红外光谱分析3
傅里叶变换红外光谱分析(第三版)
7.10羧酸盐类 2
化合物基团的 振动频率
3 7.11酯类化合
物基团的振动 频率
4 7.12酸酐类化
合物基团的振 动频率
5 7.13胺类化合
物基团的振动 频率
7.14铵盐类化合物 基团的振动频率
7.15氨基酸类化合 物基团的振动频率
7.16酰胺类化合物 基团的振动频率
7.17酰卤类化合物 基团的振动频率
析
作者介绍
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1.14氢键效应 1.15稀释剂效应
2.1单色光干 1
涉图和基本方 程
2.2二色光干 2
涉图和基本方 程
3
2.3多色光和 连续光源的干
涉图及基本方
程
4 2.4干涉图数
据的采集
5 2.5切趾（变
迹）函数
2.7红外光谱仪器 的分辨率
2.6相位校正
2.8噪声和信噪比
3.1中红外光谱仪
3.2近红外光谱仪和 近红外光谱
傅里叶变换红外光谱分析（第三版）
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化学
振动
红外光谱
版
红外光
光谱
傅里叶
红外光谱(IR)分析
4. 空间效应： (1)环状化合物的环张力效应：环张力越大，羰 基C=O频率越高。 环张力 四元环 五元环 六元环 (2)空间位阻效应：空间位阻使羰基与双键之间 的共轭受限制，故使C=O频率增高。 5. 氢键效应：氢键的形成，通常可使伸缩振动 频 率向低波数方向移动。
6. 振动偶合效应：当两个基团靠得很近时，产 生振动相互作用，使吸收峰发生分裂。
第三章 红 外 吸 收 光 谱 法
Infrared Absorption Spectrometry
§1 关于红外光谱
红外光谱在可见光区域微波区之间,其波长范 围约为0.75～1000m。
分为三个区： ◆近红外区 0.75～2.5m； ◆中红外区 2.5～25 m； ◆远红外区 25～1000 m
若分子由N个原子组成，则 需3N个坐标(自由度)确定N个原子位置； 分子自由度总数＝平动、振动、转动自由度 总和 故 3N＝平动自由度＋转动自由度＋振动自由度 即 振动自由度＝3N－(平度自由度＋转动自由度) 问题：怎样确定一个分子的平动自由度和 转动自由度？
(1) 平动自由度：分子的质心可沿x、y、z三 个坐标轴方向移动，故平动自由度＝3。
2. 共轭效应(C效应)：该效应使共轭体系具有 共平面性，电子云密度平均化，造成双键略有 伸长，单键略有缩短。故双键的吸收峰频率向 低波数方向移动。
例. C=O C=O 1715 cm-1 1685～1665 cm-1
3. 中介效应(M效应)： 例. C=O 在1680cm-1附近。 若用诱导效应看，则电负性大的N原子应使 C=O键力常数增加，吸收峰位应大于1715cm-1； 但实际情况相反，这是因中介效应造成的。 即N原子上的孤对电子与C=O的电子发生重 叠(p- 共轭)，使电子云密度平均化，造成C=O 键力常数降低，故使吸收峰频率移向低波数。
仪器分析3—红外吸收光谱法
傅立叶变换红外光谱仪
样品池
红外光源
摆动的 凹面镜
迈克尔逊 干扰仪
参比池
摆动的 凹面镜
检测器 干涉图谱 计算机 解析 还原
M1 II
同步摆动
I M2
红外谱图
BS
D
仪器组成
第五节 红外光谱法应用
红外光谱法由于操作简单，分析速度 快，样品用量少，不破坏样品，特征性 强等优点，在有机定性分析中应用广泛。 利用红外光谱可对化合物进行鉴定或结 构测定。 但由于吸收较复杂，在定量分析方面 应用受到一定限制。
第四章 红外吸收光谱分析法（IR）
Infrared Absorption Spectrometry
第一节
红外光谱基本知识
1、红外线波长范围： 光学光谱区域：10nm ～1000μm； 其中：10nm ～400nm为紫外光区 400nm ～760nm为可见光区， 760nm ～ 1000μm为红外光区。 为表示方便，红外光不用nm（纳米） 而用微米（ μm）表示其波长。
由原理图可见，红外分光光度计也主要 由光源、样品吸收池、单色器、检测器、 记录仪等部件构成。 1、光源:能斯特灯或硅碳棒
红外光谱仪中所用的光源通常是一种惰性固体，用 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。 硅碳棒是由碳化硅烧结而成，工作温度在1200-1500℃ 左右。
ε>100 非常强峰(vs) 20<ε<100 强 峰(s) 10<ε<20 中强峰(m) 1<ε<10 弱 峰(w)
红外光谱-3
薄膜法:
熔融法: 对熔点低，在熔融时不发生分解、升 华和其它化学变化的物质，用熔融法制备。可 将样品直接用红外灯或电吹风加热熔融后涂制 成膜。
热压成膜法: 对于某些聚合物可把它们放在两 块具有抛光面的金属块间加热，样品熔融后立 即用压片机压片，冷却后揭下薄膜直接测试。
由红外谱图看：从谱图的高频区可看到: 2260cm-1，氰基的伸缩振动吸收； 1647cm-1 ，乙烯基的-C=C-伸缩振动吸收。 由1865，990，935cm-1：表明为末端乙烯基。 1418cm-1：亚甲基的弯曲振动（1470cm-1，受到两侧不饱和
