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1、第五章 红外光谱第1页，本讲稿共73页5.1 基本原理红外光谱就是当红外光照射有机物时，用仪器记录下来的吸收情况（被吸收光的波长及强度等），用来进行分析的方法。红外线可分为三个区域：红外光谱法主要讨论有机物对中红区的吸收（振动能级跃迁）。第2页，本讲稿共73页一、波长和波数电磁波的波长（）、频率（v）、能量（E）之间的关系：用不断改变波长的红外光照射样品，当某一波长的频率刚好与分子中某一化学键的振动频率相同时，分子就会吸收红外光，产生吸收峰。用波长（）或波长的倒数波数（cm-1）为横坐标，百分透光率（T）或吸收度（A）为纵坐标做图，得到红外吸收光谱图（IR）。分子振动所需能量对应波数范围在40
2、0cm-14000cm-1。红外光谱的基本原理:第3页，本讲稿共73页 红外光谱是研究波数在4000-400cm-1范围内不同波长的红外光通过化合物后被吸收的谱图。谱图以波长或波数为横坐标，以透过率为纵坐标而形成。I：表示透过光的强度；I0：表示入射光的强度。二、红外光谱的表示方法透光度以下式表示：纵坐标：吸光度A或透过率T，A越大或T越小，吸收峰强度越大。横坐标：波长/或波数/cm-1。第4页，本讲稿共73页 横坐标：波数（）4004000 cm-1；表示吸收峰的位置。纵坐标：透过率（T%），表示吸收强度。T，表明吸收的越好，故曲线低谷表示是一个好的吸收带。第5页，本讲稿共73页对于吸收峰强
3、度或形状，常用下列符号表示：三、分子振动与红外光谱 分子中的一个化学键可有几种不同的振动形式，而产生不同的红外吸收峰，键的振动分为两大类。伸缩振动，用表示，原子间沿键轴方向伸长或缩短。弯曲振动用表示，形成化学键的两个原子之一与键轴垂直方向作上下或左右弯曲。组成化学键的原子的质量越小，键能越高，键长越短，振动所需能量越大，吸收峰所在的波数就越高。第6页，本讲稿共73页1.分子的振动方式表示方法：(1)伸缩振动：第7页，本讲稿共73页(2)弯曲振动：值得注意的是：不是所有的振动都能引起红外吸收，只有偶极矩()发生变化的，才能有红外吸收。H2、O2、N2 电荷分布均匀，振动不能引起红外吸收。HCCH
4、、RCCR，其CC（三键）振动也不能引起红外吸收。第8页，本讲稿共73页 2.振动方程式（Hooke定律）式中：k 化学键的力常数，单位为N.cm-1；折合质量，单位为 g。力常数k：与键长、键能有关：键能（大），键长(短)，k。化学键键长（nm）键能（KJ mol-1）力常数 k（N.cm-1）波数范围（cm-1）CC 0.154 347.3 4.5 7001200CC 0.134 610.9 9.6 16201680CC 0.116 836.8 15.6 21002600 一些常见化学键的力常数如下表所示：第9页，本讲稿共73页 折合质量：两振动原子只要有一个的质量，（），红外吸收信号将出
5、现在高波数区。3.分子的振动能级跃迁和红外吸收峰位 分子的振动是量子化的，其能级为：式中：v 为振动量子数(0,1,2,);振为化学键的振动频率。第10页，本讲稿共73页 分子由基态v=0 跃迁到激发态v=1 时，吸收光的能量为：分子振动频率习惯以（波数）表示：由此可见：（）k，（）与成反比。吸收峰的峰位：化学键的力常数k 越大，原子的折合质量越小，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11页，本讲稿共73页产生红外光谱的必要条件是：1）红外辐射光的频率与分子振动的频率相当，才能满足分子振动能级跃迁所需的能量，而产生吸收光谱。2）振动过程中必须是
