单，且便于与拉曼光谱进行比较。 1.2 红外吸收光谱与紫外吸收光谱的区别 （1）机理不同 紫外吸收光谱由电子能级跃迁跃迁引起紫外线波长短、频率高、光子能量大，能引起分子外层电子的能级跃迁。电子跃迁虽然伴随着振动及转动能级跃迁，但因后者能级差小，常被紫外吸收曲线所淹没。除某些化合物（如苯等）蒸气的紫外吸收光谱会显现振动能级跃迁外，一般不显现。因此，紫外吸收光谱属电子光谱，光谱简单。 中红外吸收光谱由振-转能级跃迁引起红外线的波长比紫外线长，光子能量比紫外线小得多，只能引起分子的振动能级并伴随转动能级的跃迁，因此，中红外光谱是振动-转动光谱，光谱复杂。 （2）适用范围不同
红外光谱分析技术使用方法详细介绍
红外光谱分析技术使用方法详细介绍 红外光谱分析技术是一种常用的物质结构分析方法，利用红外光谱仪仪器，通 过检测物质对红外光的吸收和散射情况，可以得到物质的分子结构和功能基团信息。本文将详细介绍红外光谱分析技术的使用方法。 一、红外光谱分析原理 红外光谱分析原理是基于化学物质吸收特定波长的红外辐射的性质。物质的分 子结构和功能基团与红外光的吸收和散射特性有关，不同功能基团对应不同的红外光谱图谱。红外光谱分析技术通过红外光谱仪仪器记录物质的红外光谱图谱，并通过对比参照标准谱库或手动鉴定谱峰，来确定样品的组成和结构。 二、红外光谱分析仪器 红外光谱分析仪器由光源、样品测量单元、探测器和数据处理单元等部分组成。光源可以是钨灯、硅卡大镜等。样品测量单元通常采用红外透射或反射技术，样品可以是固态、液态或气态。探测器多种多样，如偏转光束设备、光栅设备等。数据处理单元用于记录和分析红外光谱图谱。 三、红外光谱分析方法 红外光谱分析方法可以分为透射法、反射法和散射法等。透射法是将红外光通 过样品，通过探测器记录透过的光强变化，适用于固态、液态和气态样品。反射法是将红外光从样品表面反射回来，通过探测器记录反射光的光强变化，适用于固态和液态样品。散射法是利用样品中散射红外光的特性来分析样品的结构和组成，适用于固态和液态样品。 四、红外光谱分析实验步骤 1. 样品制备：根据需要分析的样品，选择合适的制备方法，如将固体样品研磨 成粉末，将液体样品稀释或溶解等。
2. 样品放置：根据采用的测量方法，将样品放置在红外光谱仪中，保证样品与 红外光的接触和透射或反射的要求。 3. 数据记录：打开红外光谱仪，设置光谱仪参数，如波长范围、光强等，在连 续或扫描模式下记录红外光谱图谱。 4. 数据解析：利用红外光谱仪软件或手动对比谱库，确定红外光谱图谱中各峰 对应的功能基团和化学结构。 5. 结果分析：根据红外光谱图谱的解析结果，判断样品的组成和结构特征，并 进行结果总结和讨论。 五、红外光谱分析应用领域 红外光谱分析技术广泛应用于化学、生物、制药、环境、食品、材料等领域。 在化学领域，红外光谱分析可以用于有机合成反应的监测和鉴定；在生物领域，红外光谱分析可以用于蛋白质、DNA、细胞等生物大分子的研究；在制药领域，红 外光谱分析可以用于药物质量控制和表征；在环境领域，红外光谱分析可以用于水质、大气等环境污染物的检测等。 总结： 红外光谱分析技术是一种重要的物质结构分析方法，其使用方法包括样品制备、测量条件设置、数据记录和解析等步骤。红外光谱分析方法根据样品的不同，可以采用透射法、反射法和散射法。红外光谱分析技术在化学、生物、制药、环境等领域有广泛的应用前景，对于物质的组成和结构分析具有重要意义。
红外光谱分析的原理和应用
