式中：k—以N/cm为单位表示的化学键的 力常数 μ—以2个原子的摩尔质量表示的折 合质量 1 * 5 1303—等于 2 c N 10
上式推广到多原子分子并且可以得出:

1.吸收峰的位置即基团振动频率与化学键的力 常数成正比,与折合质量成反比,若已知K和μ, 则可计算出各基团基频吸收峰的位置。 2.由于各种有机化合物结构不同,它们的原子质 量和化学键力常数各不相同,就会出现不同的 吸收频率,因此各有其特征的红外吸收光谱.这 就是IR谱可以鉴定有机化合物结构的理论依据。

4.2.3分子振动形式
①伸缩振动
1.振动的基本形式
②变形振动
分子振动形式
2.分子振动自由度
①3n-5（线性分子）
②3n-6（非线性分子）
★讨论分子振动形式可以了解吸收峰的起源，即 吸收峰是由什么振动形式的能级跃迁所引起的； 可以从理论上讨论振动形式的数目与原子数目 间的关系；可以粗略估计基频峰的可能数目。 ★理论上计算的一个振动自由度，在IR谱中相应 产生一个基频吸收峰！ ☆请同学们计算H2O和CO2的振动自由度，并说 明他们在IR谱中各有几个吸收锋？

μ﹦q· d

式中：q表示正或负电荷电量，d表示正负电 荷中心距离。 例如：H2O是极性分子，正、负电荷中心距离 为d，三个原子在平衡位置总是不断的振动， 振动过程中，d的瞬时值随着化学键的伸长或 缩短而不断的发生变化，因此分子的偶极矩也 发生相应的改变，分子也就具有确定的偶极矩 变化频率。


结论
★当一定频率的红外光照射物质分子时，如果分 子中某个基团的振动频率和它一样，二者就会 产生共振，此时光的能量通过分子偶极矩的变 化传递给分子，这个基团就吸收一定频率的红 外光产生振动跃迁。在红外谱图上就产生一个 吸收峰。
4.2.2分子振动方程 分子振动方程是以双原子分子为例，由经 典力学中的Hooke定律导出： K ☆ (4-1) -1 cm 1303
以双原子分子为例说明分子的振动能级。 A～～B可以看成沿键轴方向的简谐振动， 由量子力学证明：分子振动总能量为： Ev=(V+1/2)hν 式中 V—振动量子数（取值０，１，２…） ν—分子振动频率 ΔEv=ΔV· hν 根据跃迁选律，ΔV=±1, ±2, ±3…的跃 迁为允许跃迁。

由上述原理，当红外辐射能等于分子振动能级 间的能量差时，则分子吸收辐射能由基态振动 能级（V=0）跃迁至不同的振动激发态 （V=1,2,3…）。 ★由基态振动能级跃迁至第一振动激发态及V0→1 时所产生的吸收峰称为基频峰。此时 ν 分＝ν 辐 也就是说基频峰在红外谱图中位置等于双 原子分子的振动频率。 ★对多原子分子来说呢？ ★在红外谱图中，除基频峰外，还有什么峰？
第四章 红外吸收光谱法 (Infrared,简称IR谱)
学习目的

通过本章学习应了解红外吸收光谱与分子结构 的关系，能解析红外光谱图。应掌握红外吸收 光谱产生的条件及吸收峰的位置、峰数、峰强 度取决于哪些因素；掌握主要有机化合物的红 外光谱特征，吸收频率与基团的关系以及影响 吸收频率的一些因素；能够确定八个主要的光 谱区域，并能鉴别在这些区域里引起吸收的键 振动的类型；能够利用红外光谱鉴别各种异构 体，能够解析简单化合物的结构。

图1．对硝基苯甲醛的红外光谱
图2. 乙酸乙酯的IR谱图
4.2红外光谱法基本原理

4.2.1红外吸收光谱产生的条件
★1.红外吸收光谱产生的第一个条件是： 辐射能应等于相应分子振动能级间能级差。

即△E振动=hν辐射。 基频峰：由基态振动能级吸收相应的辐射能跃 迁至第一振动激发态所产生的吸收峰。
CO2 是对称分子，正、负电荷中心重叠， d＝0,则μ＝0，因此CO2是一个非极性分子。 在振动过程中，如果两个化学键同时伸长或缩 短（称为对称伸缩振动），则d始终为0，偶 极矩不改变，这种振动不产生红外吸收，称为 非红外活性。如果分子在振动时，一个键伸长 的同时，另一个键缩短（称为不对称伸缩振 动），则分子的正、负电荷中心不再重叠， d≠0,偶极矩发生改变，这种振动将产生红外吸 收，为红外活性。可见并非所有的振动都会产 生红外吸收，只有发生偶极矩变化的振动才能 引起可观测的红外吸收谱带。
3.影响峰数减少的原因：



①振动过程的非红外活性； ②由于分子结构对称性的缘故，某些振动频率 相同，它们彼此发生简并； ③仪器分辨率不高，对一些频率很近的吸收峰 分不开，灵敏度不高，检测不出来； ④吸收峰的频率超过了仪器的可测范围。

4.1.2红外光谱区域 习惯上按红外线波长，将红外光谱分成三 个区域： 近红外：0.78-2.5μm（12820-4000cm-1） 中红外：2.5-25μm（4000-400cm-1） 远红外：25-300μm（400-33cm-1）。 其中中红外区是IR谱研究的主要区域。

4.1.3红外光谱图表示法。实例说明。 纵坐标：百分透过率；（T﹪） 横坐标：吸收频率（cm-1）。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
★在红外光谱中，是不是倍频峰一定是基频峰的 整数倍呢？
★2.红外吸收光谱产生的第二个条件是：

分子在振动过程中必须有偶极矩的改变。此振 动为红外活性，否则为非红外活性。 就整个分子而言,分子是呈电中性的,但由于构 成分子的各原子价电子得失的难易程度各异, 而表现出不同的电负性,分子也因此而显示不 同的极性。通常可用分子的偶极矩μ来描述分 子极性的大小。
本章主要内容

4.1 红外光谱法概述
4.2红外光谱法基本原理 4.3 红外吸收光谱的基团频率和特征吸收 4.4红外吸收光谱在有机结构分析中的应用 4.5 激光拉曼光谱简介
4.1 红外光谱法概述

4.1.1红外吸收光谱法研究的对象
红外吸收光谱用于研究分子振动（转动）能级 跃迁。红外吸收光谱（Infrared，简称IR谱） 是利用物质分子对红外光区电磁辐射的选择性 吸收特性来进行结构分析，定性和定量分析的 一种方法。具体的说：IR谱是根据光谱中吸收 峰的位置和形状来推断未知物的结构，依照特 征吸收峰的强度来进行定量分析。