第二章 紅外光譜

1、 第第2 2章章 紅外光譜（紅外光譜（IR） （infrared spectroscopy） 2.1 紅外光譜的基本原理紅外光譜的基本原理 2.1.1 紅外吸收光譜紅外吸收光譜 紅外光譜是一種分子光譜紅外光譜是一種分子光譜 當用一束具有連續(xù)波長的紅外光照當用一束具有連續(xù)波長的紅外光照 射一物質(zhì)時，該物質(zhì)的分子要吸收射一物質(zhì)時，該物質(zhì)的分子要吸收 一定波長的紅外光的光能，將其轉(zhuǎn)一定波長的紅外光的光能，將其轉(zhuǎn) 變?yōu)榉肿拥恼駝幽芎娃D(zhuǎn)動能。變?yōu)榉肿拥恼駝幽芎娃D(zhuǎn)動能。 一、紅外光區(qū)的劃分一、紅外光區(qū)的劃分 紅外光譜在可見光區(qū)和微波光區(qū)之間，波長紅外光譜在可見光區(qū)和微波光區(qū)之間，波長 范圍約為范圍約為 0

2、.75 1000m，根據(jù)儀器技術(shù)和應(yīng)用，根據(jù)儀器技術(shù)和應(yīng)用 不同，習慣上又將紅外光區(qū)分為三個區(qū)：近紅不同，習慣上又將紅外光區(qū)分為三個區(qū)：近紅 外光區(qū)（外光區(qū)（0.75 2.5m ），中紅外光區(qū)（），中紅外光區(qū)（2.5 25m ），遠紅外光區(qū)（），遠紅外光區(qū)（25 1000 m ）。）。 近紅外光區(qū)的吸收帶（近紅外光區(qū)的吸收帶（0.75 2.5m ）主要）主要 是由低能電子躍遷、含氫原子團（如是由低能電子躍遷、含氫原子團（如O-H、N-H 、C-H）伸縮振動的倍頻吸收產(chǎn)生。該區(qū)的光譜）伸縮振動的倍頻吸收產(chǎn)生。該區(qū)的光譜 可用來研究稀土和其它過渡金屬離子的化合物可用來研究稀土和其它過渡金屬離子的化

3、合物 ，并適用于水、醇、某些高分子化合物以及含，并適用于水、醇、某些高分子化合物以及含 氫原子團化合物的定量分析。氫原子團化合物的定量分析。 中紅外光區(qū)吸收帶（中紅外光區(qū)吸收帶（2.5 25m ）是絕大多數(shù)）是絕大多數(shù) 有機化合物和無機離子的基頻吸收帶（由基態(tài)振動有機化合物和無機離子的基頻吸收帶（由基態(tài)振動 能級（能級（ =0）躍遷至第一振動激發(fā)態(tài)（）躍遷至第一振動激發(fā)態(tài)（ =1）時，所）時，所 產(chǎn)生的吸收峰稱為基頻峰）。由于基頻振動是紅外產(chǎn)生的吸收峰稱為基頻峰）。由于基頻振動是紅外 光譜中吸收最強的振動，所以該區(qū)最適于進行紅外光譜中吸收最強的振動，所以該區(qū)最適于進行紅外 光譜的定性和定量分析

4、。同時，由于中紅外光譜儀光譜的定性和定量分析。同時，由于中紅外光譜儀 最為成熟、簡單，而且目前已積累了該區(qū)大量的數(shù)最為成熟、簡單，而且目前已積累了該區(qū)大量的數(shù) 據(jù)資料，因此它是應(yīng)用極為廣泛的光譜區(qū)。通常，據(jù)資料，因此它是應(yīng)用極為廣泛的光譜區(qū)。通常， 中紅外光譜法又簡稱為紅外光譜法。中紅外光譜法又簡稱為紅外光譜法。 遠紅外光區(qū)吸收帶遠紅外光區(qū)吸收帶 （25 1000m ）是由氣體分）是由氣體分 子中的純轉(zhuǎn)動躍遷、振動子中的純轉(zhuǎn)動躍遷、振動-轉(zhuǎn)動躍遷、液體和固體中重轉(zhuǎn)動躍遷、液體和固體中重 原子的伸縮振動、某些變角振動、骨架振動以及晶體原子的伸縮振動、某些變角振動、骨架振動以及晶體 中的晶格振動所

5、引起的。中的晶格振動所引起的。 由于低頻骨架振動能靈敏地由于低頻骨架振動能靈敏地 反映出結(jié)構(gòu)變化，所以對異構(gòu)體的研究特別方便。反映出結(jié)構(gòu)變化，所以對異構(gòu)體的研究特別方便。 紅外吸收光譜一般用紅外吸收光譜一般用T 曲線或曲線或T （波數(shù)）曲線波數(shù)）曲線 表示?？v坐標為百分透光度表示?？v坐標為百分透光度T%，因而吸收峰向下，向，因而吸收峰向下，向 上則為谷；橫坐標是波長上則為谷；橫坐標是波長 （單位為單位為m ），或），或 （波數(shù)）（波數(shù)） （單位為（單位為cm-1）。）。 二、二、IR光譜的表示方法光譜的表示方法 波長波長 與波數(shù)之間的關(guān)系為：波數(shù)與波數(shù)之間的關(guān)系為：波數(shù) / cm-1 =104

