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1、关于红外吸收光谱法(2)第1页，讲稿共87张，创作于星期三 概述概述 红红外外分分光光光光度度法法：利利用用物物质质对对红红外外光光区区电电磁磁辐辐射射的的选选择择性性吸吸收收的的特特性性来来进进行行结结构构分分析析、定定性性和和定量的分析方法，定量的分析方法，又称红外吸收光谱法。又称红外吸收光谱法。一、红外光的区划一、红外光的区划二、红外吸收过程二、红外吸收过程 三、红外光谱的作用三、红外光谱的作用 四、红外光谱的表示方法四、红外光谱的表示方法 五、五、IR与与UV的区别的区别 第2页，讲稿共87张，创作于星期三一、红外光的区划一、红外光的区划红外线：波长在红外线：波长在0.76500m(1
2、000m)范围内的范围内的 电磁波电磁波二、红外吸收过程二、红外吸收过程近红外区：近红外区：0.762.5m OH和和NH倍频吸收区倍频吸收区中红外区：中红外区：2.525m 振动、伴随转动光谱振动、伴随转动光谱远红外区：远红外区：25500m 纯转动光谱纯转动光谱 UV分子外层价电子能级的跃迁分子外层价电子能级的跃迁（电子光谱）（电子光谱）IR分子振动和转动能级的跃迁分子振动和转动能级的跃迁（振转光谱）（振转光谱）第3页，讲稿共87张，创作于星期三三、红外光谱的作用三、红外光谱的作用1 1可以确定化合物的类别（芳香类）可以确定化合物的类别（芳香类）2 2确定官能团：确定官能团：w例：例：CO
3、CO，CCCC，CCCC3 3推测分子结构（简单化合物）推测分子结构（简单化合物）4 4定量分析定量分析第4页，讲稿共87张，创作于星期三四、红外光谱的表示方法四、红外光谱的表示方法T 曲线曲线 前疏后密前疏后密T曲线曲线 前密后疏前密后疏第5页，讲稿共87张，创作于星期三五、五、IR与与UV的区别的区别 IR UV起源起源 分子振动能级伴随转动能级跃迁分子振动能级伴随转动能级跃迁 分子外层价电子能级跃迁分子外层价电子能级跃迁适用适用 所有红外吸收的有机化合物所有红外吸收的有机化合物 具具n-*跃迁有机化合物跃迁有机化合物 具具-*跃迁有机化合物跃迁有机化合物特征性特征性 特征性强特征性强 简
4、单、特征性不强简单、特征性不强用途用途 鉴定化合物类别鉴定化合物类别 定量定量 鉴定官能团鉴定官能团 推测有机化合物共轭骨架推测有机化合物共轭骨架 推测结构推测结构第6页，讲稿共87张，创作于星期三第一节第一节 红外分光光度法基本原理红外分光光度法基本原理红外分光光度法红外分光光度法研究物质结构研究物质结构 与红外光谱之间关系与红外光谱之间关系 红外光谱红外光谱由吸收峰位置和由吸收峰位置和 吸收峰强度共同描述吸收峰强度共同描述一、红外吸收光谱的产生一、红外吸收光谱的产生二、振动形式二、振动形式三、振动的自由度三、振动的自由度四、特征峰与相关峰四、特征峰与相关峰五、吸收峰位置五、吸收峰位置六、吸
5、收峰强度六、吸收峰强度第7页，讲稿共87张，创作于星期三一、红外吸收光谱的产生一、红外吸收光谱的产生w红外光谱主要由分子的振动能级跃迁产生红外光谱主要由分子的振动能级跃迁产生w分子的振动能级差远大于转动能级差分子的振动能级差远大于转动能级差w分分子子发发生生振振动动能能级级跃跃迁迁必必然然同同时时伴伴随随转转动动能级跃迁能级跃迁1 1振动能级振动能级第8页，讲稿共87张，创作于星期三2振动光谱振动光谱双原子分子双原子分子A-B近似看作谐振子近似看作谐振子两原子间的伸缩振动两原子间的伸缩振动近似看作简谐振动近似看作简谐振动 第9页，讲稿共87张，创作于星期三第10页，讲稿共87张，创作于星期三第
