高分子材料研究方法 红外光谱
实验1 红外光谱法鉴定聚合物的结构特征
实验1 红外光谱法鉴定聚合物的结构特征1.实验目的（1）了解红外光谱分析法的基本原理。
（2）初步掌握红外光谱样品的制备和红外光谱仪的使用。
（3）红外吸收光谱的应用和谱图的分析方法。
2.实验原理红外光谱与有机化合物、高分子化合物的结构之间存在密切的关系。
它是研究结构与性能关系的基本手段之一。
红外光谱分析具有速度快、取样微、高灵敏并能分析各种状态的样品等特点，广泛应用于高聚物领域，如对高聚物材料的定性定量分析，研究高聚物的序列分布，研究支化程度，研究高聚物的聚集形态结构，高聚物的聚合过程反应机理和老化，还可以对高聚物的力学性能进行研究。
红外光谱属于振动光谱，其光谱区域可进一步细分为近红外区（12800～4000cm-1）、中红外区（4000～200cm-1）和远红外区（200～10cm-1）。
其中最常用的是4000～400cm-1，大多数化合物的化学键振动能的跃迁发生在这一区域。
图2.18为典型的红外光谱。
横坐标为波数（cm-1，最常见）或波长（μm）,纵坐标为透光率或吸光度。
图1 聚苯乙烯的红外光谱在分子中存在着许多不同类型的振动，其振动与原子数有关。
含N个原子的分子有3N 个自由度，除去分子的平动和转动自由度外，振动自由度应为3N-6（线性分子是3N-5）。
这些振动可分为两类：一类是原子沿键轴方向伸缩使键长发生变化的振动，称为伸缩振动，用υ表示。
这种振动又分为对称伸缩振动（υs）和不对称伸缩振动（υas）。
另一类是原子垂直键轴方向振动，此类振动会引起分子的内键角发生变化，称为弯曲（或变形）振动，用δ表示，这种振动又分为面内弯曲振动（包括平面及剪式两种振动），面外弯曲振动（包括非平面摇摆及弯曲摇摆两种振动）。
图2为聚乙烯中-CH2-基团的几种振动模式。
图2 聚乙烯中-CH2-基团的振动模式分子振动能与振动频率成反比。
为计算分子振动频率，首先研究各个孤立的振动，即双原子分子的伸缩振动。
可用弹簧模型来描述最简单的双原子分子的简谐振动。
聚四氟乙烯标准红外光谱-概述说明以及解释
聚四氟乙烯标准红外光谱-概述说明以及解释1.引言1.1 概述聚四氟乙烯（polytetrafluoroethylene，简称PTFE）是一种具有独特性质和广泛应用的高分子材料。
聚四氟乙烯在工业和科学领域的应用广泛，主要是由于其出色的化学稳定性、高温耐受性、低摩擦系数和优良的绝缘性能。
它被广泛应用于各种领域，如化工、电子、医疗设备、润滑材料等。
聚四氟乙烯标准红外光谱是研究PTFE分子结构和化学键的重要手段之一。
红外光谱技术通过测量物质在红外光波段的吸收和散射来研究其分子结构和化学成分。
聚四氟乙烯的标准红外光谱可以提供关于其分子中氟原子与碳原子之间键的信息，有助于进一步了解PTFE的结构特性和性能表现。
本文将介绍聚四氟乙烯的基本特性，并重点探讨聚四氟乙烯标准红外光谱的重要性。
首先，我们将对聚四氟乙烯的基本特性进行介绍，包括其化学稳定性、高温耐受性和低摩擦系数等方面。
然后，我们将详细解释聚四氟乙烯标准红外光谱的意义，包括其在PTFE结构表征和性能评估方面的应用。
通过对聚四氟乙烯标准红外光谱的研究，我们可以深入了解该材料的分子结构、键的类型和数量，以及可能的晶体结构等信息。
本文的目的是提供一个综合性的概述，并对聚四氟乙烯标准红外光谱进行全面的介绍。
通过深入了解聚四氟乙烯标准红外光谱的研究意义和应用，我们可以更好地认识聚四氟乙烯的结构与性质之间的关系，并为其在各个领域的应用提供更加准确和可靠的科学依据。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将按照如下结构进行论述：第一部分为引言部分，包括概述、文章结构以及目的。
在概述部分，我们将简要介绍聚四氟乙烯标准红外光谱的背景和相关研究现状。
在文章结构部分，我们将介绍本文的结构框架和各个部分的内容。
