红外光谱学的基础知识
红外光谱基础
基团频率和特征吸收峰
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。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，则在红外吸收光谱中出现的峰数也 就越多。
动引起的。这一区域谱带特别密集，对分子结构的变化极为敏 感，结构上的微小变化往往导致光谱上的显著不同，如同人的
而液态或固态的频率最低。在红外光谱法中，征吸收峰
内部因素
①诱导效应（I效应）
吸电子基团, 电子云密度向着吸电子基团的方向移动,使基团极性增 强，从而使吸收峰向高波数方向移动。 推电子基团, 电子云密度离开推电子基团的方向使基团极性减弱， 从而使吸收峰向低波数方向移动。 基团吸电子能力: F> Cl > Br > I > OCH3 > NHCOCH3 > C6H5 >CH3
基团频率和特征吸收峰
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）。
红外光谱分析
红外光谱分析————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：ﻩ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。
红外光谱提供的某些信息简捷可靠,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、基本原理1、基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。
表１常用的有机光谱及对应的微观运动波长光谱名称运动形式核磁共振谱原子核的转动5×10５-1０μ100-100μ远红外光谱分子的转动及长波振动５0－2．5μ红外及拉曼光谱分子中原子的相对振动及振转光谱2．5－０.7５近红外光谱分子中涉及氢原子的振动μ75０－４０可见光谱分子中外层电子的转移0mμ400-１0０m紫外光谱分子中外层电子的转移μ100mμ以下X光光谱原子的内层电子的转移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-１(2．5-１5.4μ)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。
红外光谱培训(课件)
• 固体样品制样
• 固体样品制样由压模进行，压模的构造如 图所示：
• 压模由压杆和压舌组成。夺舌的直径为13mm， 两个压舌的表面光洁度很高，以保证压出的薄 片表面光滑。因此，使用时要注意样品的粒度、 湿度和硬度，以免损伤压舌表面的光洁度。 • 组装压模时，将其中一个压舌光洁面朝上放在 底座上，并装上压片套圈，加入研磨后的样品， 再将另一压舌光洁面朝下压在样品下，轻轻转 动以保证样品面平整，最后顺序放在压片套筒、 弹簧和压杆，通过液压器加压力至10t，保持 3min。
液体池构造如下图所示：
• 液体池是由后框架、垫片、后窗片、间隔片、 前窗片和前框架 7 个部分组成。一般后框架和 前框架由金属材料制成；前窗片和后窗片为氯 化钠、溴化钾等晶体薄片；间隔片常由铝箔和 聚四氟乙烯等材料制成，起着固定液体样品的 作用，厚度为 0.01～2mm。 • 液体池的装样操作将吸收池倾斜 30°，用注 射器（不带针头）吸取待测的样品，由下孔注 入直到上孔看到样品溢出为止，用聚四氟乙烯 塞子塞住上、下注射孔，用高质量的纸巾擦去 溢出的液体后，便可进行测试。
• 压片法：
• 粉末状样品常采用压片法。将研细的粉末 分散在固体介质中，并用压片器压成透明 的薄片后测定。固体分散介质一般是KBr， 使用时将其充分研细，颗粒直径最好小于 2μm（因为中红外区的波长是从2.5μm开始 的）。本底最好采用相应的分散介质 （KBr）。