6、11页，讲稿共87张，创作于星期三3基频峰与泛频峰基频峰与泛频峰1）基频峰：）基频峰：分子吸收一定频率红外线，振动分子吸收一定频率红外线，振动 能级从基态跃迁至第一振动激发态能级从基态跃迁至第一振动激发态 产生的吸收峰（即产生的吸收峰（即V=0 1产生的峰）产生的峰）基频峰的峰位等于分子的振动频率基频峰的峰位等于分子的振动频率基频峰强度大基频峰强度大红外主要吸收峰红外主要吸收峰 第12页，讲稿共87张，创作于星期三泛泛 倍频峰倍频峰 二倍频峰（二倍频峰（V=0V=2）频频 三倍频峰（三倍频峰（V=0V=3）峰峰 合频峰合频峰 差频峰（即差频峰（即V=1V=2，3-产生的峰）产生的峰）2）泛频峰
7、）泛频峰倍频峰：分子的振动能级从基态跃迁至第二振动激倍频峰：分子的振动能级从基态跃迁至第二振动激发态、第三振动激发态等高能态时所产生的吸收峰发态、第三振动激发态等高能态时所产生的吸收峰（即（即V=1V=2，3-产生的峰）产生的峰）注：泛频峰强度较弱，难辨认注：泛频峰强度较弱，难辨认却增加了光谱特征性却增加了光谱特征性第13页，讲稿共87张，创作于星期三4红外光谱产生的条件：红外光谱产生的条件：v红外活性振动：红外活性振动：分子振动产生偶极矩的变化，分子振动产生偶极矩的变化，从而产生红外吸收的性质从而产生红外吸收的性质v红外非活性振动：红外非活性振动：分子振动不产生偶极矩的变化，分子振动不产生偶
8、极矩的变化，不产生红外吸收的性质不产生红外吸收的性质分子吸收红外辐射的频率恰等于分子振动频率整数倍分子吸收红外辐射的频率恰等于分子振动频率整数倍分子在振、转过程中的净偶极矩的变化不为分子在振、转过程中的净偶极矩的变化不为0，即分子产生红外活性振动即分子产生红外活性振动第14页，讲稿共87张，创作于星期三(1)辐射应具有刚好能满足物质产生振动跃迁所需的能量辐射应具有刚好能满足物质产生振动跃迁所需的能量(2)只有能使偶极矩发生变化的振动形式才能吸收红外辐射只有能使偶极矩发生变化的振动形式才能吸收红外辐射 对称分子：对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振，无红外没有偶极矩，辐射不能引起共振，无红外
9、活性。如：活性。如：N2、O2、Cl2 等。等。非对称分子：有偶极矩，红外活性。非对称分子：有偶极矩，红外活性。红外光谱产生的条件红外光谱产生的条件第15页，讲稿共87张，创作于星期三伸缩振动伸缩振动弯曲振动弯曲振动对称伸缩振动对称伸缩振动 s不对称伸缩振动不对称伸缩振动 as面内弯曲振动面内弯曲振动 面外弯曲振动面外弯曲振动 变形振动变形振动剪式振动剪式振动 面内摇摆振动面内摇摆振动 面外摇摆振动面外摇摆振动 蜷曲振动蜷曲振动 对称变形振动对称变形振动 s不对称变形振动不对称变形振动 as二、振动形式（多原子分子）二、振动形式（多原子分子）第16页，讲稿共87张，创作于星期三 原子沿键轴方向
10、伸缩，键长发生周期性变化而键角不变原子沿键轴方向伸缩，键长发生周期性变化而键角不变 的振动称为伸缩振动的振动称为伸缩振动。分为分为对称伸缩振动对称伸缩振动(s)和和不对称伸缩振动不对称伸缩振动(as)。对同一对同一 基团，基团，as频率稍高于频率稍高于 s（1）伸缩振动伸缩振动()（2）变形振动（又称）变形振动（又称弯曲振动弯曲振动或变角振动）或变角振动）变形振动是指基团键角发生周期变化而键长不变的振动变形振动是指基团键角发生周期变化而键长不变的振动 称为称为变形振动变形振动，用符号，用符号 表示。表示。第17页，讲稿共87张，创作于星期三分子中基团的基本振动形式分子中基团的基本振动形式1两类
11、基本振动形式两类基本振动形式 伸缩振动伸缩振动 弯曲振动弯曲振动 亚甲基亚甲基亚甲基亚甲基第18页，讲稿共87张，创作于星期三甲基的振动形式甲基的振动形式伸缩振动伸缩振动 弯曲振动弯曲振动 对称对称s(CH3)1380-1 不对称不对称as(CH3)1460-1对称对称 不对称不对称s(CH3)as(CH3)2870-1 2960-1第19页，讲稿共87张，创作于星期三第20页，讲稿共87张，创作于星期三对称伸缩振动对称伸缩振动不对称伸缩振动不对称伸缩振动剪式振动剪式振动面外摇摆振动面外摇摆振动蜷曲振动蜷曲振动第21页，讲稿共87张，创作于星期三三、振动的自由度三、振动的自由度振动形式数目：振