在目的部分，我们将明确本文的研究目标。
第二部分为正文部分，本文将着重探讨聚四氟乙烯的基本特性以及聚四氟乙烯标准红外光谱的重要性。
在2.1小节，我们将详细介绍聚四氟乙烯的基本特性，包括其结构、化学性质和物理性质等方面的内容。
化学分析中的红外光谱技术
化学分析中的红外光谱技术红外光谱技术是一种重要的分析方法，广泛应用于化学领域。
它主要通过测定物质在红外光区域的吸收特性，从而获取有关物质结构和组成的信息。
以下是关于红外光谱技术的一些关键知识点：1.红外光谱的原理：红外光谱是利用物质对红外光的吸收作用，分析物质分子内部结构的一种技术。
红外光的波长范围在4000-400cm-1之间，不同类型的化学键和官能团在红外光区域有特定的吸收频率。
2.红外光谱仪：红外光谱仪是进行红外光谱分析的主要仪器设备。
它主要由光源、样品室、分光镜、检测器等部分组成。
样品通过红外光源照射，经过样品室后，由分光镜分离出不同波长的光，最后由检测器检测吸收的光强。
3.红外光谱图：红外光谱图是表示物质红外光谱吸收情况的图表。
横轴表示波数（cm-1），纵轴表示吸收强度。
红外光谱图可以用来分析物质的分子结构、化学键类型和官能团等信息。
4.红外光谱的应用：红外光谱技术在化学分析领域具有广泛的应用，可以用于定性分析、定量分析、结构分析、混合物分析等。
例如，通过红外光谱可以确定有机化合物的分子结构，分析高分子材料的组成等。
5.红外光谱的解析：红外光谱的解析主要包括峰的识别、峰的归属和峰的积分等步骤。
通过对红外光谱图中的吸收峰进行识别和归属，可以确定物质中的化学键类型和官能团，从而推断出物质的结构信息。
6.红外光谱的优点：红外光谱技术具有快速、简便、灵敏、准确等优点，是一种非常重要的分析方法。
它不仅适用于固体、液体样品，还可以用于气体和薄膜样品的研究。
7.红外光谱的局限性：虽然红外光谱技术具有很多优点，但也存在一定的局限性。
例如，红外光谱信号易受样品环境、化学计量比等因素的影响，因此在分析过程中需要注意样品的制备和测试条件的控制。
以上是关于化学分析中红外光谱技术的一些关键知识点，希望对您有所帮助。
习题及方法：1.习题：红外光谱图中，吸收峰的位置与哪个因素有关？解题思路：此题考查对红外光谱图的基本理解。
红外光谱知识点
红外光谱知识点一、红外光谱的基本原理。
1. 概念。
- 红外光谱（Infrared Spectroscopy，IR）是分子能选择性吸收某些波长的红外线，而引起分子中振动能级和转动能级的跃迁，检测红外线被吸收的情况可得到物质的红外吸收光谱。
2. 分子振动类型。
- 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，又分为对称伸缩振动（νs）和不对称伸缩振动（νas）。
例如，对于亚甲基（-CH₂ -），对称伸缩振动时两个C - H键同时伸长或缩短；不对称伸缩振动时一个C - H键伸长，另一个缩短。
- 弯曲振动：又称变形振动，是使键角发生周期性变化而键长不变的振动。
它包括面内弯曲振动（如剪式振动δ、面内摇摆振动ρ）和面外弯曲振动（如面外摇摆振动ω、扭曲振动τ）等。
以水分子为例，H - O - H的键角可以发生弯曲变化。
3. 红外吸收的条件。
- 分子振动必须伴随偶极矩的变化。
具有对称中心的分子，如二氧化碳（O = C = O），其对称伸缩振动不产生偶极矩变化，所以在红外光谱中没有该振动的吸收峰；而不对称伸缩振动产生偶极矩变化，有吸收峰。
- 辐射光子具有的能量与发生振动跃迁所需的能量相等。
根据E = hν（h为普朗克常量，ν为频率），只有当红外光的频率与分子振动频率相匹配时，才会发生吸收。
二、红外光谱仪及其工作原理。
1. 仪器类型。
- 色散型红外光谱仪：主要由光源、单色器、样品池、检测器和记录系统等部分组成。
光源产生的红外光经过单色器分光后，依次通过样品池和参比池，被样品吸收后的光强与参比光强比较，检测器检测光强的变化并转换为电信号，经记录系统得到红外光谱图。