6、能引起分子偶极矩变化的分子才能产生红外吸收光谱。4.有机化合物基团的特征频率 总结大量红外光谱资料后，发现具有同一类型化学键或官能团的不同化合物，其红外吸收频率总是出现在一定的波数范围内，我们把这种能代表某基团，并有较高强度的吸收峰，称为该基团的特征吸收峰（又称官能团吸收峰）。第12页，本讲稿共73页 1）.特征频率区：在16003700 cm-1区域（称为：高频区）出现的吸收峰，较为稀疏，容易辨认，主要有：(1)YH 伸缩振动区：25003700 cm-1，Y=O、N、C。(2)YZ 三键和累积双键伸缩振动区：21002400 cm-1，主要是：CC、CN 三键和 CCC、CNO 等累积双键
7、的伸缩振动吸收峰。(3)YZ双键伸缩振动区：16001800 cm-1，主要是：CO、CN、CC等双键存在。第13页，本讲稿共73页2）指纹区：1600 cm-1的低频区，主要是：CC、CN、CO等单键和各种弯曲振动的吸收峰，其特点是谱带密集、难以辨认。3）倍频区：3700 cm-1的区域，出现的吸收峰表示基团的基本 频率，而是一些基团的倍频率，其数值略低于基本频率的倍数。第14页，本讲稿共73页5、峰的数目与振动自由度 从理论上讲，每个振动自由度将产生一个IR吸收峰。对一个线状分子，其峰的数目3N5；对一个非线状分子，其峰的数目3N6。N为分子中成键原子的个数。例1：为非线状分子，应有3N6
8、963个峰。第15页，本讲稿共73页例2：OCO为线状分子，便有3N5954个峰。Why?s 不改变分子的偶极矩；s 与w 简并。第16页，本讲稿共73页 大多数情况下，实际吸收峰的数目少于计算值。其原因为：吸收峰的位置不在中红区（4004000cm-1）；吸收峰太弱；振动时不改变分子的偶极矩；振动能级简并；（如下CO2中的667cm-1）强而宽的峰掩盖其附近弱峰。第17页，本讲稿共73页有时，峰的数目大于计算值，其原因是：泛频基频：基态第一激发态的跃迁；倍频：基态第二或第三激发态的跃迁；合频：12差频：12倍频、合频、差频统称为泛频。在IR光谱中，绝大多数吸收峰都是基频，泛频出现的机率很小，
9、而且往往很弱。泛频吸收适合于有机物的定量分析。偶合：吸收频率相近的峰之间相互作用。费米共振：泛频位于强吸收（基频）附近，二者相互作用，使泛频强度明显增加或发生裂分。第18页，本讲稿共73页5.2 各类有机化合物的红外特征吸收40001300cm-1：官能团区，用于官能团鉴定；该区域出现的吸收峰，较为稀疏，容易辨认.1300650cm-1：指纹区，用于鉴别两化合物是否相同。这一区域主要是：CC、CN、CO 等单键和各种弯曲振动的吸收峰，其特点是谱带密集、难以辨认。官能团区吸收峰大多由成键原子的伸缩振动而产生，与整个分子的关系不大，不同化合物中相同官能团的出峰位置相对固定，可用于确定分子中含有哪些
10、官能团。红外谱图一般以1300cm-1为界：指纹区吸收峰大多与整个分子的结构密切相关，不同分子的指纹区吸收不同，象不同的人有不同的指纹，可鉴别两个化合物是否相同。指纹区内的吸收峰不可能一一指认。第19页，本讲稿共73页例1：若分子中存在COOH，则其IR谱图应出现下列一组相关峰：例2：若分子中存在CONH，则其IR谱图应出现下列一组相关峰：相关峰由于某个官能团的存在而出现的一组相互依存、相互佐证的吸收峰。第20页，本讲稿共73页八个最重要和比较确定的区域：用一组相关峰确定一个官能团的存在是IR光谱解析的一条重要原则！第21页，本讲稿共73页一、第一峰区（40002500cm-1）XH 伸缩振动
11、吸收范围。X代表O、N、C、S，对应醇、酚、羧酸、胺、亚胺、炔烃、烯烃、芳烃及饱和烃类的 OH、NH、CH 伸缩振动。1.OH 醇与酚：游离态的vOH36403610cm-1，峰形尖锐；氢键缔合的vOH3300cm-1附近，峰形宽而钝。羧酸：33002500cm-1，中心约3000cm-1,谱带宽，胖峰或漫坡；而在3500 cm-1附近无吸收。原因：羧酸中的羟氢常以二聚体形式存在，即使在极稀溶液中也有二聚体形式存在。2.NH第22页，本讲稿共73页 胺类：游离35003300cm-1 缔合吸收位置降低约100cm-1 伯胺：3500 3400cm-1，吸收强度比羟基弱，双峰；仲胺：3400cm