12、动自由度振动形式数目：振动自由度=3n-平动平动-转动转动 =3n-6 非线性分子非线性分子 =3n-5 线性分子（所有分子在一条直线上）线性分子（所有分子在一条直线上）如：如：H2O振动自由度振动自由度 33 6=3三种基本振动形式三种基本振动形式基本振动的理论数基本振动的理论数组成分子的原子个数组成分子的原子个数N分子的总自由度分子的总自由度3N振动自由度振动自由度(基频吸收带数目基频吸收带数目)线性分子线性分子3N-5非线性分子非线性分子 3N-6第22页，讲稿共87张，创作于星期三例：水分子的振动自由度例：水分子的振动自由度3363第23页，讲稿共87张，创作于星期三影响吸收峰数目的因
13、素影响吸收峰数目的因素（1）吸收峰减少原因：）吸收峰减少原因：w没有偶极矩变化的振动不产生红外吸收没有偶极矩变化的振动不产生红外吸收w吸收频率相同，简并为一个吸收峰，有时频率接近，仪吸收频率相同，简并为一个吸收峰，有时频率接近，仪器分辨不出，表现为一个吸收峰器分辨不出，表现为一个吸收峰w有些吸收程有些吸收程 度太弱，仪器检测不出度太弱，仪器检测不出w有些吸收频率超出了仪器的检测范围有些吸收频率超出了仪器的检测范围O=C=O O=C=O O=C=O O=C=O 对称伸缩对称伸缩 面内弯曲面内弯曲 面外弯曲面外弯曲 反对称伸缩反对称伸缩 无吸收峰无吸收峰 简并为一个吸收峰简并为一个吸收峰 吸收峰吸
14、收峰 实际上红外谱图上峰的数目比理论值少得多实际上红外谱图上峰的数目比理论值少得多第24页，讲稿共87张，创作于星期三 （2）吸收峰增多原因）吸收峰增多原因w产生倍频峰（产生倍频峰（0 2、3）和组频峰）和组频峰(各种振动间相互作用而各种振动间相互作用而形成）形成）统称泛频统称泛频w振动偶合振动偶合相邻的两个基团相互振动偶合使峰数目增多相邻的两个基团相互振动偶合使峰数目增多w费米共振费米共振当倍频或组合频与某基频峰位相近时，由于相互当倍频或组合频与某基频峰位相近时，由于相互作用产生强吸收带或发生峰的分裂，这种倍频峰或组合频峰作用产生强吸收带或发生峰的分裂，这种倍频峰或组合频峰与基频峰之间的偶合
15、称为费米共振。与基频峰之间的偶合称为费米共振。第25页，讲稿共87张，创作于星期三四、特征峰与相关峰四、特征峰与相关峰（一）特征峰：（一）特征峰：可用于鉴别官能团存在的吸收峰，称可用于鉴别官能团存在的吸收峰，称（二）相关峰：（二）相关峰：由一个官能团引起的一组具有相互依存关系的由一个官能团引起的一组具有相互依存关系的 特征峰，称特征峰，称注：注：相关峰的数目与基团的活性振动及光谱的波数范围相关峰的数目与基团的活性振动及光谱的波数范围 有关。有关。用一组相关峰才可以确定确定一个官能团的存在。用一组相关峰才可以确定确定一个官能团的存在。第26页，讲稿共87张，创作于星期三 双原子分子的振动双原子分
16、子的振动双原子分子可以看成是谐振子，根据双原子分子可以看成是谐振子，根据胡克定律：胡克定律：（一）基本振动频率（一）基本振动频率五、吸收峰的位置五、吸收峰的位置k 化学键力常数化学键力常数,分子折合质量分子折合质量第27页，讲稿共87张，创作于星期三例例1 已知已知CH键键(看作双原子分子看作双原子分子)的键力常数为的键力常数为 K5N.cm-1，求，求CH键的振动频率。键的振动频率。解：解：C原子和原子和H原子的折合质量为：原子的折合质量为：答：答：CH键的振动频率为键的振动频率为3030cm-1。代入公式，得：代入公式，得：第28页，讲稿共87张，创作于星期三 由由于于有有机机化化合合物物