6、 /（ / m ）中紅外區(qū)的波數(shù)范圍是）中紅外區(qū)的波數(shù)范圍是4000 400 cm-1 。 1 1、雙原子分子的簡諧振動及其頻率、雙原子分子的簡諧振動及其頻率 化學鍵的振動類似于連接兩個小球的彈簧化學鍵的振動類似于連接兩個小球的彈簧 三、吸收峰的位置三、吸收峰的位置 mmp kk c 12. 4 2 11 = 注：各物理量的單位注：各物理量的單位 K化學鍵的力常數(shù)，與鍵能和鍵長有關(guān)，化學鍵的力常數(shù)，與鍵能和鍵長有關(guān)， m m為雙原子的折合質(zhì)量為雙原子的折合質(zhì)量 m m =m1m2/（m1+m2） 發(fā)生振動能級躍遷需要能量的大小取決于鍵兩端原子的發(fā)生振動能級躍遷需要能量的大小取決于鍵兩端原子的

7、折合質(zhì)量和鍵的力常數(shù)，即取決于分子的結(jié)構(gòu)特征。折合質(zhì)量和鍵的力常數(shù)，即取決于分子的結(jié)構(gòu)特征。 化學鍵越強（即鍵的力常數(shù)化學鍵越強（即鍵的力常數(shù)K越大）原子折合質(zhì)量越小，化越大）原子折合質(zhì)量越小，化 學鍵的振動頻率越大，吸收峰將出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū)。學鍵的振動頻率越大，吸收峰將出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū)。 鍵類型鍵類型 C C C =C C C 力常數(shù)力常數(shù) 15 17 9.5 9.9 4.5 5.6 峰位峰位 4.5m mm 6.0 m mm 7.0 m mm 表表 某些鍵的伸縮力常數(shù)（毫達因某些鍵的伸縮力常數(shù)（毫達因/埃）埃） 2.1.2 分子振動類型分子振動類型 1、兩類基本振動形式、兩類基本振動形式 1）

8、伸縮振動）伸縮振動 2）彎曲振動）彎曲振動 2、基本振動的理論數(shù)、基本振動的理論數(shù) 設(shè)分子由設(shè)分子由n個原子組成，每個原子在空間都有個原子組成，每個原子在空間都有3個自由個自由 度，原子在空間的位置可以用直角坐標中的度，原子在空間的位置可以用直角坐標中的3個坐標個坐標x 、y、z表示，因此，表示，因此，n個原子組成的分子總共應(yīng)有個原子組成的分子總共應(yīng)有3n個個 自由度，即自由度，即3n種運動狀態(tài)。種運動狀態(tài)。 但在這但在這3n種運動狀態(tài)中，包括種運動狀態(tài)中，包括3個整個分子的質(zhì)心沿個整個分子的質(zhì)心沿x 、y、z方向平移運動和方向平移運動和3個整個分子繞個整個分子繞x、y、z軸的轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn) 動運動

9、。這動運動。這6種運動都不是分子振動，因此，振動形式種運動都不是分子振動，因此，振動形式 應(yīng)有（應(yīng)有（3n-6）種。）種。 但對于直線型分子，若貫穿所有原子的軸是在但對于直線型分子，若貫穿所有原子的軸是在x方向，方向， 則整個分子只能繞則整個分子只能繞y、z軸轉(zhuǎn)動，因此，直線性分子的軸轉(zhuǎn)動，因此，直線性分子的 振動形式為（振動形式為（3n-5）種。）種。 在紅外吸收光譜上除基頻峰外，振動能級由基態(tài)（在紅外吸收光譜上除基頻峰外，振動能級由基態(tài)（ =0） 躍遷至第二激發(fā)態(tài)（躍遷至第二激發(fā)態(tài)（ =2）、第三激發(fā)態(tài)（）、第三激發(fā)態(tài)（ =3），所產(chǎn)生，所產(chǎn)生 的吸收峰稱為倍頻峰的吸收峰稱為倍頻峰 除此之

10、外，還有合頻峰（除此之外，還有合頻峰（ 1+ 2，2 1+ 2，），差頻），差頻 峰（峰（ 1- 2，2 1- 2， ）等，這些峰多數(shù)很弱，一般不容）等，這些峰多數(shù)很弱，一般不容 易辨認。倍頻峰、合頻峰和差頻峰統(tǒng)稱為泛頻峰。易辨認。倍頻峰、合頻峰和差頻峰統(tǒng)稱為泛頻峰。 偶極矩不發(fā)生變化的振動不產(chǎn)生紅外吸收。偶極矩不發(fā)生變化的振動不產(chǎn)生紅外吸收。 3、峰數(shù)、峰數(shù) 理論值為理論值為 3n-6或(3n-5) 實際峰數(shù)不等于此值。實際峰數(shù)不等于此值。 倍頻峰、合頻峰和差頻峰統(tǒng)稱為泛頻峰。倍頻峰、合頻峰和差頻峰統(tǒng)稱為泛頻峰。 例例CO2分子分子 4、紅外光譜產(chǎn)生的條件、紅外光譜產(chǎn)生的條件 滿足兩個條件：

