2020年3月25日星期三12时24分21秒
《红外光谱 》
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红外光谱与分子结构
基团的特征吸收峰:
物质的红外光谱是其分子结构的反映，谱图中的 吸收峰与分子中各基团的振动形式相对应。实验表 明 ， 组 成 分 子 的 各 种 基 团 ， 如 O-H 、 N-H 、 C-H 、 C=C、C=O和CC等，都有自己的特定的红外吸收 区域，分子的其它部分对其吸收位置影响较小。通 常把这种能代表某基团存在并有较高强度吸收的谱 带称为特征吸收峰。其所在的位置称为基团频率.
区域名称 近红外区 泛频区
波数(cm-1) 13158-4000
能级跃迁类型
OH、NH、CH键 的倍频吸收
中红外区 基本振动区 4000-400 分子振动,伴随转动
远红外区 分子转动区 400-10
分子转动
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红外光谱的特点
➢ 紫外、可见光谱常用于研究不饱和有机物，特别 是具有共轭体系的有机化合物，而红外光谱法主要 研究在振动中伴随有偶极矩变化的化合物（没有偶 极矩变化的振动在拉曼光谱中出现）。 ➢ 除了单原子和同核分子如Ne、He、O2、H2等之 外，几乎所有的有机化合物在红外光谱区均有吸收。 除光学异构体，某些高分子量的高聚物以及在分子 量上只有微小差异的化合物外，凡是具有结构不同 的两个化合物，一定不会有相同的红外光谱。
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红外光谱的三要素
2.峰强
红外吸收峰的强度取决于分子振动时偶极矩的变 化，振动时分子偶极矩的变化越小，谱带强度也就 越弱。一般说来，极性较强的基团(如C=O,C-X)振动， 吸收强度较大；极性较弱的基团(如C=C,N-C等)振动， 吸收强度较弱；
红外吸收强度分别用很强(vs), 强(s),中(m), 弱(w)表示.
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红外光谱的三要素
1.峰位 分子内各种官能团的特征吸收峰只出现在红外光
波谱的一定范围，如：C=O的伸缩振动一般在1700 cm-1左右。
υC=O 1715 cm-1 υC=O 1780 cm-1 υC=O 1650 cm-1
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红外光谱的基本概念
振动的基本形式
分子振动一般分为伸缩振动和弯曲振动两大类。 伸缩振动：原子沿键轴方向伸缩，键长发生变化而键角 不变的振动称为伸缩振动。用符号v表示。它又分为对称 （vs）和不对称（vas）伸缩振动。对同一基团来说，不对称 伸缩振动的频率要稍高于对称伸缩振动。
>100 非常强峰vs 20< <100 强峰s
10< <20 中强峰m
1< <10 弱峰w
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红外光谱的三要素
3.峰形
不同基团的某一种振动形式可能会在同一频率范 围内都有红外吸收，如-OH、-NH的伸缩振动峰都在 34003200 cm-1, 但二者峰形状有显著不同。此时峰 形的不同有助于官能团的鉴别。
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红外光谱的基本概念
产生红外吸收的条件
红外光谱是由于分子振动能级（同时伴随转动能级） 跃迁而产生的，物质吸收红外辐射应满足两个条件：
1. 辐射光具有的能量与发生振动跃迁时所需的能量相等 2. 辐射与物质之间有偶合作用。红外跃迁是偶极矩诱导
的，分子由于构成它的各原子的电负性的不同而显示不同 的极性，通常用分子的偶极矩（）来描述分子极性的大 小。只有发生偶极矩变化（△≠0）的振动才能引起可观测 的红外吸收光谱，该分子称之为红外活性的,如CO2分子； △=0的分子振动不能产生红外振动吸收，称为非红外活性 的, 如O2分子
红外光谱的基本概念
弯曲振动（变形振动或变角振动，用符号δ表示） 基团键角发生周期变化而键长不变的振动。 振动分为面内变形振动和面外变形振动。
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红外光谱的基本概念
水分子的振动： 三种振动:不对称伸缩振动、对称伸缩振动和变形振
动。皆有偶极矩的变化,是红外活性的。
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红外光谱的特点
➢ 红外吸收带的波长位置与吸收谱带的强度，反 映了分子结构上的特点，可以用来鉴定未知物的 结构组成或确定其化学基团；而吸收谱带的吸收 强度与分子组成或化学基团的含量有关，可用以 进行定量分析和纯度鉴定。
➢ 由于红外光谱分析特征性强，气体、液体、固 体样品都可测定，并具有用量少，分析速度快， 不破坏样品的特点。因此，红外光谱法不仅能进 行定性和定量分析，而且是鉴定化合物和测定分 子结构最有用的方法之一。
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红外光谱的基本概念
CH3－COO－CH=CH2 醋酸乙烯酯
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红外光谱的基本概念
红外光区的划分
红外光区分成三个区:近红外区、中红外区、远红外区。 其中中红外区是研究和应用最多的区域，绝大多数有机 化合物和无机离子的基频吸收带出现在中红外光区.一般 说的红外光谱就是指中红外区的红外光谱.
红外光谱
(Infrared Spectrometry)
红外光谱的基本概念
红外光谱
红外吸收光谱也是一种分子光谱 当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸 收某些频率的辐射，并由其振动运动或转动运动引起 偶极矩的净变化，产生分子振动和转动能级从基态到 激发态的跃迁，从而形成的分子吸收光谱称为红外光 谱。又称为分子振动转动光谱。 记录红外光的百分透射比与波数或波长的关系,就得 到红外光谱。
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红外光谱的基本概念
设分子由n个原子组成，振动形式应有（3n-6）种, 直线性分子为（3n-5）种。每个振动自由度相当于红外 光谱图上一个基频吸收带,实际上，绝大多数化合物在 红外光谱图上出现的峰数远小于理论上计算的振动数， 这是由如下原因引起的： （1）没有偶极矩变化的振动，不产生红外吸收； （2）相同频率的振动吸收重叠，即简并； （3）仪器不能区别那些频率十分接近的振动，或吸收 带很弱，仪器检测不出； （4）有些吸收带落在仪器检测范围之外。