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1、关于仪器分析红外吸收光谱法第1页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17一、概述概述introduction二、产生红外吸收的条件二、产生红外吸收的条件conditionofInfraredabsorptionspectroscopy三、分子的振动类型三、分子的振动类型basicvibrationofthegroupinmolecular四、基频、倍频和组频四、基频、倍频和组频basefrequency、frequencymultiplication、groupfrequency五、分子的振动自由度五、分子的振动自由度degreeoffreedomvibration六、红外吸收光谱图
2、六、红外吸收光谱图infraredspectrograph第一节第一节红外吸收基本原理红外吸收基本原理 principle of IR第2页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/171.红外吸收光谱法：红外吸收光谱法：利用物质对红外光区电磁辐射的选择性吸收的特性来进行结构分析、定性和定量的分析方法，又称红外红外分光光度法。分光光度法。一、概述一、概述 introduction第3页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/172.2.分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振-转光谱转光谱辐射辐射分子振动能级跃迁分子振动能级跃迁红外光谱红外光谱官能
3、团官能团分子结构分子结构近红外区：近红外区：近红外区：近红外区：0.782.5mOH0.782.5mOH和和和和NHNH倍频吸收区倍频吸收区倍频吸收区倍频吸收区中红外区：中红外区：中红外区：中红外区：2.515.4m2.515.4m振动、伴随转动光谱振动、伴随转动光谱振动、伴随转动光谱振动、伴随转动光谱远红外区：远红外区：远红外区：远红外区：15.440m15.440m纯转动光谱纯转动光谱纯转动光谱纯转动光谱 第4页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17第5页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17红外光谱图红外光谱图：纵坐标为吸收强度，横坐标为波长（m）和波数1/单位：
4、cm-1可以用峰数，峰位，峰形，峰强来描述。应用：应用：有机化合物的结构解析。定性：定性：基团的特征吸收频率；定量：定量：特征峰的强度；3.3.红外光谱与有机化合物结构红外光谱与有机化合物结构第6页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17二、产生红外吸收的条件二、产生红外吸收的条件 condition ofInrared absorption spectroscopy 满足两个条件：满足两个条件：1.1.分子振动时，必须伴随有瞬时偶极矩的变化。分子振动时，必须伴随有瞬时偶极矩的变化。对称分子：对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振，无红外活性。没有偶极矩，辐射不能引起共振，无红外活性
5、。如：如：N2、O2、Cl2等。等。非对称分子：非对称分子：有偶极矩，红外活性。有偶极矩，红外活性。如：如：H2O、HCl等等第7页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17续前2.只有当照射分子的红外辐射的频率与只有当照射分子的红外辐射的频率与分子某种振动方式的频率相同时，分子吸分子某种振动方式的频率相同时，分子吸收能量后，从基态振动能级跃迁到较高能收能量后，从基态振动能级跃迁到较高能量的振动能级，从而在图谱上出现相应的量的振动能级，从而在图谱上出现相应的吸收带。吸收带。第8页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17三、分子的振动形式三、分子的振动形式basic vibra
6、tion of the group in molecular1.分子基团分子基团(或键或键)的振动频率的振动频率 分子振动的模型，以经典力学的方法可把两个质量为m1和m2的原子看成钢体小球，连接两原子的化学键设想成无质量的弹簧，弹簧的长度r就是分子化学键的长度。由经典力学可导出该体系的基本振动频率基本振动频率计算公式第9页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17 式中k为化学键的力常数，定义为定义为将两原子由平衡位将两原子由平衡位置伸长单位长度时的恢复力，单位为（置伸长单位长度时的恢复力，单位为（Ncm-1）。）。单键、双键和三键的力常数分别近似为5、10和15 Ncm-1；c为光速