12、-1，吸收峰比羟基要尖锐，单峰；叔胺：无吸收。酰胺：伯酰胺：3350 3150cm-1 附近出现双峰；仲酰胺：3200cm-1 附近出现一条谱带；叔酰胺：无吸收。各种胺盐（NH3、NH2、NH）的 NH在30002250 cm-1出峰，峰形较胖，季铵盐无 NH。原因：NH中NH的力常数。第23页，本讲稿共73页 烃类：33002700 cm-1范围，3000 cm-1是分界线。不饱和碳（三键、双键及苯环）3000 cm-1 饱和碳（除三元环外）3000 cm-1 炔烃：3300 cm-1，峰很尖锐；烯烃、芳烃：31003000 cm-1 饱和烃基：30002700 cm-1，四个峰，CH3：2
13、960（s）、2870 cm-1（m）CH2：2925（s）、2850 cm-1（s）CH：2890 cm-13.CH醛基：28502720 cm-1，两个吸收峰；巯基：26002500 cm-1，谱带尖锐，容易识别。第24页，本讲稿共73页讨论：(1)3000cm-1以上有峰是不饱和氢和芳氢的吸收；3000cm-1以下有峰是脂肪族饱和氢的吸收；(2)因大多数有机物中都含有CH3、CH2，CH(饱和)特征性不强。(3)CH（醛）2720cm-1特征性很强，是CHO存在的依据之一。2720cm-1峰是费米共振的典型实例：第25页，本讲稿共73页例：C6H5CCH（A）、C6H5CHCH2（B）、
14、C6H5CH2CH3（C）、C6H13CH3（D）的部分IR谱图如下，试判断每个图的归属。(C)(A)(B)(D)第26页，本讲稿共73页二、第二峰区（25002000 cm-1）叁键、累积双键（CC、CN、CCC、NCO、NCS）伸缩振动吸收区。谱带为中等强度吸收或弱吸收。干扰少，容易识别。注意：共轭使 CC、CN 波数降低。1.CC 22802100cm-1，乙炔及全对称双取代炔在红外光谱中观测不到。2.CN 22502240cm-1，谱带较 CC 强。CN 与苯环或双键共轭，谱带向低波数位移 2260-2240cm-1。第27页，本讲稿共73页例：样品结构为（I）、（II）或（III）的
15、IR谱图如下，问：哪个结构与谱图一致？为什么？解：3300cm-1（CCH）有峰，只有（II）符合；1900-1650 cm-1（CO）无峰，样品不含羰基。排除（I）、（III）。样品可能是(II)。2200cm-1：CC；1640cm-1：CC；2940、2800cm-1：CH 第28页，本讲稿共73页三、第三峰区（20001500cm-1）双键的伸缩振动区：包括CO、CC、CN、NO。1.CO 19001650cm-1，峰尖锐或稍宽，其强度都较大。羰基的吸收一般为最强峰或次强峰。变化规律：第29页，本讲稿共73页 酰卤：吸收位于最高波数端，特征，无干扰。酸酐：两个羰基振动偶合产生双峰，波长
16、位移6080 cm-1。酯：脂肪酯1735 cm-1 不饱和酸酯或苯甲酸酯低波数位移约20 cm-1 羧酸：1720 cm-1 若在第一区约 3000 cm-1出现强、宽吸收，可确认羧基存在。第30页，本讲稿共73页 醛：在28502720 cm-1 范围有 m 或 w 吸收，出现12 条谱带，结合此峰，可判断醛基存在。酮：唯一的特征吸收带酰胺：16901630 cm-1，缔合态约 1650 cm-1 伯酰胺：1690 cm-1（）,1640 cm-1（）仲酰胺：1680 cm-1（），1530 cm-1（），1260 cm-1（）叔酰胺：1650 cm-1 2.CC 16701600 cm-
