考试 常见高分子化合物红外光谱图
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红外光谱
n个原子的分子有（3n-6)个振动自由度或 对线型分子来说有(3n-5）个振动自由度。 实际的红外吸收带数目，常少于振动自由 度的数目。
（二）键的振动频率和吸收峰位置
红外吸收峰的位置取决于各化学键的振动 频率。键的振动频率与组成化学键的原子 的质量和化学键的性质有关。
成键原子的质量越小，吸收峰的波数 就越高 键长越短，键能越高，吸收峰所在的 波数也越高
解析IR图谱应注意的事项
1．某吸收峰不存在可确信某官能团不存在，但
是吸收峰存在并不能完全确证该官能团存在
2．不可能对于光谱图中所有吸收峰一一归属
3．有些弱峰、肩峰对结构研究可提供重要线索
（二）应用实例
试根据其IR谱推测以下化合物C8H8O的结构式。
分子式为C4H6O的化合物的UV谱在220nm有强吸收， 根据其IR谱推断该化合物的结构式。
弯曲振动 dC-H 1480-1300cm-1
正辛烷的红外光谱
（二）烯烃的特征吸收峰
nC-H (=C-H) 3100-3010cm-1 (m) nC=C 1675-1635cm-1 (s)
RCH=CH2 dC-H/cm-1 990(s) （面外） 910(s)
R2C=CH2 890(s)
RCH=CHR' RCH=CHR' （顺式） （反式） 730-650(m) 970(s)
1-H
nC-H 3350cm-1（sh）
nCC
2260-2100cm-1（w）
结构对称的炔烃没有nCC吸收。
1-辛炔的红外光谱
（四）芳烃的特征吸收峰
n C-H
n芳骨架 dC-H
3100-3000cm-1（m）
1625～1575cm-1（s）
（二）键的振动频率和吸收峰位置
红外吸收峰的位置取决于各化学键的振动 频率。键的振动频率与组成化学键的原子 的质量和化学键的性质有关。
成键原子的质量越小，吸收峰的波数 就越高 键长越短，键能越高，吸收峰所在的 波数也越高
解析IR图谱应注意的事项
1．某吸收峰不存在可确信某官能团不存在，但
是吸收峰存在并不能完全确证该官能团存在
2．不可能对于光谱图中所有吸收峰一一归属
3．有些弱峰、肩峰对结构研究可提供重要线索
（二）应用实例
试根据其IR谱推测以下化合物C8H8O的结构式。
分子式为C4H6O的化合物的UV谱在220nm有强吸收， 根据其IR谱推断该化合物的结构式。
弯曲振动 dC-H 1480-1300cm-1
正辛烷的红外光谱
（二）烯烃的特征吸收峰
nC-H (=C-H) 3100-3010cm-1 (m) nC=C 1675-1635cm-1 (s)
RCH=CH2 dC-H/cm-1 990(s) （面外） 910(s)
R2C=CH2 890(s)
RCH=CHR' RCH=CHR' （顺式） （反式） 730-650(m) 970(s)
1-H
nC-H 3350cm-1（sh）
nCC
2260-2100cm-1（w）
结构对称的炔烃没有nCC吸收。
1-辛炔的红外光谱
（四）芳烃的特征吸收峰
n C-H
n芳骨架 dC-H
3100-3000cm-1（m）
1625～1575cm-1（s）
第三章红外光谱IR
烷烃吸收峰
正己烷的红外光谱图
2，2，4-三甲基戊烷的红外光谱图
2、不饱和烃
• 烯烃 • 炔烃 • 芳香烃
2、1 烯烃 烯烃双键的特征吸收
影响双键碳碳伸缩振动吸收的因素
• 对称性：对称性越高，吸收强度越低。 • 与吸电子基团相连，振动波数下降，吸
收强度增加。 • 取代基的质量效应：双键上的氢被氘取
代后，波数下降10-20厘米-1。质量效应 • 共轭效应：使波数下降约30厘米-1 。
1-己烯的红外光谱图
~3060cm-1: 烯烃C—H伸缩振动；~1820:910cm-1倍频； ~1650cm-1: C=C伸缩振动；~995，905cm-1: C=CH2 非平面摇摆振动