7、（2.9981010cm s-1），为折合质量，单位为g，且第10页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17例题例题:由表中查知由表中查知C=C键的键的K=9.5 9.9,令其为令其为9.6,计计算波数值。算波数值。正己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为1652 cm-1第11页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17表表某些键的伸缩力常数（毫达因某些键的伸缩力常数（毫达因/埃）埃）键类型键类型C CC=CCC力常数力常数15 179.5 9.94.5 5.6峰位峰位4.5 m6.0 m7.0 m化学键键强越强（即键的力常数化学键键强越强（即键的力常数K越大）原子折合质量越小
8、，化学越大）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。键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。第12页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/172分子的振动类型分子的振动类型伸缩振动伸缩振动亚甲基：亚甲基：变形振动变形振动亚甲基亚甲基第13页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17甲基的振动形式甲基的振动形式伸缩振动伸缩振动甲基：甲基：变形振动变形振动甲基甲基对称对称s s(CH(CH3 3)1380)1380-1-1 不不对称对称asas(CH(CH3 3)1460)1460-1-1对称对称不对称不对称s s(CH(CH3 3)asas(CH(CH3
9、 3)2870 2870-1-1 2960 2960-1-1第14页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17第15页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17例水分子的红外吸收与振动类型例水分子的红外吸收与振动类型第16页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17例例CO2分子分子第17页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17四、基频、倍频和组频四、基频、倍频和组频1.基频 分子吸收红外辐射后，由基态振动能级（=0）跃迁至第一振动激发态（=1）时，所产生的吸收峰称为基基频频峰峰。因为=1时，L=，所以 基基频频峰峰的的位位置置（L）等于分子的振动频率。等于
10、分子的振动频率。第18页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/172.倍频 在红外吸收光谱上除基频峰外，还有振动能级由基态（=0）跃迁至第二激发态（=2）、第三激发态（=3），所产生的吸收峰称为倍频峰倍频峰。由=0跃迁至=2时，（振动量子数的差值振动量子数的差值）=2，则L=2，即吸收的红外线谱线（L）是分子振动频率的二倍，产生的吸收峰称为二倍频峰。由=0跃迁至=3时，（振动量子数的差值振动量子数的差值）=3，则L=3，即吸收的红外线谱线（L）是分子振动频率的三倍，产生的吸收峰称为三倍频峰，其它类推。在倍频在倍频峰中，二倍频峰还比较强，三倍频峰以上，因跃迁几率很峰中，二倍频峰还比较强，
11、三倍频峰以上，因跃迁几率很小，一般都很弱，常常不能测到。小，一般都很弱，常常不能测到。第19页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17续前 由于分子非谐振性质，各倍频峰并非正好是基频峰的整由于分子非谐振性质，各倍频峰并非正好是基频峰的整数倍，而是略小一些。以数倍，而是略小一些。以HCl为例：为例：基频峰（基频峰（01）2885.9cm-1最强最强二倍频峰（二倍频峰（022）5668.0cm-1较弱较弱三倍频峰（三倍频峰（033）8346.9cm-1很弱很弱四倍频峰（四倍频峰（044）10923.1cm-1极弱极弱五倍频峰（五倍频峰（055）13396.5cm-1极弱极弱第20页，讲稿
12、共110张，创作于星期一2022/10/173.组频 如果分子吸收一个红外光子，同时激发了基频如果分子吸收一个红外光子，同时激发了基频分别为分别为1和和2的两种跃迁，此时所产生的吸收的两种跃迁，此时所产生的吸收频率应该等于上述两种跃迁的吸收频率之和或之频率应该等于上述两种跃迁的吸收频率之和或之差，故称组频。差，故称组频。第21页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17注：振动自由度反映吸收峰数量 并非每个振动都产生基频峰吸收峰数常少于振动自由度数1.定义：指分子独立的振动数目，或基本的振动数目定义：指分子独立的振动数目，或基本的振动数目N N N N个原子组成分子，每个原子在空间具有