17、1，强度中等或较低。第31页，本讲稿共73页 烯烃：16801610 cm-1芳环骨架振动：苯环、吡啶环及其它芳环16501450 cm-1 范围 苯：1600，1580，1500，1450 cm-1 吡啶：1600，1570，1500，1435 cm-1 呋喃：1600，1500，1400 cm-1 喹啉：1620，1596，1571，1470 cm-1 硝基、亚硝基化合物：强吸收 脂肪族：15801540 cm-1，13801340 cm-1 芳香族：15501500 cm-1，13601290 cm-1 亚硝基：16001500 cm-1 胺类化合物：NH2 位于16401560 cm-
18、1。第32页，本讲稿共73页四、第四峰区（1500600 cm-1）指纹区：XC（XH）键的伸缩振动及各类弯曲振动。1.CH 弯曲振动烷烃：CH3 约1450 cm-1、1380 cm-1 CH(CH3)2 1380 cm-1、1370 cm-1 C(CH3)3 1390 cm-1、1370cm-1 CH 1340 cm-1（不特征）烯烃：面内：14201300 cm-1，不特征。面外：1000670 cm-1，容易识别，可判断取代情况。第33页，本讲稿共73页芳环：面内：1250950 cm-1范围，应用价值小。面外：910650 cm-1，可判断取代基的相对位置。苯910670 cm-1
19、一取代770730 cm-1，710690 cm-1 二取代-邻：770735 cm-1 对：860800 cm-1 间：900800 cm-1，810750 cm-1，725680 cm-1。2.CO 伸缩振动 13001000 cm-1 第34页，本讲稿共73页 醇、酚：12501000 cm-1，强吸收带；酚：1200 cm-1 伯醇：1050 cm-1 仲醇：1100 cm-1 叔醇：1150 cm-1 醚：COC伸缩振动位于 12501050 cm-1，确定醚类存在的唯一谱带。酯：COC 伸缩振动位于13001050 cm-1，2 条谱带，强吸收；酸酐：COC 伸缩振动吸收带位于 1
20、3001050 cm-1，强而宽。第35页，本讲稿共73页 3.其它键的振动 NO2：对称伸缩振动位于14001300 cm-1 脂肪族：13801340 cm-1 芳香族：13601284 cm-1 COOH、COO：约1420 cm-1，13001200 cm-1，两条强吸收带；NH2：面内：16501500 cm-1 面外：900650 cm-1【CH2】n：13501192 cm-1（间隔约 20 cm-1）的谱带，800700 cm-1，弱吸收带。第36页，本讲稿共73页 红外光谱的八个峰区第37页，本讲稿共73页重要官能团的红外特征吸收振动吸收峰化合物C-H拉伸（或伸缩）C-H弯曲
21、烷烃2960-2850cm-1-CH2-,1460cm-1-CH3,1380cm-1 异丙基，两个等强度的峰三级丁基，两个不等强度的峰。第38页，本讲稿共73页振动吸收峰化合物C-H拉伸（或伸缩）C=C，C C，C=C-C=C苯环(拉伸或伸缩)C-H弯曲烯烃1680-1620 1000-800 RCH=CH2 1645（中）R2C=CH2 1653（中）顺RCH=CHR 1650（中）反RCH=CHR 1675（弱）3000（中）3100-3010三取代 1680（中-弱）四取代 1670（弱-无）四取代 无共轭烯烃与烯烃同向低波数位移，变宽 与烯烃同910-905强 995-985强895-