基团的影响，向低波数位移）和末端乙烯基弯曲振动（ 1400cm-1）。
The end！
练习
• 某化合物C9H10O，其IR光谱主要吸收峰位为3080， 3040，2980，2920，1690（s），1600，1580，1500，
1370，1230，750，690cm-1，试推断分子结构 。
解: U = 2 + 2? 9 10 = 5 ? 可能含有苯环
2
1690cm- 1强吸收 Þ 为nC= O
3) 固体:
①研糊法（液体石腊法） ②KBr压片法 ③薄膜法
固体样品的制备：
压片法: 将1~2mg固体试样与200mg纯KBr，在玛瑙研
钵中研细混合，研磨到粒度小于2μm，在压片机上 压成透明薄片，即可用于测定。
糊状法: 研细的固体粉末和石蜡油调成糊状，夹在两块
KBr盐片的中间，进行测试。 此法可消除水峰的干扰。液体石蜡本身有红外
• -CH2-。因而，可能有三种结构，甲酸丙酯，乙酸乙酯，丙酸甲 酯。但图中没有甲酸丙酯的醛基2720~2750cm-1的特征峰。
红外光谱图分析步骤解析：从谱图到化合物的信息解读
红外光谱图分析步骤解析：从谱图到化合物的信息解读红外光谱图是一种常用的分析工具，可以帮助科学家们确定化合物的结构和功能。
通过分析红外光谱图，我们可以了解化合物中的官能团和化学键的存在与类型。
本文将详细介绍红外光谱图分析的步骤，帮助读者更好地理解和解读红外光谱图。
1.步骤一：获取红外光谱图在进行红外光谱图分析之前，首先需要获取待分析化合物的红外光谱图。
这可以通过红外光谱仪来实现。
红外光谱仪会向待分析样品中发射红外光，然后测量样品对不同波长光的吸收情况。
通过这个过程，我们可以得到一张红外光谱图。
2.步骤二：观察谱图的整体形态在获得红外光谱图后，我们首先要观察谱图的整体形态。
红外光谱图通常以波数为横坐标，吸收强度为纵坐标。
我们可以注意到谱图中的吸收峰和吸收带。
吸收峰通常表示特定官能团的存在，而吸收带则表示化学键的存在。
3.步骤三：确定吸收峰的位置接下来，我们需要确定红外光谱图中各个吸收峰的位置。
不同官能团和化学键在红外光谱图中有特定的吸收位置。
通过比对已知化合物的红外光谱图和待分析化合物的红外光谱图，我们可以初步确定各个吸收峰的位置。
4.步骤四：解读吸收峰的强度除了吸收峰的位置，吸收峰的强度也是红外光谱图分析的重要信息之一。
吸收峰的强度可以反映化合物中特定官能团或化学键的含量。
通过比较吸收峰的强度，我们可以推断化合物中不同官能团或化学键的相对含量。
5.步骤五：分析吸收带的形态除了吸收峰，红外光谱图中的吸收带也提供了重要的信息。
吸收带的形态可以帮助我们判断化学键的类型。
例如，C=O键通常表现为一个尖锐的吸收带，而-OH键则表现为一个宽而平坦的吸收带。
6.步骤六：结合上述信息解析化合物通过观察红外光谱图中吸收峰和吸收带的位置、强度和形态，我们可以逐步解析化合物的结构和功能。
我们可以根据已知的红外光谱图数据库，对比待分析化合物的红外光谱图，找到相似的谱图，从而确定化合物的结构和功能。
7.结论红外光谱图分析是一种重要的化学分析方法，可以帮助科学家们确定化合物的结构和功能。
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*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、根本原理1、根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-1μ)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。
光学中的一个根本公式是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根本可以分为两大类：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。
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。
红外光谱分析
红外光谱分析红外光谱分析是一种重要的分析技术，广泛应用于化学、生物、材料等领域。
通过测量物质在红外光谱范围内的吸收和发射特性，可以得到物质分子的结构信息，实现物质的鉴定、定量分析和质量控制等目的。
本文将从红外光谱的基本原理、仪器设备、样品制备和数据解析等方面介绍红外光谱分析的相关知识。
一、基本原理红外光谱分析基于物质对红外辐射的吸收特性。
红外辐射是电磁波谱中的一部分，波长范围在0.78μm至1000μm之间，对应的频率范围在3000GHz至0.3THz之间。
物质分子由原子组成，原子核围绕电子运动，当受到外界的电磁波激发时，分子内部的键振动和转动将发生改变，导致物质吸收特定波长的红外辐射。
不同物质的分子结构和化学键在红外光谱图上表现出特征性的吸收峰，通过观察这些吸收峰的位置和强度可以确定物质的成分和结构。
二、仪器设备进行红外光谱分析需要使用红外光谱仪。