13、三个自由度个原子组成分子，每个原子在空间具有三个自由度四、分子的振动自由度第22页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17示例水分子非线性分子第23页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17示例CO2分子 线性分子第24页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/172.吸收峰数少于振动自由度的原因：吸收峰数少于振动自由度的原因：发生了简并发生了简并即振动频率相同的峰重叠即振动频率相同的峰重叠红外非活性振动红外非活性振动若干振动频率十分接近，一般红外光谱仪难若干振动频率十分接近，一般红外光谱仪难以分辨以分辨振动吸收的能量太小，吸收信号不被仪器感振动吸收的能量太小，吸收信
14、号不被仪器感知知第25页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17六、红外吸收光谱图六、红外吸收光谱图T 曲线：曲线：前疏后密前疏后密前疏后密前疏后密T曲线：曲线：前密后疏前密后疏前密后疏前密后疏第26页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17一一、基团频率与指纹区、基团频率与指纹区groupfrequencyinIR二、典型的有机化合物的红外二、典型的有机化合物的红外光谱主要特征光谱主要特征molecularstructureandabsorptionpeaks三、影响基团频率位移的因素三、影响基团频率位移的因素factorsinfluencedpeakshift四、重要官
15、能团的特征吸收频四、重要官能团的特征吸收频率率第二节第二节红外吸收光谱与分子结红外吸收光谱与分子结构的关系构的关系infrared spectroscopy and molecular structure 第27页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17一、基团频率与指纹区基团频率与指纹区1.基团频率基团频率 在红外光谱中，某些化学基团虽然处于不同在红外光谱中，某些化学基团虽然处于不同分子中，但它们的吸收频率总是出现在一个较窄分子中，但它们的吸收频率总是出现在一个较窄的范围内，这类频率称为基团特征振动频率，简的范围内，这类频率称为基团特征振动频率，简称基团频率。最有分析价值的基团频率
16、称基团频率。最有分析价值的基团频率在在4000cm-11500cm-1之间，这一区域称为基团频率之间，这一区域称为基团频率区、官能团区或特征区区、官能团区或特征区。区内的峰是由伸缩振动。区内的峰是由伸缩振动产生的吸收带，比较稀疏，容易辨认，常用于鉴产生的吸收带，比较稀疏，容易辨认，常用于鉴定官能团。定官能团。主要包括主要包括X-H、C=X、-C X的伸缩振动。的伸缩振动。第28页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17基团特征频率（特征峰）基团特征频率（特征峰）与一定结构单元相联系的、在一定范围内出现的化学键振动频率。与一定结构单元相联系的、在一定范围内出现的化学键振动频率。例：例：
17、2800 3000cm-1CH3特征峰特征峰；1600 1850cm-1C=O特征峰特征峰；基团所处化学环境不同，特征峰出现位置变化：基团所处化学环境不同，特征峰出现位置变化：CH2COCH21715cm-1酮酮CH2COO1735cm-1酯酯CH2CONH1680cm-1酰胺酰胺第29页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/172.指纹区 在1500cm-1700cm-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。这种振动与整个分子的结构有关。当分子结当分子结构稍有不同时，该区的吸收就有细微的差构稍有不同时，该区的吸收就有细微的差异，并显示出分子特征。这种情况就像人的异，
18、并显示出分子特征。这种情况就像人的指纹一样，因此称为指纹一样，因此称为指纹区指纹区。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。第30页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17二、典型的有机化合物的红外光谱主要特征二、典型的有机化合物的红外光谱主要特征1.烷烃2.烯烃和炔烃3.芳烃4.醇和酚5.醚6.酮和醛7.酸和酯8.胺和酰胺第31页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/171 1烷烃烷烃（CH3，CH2，CH）(CC,CH)asas14601460 cm-1 s s1380138013651365 cm-1CH3CH2 剪式振动剪式振动1