顺式和反式2，2，5，5-四甲基己烯红外光谱 a 顺式 b 反式
v~
=
1
——
K
2C M
M = m1 m2 m1 + m2
双原子分子红外吸收的频率决定于折合质量和键力常数。
C-H C-C C-O C-Cl C-Br C-I
-1 cm
3000
1200 1100
800
550
500
v cm-1
力常数/g.s-2
CC 2200~2100
12~18105
C=C 1680~1620
C-H面外弯曲振动吸收峰位置（cm-1） 670
770-730，710-690 770-735
810-750，710-690 833-810
780-760，745-705 885-870，825-805 865-810，730-675
810-800 850-840 870-855
870
各类取代苯的倍频吸收和面外弯曲振动吸收
红外光谱(最全_最详细明了)、、
T%= I/I0×100%， I是透过强度，Io为入射强度。 横坐标：上方的横坐标是波长λ，单位μm;下方的横坐
_
标是波数（用 表示，波数大，频率也大），单位是
cm-1。
波数即波长的倒数，表示单位(cm)长度光中所含光波的 数目。波长或波数可以按下式互换：
_
( cm-1)=1/λ(cm)=104/λ(μm)
CH2-C(OH)=CH-COOC2H5 υC=O与υC=C在1650cm-1(w) υOH3000cm-1
1.4 有机化合物基团的特征吸收
化合物红外光谱是各种基团红外吸收的叠加 。
各种基团在红外光谱的特定区域会出现对应的吸收带， 其位置大致固定。
受化学结构和外部条件的影响，吸收带会发生位移，但 综合吸收峰位置、谱带强度、谱带形状及相关峰的存在，
（1）红外光谱图（表示方法一）
纵坐标为吸收强度，横坐标为波长λ（m）和波数
1/λ，单位：cm-1 。可以用峰数，峰位，峰形，峰强
来描述。 纵坐标是：吸光度A
应用：有机 化合物的结
构解析
定性：基团 的特征吸收
频率；
定量：特征 峰的强度；
（表示方法二） 纵坐标是百分透过率T%。 百分透过率的定义是辅射光透过样品物质的百分率，即
例1：如羰基的伸缩振动频率受苯环和烯键两种给电子共
轭基团的影响而下降。
化合物 CH3-CO-CH3 CH3-CH=CH-CO-CH3 Ph-CO-Ph
υC=O ( cm-1)
1715
1677
1665
例2：化合物 R-CO-CR’
υC=O ( cm-1)
~1715
R-CO-O-R’ ~1735 -I > +C
_
标是波数（用 表示，波数大，频率也大），单位是
cm-1。
波数即波长的倒数，表示单位(cm)长度光中所含光波的 数目。波长或波数可以按下式互换：
_
( cm-1)=1/λ(cm)=104/λ(μm)
CH2-C(OH)=CH-COOC2H5 υC=O与υC=C在1650cm-1(w) υOH3000cm-1
1.4 有机化合物基团的特征吸收
化合物红外光谱是各种基团红外吸收的叠加 。
各种基团在红外光谱的特定区域会出现对应的吸收带， 其位置大致固定。
受化学结构和外部条件的影响，吸收带会发生位移，但 综合吸收峰位置、谱带强度、谱带形状及相关峰的存在，
（1）红外光谱图（表示方法一）
纵坐标为吸收强度，横坐标为波长λ（m）和波数
1/λ，单位：cm-1 。可以用峰数，峰位，峰形，峰强
来描述。 纵坐标是：吸光度A
应用：有机 化合物的结
构解析
定性：基团 的特征吸收
频率；
定量：特征 峰的强度；
（表示方法二） 纵坐标是百分透过率T%。 百分透过率的定义是辅射光透过样品物质的百分率，即
例1：如羰基的伸缩振动频率受苯环和烯键两种给电子共
轭基团的影响而下降。
化合物 CH3-CO-CH3 CH3-CH=CH-CO-CH3 Ph-CO-Ph
υC=O ( cm-1)
1715
1677
1665
例2：化合物 R-CO-CR’
υC=O ( cm-1)