红外光谱分析的原理和应用 红外光谱分析是一种广泛应用于化学、生物、材料等领域的分析方法。本文将介绍红外光谱分析的原理以及其在不同领域的应用。 一、原理 红外光谱分析是通过测量样品在红外光区的吸收和散射现象来获取 样品的结构信息。红外光是电磁波的一种，其波长介于可见光和微波 之间，具有高频率和短波长的特点。在红外光的作用下，样品中的分 子会发生振动和转动，不同振动和转动状态对应着不同的吸收峰。通 过测量吸收峰的位置、强度和形状，可以确定样品的化学组成和结构。 二、应用 1. 化学分析 红外光谱分析在化学分析中有着广泛的应用。通过红外光谱可以识 别化合物的官能团，并确定它们的存在、数量和相对位置。例如，在 有机化学中，可以通过红外光谱来确定化合物的醛、酮、羧酸等官能 团的存在。红外光谱还可以用于定性和定量分析，如药物分析、食品 分析等。 2. 生物医学研究 红外光谱分析在生物医学研究中也有着重要的应用。通过红外光谱 可以分析生物大分子（如蛋白质、核酸等）的结构和构象。这对于研 究生物分子的功能以及分子间相互作用具有重要意义。此外，红外光
谱还可以用于医学诊断，如检测血液中的脂质、蛋白质等成分的含量和变化，以及识别疾病标志物等。 3. 材料研究 在材料科学领域，红外光谱分析也发挥着不可替代的作用。通过红外光谱可以研究材料的结构、性质和变化。例如，可以通过红外光谱来分析材料中的功能团、晶格结构、表面性质等。红外光谱还可以用于检测材料的纯度、识别材料的组成和品质等。 4. 环境监测 红外光谱分析在环境监测中也得到了广泛应用。通过红外光谱可以检测和分析空气、水体和土壤中的污染物。例如，可以通过红外光谱来检测空气中的有机物、水中的重金属离子、土壤中的有机和无机物等。红外光谱分析在环境监测中具有高灵敏度、快速性和无破坏性的特点，在环保领域具有广阔的应用前景。 综上所述，红外光谱分析作为一种重要的分析方法，具有广泛的应用领域。通过测量样品在红外光区的吸收和散射现象，可以获取样品的结构信息和化学组成。红外光谱分析在化学、生物、材料和环境等领域都发挥着重要的作用，为科学研究和实际应用提供了有力支持。
红外光谱测定方法介绍
红外光谱测定方法介绍 红外光谱（Infrared spectroscopy）是一种常用的无损检测技术，广泛应用于化学、材料科学、生物医药、环境保护等领域。它能通过测量样品中物质对红外辐射的吸收，快速准确地分析样品的成分和结构。本文将介绍一些常用的红外光谱测定方法。 一、红外吸收光谱 红外吸收光谱是红外光谱分析中最常见的测试方法。它基于分子在特定波长范围的红外光辐射下吸收能量的原理。光谱图通常以波数（cm^-1）或波长（μm）为横坐标，吸收强度为纵坐标。在红外吸收光谱图上，吸收峰的位置和强度可以提供关于分子结构、官能团以及样品组分的信息。 二、透射光谱 透射光谱是近红外和中红外光谱分析中常用的测定方法。通过将红外光辐射通过样品后，测量透过样品的光线强度，可以得到透射光谱。与吸收光谱不同，透射光谱通常用于测量样品对红外光的传导能力。 三、傅里叶变换红外光谱 傅里叶变换红外光谱（Fourier Transform Infrared Spectroscopy，FTIR）是红外光谱分析中一种重要的技术。与传统的红外光谱仪相比，FTIR能够更精确地测量样品的吸收光谱。它利用傅里叶变换的原理，将样品红外光谱转换为频谱，通过对频谱进行处理，可以获得更详细的样品信息。 四、拉曼光谱 拉曼光谱是一种与红外光谱相似的分析方法，通过测量样品对激光光源散射光的频移来获取样品的信息。相比于红外光谱，拉曼光谱对样品的要求较低，可以在
常温下进行测量，避免了样品的破坏或变化。它对于无机物、有机物和生物分子的测量都非常有效。 五、拉曼散射光谱 拉曼散射光谱是一种非常有用的红外光谱测定方法。它通过测量样品中分子或 晶体的振动和转动对光散射的影响，提供了样品的表面形态、晶体结构和分子构象的信息。拉曼散射光谱广泛应用于材料科学、生命科学和地球科学等领域。 总结 红外光谱测定方法多样且广泛应用，它们能够提供样品的成分、结构以及其他 相关信息。红外吸收光谱、透射光谱、傅里叶变换红外光谱、拉曼光谱和拉曼散射光谱等方法，各有特点，适用于不同类型的样品。在实际应用中，根据研究目的和样品特点选择合适的红外光谱测定方法，将能够更加准确地了解样品的性质和结构。 红外光谱分析技术不仅在实验室中得到广泛应用，也在工业和环境领域中发挥 着重要作用。通过红外光谱测定方法，可以实现对各类材料的非破坏性、快速、高效的分析与检测。其应用前景广阔，必将在科学研究和生产实践中继续发挥重要作用。