傅立叶变换红外光谱仪是20世纪70年代发展起来 的新一代红外光谱仪，它具有以下特点： 一. 扫描速度快，可以在1s内测得多张红外谱图； 二. 光通量大，可以检测透射较低的样品，可以检测气 体、固体、液体、薄膜和金属镀层等不样品； 三. 分辨率高，便于观察气态分子的精细结构；四是测 定光谱范围宽，只要改变光源、分束器和检测器的配 置，就可以得到整个红外区的光谱。 因此红外光谱被广泛应用于有机化学、高分子化 学、无机化学、化工、催化、石油、材料、生物、医 药、环境等领域。
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。
红外光谱提供的某些信息简捷可靠，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、基本原理1、基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-1(2.5-15.4μ)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。
光学中的一个基本公式是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基本可以分为两大类：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。
红外光谱技术的原理与应用
红外光谱技术的原理与应用近年来，红外光谱技术因其在分析领域中的广泛应用而备受瞩目。
它是一种非破坏性的分析技术，能够准确地确定目标物质的分子结构和功能组成。
本文将介绍红外光谱技术的原理、基础知识和应用。
一、红外光谱技术的原理红外光谱技术是一种利用物质对红外辐射的吸收和发射谱线进行分析的技术。
红外辐射可以被物质中的化学键吸收或发射，这些化学键的振动和转动运动产生了特定的谱线，对应于物质的分子结构。
红外光谱图展示了分子内各个化学键的谱线，可用于确定样品中不同分子的存在和浓度。
二、基础知识：红外光谱图的读取红外光谱图由x轴和y轴组成。
x轴表示波数（单位为cm-1），而y轴则表示对应波数下吸收带的相对强度。
红外光谱图的预处理非常重要。
为了获得最佳效果，我们需要对光谱图进行基线校正、去除噪声、调整基于吸收线强度等组合过程的光谱数据。
在光谱图上，各吸收带也需要进行标记和解释。
三、红外光谱技术的应用1. 化学分析红外光谱技术可以用于分析有机化合物的结构和组成。
化学家们可以用红外光谱图来检测样品中特定的化学键，以及确定这些化学键的类型和位置。
这项技术对于药物合成、有机化学和聚合物工程等领域的研究非常重要。
2. 食品安全红外光谱技术可以用于检测食品中的有害物质和营养成分。
例如，它可以用于测量食品中各种脂肪、糖类和蛋白质的含量。
此外，红外光谱技术还可以分析食品中的添加剂和农药残留情况。
3. 医学诊断红外光谱技术对于疾病的早期诊断和治疗也具有很大的帮助作用。
例如，红外光谱技术可以用于分析血液样品中患者的代谢物质，以及检测特定疾病标志物的存在。
此外，它还可以用于研究不同组织和器官的结构和组成。
4. 环境监测红外光谱技术可以用于分析环境样品中的有害物质和化学物质。
例如，可以通过分析水体中的化学物质来确保其安全饮用。
它还可以测定大气中的污染物质和土壤中的重金属含量。
四、未来发展随着科技的进步和新技术的出现，红外光谱技术也在不断发展。
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。
红外光谱培训
红外谱图的解析
影响基团频率位移的因素 1）外部因素
试样状态、测定条件的不同及溶剂极性的影响等外部因素都会引起频率位移。 2）内部因素 诱导效应
由于取代基具有不同的电负性，通过静电诱导作用，引起分子中电子分布的变 化，从而改变了键力常数，使基团的特征频率发生位移。 共轭效应 共轭效应会使共轭体系中的电子云密度平均化，结果使原来的双键略有伸长（即 电子云密度降低），力常数减小，使其吸收频率往往向低波数方向移动 红外光谱可以用来判断单一物质的具体结构和简单聚合物的结构。但是将多种物 质混合在一起（或者在复合材料）做出的红外光谱中一些强的吸收峰会覆盖一 些官能团的特征吸收峰，且各个峰之间还会相互影响使其位置发生偏移，即使 是特征频率也不能判断其的归属。