11、滿足兩個條件： 1、輻射應(yīng)具有能滿足物質(zhì)產(chǎn)生振動躍遷所需的能量；、輻射應(yīng)具有能滿足物質(zhì)產(chǎn)生振動躍遷所需的能量； 2、輻射與物質(zhì)間有相互偶合作用。、輻射與物質(zhì)間有相互偶合作用。 即物質(zhì)振動時偶極矩發(fā)生改變。即物質(zhì)振動時偶極矩發(fā)生改變。 一般地，極性較強的基團（如一般地，極性較強的基團（如C=0C=0，C-XC-X等）振動，吸收等）振動，吸收 強度較大；極性較弱的基團（如強度較大；極性較弱的基團（如C=CC=C、C-CC-C、N=NN=N等）振動，吸等）振動，吸 收較弱。紅外光譜的吸收強度一般定性地用很強（收較弱。紅外光譜的吸收強度一般定性地用很強（vsvs）、強）、強 （s s）、中（）、中（m

12、 m）、弱（）、弱（w w）和很弱（）和很弱（vwvw）等表示。）等表示。 按摩爾吸光系數(shù)按摩爾吸光系數(shù) 的大小劃分吸收峰的強弱等級，具體如下：的大小劃分吸收峰的強弱等級，具體如下： 100 100 非常強峰非常強峰（vsvs） 20 20 100 100 強峰強峰（s s） 10 10 20 20 中強峰中強峰（m m） 1 1 10 C =C C C 力常數(shù)力常數(shù) 15 17 9.5 9.9 4.5 5.6 表表 某些鍵的伸縮力常數(shù)（毫達因某些鍵的伸縮力常數(shù)（毫達因/埃）埃） R-COR C=0 1715cm-1 ; R-COH C=0 1730cm -1 ； R-COCl C=0 180

13、0cm-1 ; R-COF C=0 1928cm-1 ; F-COF C=0 1928cm-1 ; R-CONH2 C=0 1650cm-1 ; 2.2.電子效應(yīng)電子效應(yīng) （1 1）誘導效應(yīng)）誘導效應(yīng) 吸電子基團使吸收峰向高頻方向移動吸電子基團使吸收峰向高頻方向移動 （2） 共軛效應(yīng)共軛效應(yīng) C O H3CC H 3C O C H 3 C O 1715 1685 1660 （1）空間位阻效應(yīng)）空間位阻效應(yīng) 3. 空間效應(yīng)空間效應(yīng) C C H 3 O O C C H 3 H 3 CC H 3 C H 3 1663cm -1 1715cm -1 C H2 C H2 C H2 C H2 1576cm

14、-1 1611cm-1 1644cm-1 1781cm-1 1678cm-1 1657cm -1 1651cm-1 （2）環(huán)張力效應(yīng)）環(huán)張力效應(yīng) 環(huán)外雙鍵、環(huán)上羰基隨著環(huán)張力的增加，波環(huán)外雙鍵、環(huán)上羰基隨著環(huán)張力的增加，波 數(shù)增加；環(huán)內(nèi)雙鍵隨著環(huán)張力的增加，波數(shù)數(shù)增加；環(huán)內(nèi)雙鍵隨著環(huán)張力的增加，波數(shù) 降低。降低。 4.4.氫鍵效應(yīng)氫鍵效應(yīng) 氫鍵對峰位，峰強產(chǎn)生極明顯影響，使伸縮振動氫鍵對峰位，峰強產(chǎn)生極明顯影響，使伸縮振動 頻率向低波數(shù)方向移動。頻率向低波數(shù)方向移動。 氫鍵的形成使電子云密度平均化，從而使伸縮振氫鍵的形成使電子云密度平均化，從而使伸縮振 動頻率降低動頻率降低。 OCH3 O C

15、 O H3C H HO 3705-31252835O-H伸縮 R H N O R N H O H H C=ON - H 伸縮伸縮 游離 聚合 16903500 16503400 游離羧酸的游離羧酸的C=O鍵頻率出現(xiàn)在鍵頻率出現(xiàn)在1760 cm-1 左右，在固體或液左右，在固體或液 體中，由于羧酸形成二聚體，體中，由于羧酸形成二聚體， C=O鍵頻率出現(xiàn)在鍵頻率出現(xiàn)在1700 cm-1 。 分子內(nèi)氫鍵不受濃度影響，分子間氫鍵受濃度影響較大。分子內(nèi)氫鍵不受濃度影響，分子間氫鍵受濃度影響較大。 如羧酸如羧酸 ：RCOOH( C=O=1760cm-1 ， O-H=3550cm-1); (RCOOH)2(

