红外图谱分析方法大全
红外光谱分析法
第一节 基本理论
一、红外吸收光谱的测定与表示法
1. 测定方法 红外光谱测定时所需样品极少，一般为1～5mg。 *固体样品有三种处理方法：
1）配成溶液， 2）与饱和烃如医用石蜡油研成胡状 3）与粉状溴化钾压片，一般用1～2mg样品，与200mg溴化 钾压制成片，可避免溶剂干扰。 *液体样品处理方法： 若不配成溶液，一小滴就够，可直接放在两片吸收池窗板中 间进行测定，叫液膜法。
图2-5正辛烷的红外光谱 （Ⅰ）：2960～2850cm-1； （Ⅱ）－CH2－的剪式振动：1465cm-1； （Ⅲ）δ －CH3 (对称)：1380cm-1； （Ⅳ）的平面摇摆振动：～725cm-1
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CH3
（21）375CcHm-1两CH个3：强度当接分近子的中吸出收现带异，丙基时，甲基的1380cm-1带分裂为1385、 （3） －C(CH3)3：叔丁基与异丙基相似，也使1380cm-1带发生分裂，
另一部分光透过，若将其透过的光用单色器进行色散，就可以得到
一带暗条的谱带。若以波长或波数为横坐标，以百分吸收率为纵坐
标，把这谱带记录下来，就得到了该样品的红外吸收光谱图,获得红
外振动信息。
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红外吸收光谱的图谱多以波长（或波数 ）为横坐标，以表示吸收峰的位置；若 用吸收百分率（adsorption%)表示吸收 强度时，吸收峰向上，但是通常以透射 百分率（transmittance％）表示。
振动或称伸张振动），常用符号“S”或
“ν”表示。
H
H
H
H
C
C
对称伸缩振动（νSCH2）
非对称伸缩振动（νasCH2）
2、弯曲振动：
面内弯曲振动 面外弯曲振动 （1）面内弯曲振动：分为剪式和平面摇摆弯曲振动两种。
第三章：红外光谱分析
差频峰：当吸收峰与发射峰相重叠时产生的峰 1-2。
泛频峰可以观察到，但很弱，可提供分子的“指纹”。
第三章 红外光谱分析(IR)
§3-2 原 理
4、谱带强度:
分子对称度高，振动偶极矩小，产生的谱带就弱；反之则强。如C=C，C-
C因对称度高，其振动峰强度小；而C=X，C-X，因对称性低，其振动峰强 度就大。峰强度可用很强（ vs ）、强（ s ）、中（ m ）、弱（ w ）、很弱 （vw）等来表示。
§3-2 原 理
1、峰位
化学键的力常数k 越大，原子折合质量越
小，键的振动频率越大，吸收峰将出现 在高波数区（短波长区）；反之，出现 在低波数区（高波长区）。
第三章 红外光谱分析(IR)
§3-2 原 理
c)、理论振动数（峰数）: 设分子的原子数为n，
※ 对非线型分子,理论振动数=3n-6
如H2O分子，其振动数为3×3-6=3
第三章 红外光谱分析(IR)
§3-2 原 理
(2)、 多原子分子：
返回
多原子分子的振动更为复杂（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。 a)、简正振动
b)、简正振动基本形式
c)、峰位
d)、理论振动数（峰数）
第三章 红外光谱分析(IR)
§3-2 原 理
a)、简正振动：
第三章 红外光谱分析(IR)
§3-1 概 述
1892年发现，凡是含有甲基的物质都会强烈地吸收波 长3.4m的红外光，从而推断凡是在该波长处产生强烈吸 收的物质都含有甲基。 这种利用样品对不同波长红外光的吸收程度研究物质 的分子组成和结构的方法，称为红外分子吸收光谱法。到 1905年前后，人们已系统研究了数百种化合物的红外吸收 光谱，并总结了一些物质分子基团与其红外吸收带之间的 关系。 1930年有人用群论和量子力学方法计算了许多简单分 子的基频和键力常数，发展了红外光谱的理论研究。
红外光谱图分析.doc
红外识谱歌红外可分远中近，中红特征指纹区，1300来分界，注意横轴划分异。
看图要知红外仪，弄清物态液固气。
样品来源制样法，物化性能多联系。
识图先学饱和烃，三千以下看峰形。
2960、2870是甲基，2930、2850亚甲峰。
1470碳氢弯，1380甲基显。
二个甲基同一碳，1380分二半。
面内摇摆720，长链亚甲亦可辨。
烯氢伸展过三千，排除倍频和卤烷。
末端烯烃此峰强，只有一氢不明显。
化合物，又键偏，～1650会出现。
烯氢面外易变形，1000以下有强峰。
910端基氢，再有一氢990。
顺式二氢690，反式移至970；单氢出峰820，干扰顺式难确定。
炔氢伸展三千三，峰强很大峰形尖。
三键伸展二千二，炔氢摇摆六百八。
芳烃呼吸很特征，1600～1430。
1650～2000，取代方式区分明。
900～650，面外弯曲定芳氢。
五氢吸收有两峰，700和750；四氢只有750，二氢相邻830；间二取代出三峰，700、780，880处孤立氢醇酚羟基易缔合，三千三处有强峰。
