对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振， 无 红外活性。 如：N2、O2、Cl2 等。
非对称分子：有偶极矩，红外活性。
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2.3 红外光谱图的三要素
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。
收某些频率的辐射，并转化为分的振动或转动能量，引起
偶极矩的净变化，产生的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
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表1：红外光区的划分
区域名称
近红外区
泛频区
中红外区
基本振动区
波长(µm)
0.75-2.5 2.5-25
波数(cm-1)
13158-4000 4000-400
能级跃迁类型
OH、NH、CH键 的倍频吸收
分子振动/伴随转动
远红外区
分子转动区
25-300
400-10
分子转动
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，一般说的红外光谱就是指中红
外区的红外光谱。 波长与波数的关系：
(cm1)
正已烷的 红外光谱图
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2.2 多原子分子的振动
对于多原子分子，由于一个原子同时与几个其它原子形成化学键， 振动相互牵连,不易直观加以解释，但可以把它的振动分解为许多简单 的基本振动，即简正振动。一般分成两类：伸缩振动和变形振动。
a. 伸缩振动(νs νas ）
υC=O 1715 cm-1
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υC=O 1780 cm-1
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υC=O 1650 cm-1 广西大学林学院 张一甫
2.3 红外光谱图的三要素
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。
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。它又分为对称伸缩振动(νs ）和不对称伸缩振动(νas ） 。
b. 变形振动（又称弯曲振动或变角振动，用符号δ表示）
基团键角发生周期变化而键长不变的振动称为变形振动。变形振 动又分为面内变形振动和面外变形振动。
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波数 C
1
2c
k
130k7
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k为化学键的力常数 C为光速
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表2 某些键的伸缩力常数（毫达因/埃）
化学键键强越强（即键的力常数K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。
键类型:
—CC — > —C =C — > —C — C —
1 概述
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电子跃迁中,辐射能量 E = hγ = hc/λ γ 辐射电磁波的频率 λ 辐射电磁波的波长 h —— 普朗克常量 c 真空中光速
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红外光谱分子运动的吸收光谱，也称为分子光谱。通常红外光谱系指波长 2-25μm之间的吸收光谱，这段波长范围反映出分子中原子间的振动和变角运 动，分子在振动的同时，还存在着转动运动，转动的能量变化较小，处在远红 外区，但转动运动影响到振动运动产生的偶极距变化，因此在红外光谱区测得 的吸收是转动与振动的加合表现，因此红外光谱又称为分子的转动光谱。
力常数:
15 17 9.5 9.9
4.5 5.6
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分子的振动频率有如下规律 1）力常数越大，红外频率越高，因此波数：叁键>双键>单键； 2）与碳原子成键的其它原子，随着其质量的增加，红外波数递减； 3）与氢原子相连的化学键质量较小，红外吸收在高波数区； 4）弯曲振动比伸缩振动容易，K值均较小，故在低波数区。
水分子
水分子是非线型分子，有3个振动形式，分别为不对称伸缩振动、 对称伸缩振动和变形振动。这三种振动皆有偶极矩的变化是红外活 性的。 如图所示:
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νs365
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CO2分子的振动
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s=2368
δ668
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2015级研究生《材料现代研究方法》课程
红外光谱分析 Infrared spectroscopy
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Content s
1 概述 2 红外光谱的基本原理 3 红外光谱仪及样品制备技术 4 各类化合物的红外特征光谱 5 红外图谱解析
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变形振动
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伸缩振动
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伸缩振动 变形振动
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对称 υs(CH3) 2870 ㎝-1
不对称 υas(CH3) 2960㎝-1
对称δs(CH3)1380㎝-1
不对称δas(CH3)1460㎝-1
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条件： (1) 辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量； (2) 辐射与物质间有相互偶合作用。
由于分子中，各个原子之间的振动形式十分复杂，即使简单的化合物，其 红外光谱也是有其特征的，因此可以通过分析化合物的红外光谱，获得分子结 构的信息，尤其是官能团的信息，是用于分析分子结构的有力工具。
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红外光谱的定义
▪ 当样品受到频率连续变化的红外光照射时，样品分子会吸
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(m)
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2 红外光谱的基本原理
2.1 双原子分子的振动方程
化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧，将分子看成一个谐振子，简谐 振动遵循胡克定律，即作用的恢复力和伸展力是同等的，力的大小与位移成正 比，方向与位移方向相反。
双原子分子只有沿化学键的一种振动方式，当分子振动时，化学键的电荷 分布发生变化，若两个原子不同，分子的电荷中心与两个原子核同步振荡，仿 佛一个振荡的电偶极子。当偶极子受到波长连续的红外光照射时，分子可吸收 某一波长的红外光，增大分子的振动能量，所吸收的的红外光频率，与该分子 的振动频率一致。