17、的的结结构构不不同同，化化学学键键连连接接的的两两原原子子折折合合质质量量和和化化学学键键的的力力常常数数各各不不相相同同，就就会会出出现现不不同同的的吸吸收收频频率率，因因此此，不不同同的的化化合合物物各各有有其其特特征征的红外光谱。的红外光谱。第29页，讲稿共87张，创作于星期三讨论讨论：例：例：例：例：例：例：3）例：例：1）2）第30页，讲稿共87张，创作于星期三常见化合物的特征基团频率分区常见化合物的特征基团频率分区4000 2500 2000 1400 400cm-1 X-H X-H伸缩振动区伸缩振动区 O-H 37003100 N-H 35003300 C-H 33002700C
18、-H：3000为界为界，3000以以上为不饱和化合物上为不饱和化合物的的C-H CH =CH C H;3000以下为以下为饱和化合物饱和化合物 C-H 三键和累积双键三键和累积双键的伸缩振动区的伸缩振动区 C C C N C=C=C C=C=N C=C=O单键的伸缩振单键的伸缩振动和弯曲振动动和弯曲振动区区 X-Y：C-O C-N N-O C-X C-C X-H：C-H O-H 双键伸缩振动双键伸缩振动区区 C=C16801620 C=O 18501600羰基吸收峰羰基吸收峰强度大强度大芳环芳环 C=C1600,1580,1500,1450第31页，讲稿共87张，创作于星期三第32页，讲稿共8
19、7张，创作于星期三 内部因素内部因素 1.共轭效应共轭效应 （二）影响吸收峰位的因素（二）影响吸收峰位的因素cm-1cm-1cm-1cm-1第十二章第十二章电子密度电子密度平均化平均化(小小)，k 减小，减小，减小，向低频移动减小，向低频移动。第33页，讲稿共87张，创作于星期三2.诱导效应诱导效应 基团旁边增加一个电负性大的基团或原子时，由于静电诱导基团旁边增加一个电负性大的基团或原子时，由于静电诱导作用，改变了键力常数（增加）。使基团频率向高波数移动作用，改变了键力常数（增加）。使基团频率向高波数移动 RCRO RCClO RCFO C=O C=O 1715cm1715cm-1-1 180
20、7cm 1807cm-1-1 1920cm 1920cm-1-1 电负性越强，诱导效应越强，向高波数方向移动越多电负性越强，诱导效应越强，向高波数方向移动越多第34页，讲稿共87张，创作于星期三3、氢键效应、氢键效应氢键使电子云密度平均化，氢键使电子云密度平均化，C=O K，伸缩振动，伸缩振动红移红移。同时使吸收峰强度同时使吸收峰强度，谱带变宽。，谱带变宽。分子内氢键的特点是不受稀释的影响。分子内氢键的特点是不受稀释的影响。第35页，讲稿共87张，创作于星期三化学键化学键化学键化学键 -C-H-C-H =C-H =C-H C-H C-H杂化类型杂化类型杂化类型杂化类型 SPSP3 3 SP S
21、P2 2 SP SP CHCH（cmcm-1-1）29002900 3100 3100 3300 3300 4、杂化效应：、杂化效应：碳原子杂化轨道中，碳原子杂化轨道中，碳原子杂化轨道中，碳原子杂化轨道中，S S成分成分成分成分 增加，增加，增加，增加，CH CH 向向向向高波数位移高波数位移高波数位移高波数位移。第36页，讲稿共87张，创作于星期三 1、物态的影响：、物态的影响：气气态吸收峰态吸收峰尖尖锐；锐；液液态谱带态谱带宽宽、向低频移动，固态、向低频移动，固态更甚。更甚。2、溶剂的影响：、溶剂的影响：当样品含有极性基团时，当样品含有极性基团时，极性溶剂易使吸收峰变宽、极性溶剂易使吸收峰
22、变宽、向低频移动向低频移动。尽量采用非极性溶剂。尽量采用非极性溶剂。外部因素外部因素第37页，讲稿共87张，创作于星期三（三）特征区与指纹区（三）特征区与指纹区1特征区（特征频谱区）：特征区（特征频谱区）：40001300cm-1的高频区的高频区w包含包含H的各种单键、双键和三键的伸缩振动及面内弯曲振动的各种单键、双键和三键的伸缩振动及面内弯曲振动w特点：吸收峰稀疏、较强，易辨认特点：吸收峰稀疏、较强，易辨认w注：特征峰常出现在特征区注：特征峰常出现在特征区2指纹区：指纹区：1300400cm-1的低频区的低频区w包含包含CX（X：O，H，N）单键的伸缩振动及各种）单键的伸缩振动及各种 面内弯