22、885强730-650弱且宽980-965强840-790强无强第39页，本讲稿共73页吸收峰化合物振动C-H拉伸（或伸缩）C=C，C C，C=C-C=C苯环C-H弯曲炔烃3310-3300一取代 2140-2100弱非对称二取代2260-2190弱700-6003110-3010中1600中 670弱倍频 2000-1650邻-770-735强间-810-750强 710-690中对-833-810强泛频 2000-1660取代芳烃较强对称 无强同芳烃同芳烃1580弱1500强 1450弱-无一取代770-730，710-690强二取代芳烃第40页，本讲稿共73页类 别拉 伸说 明R-XC-
23、F C-Cl C-Br C-I1350-1100强750-700 中 700-500 中 610-685 中游离 3650-3500缔合3400-3200宽峰不明显醇、酚、醚-OHC-O1200-1000不特征胺RNH2R2NH3500-3400（游离）缔合降低1003500-3300（游离）缔合降低100键和官能团第41页，本讲稿共73页类别 拉 伸(cm-1)说 明1770-1750（缔合时在1710）醛、酮C=OR-CHO1750-16802720羧酸C=OOH酸酐酰卤酰胺腈气相在3550，液固缔合时在3000-2500（宽峰）C=OC=OC=OC=O酯18001860-1800 180
24、0-17501735NH21690-16503520，3380（游离）缔合降低100C N2260-2210键和官能团第42页，本讲稿共73页5.3 影响峰位置变化的因素 分子内基团的红外吸收会受到邻近基团及整个分子其他部分的影响,也会因测定条件及样品的物理状态而改变，所以同一基团的特征吸收会在一定范围内波动。第43页，本讲稿共73页1.成键轨道类型 例如:2.诱导效应:由于邻近原子或基团的诱导效应的影响使基团 中电荷分布发生变化,从而改变了键的力常数,使振动频率发生变化.例如:第44页，本讲稿共73页3.共轭效应 由于邻近原子或基团的共轭效应使原来基团中双键性质从而减弱,使力常数减小,使吸收
25、频率降低。例如:4.键张力的影响 主要是环状化合物环的大小不同影响键的力常数,使环内或环上基团的振动频率发生变化.具体变化在不同体系也有不同。第45页，本讲稿共73页例如:环丙烷的C-H伸缩频率在3030 cm-1，而开链烷烃的C-H伸缩频率在3000 cm-1以下。5.氢键的影响 形成氢键后基团的伸缩频率都会下降。例如：乙醇的自由羟基的伸缩振动频率是3640 cm-1，而其缔合物的振动频率是3350 cm-1。形成氢键还使伸缩振动谱带变宽。第46页，本讲稿共73页6.振动的耦合 若分子内的两个基团位置很近，振动频率也相近，就可能发生振动耦合，使谱带分成两个，在原谱带高频和低频一侧各出现一个谱
26、带。例如乙酸酐的两个羰基间隔一个氧原子，它们发生耦合。羰基的频率分裂为1818和1750 cm-1。(预期如果没有耦合其羰基振动将出现在约1760 cm-1)。弯曲振动也能发生耦合。7.物态变化的影响 通常同种物质气态的特征频率较高，液态和固态较低。例如丙酮vC=O(气)1738 cm-1，vC=O(液)1715 cm-1。溶剂也会影响吸收频率。第47页，本讲稿共73页5.4 红外谱图解析及应用1.计算不饱和度2.官能团的确定(1500 cm-1)3.指纹区确定细节（1500600 cm-1）4.核磁共振（H质子）5.综合以上分析提出化合物的可能结构5.4.1 红外谱图解析的基本步骤：（一）鉴
27、定已知化合物：1.观察特征频率区：判断官能团，以确定所属化合物 的类型。第48页，本讲稿共73页 2.观察指纹区：进一步确定基团的结合方式。3.对照标准谱图验证。（二）测定未知化合物：1.准备性工作：了解试样的来源、纯度、熔点、沸点等；2.经元素分析确定实验式；3.有条件时可有MS谱测定相对分子量，确定分子式；4.根据分子式计算不饱和度；5.按鉴定已知化合物的程序解析谱图。谱图解析示例：第49页，本讲稿共73页 1.烷烃：1.28532962cm-1 CH 伸缩振动；2.1460cm-1、1380cm-1 CH（CH3、CH2）面内弯曲振动 3.723cm-1 CH(CH2)n,n 4平面摇摆