~1715
R-CO-O-R’ ~1735 -I > +C
红外光谱分析图
红外光谱分析图用红外光谱仪测试塑料薄膜的红外光谱非常简单。
由于采用厚度适当的透明薄膜，故可直接使用。
经过校正后可得到图1所示的图谱。
这是最简单的高分子光谱图，它只在2 916,2 849, 1 463和719cm-‘四处出现了吸收峰，说明该分子结构中不含苯环、按基、经基等官能团，只含有亚甲基一CHZ，其中2 916cm-‘对应反对称伸缩振动，2 849cm-‘对应对称伸缩振动，1 463cm-‘对应弯曲振动，据此可初步判断该材料为聚乙烯。
至于719cm-‘对应的峰可以不解读。
据资料介绍，该峰为}CHZ]n ( n } 4)弱吸收峰，用于判断碳链的长短，碳链越长，吸收峰越强[2]。
仔细观察可发现该处实际是双吸收峰。
低波数对应无定形聚乙烯吸收峰，高波数对应结晶态聚乙烯吸收峰[3]。
因此可认定该材料就是聚乙烯。
事实上，通过随设备所附图库也能检索出该材料类别，如图2所示，上半部分为试样谱图，下半部分为标准聚乙烯谱图，吻合率达99%以上，即可得出结论。
当然，也可以根据经验来判断。
通常用来制作薄膜的塑料无非聚乙烯(PE) ,聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)等几种，其中以PE和PVC价格低廉，来源广泛，是首先考虑的材料，而PVC由于氯原子的取代作用将使图谱发生很大变化，而且PVC薄膜中含有大量的添加剂，做光谱前一般需进行分离提纯，直接做谱图不可能得到图1所示的简单图谱。
因此可以确定，图1的材料就是PE。
图3所示为另一PE样品的红外光谱，它与图1基本相同。
由于PE中少量烯端基的存在，在909和990cm-‘有时能看到弱谱带，分别对应于RCH=CHZ中反式CH面外弯曲振动及CHZ面内弯曲振动。
图3中，1 720cm-‘处的小峰是由于含拨基的添加剂引起的，不是PE本身的峰。
图4所示为均聚PP红外光谱。
由于每两个碳就有一个甲基支链，因而除了1 460cm-‘的CH湾曲振动外，还有很强的甲基弯曲振动谱带出现在1 378cm-' o CH3和CH的伸缩振动与CHZ的伸缩振动叠加在一起，出现了2 8003 OOOcm-‘多重峰。
常见高分子红外光谱谱图解析
h2chchcch2cchch2hh2ccchch2h2ch12顺式14反式14990910cm1775741690cm1970cm112聚丁二烯3072cm1chch2伸缩振动3005cm1chch2伸缩振动2915cm1ch2不对称伸缩振动2840cm1ch2对称伸缩振动1640cm1cc伸缩振动1417cm1ch2弯曲振动991cm1chch2面外变形905cm1chch2面外变形824顺式14聚丁二烯3072cm1chch2伸缩振动3005cm1chch2伸缩振动2915cm1ch2不对称伸缩振动2843cm1ch2对称伸缩振动1639cm1cc伸缩振动1435cm1ch2弯曲振动992cm112chch2面外变形965cm1反式14chch面外变形910cm112chch2面外变形727cm1ch22面外变形用于橡胶的顺式14丁二烯的光谱中730cm1的宽强吸收很特征但反式14和12结构的吸收虽弱但仍很明显
1085、1015 cm－1 830 cm－1
>C=O 伸缩振动 苯环－C＝C－ 弯曲振动
－C(CH3)2 弯曲振动 －C－O－C－ 伸缩振动 苯环－C＝C－ 弯曲振动 对位取代苯环 ＝CH 面内变形 对位取代苯环 ＝CH 面外变形
15 / 24
13.聚对苯二甲酸乙二醇酯
3055 cm－1 2969 cm－1 2908 cm－1 1717 cm－1 1614、1579、1506、1454 cm－1 1472 cm－1 1265、1130 cm－1 1600、1582、1492、1452 cm－1 1021 cm－1 973 cm－1