红外光谱的介绍
红外光谱的介绍 一、红外光谱技术概述 红外光谱是一种重要的光谱分析技术，通过测量物质对红外光的吸收特性，可以揭示物质内部的分子结构和化学组成。红外光谱技术具有无损、快速、准确的特点，广泛应用于化学、生物学、医学、环境科学等领域。 二、红外光谱的基本原理 红外光谱的原理基于分子振动和转动能级跃迁。当一束特定波长的红外光照射到样品上时，如果光子的能量与分子振动或转动能级差相匹配，就会发生能级跃迁，分子吸收光子能量并转化为振动或转动能量。通过测量光子被吸收的波长和强度，可以推导出样品的分子结构和组成。 三、红外光谱的类型 根据测量的波长范围，红外光谱可以分为近红外光谱、中红外光谱和远红外光谱。中红外光谱是研究最多和应用最广泛的红外光谱类型，其波长范围在2.5～25μm之间。中红外光谱主要由分子振动能级跃迁产生，可以提供丰富的分子结构信息。 四、红外光谱的应用 1. 化学分析：红外光谱可以用于鉴定未知化合物的结构和组成，通过比对标准谱图数据库可以确定化合物类型。 2. 药物分析：红外光谱可以用于药物质量控制和药品真伪鉴别，有
助于确保药物的有效性和安全性。 3. 食品分析：红外光谱可以用于食品成分分析和质量检测，如检测食品中的添加剂、营养成分和污染物。 4. 环境监测：红外光谱可以用于检测环境中的有害物质，如污染物、有毒气体等，有助于环境监测和治理。 5. 生物医学研究：红外光谱可以用于生物医学研究，如蛋白质结构分析、细胞代谢研究等，有助于深入了解生物分子结构和功能。 6. 工业生产：红外光谱可以用于工业生产中原材料、中间产物和最终产品的质量控制，提高生产效率和产品质量。 7. 考古学研究：红外光谱可以用于文物鉴定和保护，如鉴定文物材料的成分和年代，为文物保护提供科学依据。 五、红外光谱技术的发展趋势 随着科技的不断发展，红外光谱技术也在不断进步和完善。未来，红外光谱技术的发展将主要集中在以下几个方面： 1. 高分辨率光谱仪的开发：提高光谱仪的分辨率和灵敏度，能够更准确地分析复杂样品中的微量组分。 2. 智能化和自动化技术：将人工智能和自动化技术应用于红外光谱分析中，提高分析效率和准确性，降低人为误差。 3. 新型探测器的研发：开发新型的红外探测器，提高探测器的响应速度和灵敏度，以满足快速和高精度测量的需求。 4. 多种光谱技术的联用：将红外光谱与其他光谱技术（如拉曼光谱、核磁共振等）联用，实现多维度的分子结构和化学信息获取。
红外光谱分析技术
第二节红外光谱分析技术 红外光谱（Infrared Spectrometry，IR ）是一种选择性吸收光谱，通常是指有机物分子在一定波长红外线的照射下，选择性地吸收其中某些频率的光能后，用红外光谱仪记录所得到的吸收谱带。红外光谱分析是研究物质分子结构与红外吸收间关系的一种重要手段，可有效地应用于分子结构的分析，它在高聚物结构测定方面得到越来越来广泛的应用，是高聚物表征和结构性能研究的基本手段之一。 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。除了单原子和同核分子之外，几乎所有的有机化合物在红外光区均有吸收。红外吸收带的波长位置与吸收谱带的强度，反映了分子结构上的特点，可以用来鉴定未知物的结构或确定其化学基团；而吸收谱带的吸收强度与分子组成或化学基团的含量有关，可用以进行定量分析和纯度鉴定。由于红外光谱分析特征性强，对气体、液体、固体试样都可测定，并具有试样量少，分析速度快，不破坏试样的特点，因此，红外光谱法常用于鉴定化合物和测定分子结构，并进行定性和定量分析。 一、红外吸收光谱基本原理 （一）基本原理 把分子中每一个振动频率归属于分子中一定的键或基团，最简单的分子振动称为简谐振动，振动频率与原子间键能呈正相关，与质量呈负相关，此时为基频吸收。