- 傅里叶变换红外光谱仪（FT - IR）：基于迈克尔逊干涉仪原理。
光源发出的光经过干涉仪后变成干涉光，再照射到样品上，样品对干涉光有选择地吸收，含有样品信息的干涉光被检测器检测，经计算机进行傅里叶变换处理后得到红外光谱图。
它具有分辨率高、扫描速度快、光通量高等优点。
聚丙烯腈的红外光谱
聚丙烯腈的红外光谱聚丙烯腈是一种高分子化合物，它在红外光谱中表现出独特的光谱特征。
红外光谱是通过测量样品与红外光的交互作用来研究化合物结构的一种非破坏性分析方法。
本文将介绍聚丙烯腈在红外光谱中的特征及其在化学研究和实际应用中的意义。
聚丙烯腈的红外光谱呈现出多个谱峰，其位置和强度可以用于表征分子中的不同化学官能团。
在聚丙烯腈的红外光谱中，最常见的化学官能团为氰基（C≡N）和甲基（CH3），它们在不同波数处产生了不同的吸收峰。
氰基的吸收峰通常出现在2200-2300 cm-1区域，这是由于氰基的三键振动引起的。
在红外光谱中，氰基的振动频率特别高，因此可以用来检测具有氰基官能团的化合物。
除了氰基和甲基之外，聚丙烯腈的红外光谱中还可以观察到一些其他化学官能团的吸收峰，如亚胺基（C=O）、芳香环（Ar-H）和亚胺基的伸缩振动（C-N）。
通过观察这些吸收峰的位置和强度，可以进一步确定聚丙烯腈分子中的不同官能团及其相对含量。
聚丙烯腈在红外光谱中的特征对于其在化学研究和实际应用中的意义非常重要。
在纺织工业中，聚丙烯腈是一种常用的原料，用于生产合成纤维。
在聚合物材料的制备过程中，红外光谱可以用于检测反应产物的结构和纯度，以及确定合成过程中可能存在的化学反应。
聚丙烯腈的红外光谱还可以用于检测化学反应或材料中可能存在的缺陷。
如果聚合反应不完全，会导致产物中存在未反应的单体，这些单体通常也会在红外光谱中表现出特征吸收峰。
通过对这些吸收峰的分析，可以确定反应的完整性，并指导进一步的合成步骤。
聚丙烯腈的红外光谱对于确定其分子结构和化学官能团的存在非常重要，对于化学研究和工业生产都具有广泛的应用价值。
聚丙烯腈在红外光谱中的特征还可以用于确定其性质和应用。
在高分子材料中，聚丙烯腈可以被用作制备纤维、薄膜和聚合物膜等材料的原料。
通过对聚丙烯腈的红外光谱进行分析，可以确定其分子量、分子结构和官能团的种类和含量等信息，以指导材料选择和制备步骤的优化。
红外光谱法在高分子材料分析中的应用
红外光谱法在高分子材料分析中的应用红外光谱法是一种常用的分析方法，广泛应用于高分子材料的研究和分析中。
它利用高分子材料中的官能团对红外辐射的吸收特性进行分析，从而得到材料的结构信息和化学组成。
本文将详细介绍红外光谱法在高分子材料分析中的应用。
首先，红外光谱法可以用于高分子材料的结构鉴定。
高分子材料由长链状的分子组成，通常有许多不同类型的基团。
红外光谱法通过检测高分子材料中的官能团的振动吸收来确定其结构。
不同类型的官能团在红外光谱图上有不同的吸收峰，通过对比实验样品和参考标准的红外光谱图，我们可以确定高分子材料中的官能团的种类和存在方式。
例如，羰基(C=O)的伸缩振动位于1700 cm-1附近，羟基(OH)的振动位于3200-3600 cm-1附近。
通过观察这些吸收峰的位置和强度，我们可以推测高分子材料的组成和结构。
其次，红外光谱法可以用于高分子材料的质量分析。
高分子材料在不同制备条件下，其分子结构和化学组成可能会发生变化。
红外光谱法可以定量分析高分子材料中特定官能团的含量，从而确定其质量。
例如，聚乙烯中的羧酸官能团含量可以通过测量其红外吸收峰的强度来确定。
通过定量分析高分子材料中的官能团含量，我们可以评估材料的质量和性能。
此外，红外光谱法还可以用于高分子材料的结构演化研究。
高分子材料在加热、拉伸等外界条件下，其结构和性能也会发生变化。
红外光谱法可以在不同条件下对高分子材料进行原位监测，从而研究其结构演化过程。