C－O伸展吸收大，伯仲叔醇位不同。
1050伯醇显，1100乃是仲，1150叔醇在，1230才是酚。
1110醚链伸，注意排除酯酸醇。
若与π键紧相连，二个吸收要看准，1050对称峰，1250反对称。
苯环若有甲氧基，碳氢伸展2820。
次甲基二氧连苯环，930处有强峰，环氧乙烷有三峰，1260环振动，九百上下反对称，八百左右最特征。
缩醛酮，特殊醚，1110非缩酮。
酸酐也有C－O键，开链环酐有区别，开链强宽一千一，环酐移至1250。
羰基伸展一千七，2720定醛基。
吸电效应波数高，共轭则向低频移。
张力促使振动快，环外双键可类比。
二千五到三千三，羧酸氢键峰形宽，920，钝峰显，羧基可定二聚酸、酸酐千八来偶合，双峰60严相隔，链状酸酐高频强，环状酸酐高频弱。
羧酸盐，偶合生，羰基伸缩出双峰，1600反对称，1400对称峰。
1740酯羰基，何酸可看碳氧展。
1180甲酸酯，1190是丙酸，1220乙酸酯，1250芳香酸。
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。
红外谱图分析步骤
红外谱图分析步骤
先应该对各官能团的特征吸收熟记于心，因为官能团特征吸收是解析谱图的基础。
对一张已经拿到手的红外谱图：
（1）首先依据谱图推出化合物碳架类型：根据分子式计算不饱和度，公式：不饱和度＝F+1+(T-O)/2 其中：F：化合价为4价的原子个数（主要是C原子），T：化合价为3价的原子个数（主要是N
原子），O：化合价为1价的原子个数（主要是H原子），举个例子：比如苯：C6H6，不饱和度＝6+1+（0-6）/2＝4，3个双键加一个
环，正好为4个不饱和度。
（2）分析3300——2800cm^-1区域C-H伸缩振动吸收；以3000 cm^-1为界:高于3000cm^-1为不饱和碳C-H伸缩振动吸收，
有可能为烯, 炔, 芳香化合物,而低于3000cm^-1一般为饱和C-H伸缩振动吸收；
（3）若在稍高于3000cm^-1有吸收,则应在 2250——1450cm^-1频区，分析不饱和碳碳键的伸缩振动吸收特征峰，其中：炔2200——2100 cm^-1；烯 1680——1640 cm^-1；芳环
1600,1580,1500,1450 cm^-1若已确定为烯或芳香化合物，则应进
一步解析指纹区，即1000——650cm^-1的频区 ,以确定取代基个数和位置（顺反，邻、间、对）；
（4）碳骨架类型确定后,再依据其他官能团,如 C=O, O-H, C-N 等特征吸收来判定化合物的官能团；
（5）解析时应注意把描述各官能团的相关峰联系起来，以准确判定官能团的存在,如2820，2720和1750——1700cm^-1的三个峰，说明醛基的存在。
红外光谱谱图解析完整版
在判断存在某基团时，要尽可能地找出其各种相关吸收带，切不可仅 根据某一谱带即下该基团存在的结论。
同理，在判断某种基团不存在时也要特别小心，因为某种基团的特征
振动可能是非红外活性的，也可能因为分子结构的原因，其特征吸收变
得极弱。
（五）提出结构式
如果分子中的所有结构碎片都成为已知（分子中的所有原子和不饱和
—CH2—CO—CH2— 1715 cm-1 酮
—CH2பைடு நூலகம்CO—O—
1735 cm-1 酯
—CH2—CO—NH— 1680 cm-1 酰胺
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（四）从分子中减去己知基团所占用的原子，从分子的总不饱和度中 扣除已知基团占用的不饱和度。根据剩余原子的种类和数目以及剩余的 不饱和度，并结合红外光谱，对剩余部分的结构做适当的估计
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3000 cm-1 以上
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（2） 叁键（C C）伸缩振动区（2500 2000 cm-1 ）
在该区域出现的峰较少； ①RC CH （2100 2140 cm-1 ）
RC CR’ （2190 2260 cm-1 ）
R=R’ 时，无红外活性
②RC N （2100 2140 cm-1 ）
度均已用完），那么就可以推导出分子的结构式。在推导结构式时，应
把各种可能的结构式都推导出来，然后根据样品的各种物理的、化学的
性质以及红外光谱排除不合理的结构。
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（六）确证解析结果 按以下几种方法验证 1、设法获得纯样品，绘制其光谱图进行对照，但必须考虑 到样品的处理技术与测量条件是否相同。 2、若不能获得纯样品时，可与标准光谱图进行对照。当谱 图上的特征吸收带位置、形状及强度相一致时，可以完全确 证。当然，两图绝对吻合不可能，但各特征吸收带的相对强 度的顺序是不变的。 常见的标准红外光谱图集有Sadtler红外谱图集、Coblentz 学会谱图集、API光谱图集、DMS光谱图集。
