红外吸收光谱解析
红外吸收光谱法
第一节概述
一、红外光谱测定的优点
20世纪50年代初期，红外光谱仪问世，揭开了有机物结构鉴定的新篇章。到了50年代末期，已经积累了大量的红外光谱数据，到70年代中期，红外光谱法成为了有机结构鉴定的重要方法。红外光谱测定的优点：
1、任何气态、液态、固态样品都可以进行红外光谱的测定，这是核磁、质谱、紫外等仪器所不及的。
2、每种化合物均有红外吸收，又有机化合物的红外光谱可以获得丰富的信息。
3、常规红外光谱仪价格低廉，易于购置。
4、样品用量小。
二、红外波段的划分
σ=104/λ（λnm σcm-1）
红外波段范围又可以进一步分为远红外、中红外、近红外
波段波长nm 波数cm-1
近红外0.75~2.5 13300~4000
中红外 2.5~15.4 4000~650
远红外15.4~830 650~12
三、红外光谱的表示方法
红外光谱图多以波长λ（nm）或波数σ（cm-1）为横坐标，表示吸收峰的位置，多以透光率T%为纵坐标，表示吸收强度，此时图谱中的吸收“峰”，其实是向下的“谷”。一般吸收峰的强弱均以很强（ε大于200）、强（ε在75-200）、中（ε在25-75）、弱（ε在5-25）、很弱（ε小于5），这里的ε为表观摩尔吸收系数
红外光谱中吸收峰的强度可以用吸光度（A）或透过率T%表示。峰的强度遵守朗伯-比耳定律。吸光度与透过率关系为
A=lg( )
T1
所以在红外光谱中“谷”越深（T%小），吸光度越大，吸收强度越强。第二节红外吸收光谱的基本原理
一、分子的振动与红外吸收
任何物质的分子都是由原子通过化学键联结起来而组成的。分子中的原
子与化学键都处于不断的运动中。它们的运动，除了原子外层价电子跃迁以
外，还有分子中原子的振动和分子本身的转动。这些运动形式都可能吸收外
界能量而引起能级的跃迁，每一个振动能级常包含有很多转动分能级，因此
在分子发生振动能级跃迁时，不可避免的发生转动能级的跃迁，因此无法测
得纯振动光谱，故通常所测得的光谱实际上是振动-转动光谱，简称振转光谱。
1、双原子分子的振动
分子的振动运动可近似地看成一些用弹簧连接着的小球的运动。以双原子
分子为例，若把两原子间的化学键看成质量可以忽略不计的弹簧，长度为r （键
长），两个原子分子量为m 1、m 2。如果把两个原子看成两个小球，则它们之
间的伸缩振动可以近似的看成沿轴线方向的简谐振动，如图3—2。因此可以
把双原子分子称为谐振子。这个体系的振动频率υ（以波数表示），由经典力
学（虎克定律）可导出：
C ——光速（3×108 m/s ）
υ= K ——化学键的力常数（N/m ） μ——折合质量（kg ） μ= 如果力常数以N/m 为单位，折合质量μ以原子质量为单位，则上式可简
化为
υ=130.2
双原子分子的振动频率取决于化学键的力常数和原子的质量，化学键越强，相对原子质量越小，振动频率越高。
H-Cl 2892.4 cm -1 C=C 1683 cm -1
C-H 2911.4 cm -1 C-C 1190 cm -1
同类原子组成的化学键（折合质量相同），力常数大的，基本振动频率就
大。由于氢的原子质量最小，故含氢原子单键的基本振动频率都出现在中红
外的高频率区。
2、多原子分子的振动
(1)、基本振动的类型
1πμ2c K m 1m 2m 1m2+
K μ
多原子分子基本振动类型可分为两类：伸缩振动和弯曲振动。
亚甲基CH 2的各种振动形式。
对称伸缩振动 不对称伸缩振动
亚甲基的伸缩振动
面外摇摆 扭曲变形 面内弯曲振动 面外弯曲振动亚甲基的基本振动形式及红外吸收
A 、伸缩振动 用υ表示，伸缩振动是指原子沿着键轴方向伸缩，使键长发生
周期性的变化的振动。
伸缩振动的力常数比弯曲振动的力常数要大，因而同一基团的伸缩振动
常在高频区出现吸收。周围环境的改变对频率的变化影响较小。由于振动偶
合作用，原子数N 大于等于3的基团还可以分为对称伸缩振动和不对称伸缩
振动符号分别为υs 和υas 一般υas 比υs 的频率高。
B 、弯曲振动 用δ表示，弯曲振动又叫变形或变角振动。一般是指基团键角
发生周期性的变化的振动或分子中原子团对其余部分作相对运动。弯曲振动
的力常数比伸缩振动的小，因此同一基团的弯曲振动在其伸缩振动的低频区
出现，另外弯曲振动对环境结构的改变可以在较广的波段范围内出现，所以
一般不把它作为基团频率处理。
(2)、分子的振动自由度
多原子分子的振动比双原子振动要复杂的多。双原子分子只有一种振动
方式（伸缩振动），所以可以产生一个基本振动吸收峰。而多原子分子随着原
子数目的增加，振动方式也越复杂，因而它可以出现一个以上的吸收峰，并
且这些峰的数目与分子的振动自由度有关。
在研究多原子分子时，常把多原子的复杂振动分解为许多简单的基本振
动（又称简正振动），这些基本振动数目称为分子的振动自由度，简称分子自
由度。分子自由度数目与该分子中各原子在空间坐标中运动状态的总和紧紧
相关。经典振动理论表明，含N 个原子的线型分子其振动自由度3N —5，非
线型分子其振动自由度为3N —6。每种振动形式都有它特定的振动频率，也
即有相对应的红外吸收峰，因此分子振动自由度数目越大，则在红外吸收光C
C C
C +++
谱中出现的峰数也就越多。
二、红外吸收光谱产生条件
分子在发生振动能级跃迁时，需要一定的能量，这个能量通常由辐射体系的红外光来供给。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，即吸收与分子振动能级间隔E振的能量相应波长的光线。如果光量子的能量为E L=hυL（υL是红外辐射频率），当发生振动能级跃迁时，必须满
=E L
足E
振
分子在振动过程中必须有瞬间偶极矩的改变，才能在红外光谱中出现相对应的吸收峰，这种振动称为具有红外活性的振动。
例如CO2（4种振动形式）2349cm-1、667cm-1
三、红外吸收峰的强度
分子振动时偶极矩的变化不仅决定了该分子能否吸收红外光产生红外光谱，而且还关系到吸收峰的强度。根据量子理论，红外吸收峰的强度与分子振动时偶极矩变化的平方成正比。因此，振动时偶极矩变化越大，吸收强度越强。而偶极矩变化大小主要取决于下列四种因素。
1、化学键两端连接的原子，若它们的电负性相差越大（极性越大），瞬间偶极矩的变化也越大，在伸缩振动时，引起的红外吸收峰也越强（有费米共振等因素时除外）。
2、振动形式不同对分子的电荷分布影响不同，故吸收峰强度也不同。通常不对称伸缩振动比对称伸缩振动的影响大，而伸缩振动又比弯曲振动影响大。
3、结构对称的分子在振动过程中，如果整个分子的偶极矩始终为零，没有吸收峰出现。
4、其它诸如费米共振、形成氢键及与偶极矩大的基团共轭等因素，也会使吸
收峰强度改变。
红外光谱中吸收峰的强度可以用吸光度（A）或透过率T%表示。峰的强度遵守朗伯-比耳定律。吸光度与透过率关系为
A=lg( )
T1
所以在红外光谱中“谷”越深（T%小），吸光度越大，吸收强度越强。
四、红外吸收光谱中常用的几个术语
1、基频峰与泛频峰
当分子吸收一定频率的红外线后，振动能级从基态（V0）跃迁到第一激发态（V1）时所产生的吸收峰，称为基频峰。
如果振动能级从基态（V0）跃迁到第二激发态（V2）、第三激发态（V3）….所产生的吸收峰称为倍频峰。通常基频峰强度比倍频峰强，由于分子的非谐振性质，倍频峰并非是基频峰的两倍，而是略小一些（H-Cl 分子基频峰是2885.9cm-1，强度很大，其二倍频峰是5668cm-1，是一个很弱的峰）。还有组频峰，它包括合频峰及差频峰，它们的强度更弱，一般不易辨认。倍频峰、差频峰及合频峰总称为泛频峰。
2、特征峰与相关峰
红外光谱的最大特点是具有特征性。复杂分子中存在许多原子基团，各个原子团在分子被激发后，都会发生特征的振动。分子的振动实质上是化学键的振动。通过研究发现，同一类型的化学键的振动频率非常接近，总是在某个范围内。例如CH3-NH2中NH2基具有一定的吸收频率而很多含有NH2基的化合物，在这个频率附近（3500—3100cm-1）也出现吸收峰。因此凡是能用于鉴定原子团存在的并有较高强度的吸收峰，称为特征峰，对应的频率称为特征频率，一个基团除有特征峰外，还有很多其它振动形式的吸收峰，习惯上称为相关峰。
五、红外吸收峰减少的原因
1、红外非活性振动，高度对称的分子，由于有些振动不引起偶极矩的变化，故没有红外吸收峰。
2、不在同一平面内的具有相同频率的两个基频振动，可发生简并，在红外光谱中只出现一个吸收峰。
3、仪器的分辨率低，使有的强度很弱的吸收峰不能检出，或吸收峰相距太近分不开而简并。
4、有些基团的振动频率出现在低频区（长波区），超出仪器的测试范围。
六、红外吸收峰增加的原因
1、倍频吸收
2、组合频的产生一种频率的光，同时被两个振动所吸收，其能量对应两种
振动能级的能量变化之和，其对应的吸收峰称为组合峰，也是一个弱峰，一般出现在两个或多个基频之和或差的附近（基频为ν1、ν2的两个吸收峰，它们的组频峰在ν1+ν2或ν1-ν2附近）。
3、振动偶合相同的两个基团在分子中靠得很近时，其相应的特征峰常会发生分裂形成两个峰，这种现象称为振动偶合（异丙基中的两个甲基相互振动偶合，引起甲基的对称弯曲振动1380cm-1处的峰裂分为强度差不多的两个峰，分别出现在1385~1380cm-1及1375~1365cm-1）。
4、弗米共振倍频峰或组频峰位于某强的基频峰附近时，弱的倍频峰或组频峰的强度会被大大的强化，这种倍频峰或组频峰与基频峰之间的偶合，称为弗米共振，往往裂分为两个峰（醛基的C-H伸缩振动2830~2965cm-1和其C-H 弯曲振动1390cm-1的倍频峰发生弗米共振，裂分为两个峰，在2840cm-1和2760cm-1附近出现两个中等强度的吸收峰，这成为醛基的特征峰）。
第三节红外吸收光谱与分子结构的关系
一、红外吸收光谱中的重要区段
在红外光谱中吸收峰的位置和强度取决于分子中各基团的振动形式和所处的化学环境。只要掌握了各种基团的振动频率及其位移规律，就可应用红外光谱来鉴定化合物中存在的基团及其在分子中的相对位置。
常见的基团在波数4000—670 cm-1范围内都有各自的特征吸收，这个红外范围又是一般红外分光光度计的工作测定范围。在实际应用时，为了便于对红外光谱进行解析，通常将这个波数范围划分为以下几个重要的区段，参考此划分，可推测化合物的红外光谱吸收特征；或根据红外光谱特征，初步推测化合物中可能存在的基团。