19、480148014401440 cm-1CH2 对称伸缩2850cm-110CH3 对称伸缩2870cm-110 CH2不对称伸缩2925cm-110 CH3不对称伸缩2960cm-110 3000cm-1 异丙基分裂：有相邻甲基存在时，sCH3分裂为双峰，且随相邻甲基数的增多，裂距增大。第32页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/172,4-二甲基戊烷二甲基戊烷(a)、2,4,4-三甲基戊烷三甲基戊烷(b)的红外光谱的红外光谱 C-H30002850cm-1(s)asCH32962cm-1(vs)asCH22926cm-1(s)sCH32872cm-1(vs)sCH22853cm-
20、1(s)asCH3+CH2第33页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/172.烯烃和炔烃(1)烯烃w=C-H31003000cm-1(m)wC=C16801620cm-1(w)w=C-H1000650cm-1(s)3000cm-1(不饱和)2,4,4-三甲基-1-戊烯(c)的红外光谱 =C-H C=C=C-H确定取代位置及构型第34页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17(2)炔烃C-H33103300cm-1(s，尖)C-H642615cm-1(s，尖)（弯曲振动频率）CC22602100cm-1(w,尖)1-己炔的红外光谱 C-H C C第35页，讲稿共110张，创作
21、于星期一2022/10/17第36页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/173.芳烃-H 31003000cm-1(wm，通常有三个峰)C=C 1600cm-1,1580cm-1(双峰),1500cm-1(s),1450cm-1 鉴定有无芳环存在-H900650cm-1(s)，（面外弯曲振动吸收带）确定芳环取代情况及鉴定芳环存在第37页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17单取代：单取代：770-730,710-6901,2取代：取代：7701,3取代：取代：860,810-750,710-6901,4取代：取代：830-8101,2,3取代：取代：780-760 1,2
22、,4取代：取代：810,850-9001,3,5取代：取代：860-710图图 苯衍生物的红外光谱图苯衍生物的红外光谱图第38页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17示例第39页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/174.醇和酚1)O-H伸缩振动：2)C-O伸缩振动：注：酚还具有苯环特征注：酚还具有苯环特征第40页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17第41页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/175.醚（COC）ms1100 10501280 1220对称伸缩对称伸缩反对称伸缩反对称伸缩ORws9401210 1050对称伸缩对称伸缩反对称伸缩反对
23、称伸缩R-O-R强度强度吸收峰位吸收峰位振动形式振动形式基团基团第42页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17丁醚的红外光谱图丁醚的红外光谱图1126.2cm1是醚键是醚键的不对称伸缩振动的不对称伸缩振动 C-O-C-O-C第43页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/176.酮和醛A.A.饱和脂肪酮的第一强峰是饱和脂肪酮的第一强峰是饱和脂肪酮的第一强峰是饱和脂肪酮的第一强峰是C=OC=O的峰，的峰，的峰，的峰，1715cm1715cm-1-1附近；附近；附近；附近；B.B.芳香酮或芳香酮或芳香酮或芳香酮或，不饱和酮向低频移不饱和酮向低频移不饱和酮向低频移不饱和酮向低频移2
24、020 40cm40cm-1-1；1)1)酮酮酮酮2)2)醛醛醛醛A.A.饱和脂肪醛上饱和脂肪醛上C=O的峰比酮高的峰比酮高10cm-1左右；左右；B.醛基上醛基上C-H的伸缩振动和弯曲振动发生费米共振的伸缩振动和弯曲振动发生费米共振1，2,在在2830和和2720cm-1出现双峰；出现双峰；第44页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17丙丙酮酮第45页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17丙丙醛醛第46页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17第47页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/177.酸和酯(1)羧酸羧酸w游离的羧酸游离的羧酸C=O的峰在