16、 C=O=1700cm-1 ， O-H=3250-2500cm-1) 如乙醇：如乙醇：CH3CH2OH（ OH=3640cm-1 ） (CH3CH2OH)2（ OH=3515cm-1 ） (CH3CH2OH)n（ OH=3350cm-1 ） 5、 振動偶合振動偶合 當兩個振動頻率相同或相近的基團相鄰具有一公共原子當兩個振動頻率相同或相近的基團相鄰具有一公共原子 時，由于一個鍵的振動通過公共原子使另一個鍵的長度發(fā)生改時，由于一個鍵的振動通過公共原子使另一個鍵的長度發(fā)生改 變，產(chǎn)生一個變，產(chǎn)生一個“微擾微擾”，從而形成了強烈的振動相互作用。其，從而形成了強烈的振動相互作用。其 結(jié)果是使振動頻率發(fā)生

17、變化，一個向高頻移動，另一個向低頻結(jié)果是使振動頻率發(fā)生變化，一個向高頻移動，另一個向低頻 移動，譜帶分裂。振動偶合常出現(xiàn)在一些二羰基化合物中，如移動，譜帶分裂。振動偶合常出現(xiàn)在一些二羰基化合物中，如 羧酸酐。羧酸酐。 兩個羰基的振動偶合，使兩個羰基的振動偶合，使 C=O吸收峰分裂成兩個峰，波數(shù)吸收峰分裂成兩個峰，波數(shù) 分別為分別為1820 cm-1 （非對稱偶合）和（非對稱偶合）和1760 cm-1 （對稱偶合）（對稱偶合） 振動偶合：振動偶合： 2,4-二甲基戊烷的紅外光譜二甲基戊烷的紅外光譜 CH3的對稱彎曲振動頻率為的對稱彎曲振動頻率為1380cm-1，但當兩個甲基連在同一個，但當兩個甲

18、基連在同一個C原子上，形原子上，形 成異丙基時發(fā)生振動偶合，即成異丙基時發(fā)生振動偶合，即1380cm-1的吸收峰消失，出現(xiàn)的吸收峰消失，出現(xiàn)1385 cm-1和和1375 cm-1兩個吸收峰。兩個吸收峰。 6、Fermi共振共振 當一振動的倍頻與另一振動的基頻接近時，當一振動的倍頻與另一振動的基頻接近時， 由于發(fā)生相互作用而產(chǎn)生很強的吸收峰或發(fā)生裂由于發(fā)生相互作用而產(chǎn)生很強的吸收峰或發(fā)生裂 分，這種現(xiàn)象稱為分，這種現(xiàn)象稱為Fermi共振。共振。 如：如：如環(huán)戊酮的骨架伸縮振動如環(huán)戊酮的骨架伸縮振動889-1的二倍頻峰的二倍頻峰 為為1778-1，與環(huán)戊酮的，與環(huán)戊酮的C=O伸縮振動伸縮振動17

19、45-1峰峰 離得很近，被大大增強出現(xiàn)了下圖（離得很近，被大大增強出現(xiàn)了下圖（a）的情況。）的情況。 當用重氫氘代后，由于環(huán)戊酮的骨架伸縮振動變當用重氫氘代后，由于環(huán)戊酮的骨架伸縮振動變 成成827-1，其倍頻峰變?yōu)?，其倍頻峰變?yōu)?654-1，離，離C=O伸縮伸縮 振動較遠，不被加強，結(jié)果在此區(qū)域出現(xiàn)振動較遠，不被加強，結(jié)果在此區(qū)域出現(xiàn)C=O的的 單峰。如下圖（單峰。如下圖（b）所示。）所示。 。 費米共振例費米共振例 苯甲酰氯的紅外光譜苯甲酰氯的紅外光譜 苯甲酰氯苯甲酰氯C-Cl的伸縮振動在的伸縮振動在874cm-1，其倍頻峰在，其倍頻峰在1730cm-1左右，正好在左右，正好在C=O 的伸

20、縮振動吸收峰位置附近，發(fā)生費米共振從而倍頻峰吸收強度增加。的伸縮振動吸收峰位置附近，發(fā)生費米共振從而倍頻峰吸收強度增加。 7. 外部因素外部因素 (1) 溶劑的影響溶劑的影響 在溶液中測定光譜時，由于溶劑的種類、溶劑在溶液中測定光譜時，由于溶劑的種類、溶劑 的濃度和測定時的溫度不同，同一種物質(zhì)所測得的的濃度和測定時的溫度不同，同一種物質(zhì)所測得的 光譜也不同。通常在極性溶劑中，溶質(zhì)分子的極性光譜也不同。通常在極性溶劑中，溶質(zhì)分子的極性 基團的伸縮振動頻率隨溶劑極性的增加而向低波數(shù)基團的伸縮振動頻率隨溶劑極性的增加而向低波數(shù) 方向移動，并且強度增大。因此，在紅外光譜測定方向移動，并且強度增大。因此