实际分子中有原子间相互作用的影响及转动的影响使得吸收谱带变宽、位移。相同的化学键或基团在不同的分子构型中，他们的振动频率改变不大，这一频率称为某一键或基团的特征振动频率，其吸收谱带称为特征吸收谱带。 连续波长的红外线经试样后，由于物质的分子对红外线的选择性吸收，在原来连续谱带上某些波长的红外线强度降低，得到红外吸收光谱图。红外光谱吸收峰与分子及分子中各基团的不同的振动形式相对应，从吸收峰的位置和强度，可得到此种分子的定性及定量的数据，就可以确定分子中不同的键或基团，确定其分子结构。 二、红外光谱仪 红外光谱仪是记录通过样品的红外光的透射率或吸光度随波数变化的装置。主要有色散型红外分光光度计和干涉型傅立叶变换光谱仪两类，目前以干涉型傅立叶变换光谱仪为主。 傅立叶变换光谱仪测量具有时间短、输出能量大、波数精度高、光谱范围宽、数据处理功能多、分辨能力高及样品取用量少等优点。 三、制样 （一）制样要求 制样方法对红外光谱图的质量影响很大，试样制备时一般要注意以下几方面：
红外光谱分析
红外光谱分析 一、摘要 对物质自发发射或受激发射的红外射线进行分光，可得到红外发射光谱，物质的红外发射光谱主要决定于物质的温度和化学组成；对被物质所吸收的红射线进行分光，可得到红外吸收光谱。红外光谱具有高度的特征性，不但可以用来研究分子的结构和化学键，而且广泛地用于表征和鉴别各种化学物种。 关键词：红外光谱分析的原理红外光谱的优缺点 二、红外光谱分析的简介 红外光谱分析红外光谱分析（infrared spectra analysis）指的是利用红外光谱对物质分子进行的分析和鉴定。将一束不同波长的红外射线照射到物质的分子上，某些特定波长的红外射线被吸收，形成这一分子的红外吸收光谱。 工作原理:每种分子都有由其组成和结构决定的独有的红外吸收光谱，据此可以对分子进行结构分析和鉴定。红外吸收光谱是由分子不停地作振动和转动运动而产生的，分子振动是指分子中各原子在平衡位置附近作相对运动，多原子分子可组成多种振动图形。当分子中各原子以同一频率、同一相位在平衡位置附近作简谐振动时，这种振动方式称简正振动（例如伸缩振动和变角振动）。分子振动的能量与红外射线的光量子能量正好对应，因此当分子的振动状态改变时，就可以发射红外光谱，也可以因红外辐射激发分子而振动而产生红外吸收光谱。分子的振动和转动的能量不是连续而是量子化的。但由于在分子的振动跃迁过程中也常常伴随转动跃迁，使振动光谱呈带状。所以分子的红外光谱属带状光谱。 种类红外光谱仪的种类有：①棱镜和光栅光谱仪。属于色散型，它的单色器为棱镜或光栅，属单通道测量。②傅里叶变换红外光谱仪。它是非色散型的，其核心部分是一台双光束干涉仪。当仪器中的动镜移动时，经过干涉仪的两束相干光间的光程差就改变，探测器所测得的光强也随之变化，从而得到干涉图。经过傅里叶变换的数学运算后，就可得到入射光的光谱。这种仪器的优点：①多通道测量，使信噪比提高。②光通量高，提高了仪器的灵敏度。③波数值的精确度可达0.01厘米-1。④增加动镜移动距离，可使分辨本领提高。⑤工作波段可从可见区延伸到毫米区，可以实现远红外光谱的测定。用途红外光谱分析可用于研究分子的结构和化学键，也可以作为表征和鉴别化学物
红外光谱分析法简介教学设计
教学设计沈阳市第二十七中学 刘盛楠
§高中化学人教版选修6《实验化学》 附录Ⅶ红外光谱分析法简介教学设计 【教材分析】 本节课为人教版高中课程标准实验教科书化学选修 6 附录Ⅶ几种仪器分析方法简介——红外光谱分析法简介的内容，同时在人教版化学选修5《有机化学基础》第一张第四节研究有机化合物的一般步骤和方法中，用较长的篇幅也介绍了包括红外光谱在内的现代波谱分析在确定分子结构中的应用中的重要作用。 化学是一门以实验为基础的学科，实验贯穿于整个学习过程。随着教育改革的不断推进，高中化学实验的课程标准也在不断改变。