1、O-H、N-H伸缩振动区（3750—3000 cm-1）
不同类型的O-H、N-H伸缩振动列于表3-3中。
2、C-H伸缩振动区（3300—3000 cm-1）
不同类型的化合物C-H的伸缩振动在3300—3000区域中出现不同的吸收峰，见表3-4。不饱和碳上的C-H伸缩振动（三键和双键、苯环）
3、C-H伸缩振动区（3000—2700 cm-1）
饱和碳上的C-H伸缩振动（包括醛基上的C-H）
4、叁键和累积双键区（2400—2100 cm-1）
在IR光谱中，波数在2400—2100 cm-1区域内的谱带较少，因为含三键和累积双键的化合物，遇到的不多。各种类型的三键伸缩振动频率和累积双键不对称伸缩振动振动频率列于表3-5中。
5、羰基的伸缩振动区（1900—1650 cm-1）
羰基的吸收最常见出现的区域为1755—1670 cm-1。由于羰基的电偶极矩较大，一般吸收都很强烈，常成为IR光谱中的第一强峰，非常特征，故σc=o 吸收峰是判别有无C=O化合物的主要依据。υc=o吸收峰的位置还和邻近基团有密切关系。各种羰基化合物因邻近的基团不同，具体峰位也不同，见表3-6。
6、双键伸缩振动区（1690—1500 cm-1）
该区主要包括C=C，C=N，N=N，N=O等的伸缩振动以及苯环的骨架振动（σc=c）。各类双键伸缩振动吸收位置见表3-7。
7、X-H面内弯曲振动及X-Y伸缩振动区（1475—1000 cm-1）
这个区域主要包括C-H面内弯曲振动，C-O、C-X（卤素）等伸缩振动，以及C-C单键骨架振动等。该区域是指纹区的一部分。在指纹区由于各种单键的伸缩振动以及和C-H面内弯曲振动之间互相发生偶合，使这个区域里的吸收峰变得非常复杂，并且对结构上的微小变化非常敏感。因此，只要在化学结构上存在细小的差异，在指纹区就有明显的作用，就如同人的指纹一样。由于谱图复杂，出现的振动形式很多，除了极少数的较强的特征外，其他的难以找到他们的归属，但其主要价值在于表示整体分子的特征。因此指纹区对于鉴定化合物很有用。C-H面内弯曲振动及X-Y伸缩振动的波数见表3-8。
8、C-H面外弯曲振动区（1000—650 cm-1）
烯烃、芳烃的C-H面外弯曲振动（σC-H）在1000—650 cm-1区，对结构敏感，人们常常借助于这些吸收峰来鉴别各种取代类型的烯烃及芳环上取代基位置等。烯烃的σC-H吸收位置列于表3—9。
二、指纹区和官能团区
从前面讨论可以看出，从第1-6区的吸收都有一个共同点，每一红外吸收峰都和一定的官能团相对应，此区域称为官能团区。官能团区的每个吸收峰
都表示官能团的存在，原则上每个吸收峰均可以找到归属。第6和第7区和
官能团区不同，虽然在此区域内的一些吸收也对应着某些官能团，但大量的
吸收峰仅仅显示该化合物的红外特征，犹如人的指纹，指纹区的吸收数目较
多，往往大部分不能找到归属，但大量的吸收峰表示了有机化合物的具体特
征。不同的条件也可以引起不同的指纹吸收的变化。
指纹区中650-910区域又称为苯环取代基苯环的不同取代位置会在这个区
域内有所反映。
指纹区和官能团区对红外谱图的分析有所帮助。从官能团区可以找出该化
合物存在的官能团，指纹区的吸收则用来和标准谱图进行分析，得出未知的
结构和已知结构相同或不同的确切结论。
三、影响吸收频率的因素
在分子中各种基团的振动不是孤立的进行，要受到分子其它部分以及测
定外部条件的影响，因此同一基团的振动在不同结构中或不同的环境中其吸
收位置都或多或少要有所移动，影响吸收频率的因素可分为两类：内部因素
和外部因素。
1、内部因素
（1）、诱导效应（I 诱导）
分子中引入不同电负性的原子或官能团，通过静电诱导作用，可使分子
中电子云密度发生变化，即键的极性发生变化 ，这种效应称为诱导效应。由
于这种诱导效应的发生，使键的力常数发生改变，应而发生化学键或官能团
的特征频率发生变化。以羰基为例，羰基中的氧原子有吸电子倾向，可表示
为 ，即羰基是强极性基团。若有另一强吸电子基团和羰基的碳原子相
连，由于它和氧原子争夺电子，使羰基的极性减小，从而使羰基的电常数增
加，用共振式可表示为
（X 为
F 等电负性强的原子） C=O 可增加到90—100 cm -1，如 σc=o 1731 cm -1 1800 cm -1 1920 cm -1 1928 cm -1
羰基α碳上取代基吸电子基团时，也将使σC=O 波数增高，例如α-氯代酮
的σC=O 比一般酮高出20 cm -1。这种由吸电子基团或原子团引起的诱导效应称
δ-δ+R ..C R O .X O +O _
为亲电诱导效应，它使特征吸收频率增高；而由推电子基团或原子团引起的
诱导效应，它使力常数减少，特征降低频率降低。如丙酮中，由于—CH 3是弱
推电子基，与醛相比频率吸收略有减少，σC=O 位于1715 cm -1处。碳原子的杂
化态不同，其电负性也不同，即C SP >C SP2>C SP3，故有
σC=O 1770 cm -1 1725 cm -1
（2）、共轭效应（M 效应）
分子中形成大π键所引起的效应叫共轭效应。共轭效应的结果使共轭体系
中的电子云密度平均化，例如1,3 –丁二烯的4个C 原子都在一个平面上，4
个C 原子共有全部π电子，结果中间的单键具有一定的双键性质，而两个双键的性质有所削弱， 由于共轭作用
使原来的双键略有伸长，力常数减少，所以振动频率降低。
σC=O 在1680 cm -1 （由于羰基和苯环形成共轭体系，C=O
双键特性减小所致）。 σC=O 在1650 cm -1，而且σC=C 波数也降低，两者吸收峰强度都增加。 σC=O 吸收峰为1770 cm -1 σC=O 吸收峰不大于1690-1
（）、偶极场效应（效应） I 效应和M 效应都是通过化学键起作用使电子云密度发生变化，而F 效应
虽然也是使电子云的密度发生变化，但是它要经过分子内的空间才能起作用，
因此只有在立体结构上互相靠近的那些基团之间才能产生F 效应。 σC=O 1755cm -1 1742cm -1 1728cm -1 σC=O 1715cm -1 1728cm -1 （由于偶极排斥作用，溴在第一个化合物中处在a 键上，但在第二个化合物中由于两个甲基的位阻的影响，溴只能处于e 键上）
（4）、空间效应
主要包括空间位阻效应，环状化合物的环张力和跨环中和。
A 、空间位阻效应
取代基的空间位阻效应将使得C=O 与双键的共轭受到限制，使C=O 双键
C CH 3O
O 2N +2CH=CHCH 2CH 2=CHCH=CH 2δ-O 2R R =NH 2O -+
O C C C H H O C C C H H O C C H H Cl Cl H H Cl H Cl H Cl Cl
H H δ-δ-δ-δ-δ-C
O
CH 3C O CH 3
CH 3
性增加，波数升高。如：
A B
σC=O 1663 cm -1 1693 cm -1
B 结构中由于立体障碍比较大，使环上双键和C=O 不能处于同一平面，
结果共轭受到限制，因此它的红外吸收波数比A 高。同理可以解释下列化合
物的光谱数据： σC=O 1680 cm -1 1700 cm -1
B 、环张力（键角张力作用）
a 、对于环外双键、环上羰基，随着环的张力增加，其波数也相应增加。
环酮类若以六元环为准，则六元环为准，则六元环至四元环每减少一元，波
数增加30 cm -1左右。如： σC=O 1716 cm -1 1745 cm -1 1775 cm -1
环状的酸酐、内酰胺及内脂类化合物中，随着环的张力增加，σC=O 吸收
峰向高波数方向移动。
带有张力的桥环羰基化合物，波数比较大，如：
σC=O =1808 cm -1
环外双键的环烯，对于六元环烯来说，其σC=C 吸收位置和R 1R 2C=CH 2
型烯烃差不多，但当环变小时，则σC=C 吸收向高波数方向位移。例如：
σC=C 1651 cm -1 1657 cm -1 1678 cm -1 1781 cm -1 如果不饱和的C=CH 2基连在桥形五元环上，C=C 双键受歪扭的程度要
比 大 ， 相当于
σC=C 1678 cm -1 -1 b 、环内双键的σC=C 且σC=H 吸收峰移向
高波数，如：
σC=C 1646 cm -1 1611 cm -1 1566 cm -1 1541 cm -1
σC-H 3017 cm -1 3045 cm -1 3060 cm -1 3076 cm -1
如果双键碳原子上的氢原子被烷基取代，则σC=C 将向高波数移动，例如：
σC=C 1641 cm -1 1685 cm -1
C CH 3H O CH 3CH 3C CH 3
CH 3O
CH 3CH 3O O CH 233
CH 2
CH 2CH 2CH 2CH 2CH 2
桥式的环内烯中σC=C 吸收位置要比相应的非桥式环内烯低。如：
相当于
σC=C 1568 cm -1 1566 cm -1
相当于
σC=C 1614 cm -1 1611 cm -1
C 、跨环中和
生物碱克多品中σC=O 为1675cm -1，比正常的C=O 吸收低，这是因为克多
品存在以下的共振关系使得C=O 键有趋于单键的性质，使力常数减小。 如果让克多品与过氯酸盐成盐，则根本看不到σC=O 的吸收峰。 （5）氢键的形成，往往对吸收峰的位置和强度都有极明显的影响。通常可使伸缩振动频率向低波数方向移动。这是因为质子给出基X-H 与质子接受基Y N 、O 、F 等电负性大的原子。这种
作用使电子云密度平均化，从而使键的力常数减少，频率下降。氢键分为分
子内氢键和分子间氢键。
A 、分子内氢键
分子内氢键的形成，可使谱带大幅度地向低波数方向位移。例如OH 与
C=O 基形成分子内氢键，
σC=O 及σO-H 吸收都向低波数移动。例如：
形成分子内氢键 未形成分子间氢键 σC=O （缔合）1622 cm -1 σC=O
（游离）1676 cm -1
1672 cm -1 1673 cm -1 σO-H （缔合） 2843 cm -1 σO-H （游离） 3615~3605 cm -1
β-二酮或β-羰基酸酯，因为分子内部发生互变异构，分子内形成氢键吸
收峰也将发生位移。在IR 光谱上能够出现各种异构体的峰带，例如：
酮式 烯醇式 σC=O 1738 cm -1 C=O 1650 cm -1 1717 cm -1 σO-H 3000 cm -1