21、，在紅外光譜測定 中，應(yīng)盡量采用非極性的溶劑。中，應(yīng)盡量采用非極性的溶劑。 極性基團的伸縮振動頻率通常隨溶劑極性增加而降低。如羧極性基團的伸縮振動頻率通常隨溶劑極性增加而降低。如羧 酸中的羰基酸中的羰基C=O： 氣態(tài)時：氣態(tài)時： C=O=1780cm-1 非極性溶劑：非極性溶劑： C=O=1760cm-1 乙醚溶劑：乙醚溶劑： C=O=1735cm-1 乙醇溶劑：乙醇溶劑： C=O=1720cm-1 (2) 物質(zhì)的狀態(tài)物質(zhì)的狀態(tài) 同一物質(zhì)的不同狀態(tài)，由于分子間相互作用力不同，所同一物質(zhì)的不同狀態(tài)，由于分子間相互作用力不同，所 得到光譜往往不同。得到光譜往往不同。 分子在氣態(tài)時，其相互作用力很弱

22、，此時可以觀察到伴分子在氣態(tài)時，其相互作用力很弱，此時可以觀察到伴 隨振動光譜的轉(zhuǎn)動精細結(jié)構(gòu)。隨振動光譜的轉(zhuǎn)動精細結(jié)構(gòu)。 液態(tài)和固態(tài)分子間作用力較強，在有極性基團存在時，液態(tài)和固態(tài)分子間作用力較強，在有極性基團存在時， 可能發(fā)生分子間的締合或形成氫鍵，導致特征吸收帶頻率、可能發(fā)生分子間的締合或形成氫鍵，導致特征吸收帶頻率、 強度和形狀有較大的改變。強度和形狀有較大的改變。 例如，丙酮在氣態(tài)時的例如，丙酮在氣態(tài)時的 C=O為為1742 cm-1 ，而在液態(tài)時為，而在液態(tài)時為 1718 cm-1. 因此在查閱標準紅外圖譜時，應(yīng)注意試因此在查閱標準紅外圖譜時，應(yīng)注意試 樣狀態(tài)和制樣方法。樣狀態(tài)和制樣

23、方法。 2.4 各類化合物各類化合物IR光譜特征光譜特征 區(qū)域名稱區(qū)域名稱 頻率范圍頻率范圍基團及振動形式基團及振動形式 氫鍵區(qū)氫鍵區(qū) 40002500cm-1 OH、CH、NH 等的伸縮振動等的伸縮振動 叁鍵和叁鍵和 C C、C N、N N和和 累積雙鍵區(qū)累積雙鍵區(qū) 25002000cm-1 CCC、NCO 等的伸縮振動等的伸縮振動 雙鍵區(qū)雙鍵區(qū) 20001500cm-1 C=O、C=C、C=N、NO2、 苯環(huán)等的伸縮振動苯環(huán)等的伸縮振動 單鍵區(qū)單鍵區(qū) 1500400cm-1 CC、CO、CN、 CX等的伸縮振動及含等的伸縮振動及含 氫基團的彎曲振動。氫基團的彎曲振動。 基團頻率區(qū)的劃分基團

24、頻率區(qū)的劃分 一、烷烴一、烷烴 基團基團振動形式振動形式吸收峰位置吸收峰位置強度強度備注備注 asCH3 sCH3 as CH3 s CH3 296210 287210 145010 13801370 S S m S 異丙基和叔丁異丙基和叔丁 基在基在1380cm-1 附近裂分為雙附近裂分為雙 峰峰 asCH2 sCH2 CH2 29265 285310 146520 S S m sCH CH 289010 1340 w w CH2720w n 4，n越大，越大， 峰吸收強度越峰吸收強度越 大。大。 CH2 C H (CH2)n CH3 2021年8月6日星期五21時44 分37秒 C-HC-

25、H彎曲振動彎曲振動 CH3 CH2 1450 1380（中）（中） 1470（中）（中） 正癸烷的紅外光譜圖正癸烷的紅外光譜圖 2,4-二甲基戊烷的紅外光譜二甲基戊烷的紅外光譜 當分子中有異丙基（即兩個甲基連在同一個碳上）時，因為振動耦合作當分子中有異丙基（即兩個甲基連在同一個碳上）時，因為振動耦合作 用甲基的用甲基的 s CH31380cm-1發(fā)生裂分，在發(fā)生裂分，在1375 cm-1和和1385 cm-1左右出現(xiàn)強度左右出現(xiàn)強度 相近的兩個峰。相近的兩個峰。 二、烯烴二、烯烴 烯烴類型烯烴類型 =C-H/cm-1 （強度）（強度） C=C/cm-1 （強度）（強度） g面外 面外=C-H/