1736 cm－1 1448 cm－1 1379 cm－1 1255、1165 cm－1 1026 cm－1 854 cm－1
18.聚甲基丙烯酸酯
1085、1015 cm－1 830 cm－1
>C=O 伸缩振动 苯环－C＝C－ 弯曲振动
－C(CH3)2 弯曲振动 －C－O－C－ 伸缩振动 苯环－C＝C－ 弯曲振动 对位取代苯环 ＝CH 面内变形 对位取代苯环 ＝CH 面外变形
15 / 24
13.聚对苯二甲酸乙二醇酯
3055 cm－1 2969 cm－1 2908 cm－1 1717 cm－1 1614、1579、1506、1454 cm－1 1472 cm－1 1265、1130 cm－1 1600、1582、1492、1452 cm－1 1021 cm－1 973 cm－1
1736 cm－1 1448 cm－1 1379 cm－1 1255、1165 cm－1 1026 cm－1 854 cm－1
18.聚甲基丙烯酸酯
红外光谱-全
精选可编辑ppt
11
振动自由度和峰数
含n个原子的分子，自由度为： 线性分子有 3n-5 个 非线性分子有 3n-6 个 理论上每个自由度在IR中可产生1个吸收峰，实际
上IR光谱中的峰数少于基本振动自由度，原因是： 1 振动过程中，伴随有偶极矩的振动才能产生吸收峰 2 频率完全相同的吸收峰，彼此发生简并（峰重叠） 3 强、宽峰覆盖相近的弱、窄峰 4 有些峰落在中红外区之外 5 有些吸收峰太弱，检测不出来
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22
振动耦合：
当两个振动频率相同
或相近的基团相邻并由 同一原子相连时，两个 振动相互作用（微扰） 产生共振，谱带一分为 二（高频和低频）。
O R1 C
O
R2 O
C=O as 1820 cm-1
s 1760 cm-1
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23
红外光谱仪及样品制备技术
色散型红外光谱仪 傅立叶变换红外光谱仪（FTIR） 红外样品的制备
O
C
R
R'
vC=0=1715cm-1
O
C R OR'
O
O
C
R
H
C
R
NH 2
vC=0=1730cm-1
vC=0=1680cm-1 I效应解释不了
O C R R'
O C R SR
O C R NH 2
vC=0=1735cm-1 vC=0=1715cm-1 I效应 > M效应
vC=0=1690cm-1 vC=0=1680cm-1 M效应 > I效应
从谱图可得信息： 1 吸收峰的位置（吸收频率） 2 吸收峰的强度 ,常用 vs (very strong), s (strong),
红外吸收光谱分析通用课件
光转换为电信号。
光源和样品室
提供样品所需的红外光，并保 持样品在分析过程中的稳定性 。
检测系统
用于检测电信号并转换为光谱 数据。
控制和数据处理系统
控制仪器操作，处理和显示光 谱数据。
红外吸收光谱仪器的使用与维护
仪器操作
按照操作手册正确设置和使用仪 器，确保安全性和准确性。
样品准备
根据分析需求准备样品，注意样品 的纯度和浓度。
根据样品类型选择适当的 制样方法，并按照操作步 骤进行样品制备。
将制备好的样品放入光谱 仪的样品仓中，设置合适 的扫描参数，如扫描范围 、分辨率等。
对光谱数据进行处理和分 析，提取所需的信息。
开始扫描，记录红外光谱 数据。
实验数据分析方法
峰位分析
峰形分析
通过分析红外光谱的峰位，确定特定官能 团或化学键的振动频率。
傅里叶变换红外光谱仪
基于傅里叶变换技术，具有高分辨率和灵敏度，广泛应用于化学 、物理和材料科学等领域。
差分移动红外光谱仪
通过差分技术消除背景干扰，适用于气体和液体的分析。
光声红外光谱仪
利用光声效应，适用于痕量气体和低浓度样品的分析。
红外吸收光谱仪器的结构与原理
干涉系统
是傅里叶变换红外光谱仪的核 心部分，通过干涉原理将红外