B 、分子间氢键
O O OCH 3OCH 3C N CH 3O +-34-O O O O O H OH CH 3COCH 2CO 2C 2H 5O O H H 3C OC 2H 5
醇和酚的OH 基，在极稀的溶液中呈游离态，分子在3650—3500 cm -1出
现吸收峰，随着浓度的增加，分子间形成氢键，故σO-H 吸收峰向低波数方向
位移。图3—30是不同浓度的乙醇在CCl 4溶液中的IR 光谱。当乙醇溶液的浓
度为1mol/L 时，乙醇分子以多聚体的形式存在（分子间缔合）， σO-H （缔合）
移到3350 cm -1处，若在稀溶液中测定（0.01mol/L ）,分子间氢键消失，在3640
cm -1处只出现游离σO-H 吸收峰。所以可以用改变浓度的方法，区别游离OH
的峰与分子间OH 的峰。
分子内氢键不随溶液浓度的改变而改变，因此，其特征频率也基本保持
不变。如邻硝基苯酚在浓溶液或在稀溶液中测定时σO-H 吸收峰在3200 cm -1
处，谱带强度并不因溶液稀释而减弱，而分子间氢键谱带强度随溶液浓度增
加而增加。
（6）、振动偶合效应
当两个频率相同或相近的基团联结在一起时，它们之间可能产生相互作用
而使谱峰裂分成两个，一个高于正常频率，一个低于正常频率。这种相互作
用称为振动偶合。
σas （C=O ）~1815cm -1 σs （C=O ）~1790cm -1
σas （C=O ）1710cm -1 σs （C=O ）1700cm -1
在二元酸HOOC(CH 2)nCOOH 分子中，当n=1 σC=O 1740cm -1，1710 cm -1
当n=2 σC=O 1780cm -1，1700 cm -1，
（7）、费米共振效应
当一振动的倍频（或组频）与另一振动的基频吸收峰接近时，由于发生
相互作用而产生很强的吸收峰或发生裂分，这种倍频（或组频）与基频峰之
间的振动偶合称费米共振。
苯甲酰氯的σC=O 为1773cm -1和1736 cm -1（由于σC=O 1773~1776 cm -1
和苯环的C-C 的弯曲振动880~860cm -1倍频发生弗米共振，使C=O 裂分。
（8、）样品物理状态的影响
同一种化合物在固态、液态、气态时IR 光谱不相同，所以在查阅标准谱
图时，要注意试样状态及制样方法。在气态时。分子间的相互作用很小，在
低压下能得到游离分子的吸收峰。在液态时，由于分子间出现缔合或分子内
N O O H
氢键的存在，IR 光谱与气态和固态情况不同，峰的位置与强度都会发生变化。
在固态时，因晶格力场的作用，发生了分子振动与晶格振动的偶合，将出现
某些新的吸收峰。其吸收峰比液态和气态时尖锐且数目增加（丙酮σC=O 在气
态时1738cm -1，液态1715cm -1）。
2、外部因素
外部因素主要指溶剂及仪器色散元件的影响。
（1）、溶剂的影响
极性基团的伸缩振动频率常常随溶剂的极性增大而降低。同一种化合物在
不同的溶剂中，因为溶剂的各种影响，会使化合物的特征频率发生变化。因
此在IR 光谱的测量中尽量采用非极性溶剂
气态 σC=O 1780cm -1（游离）
非极性溶剂 σC=O 1760 cm -1（游离） 乙醚中 σC=O 1735 cm -1 乙醇中 σC=O 1720 cm -1 σs （C=O ） 1400 cm -1 碱液中 σas （C=O ） 1610~1550 cm -1
（2）、仪器色散元件的影响 红外分光光度计中使用的色散元件主要为棱镜和光栅两类，棱镜的分辨
率低，光栅的分辨率高，特别在4000—2500波段内尤为明显。
第四节 各类有机化合物红外吸收光谱
σ伸缩振动，δ面内弯曲振动，γ面外弯曲振动
一、烷烃
饱和烷烃IR 光谱主要由C-H 键的骨架振动所引起，而其中以C-H 键的伸
缩振动最为有用。在确定分子结构时，也常借助于C-H 键的变形振动和C-C
键骨架振动吸收。烷烃有下列四种振动吸收。
1、σC-H 在2975—2845 cm -1范围，包括甲基、亚甲基和次甲基的对称与不对
称伸缩振动
2、δC-H 在1460 cm -1和1380 cm -1处有特征吸收，前者归因于甲基及亚甲基
C-H 的σas ，后者归因于甲基 C-H 的σs 。1380 cm -1峰对结构敏感，对于识别
O OH C O
OH C O OH
O OH C O 2H 52H 5HOC 2H 5O C O
甲基很有用。共存基团的电负性对1380 cm -1峰位置有影响，相邻基团电负性
愈强，愈移向高波数区，例如，在CH 3F 中此峰移至1475 cm -1。
异丙基 1380 cm -1 裂分为两个强度几乎相等的两个峰 1385 cm -1、1375 cm -1
叔丁基 1380 cm -1 裂分1395 cm -1 、1370cm -1两个峰，后者强度差不多是前
者的两倍，在1250 cm -1、1200 cm -1附近出现两个中等强度的骨架振动。
3、σC-C 在1250—800 cm -1范围内，因特征性不强，用处不大。
4、γC-H 分子中具有—（CH 2）n —链节，n 大于或等于4时，在722 cm -1有一
个弱吸收峰，随着CH 2个数的减少，吸收峰向高波数方向位移，由此可推断
分子链的长短。
二、烯烃
烯烃中的特征峰由C=C-H 键的伸缩振动以及C=C-H 键的变形振动所引
起。烯烃分子主要有三种特征吸收。
1、σC=C-H 烯烃双键上的C-H 键伸缩振动波数在3000 cm -1以上，末端双键氢 在3075—3090 cm -1有强峰最易识别。
2、σC=C 吸收峰的位置在1670—1620 cm -1。随着取代基的不同，σC=C 吸收
峰的位置有所不同，强度也发生变化。
3、δC=C-H 烯烃双键上的C-H 键面内弯曲振动在1500—1000 cm -1，对结构不
敏感，用途较少；而面外摇摆振动吸收最有用，在1000—700 cm -1范围内，该
振动对结构敏感，其吸收峰特征性明显，强度也较大，易于识别，可借以判
断双键取代情况和构型。
RHC=CH 2 995~985cm -1（=CH ，S ） 915~905 cm -1（=CH 2，S ）
R 1R 2C=CH 2 895~885 cm -1（S ）
（顺）-R 1CH=CHR 2 ~690 cm -1 （反）-R 1CH=CHR 2 980~965 cm -1（S ）
R 1R 2C=CHR 3 840~790cm -1 （m ）
三、炔烃
在IR 光谱中，炔烃基团很容易识别，它主要有三种特征吸收。
1、σ 该振动吸收非常特征，吸收峰位置在3300—3310 cm -1，中等强度。
σN-H 值与σC-H 值相同，但前者为宽峰、后者为尖峰，易于识别。 2、σ 一般 键的伸缩振动吸收都较弱。一元取代炔烃
C C H C C C C RC CH C C
C C
C=CH 2
σ 出现在2140—2100 cm -1，二元取代炔烃在2260—2190 cm -1，当两个
取代基的性质相差太大时，炔化物极性增强，吸收峰的强度增大。当 处于分子的对称中心时，σ 为红外非活性。
3、σ 炔烃变形振动发生在680—610 cm -1。
四、芳烃
芳烃的红外吸收主要为苯环上的C-H 键及环骨架中的C=C 键振动所引
起。芳族化合物主要有三种特征吸收。
1、σAr-H 芳环上C-H 吸收频率在3100~3000 cm -1附近，有较弱的三个峰，特
征性不强，与烯烃的σC=C-H 频率相近，但烯烃的吸收峰只有一个。
2、σC=C 芳环的骨架伸缩振动正常情况下有四条谱带，约为1600，1585，1500，
1450 cm -1，这是鉴定有无苯环的重要标志之一。
3、δAr-H 芳烃的C-H 变形振动吸收出现在两处。1275—960 cm -1为δAr-H ，由
于吸收较弱，易受干扰，用处较小。另一处是900—650 cm -1的δAr-H 吸收较
强，是识别苯环上取代基位置和数目的极重要的特征峰。取代基越多，δAr-H
频率越高，见表3-10。若在1600—2000 cm -1之间有锯齿壮倍频吸收（C-H 面
外和C=C 面内弯曲振动的倍频或组频吸收），是进一步确定取代苯的重要旁
证。
苯 670cm -1（S ） 单取代苯 770~730 cm -1（VS ），710~690 cm -1（S ）
1,2-二取代苯 770~735 cm -1（VS ）
1,3-二取代苯 810~750 cm -1（VS ）,725~680 cm -1（m~S ）
1,4-二取代苯 860~800 cm -1（VS ）
五、卤化物
随着卤素原子的增加，σC-X 降低。如C-F （1100~1000 cm -1）；C-Cl （750~700
cm -1）；C-Br （600~500 cm -1）；C-I （500~200 cm -1）。此外，C-X 吸收峰的频率
容易受到邻近基团的影响，吸收峰位置变化较大，尤其是含氟、含氯的化合
物变化更大，而且用溶液法或液膜法测定时，常出现不同构象引起的几个伸
缩吸收带。因此IR 光谱对含卤素有机化合物的鉴定受到一定限制。
六、醇和酚
醇和酚类化合物有相同的羟基，其特征吸收是O-H 和C-O 键的振动频率。
C C H
1、 σO-H 一般在3670~3200 cm -1区域。游离羟基吸收出现在3640~3610 cm -1，峰形尖锐，无干扰，极易识别（溶剂中微量游离水吸收位于3710 cm -1）。OH 是个强极性基团，因此羟基化合物的缔合现象非常显著，羟基形成氢键的缔合峰一般出现在3550~3200 cm -1。
1,2-环戊二醇 顺式异构体 P 47
0.005mol/L (CCl 4) 3633 cm -1（游离），3572 cm -1（分子内氢键）。
0.04 mol/L (CCl 4) 3633 cm -1（游离），3572 cm -1（分子内氢键）~3500cm -1(分子间氢键)。
2、σC-O 和δO-H C-O 键伸缩振动和O-H 面内弯曲振动在1410—1100 cm-1处有强吸收，当无其它基团干扰时，可利用σC-O 的频率来了解羟基的碳链取代情况（伯醇在1050cm -1，仲醇在1125cm -1，叔醇在1200cm -1，酚在1250cm -1）。
七、醚和其它化合物