28、振动；若n4 吸 收峰将出现在734743cm-1处。第50页，本讲稿共73页 2.烯烃 1.3030cm-1=CH伸缩振动；2.CH 伸缩振动；3.1625cm-1 CC伸缩振动；4.CH（CH3、CH2）面内弯曲振动；第51页，本讲稿共73页 3.醇 第52页，本讲稿共73页三者的异同点：1.缔合OH的伸缩振动吸收峰：均出现在3350cm-1处左右，差距不大。2.CO键的伸缩振动吸收峰有明显的差异：伯醇：10501085cm-1；仲醇：11001125cm-1；叔醇：11501120cm-1。4.醛与酮 第53页，本讲稿共73页二者的异同点：第54页，本讲稿共73页 1.在1700cm-1
29、处均有一个强而尖的吸收峰，为 CO(羰基)的特征吸收峰。2.醛基在2715cm-1处有一个强度中等的尖峰，这是鉴别分子中是否存在 CHO的特征基团。3.CO（羰基）吸收峰的位置与其邻近基团有关，若羰基与双键共轭，吸收峰将向低波数区位移。第55页，本讲稿共73页 1.OH 伸缩振动吸收峰：二聚体30002500cm-1；2.CH 伸缩振动吸收峰：28532962cm-1 3.CO 伸缩振动吸收峰：17251700cm-1（脂肪族 羧酸），17001680cm-1（芳香族羧酸）。5.羧酸及其衍生物 123第56页，本讲稿共73页 1.CO伸缩振动：在18501780 cm-1、17901740 c
30、m-1两处同时出现。2.COC伸缩振动：13001050cm-1（强吸收）。第57页，本讲稿共73页5.4.2 红外谱解析要点及注意事项1.红外吸收谱的三要素（位置、强度、峰形）；2.同一基团的几种振动的相关峰是同时存在的；3.红外谱图解析顺序；4.标准红外谱图的应用。5.4.3 红外光谱解析实例：例一：未知物分子式为C8H16，其红外图谱如下图所 示，试推其结构。第58页，本讲稿共73页第59页，本讲稿共73页 解：由其分子式可计算出该化合物不饱和度为1，即该化合物具有一个烯基或一个环。3079cm-1处有吸收峰，说明存在与不饱和碳相连的氢，因此该化合物肯定为烯，在1642cm-1处还有C=
31、C伸缩振动吸收，更进一步证实了烯基的存在。910、993cm-1处的C-H弯曲振动吸收说明该化合物有端乙烯基，1823cm-1的吸收是910吸收的倍频。从2928、1462cm-1的较强吸收及2951、1379cm-1的较弱吸收知未知物CH2多，CH3少。综上可知，未知物（主体）为正构端取代乙烯，即1-辛烯。第60页，本讲稿共73页例二：未知物分子式为C3H6O，其红外图如下图所示，试推其结构。1.由其分子式可计算出该化合物不饱和度为1。第61页，本讲稿共73页2.以3084、3014、1647、993、919cm-1等处的吸收峰，可判断出该化合物具有端取代乙烯。3.因分子式含氧，在3338c
32、m-1处又有吸收强、峰形圆而钝的谱带。因此该未知化合物必为醇类化合物。再结合1028cm-1的吸收，知其为伯醇。综合上述信息，未知物结构为：CH2=CH-CH2-OH。例三：未知物分子式为C12H24O2，其红外图如下图所示，试推其结构。第62页，本讲稿共73页解：1.1 2.1703cm-1处的强吸收知该化合物含羰基，与一个不饱和度相符。第63页，本讲稿共73页3.2920、2851cm-1处吸收很强而2956、2866cm-1处的吸收很弱，这说明CH2的数目远多于CH3的数目，723cm-1的显著吸收所证实，说明未知物很可能具有一个正构的长碳链。4.2956、2851cm-1的吸收是叠加在