例如，通过监测高分子材料中特定官能团的红外吸收峰的位置和强度变化，我们可以了解高分子材料在加热或拉伸过程中发生的结构变化，揭示其结构演化机制。
最后，红外光谱法还可以用于高分子材料的光化学反应研究。
高分子材料往往具有较好的光学性能，能够吸收光能并发生光化学反应。
通过红外光谱法可以监测高分子材料在光照条件下的结构变化，揭示其光化学反应机制。
例如，通过监测高分子材料中特定官能团的红外吸收峰的变化，可以研究高分子材料在光照条件下的裂解、交联等反应过程，为高分子材料的光学应用提供理论依据。
红外实验报告
红外光谱法测定高分子化合物的结构实验报告一、实验目的1.熟悉傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）的使用方法和工作原理。
2.掌握用KBr压片法制备固体样品进行红外光谱测定的技术和方法。
3.了解基本且常用的KBr压片制样技术在红外光谱测定中的应用。
4.通过对高分子材料红外光谱的解释的，初步学会红外光谱图的解析，能从图上获取一些高分子的组成结构信息。
二、实验原理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样，光的能量通过分子偶极矩的变化传递给分子，这个基团就吸收了一定频率的红外光。
分子吸收光能后由原来的振动基态能级跃迁到较高的振动能级。
按照量子学说，当分子从一个量子态跃迁到另一个量子态时，就要发射或吸收电磁波，两个量子状态间的能量差ΔE 与发射或吸收光的频率ν之间存在如下关系：ΔE=hν，式中h 为普朗克（Plank）常数，等于6.626*10-34J•s，频率ν=C/λ，C 是光速，C=2.9979*108m/s。
红外辐射的波长在2μm-50μm 之间。
红外光量子的能量较小，只能引起原子的振动和分子的转动，所以红外光谱又称振动转动光谱。
原子的振动相当于键合原子的键长与键角的周期性改变，相应于振动形式有伸缩振动和弯曲振动。
对于具体的基团与分子振动，其形式和名称有多种多样，对应于每一种振动形式有一种振动频率，其所具有的各种振动形式以及对应的谱带波数。
红外吸收光谱法的原理是当物质受到红外照射时，由于能量小而不足以引起电子的跃迁。
但它能引起分子的振动能级的跃迁。
这种能级跃迁是有选择性地吸收一定波长的红外光。
物质的这种性质表现为物质的吸收光谱。
红外光谱法是利用某些物质对电磁波中的红外光区特定频率的波具有选择性吸收的特性来进行结构分析、定性鉴定和定量测定的一种方法。
红外吸收光谱是在电磁辐射的作用下，分子中原子的振动能级和转动能级发生跃迁时所产生的分子吸收光谱。
由于这种跃迁时振动能级和转动能级的能量差比较小(前者约为1——0．05电子伏特，后者约为0．05——0．0035电子伏特)，因此其吸收光谱的波长均在红外光区(0．78—300微米)内。
高分子材料测试技术（精华版）
高分子材料的测试方法综述前言：高分子材料及其成品的性能与其化学，物理的组成，结构以及加工条件亲密相关；为了表征性能与组成，结构和加工参数之间的关系，分析测试技术将起到唯独的打算作用; 并为评定材料质量，改进产品性能和研制新材料供应依据；不管是基本的材料性质，仍是加工性质( 或加工参数) 以及产品性质，客观标准的评定都需要某种测试技术供应参数进行表征；摘要：DTA DSC 红外光谱1 差热分析和差示扫描量热法差热分析1，差热分析的定义差热分析是布程控温度下，测量物质和参比物之间的温度差与温度关系的技术；这种. 关系可用数学式表示为温度;TR 参比物温度；，式中Ts 为试样2，差热分析的测试原理与仪器组成根据热分析定义，全部热分析仪器，差热分析仪器也不例外，它们都是田三大部分组成:(1) 被测物质的物理性质检测装置部分；如图 1.} 虚线内组成一也称主体部分;(2) 温度程序掌握装置部分制和数据处理装置部分；;(3) 显示记录装置部分；此外，仍有气氛控差热分析仪器的组成如下列图，虚线内为其测里原理S为试样；UTC为由控温热电偶送出的微伏信一号;R 为参比吻;UT 为由试样的热电偶送出的毫伏信号;E 为电炉;U T 为由差示热散偶送出的毫伏信号l程序掌握器；2. 