25、的峰在1760cm-1附近；附近；w液态和固态的羧酸液态和固态的羧酸C=O移到移到1720cm-1附近，且附近，且O-H移到移到3200 2500cm-1，出现宽峰；，出现宽峰；(2)酯酯w羰基的吸收在羰基的吸收在1740cm-1附近；附近；wC-O-C的不对称伸缩在的不对称伸缩在1300 1150cm-1，对称伸缩在，对称伸缩在1140 1030cm-1。第48页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17第49页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17第50页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/178.胺和酰胺(1)胺胺特征区分 第51页，讲稿共110张，创作于星
26、期一2022/10/17示例第52页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17特征区分 注注注注:共轭共轭共轭共轭 诱导诱导诱导诱导波数波数波数波数(2)酰胺酰胺第53页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17示例第54页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17不同酰胺吸收峰数据不同酰胺吸收峰数据第55页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17三、影响基团频率位移的因素三、影响基团频率位移的因素 molecular structure and absorption peaks1.样品的状态与温度效应2.氢键的生成3.振动偶合4.诱导效应和共轭效应第56页，
27、讲稿共110张，创作于星期一2022/10/171.样品的状态与温度效应 同一物质的不同状态，由于分子间相互作用力不同，所得到同一物质的不同状态，由于分子间相互作用力不同，所得到光谱往往不同。光谱往往不同。分子在气态时，其相互作用力很弱，此时可以观察到伴随振动光分子在气态时，其相互作用力很弱，此时可以观察到伴随振动光谱的转动精细结构。谱的转动精细结构。液态和固态分子间作用力较强，在有极性基团存在时，可能发液态和固态分子间作用力较强，在有极性基团存在时，可能发生分子间的缔合或形成氢键，导致特征吸收带生分子间的缔合或形成氢键，导致特征吸收带频率频率、强度和形状有强度和形状有较大的改变。例如，丙酮在
28、气态时的较大的改变。例如，丙酮在气态时的 C-H为为1742cm-1，而在液态时为，而在液态时为1718cm-1。温度升高，带宽增加，带数减少。温度升高，带宽增加，带数减少。第57页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/172.2.氢键的生成氢键的生成(分子内氢键；分子间氢键分子内氢键；分子间氢键)：使伸缩振动频率向低波数方向：使伸缩振动频率向低波数方向移动，且带宽及强度都增加；使弯曲振动频率向高波数方向移移动，且带宽及强度都增加；使弯曲振动频率向高波数方向移动。动。cm-1 cm-1 cm-1 cm-1第58页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17分子间氢键的影响比分子内
29、氢键更显著。分子内的氢键不受溶液浓度分子间氢键的影响比分子内氢键更显著。分子内的氢键不受溶液浓度的影响，分子间的氢键与溶质的浓度及溶剂的性质有关。因此，可以的影响，分子间的氢键与溶质的浓度及溶剂的性质有关。因此，可以采用改变溶液的浓度测量红外光谱，以判别两个不同的氢键。采用改变溶液的浓度测量红外光谱，以判别两个不同的氢键。不同浓度乙醇在不同浓度乙醇在CCl4溶液中的红外光谱溶液中的红外光谱第59页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/173.振动偶合当两个振动频率相同或相近的基团相邻具有一公共原子时，由于一当两个振动频率相同或相近的基团相邻具有一公共原子时，由于一个键的振动通过公共原子
30、使另一个键的长度发生改变，产生一个个键的振动通过公共原子使另一个键的长度发生改变，产生一个“微扰微扰”，从而形成了强烈的振动相互作用。其结果是使振动频率发生变化，从而形成了强烈的振动相互作用。其结果是使振动频率发生变化，一个向高频移动，另一个向低频移动，谱带分裂。振动耦合常出现在一一个向高频移动，另一个向低频移动，谱带分裂。振动耦合常出现在一些二羰基化合物中，如，羧酸酐。些二羰基化合物中，如，羧酸酐。两个羰基的振动耦合，使两个羰基的振动耦合，使 C=O吸收峰分裂成两个峰，波数分别为吸收峰分裂成两个峰，波数分别为1820cm-1（反对称耦合）和（反对称耦合）和1760cm-1（对称耦合）（对称耦
31、合）第60页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17例如：(CH3CH2CO)2O第61页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17Fermi共振共振w当一振动的倍频与另一振动的基频当一振动的倍频与另一振动的基频接近时，由于发生相互作用而产生很强接近时，由于发生相互作用而产生很强的吸收峰或发生裂分，这种现象称为的吸收峰或发生裂分，这种现象称为Fermi共振。共振。第62页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/174.诱导效应和共轭效应诱导效应和共轭效应(1)诱导效应诱导效应(I效应效应)吸电子基团使吸收峰向高频方向移动（蓝移）吸电子基团使吸收峰向高频方向移动（蓝移）v