醚的特征吸收带是C-O-C 不对称伸缩振动，出现在1150~1060cm -1处，强度大，C-C 骨架振动吸收也出现在此区域，但强度弱，易于识别。醇、酸、酯、内酯的σC-O 吸收在此区域，故很难归属。
八、醛和酮
醛和酮的共同特点是分子结构中都含有（C=O ），σC=O 在1750~1680cm -1范围内，吸收强度很大，这是鉴别羰基的最明显的依据。临近基团的性质不同，吸收峰的位置也有所不同。羰基化合物存在下列共振结构：
A B
C=O 键有着双键性 强的A 结构和单键性强的B 结构两种结构。共轭效应将使σC=O 吸收峰向低波数一端移动，吸电子的诱导效应使σC=O 的吸收峰向高波数方向移动。α，β不饱和的羰基化合物，由于不饱和键与C=O 的共轭，因此C=O 键的吸收峰向低波数移动
σC=O 1685~1665cm -1 1745~1725cm -1
苯乙酮 对氨基苯乙酮 对硝基苯乙酮
σC=O 1691cm -1 1677cm -1 1700cm -1
σ 一般在2700~2900cm -1 区域内，通常在~2820 cm -1、~2720 cm -1附近各有一个中等强度的吸收峰，可以用来区别醛和酮。
C
O H
九、羧酸
1、σO-H游离的O-H在~3550 cm-1，缔合的O-H在3300~2500 cm-1，峰形宽
而散，强度很大。
2、σC=O游离的C=O一般在~1760 cm-1附近，吸收强度比酮羰基的吸收强度大，但由于羧酸分子中的双分子缔合，使得C=O的吸收峰向低波数方向移动，一般在1725~1700 cm-1，如果发生共轭，则C=O的吸收峰移到1690~1680 cm-1。
3、σC-O一般在1440~1395 cm-1，吸收强度较弱。
4、δO-H一般在1250 cm-1附近，是一强吸收峰，有时会和σC-O重合。
十、酯和内酯
1、σC=O1750~1735 cm-1处出现（饱和酯σC=O位于1740cm-1处），受相邻基团的影响，吸收峰的位置会发生变化。
2、σC-O一般有两个吸收峰，1300~1150 cm-1，1140~1030 cm-1
十一、酰卤
σC=O由于卤素的吸电子作用，使C=O双键性增强，从而出现在较高波数处，一般在~1800cm-1处，如果有乙烯基或苯环与C=O共轭，，会使σC=O 变小，一般在1780~1740cm-1处。
十二、酸酐
1、σC=O由于羰基的振动偶合，导致σC=O有两个吸收，分别处在1860~1800 cm-1和1800~1750 cm-1区域，两个峰相距60 cm-1。
2、σC-O为一强吸收峰，开链酸酐的σC-O在1175~1045 cm-1处，环状酸酐1310~1210 cm-1处。
十三、酰胺
1、σC=O酰胺的第ⅠⅡⅢ谱带，由于氨基的影响，使得σC=O向低波数位移，伯酰胺1690~1650 cm-1，仲酰胺1680~1655 cm-1，叔酰胺1670~1630 cm-1。
2、σN-H一般位于3500~3100 cm-1，伯酰胺游离位于~3520 cm-1和~3400 cm-1，形成氢键而缔合的位于~3350 cm-1和~3180 cm-1，均呈双峰；仲酰胺游离位于~3440 cm-1，形成氢键而缔合的位于~3100 cm-1，均呈单峰；叔酰胺无此吸收峰。
3、δN-H酰胺的第Ⅱ谱带，伯酰胺δN-H位于1640~1600 cm-1；仲酰胺
1500~1530 cm-1，强度大，非常特征；叔酰胺无此吸收峰。
4、σC-N酰胺的第Ⅲ谱带，伯酰胺1420~1400 cm-1，仲酰胺1300~1260 cm-1，叔酰胺无此吸收峰。
十四、胺
1、σN-H游离位于3500~3300 cm-1处，缔合的位于3500~3100 cm-1处。含有氨基的化合物无论是游离的氨基或缔合的氨基，其峰强都比缔合的OH峰弱，且谱带稍尖锐一些，由于氨基形成的氢键没有羟基的氢键强，因此当氨基缔合时，吸收峰的位置的变化不如OH那样显著，引起向低波数方向位移一般不大于100cm-1。伯胺3500~3300 cm-1有两个中等强度的吸收峰（对称与不对称的伸缩振动吸收），仲胺在此区域只有一个吸收峰，叔胺在此区域内无吸收。
2、σC-N脂肪胺位于1230~1030 cm-1处，芳香胺位于1380~1250 cm-1处。
3、δN-H位于1650~1500 cm-1处，伯胺的δN-H吸收强度中等，仲胺的吸收强度较弱。
4、γN-H位于900~650 cm-1处，峰形较宽，强度中等（只有伯胺有此吸收峰）。
第五节红外吸收光谱的解析
一、谱图解析的方法
利用红外光谱进行分析，大致可分为官能团定性分析和结构分析两方面。官能团定性是根据化合物的IR光谱的特征峰，测定物质含有哪些官能团，从而确定化合物的类别。结构分析是由化合物的IR光谱，结合其它性质测定有关化合物的化学结构式或立体结构。在进行化合物的鉴定及结构分析时，对谱图经常用到直接法、否定法和肯定法。
1、直接法用已知物的标准品与被测品在相同的条件下，测定IR光谱，并进行对照，完全相同时则可肯定为同一化合物。应特别注意两点：一是所用仪器与标准谱图是否一致，二是测定的条件（样品的物理状态、样品的浓度及溶剂等）与标准谱图是否一致
2、否定法依据IR光谱与分子结构的关系，谱图中某些波数的吸收峰反映了某种基团的存在，如果谱图中不出现某种吸收峰时，就可否定某种基团的存在。
3、肯定法借助于红外光谱中特征吸收峰，以确定某种特征基团存在的方法。
谱图中在1740处有强的吸收，并且在1260~1050区域内出现两个强的吸收峰，就可判定分子中含有酯基。
二、谱图解析的步骤
测得试样的IR光谱后，接着就是对谱图进行分析。应该说，谱图解析并无严格的程序和规则。在本节的上半部分对各基团的IR光谱进行了简单的讨论，并将中红外区分成八个区域。解析谱图时，可先从各区域的特征频率入手，发现基团后，再根据指纹区进一步核证其基团及其与其它基团的结合方式。例如1-辛烯CH3(CH2)5CH=CH2的红外光谱。见图3—26。在该光谱中有-CH=CH2基的存在，可观察到3040 cm-1附近的不饱和=C-H伸缩振动（图中a）、1680—1620 cm-1处的C=C伸缩振动（图中b）和990 cm-1及910 cm-1处的=C-H 及=CH2面外摇摆振动（图中c）四个特征峰。这一组特征峰是因-CH=CH2基存在而存在的相关峰。可见，用一组相关峰可以更准确地鉴别官能团。单凭一个特征峰就下结论是不够的，要尽可能把一个基团的每个相关峰都找到。也就是既有主证，还得有佐证才能肯定。这是应用IR光谱进行定性分析的一个原则。有这样的一个经验叫做"四先、四后、一抓法"，即先特征，后指纹；先最强峰，后次强峰，再中强峰；先粗查，后细查；先肯定，后否定；一抓是抓一组相关峰。谱图具体解析步骤如下：
（1）、了解样品的来源、纯度（要求98%以上）外观
包括对样品的颜色、气味、物理状态、灰分等观察。如果未知样品含有杂质，要进行分离、提纯。
（2）、收集相关信息
IR光谱不易得到总体信息，如分子量、分子式等，若不给出其它方面资料而解析IR光谱，在多数情况下是困难的，为了IR光谱的解析，应尽可能收集到元素分析值从而确定未知物的实验式；有条件时应测定其分子量以确定分子式，通过分子式，计算化合物的不饱和度。同时还收集一般的理化常数如溶解度、沸点、熔点、折光率、旋光度等以及紫外、质谱、核磁共振和化学性质等资料。
（3）、由IR光谱确定基团及其结构
从高波数吸收峰确定原子基团及其结构。即首先观察4000~1330 cm-1范
围内出现的特征吸收峰，它们是由H和C、N、O等各原子的伸缩振动或者是多重键的伸缩振动所引起的。接着从低波数区（指纹区）相应吸收的另外数据中得到进一步确认。
在分析谱带时，不仅要考虑谱带的位置，而且要考虑谱带的形状和强度。如在1990~1650 cm-1之间有强吸收，则可能含有羰基；如果在此区间内有弱的吸收带，则肯定不是羰基，而要考虑其他的基团存在的可能。有时遇到的困难往往是位于该区的峰有几种解释，在这种情况下就要根据其它区域峰特征吸收，方能作出最后判断。例如位于1675 cm-1处强峰，可以肯定是羰基，但是是哪种化合物（醛、同酮、羧酸、酯、酰胺）中的羰基呢？假如在2720 cm-1处出现一个弱的吸收峰，就肯定是醛的羰基了。注意整个分子各个基团的相互影响因素。
（4）、根据以上三点推测可能的结构式。
（5）、查阅标准谱图集
三、解析谱图注意事项
1、IR光谱是测定化合物结构的，只有分子在振动的状态下伴随有偶极矩变化者才能有红外吸收。对应异构体具有相同的光谱，不能用IR光谱来鉴别这类异构体。
2、某些吸收峰不存在，可以确信某基团不存在；相反，吸收峰存在并不是该基团存在的确认，应考虑杂质的干扰。
3、在一个光谱图中的所有吸收峰并不能全部指出其归属，因为有些峰是分子作为一个整体的特征吸收，而有些峰则是某些峰的倍频或组频，另外还有些峰是多个基团振动吸收的叠加。
4、在4000~650 cm-1区只显少数几个宽吸收者，大多数为无机化合物的谱图。
5、在~3350 cm-1和1640 cm-1处出现的吸收峰，很可能是样品中的水引起的。
6、高聚物的光谱较之于形成这些高聚物的单体的光谱吸收峰的数目少，峰较宽钝，峰的强度也较低。但分子量不同的相同聚合物IR光谱无明显差异。如分子量为100000和分子量为15000的聚苯乙烯，两者在4000~650 cm-1的一般红外区域找不到光谱上的差异。
7、解析光谱图时当然首先注意强吸收峰，但有些弱峰、尖峰的存在不可忽略，
产生红外吸收光谱必备的条件
1 产生红外吸收光谱必备的条件？ 答：1 辐射后具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量2分子振动有瞬间偶极距变化。 2 过度过冷现象对溶液的影响？避免过度过冷现象的方法？ 溶液中析出固相的纯溶剂之后，剩余的溶液浓度增加，而在计算机中使用的却是原始浓度，从而引入误差，所以要避免过度的过冷现象。避免过度过冷现象的方法：①加入少量的晶种作为晶核。②增加搅拌速度。 4简答：红外区可分为哪几个区？答：①近红外区，②中红外区或基频红外区， ③远红外区。 5 简述红外光谱,紫外光谱,核磁共振谱以及质谱各自的原理. 答:1.当分子振动引起分子偶极矩变化时,就能形成稳定的交变电场,其频率与分子振动频率相同,可以和相同频率的红外辐射发生相互作用,使分子吸收红外辐射的能量跃迁到高能态,从而产生红外吸收光谱. 2.紫外光谱是分子中电子吸收的变化而产生的,当样品分子或原子吸收电子后外层电子由基态跃迁到激发态.不同结构的样品分子其跃迁方式不同,而且吸收光的波长范围不同,吸光的频率也不同,可根据波长范围吸光度鉴别不同物质结构方面的差异. 3.当原子核吸收的辐射能量与核能级相等时,就发生能级跃迁,从而产生核磁共振信号. 4.质谱分析法是通过对样品离子的质量和强度的测定来进行成分和结构分析的一种方法. 6简述几种主要因素影响差热分析仪所测结果答案：1.样品量：样品量少，样品分辨率高，但灵敏度下降，一般根据样品热效应大小调节样品量，一般为3~5mg。 2.升温速度，一般升温速度范围在每分钟5~20度。 3.气氛：一般使用惰性气体，