氛掌握；3. 差热放大器；4. 记录仪差示扫描量热法1，差示扫描量热法定义差示扫描量热法是在程控温度下，测量输入到物质和参比物之间的功率差与温度关系的技术，用数学式表示为2，外加热式的功率补偿型差示扫描量热仪器的结构组成1. 温度程序掌握器;2. 气氛掌握;3. 差热放大器;4. 功率补偿放大器;5. 记录仪由于扫描量热法是在差热分析基础上进展起来的，因此，差示扫描量热仪在仪器结构组成上与差热分析仪特别相像；热流型兼示扫描量热法，实际上就是定量差热分析；功率补偿型差示扫描量热仪与差热分析仪的主要区分是前者在试样S侧和参比物R侧/l 面分别增加一个功率补偿加热丝( 或称加热器) ，此外仍增加一个功率补偿放大器；而内加热式功率补偿型差示扫描量热仪结构组成特点是测温敏锐. 元件是用铂电阻处而不是热电偶；高分子材料讨论中的应用差热分析技术和差示扫描里热技术在高分子材料科学与工程中的详细应用；为了实际应用时到底采纳哪种技术更为有益，先将这两种技术作比较；DTA 和DSC的主要区分:DTA 测定的是试样和参比物之间的温度差; 而DAC 测定的是热流率dH/dt, 定量便利；因此，DSC主要优点是热量定里便利，辨论率高，灵敏度好;. 其缺点是使用温度低，以功率补偿型DSC为例，最高温度只能到725；对于DTA，目前超高温DTA可作到2400 C，一般高温炉也能作到1500；所以，需要用高温的矿物，冶金等领域仍只能用DTA.但是对于需要温度不高, 灵敏度要求很高的有机，高分子及生物化学领域,DSC就是一种很有用的技术，正因如此，其进展也特别快速；近年来，DTA和DSC在高分子方而的应用特殊广泛，如讨论聚合物的相转变，测定结晶温度T, 结晶度θ，熔点Tm，等温结晶动力学参数和玻璃化转变温度以及讨论聚合，同化，交联，氧化，分解等反应，并测定反应温度或反应温区，TR，反应热，反应动力学参数等；2 热重法和微商热重法热重法和微商热重法定义热重法：根据ICTAC命名，热重法是在程序掌握温度下，测量物质的质量与温度关系的一种技术；用数学表达式为W=f（T 或t ）式中:W 为物质重量；T 为温度；t 为时间微商热重法: 将热重法得到的热重曲线对时间或温度一阶微商的方法；记录的曲线为微商热重曲线简称DTG曲线，纵坐标为质量变化速率,dm/dt 或dm/dT;横坐标为时间或温度；测试原理由上述TG(DTG 定)义，可知其简洁原理；粗略的说；热重分析技术就是把物质放在炉子里进行加热称量的技术；也可在降温下称量；能够进行这种测量的仪器就是热天平(Therrnobalanee} ；下图分别表示热天平简洁示意图（简易的热重分析技术的简洁原理）和近代热天平的原理图；热重法( 微商热重法) 在高分子材料讨论中的应用热重法的主要特点是定量性强，能准地测量物质的质量变化及变化的速率；然而热重法的试验结果与试验条件有关；但是，对商品化的热天平而言，只要选用相同的试验条件，同种样品的热重数据是能重现的；试验证明，热重法广泛地应用在化学及化学有关的领域中，20 世纪50 岁月，热重法曾有力地推动了无机分析化学的进展，到幼岁月，热重法又在聚合物科学领域发挥根大作用；近年来，可以说在冶金学，漆料及油墨科学，制陶学，食品工艺学，无机化学，有机化学，生物化学及地球化学等学科中，热重法都有广泛的应用，发挥重要的作用；随着高分子材料与工程的. 