26、cm-1 （強度）（強度） R-CH=CH23095（m） 3075（m） 1645（m）990（s） 900（s） R2C=CH2同上同上1655（m）890（s） RCH=CHR （順式）（順式） 3020（m）1660（m）760730（m） RCH=CHR （反式）（反式） 同上同上1675（w）1000950（m） R2C=CHR， ， 同上同上1670840790（m） R2C=CR2， ， 1670無無 CH3(CH2)5CH=CH2 1-1-辛烯的紅外光譜圖辛烯的紅外光譜圖 如：如：1辛烯的辛烯的IR ： 3084 cm 1，強， ，強，CH； 30002850 cm 1，強，

27、 ，強，CH； 1643 cm 1，強， ，強，CC； 997，909 cm 1，強， ，強，-CH=CH2。 三、炔烴三、炔烴 端基炔烴有兩個主要特征吸收峰：端基炔烴有兩個主要特征吸收峰： 一是一是 叁鍵上不飽和叁鍵上不飽和C-HC-H伸縮振動伸縮振動 C-H C-H約在 約在3300cm3300cm-1 -1處 處 產(chǎn)生一個中強的尖銳峰產(chǎn)生一個中強的尖銳峰 二是二是 C C C C伸縮振動伸縮振動 C C C C吸收峰在吸收峰在21402140 2100cm2100cm-1 -1。 。 若若C C C C位于碳鏈中間則只有位于碳鏈中間則只有 C C C C在在2200cm2200cm-1

28、-1左右一個尖 左右一個尖 峰，強度較弱。如果在對稱結(jié)構(gòu)中，則該峰不出現(xiàn)。峰，強度較弱。如果在對稱結(jié)構(gòu)中，則該峰不出現(xiàn)。 1-1-辛炔的紅外光譜圖辛炔的紅外光譜圖 HCC(CH2)5CH3 芳烴的特征吸收：（與烯烴類似）芳烴的特征吸收：（與烯烴類似） =C =CH H 3100 310030003000 cmcm-1 -1 （芳環(huán) （芳環(huán)C-HC-H伸縮振動）伸縮振動） C=C =C 1650 16501450 cm1450 cm-1 -1（芳環(huán)骨架伸縮振動） （芳環(huán)骨架伸縮振動） g g面 面外外=C-HC-H 900 900650 cm650 cm-1 -1 用于 用于確定確定芳芳烴烴取代

29、取代類型類型 g g面 面外外=C-H C-H 倍頻 倍頻 2000200016001600 cmcm-1 -1（ （w) 四、芳烴四、芳烴 甲苯的紅外光譜圖甲苯的紅外光譜圖 相鄰氫數(shù)相鄰氫數(shù) 取代情況取代情況 g g CH頻率 頻率(cm-1) 5 單取代單取代 770730，710690 4 鄰位二取代鄰位二取代 770735 1，3 間位二取代間位二取代 810750，725680 2 對位二取代對位二取代 860780 CH的彎曲振動的彎曲振動確定芳烴取代類型確定芳烴取代類型 僅與苯環(huán)上相連的氫原子個數(shù)有關(guān)，而與僅與苯環(huán)上相連的氫原子個數(shù)有關(guān)，而與 取代基的種類無關(guān)。例如：取代基的種類

30、無關(guān)。例如： 二甲苯三個異構(gòu)體的紅外光譜比較二甲苯三個異構(gòu)體的紅外光譜比較 740 800 五、醇和酚五、醇和酚 特征峰：特征峰： 游離游離OHOH伸縮振動伸縮振動 3600cm3600cm-1 -1 尖峰 尖峰 締合締合OHOH伸縮振動伸縮振動3300cm3300cm-1 -1左右 左右 又寬又強吸收峰又寬又強吸收峰 C-O -O 1250-1000 cm 1250-1000 cm-1 -1 A 3300 B 3100 3000 C 2980 2840 E 1497,1453 G 1017 H 735 O H CH 芳 CH CH2 CC CO CH 面外彎曲 苯甲醇苯甲醇 A B C E

31、G H 2-2-乙基苯酚的紅外光譜圖乙基苯酚的紅外光譜圖 苯酚的紅外光譜圖苯酚的紅外光譜圖 1. OH(締合締合) 2.苯環(huán)骨架苯環(huán)骨架 伸縮振動伸縮振動 3. CO 4.一取代苯面外彎曲振動一取代苯面外彎曲振動 S m 1300 1200 1055 1000 反對稱伸縮反對稱伸縮 對稱伸縮對稱伸縮 O R s1210 1050反對稱伸縮反對稱伸縮R-O-R 強度強度吸收峰位吸收峰位振動形式振動形式基團基團 六、醚六、醚 C-O-C的伸縮振動有對稱和反對稱兩種，其吸的伸縮振動有對稱和反對稱兩種，其吸 收頻率均位于指紋區(qū)。由于氧和碳的質(zhì)量相近，收頻率均位于指紋區(qū)。由于氧和碳的質(zhì)量相近， 所以所以