32、 vC=0C=0C=0C=0=1715cm=1715cm=1715cm=1715cm-1-1-1-1v vC=0C=0C=0C=0=1800cm=1800cm=1800cm=1800cm-1-1-1-1v vC=0C=0C=0C=0=1920cm=1920cm=1920cm=1920cm-1-1-1-1v vC=0C=0C=0C=0 =1928cm=1928cm=1928cm=1928cm-1-1-1-1v vC=0C=0C=0C=0=1730cm=1730cm=1730cm=1730cm-1-1-1-1化合物化合物电负性电负性XX+YY4.475.415.595.736.927.90vC=0
33、C=0/cmcm-1-1175217941803182018681928第63页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17(2)共轭效应共轭效应(C效应效应)共轭共轭v vC=0C=0C=0C=0=1670=1670=1670=1670 1660cm1660cm1660cm1660cm-1-1-1-1v vC=0C=0C=0C=0=1700=1700=1700=1700 1680cm1680cm1680cm1680cm-1-1-1-1v vC=0C=0C=0C=0=1670=1670=1670=1670 1660cm1660cm1660cm1660cm-1-1-1-1v vC=0C=0
34、C=0C=0=1685=1685=1685=1685 1665cm1665cm1665cm1665cm-1-1-1-1v vC=0C=0C=0C=0=1715cm=1715cm=1715cm=1715cm-1-1-1-1v vC=0C=0C=0C=0=1725=1725=1725=17251705cm1705cm1705cm1705cm-1-1-1-1第64页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17(3)中介效应中介效应(M效应效应)n 共轭共轭I效应效应C效应效应v vC=0C=0C=0C=0=1680cm=1680cm=1680cm=1680cm-1-1-1-1v vC=0C=0
35、C=0C=0=1715cm=1715cm=1715cm=1715cm-1-1-1-1v vC=0C=0C=0C=0=1690cm=1690cm=1690cm=1690cm-1-1-1-1v vC=0C=0C=0C=0=1680cm=1680cm=1680cm=1680cm-1-1-1-1C效应效应I效应效应v vC=0C=0C=0C=0=1730cm=1730cm=1730cm=1730cm-1-1-1-1v v v vC=0C=0C=0C=0=1735cm=1735cm=1735cm=1735cm-1-1-1-1v vC=0C=0C=0C=0=1715cm=1715cm=1715cm=171
36、5cm-1-1-1-1I效应解释不了效应解释不了第65页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17四、重要四、重要官能团的官能团的特征吸收特征吸收频率频率第66页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17常见基团的红外吸收带常见基团的红外吸收带特征区特征区指纹区指纹区500100015002000250030003500C-H，N-H，O-HN-HC NC=NS-HP-HN-O N-NC-FC-XO-HO-H（氢键）氢键）C=OC-C，C-N，C-O=C-HC-HC CC=C第67页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17一、色散型红外光一、色散型红外光谱仪谱仪二、傅
37、立叶变换红二、傅立叶变换红外光谱仪外光谱仪第三节第三节红外光谱仪红外光谱仪infrared absorption spectrometer第68页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17一、色散型红外光谱仪一、色散型红外光谱仪1.光学系统光学系统2.主要部件主要部件第69页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/171.光学系统光学系统第70页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/172.主要部件主要部件 （1 1 1 1）光源光源硅碳棒硅碳棒(Globar)硅碳棒是由硅碳棒是由硅碳棒是由硅碳棒是由SiCSiC加压在加压在加压在加压在20002000烧结而成烧结而成烧结