A lg 1 T
光谱图的横坐标通常采用波数（cm-1）表示，也可以采用波长表 示，波长和波数的关系为：
波长（µm）×波数（ cm-1 ）=10000
红外光谱的表示方法
透射光谱和吸光度光谱之间可以相互转换。透射光谱虽能直观 地看出样品对不同红外光的吸收情况，但是透射率光谱的透射率与 样品的质量不成正比关系。即透射率光谱不能用于红外光谱的定量 分析。而吸光度光谱的吸光度值A在一定范围内与样品的厚度和样品 的浓度成正比关系，遵循朗伯比尔定律：
红外光谱的解析
2、指纹区 频率范围在1300-600cm-1区域为指纹区。 1800-1000cm-1区域主要是C-O、C-N等单键的伸缩振动吸收及
C—C单键骨架的振动。
1000-650cm-1区域主要是C-H的弯曲振动吸收。其吸收峰可用来 确定化合物的顺反构型或苯环的取代类型。
烯烃的δ=C-H吸收谱带出现于1000-700cm-1
芳香环的δ=C-H振动吸收在900-650cm-1出现1-2个强度相当大
红外（IR）谱图解析基础知识
红外谱图解析基础知识(一)、基团频率区和指纹区1、基团频率区中红外光谱区可分成4000 cm-1 ~1300（1800）cm-1和1800 （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。
这种振动基团频率和特征吸收峰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、N、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；R2CH2基的吸收在2930 cm-1 和2850 cm-1附近；R3CH基的吸收基出现在2890 cm-1 附近，但强度很弱。
红外光谱基础知识
红外光谱基础知识嘿，朋友们！今天咱来聊聊红外光谱基础知识这玩意儿，可别小瞧它，用处大着呢！你说红外光谱像不像一个神奇的“眼睛”呀？它能看到我们肉眼看不到的东西呢！咱平常看东西，就只能看到个大概模样，可红外光谱能深入到分子层面去“窥视”。
就好比我们看一个人，只能看到外表，而红外光谱能看到这个人身体里的分子在干啥，是不是很厉害？红外光谱主要是通过测量物质对红外光的吸收情况来分析物质的结构和组成。
这就好像是物质在跟红外光“聊天”，然后红外光谱这个“翻译官”把它们的对话告诉我们。
不同的物质跟红外光“聊”的内容可不一样，所以我们就能根据这些“聊天记录”来分辨各种物质啦。
比如说，你有两种看起来差不多的物质，用眼睛看根本分不出来。
但用红外光谱一照，嘿，立马原形毕露！这就像是在一堆双胞胎里准确找出其中一个一样神奇。
而且红外光谱的应用那可真是广泛得很呐！在化学领域，它能帮科学家们搞清楚各种化合物的结构，就像给化合物画了一幅“分子画像”。
在医药行业，能检测药品的质量，确保我们吃进肚子里的药是安全有效的。
在材料科学里，能研究材料的性能和特性，让我们造出更好的东西来。
你想想看，要是没有红外光谱，那得有多少事情变得一团糟呀！科学家们得费多大劲才能搞清楚那些复杂的分子结构呢？制药厂怎么能保证药品质量呢？材料科学家们又怎么能不断改进材料呢？咱普通人虽然不会天天跟红外光谱打交道，但它其实也在默默影响着我们的生活呢。
你用的手机、电脑，穿的衣服，吃的药，说不定都经过了红外光谱的“检验”呢。
所以说呀，红外光谱这东西可真是个宝！它虽然看不见摸不着，但却在各个领域发挥着巨大的作用。
我们得好好感谢那些研究红外光谱的科学家们，是他们让这个神奇的“眼睛”变得越来越厉害，能为我们的生活带来这么多便利。
总之，红外光谱基础知识可是非常重要的哦，大家可别小瞧了它呀！。
红外光谱最全最详细明了
CH3-CO-CH3 CH2Cl-CO-CH3 CI-CO-CH3 Cl-COCl F-CO-F
υC=O 1715
1724
1806