33、另一个宽峰之上，从其底部加宽可明显地看到这点。从分子式含两个氧知此宽峰来自OH,很强的波数位移说明有很强的氢键缔合。结合1703cm-1羰基吸收，可推测未知物含羧酸官能团。940、1305、1412cm-1等处的吸收进一步说明羧酸官能团的存在。综上所述，未知物结构为：CH3（CH2）10COOH例四：未知物分子式为C6H8N2，其红外图如下图所示，试推其结构。第64页，本讲稿共73页1.42.可能有苯环，此推测由3031、1593、1502的吸收峰所证实，由750cm-1的吸收知该化合物含邻位取代苯环。3.3285、3193 cm-1的吸收是很特征的伯胺吸收（对称伸缩振动和反对称伸缩振动）。综
34、合上述信息及分子式，可知该化合物为：邻苯二胺第65页，本讲稿共73页 5.5 Fourier变换红外光谱简介5.5.1 FT-IR的原理经典方法（连续波扫描法）一定时间间隔内，仪器只检测某一种波长的光，单通道检测。FT-IR 同一时间内，各种单色光同时通过样品，分别检测它们的透过率，多通道检测。第66页，本讲稿共73页 FT-IR是由光学探测部分和计算机部分组成。其光学探测部分的主要部件为Michelson干涉仪，它是由固定镜、动镜和驱动装置、分束器等组成。其中分束器是由镀锗的KBr片制成的一种半透镜，当复色红外光投射在其表面时，约有50的透过，另一半被反射。第67页，本讲稿共73页光束A：经
35、反射、透射和透射、反射两束光组成；光束B：经透射、透射和反射、反射两束光组成；动镜由驱动装置带动，当它位于0处时，它与分束器的距离等于定镜与分束器的距离，这时各种不同波长的光都因为在汇合时有相同的相位而彼此加强；当动镜位于其他位置时，经其表面反射并重返分束器的光束和经定镜表面反射而重返分束器的两束光之间就有光程差2。当2n时，两束光相位相同，相加；当2(n+(1/2)时，两束光相位相反，相减；其他位置时相位不同各种相干相加的情形（干涉图，情况复杂）。第68页，本讲稿共73页干涉图：干涉光强度受光程差2的影响（干涉图是光程差的函数）。它的解析十分困难，实际操作时，可先测量没有试样时的干涉图（a）
36、，再测量红外光经过样品池，有选择性吸收时的干涉图（b），将（a）与（b）的Fourie变换结果进行比较，就得到了试样的红外光谱:第69页，本讲稿共73页5.5.2 FT-IR的特点和应用1扫描速度快经典方法：几分钟内完成一次扫描；FT-IR法：1秒钟内完成一次扫描（最快1020次/min)结果：a.高分子物理中分子变形机理的研究：拉伸高聚物时用FTIR连续测定其动态谱，根据IR谱图的变化研究链的断裂、构象变化、应力分布等。b.在线分析用于工业生产过程控制。c.捕捉催化反应中间体，为反应机理研究提供最为直接的证据。第70页，本讲稿共73页2灵敏度与分辨率均大幅度提高 灵敏度：10-910-12g
37、；信噪比：60 1；分辨率：0.05cm-1；波数精度：0.01cm-1；高的灵敏度和分辨率有利于：弱吸收、低浓度甚至痕量组分的测定；远红外光谱及有机金属化合物的研究；可得到高分辨率和谱图。3拓展仪器功能 A与T可任选；绘制任意大小的IR谱图，进行差谱测量，自动检索谱库（10万张）；定量方面：消除Aabc中b的误差；计算机自动给出峰高、峰面积等数据；准确进行多组分定量分析（最多16种）。第71页，本讲稿共73页4应用实例烟草二次烟气成分分析：第72页，本讲稿共73页 分析结果表明：一氧化氮和甲醇的浓度随时间逐渐降低的同时，致癌成分二氧化氮和亚硝酸甲酯的浓度却在随时间逐渐增加。即NO2和CH3ONO并不是二次烟气的初始成分，它们是在空气中逐渐形成的，也就是说，被动吸烟所受二次烟气的毒害比吸烟者本人更为严重。第73页，本讲稿共73页