32、C-O的伸縮振動與的伸縮振動與C-C的接近，但的接近，但C-O的偶極的偶極 矩變化較大，因此吸收的強度大，便于與矩變化較大，因此吸收的強度大，便于與C-C鍵鍵 的區(qū)別。的區(qū)別。 丁醚的紅外光譜圖丁醚的紅外光譜圖 1210-1000cm 1是醚鍵是醚鍵的不對稱伸縮振動的不對稱伸縮振動 C-O-C -O-C 七、羰基化合物七、羰基化合物 v因因C C=O =O 非常特征，羰基化合物易與其他有機 非常特征，羰基化合物易與其他有機 物區(qū)分。物區(qū)分。 化合物化合物 C=O 其它特征頻率其它特征頻率 脂肪酮脂肪酮 17301700(最強最強) 脂肪醛脂肪醛 17401720 28502850、2740(m

33、2740(m) )費米共振費米共振2 2個個 羧酸羧酸 17201680 OH32002500(寬寬) (締合締合) OH 930(寬寬) 羧酸鹽羧酸鹽無無 165016501550,14401550,14401350, 1350, -CO -CO2 2- -的的as和和s 酯酯 17501730 1300 130010001000兩個峰兩個峰 C-O-CC-O-C的的as(最強最強)和和s 酸酐酸酐 1825 1815和和 17551745 酰胺酰胺 16901650 35003050NH雙峰，雙峰， NH 16491570 酰鹵酰鹵 1819 1790 丙丙 酮酮 丙丙 醛醛 癸癸 酸酸

34、丁酸乙酯丁酸乙酯 丙酸酐丙酸酐 丙酰胺丙酰胺 八、胺八、胺 3500 3100 cm 1 N-H 伸縮振動吸收伸縮振動吸收 1350 1000 cm 1 C-N 的伸縮振動吸收的伸縮振動吸收 A 3365,3290 NH B 2910,2850 CH E 1063 C N 辛胺辛胺 E A B 2021年8月6日星期五21時44 分37秒 羧酸中羧酸中OHOH伸縮振動伸縮振動 游離游離 OHOH締合締合 OHOH 3500-3600 cm3500-3600 cm-1 -13200-2500 cm3200-2500 cm-1 -1( (強 強, ,寬寬) ) 峰峰 形形 2021年8月6日星期五

35、21時44 分37秒 NHNH伸縮振動伸縮振動 NHNH2 2 NHNH 3300-35003300-3500（中）雙峰（中）雙峰 33003300（中）（中） 2021年8月6日星期五21時44 分37秒 雙鍵伸縮振動雙鍵伸縮振動 羰基羰基芳環(huán)芳環(huán)C=CC=C 雙鍵雙鍵 1900-16501900-1650（強）（強） 1600-15851600-1585（中）（中）1500-14001500-1400 （中）（中） 1667-16401667-1640（強）（強） 2021年8月6日星期五21時44 分37秒 兩種類型：色散型 干涉型（傅立葉變換紅外光譜儀） 2021年8月6日星期五21時

36、44 分37秒 圖圖28：色散型紅外光譜儀結(jié)構(gòu)示意圖：色散型紅外光譜儀結(jié)構(gòu)示意圖 一、色散型紅外光譜儀一、色散型紅外光譜儀 2021年8月6日星期五21時44 分37秒 2021年8月6日星期五21時44 分38秒 KBr, KCl, CsI 等材料制成窗片。等材料制成窗片。 主要：樣品要恒溫，恒濕，樣品不能含水。主要：樣品要恒溫，恒濕，樣品不能含水。 n3、單色器、單色器 n由色散元件、準直鏡和狹縫等構(gòu)成。色散由色散元件、準直鏡和狹縫等構(gòu)成。色散 元件有棱鏡和光柵兩種。元件有棱鏡和光柵兩種。 2021年8月6日星期五21時44 分38秒 檢測器： 真空熱電偶；根據(jù)熱電偶兩端點的溫差 轉(zhuǎn)變?yōu)殡?/p>

37、位差的原理設(shè)計的； 2021年8月6日星期五21時44 分38秒 熱釋電(TGS) TGS：利用具有溫度靈敏 偶極矩的晶體物質(zhì)硫酸三苷肽單晶為熱檢 測元件的；極化效應(yīng)與溫度有關(guān)，溫度高 表面電荷減少(熱釋電)，相當于因熱而釋放 了部分電荷，這些電荷經(jīng)過放大轉(zhuǎn)變?yōu)殡?壓或電流信號方式進行測量； 光電導檢測器。如碲鎘汞(MCT)檢測器，將 其置于非導電的玻璃表面，密閉于真空腔 內(nèi)，吸收輻射后半導體電阻降低，導電性 發(fā)生變化，從而產(chǎn)生電信號。 2021年8月6日星期五21時44 分38秒 2021年8月6日星期五21時44 分38秒 2021年8月6日星期五21時44 分38秒 1 1、液體樣品、液