如N2、Ar、He等，气流速度恒定，控制在10ml/min,否则会引起基线波动。7.简述判断分子离子峰的方法. 第一，看质谱中质量最大的峰，多数情况下质谱中高质量端的峰就是分子离子峰；第二，最高质量的峰与临近碎片离子峰之间的质量差是否合理；第三，根据氮规则判断第四，如果分子离子峰太弱，或经过判断后认为分子离子峰没有出现，可通过改进实验技术测定相对分子质量。 8简要说明质谱分析的原理、特点？答案：质谱分析方法是通过样品离子的质量个强度的测定来进行成分和结构分析的一种方法。特点：1应用范围广：可以进行同位素分析，又可做有机结构分析，可以是气、固、液样品2灵敏度高，样品用量少，灵敏度高达50pg50*10-12,用微克量级的样品，即可得到分析结果。 3分析速度快，可实现多组分同时检测。4但仪器结构复杂，价格昂贵。 9拉曼光谱与红外光谱的不同之处有哪些？ 答：拉曼光谱红外光谱 光谱范围４０～４００，光谱范围４００～４０００ 水不能作为溶剂，水能作为溶剂 样品可盛放于玻璃容器，不能玻璃容器盛放样品 样品表面可直接测定；测定时须研磨成ＫＢr压片 10氢谱谱峰发生分裂，产生自旋—自旋裂分现象的原因？ 答：这是由于在分子内部相邻碳原子上氢核自旋会相互干扰，通过成键电子之间的传递，形成相邻质子之间的自旋—自旋耦合，而导致自旋—自旋裂分。 11熔体破裂现象---不稳定流动 答案：高聚物熔体在挤出时，如果剪切速率超过某个极限值时，从口模处理的挤
仪器分析红外吸收光谱法习题及答案
红外吸收光谱法 一．填空题 1．一般将多原子分子的振动类型分为伸缩振动和变形振动,前者又可分为对称伸缩振动和反对称伸缩振动,后者可分为面内剪式振动(δ)、面内摇摆振动(ρ) 和面外摇摆振动(ω)、面外扭曲振动(τ) 。2．红外光区在可见光区和微波光区之间,习惯上又将其分为三个区: 远红外区，中红外区和近红外区 ,其中中红外区的应用最广。 3．红外光谱法主要研究振动中有偶极矩变化的化合物，因此，除了单原子和同核分子等外,几乎所有的化合物在红外光区均有吸收。 4．在红外光谱中,将基团在振动过程中有偶极矩变化的称为红外活性 ,相反则 称为红外非活性的。一般来说,前者在红外光谱图上出现吸收峰。5．红外分光光度计的光源主要有能斯特灯和硅碳棒。 6．基团一OH、一NH；==CH的一CH的伸缩振动频率范围分别出现在 3750—3000 cm-1, 3300—3000 cm-1, 3000—2700 cm-1。 7．基团一C≡C、一C≡N ；—C==O；一C＝N，一C＝C—的伸缩振动频率范围分别出现在 2400—2100 cm-1, 1900—1650 cm-1, 1650—1500 cm-1。 8．4000—1300 cm-1 区域的峰是由伸缩振动产生的，基团的特征吸收一般位于此范围,它是鉴最有价值的区域，称为官能团区；1300—600 cm-1 区域中,当分子结构稍有不同时,该区的吸收就有细微的不同,犹如人的指纹一样,故称为指纹区。 二、选择题 1．二氧化碳分子的平动、转动和振动自由度的数目分别（A） A. 3，2，4 B. 2，3，4 C. 3，4，2 D. 4，2，3 2．乙炔分子的平动、转动和振动自由度的数目分别为（C） A. 2，3，3 B. 3，2，8 C. 3，2，7 D. 2，3，7 4．下列数据中,哪一组数据所涉及的红外光谱区能够包括CH 3CH 2 COH的吸收 带?（D） A. 3000—2700cm-1，1675—1500cm-1，1475—1300cm一1。 B. 3300—3010cm-1，1675—1500cm-1, 1475—1300cm-1。 C. 3300—3010cm-1, 1900—1650cm-l，1000——650cm-1。 D. 3000—2700cm-1, 1900—1650cm-1, 1475——1300cm-1。 1900—1650cm-1为 C==O伸缩振动，3000—2700cm-1为饱和碳氢C—H伸缩振动（不饱和的其频率高于3000 cm-1），1475——1300cm-1为C—H变形振动（如—CH 3 约在1380—1460cm-1）。
红外光谱法习题[1]
第九章红外光谱法 基本要求：了解红外吸收光谱和吸收峰特征的表达， 掌握红外吸收光谱产生的条件，影响吸收峰位置、峰数和强度的因素， 掌握主要的IR谱区域以及在这些区域里引起吸收的键振动的类型， 掌握常见基团的特征吸收频率，利用IR谱鉴别构造异构体并能够解析简单化合物的结构，了解红外 吸收光谱的实验技术，了解拉曼光谱的原理及应用。 重点：IR光谱产生的条件，影响吸收峰位置，峰数和强度的因素，常见基团的特征吸收频率。 难点：键振动的类型，IR谱解析，FT-IR的原理和特点。 部分习题解答 1.产生红外吸收的条件是什么?是否所有的分子振动都会产生红外吸收光谱?为什么? 条件：（1）分子的振动或转动必须伴随偶极矩的变化；（2）红外辐射应具有能满足分子产生振动跃迁所需的能量(红外辐射频率等于振动量子数差值和振动频率的乘积) 不是所有的分子振动都会产生红外吸收光谱。只有满足上述两个条件的分子振动才会产生红外吸收光谱。例如，同核双原子分子（O2、N2、Cl2）等的振动没有红外活性。 5. 计算CO2和H2O的分子振动自由度，它们分别有几种振动形式，在红外吸收光谱中能看到几个吸收普带？数目是否相符？为什么？ CO2：线性分子振动自由度3N-5=3*3-5=4 四种振动形式两个吸收带数目不符对称伸缩振动无偶极矩变化，无红外活性，无吸收峰；面内弯曲和面外弯曲振动简并，只显示一个吸收峰。 H2O：非线性分子振动自由度3N-6=3*3-6=3 三种振动形式三个吸收带数目相符 6.判断正误。 （1）对（2）错（3）错（4）对（5）错（6）错 7、下列同分异构体将出现哪些不同的特征吸收带？ （1）CH3 CO2H CO2CH3 （2）C2H3COCH3CH3CH2CH2CHO （3） 解：（1）CH3——COH 在3300~2500cm-1处有v O—H， 其v C=O位于1746~1700cm-1 COCH3无v OH吸收，其v C=O位于1750~1735cm-1（2）C2H5CCH3其v C=O位于1720~1715cm-1 CH3CH2CH2CH 其2820cm-1及2720cm-1有醛基费米共振双峰。 O O O
红外反射光谱原理实验技术及应用
高级物理化学实验讲义 实验项目名称：红外反射光谱原理、实验技术及应用 编写人：苏文悦编写日期：2011-7-7 一、实验目的（宋体四号字） 1、了解并掌握FTIR-ATR、FTIR-DRS和FTIR-RAS等红外光谱表面分析技术的原理、实验技术及应用 2、比较分析FTIR-ATR、FTIR-DRS和FTIR-RAS等红外光谱技术各自适用的样品、同一样品不同红外光谱的谱带位置及形状。 二、实验原理 衰减全反射（ATR）、漫反射（DRS）和反射吸收（RAS）都是傅里叶变换红外反射光谱，是FTIR常用的表面分析技术。 图1 入射角（θ）及折射率（n1,n2）对光在界面上行为的影响 θc为临界角，sinθc=n2/n1 1全反射光谱原理、实验技术及应用 全反射：光由光密（即光在此介质中的折射率大的）媒质射到光疏（即光在此介质中折射率小的）媒质的界面时，全部被反射回原媒质内的现象。很多材料如交联聚合物、纤维、纺织品和涂层等，用一般透射法测量其红外光谱往往很困难，但使用FTIR及ATR技术却可以很方便地测绘其红外光谱。 （1）入射角与临界角 在通常情况下，光透射样品时是从光疏介质的空气射向光密介质样品的，当垂直入射（入射角θ为0°）时，则全部透过界面；当θ≠0°时，如果两者的折射率相差不大，则光是以原方向透射的，但如折射率差别较大，则会产生折射现象。 当n2与n1有足够的差值(0.5以上)，且入射光从光密介质(n1)射向光疏介
质(n 2 )，入射角θ 大于一定数值时，光线会产生全反射现象。这个“一定数值”的角度称为临界角，也即当折射角φ 等于90°时的入射角θ称为临界角θc ，如图1，其中临界角θc 和折射率n 1和n 2有如下关系： sin θ=n 2/n 1 显然，临界角的数值取决于样品折射率与全反射晶体的折射率之比，对同一种全反射晶体，不同材质的样品会有不同的临界角值，表1所列数值可看出这一关系。 表1 在ATR 和MIR 方法中必须选用远大于临界角的入射角，即sin θ>n 2/n 1,以确保全反射的产生和所获光谱的质量，本实验运用单次衰减全反射ATR 附件，反射晶体是锗，入射角固定为45°，远大于临界角。 （2）衰减全反射 衰减全反射(Attenuated Total Reflectance)缩写为ATR 。当入射角大于临界角时，入射光在透入光疏介质(样品)一定深度后，会折回射入全反射晶体中。进入样品的光，在样品有吸收的频率范围内光线会被样品吸收而强度衰减，在样品无吸收的频率范围内光线被全部反射。因此对整个频率范围而言，由于样品的选择性吸收，使ATR 中的入射光能被部分衰减，除穿透深度dp 外，其衰减的程度与样品的吸收系数有关，还与多次内反射中的光接触样品的次数有关。这种衰减程度在全反射光谱上就是它的吸收强度。 全反射光谱的强度及分布 ATR 光谱的强度取决于穿透深度dp 、反射次数和样品与棱镜的紧密贴合情况以及样品本身吸收的大小。 内反射次数则是设计装置时的一个参数，入射角?越小，对同样尺寸的全反射晶体，全反射的次数就越多，谱峰越增强。 在全反射过程中光线穿透入样品的深度dp 的表示公式如下： 其中，dp ：是光透入样品的垂直深度，称穿透深度 λl ：是光在内反射晶体材料中的波长，与入射光波长λ成正比λ1=λ/n 1 ?：为入射角， n 21=n 2/n 1 ：是样品与全反射晶体的折射率之比 21221 21)(sin 2n dp -=θπλ