1828 1928
第31页/共108页
(2)共轭效应（C效应）： 共轭效应要求共轭体系有共平面性。
共轭效应使共轭体系的电子云密度平均化，键长也平均 化，双键略有伸长，单键略有缩短。
如乙酰乙酸乙酯有酮式和烯醇式结构，两者的吸收皆能 在红外谱图上找到，但烯醇式的υC=O较酮式υC=O弱，说 明稀醇式较少。
CH3-CO-CH2-COO-C2H5 υC=O 1738(s)，1717(s)
CH2-C(OH)=CH-COOC2H5 υC=O与υC=C在1650cm-1(w) υOH3000cm-1
C=C 1780
1646
CH2
1611
CH2
1566
CH2
1641 cm-1
1678
1657
1651 cm-1
第37页/共108页
（5）氢键的影响：氢键的形成，往往使伸缩振动频率移向 低波数，吸收强度增强，并变宽；形成分子内氢键时影响很 显著。
O OH
H OO
υC=O ( cm-1)
O
O
1676，1673； 1675，1622
第15页/共108页
问题：C=O 强；C=C 弱；为什么？
吸收峰强度跃迁几率偶极矩变化
吸收峰强度 偶极矩的平方
偶极矩变化——结构对称性；
对称性差偶极矩变化大吸收峰强度大
符号：S (strong)
M (medium) W (weak)
B (broad)
Sh (sharp)
红外吸收峰强度比紫外吸收峰小2～3个数量级；
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红外光谱学的基础知识
红外光谱学是指利用红外线对物体进行光谱学分析的一种技术。
它是化学、生物、环境、医药等领域中非常重要的手段，在物质
结构、组成和环境中的应用非常广泛。
红外光谱学的基础知识是
研究这一技术的先决条件，下面就介绍一下红外光谱学的基础知识。
一、红外光谱学的定义
红外光谱学是一种物质分析技术，其基础原理是物质对红外辐
射的吸收和散射。
在这一技术中，通过对被测样品引入一定的红
外辐射，然后对通过样品的辐射光进行监测和分析，从而得到被
测样品的红外光谱。
红外光谱学的应用非常广泛，可以用于材料
及其构造分析、品质控制、安全检测等多个领域。
二、红外光谱的产生原理
对于物质的分子而言，它们是由原子和化学键组成的。
原子和
化学键由电子环组成，当红外辐射照射到这些分子结构中时，它
们就能够与其中的电场产生相互作用，从而使分子振动。
对于不
同的原子或化学键，其振动的频率和振动模式是不同的。
同时，
由于物质的分子构造也是多种多样的，所以它在被照射后也会产
生吸收的信号。
这样，就能利用这些吸收信号来识别不同的物质。
三、红外光谱学的分析方法
根据分析方法的不同，红外光谱学可以分为四种基本方法。
分
别是：透射法、拉曼散射法、反射法和化学发光法。
下面分别介
绍一下这四种方法的原理。
1、透射法
透射法是通过将红外辐射通过样品透明部分测量其强度削减的
方法。
这样，就可获得被测样品的吸收光谱。
需要注意的是，透
射法所使用的样品需要具有较好的透过性质。
对于不同的样品，
其需使用的样品尺寸也是不同的。
2、拉曼散射法
拉曼散射法是通过同样的红外辐射照射到物质中，同时监测散射光而得到的一种分析方法。
这种分析方法比较适用于样品表面和非平衡相中的物质。
在拉曼散射法中，所使用的激光波长比较短，可以根据散射的波长从而对样品进行分析。
3、反射法
反射法所使用的激光波长比较长，能够适用于大多数样品。
在反射法中，激光首先照射到样品表面，然后通过样品表面的反射光测量其吸收。
需要注意的是，对于不同的样品，需要选用不同种类的反射器，以获得比较准确的分析结果。
4、化学发光法
化学发光法是通过测量样品在与稀释好的红外辐射混合后的化学发光强度来获得样品的红外吸收光谱的方法。
这种分析方法适用于有机物的分析，其分析结果较为准确。
总之，红外光谱学是一种非常重要的物质分析技术，在各行各业的应用中发挥着不可替代的作用。
因此，对于红外光谱学的基
础知识有一个深入的了解和学习是必要的，这也是开展物质分析技术的基础。