38、體樣品 1 1液膜法液膜法 液膜法是定性分析中常用的簡便方法。尤液膜法是定性分析中常用的簡便方法。尤 其對沸點較高其對沸點較高, ,不易清洗的液體樣品采用此法更為方便。不易清洗的液體樣品采用此法更為方便。 在可拆池兩窗之間在可拆池兩窗之間, ,滴上滴上1 12 2滴液體樣品滴液體樣品, ,形成一薄膜。形成一薄膜。 液膜厚度可借助于池架上的固緊螺絲作微小調(diào)節(jié)。低沸液膜厚度可借助于池架上的固緊螺絲作微小調(diào)節(jié)。低沸 點易揮發(fā)的樣品不宜采用此法。點易揮發(fā)的樣品不宜采用此法。 2 2液體池法液體池法 液體樣品可注入液體吸收池內(nèi)測定。液體樣品可注入液體吸收池內(nèi)測定。 吸收池的兩側(cè)是用吸收池的兩側(cè)是用NaC

39、INaCI或或KBrKBr等品片作成的窗片。常用等品片作成的窗片。常用 的液體吸收池有兩種：固定式吸收池和可拆式吸收池。的液體吸收池有兩種：固定式吸收池和可拆式吸收池。 3 3、水溶液的簡易測定法。在金屬管上鋪一層聚乙烯薄、水溶液的簡易測定法。在金屬管上鋪一層聚乙烯薄 膜，其上壓入一橡膠圈。滴下水溶液后，再蓋上一層聚膜，其上壓入一橡膠圈。滴下水溶液后，再蓋上一層聚 乙烯薄膜，用另一橡膠圈固定后測定。乙烯薄膜，用另一橡膠圈固定后測定。 二、制樣方法二、制樣方法 2021年8月6日星期五21時44 分38秒 2 2、固體試樣、固體試樣 1）壓片法：）壓片法：0.51mg樣樣+150mg KBr干燥

40、處理干燥處理 研研 細：粒度小細：粒度小 于于 2 m mm（散射?。ㄉ⑸湫。┗旌蠅撼赏该鞅』旌蠅撼赏该鞅?片片直接測定；直接測定； 2）調(diào)糊法：試樣）調(diào)糊法：試樣磨細磨細與液體石蠟混合與液體石蠟混合夾夾 于鹽片間；石蠟為高碳數(shù)飽和烷烴于鹽片間；石蠟為高碳數(shù)飽和烷烴,因此該法不適于研究因此該法不適于研究 飽和烷烴。飽和烷烴。 3）薄膜法：）薄膜法： 高分子試樣高分子試樣加熱熔融加熱熔融涂制或壓制成膜；涂制或壓制成膜； 高分子試樣高分子試樣溶于低沸點溶劑溶于低沸點溶劑涂漬于鹽片涂漬于鹽片 揮發(fā)除溶劑揮發(fā)除溶劑 2021年8月6日星期五21時44 分38秒 3 3、氣態(tài)樣品、氣態(tài)樣品 氣態(tài)樣品一

41、般灌入氣氣態(tài)樣品一般灌入氣 體池內(nèi)進行測定。池體一般體池內(nèi)進行測定。池體一般 由帶有進口管和出口管的玻由帶有進口管和出口管的玻 璃筒組成（圖）。它的兩端璃筒組成（圖）。它的兩端 粘有透紅外光的窗片粘有透紅外光的窗片, ,窗片窗片 的材質(zhì)一般是的材質(zhì)一般是NaCINaCI或或KBrKBr。 再用金屬池架將其固定。氣再用金屬池架將其固定。氣 槽的厚度常為槽的厚度常為100mm100mm。分析。分析 前前, ,先抽真空先抽真空, ,然后通入經(jīng)過然后通入經(jīng)過 干燥的氣體樣品。干燥的氣體樣品。 圖圖2-21 2-21 紅外光譜氣體紅外光譜氣體 池結(jié)構(gòu)示意圖池結(jié)構(gòu)示意圖 2021年8月6日星期五21時44

42、 分38秒 三、制備樣品時應(yīng)注意：三、制備樣品時應(yīng)注意： （1）樣品的濃度和測試厚度應(yīng)選擇適當。）樣品的濃度和測試厚度應(yīng)選擇適當。 （2）樣品應(yīng)該是單一組分的純物質(zhì)。否則各組分）樣品應(yīng)該是單一組分的純物質(zhì)。否則各組分 光譜互相重疊光譜互相重疊,會使圖譜無法解析。會使圖譜無法解析。 （3）樣品中不應(yīng)含有游離水。）樣品中不應(yīng)含有游離水。 第五節(jié)第五節(jié) 紅外譜圖解析紅外譜圖解析 圖譜解析實例：圖譜解析實例： 3300 締合OH 1650 C=C 995 920 -CH=CH2 1430 -CH2 1030 2900 CH2 OH，醇類醇類 化合物，化合物，1030 C-O （3）1650 C=C，含，含C=C基團基團995 ， 920 CH=CH2基團基團 （4）30002800 CH吸收峰。吸收峰。 1380 CH2 CH2=CH-CH2-OH 3350 締合-OH 1005 C-O 2935,2855 CH2 1615 1500 750,700 A /cm-1 OH，1005 C-O，醇類化合物醇類化合物 （3）3000 CH1615，1500 C=C； ；750， ，700 CH 單取代單取代 （4