红外吸附光谱法
红外吸附光谱法的学习 吸附研究方法多种多样，经典的方法有吸热法，比表面积，吸附等温线等。近代研究方法增加了红外光谱法，表面电压法，紫外光电子能谱等多个新研究方法技术。我主要对红外吸附光谱法进行了学习。 红外吸附法可提供吸附质及吸附剂—固体键的资料。通过吸附质在吸附前后红外吸收光谱地位移，考察表面吸附情况。不同的振动频率代表了吸附分子中不同的原子和表面成键。该方法有助于区别物理吸附和化学吸附。物理吸附靠范德华力，一般只能观察到谱带位移，不产生新谱带；而化学吸附形成新的化学键，能出现新谱带。该方法还能确定化学吸附分子的构型，如采用红外光谱测定CO在Pd上的吸附构型，表明覆盖率增加直线式结构增强。下面将具体介绍利用红外光谱仪测定CO在Pd/ Al 2O3 催化剂及载体上的吸附性能。 实验用催化剂系将一定浓度的含活性组分的混合溶液,浸渍于载体,然后经干燥、还原和活化而成。在红外测定前,将样品充分还原后,研磨成小颗粒,置于可用于吸附态测定的漫反射池中。采用 NaCl 做吸收池窗片。首先在高纯氮气吹扫下以 2 ℃ / mi n 的升温速率升至 180 ℃脱气,跟踪记录样品表面脱附情况 , 直至观测到的红外光谱图基本不变化。降至室温后切换为 CO 吸附气,并开始跟踪记录红外光谱图的变化。为防止催化剂表面吸附的物质对下次实验造成影响,每次实验均更换为新鲜催化剂。 首先是CO在载体Al2O3上吸附的红外光谱。众所周知 ,载体的作用不仅是稀释、支撑、分散金属活性组分 ,而且也具有明显的吸附剂特征。图 1 为 120 ℃时 CO 在载体Al2O3上吸附的红外-光谱图。从图 1 中可以看出 , CO 在Al2O3表面上有 HCOO-的形成 ( 1600 cm-1、 1383 cm-1) ,这是由于在Al2O3表面上存在不同的表面OH-可与-吸附在载体上的 CO 生成羧基等表面吸附态 , 即CO + O H-→ HCOO-。另外 , 在Al2O3上不可避免地会吸附少量的水 , 也可促进 HCOO-的生成。从图1还可发现 , 在Al2O3上有少量吸附态HCO3-的生成( 1465 cm-1,1254 cm-1)。 比较不同温度下 CO 在Al2O3上吸附的红外光谱 , 如图 2 所示 , 在室温时 , 可以发现少量的HCO3-吸收峰 ( 1656 cm-1、 1465 cm-1和1254cm-1 ,随着温度升高 , HCO3-吸收峰强度逐-渐减弱。温度至 100 ℃时 ,在 1600 cm-1处出现了一个新峰 , 且随温度的升高而逐渐增强。同时 ,1383 cm-1峰附近的 1349 cm-1处峰也随温度升-高逐渐增大 , 到100 ℃时强度已明显超出 1383cm-1处峰。 1600 cm-1和 1383 cm-1峰分别对应于HCOO-的不对称和对称伸缩振动 , 这说明HCO3-在升温过程中转变为 HCOO-, 至 120 ℃-时催化剂表面只有少量的HCO3-吸附态。 其次是CO 在催化剂Pd表面上吸附的红外光谱研究。图 3 为反应温度 120 ℃时 CO 在 Pd/ Al2O3催-化剂表面上吸附的红外光谱图。图 3 中的 2176cm-1、 2116 cm-1-处峰为
红外吸收光谱分析实验
红外吸收光谱分析实验 概述 红外吸收光谱法是以一定波长的红外光照射物质时，若该红外光的频率，能满足物质分子中某些基团振动能级的跃迁频率条件，则该分子就吸收这一波长红外光的辐射能量，引起偶极距变化，而由基态振动能级跃迁到较高能级的激发态振动能级。检测物质分子对不同波长红外光的吸收强度，就可以得到该物质的红外吸收光谱。 各种化合物分子结构不同，分子振动能级吸收的频率不同，其红外吸收光谱也不同，利用这一特性，可进行有机化合物的结构剖析、定性鉴定和定量分析。 绝大多数有机化合物的基团振动频率分布在中红外区（波长400-4000cm-1）,研究和应用最多的也是中红外区的红外吸收光谱法，该法具有灵敏度高、分析速度快、试样用量少，而且分析不受试样物态限制，可用于物质的气态、液态和固态的分析，所以应用范围非常广泛。红外吸收光谱法是现代结构化学、有机化学和分析化学等领域中最强有力的测试手段之一。 实验部分聚乙烯和聚苯乙烯膜的红外吸收光谱的测绘—薄膜法制样 目的要求 （1）学习聚乙烯和聚苯乙烯膜的红外吸收光谱的测绘方法； （2）学习对该图谱的解释，掌握红外吸收光谱分析基本原理； （3）学习红外分光光度计的工作原理及其使用方法。 基本原理 在由乙烯聚合成聚乙烯的过程中，乙烯的双键被打开，聚合生成—（CH2-CH2）n长链，因而聚乙烯分子中原子基团是饱和的亚甲基（CH2-CH2），其红外吸收光谱如图所示。由图可知聚乙烯的基本振动形式有： A.νC-H(-CH2-)2926cm-1、2853cm-1; B.δC-H(-CH2-)1468cm-1 C.δC-H(-CH2-)n,n>4时720cm-1, 由于δC-H1306cm-1和δC-H1250cm-1为弱吸收峰，在红外吸收光谱上未出现，因此只能观察到四个吸收峰。 在聚苯乙烯 2 的结构中，除了亚甲基(-CH2-)和次甲基CH 外，还有苯环上不饱和碳氢基团（=CH-）和碳碳骨架（-C=C-）,它们构成了聚苯乙烯分子中基团的基本振动形式。图2为聚苯乙烯的红外吸收光谱，由图可知，聚苯乙烯的基本振动形式有： A.ν=C-H(Ar上)3010cm-1;3030cm-1;3060cm-1;3080 cm-1 B.νC-H(-CH2-)2926cm-1;2853cm-1;和νC-H(CH)2955cm-1 C.δC-H1468 cm-1;1360 cm-1;1306 cm-1； D.νC=C(Ar上)1605cm-1;1550cm-1;1450cm-1; E.δC-H(Ar上单取代倍频峰)1944cm-1;1871cm-1;1800cm-1;
红外吸收光谱法试题与答案
红外吸收光谱法 一、选择题 1. CH 3—CH 3的哪种振动形式是非红外活性的（1） （1）υC-C （2）υC-H （3）δasCH （4）δsCH 2. 化合物中只有一个羰基，却在1773cm -1和1736 cm -1处出现两个吸收峰，这是 因为（3） （1）诱导效应 （2）共轭效应 （3）费米共振 （4）空间位阻 3. 一种能作为色散型红外光谱仪的色散元件材料为（4） （1）玻璃 （2）石英 （3）红宝石 （4）卤化物晶体 4. 预测H 2S 分子的基频峰数为（2） （1）4 （2）3 （3）2 （4）1 5. 下列官能团在红外光谱中吸收峰频率最高的是（4） （1） （2）—C ≡C — （3） （4）—O —H 二、解答及解析题 1. 把质量相同的球相连接到两个不同的弹簧上。弹簧B 的力常数是弹簧A 的力常数的两倍，每个球从静止位置伸长1cm ，哪一个体系有较大的势能。 答：M h hv E k 2π= = ;所以B 体系有较大的势能。 2. 红外吸收光谱分析的基本原理、仪器，同紫外可见分光光度法有哪些相似和不同之处？ 答： 红外 紫外 基本原理 当物质分子吸收一定波长的光能，能引起分子振动和转动的能及跃迁，产生的吸收光谱一 般在中红外区，称为红外光谱 当物质分子吸收一定波长的光能，分子外层电子或分子轨道电子由基态跃迁到激发态，产生的吸收光 谱一般在紫外-可见光区。 仪器 傅立叶变换红外光谱仪 紫外可见光分光光度计 相同：红外光谱和紫外光谱都是分子吸收光谱。 不同：紫外光谱是由外层电子跃迁引起的。电子能级间隔一般约为1~20eV; 而红外光谱是分子的振动能级跃迁引起的，同时伴随转动能级跃迁，一般振动能级间隔约为0.05~1eV 。
实验3 红外吸收光谱
实验三红外吸收光谱 一、实验原理 1. 了解红外吸收光谱和相关的一起操作 2. 学会分析红外吸收光谱 二、实验原理 1. 红外光区的应用 红外光区位于0.8 ～1000 μm 波长范围间 近红外区：0.8～2.5μm中红外区：2.5～50μm 远红外区：50～1000μm 2. 基本原理 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。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。分子越大，红外谱带也越多。如下图：
3. 产生红外的基本条件 必须满足两个条件： (1)红外辐射光子的能量与分子振动能级跃迁所需能量相同。 (2)辐射与物质间有相互耦合作用（偶极距有变化） 4. 分子振动形式 对于双原子分子，其化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧，其振动类似于简谐振动； 对于多原子分子，振动较为复杂（原子多、化学键多、空间结构复杂），但可将其分解为多个简正振动来研究：伸缩振动ν和变形振动δ 5. 官能团和指纹区 红外谱图中有两个非常重要的区域，分别是4000~1300nm-1的高波数段官能团去和1300nm-1以下的低波数短的指纹区。 ?X-H伸缩振动区：4000~2500nm-1 ?叁键及双键积累区，2500~1900nm-1
仪器分析之红外吸收光谱法试题及答案
红外吸收光谱法习题 一、填空题 1. 在分子的红外光谱实验中,并非每一种振动都能产生一种红外吸收带,常常是实际吸收带比预期的要少得多。其原因是(1)_______; (2)________; (3)_______; (4)______。 2.乳化剂OP-10的化学名称为:烷基酚聚氧乙烯醚, 化学式: IR谱图中标记峰的归属:a_____, b____, c______, d____。 3.化合物的红外光谱图的主要振动吸收带应为: (1)3500～3100 cm-1处,有 ___________________振动吸收峰 (2)3000～2700 cm-1处,有 ___________________振动吸收峰 (3)1900～1650 cm-1处,有 ___________________振动吸收峰 (4)1475～1300 cm-1处,有 ___________________振动吸收峰 4.在苯的红外吸收光谱图中 (1) 3300～3000cm-1处,由________________________振动引起的吸收峰 (2) 1675～1400cm-1处,由________________________振动引起的吸收峰 (3) 1000～650cm-1处,由________________________振动引起的吸收峰 二、选择题 分子在红外光谱图上基频吸收峰的数目为 ( ) 1. Cl 2 (1) 0 (2) 1 (3) 2 (4) 3 2.下列关于分子振动的红外活性的叙述中正确的是 ( ) (1)凡极性分子的各种振动都是红外活性的,非极性分子的各种振动都不是红外活性的 (2)极性键的伸缩和变形振动都是红外活性的 (3)分子的偶极矩在振动时周期地变化,即为红外活性振动 (4)分子的偶极矩的大小在振动时周期地变化,必为红外活性振动,反之则不是 4.用红外吸收光谱法测定有机物结构时,试样应该是 ( ) (1)单质 (2)纯物质 (3)混合物 (4)任何