进展，人们广泛应用热重法来讨论其中包括评估高分子材料的热稳固性，添加剂对热稳固的影响，氧化稳固性的测定，含湿量和添加剂含量的测定，反应动力学的讨论和共聚物，共混物体系的定量分析，聚合物和共聚物的热裂解以及热老化的讨论，等等；热重法现已成为生产部门和讨论单位讨论高分子材料热变化过程的重要手段，生产中可直接用于掌握工艺过程，理论土就可讨论聚合物分子链的端基情形；通过反应动力学的讨论，可以求得降解反应的速度常数，反应级数，频率因子及活化能；由于热重法具有分析速度快，样品用量少的特点，因而在高分子材料热老化方面的讨论中也口益引人注目；3 红外吸取光谱法红外吸取光谱特点红外吸取光谱最突出的特点是具有高度的特点性，除光学异构体外，每神化合物都有自己的红外吸取光谱；因此，红外光谱法特殊适于鉴定有机物，高聚物，以及其它复杂结构的自然及人工合成产物；固态，液态，气态样品均可测定，测试过程不破坏样品，分析速度快，样品用量少，操作简便；由于红外光潜法具有这些优点，现已成为化学试验室必不行少的分析仪器；但红外光谱法在定量分析. 方面精确度不高；在对复杂的未知物进行结构鉴定上，由丁它主要的特点是供应关于官能团的结构信息；故尚须结合紫外，核磁，质谱（U V，NMR，MS）及其它理化数据. 进行综合判定；目前在我国航空二二业系统中已广泛使用红外光谱代替传统的化学分析方法，对各种非金属材料进行质量监控; 并已制定了相应的检验标准，在各单位推广应用，取得了明显的经济效益；红外光谱仪，特殊是配有衰减全反射（ATR）漫反射(DRS)和光声池(PAS)等附件的傅里叫‘变换红外光谱仪，在涂料，胶粘剂，工程塑料以及树脂基复合材料的讨论中发挥着越来越大的作用；红外光谱仪器目前生产和使用的红外光谱仪主要有两大类，即色散型红外分光光度计和于涉分光——傅里叶变换红外光谱仪；用激光做光源的激光红外光谱仪尚处于研制阶段；1，色散型双光束红外分光光度计色散型红外分光光度计是由光源，单色器，检测器和放大记录系统等几个基术部分组成的；下图是红外分光光度计的方块图2，傅里叶变换红外光谱仪( 简称FT-IR)博里叶变换红外光谱仪与上述的色散型红外光谱仪的工作原理有很大不同，FT-IR 主要是由光源，迈克尔逊干涉仪，探测器和运算机等几部分组成；其工作原理如下列图；光源发出的红外辐射，通过迈克尔逊千涉仪变成干涉图，通过祥品后即得到带有样品信息的干涉图，经放大器将信号放大，记录在磁带或穿孔卡片或纸带. 上，输入通用电子运算机处理或直接输入到专用运算机的磁芯储备体系中；当十涉图经模拟一数字转换器(A/D)) 进行运算后，再经数字模拟转换(D/A) ，由波数分析器扫描，便可由X 一Y 记录器绘出通常的透过率对应波数关系的红外光谱；R—红外. 光源；M1肯定镜:M2 一一动镜;B —光束分裂器;S—样品；D—探测器；A—放大器;F—滤光器;A/D 模数转换骼;D/A 一数模转换器3，傅里叶变换红外光谱仪与一般色散型红外分光光度计相比的优点:①具有很高的辨论力；②波数精度高；③扫描时闻快；④光谱范畴宽；⑤灵敏度高；高聚物方面的应用红外光谱是讨论高聚物的一个很有成效的工具；讨论内容也很广泛，不仅可以鉴定米知聚合物的结构，剖析各种高聚物中添加剂，助剂，定量分析共聚物的组成，而且可以考察聚合物的结构，讨论聚合反应，测定聚合物的结晶度，取向度，判别它的立休构型等；.。
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? 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个整个分子绕轴的转 动。这6种运动不是分子振动， 振动形式有（3n-6）种
? 对直线型分子，若贯穿所有原
子的轴在x方向，则整个分子只
能绕y、z轴转动，直线性分子振
动2形02式0/4/为5 （3n-5）种
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15 ? 17 9.5Байду номын сангаас? 9.9
4.5 ? 5.6
2222 cm-1 1667 cm-1 1429 cm-1
化学键键强越强（K 越大）原子折合质量越小，化学键的振
动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。