红外光谱分析法3
酸酐化合物红外谱图
醇和酚的红外谱图（P179)
羟基化合物有三个特征吸收区：O-H伸缩振动吸收 区，C-O伸缩振动吸收区和O-H弯曲振动吸收区。其特 征吸收峰位置列于下表：
基 团 振动形式 吸收峰位置/cm-1
R OH
v OH δOH
OH vC-O-H
3700~3200 醇 1400~1250 酚 1300~1165 醇 1100~1000 酚 1260
（3）由于红外光谱的复杂性，并不是每一个红外谱峰 都是可以给出确切的归属，因为某些峰是分子作为一 个整体的吸收，而有的峰则是某些峰的倍频或合频。 另外有些峰则是多个基团振动吸收的叠加。在解析光 谱的时候，往往只要能给出10%~20%的谱峰的确切 归属，由这些谱峰提供的信息，通常可以推断分子中 可能含有的官能团。在分析特征吸收时，不能认为强 峰即是提供有用的信息，而忽略弱峰的信息。例如， 835cm-1的谱峰存在与否是区别天然橡胶与合成橡胶的 重要标志，前者有此峰，后者没有。
不饱和度的计算公式
已知分子式CxHyOz，计算不饱和度：所谓不饱 和度即是当一个化合物变为相应的烃时，和同碳的 饱和烃比较，每缺少二个氢为一个不饱和度。
2x 2 y 2
2 2n4 n3 n1 2
n1、n3、n4为分子式中一价（Cl和Br)、三价(P和N）和四 价（C和Si）原子的数目。
强度
s w s
s
备注 宽峰
醇类化合物红外谱图
酚类化合物红外谱图
醚类化合物红外谱图（P180)
醚类的特征是含有C-O-C的结构，有对称和反 对称（1150-1060 cm-1 )两种伸缩振动吸收。由于 氧的质量和碳的很接近，使醚键的C-O伸缩振动 吸收位置和C-C的类似，位于C-C伸缩振动的指纹 区，但C-O振动时偶极矩变化较大，有利于与C-C 键的区别，但任何含有C-O键的分子（例如醇， 酚，酯，酸等）都对醚键的特征吸收产生干扰， 因此要由红外光谱来单独确定醚键的存在与否是 比较困难的。
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红外图谱分析是光谱分析技术中的一种，它利用红外光作为光源，检测样品的吸收、反射、散射等特性，从而得到样品的分子结构和化学组成。
下面是红外图谱分析方法的详细步骤：
一、准备工作
在进行红外图谱分析之前，需要准备好相应的仪器和样品。
红外光谱仪通常由光源、光阑、干涉仪、样品室、检测器等部分组成。
在采集样品红外光谱时，需要使用专门的样品制备技术，如样品压制、样品溶液制备等。
二、样品制备
样品制备是红外图谱分析中非常重要的一步，因为只有样品中的分子在红外光的作用下产生吸收、反射、散射等特性，才能得到样品的分子结构和化学组成。
样品制备需要根据样品的性质和所用光谱仪的类型来选择不同的制备方法，如固体样品需要进行研磨和压片，液体样品需要进行溶液制备等。
三、谱图解析
在采集到样品的红外光谱后，需要通过谱图解析来得到样品的分子结构和化学组成。
谱图解析需要掌握一定的方法技巧，例如：
1. 确定光谱类型：根据光谱中出现的特征峰，确定光谱的类型。
例如，如果是伸缩振动，则可以判断出样品的分子结构中存在这种键。
2. 确定基团：根据特征峰的位置和形状，确定样品中存在的基团。
例如，如果出现了苯环的振动吸收峰，则可以判断出样品中含有苯环结构。
3. 确定分子结构：通过确定基团和键的类型，可以得到样品的分子结构。
例如，如果一个化合物的红外光谱中出现了C-H键的振动吸收峰，则可以判断出这个化合物的分子结构中存在C-H键。
四、定量分析
除了定性分析外，红外光谱还可以用于定量分析。
通过测量特征峰的强度和宽度等参数，可以计算出样品中某种物质的含量。
例如，可以利用红外光谱技术测定高聚物中某种单体的含量。
五、应用领域
红外光谱在多个领域都有广泛的应用，例如：
1. 化学领域：用于研究有机化合物、无机化合物的分子结构和化学反应机理等。
2. 材料科学领域：用于研究高聚物、无机非金属材料、金属材料的结构和化学组成等。
3. 环境科学领域：用于监测大气、水体、土壤等环境中的有害物质和污染物的含量等。
4. 医学领域：用于研究生物分子的结构和功能等。
六、注意事项
在进行红外图谱分析时，需要注意以下几点：
1. 选择合适的仪器和样品制备方法，以保证分析结果的准确性和可靠性。
2. 在谱图解析时，需要结合样品的分子结构和化学性质进行分析和判断。
3. 在定量分析时，需要选择合适的标准样品进行比较和校准，以保证分析结果的准确性。
总之，红外图谱分析是一种非常有用的光谱分析技术，它可以用于研究样品的分子结构和化学组成，进行定量分析等多个领域。
掌握红外图谱分析的方法和技巧对于从事化学、材料科学、环境科学等领域的研究人员来说非常重要。