红外光谱原理
第二节 红外吸收光谱的基本原理 一、分子的振动与红外吸收 任何物质的分子都是由原子通过化学键联结起来而组成的。分子中的原子与化学键都处于不断的运动中。它们的运动，除了原子外层价电子跃迁以外，还有分子中原子的振动和分子本身的转动。这些运动形式都可能吸收外界能量而引起能级的跃迁，每一个振动能级常包含有很多转动分能级，因此在分子发生振动能级跃迁时，不可避免的发生转动能级的跃迁，因此无法测得纯振动光谱，故通常所测得的光谱实际上是振动-转动光谱，简称振转光谱。 1、双原子分子的振动 分子的振动运动可近似地看成一些用弹簧连接着的小球的运动。以双原子分子为例，若把两原子间的化学键看成质量可以忽略不计的弹簧，长度为r （键长），两个原子分子量为m 1、m 2。如果把两个原子看成两个小球，则它们之间的伸缩振动可以近似的看成沿轴线方向的简谐振动，如图3—2。因此可以把双原子分子称为谐振子。这个体系的振动频率υ（以波数表示），由经典力学（虎克定律）可导出： C ——光速（3×108 m/s ） υ= K ——化学键的力常数（N/m ） μ——折合质量（kg ） μ= 如果力常数以N/m 为单位，折合质量μ以原子质量为单位，则上式可简化为 υ=130.2 双原子分子的振动频率取决于化学键的力常数和原子的质量，化学键越强，相对原子质量越小，振动频率越高。 H-Cl 2892.4 cm -1 C=C 1683 cm -1 C-H 2911.4 cm -1 C-C 1190 cm -1 同类原子组成的化学键（折合质量相同），力常数大的，基本振动频率就大。由于氢的原子质量最小，故含氢原子单键的基本振动频率都出现在中红外的高频率区。 2、多原子分子的振动 1|D|ì2c K m 1m 2m 1m2+ K μ
红外吸收光谱分析
第三章红外吸收光谱分析 3.1概述 3.1.1红外吸收光谱的基本原理 红外吸收光谱法又称为分子振动转动光谱，属于分子光谱的范畴，是有机物结构分析的重要方法之一。当一定频率的红外光照射分子时，若分子中某个基团的振动频率和红外辐射的频率一致，两者产生共振，光的能量通过分子偶极矩的变化传递给分子，该基团就吸收了这个频率的红外光，产生振动能级跃迁；如果红外辐射的频率和分子中各基团的振动能级不一致，该频率的红外光将不被吸收。如果用频率连续变化的红外光照射某试样，分子将吸收某些频率的辐射，引起对应区域辐射强度的减弱，用仪器以吸收曲线的形式记录下来，就得到该试样的红外吸收光谱，稀溶液谱带的吸光度遵守Lambert-Beer定律。 图3-1为正辛烷的红外吸收光谱。红外谱图中的纵坐标为吸收强度，通常用透过率或吸光度表示，横坐标以波数或波长表示，两者互为倒数。图中的各个吸收谱带表示相应基团的振动频率。各种化合物分子结构不同，分子中各个基团的振动频率不同。其红外吸收光谱也不同，利用这一特性，可进行有机化合物的结构分析、定性鉴定和定量分析。 图3-1 正辛烷的红外光谱图 几乎所有的有机和无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一些同系物外，结构不同的两个化合物，它们的红外光谱一定不会相同。吸收谱带出现的频率位置是由分子振动能级决定，可以用经典力学(牛顿力学)的简正振动理论来说明。吸收谱带的强度则主要取决于振动过程中偶极矩的变化和能级跃迁的概率。也就是说，红外光谱中，吸收谱带的位置、形状和强度反映了分子结构的特点，而吸收谱带的吸收强度和分子组成或官能团的含量有关。
红外光谱特征吸收峰
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O-H、N-H、C-H、C=C、C=OH和C 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4000 cm-1 ~1300 cm-1和1800cm-1 （1300 cm-1 ）~ 600 cm-1两个区域。最有分析价值的基团频率在4000 cm-1 ~ 1300 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1800 cm-1 （1300 cm-1 ）~600 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）4000 ~2500 cm-1 X-H伸缩振动区，X可以是O、H、C或S等原子。 O-H基的伸缩振动出现在3650 ~3200 cm-1 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CCl4），浓度于0.01mol. dm-3时，在3650 ~3580 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3400 ~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3500~3100 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3000~2800 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；-
红外光谱法习题参考答案
第十二章 红外吸收光谱法 思考题和习题 8.如何利用红外吸收光谱区别烷烃、烯烃及炔烃？ 烷烃主要特征峰为2 3 3 ,,,CH s CH as CH H C δδδν-，其中νC-H 峰位一般接近3000cm -1又低于3000cm -1 。 烯烃主要特征峰为H C C C H C -==-=γνν,,，其中ν=C-H 峰位一般接近3000cm -1又高于3000cm -1 。νC=C 峰位约在1650 cm -1。H C -=γ是烯烃最具特征的峰，其位置约为1000-650 cm -1。 炔烃主要特征峰为H C C C H C -≡≡-≡γνν,,，其中H C -≡ν峰位在3333-3267cm -1 。C C ≡ν峰位在 2260-2100cm -1，是炔烃的高度特征峰。 9.如何在谱图上区别异丙基及叔丁基？ 当两个或三个甲基连接在同一个C 上时，则吸收峰s CH 3 δ分裂为双峰。如果是异丙基，双峰分别 位于1385 cm -1和1375 cm -1左右，其峰强基本相等。如果是叔丁基，双峰分别位于1365 cm -1 和1395 cm -1左右，且1365 cm -1峰的强度约为1395 cm -1的两倍。 10.如何利用红外吸收光谱确定芳香烃类化合物？ 利用芳香烃类化合物的主要特征峰来确定： 芳氢伸缩振动（ =C-H ），3100~3000cm -1 (通常有几个峰) 泛频峰2000~1667cm -1 苯环骨架振动（ c=c ），1650-1430 cm -1，~1600cm -1及~1500cm -1 芳氢面内弯曲振动（β=C-H ），1250~1000 cm -1 芳氢面外弯曲振动（ =C-H ），910~665cm -1 14．试用红外吸收光谱区别羧酸、酯、酸酐。 羧酸的特征吸收峰为v OH 、v C=O 及OH 峰。v OH （单体）~3550 cm -1 (尖锐)，v OH (二聚体)3400~2500(宽而散)，v C=O (单体)1760 cm -1 (S)，v as C=O (二聚体)1710~1700 cm -1 (S)。羧酸的 OH 峰位在955～915 cm -1 范围内为一宽谱带，其形状较独特。 酯的特征吸收峰为v C=O 、v c-o-c 峰，具体峰位值是：v C=O ~1735cm -1 (S)；v c-o-c 1300~1000cm -1 (S)。v as c-o-c
红外光谱习题答案解析
红外光谱习题 一． 选择题 1．红外光谱是（AE ） A ：分子光谱 B ：原子光谱 C ：吸光光谱 D ：电子光谱 E ：振动光谱 2．当用红外光激发分子振动能级跃迁时，化学键越强，则（ACE ） A ：吸收光子的能量越大 B ：吸收光子的波长越长 C ：吸收光子的频率越大 D ：吸收光子的数目越多 E ：吸收光子的波数越大 3．在下面各种振动模式中，不产生红外吸收的是（AC ） A ：乙炔分子中对称伸缩振动 B ：乙醚分子中不对称伸缩振动 C ：CO 2分子中对称伸缩振动 D ：H 2O 分子中对称伸缩振动 E ：HCl 分子中H －Cl 键伸缩振动 4．下面五种气体，不吸收红外光的是（D ） Ａ：O H 2 Ｂ：2CO Ｃ：HCl Ｄ：2N 5 分子不具有红外活性的,必须是（D ） Ａ：分子的偶极矩为零 Ｂ：分子没有振动 Ｃ：非极性分子 Ｄ：分子振动时没有偶极矩变化 Ｅ：双原子分子 6．预测以下各个键的振动频率所落的区域，正确的是（ACD ） Ａ：Ｏ－Ｈ伸缩振动数在4000～25001 -cm B:C-O 伸缩振动波数在2500～15001 -cm C:N-H 弯曲振动波数在4000～25001 -cm D:C-N 伸缩振动波数在1500～10001 -cm E:C ≡N 伸缩振动在1500～10001 -cm 7.下面给出五个化学键的力常数,如按简单双原子分子计算,则在红外光谱中波数最大者是（B ） A:乙烷中C-H 键,=k 510?达因1 -?cm B: 乙炔中C-H 键, =k 510?达因1 -?cm