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?多原子分子的振动
? 分子由n个原子组成，每个原子 在空间有3个自由度，因此n个 原子组成的分子共有3n个自由 度，即3n种运动状态
金属有机化合物、金属络合物的伸缩和变角振动等，主要用
于研究分子结构及气体的纯转动光谱。各类化合物在远红外
区20的20/4吸/5 收规律不如中红外区成熟。
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4000-1300cm-1 ——官能团区 1300cm-1以下 ——指纹区
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? 红外吸收的基本原理
?物质的分子是由原子组成的。在分子内部存在着三种运 动形式，即电子绕原子核运动，原子核的振动和转动。 每种运动都有一定的量子化的能量 E ＝E 平＋ E 转＋ E 振＋ E 电
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?常见基团的红外吸收带
=C-H C-H C?C C=C
O-H O-H （氢键）
C=O C-C ，C-N，C-O
S-H P-H N-O N-N C-F C-X
N-H
C?N C=N
3500
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3000 2500 2000
特征区
C-H ，N-H，O-H
1500 1000 500
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? 红外光谱法的特点
?样品的状态不受限制，气体、液体、固体均可进 行红外测试
?样品用量少
?每种化合物都有红外吸收，由有机化合物的红 外光谱可以得到丰富的信息
?常规的红外光谱仪价格相对低廉
?操作比较简单
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?基本概念
?波长与波数
γ=C/λ
γ=1/λ=γ/C
?电磁波波段的划分
IR ：0.7-1000μm
?近红外、远红外及中红外
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?近红外区（波长范围 0.7-2.5μm）(15000-4000cm-1 )
低能量的电子跃迁及X-H 的伸缩与弯曲振动的倍频与组合频都 在此区，与基频相比强度较弱.相差约两个数量级之多，测定 时需要加大样品的浓度。可用于定性定量分析。
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? 红外光谱产生的条件
1. 2. 红外活性：红外光与分子间有偶合作用，只 有引起分子偶极矩发生变化的振动才能引起红 外吸收
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?偶极子在交变电场中的作用示意图
对于一极性双原子分子A-B ，在振动中随着原子间距离的变 化而引起分子偶极距的变化，结果会产生一个稳定的交变电 场，其频率等于振动的频率，此稳定的交变电场将和运动的 具有相同频率的电磁辐射电场相互作用，从而吸收辐射能量
第二章 红外光谱
Infrared Absorption Spectroscopy, IR
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?红外光谱法概述
?19世纪初 :红外光的存在 ?1950年 ：红外分光光度计 ?1970年 ：傅立叶变换红外光谱仪（FTIR ） ?全反射红外(ATR) ?红外光声光谱(PAS/FTIR) ?色谱-红外联用
Transmittance spectrum of lactic acid