38、而成烧结而成供电电流供电电流：45A;45A;工作温度工作温度：1200150012001500;使用寿命使用寿命：1000h.1000h.能斯特灯能斯特灯(NernstLamp)主要成分：主要成分：氧化锆氧化锆(75%)、氧化钇、氧化钍、氧化钇、氧化钍等，并含有少量的氧化钙、等，并含有少量的氧化钙、氧化钠、氧化镁等氧化钠、氧化镁等.供电电流：供电电流：0.51.2A;工作温度：工作温度：13001700;使用寿命：使用寿命：2000h.需要预热需要预热700.不要预热不要预热能斯特灯是由稀土金属氧化物烧结的空心棒或实心棒。能斯特灯是由稀土金属氧化物烧结的空心棒或实心棒。能斯特灯是由稀土金属氧
39、化物烧结的空心棒或实心棒。能斯特灯是由稀土金属氧化物烧结的空心棒或实心棒。第71页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17(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，红红外外吸吸收收池池使使用用可可透透过过红红外外的的材材料料制制成成窗窗片片；不不同同的的样样品品状状态态（固固、液液、气气态态）使使用用不不同同的的样样品品池池，固固态态样样品品可可与与晶晶体体混混合合压压片片制制成。成。第72页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17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。色散元件常用光栅色散元件常用光栅
40、以光栅为分光元件的红外光谱仪不足之处：以光栅为分光元件的红外光谱仪不足之处：w需采用狭缝，光能量受到限制；需采用狭缝，光能量受到限制；w扫描速度慢，不适于动态分析及和其它仪器扫描速度慢，不适于动态分析及和其它仪器联用；联用；w不适于过强或过弱的吸收信号的分析。不适于过强或过弱的吸收信号的分析。(3)单色器单色器第73页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17(4)检测器检测器检测器的作用是将照射在它上面的红外光变成电信号。检测器的作用是将照射在它上面的红外光变成电信号。红外光能红外光能量低，因此常用热电偶、测热辐射计、热释电检测器和碲镉汞量低，因此常用热电偶、测热辐射计、热释电检测器
41、和碲镉汞检测器等。检测器等。第74页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17表表 几种红外检测器几种红外检测器第75页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17二、傅里叶变换红外光谱仪二、傅里叶变换红外光谱仪1.傅里叶变换红外光谱仪结构框图傅里叶变换红外光谱仪结构框图2.傅里叶变换红外光谱仪的原理与特点傅里叶变换红外光谱仪的原理与特点第76页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/171.傅里叶变换红外光谱仪结构框图傅里叶变换红外光谱仪结构框图干涉仪干涉仪光源光源样品室样品室检测器检测器显示器显示器绘图仪绘图仪计算机计算机干涉图干涉图光谱图光谱图FTS第77页，讲稿共1
42、10张，创作于星期一2022/10/172.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 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(1s)；适合仪器联用；(2)不需要分光，信号强，灵敏度很高；(3)仪器小巧。第78页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17傅里叶变换红外光谱仪工作原理图傅里叶变换红外光谱仪工作原理图第79页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17迈克尔干涉仪工作原理图迈克尔干涉仪工作原理图第80页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17
43、一、气体样品一、气体样品二、液体和溶液样二、液体和溶液样品品三、固体样品三、固体样品第四节第四节样品的处理样品的处理samplingmethods第81页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17一、气体样品一、气体样品气体、蒸气压高的液体、固体或液体分解所产生气体、蒸气压高的液体、固体或液体分解所产生的气体，都可以用气体池测定。的气体，都可以用气体池测定。对于含量较低的气体还可对于含量较低的气体还可以采用多重反射气体池进行测定。以采用多重反射气体池进行测定。图图红外气体槽体红外气体槽体第82页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17二、液体和溶液样品二、液体和溶液样品用溶剂