23、曲振动面内弯曲振动w特点：吸收峰密集、难辨认特点：吸收峰密集、难辨认指纹指纹w注：相关峰常出现在指纹区注：相关峰常出现在指纹区第38页，讲稿共87张，创作于星期三六、吸收峰的强度及其影响因素六、吸收峰的强度及其影响因素1.吸收峰强弱的划分吸收峰强弱的划分摩尔吸光系数摩尔吸光系数峰强度峰强度 100非常强非常强(vs)20 100强强(s)10 20中强中强(m)1 10弱弱(w)第39页，讲稿共87张，创作于星期三2.影响吸收峰强度的因素影响吸收峰强度的因素 振动能级的跃迁几率振动能级的跃迁几率基态基态(v=0)至第一激发态至第一激发态(v=1)跃迁几率大，跃迁几率大，基频吸收带较强基频吸收带
24、较强基态基态(v=0)至第二激发态至第二激发态(v=2)跃迁几率小，跃迁几率小，倍频吸收带较弱倍频吸收带较弱第40页，讲稿共87张，创作于星期三振动过程中偶极矩的变化越大，吸收峰强度越大振动过程中偶极矩的变化越大，吸收峰强度越大C、O电负性差别大电负性差别大,伸缩振动时伸缩振动时,偶极矩变化大偶极矩变化大O=C=O对称伸缩振动偶极矩无变化对称伸缩振动偶极矩无变化无红外吸收峰产生无红外吸收峰产生O=C=O反对称伸缩振动偶极矩发生变化反对称伸缩振动偶极矩发生变化 红红外吸收。外吸收。第41页，讲稿共87张，创作于星期三常用术语常用术语 特征峰：鉴定官能团存在的较强峰。特征峰：鉴定官能团存在的较强峰
25、。相关峰：同一基团产生的一组特征峰。相关峰：同一基团产生的一组特征峰。特征区：特征区：40001300cm-1 峰稀、特征性强。峰稀、特征性强。指纹区：指纹区：1300400cm-1 旁证、确定精细结构。旁证、确定精细结构。第二节第二节 有机化合物的典型光谱有机化合物的典型光谱第42页，讲稿共87张，创作于星期三 常见化合物的特征吸收峰常见化合物的特征吸收峰w烷烃类烷烃类w烯烃类烯烃类w炔烃类炔烃类w芳香类芳香类w羰基化合物羰基化合物w羟基化合物羟基化合物第43页，讲稿共87张，创作于星期三1.烷烃烷烃 CH3 CH2w C-H C-H伸缩振动伸缩振动 3000 cm-1 3000 2800
26、cm-1 强吸收峰强吸收峰w C-H C-H弯曲振动弯曲振动 3000 30403030cm-1，34个多重峰个多重峰w C=C 16501450 cm-1，24个中强吸收峰；个中强吸收峰；16201500，15201480两个区域较重要。两个区域较重要。w 苯环特征吸收，鉴定苯环存在的标志苯环特征吸收，鉴定苯环存在的标志w C H 900690 cm-1 强吸收峰，可判断芳烃强吸收峰，可判断芳烃 取代基数目和取代基位置取代基数目和取代基位置第51页，讲稿共87张，创作于星期三P40图图4-6苯环取代类型的吸收峰苯环取代类型的吸收峰第52页，讲稿共87张，创作于星期三3300cm-1 苯环苯环
27、C-H 伸缩振动伸缩振动 1380cm-1异丙基两重峰异丙基两重峰1600cm-1 1500cm-1 C=C骨架振动骨架振动3300cm-1 苯环苯环C-H 伸缩振动伸缩振动1600cm-1 1500cm-1 C=C骨架振动骨架振动1380cm-1异丙基两重峰异丙基两重峰第53页，讲稿共87张，创作于星期三5.羰基化合物（醛、酮、羧酸、酯）羰基化合物（醛、酮、羧酸、酯）w C=O：C=O伸缩振动伸缩振动 1850 1600 cm-1 非常强的吸收峰非常强的吸收峰 鉴别羰基最迅速的方法鉴别羰基最迅速的方法w区别醛酮：区别醛酮：醛中醛中-CHO 的的 CH 在在2900 2700 cm-1 区域内