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?聚合物的谱带
?组成吸收带
化学组成、单体的连接方式、支化或交联、序列分布等
?构象谱带
这类谱带与高分子链中某些基团的构象有关，在不同的 相态中表现不同
?即使同一物质，其红外谱图的测定条件，如测定方法，样 品状态、浓度、溶剂、仪器操作条件等不同，谱图也有所 差别（外因）
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?红外谱图的表示方法
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Absorbance spectrum of lactic acid
T%=lgI/I 0×100% A=lg1/T=lgI 0/I I- 入射光被样品吸收后 透过的光强度 I 0-入射光强度
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?基频：从基态到第一振动激发态产生的吸收频率 ?倍频：从基态到第二振动激发态产生的吸收频率。
?实际上分子振动是一种非简谐振动，对于双原子分子
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? 红外光谱与分子结构的关系
1、红外光谱的分区 （1）基团结构与振动频率的关系
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（2）基团频率的划分
?用红外光照射化合物分子，分子吸收红外光的能量使其 振动能级和转动能级产生跃迁
?只有当外来电磁辐射的能量恰好等于基态与某一激发态 的能量之差时(ΔΕ=hυ)，这个能量才能被分子吸收产生红 外光谱，或者说只有当外来电磁辐射的频率恰好等于从 基态跃迁到某一激发态的频率时，则产生共振吸收—— 产生红外光谱。
?红外吸收光谱是一种分子吸收光谱。
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? 分子振动的形式
?伸缩振动： Stretching Vibration 高波数区
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?弯曲振动： Bending Vibration
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低波数区
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? 双原子分子的振动
键类型 力常数 峰位
—C ?C — > —C =C — > —C — C —
指纹区25
2、影响基团频率位移的因素（内因）
（1）电子效应 1）诱导效应
2）共轭效应
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（2）空间效应 1）空间位阻
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2）环的张力
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（3）氢键效应
异丙醇的液膜（ a）和气相（ b）红外光谱
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（4）耦合效应
Caution：
?中红外区（波长范围 2.5-25μm）(4000-400cm-1 )
分子中原子振动的基频谱带在此区。所谓基频是分子从基态跃 迁到第一激发态的共振吸收频率。此区适用于有机化合物的 结构分析和定量分析。
?远红外区（波长范围 25—1000μm）(400-10cm-1 )
主要是分子的骨架弯曲振动及无机化合物重原子之间的振动，