44、用溶剂CS2、CCl4、CHCl3等溶解吸收很强的液体后，再液膜法进行等溶解吸收很强的液体后，再液膜法进行测定。主要起稀释作用。测定。主要起稀释作用。注意：注意：注意：注意：溶剂化效应、溶剂自身的红外吸收峰。溶剂化效应、溶剂自身的红外吸收峰。液膜液膜0.015mm以以下时，可以借助窗片的下时，可以借助窗片的附着力，使其自然形成附着力，使其自然形成液膜。液膜。1 1样品池的类型样品池的类型 固定池、可拆池、可变厚度池、微量池固定池、可拆池、可变厚度池、微量池2 2液体样品的制备液体样品的制备(1)(1)液膜法液膜法固定池：用于易挥发性液体的测定。固定池：用于易挥发性液体的测定。可拆池：用于高沸点
45、、粘稠型液体的测定可拆池：用于高沸点、粘稠型液体的测定液膜厚度的选择：液膜厚度的选择：脂肪族碳氢化合物脂肪族碳氢化合物0.02mm卤化物、芳香族化合物卤化物、芳香族化合物0.01mm含氧、氮的有机物含氧、氮的有机物0.005mm含硅、氟的有机物含硅、氟的有机物0.03mm(2)(2)溶液法溶液法第83页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17三、固体样品三、固体样品三、固体样品三、固体样品1 1压片法压片法KCl、KBr在加压下呈现所谓冷胀现象并变为可塑物，在中红外光区完全在加压下呈现所谓冷胀现象并变为可塑物，在中红外光区完全透明，因此常用作固体样品的稀释剂。透明，因此常用作固体样品
46、的稀释剂。稀释剂的比例：稀释剂的比例：样品样品/稀释剂稀释剂1/100稀释剂的要求：稀释剂的要求：纯度高、粒度小于纯度高、粒度小于2.5m、不含水分。、不含水分。油压机压力：油压机压力：510107Pa(510t/cm2)；加压同时要抽去空气。；加压同时要抽去空气。光散射现象较严重光散射现象较严重第84页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/173 3薄膜法薄膜法(1050m)(1050m)熔熔融融法：法：对于熔点较低，而且热稳定性好的样品，可以采用此对于熔点较低，而且热稳定性好的样品，可以采用此法。法。常用于高分子有机化合物的测定。常用于高分子有机化合物的测定。2 2糊状法糊状法选取
47、与试样的折射率相近的液体分散介质与固体粉末混合研磨制成糊膏，选取与试样的折射率相近的液体分散介质与固体粉末混合研磨制成糊膏，然后用液体池进行测定。减少了光散射现象。然后用液体池进行测定。减少了光散射现象。固体有机化合物的折射率一般在固体有机化合物的折射率一般在1.51.6。常用的液体分散介质：常用的液体分散介质：液体石蜡油液体石蜡油(nd=1.46)、六氯丁二烯、六氯丁二烯(nd=1.55)、氟化煤油、氟化煤油这些液体分散介质自身也有各自的吸收峰。这些液体分散介质自身也有各自的吸收峰。溶液成膜法：溶液成膜法：将试样溶解于沸点较低的溶剂中，然后将溶液分布在成膜介将试样溶解于沸点较低的溶剂中，然后
48、将溶液分布在成膜介质（水银、玻璃、塑料、金属板质（水银、玻璃、塑料、金属板)上，让溶剂蒸发后形成上，让溶剂蒸发后形成试样膜。试样膜。第85页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17一、定性分析一、定性分析qualitativeanalysis二、定量分析二、定量分析quantitativeanalysis第五节第五节红外吸收光谱法的红外吸收光谱法的应用应用applacationsofIR第86页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17一、定性分析1.定性前的准备工作定性前的准备工作2.图谱的解析图谱的解析3.化合物结构的验证化合物结构的验证第87页，讲稿共110张，创作于星
49、期一2022/10/171.定性前的准备工作w w样样品品制制备备w w做做红红外外光光谱谱图图w w了了解解试试样样的的来来源源、以以估估计计其其可可能能是是哪哪类类化化合合物物；w w测测定定试试样样的的物物理理常常数数，如如熔熔点点、沸沸点点、溶溶解解度度、折折光光率率等等。第88页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/172.图谱的解析(1)确定化合物的类型确定化合物的类型(2)判断可能含有的官能团判断可能含有的官能团(3)根据吸收峰的位置推测基团所处的环境根据吸收峰的位置推测基团所处的环境(4)参考其他信息列出可能结构参考其他信息列出可能结构(5)对照标准谱图或标准数据对照标
50、准谱图或标准数据第89页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17(1)确确定定化化合合物物的的类类型型区分有机物还是无机物区分有机物还是无机物3000cm-1附近是否有饱和或不饱和附近是否有饱和或不饱和CH；谱图中峰形和峰的个数。谱图中峰形和峰的个数。第90页，讲稿共110张，创作于星期一2022/10/17区分饱和与不饱和化合物区分饱和与不饱和化合物以以3000cm-1为界限，大于为界限，大于3000cm-1的尖峰为不饱和的尖峰为不饱和CH；三键和双键区是否有吸收峰。三键和双键区是否有吸收峰。区分脂肪族化合物和芳香族化合物区分脂肪族化合物和芳香族化合物16001450cm-1是否有