C: 乙烷中C-C 键, =k 510?达因1 -?cm D: CH 3C ≡N 中C ≡N 键, =k 510?达因1 -?cm E:蚁醛中C=O 键, =k 510?达因1 -?cm 8．基化合物中,当C=O 的一端接上电负性基团则（ACE ） A:羰基的双键性增强 B:羰基的双键性减小 C:羰基的共价键成分增加 D:羰基的极性键成分减小 E:使羰基的振动频率增大 9．以下五个化合物,羰基伸缩振动的红外吸收波数最大者是（E ） A: B: C: D: E: 10．共轭效应使双键性质按下面哪一种形式改变（ABCD ） Ａ：使双键电子密度下降 Ｂ：双键略有伸长 Ｃ：使双键的力常数变小 Ｄ．使振动频率减小 Ｅ：使吸收光电子的波数增加 11．下五个化合物羰基伸缩振动的红外吸收波数最小的是（E ） A: B: C: D: E: 12．下面四个化合物中的C=C 伸缩振动频率最小的是（D ） A: B: C: D: 13．两 个化合物(1) ,(2) 如用红外光谱鉴别,主要依 据的谱带是（C ）
红外光谱实验报告
红外光谱实验报告 一、实验原理： 1、红外光谱法特点： 由于许多化合物在红外区域产生特征光谱，因此红外光谱法广 泛应用于这些物质的定性和定量分析，特别是对聚合物的定性 分析，用其他化学和物理方法较为困难，而红外光谱法简便易 行，特别适用于聚合物分析。 2、红外光谱的产生和表示 红外光谱定义：分子吸收红外光引起的振动能级跃迁和转动能级跃 迁而产生的吸收信号。 分子发生振动能级跃迁需要的能量对应光波的红外区域分类为： i.近红外区：10000-4000cm-1 ⅱ.中红外区：4000-400cm-1——最为常用，大多数化合物的化键振 动能级的跃迁发生在这一区域。 ⅲ.远红外区：400-10cm-1 产生红外吸收光谱的必要条件： 1）分子振动：只有在振动过程中产生偶极矩变化时才能吸收红外辐射。 ⅰ.双原子分子的振动：（一种振动方式）理想状态模型——把两个 原子看做由弹簧连接的两个质点，用此来 描述即伸缩振动；
图1 双原子分子的振动模型 ⅱ.多原子分子的振动：（简正振动，依据键长和键角变化分两大类） 伸缩振动：对称伸缩振动 反对称伸缩振动 弯曲振动：面内弯曲：剪切式振动 （变形振动）平面摇摆振动 面外弯曲振动：扭曲振动 非平面摇摆振动 ※同一种键型，不对称伸缩振动频率大于对称伸缩振动频率，伸缩振动频率大于弯曲振动频率。 ※当振动频率和入射光的频率一致时，入射光就被吸收，因而同一基团基本上总是相对稳定地在某一特定范围内出现吸收峰。ⅲ.分子振动频率： 基频吸收（强吸收峰）：基态到第一激发态所产生分子振动 的振动频率。 倍频吸收（弱吸收峰）：基态到第二激发态，比基频高一倍 处弱吸收，振动频率约为基频两倍。 组频吸收（复合频吸收）：多分子振动间相互作用，2个或
红外光谱实验报告
一、实验目的 1、掌握溴化钾压片法制备固体样品的方法； 2、学习并掌握美国尼高立IR-6700型红外光谱仪的使用方法； 3、初步学会对红外吸收光谱图的解析。 二、实验原理 红外光是一种波长介于可见光区和微波区之间的电磁波谱。波长在～1000μm。通常又把这个波段分成三个区域，即近红外区：波长在～μm（波数在13300～4000cm-1），又称泛频区；中红外区：波长在～50μm（波数在4000～200cm-1），又称振动区；远红外区：波长在50～1000μm（波数在200～10cm-1），又称转动区。其中中红外区是研究、应用最多的区域。 红外区的光谱除用波长λ表征外，更常用波数σ表征。波数是波长的倒数，表示单位厘米波长内所含波的数目。其关系式为： 三、仪器和试剂 1、仪器：美国尼高立IR-6700 2、试剂：溴化钾，聚乙烯，苯甲酸 3、傅立叶红外光谱仪(FTIR)的构造及工作原理 四、实验步骤
1、波数检验：将聚苯乙烯薄膜插入红外光谱仪的样品池处，从4000-650cm-1进行波数扫描，得到吸收光谱。 2、测绘苯甲酸的红外吸收光谱——溴化钾压片法 取1-2mg苯甲酸，加入在红外灯下烘干的100-200mg溴化钾粉末，在玛瑙研钵中充分磨细（颗粒约2μm），使之混合均匀。取出约80mg混合物均匀铺洒在干净的压模内，于压片机上制成直径透明薄片。将此片装于固体样品架上，样品架插入红外光谱仪的样品池处，从4000-400cm-1进行波数扫描，得到吸收光谱。 五、注意事项 1、实验室环境应该保持干燥； 2、确保样品与药品的纯度与干燥度； 3、在制备样品的时候要迅速以防止其吸收过多的水分，影响实验结果； 4、试样放入仪器的时候动作要迅速，避免当中的空气流动，影响实验的准确性。 5、溴化钾压片的过程中，粉末要在研钵中充分磨细，且于压片机上制得的透明薄片厚度要适当。 六、数据处理 该图中在波数700~800、1500~1600、2800~2975左右有峰形，证明了该物质中可能有烯烃的C-H变形振动，C-C间的伸缩振动，同时也拥有烷烃的C-H伸缩振动，推测为聚乙烯的红外谱图。 谱带位置/cm-1吸收基团的振动形式 )n—C— n≥4） （—C—(CH 2
红外吸收光谱法
红外吸收光谱法 第六章红外吸收光谱法 一、选择题 1.在含羰基的分子中，增加羰基的极性会使分子中该键的红外吸收带 ( ) (1) 向高波数方向移动 (2) 向低波数方向移动 (3) 不移动 (4) 稍有振动 2. 红外吸收光谱的产生是由于 ( ) (1) 分子外层电子、振动、转动能级的跃迁 (2) 原子外层电子、振动、转动能级的跃迁 (3) 分子振动-转动能级的跃迁 (4) 分子外层电子的能级跃迁 3. 色散型红外分光光度计检测器多用 ( ) (1) 电子倍增器 (2) 光电倍增管 (3) 高真空热电偶 (4) 无线电线圈 4.一种能作为色散型红外光谱仪色散元件的材料为 ( ) (1) 玻璃 (2) 石英 (3) 卤化物晶体 (4) 有机玻璃 -15.一个含氧化合物的红外光谱图在3600,3200cm有吸收峰, 下列化合物最可能 的是 ( ) (1) CH,CHO (2) CH,CO-CH 333 (3) CH,CHOH-CH (4) CH,O-CH-CH 33 323 6. Cl分子在红外光谱图上基频吸收峰的数目为 ( ) 2
(1) 0 (2) 1 (3) 2 (4) 3 7. 下列关于分子振动的红外活性的叙述中正确的是 ( ) (1)凡极性分子的各种振动都是红外活性的, 非极性分子的各种振动都不是红外活性的 (2) 极性键的伸缩和变形振动都是红外活性的 (3) 分子的偶极矩在振动时周期地变化, 即为红外活性振动 (4) 分子的偶极矩的大小在振动时周期地变化, 必为红外活性振动, 反之则不是 8. 羰基化合物中, C=O伸缩振动频率最高者为 ( ) O RC) R(1 O C) R F(2 O C) R Cl(3 O C) R Br(4 9.用红外吸收光谱法测定有机物结构时, 试样应该是 ( ) (1) 单质 (2) 纯物质 (3) 混合物 (4) 任何试样 10 以下四种气体不吸收红外光的是 ( ) (1)HO (2)CO (3)HCl (4)N 222 11. 红外光谱法, 试样状态可以是 ( ) (1) 气体状态 (2) 固体状态
红外吸收光谱解析
红外吸收光谱法 第一节概述 一、红外光谱测定的优点 20世纪50年代初期，红外光谱仪问世，揭开了有机物结构鉴定的新篇章。到了50年代末期，已经积累了大量的红外光谱数据，到70年代中期，红外光谱法成为了有机结构鉴定的重要方法。红外光谱测定的优点： 1、任何气态、液态、固态样品都可以进行红外光谱的测定，这是核磁、质谱、紫外等仪器所不及的。 2、每种化合物均有红外吸收，又有机化合物的红外光谱可以获得丰富的信息。 3、常规红外光谱仪价格低廉，易于购置。 4、样品用量小。 二、红外波段的划分 σ=104/λ（λnm σcm-1） 红外波段范围又可以进一步分为远红外、中红外、近红外 波段波长nm 波数cm-1 近红外0.75~2.5 13300~4000 中红外 2.5~15.4 4000~650 远红外15.4~830 650~12 三、红外光谱的表示方法 红外光谱图多以波长λ（nm）或波数σ（cm-1）为横坐标，表示吸收峰的位置，多以透光率T%为纵坐标，表示吸收强度，此时图谱中的吸收“峰”，其实是向下的“谷”。一般吸收峰的强弱均以很强（ε大于200）、强（ε在75-200）、中（ε在25-75）、弱（ε在5-25）、很弱（ε小于5），这里的ε为表观摩尔吸收系数 红外光谱中吸收峰的强度可以用吸光度（A）或透过率T%表示。峰的强度遵守朗伯-比耳定律。吸光度与透过率关系为 A=lg( ) T1 所以在红外光谱中“谷”越深（T%小），吸光度越大，吸收强度越强。第二节红外吸收光谱的基本原理
一、分子的振动与红外吸收 任何物质的分子都是由原子通过化学键联结起来而组成的。分子中的原 子与化学键都处于不断的运动中。它们的运动，除了原子外层价电子跃迁以 外，还有分子中原子的振动和分子本身的转动。这些运动形式都可能吸收外 界能量而引起能级的跃迁，每一个振动能级常包含有很多转动分能级，因此 在分子发生振动能级跃迁时，不可避免的发生转动能级的跃迁，因此无法测 得纯振动光谱，故通常所测得的光谱实际上是振动-转动光谱，简称振转光谱。 1、双原子分子的振动 分子的振动运动可近似地看成一些用弹簧连接着的小球的运动。以双原子 分子为例，若把两原子间的化学键看成质量可以忽略不计的弹簧，长度为r （键 长），两个原子分子量为m 1、m 2。如果把两个原子看成两个小球，则它们之 间的伸缩振动可以近似的看成沿轴线方向的简谐振动，如图3—2。因此可以 把双原子分子称为谐振子。这个体系的振动频率υ（以波数表示），由经典力 学（虎克定律）可导出： C ——光速（3×108 m/s ） υ= K ——化学键的力常数（N/m ） μ——折合质量（kg ） μ= 如果力常数以N/m 为单位，折合质量μ以原子质量为单位，则上式可简 化为 υ=130.2 双原子分子的振动频率取决于化学键的力常数和原子的质量，化学键越强，相对原子质量越小，振动频率越高。 H-Cl 2892.4 cm -1 C=C 1683 cm -1 C-H 2911.4 cm -1 C-C 1190 cm -1 同类原子组成的化学键（折合质量相同），力常数大的，基本振动频率就 大。由于氢的原子质量最小，故含氢原子单键的基本振动频率都出现在中红 外的高频率区。 2、多原子分子的振动 (1)、基本振动的类型 1πμ2c K m 1m 2m 1m2+ K μ