28、吸收较特征，两区域内吸收较特征，两个尖弱吸收峰；酮没有个尖弱吸收峰；酮没有 2820 cm-1峰易被甲基亚甲基吸收峰覆盖；峰易被甲基亚甲基吸收峰覆盖；2720 cm-1 峰是醛类化合物唯一特征峰峰是醛类化合物唯一特征峰峰位排序：酸酐峰位排序：酸酐峰位排序：酸酐峰位排序：酸酐 酰卤酰卤酰卤酰卤 羧酸（游离）羧酸（游离）羧酸（游离）羧酸（游离）酯类酯类酯类酯类 醛醛醛醛 酮酮酮酮 酰胺酰胺酰胺酰胺第54页，讲稿共87张，创作于星期三w羧酸：羧酸：羧基中羧基中C=O伸缩振动伸缩振动(17601700)；羟基羟基O-H的伸缩振动的伸缩振动(3550 3400宽吸收峰；宽吸收峰；游离：游离：3550附近
29、有吸收峰附近有吸收峰)；面外弯曲振动面外弯曲振动(955915)三个重要特征频率三个重要特征频率w酯酯:酯基中酯基中C=O伸缩振动伸缩振动(17501735)；C-O-C的伸缩振动（两个吸收的伸缩振动（两个吸收13001150；11401030）第55页，讲稿共87张，创作于星期三6.羟基化合物羟基化合物w OH 游离游离 36503600 cm-1 强、尖吸收峰强、尖吸收峰 缔合缔合(氢键氢键)37003200 cm-1 强、宽吸收峰强、宽吸收峰w C-O 醇醇 11001000 cm-1 w C-O 酚酚 1260 cm-1 区别醇酚最好用苯环区别醇酚最好用苯环16501450特征吸收特征
30、吸收第56页，讲稿共87张，创作于星期三第三节红外光度计第三节红外光度计两种类型：两种类型：色散型红外吸收光谱仪色散型红外吸收光谱仪 干涉型（傅立叶变换红外光谱仪）干涉型（傅立叶变换红外光谱仪）第十二章第十二章第57页，讲稿共87张，创作于星期三第58页，讲稿共87张，创作于星期三内部结构内部结构Nicolet公司的公司的AVATAR 360 FT-IR第59页，讲稿共87张，创作于星期三第十二章第十二章基本构造和工作原理基本构造和工作原理光源光源吸收池吸收池单色器单色器检测器检测器记录装置记录装置色散型红外吸收光谱仪色散型红外吸收光谱仪第60页，讲稿共87张，创作于星期三色散型红外光谱仪主要
31、部件色散型红外光谱仪主要部件1.光源光源 能斯特灯：能斯特灯：氧化锆、氧化钇和氧化钍烧结制成的中空或氧化锆、氧化钇和氧化钍烧结制成的中空或实心圆棒，直径实心圆棒，直径1-3 mm，长，长20-50mm；特点：特点：发光强度大；寿命发光强度大；寿命0.5-1年；年；硅碳棒：两端粗，中间细；直径硅碳棒：两端粗，中间细；直径5 mm，长，长20-50mm；不需预热；两端需用水冷却；不需预热；两端需用水冷却；使用波数范围使用波数范围:5000-400cm-1第十二章第十二章第61页，讲稿共87张，创作于星期三 2.吸收池吸收池 因因玻玻璃璃、石石英英等等材材料料不不能能透透过过红红外外光光，红红外外吸
32、吸收收池池要要用用可可透透 过过 红红 外外 光光 的的NaCl、KBr、CsI、KRS-5（TlI 58%，TlBr42%）等等材材料料制制成成窗窗片片。用用NaCl、KBr、CsI等等材材料料制制成成的的窗窗片片需需注注意意防防潮潮。固固体体试试样样常常与与纯纯KBr混混匀匀压压片片，然然后后直直接接进进行测定行测定。色散型红外光谱仪主要部件色散型红外光谱仪主要部件第62页，讲稿共87张，创作于星期三3.单色器单色器 单色器由色散元件、准直镜和狭缝构成。单色器由色散元件、准直镜和狭缝构成。色色散散元元件件常常用用闪闪耀耀光光栅栅。由由于于闪闪耀耀光光栅栅存存在在次次级级光光谱谱的的干干扰扰
33、，因因此此，需需要要将将光光栅栅和和用用来来分分离离次次光光谱谱的的滤滤光光器器或前置棱镜结合起来使用。或前置棱镜结合起来使用。色散型红外光谱仪主要部件色散型红外光谱仪主要部件第63页，讲稿共87张，创作于星期三4.检测器检测器 真空热电偶和真空热电偶和TGS(硫酸三苷肽单晶硫酸三苷肽单晶)特点特点:响应速度快；高速扫描；响应速度快；高速扫描；色散型红外光谱仪主要部件色散型红外光谱仪主要部件5.记录系统记录系统第64页，讲稿共87张，创作于星期三 双光束红外分光光度计双光束红外分光光度计双光束；单色器在样品池后面；扫描速率慢双光束；单色器在样品池后面；扫描速率慢第65页，讲稿共87张，创作于星