常见的红外光谱仪包括傅立叶变换红外光谱仪（FTIR）和光散射式红外光谱仪（IR）。
FTIR光谱仪通过傅立叶变换技术将红外辐射转换为光谱图，具有高灵敏度和快速测量的优点，适用于定性和定量分析。
光散射式红外光谱仪则通过散射光信号进行检测，适用于固态样品和表面分析。
三、样品制备在进行红外光谱分析前，需要对样品进行适当的制备处理。
液态样品可以直接涂覆在透明吸收的样品基底上进行测试，固态样品通常需要将样品捣碎并与适当的载体混合后进行测试。
在取样和制备过程中需要避免空气和水分的干扰，避免发生氧化和水解反应，影响测试结果的准确性。
四、数据解析红外光谱分析得到的数据通常以吸收光谱图的形式呈现。
吸收光谱图的横轴表示波数或波长，纵轴表示吸收强度，吸收峰的位置和形状反映了物质的分子结构。
数据解析是红外光谱分析的关键步骤，需要借助专业的光谱库和软件进行分析和比对，以确定样品的成分和结构信息。
在实际应用中，红外光谱分析可用于鉴定有机化合物、无机物质、生物大分子等多种样品，广泛应用于医药、食品、环境、材料科学等领域。
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1.红外光谱仪
色散型红外光谱仪 傅里叶变换红外光谱仪 （Fourier transform infrared spectrophotometor, FT-IR）
（1）色散型红外光谱仪
入射狭缝
准直镜
色散元件 （棱镜或光栅）
聚光镜
出射狭缝
单色器示意图
T=I(样品透射光强度)/I0(参比透射光强度)
IR思考题
1. 产生红外吸收的条件是什么？是否所有的分子振动 都会在红外谱图上产生吸收峰？为什么？
2.如何利用红外光谱区分RCH=CHR’顺反异构体？ 3.某红外光谱在3300、2950、2860、2120、1465和
1382cm -1有吸收峰，它与下述化合物中哪一个相符？ (a) CH3CH2C=CCH2CH2CH2CH3 (b) CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH3 (c) CH3CH2CH2CH2CH2CH2C=CH 4.什么叫指纹区？它有什么特点和用途？
（3）FT-IR的优点
输出功率大，灵敏度高，分辨率高 检测速度快（检测每一瞬间都包含了所有频率
的全部信息） 测量精度高 可很方便地从混合物的光谱信息中减去某些已
知的光谱，得到差示光谱
2.红外光谱测定技术
（1）IR法对试样的要求 气、液、固态皆可，一般应要求：
①试样应该是单一组份的纯物质，否则各组份光 谱相互重叠，难于判断。
9. 某未知化合物，分子式为C8H8O，其红外光 谱图如下，试推测其结构。
10. 某未知化合物，分子式为C4H6O2，其红 外光谱图如下，试推测其结构。
11. 推导C8H7N的结构，其红外光谱如下：
12. 某未知化合物，分子式为C9H10，其红外 光谱图如下，试推测其结构。
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。
单色光只产生一种余弦信号，复合光则产生多种余弦信号， 这些信号相互叠加组合，在=0处输出信号最强，结果得到 一个中央具有极大值，两边迅速衰减的对称形干涉图。
5.某化合物在4000~1300cm-1区间的红外吸收光 谱 如 下 图 ， 问 此 化 合 物 的 结 构 是 （ a） 还 是 （b）？
6.某未知化合物，分子式为C9H18，其红外光谱 图如下，试推测其结构。
7. 某未知化合物，分子式为C4H8O，其红外光 谱图如下，试推测其结构。
8.红外光谱和紫外光谱有何异同点？为什么 红外光谱法特别适合进行定性鉴定和结构分 析？
IR透射光谱显示的谱线实质上是反映样品光束与 参比光束的透射光在各个波长上的能量差异。
图6 空气中水蒸汽和C涉仪 样品 检测器 干涉图 计算机 图谱 FT-IR光谱仪结构框图
The Interferometer Fixed Mirror
White Light Laser
(c)=n/2(n=2,4,6 …)时，相位相同， 信号增强。
(b)=n/2(n=1,3,5 …)时，相位相反， 信号抵消。
Michelson干涉仪的作用：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；
Linear Drive Motor Moving Mirror
IR Source
White Light Detector Laser Detector IR Detector
图26 迈克尔逊（Michelson）干涉仪基本组成
两束反射光的光程 差=2(OF-OM)
(a)当两镜与分束 器的距离相等时， =0，两束光的相 位完全相同，检测 器测得的光强为两 束光强度之和。
②试样中应无游离水。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。
(2) 制样的方法
①气体样品的测定 ②液体样品的测定 液膜法（高沸点） 液体池（厚度易控） ③固体样品的测定 压片法（KBr法） 糊状法（液体石蜡） 熔融（或溶解）成膜法