高中化学新课程在化学分析方法和实验手段方面发生了较大的改变，其中一点就是从只应用近代实验方法向适当应用现代实验方法和现代化仪器转变。具体体现在：新课程中引入了现代仪器分析的四大类仪器，即光谱类、色谱类、质谱类和电化学类。要求学生了解现代化学分析仪器在物质的组成和结构的测定中具有的重要作用，并能在具体的化学实验中对这些现代仪器分析加以运用。 【学情分析】 在高中教材中引的入现代化仪器分析手段，不但能让高中生感觉到科学技术的巨大魅力，同时他们对未知科学世界探索有相当强烈的渴望。但购买现代仪器分析设备及日常维护所需资金十分庞大，而且还存在大型设备在中学里用于教学的次数有限、仪器利用率低、仪器需要专人专管、在职化学教师未必都会使用现代仪器分析等诸多不利因素。一般的中学都不具备讲授现代分析仪器的条件。同时近年来三谱分析受到高考命题组的青睐，在历年的高考真题和各地模拟题中频频出现，如2 0 0 7年高考理综宁夏卷就有相关内容的考査。而学生仅仅限于教材上的简单介绍而止步，不能满足学生科学探究的进一步热情和高考的需要。 【教学目标】 1.知识与技能 ●了解光谱的发现历史和红外光谱分析法的基本原理； ●初步掌握红外光谱分析法在生活中、化学学科和国民生产中的应用； ●能参照红外光谱图像解决高中有机化合物结构推断的一般问题。 2.过程与方法 ●初步了解科学家科学探究的过程和方法； ●初步掌握辨别使用现代仪器分析的能力，学会科学实验研究的基本方法； ●提高获取信息的能力。 3．情感态度与价值观 ●重温科学家对光谱的发现之旅，体验成功的喜悦； ●认识仪器分析是科学发展的重要手段 ●认识科学研究与技术发展间相辅相成的关系，树立正确的科学观。 【教学重点】红外光谱分析法在高中化学中的应用。 【教学难点】红外光谱分析法原理。 【教学策略】以学生查阅文献，分组讨论汇报的形势展开活动。 【教学用品】多媒体、投影仪、焰色反应装置、三棱镜、单色光源等。
红外光谱分析的原理及应用
红外光谱分析的原理及应用 红外光谱分析是现代分析化学中一种重要的分析方法，广泛应 用于物质的结构、成分的分析与鉴定等方面。本文将从原理和应 用两个方面介绍红外光谱分析。 一、原理 红外光谱分析是利用分子中吸收红外光的特性，通过分析吸收 带位移和强度来鉴定物质的结构和成分。根据分子中化学键的振 动和转动，红外光谱可以分为伸缩振动和弯曲振动两种。其中伸 缩振动又分为对称伸缩振动和不对称伸缩振动，对应的波数通常 分别为3300 cm-1和3000 cm-1左右。弯曲振动则分为摇摆弯曲振 动和出弯曲振动，常见的波数为1500 cm-1左右和600 cm-1左右。 红外光谱的分析通常需要借助傅里叶变换红外光谱仪来获取样 品的光谱图。该仪器可以通过样品吸收的红外光的干涉光谱，进 而得到物质的红外吸收光谱。 二、应用
1.质量检验 红外光谱分析可以用于物质的成分和结构的分析与鉴定。这对于制造商和消费者都非常重要。制造商可以通过红外光谱分析检验其制造的产品结构和杂质成分的情况，以确保质量符合标准。而消费者可以通过红外光谱分析检验产品是否真实，从而避免假冒伪劣产品。 2.生物医学检验 红外光谱分析在生物医学检验中也有广泛的应用。比如，可以通过红外光谱分析来检测制药中的成分和结构，检验药效和副作用。此外，红外光谱分析还可以用于检测人体组织中的蛋白质和核酸等，从而辅助医生进行诊断和治疗。 3.环境监测 红外光谱分析也可以用于环境监测。例如，可以通过检测大气中的有机物、重金属和气体状的污染物等，以了解环境污染的情
况。此外，还可以利用红外分光技术检测地震矿场的地下水质量，从而保护水源。 4.石油和食品行业 红外光谱分析在石油和食品行业中也有广泛的应用。在石油行 业中，例如，可以通过红外光谱分析来检测油品成分和结构，从 而确保油品的质量。在食品行业中，红外光谱分析可以用于安全 检验和营养但量的检测。 综上所述，红外光谱分析具有广泛的应用前景，可以用于物质 的成分和结构鉴定、生物医学检验、环境监测等领域。