34、期三二、二、傅里叶变换红外分光光度计傅里叶变换红外分光光度计1、结构、结构第66页，讲稿共87张，创作于星期三第67页，讲稿共87张，创作于星期三2、傅立叶变换红外光谱仪的原理与特点、傅立叶变换红外光谱仪的原理与特点原理：原理：光源发出的辐射经干涉仪转变为干涉光，光源发出的辐射经干涉仪转变为干涉光，通过试样后，包含的光信息需要经过数学通过试样后，包含的光信息需要经过数学 上的傅立叶变换解析成普通的谱图。上的傅立叶变换解析成普通的谱图。特点：特点：(1)扫描速度极快，适合仪器联用。扫描速度极快，适合仪器联用。(2)不需要分光，信号强，灵敏度很高。不需要分光，信号强，灵敏度很高。(3)仪器小巧。仪
35、器小巧。第68页，讲稿共87张，创作于星期三第四节第四节 红外吸收光谱分析红外吸收光谱分析一、试样的制备一、试样的制备1)气体气体气体池气体池2)液体液体液膜法液膜法难挥发液体（沸点难挥发液体（沸点80 C）溶液法溶液法液体池液体池常用溶剂：常用溶剂：CCl4，CS23)固体固体KBr压片法压片法石蜡糊法石蜡糊法薄膜法薄膜法l要要求：求：样品纯、干燥，样品池窗口材料为样品纯、干燥，样品池窗口材料为NaCl或或KBr晶体晶体第69页，讲稿共87张，创作于星期三二、二、定性分析定性分析 已知物的鉴定和纯度检验已知物的鉴定和纯度检验比较谱图：比较谱图：各吸收峰的位置各吸收峰的位置形状形状峰的相对强度
36、峰的相对强度第70页，讲稿共87张，创作于星期三三、三、定量分析定量分析理论基础：理论基础：朗伯比尔定律朗伯比尔定律第71页，讲稿共87张，创作于星期三四、红外光谱解析方法四、红外光谱解析方法w解析红外谱图的一般原则解析红外谱图的一般原则1.1.试样的纯化试样的纯化w红外样品需纯度很高（红外样品需纯度很高（98%98%以上），不含干扰测定物质。可利用以上），不含干扰测定物质。可利用各种分离手段如：分馏、萃取、重结晶、层析等各种分离手段如：分馏、萃取、重结晶、层析等 提纯试样提纯试样2.2.了解工作了解工作w了解样品来源、外观，根据样品存在的形态选择适当的制样方法；了解样品来源、外观，根据样品存
37、在的形态选择适当的制样方法；观察样品的颜色和气味；注意样品的纯度以及样品的元素分析，观察样品的颜色和气味；注意样品的纯度以及样品的元素分析，相对分子质量，熔点、沸点、溶解度、折光率等物理常数的测定相对分子质量，熔点、沸点、溶解度、折光率等物理常数的测定结果结果缩小结构的推测范围缩小结构的推测范围第72页，讲稿共87张，创作于星期三3.计算不饱和度计算不饱和度 U 由元素分析结果可求出化合物的经验式，由相对分子质量可求出由元素分析结果可求出化合物的经验式，由相对分子质量可求出 化学式，并求出不饱和度化学式，并求出不饱和度U，从从U可推出化合物可能的范围可推出化合物可能的范围是是 否有双键、三键及
38、芳香环。否有双键、三键及芳香环。其中其中n4、n3及及n1分别为四价、三价和一价原子的数目。分别为四价、三价和一价原子的数目。w通常规定通常规定 C=C、C=O、:U=1；C C、C N、两个双键、两个双键、一个双键一一个双键一 个环、两个环个环、两个环:U=2；苯环苯环:U=4第73页，讲稿共87张，创作于星期三4.图谱解析图谱解析w掌握四先四后原则：掌握四先四后原则：先特征后指纹（先特征后指纹（40001300cm-1特征区，鉴定官能团）特征区，鉴定官能团）先强峰后弱峰先强峰后弱峰 先否定后肯定先否定后肯定 先粗查后细找先粗查后细找w解析图谱时的几点经验：解析图谱时的几点经验：（1）查找基
39、团时，先否定，以逐步缩小范围。）查找基团时，先否定，以逐步缩小范围。（2）在解析特征吸收峰时，要注意其它基团吸收峰）在解析特征吸收峰时，要注意其它基团吸收峰 的干扰（的干扰（3350和和1640cm-1处出现的吸收峰可能处出现的吸收峰可能 为样品中水的吸收）。为样品中水的吸收）。第74页，讲稿共87张，创作于星期三（3）图中的吸收峰往往不可能全部解析，图中的吸收峰往往不可能全部解析，特别是指纹区。特别是指纹区。（4）掌握主要基团的特征吸收）掌握主要基团的特征吸收 3000cm-1是个界是个界，不饱和不饱和 CH 3000，饱和饱和 CH 3000。苯环苯环C=C16501450 24个中强吸收