通过分析药物与生物大分子相互作用时的红外光 谱变化，可以研究药物的作用机制。
生物活性分子结构分析
分析
红外光谱可以用于检测药物代谢产物的结构和性 质。
06
红外吸收光谱分析在环境科学中的应 用
大气污染物的红外吸收光谱分析
总结词
大气污染物种类繁多，红外吸收光谱分析能够快速准确地检测出不同污染物的 成分和浓度。
光源和样品室
提供样品所需的红外光，并保 持样品在分析过程中的稳定性 。
检测系统
用于检测电信号并转换为光谱 数据。
控制和数据处理系统
控制仪器操作，处理和显示光 谱数据。
红外吸收光谱仪器的使用与维护
仪器操作
按照操作手册正确设置和使用仪 器，确保安全性和准确性。
样品准备
根据分析需求准备样品，注意样品 的纯度和浓度。
根据样品类型选择适当的 制样方法，并按照操作步 骤进行样品制备。
将制备好的样品放入光谱 仪的样品仓中，设置合适 的扫描参数，如扫描范围 、分辨率等。
对光谱数据进行处理和分 析，提取所需的信息。
开始扫描，记录红外光谱 数据。
实验数据分析方法
峰位分析
峰形分析
通过分析红外光谱的峰位，确定特定官能 团或化学键的振动频率。
傅里叶变换红外光谱仪
基于傅里叶变换技术，具有高分辨率和灵敏度，广泛应用于化学 、物理和材料科学等领域。
差分移动红外光谱仪
通过差分技术消除背景干扰，适用于气体和液体的分析。
光声红外光谱仪
利用光声效应，适用于痕量气体和低浓度样品的分析。
红外吸收光谱仪器的结构与原理
干涉系统
是傅里叶变换红外光谱仪的核 心部分，通过干涉原理将红外
通过分析药物与生物大分子相互作用时的红外光 谱变化，可以研究药物的作用机制。
生物活性分子结构分析
分析
红外光谱可以用于检测药物代谢产物的结构和性 质。
06
红外吸收光谱分析在环境科学中的应 用
大气污染物的红外吸收光谱分析
总结词
大气污染物种类繁多，红外吸收光谱分析能够快速准确地检测出不同污染物的 成分和浓度。
红外光谱
（2）倍频峰的强度主要取决于跃迁几率。
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。 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，分子的其它部分 对其吸收位置影响较小。通常把这种能代表某基团、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。
7
原
理
产生红外吸收的条件
条件一：辐射光子的能量应与振动跃迁所需能量相等。 红外光谱是由分子中成键分子的振动能级跃迁所引起 的吸收光谱，同时伴随转动能级的跃迁。 分子的振动总能量(Eν)为： Eν= （v +1/2）hν（ν=0，1，2，…） 分子振动能级的能量差为： △E振=△v•hν
决定峰强的因素
（1） 基频峰的强度主要取决于振动过程中 的偶极矩的变化。
偶极矩的影响因素： ü 原子的电负性 ü 化学键的振动形式 ü 分子的对称性：对称性高，峰强大 ü 氢键的形成：变强变宽 ü 与偶极矩大的基团共轭：增加峰强 ü 振动耦合和费米振动：增加峰强
峰强的表示方法
I × 100 % * 百分透过率： T % = I0
* 百分吸收率： * 吸光度：
I：表示透过光的强度； I0：表示入射光的强度。
* 摩尔吸光系数： （表示绝对峰强）
按摩尔吸光系数ε的大小划分吸收峰 的强弱等级，具体如下： ε >100 20< ε<100 10< ε<20 1< ε<10 非常强峰（vs） 强峰（s） 中强峰（m） 弱峰（w）
饱和烃基：3000～2700 cm-1，四个峰 －CH3：～2960（s）、～2870 cm-1（m） －CH2－：～2925（s）、～2850 cm-1（s） ＞CH－：～2890 cm-1 醛基：2850～2720 cm-1，两个吸收峰 巯基：2600～2500 cm-1，谱带尖锐，容易识别