40、峰。个中强吸收峰。利用指纹区判断单、双、三取代。利用指纹区判断单、双、三取代。w 第75页，讲稿共87张，创作于星期三第76页，讲稿共87张，创作于星期三5、与标准图谱对照、与标准图谱对照 解析完后，进行验证，不饱和解析完后，进行验证，不饱和度与计算值是否相符，性质与文度与计算值是否相符，性质与文献值是否一致，与标准图谱进行献值是否一致，与标准图谱进行验证验证 第77页，讲稿共87张，创作于星期三 6、解析实例、解析实例 解析解析1：某化合物分子式为某化合物分子式为C8H7N，IR谱如下图，谱如下图，试确定其结构。试确定其结构。T%1380第78页，讲稿共87张，创作于星期三解：解：不饱和度：
41、不饱和度：苯环，二个双键或一个叁键苯环，二个双键或一个叁键 第一强峰第一强峰 2220cm-1 起源：起源：CC 或或 CN 归属：腈或炔归属：腈或炔X，此峰为：此峰为：CN （腈基）（腈基）U=(2+28+1-8)/2=6第79页，讲稿共87张，创作于星期三第二强峰：第二强峰：1510cm-1 粗查、细找：苯环粗查、细找：苯环苯环确认苯环确认（CH 3030，c=C 1600，1510，CH1175，CH 815）甲基甲基：C8H7N-（C6H4+CN）=CH3 （CH 2920，CH 1450，1380）结论结论：CN CH3第80页，讲稿共87张，创作于星期三例例2：C4H6O2U=1+
42、4+(0-6)/2=2 两个双键或一个三键两个双键或一个三键第81页，讲稿共87张，创作于星期三w33002700cm-1 宽吸收为羧基中的宽吸收为羧基中的OHw1715cm-1 为为C=Ow1650 cm-1 为为C=Cw960、910 cm-1 为为CH2=CH-w1418cm-1 为为CH2第82页，讲稿共87张，创作于星期三例例3：C6H10wU=1+6+（0-10）/2=2第83页，讲稿共87张，创作于星期三w3300 cm-1为为CHw2980、1460cm-1 为为CH3w2150 cm-1 为为CCw2960、1380 cm-1 为为CH2第84页，讲稿共87张，创作于星期三e
43、xercise1、红外分光光度法的缩写符号是、红外分光光度法的缩写符号是A.UV B.HPLC C.IR D.GC E.NMR选择题选择题C2、线性分子振动自由度有、线性分子振动自由度有A.2个个 B.3个个 C.3N个个 D.(3N-5)个个 E.(3N-6)个个D第85页，讲稿共87张，创作于星期三3 3、分子吸收一定的红外线，振动能级由基态跃迁到第一振动、分子吸收一定的红外线，振动能级由基态跃迁到第一振动 激发态时，所产生的峰称激发态时，所产生的峰称 A.A.泛频峰；泛频峰；B.B.相关峰；相关峰；C.C.基频峰；基频峰；D.D.特征峰；特征峰；E.E.倍频峰倍频峰C C4 4、红外光谱
44、图上，特征区指的是、红外光谱图上，特征区指的是 A.4000A.40001250 cm-11250 cm-1；B.1250B.1250400 cm-1400 cm-1；C.13158C.131584000 cm-14000 cm-1；D.4000D.4000200 cm-1200 cm-1；E.1250E.1250800 cm-1800 cm-1A A5 5、已知、已知COCO2 2的结构式为的结构式为O OC CO O，请推测其红外光谱的，请推测其红外光谱的 基本振动数为基本振动数为 A.4A.4个个 B.3B.3个个 C.2C.2个个 D.1D.1个个A A第86页，讲稿共87张，创作于星期三感感谢谢大大家家观观看看第87页，讲稿共87张，创作于星期三